JPH10209395A - Semiconductor storage device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor storage device and its manufacture

Info

Publication number
JPH10209395A
JPH10209395A JP9011010A JP1101097A JPH10209395A JP H10209395 A JPH10209395 A JP H10209395A JP 9011010 A JP9011010 A JP 9011010A JP 1101097 A JP1101097 A JP 1101097A JP H10209395 A JPH10209395 A JP H10209395A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
storage node
impurity concentration
film
silicon film
silicon
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.)
Withdrawn
Application number
JP9011010A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuyoshi Kamihisa
勝義 上久
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electronics Corp filed Critical Matsushita Electronics Corp
Priority to JP9011010A priority Critical patent/JPH10209395A/en
Publication of JPH10209395A publication Critical patent/JPH10209395A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable a semiconductor memory device to reduce variation in contact resistance, and ensure an enough withstand voltage between a storage node and a substrate, and an electric capacity. SOLUTION: A capacitor cell 10 is composed of a columnar storage 12 of polycrystalline silicon, a capacitor insulating film 13 is composed of Si3 N4 , and an upper electrode 14 composed of aluminum. The columnar storage 12 is composed of a base 12a of polycrystalline silicon doped with phosphorus in concentration of 4×10<20> cm<-3> , an inner part 12b of polycrystalline silicon doped with phosphorus in concentration of 1×10<20> cm<-3> , an upper part 12c of polycrystalline silicon doped with phosphorus in concentration of 7×10<20> cm<-3> , and a side part 12d of polycrystalline silicon layer doped with phosphorus in concentration of 7×10<20> cm<-3> .

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、半導体記憶装置及
びその製造方法に関し、特に、スタックトキャパシタセ
ルを有する半導体記憶装置に関する。
The present invention relates to a semiconductor memory device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor memory device having a stacked capacitor cell.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子は、加工精度の微細化や高集
積化によって、その性能と機能とを向上させている。素
子寸法の微細化は膜厚方向の微細化を伴う必要がある
が、実際には、素子の電気的特性や信頼性を悪化させる
こともある。
2. Description of the Related Art The performance and functions of semiconductor devices have been improved by miniaturization of processing accuracy and higher integration. Although the miniaturization of the device dimensions needs to be accompanied by the miniaturization in the film thickness direction, in actuality, the electrical characteristics and reliability of the device may be deteriorated.

【0003】半導体記憶容量素子においては、微細化と
共に記憶素子のストレージノードの表面積が小さくなる
ため、電気容量値のばらつきが生じやすくなる。
In a semiconductor storage capacitor, since the surface area of the storage node of the storage element decreases with miniaturization, variation in electric capacitance value is likely to occur.

【0004】この現象を図4に示す従来の半導体記憶装
置のストレージノードを示す断面図を参照しながら説明
する。
[0004] This phenomenon will be described with reference to a sectional view showing a storage node of a conventional semiconductor memory device shown in FIG.

【0005】図4において、100はシリコンよりなる
基板101の上に形成された円柱状のキャパシタセルで
ある。キャパシタセル100は、多結晶シリコンよりな
るストレージノード102とSi34 よりなる容量絶
縁膜103とアルミニウムよりなる上部電極104とか
ら構成されている。107はストレージノード102と
基板101とが接合する界面の基板コンタクト部であ
る。101aはストレージノード102から基板101
に不純物のリンが拡散してなるn型拡散層である。10
5は多結晶シリコンよりなる記憶素子と異なる他の素子
であるFETのゲート電極であり、106はゲート電極
105と、基板101、上部電極104及びストレージ
ノード102とをそれぞれ絶縁する絶縁性酸化膜であ
る。
In FIG. 4, reference numeral 100 denotes a columnar capacitor cell formed on a substrate 101 made of silicon. The capacitor cell 100 includes a storage node 102 made of polycrystalline silicon, a capacitance insulating film 103 made of Si 3 N 4 , and an upper electrode 104 made of aluminum. Reference numeral 107 denotes a substrate contact portion at an interface where the storage node 102 and the substrate 101 are joined. 101a is the storage node 102 to the substrate 101
Is an n-type diffusion layer formed by diffusing impurity phosphorus. 10
Reference numeral 5 denotes a gate electrode of an FET which is another element different from the storage element made of polycrystalline silicon. Reference numeral 106 denotes an insulating oxide film which insulates the gate electrode 105 from the substrate 101, the upper electrode 104, and the storage node 102, respectively. is there.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の半導体記憶装置は、微細化が進むにつれて基板コン
タクト部107の多結晶シリコンの不純物濃度が小さい
とコンタクト抵抗のばらつきが大きくなり、基板コンタ
クト部107の多結晶シリコンの不純物濃度が大きいと
ストレージノード102と基板101の間の電気的耐圧
が小さくなるという問題を有している。
However, in the conventional semiconductor memory device, if the impurity concentration of the polycrystalline silicon in the substrate contact portion 107 becomes smaller as the miniaturization proceeds, the variation in the contact resistance becomes larger, and the substrate contact portion 107 becomes larger. If the impurity concentration of the polycrystalline silicon is high, the electric breakdown voltage between the storage node 102 and the substrate 101 decreases.

【0007】また、基板コンタクト部102aの不純物
濃度を最適化してストレージノード102を形成する
と、上部電極104に電圧を印加してもストレージノー
ド102に十分な多数キャリアが確保できないため、ス
トレージノード102の多結晶シリコンが空乏化してし
まうので、電気的容量値が小さくなり、その結果、記憶
装置としての信頼性が低下する。
If the storage node 102 is formed by optimizing the impurity concentration of the substrate contact portion 102a, a sufficient majority carriers cannot be secured in the storage node 102 even when a voltage is applied to the upper electrode 104. Since the polycrystalline silicon is depleted, the electric capacitance value decreases, and as a result, the reliability of the storage device decreases.

【0008】前記の問題に鑑み、本発明の目的は、コン
タクト抵抗のばらつきを小さくすると共にストレージノ
ードと基板間の電気的耐圧を確保し、且つ、電気的容量
値を確保できるようにするものである。
In view of the above problems, it is an object of the present invention to reduce the variation in contact resistance, secure the electrical breakdown voltage between the storage node and the substrate, and secure the electrical capacitance value. is there.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明は、ストレージノードにおける基板コンタク
ト部の不純物濃度と、ストレージノードにおける基板コ
ンタクト部以外の電荷蓄積部の不純物濃度とをそれぞれ
最適化するものである。
In order to achieve the above object, the present invention optimizes the impurity concentration of a substrate contact portion in a storage node and the impurity concentration of a charge storage portion other than the substrate contact portion in a storage node. It becomes something.

【0010】請求項1の発明が講じた解決手段は、半導
体記憶装置を、半導体基板と、前記半導体基板の上面に
該上面に対して垂直な柱状に形成されており、電荷を蓄
積する半導体よりなるストレージノードと、前記ストレ
ージノードの上面及び側面に全面にわたって形成されて
いる有底筒状の容量絶縁膜と、前記容量絶縁膜の上面及
び外側面に全面にわたって形成されている上部電極とを
備え、前記ストレージノードの底部の不純物濃度は、前
記半導体基板との接合部におけるコンタクト抵抗が安定
し且つ電気的耐圧が確保されるように最適化され、前記
ストレージノードの上部又は側部の不純物濃度は、該ス
トレージノードの底部の不純物濃度よりも大きい構成と
するものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor memory device comprising a semiconductor substrate and a semiconductor formed on a top surface of the semiconductor substrate in a column shape perpendicular to the top surface and storing electric charges. A storage node, a bottomed cylindrical capacitor insulating film formed over the entire upper surface and side surfaces of the storage node, and an upper electrode formed over the entire upper surface and outer surface of the capacitive insulating film. The impurity concentration at the bottom of the storage node is optimized such that the contact resistance at the junction with the semiconductor substrate is stable and the electrical breakdown voltage is secured, and the impurity concentration at the top or side of the storage node is , The impurity concentration is higher than the impurity concentration at the bottom of the storage node.

【0011】請求項1の構成により、ストレージノード
の底部の不物濃度は最適化されており、また、上部電極
に対向するストレージノードの上部又は側部の不純物濃
度は該ストレージノードの底部の不純物濃度よりも大き
いため、多数キャリアを十分に確保することができる。
According to the first aspect of the present invention, the impurity concentration at the bottom of the storage node is optimized, and the impurity concentration at the top or side of the storage node facing the upper electrode is the impurity concentration at the bottom of the storage node. Since the concentration is higher than the concentration, a majority carrier can be sufficiently secured.

【0012】請求項2の発明が講じた解決手段は、半導
体記憶装置を、半導体基板と、前記半導体基板の上面に
該上面に対して垂直な柱状に形成されており、電荷を蓄
積するシリコンよりなる柱状のストレージノードと、前
記ストレージノードの上面及び側面の全面にわたって形
成されている有底筒状の容量絶縁膜と、前記容量絶縁膜
の上面及び外側面の全面にわたって形成されている上部
電極とを備え、前記ストレージノードの底部の不純物濃
度は1×1020cm-3〜7×1020cm-3であり、前記
ストレージノードの側部及び上部の不純物濃度は4×1
20cm-3〜8×1020cm-3であり且つ前記ストレー
ジノードの底部の不純物濃度よりも大きい構成とするも
のである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor memory device comprising a semiconductor substrate and a pillar formed on an upper surface of the semiconductor substrate and perpendicular to the upper surface of the semiconductor substrate. A columnar storage node, a bottomed cylindrical capacitor insulating film formed over the entire upper surface and side surfaces of the storage node, and an upper electrode formed over the entire upper surface and outer surface of the capacitive insulating film. Wherein the impurity concentration at the bottom of the storage node is 1 × 10 20 cm −3 to 7 × 10 20 cm −3 , and the impurity concentration at the side and the top of the storage node is 4 × 1
0 20 cm −3 to 8 × 10 20 cm −3 and higher than the impurity concentration at the bottom of the storage node.

【0013】請求項2の構成により、ストレージノード
の底部の不純物濃度は1×1020cm-3〜7×1020
-3であるため、該ストレージノードの底部の不純物濃
度が最適化されており、また、上部電極に対向するスト
レージノードの側部及び上部の不純物濃度は4×1020
cm-3〜8×1020cm-3であり且つストレージノード
の底部の不純物濃度よりも大きいため、ストレージノー
ドの上部又は側部は多数キャリアを十分に確保すること
ができる。
According to the second aspect of the present invention, the impurity concentration at the bottom of the storage node is 1 × 10 20 cm −3 to 7 × 10 20 c.
m −3 , the impurity concentration at the bottom of the storage node is optimized, and the impurity concentration at the side and at the top of the storage node facing the upper electrode is 4 × 10 20
Since the impurity concentration is between cm −3 and 8 × 10 20 cm −3 and is higher than the impurity concentration at the bottom of the storage node, the top or side of the storage node can sufficiently secure majority carriers.

【0014】請求項3の発明は、請求項2の構成に、前
記ストレージノードを構成するシリコンは、アモルファ
ス、アモルファスと結晶との混晶、多結晶又は単結晶で
ある構成を付加するものである。
According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the second aspect, a configuration in which the silicon constituting the storage node is amorphous, a mixed crystal of amorphous and crystalline, polycrystalline or single crystal is added. .

【0015】請求項4の発明は、請求項2又は3の構成
に、前記ストレージノードに添加されている不純物はリ
ン、ヒ素、ホウ素又はアンチモンである構成を付加する
ものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the second or third aspect, a configuration in which the impurity added to the storage node is phosphorus, arsenic, boron, or antimony is added.

【0016】請求項5の発明が講じた解決手段は、半導
体記憶装置の製造方法を、半導体基板上に、不純物濃度
が1×1020cm-3〜7×1020cm-3の第1のシリコ
ン膜を堆積する工程と、前記第1のシリコン膜の上に全
面にわたって不純物濃度が4×1020cm-3〜8×10
20cm-3であり且つ前記第1のシリコン膜の不純物濃度
よりも大きい第2のシリコン膜を堆積する工程と、前記
第2のシリコン膜の上におけるストレージノード形成領
域にマスクパターンを形成した後、該マスクパターンを
用いて前記第1及び第2のシリコン膜に対して一連のエ
ッチングを行なうことにより柱状のストレージノードを
形成する工程と、前記柱状のストレージノードの上面及
び側面の全面に容量絶縁膜を堆積する工程と、前記容量
絶縁膜に全面にわたって導電膜を堆積する工程と、前記
導電膜の上における上部電極形成領域にマスクパターン
を形成した後、該マスクパターンを用いて前記導電膜に
対してエッチングを行なうことにより上部電極を形成す
る工程とを備えている構成とするものである。
The solving means invention is taken of claim 5, the method of manufacturing a semiconductor memory device, on a semiconductor substrate, an impurity concentration 1 × 10 20 cm -3 ~7 × 10 20 cm -3 first of Depositing a silicon film, and forming an impurity concentration of 4 × 10 20 cm −3 to 8 × 10 over the entire surface of the first silicon film.
Depositing a second silicon film having an impurity concentration of 20 cm -3 and higher than the impurity concentration of the first silicon film; and forming a mask pattern in a storage node formation region on the second silicon film. Forming a columnar storage node by performing a series of etchings on the first and second silicon films using the mask pattern; and forming a capacitor insulating layer on the entire upper surface and side surfaces of the columnar storage node. Depositing a film, depositing a conductive film over the entire surface of the capacitive insulating film, forming a mask pattern in an upper electrode formation region on the conductive film, and forming the mask pattern on the conductive film using the mask pattern. And forming an upper electrode by etching.

【0017】請求項5の構成により、半導体基板上に、
不純物濃度が1×1020cm-3〜7×1020cm-3の第
1のシリコン膜を堆積した後、第1のシリコン膜の上に
全面にわたって不純物濃度が4×1020cm-3〜8×1
20cm-3であり且つ第1のシリコン膜の不純物濃度よ
りも大きい第2のシリコン膜を堆積するため、ストレー
ジノードの底部の不純物濃度は最適化され、且つ、上部
電極に対向するストレージノードの上部又は側部は多数
キャリアを十分に確保できる。
According to the structure of claim 5, on the semiconductor substrate,
After depositing a first silicon film having an impurity concentration of 1 × 10 20 cm −3 to 7 × 10 20 cm −3, an impurity concentration of 4 × 10 20 cm −3 to over the entire surface of the first silicon film. 8x1
In order to deposit a second silicon film of 0 20 cm −3 and higher than the impurity concentration of the first silicon film, the impurity concentration at the bottom of the storage node is optimized, and the storage node facing the upper electrode is The upper part or side part can secure a majority carrier.

【0018】請求項6の発明が講じた解決手段は、半導
体記憶装置の製造方法を、半導体基板上に、不純物濃度
が1×1020cm-3〜7×1020cm-3の第1のシリコ
ン膜をに堆積する工程と、前記第1のシリコン膜の上に
全面にわたって不純物濃度が0.1×1020cm-3〜1
×1020cm-3の第2のシリコン膜を堆積する工程と、
前記第2のシリコン膜の上に全面にわたって不純物濃度
が4×1020cm-3〜8×1020cm-3であり且つ前記
第1のシリコン膜の不純物濃度よりも大きい第3のシリ
コン膜を堆積する工程と、前記第3のシリコン膜の上に
おけるストレージノード形成領域にマスクパターンを形
成した後、該マスクパターンを用いて前記第1、第2及
び第3のシリコン膜に対して一連のエッチングを行なう
工程と、前記半導体基板の全面にわたって、不純物濃度
が4×1020cm-3〜8×1020cm-3であり且つ前記
第1のシリコン膜の不純物濃度よりも大きい第4のシリ
コン膜を堆積した後、該第4のシリコン膜に対してエッ
チバックを行なって柱状のストレージノードを形成する
工程と、前記柱状のストレージノードの上面及び側面の
全面にわたって容量絶縁膜を堆積する工程と、前記容量
絶縁膜に全面にわたって導電膜を堆積する工程と、前記
導電膜の上における上部電極形成領域にマスクパターン
を形成した後、該マスクパターンを用いて前記導電膜に
対してエッチングを行なうことにより上部電極を形成す
る工程とを備えている構成とするものである。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor memory device, comprising the steps of: forming a semiconductor memory device on a semiconductor substrate having a first impurity concentration of 1 × 10 20 cm −3 to 7 × 10 20 cm −3 ; Depositing a silicon film on the first silicon film, and forming an impurity concentration of 0.1 × 10 20 cm −3 to 1 over the entire surface of the first silicon film.
Depositing a second silicon film of × 10 20 cm -3 ;
A third silicon film having an impurity concentration of 4 × 10 20 cm −3 to 8 × 10 20 cm −3 over the entire surface of the second silicon film and higher than the impurity concentration of the first silicon film is formed. Depositing and forming a mask pattern in a storage node formation region on the third silicon film, and then performing a series of etchings on the first, second and third silicon films using the mask pattern And a fourth silicon film having an impurity concentration of 4 × 10 20 cm −3 to 8 × 10 20 cm −3 over the entire surface of the semiconductor substrate and larger than the impurity concentration of the first silicon film. Forming a columnar storage node by performing etch-back on the fourth silicon film, and covering the entire upper surface and side surfaces of the columnar storage node. Depositing an insulating film, depositing a conductive film over the entire surface of the capacitive insulating film, forming a mask pattern in an upper electrode formation region on the conductive film, and then using the mask pattern to form the conductive film. Forming an upper electrode by etching the film.

【0019】請求項6の構成により、半導体基板上のス
トレージノードは、基板面から順次、その不純物濃度が
1×1020cm-3〜7×1020cm-3の第1のシリコ
ン、その不純物濃度が0.1×1020cm-3〜1×10
20cm-3の第2のシリコン膜及びその不純物濃度が4×
1020cm-3〜8×1020cm-3であり且つ第1のシリ
コン膜の不純物濃度よりも大きい第3のシリコン膜をそ
れぞれ堆積し、ストレージノード形成領域を除いてエッ
チングされてなり、その側部の不純物濃度は4×1020
cm-3〜8×1020cm-3であり且つ底部となる第1の
シリコン膜の不純物濃度よりも大きい第4のシリコン膜
を堆積した後、エッチバックを行なって形成されてい
る。従って、ストレージノードの底部の不純物濃度は最
適化され、且つ、上部電極に対向するストレージノード
の上部又は側部は多数キャリアを十分に確保することが
できる。
According to a sixth aspect of the present invention, the storage node on the semiconductor substrate is a first silicon having an impurity concentration of 1 × 10 20 cm −3 to 7 × 10 20 cm −3 in order from the substrate surface, The concentration is 0.1 × 10 20 cm −3 to 1 × 10
20 cm −3 second silicon film and its impurity concentration is 4 ×
Third silicon films each having a density of 10 20 cm −3 to 8 × 10 20 cm −3 and larger than the impurity concentration of the first silicon film are deposited and etched except for a storage node formation region. The impurity concentration at the side is 4 × 10 20
After depositing a fourth silicon film having a density of cm −3 to 8 × 10 20 cm −3 and higher than the impurity concentration of the first silicon film serving as a bottom portion, the fourth silicon film is etched back. Accordingly, the impurity concentration at the bottom of the storage node is optimized, and the upper or side portion of the storage node facing the upper electrode can sufficiently secure majority carriers.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(第1の実施形態)本発明の第1の実施形態を図面を参
照しながら説明する。
(First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0021】図1は本発明の第1の実施形態に係る半導
体記憶装置の構成断面図である。図1において、10は
シリコンよりなる基板11の上に形成された円柱状のキ
ャパシタセルである。キャパシタセル10は、円柱状の
多結晶シリコンよりなるストレージノード12と該スト
レージノード12に密着する有底筒状のSi34 より
なる容量絶縁膜13と該容量絶縁膜13に密着する有底
筒状のアルミニウムよりなる上部電極14とから構成さ
れている。ストレージノード12は、濃度が4×1020
cm-3に制御されているリンがドープされた多結晶シリ
コンよりなるストレージノード12の底部12aと、濃
度が1×1020cm-3に制御されているリンがドープさ
れた多結晶シリコンよりなるストレージノード12の内
部12bと、濃度が7×1020cm-3に制御されている
リンがドープされた多結晶シリコンよりなるストレージ
ノード12の上部12cと、濃度が7×1020cm-3
制御されているリンがドープされた多結晶シリコン層の
ストレージノード12の側部12dとから構成されてい
る。11aはストレージノード12から基板11に不純
物のリンが拡散してなるn型拡散層である。15は多結
晶シリコンよりなる記憶素子と異なる他の素子であるF
ETのゲート電極であり、16はゲート電極15と、基
板11、上部電極14及びストレージノード12とを絶
縁する絶縁性酸化膜である。
FIG. 1 is a configuration sectional view of a semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a columnar capacitor cell formed on a substrate 11 made of silicon. The capacitor cell 10 includes a columnar storage node 12 made of polycrystalline silicon, a bottomed cylindrical capacitor insulating film 13 made of Si 3 N 4 adhered to the storage node 12, and a bottomed tube adhered to the capacitor insulating film 13. And an upper electrode 14 made of cylindrical aluminum. The storage node 12 has a density of 4 × 10 20
The bottom portion 12a of the storage node 12 made of polycrystalline silicon doped with phosphorus controlled to be cm −3 and the polycrystalline silicon doped with phosphorus whose concentration is controlled to 1 × 10 20 cm −3. and internal 12b of the storage node 12, the upper 12c of the storage node 12 with phosphorus that is controlled in concentration 7 × 10 20 cm -3 is formed of polycrystalline silicon doped, the concentration of 7 × 10 20 cm -3 And a side portion 12 d of the storage node 12 of a polycrystalline silicon layer which is controlled by phosphorus. Reference numeral 11a denotes an n-type diffusion layer formed by diffusing impurity phosphorus from the storage node 12 into the substrate 11. 15 is another element F different from the storage element made of polycrystalline silicon.
Reference numeral 16 denotes an ET gate electrode, and reference numeral 16 denotes an insulating oxide film that insulates the gate electrode 15 from the substrate 11, the upper electrode 14, and the storage node 12.

【0022】ストレージノード12は、該ストレージノ
ード12におけるゲート電極15側の底部12aが絶縁
性酸化膜16によりゲート電極15と絶縁されており、
基板11と底部12aとの界面であるコンタクト部17
で基板11と接合している。このコンタクト部17を介
して、温度が900℃で30分程度の熱処理により基板
11におけるコンタクト領域にn型拡散層11aが形成
されている。ストレージノード12の底部12aは、リ
ンによる不純物濃度が4×1020cm-3に制御されて最
適化されているため、n型拡散層11aは基板11の上
部に制御されたリン濃度で拡散するため、ストレージノ
ード12と基板11とのコンタクト抵抗が安定して形成
されると共に、ストレージノード12と基板11との電
気的耐圧を確保することができる。
The storage node 12 has a bottom portion 12 a on the gate electrode 15 side of the storage node 12 insulated from the gate electrode 15 by an insulating oxide film 16.
Contact portion 17 which is an interface between substrate 11 and bottom portion 12a
To the substrate 11. An n-type diffusion layer 11a is formed in the contact region of the substrate 11 by a heat treatment at 900 ° C. for about 30 minutes via the contact portion 17. Since the bottom portion 12a of the storage node 12 is optimized by controlling the impurity concentration of phosphorus to 4 × 10 20 cm −3 , the n-type diffusion layer 11a diffuses into the upper portion of the substrate 11 with the controlled phosphorus concentration. Therefore, the contact resistance between storage node 12 and substrate 11 is formed stably, and the electrical breakdown voltage between storage node 12 and substrate 11 can be ensured.

【0023】ストレージノード12の上部12c及び側
部12dは、容量絶縁膜13を介して上部電極14と対
向することにより電気容量を形成している。ストレージ
ノード12の上部12c及び側部12dは、その底部1
2a及び内部12bよりも不純物濃度が大きいため、多
数キャリアを十分に確保することができるので、ストレ
ージノード12の電気的空乏化を防止することができ
る。これにより、キャパシタセル10の電気的容量を十
分に確保することができる。
The upper part 12c and the side part 12d of the storage node 12 are opposed to the upper electrode 14 via the capacitive insulating film 13 to form an electric capacitance. The top 12c and side 12d of the storage node 12 are
Since the impurity concentration is higher than that of 2a and the inside 12b, a sufficient number of carriers can be secured, so that electrical depletion of the storage node 12 can be prevented. Thereby, the electric capacity of the capacitor cell 10 can be sufficiently ensured.

【0024】なお、本実施形態においては、ストレージ
ノード12に接合されるコンタクト領域の下部にシリコ
ンよりなる基板11を用いたが、ウェルやソース、ドレ
インのような拡散層を用いても同様の効果を得られるこ
とは言うまでもない。
In the present embodiment, the substrate 11 made of silicon is used below the contact region joined to the storage node 12, but the same effect can be obtained by using a diffusion layer such as a well, a source, and a drain. Needless to say, it can be obtained.

【0025】また、ゲート電極の絶縁に絶縁性酸化膜1
6を用いたが、基板11、ストレージノード12及びゲ
ート電極15を互いに電気的に絶縁することが可能な部
材よりなる他の絶縁膜を用いても同様の効果を得られる
ことは言うまでもない。
Further, an insulating oxide film 1 is used for insulating the gate electrode.
6, the same effect can be obtained by using another insulating film made of a member capable of electrically insulating the substrate 11, the storage node 12, and the gate electrode 15 from each other.

【0026】また、容量絶縁膜13にSi34 を用い
たが、SiO2やONO層(ストレージノード12のシ
リコン膜を酸化した後、該酸化膜の上にSi34 層を
形成し、該Si34 層を酸化した複合膜)やTa2
5 等の絶縁層を用いても同様の効果を得られることはい
うまでもない。
Although the capacitor insulating film 13 is made of Si 3 N 4 , a SiO 2 or ONO layer (after oxidizing the silicon film of the storage node 12, an Si 3 N 4 layer is formed on the oxide film) , A composite film obtained by oxidizing the Si 3 N 4 layer) or Ta 2 O
It goes without saying that a similar effect can be obtained even if an insulating layer such as 5 is used.

【0027】また、上部電極14にはアルミニウムを用
いたが、シリサイドや他の金属性材料を用いても同様の
効果を得られることはいうまでもない。
Although aluminum is used for the upper electrode 14, it goes without saying that the same effect can be obtained by using silicide or another metallic material.

【0028】また、他の素子のFETゲート電極15を
多結晶シリコンとしたが、ソース電極やドレイン電極で
あっても、またシリサイド等の他の材料であっても同様
の効果を得られることは言うまでもない。
Although the FET gate electrode 15 of another element is made of polycrystalline silicon, the same effect can be obtained by using a source electrode, a drain electrode, or another material such as silicide. Needless to say.

【0029】また、ストレージノード12に多結晶シリ
コンを用いたが、アモルファスシリコン、アモルファス
と結晶との混晶シリコン、又は単結晶シリコンを用いて
も同様の効果を得られることは言うまでもない。
Although polycrystalline silicon is used for the storage node 12, it goes without saying that the same effect can be obtained by using amorphous silicon, mixed crystal silicon of amorphous and crystal, or single crystal silicon.

【0030】また、ストレージノード12のシリコン膜
に対する不純物にリンを用いたが、ヒ素、ホウ素又はア
ンチモンを用いても同様の効果を得られることは言うま
でもない。
Although phosphorus is used as an impurity for the silicon film of the storage node 12, it goes without saying that the same effect can be obtained by using arsenic, boron or antimony.

【0031】また、ストレージノード12の形状を円柱
状としたがこれに限らず、角柱であっても同様の効果を
得られることは言うまでもない。
The shape of the storage node 12 is cylindrical. However, the present invention is not limited to this.

【0032】(第2の実施形態)以下、本発明の第2の
実施形態を図面を参照しながら説明する。
(Second Embodiment) Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0033】図2は本発明の第2の実施形態に係る半導
体記憶装置の製造方法を示す工程順断面図である。
FIG. 2 is a sectional view in the order of steps showing a method for manufacturing a semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention.

【0034】まず、図2(a)に示すように、シリコン
よりなる基板21の上に全面にわたって、絶縁性酸化膜
22A、多結晶シリコン膜23A、TEOS酸化膜24
Aを順次堆積した後、TEOS酸化膜24Aの上におけ
る、記憶素子と異なる他の素子であるFETのゲート電
極形成領域にフォトリソグラフィーを用いて所定のパタ
ーンに転写された第1のレジストパターン25を形成す
る。
First, as shown in FIG. 2A, an insulating oxide film 22A, a polycrystalline silicon film 23A, and a TEOS oxide film 24 are formed on the entire surface of a substrate 21 made of silicon.
After sequentially depositing A, a first resist pattern 25 transferred to a predetermined pattern using photolithography is formed on the TEOS oxide film 24A in a gate electrode formation region of an FET which is another element different from the storage element by using photolithography. Form.

【0035】次に、図2(b)に示すように、TEOS
酸化膜24A及び多結晶シリコン膜23Aに対して連続
してエッチングを行なって、ゲート電極23B及びキャ
ップTEOS24Bを形成する。その後、第1のレジス
トパターン25を除去し、基板21の上に全面にわたっ
てTEOS酸化膜26Aを堆積する。
Next, as shown in FIG.
The oxide film 24A and the polycrystalline silicon film 23A are continuously etched to form a gate electrode 23B and a cap TEOS 24B. After that, the first resist pattern 25 is removed, and a TEOS oxide film 26A is deposited on the entire surface of the substrate 21.

【0036】次に、図2(c)に示すように、TEOS
酸化膜26Aに対してエッチバックを行なって、各ゲー
ト電極23Bの各側部に酸化膜スペーサー26Bをそれ
ぞれ形成する。その後、希フッ酸を用いてストレージノ
ードとのコンタクト部形成領域の絶縁性酸化膜22Aを
除去することにより、各ゲート電極23B下にゲート酸
化膜22Bをそれぞれ形成する。次に、温度530℃の
下で、濃度が4×1020cm-3に制御されているリンが
ドープされた第1のアモルファスシリコン膜28を基板
21の全面にわたって厚さ50nmに堆積し、同一装置
内で連続して、濃度が7×1020cm-3に制御されてい
るリンがドープされた第2のアモルファスシリコン膜2
9を厚さ650nmに堆積する。次に、ストレージノー
ド形成領域にフォトリソグラフィーを用いて所定のパタ
ーンに転写された第2のレジストパターン30を形成す
る。
Next, as shown in FIG.
The oxide film 26A is etched back to form an oxide film spacer 26B on each side of each gate electrode 23B. Thereafter, by removing the insulating oxide film 22A in the region for forming the contact portion with the storage node using dilute hydrofluoric acid, the gate oxide films 22B are formed under the respective gate electrodes 23B. Next, at a temperature of 530 ° C., a first amorphous silicon film 28 doped with phosphorus, whose concentration is controlled to 4 × 10 20 cm −3 , is deposited to a thickness of 50 nm over the entire surface of the substrate 21. A second phosphorus-doped amorphous silicon film 2 whose concentration is controlled to 7 × 10 20 cm −3 continuously in the apparatus.
9 to a thickness of 650 nm. Next, a second resist pattern 30 transferred to a predetermined pattern is formed in the storage node formation region by using photolithography.

【0037】次に、図2(d)に示すように、第1のア
モルファスシリコン膜28及び第2のアモルファスシリ
コン膜29に対して連続してエッチングを行なって、第
1のアモルファスシリコン膜28よりなる底部31aと
第2のアモルファスシリコン膜29よりなる上部31b
とから構成される円柱状のストレージノード31を形成
する。その後、基板21に対して温度900℃で且つ3
0分程度の熱処理を行なって基板21におけるコンタク
ト部27に、ストレージノード31の底部31aからコ
ンタクト部27を介してn型拡散層21aを形成する。
その後、基板21の上に全面にわたってSi34 より
なる絶縁膜32A及びアルミニウムよりなる上部電極形
成膜33Aを順次堆積した後、上部電極形成領域にフォ
トリソグラフィーを用いて所定のパターンに転写された
第3のレジストパターン34を形成し、上部電極形成膜
33A及び絶縁膜32Aに対して連続してエッチングを
行なって上部電極33Bと容量絶縁膜32Bとを形成す
る。その後、図2(e)に示すように、第3のレジスト
パターン34を除去してキャパシタセルを形成する。
Next, as shown in FIG. 2D, the first amorphous silicon film 28 and the second amorphous silicon film 29 are successively etched, and the first amorphous silicon film 28 and the second amorphous silicon film 29 are etched. Bottom portion 31a and upper portion 31b made of second amorphous silicon film 29
To form a cylindrical storage node 31. Then, at a temperature of 900 ° C. and 3
By performing heat treatment for about 0 minutes, an n-type diffusion layer 21a is formed in the contact portion 27 of the substrate 21 from the bottom 31a of the storage node 31 via the contact portion 27.
Thereafter, an insulating film 32A made of Si 3 N 4 and an upper electrode forming film 33A made of aluminum were sequentially deposited over the entire surface of the substrate 21, and then transferred to a predetermined pattern in the upper electrode forming region using photolithography. The third resist pattern 34 is formed, and the upper electrode forming film 33A and the insulating film 32A are continuously etched to form the upper electrode 33B and the capacitor insulating film 32B. Thereafter, as shown in FIG. 2E, the third resist pattern 34 is removed to form a capacitor cell.

【0038】なお、上部電極形成膜33Aに対するエッ
チング時において、絶縁膜32Aに対しては、エッチン
グを行なわなくてもよく、また、その一部のみのエッチ
ングであってもよく、容量絶縁膜32Bが形成されてい
れば同様の効果を得ることができる。
When etching the upper electrode forming film 33A, the insulating film 32A may not be etched, or only a part of the insulating film 32A may be etched. If it is formed, a similar effect can be obtained.

【0039】このように、本実施形態によると、第1の
アモルファスシリコン膜28をリン濃度が1×1020
-3〜7×1020cm-3で且つ膜厚が30nm〜200
nmとし、第2のアモルファスシリコン膜29をリン濃
度が4×1020cm-3〜8×1020cm-3で且つ第1の
アモルファスシリコン膜28よりも不純物濃度が大きく
なるようにし、膜厚が200nm〜900nmとすれ
ば、コンタクト部27におけるストレージノード31と
基板21とのコンタクト抵抗が安定して形成されると共
に、ストレージノード31と基板21との電気的耐圧を
確保することができる。
As described above, according to this embodiment, the first amorphous silicon film 28 has a phosphorus concentration of 1 × 10 20 c.
m −3 to 7 × 10 20 cm −3 and a film thickness of 30 nm to 200
The second amorphous silicon film 29 has a phosphorus concentration of 4 × 10 20 cm −3 to 8 × 10 20 cm −3 and an impurity concentration higher than that of the first amorphous silicon film 28. Is 200 nm to 900 nm, the contact resistance between the storage node 31 and the substrate 21 in the contact portion 27 is formed stably, and the electrical breakdown voltage between the storage node 31 and the substrate 21 can be ensured.

【0040】さらに、第2のアモルファスシリコン膜2
9よりなるストレージノード31の上部31bは、第1
のアモルファスシリコン膜28よりなる底部31aに比
べて不純物濃度が大きいため、多数キャリアをより多く
確保できるので、ストレージノード31のキャリアの空
乏化を防止することができる。これにより、キャパシタ
セルの電気的容量を十分に確保することができるため、
記憶装置としての信頼性を向上させることができる。
Further, the second amorphous silicon film 2
9, the upper part 31b of the storage node 31
Since the impurity concentration is higher than that of the bottom portion 31a made of the amorphous silicon film 28, more majority carriers can be secured, so that depletion of carriers in the storage node 31 can be prevented. As a result, the electric capacity of the capacitor cell can be sufficiently ensured,
Reliability of the storage device can be improved.

【0041】また、ストレージノード31に接合される
コンタクト部27の下部にシリコンよりなる基板21を
用いたが、ウェルやソース、ドレインのような拡散層を
用いても同様の効果を得られることは言うまでもない。
Although the substrate 21 made of silicon is used below the contact portion 27 joined to the storage node 31, the same effect can be obtained by using a diffusion layer such as a well, a source, and a drain. Needless to say.

【0042】また、酸化膜スペーサー26BとしてTE
OS酸化膜を用いたが、基板21やゲート電極23Bと
電気的に絶縁することが可能な他の絶縁膜を用いても同
様の効果を得られることは言うまでもない。
Also, as the oxide film spacer 26B, TE
Although the OS oxide film is used, it is needless to say that the same effect can be obtained by using another insulating film that can be electrically insulated from the substrate 21 and the gate electrode 23B.

【0043】容量絶縁膜32BにSi34 を用いた
が、SiO2 、ONO層又はTa25 等よりなる絶縁
膜を用いても同様の効果を得られることはいうまでもな
い。
Although Si 3 N 4 is used for the capacitive insulating film 32 B, it goes without saying that the same effect can be obtained by using an insulating film made of SiO 2 , ONO layer, Ta 2 O 5 or the like.

【0044】上部電極33Bにはアルミニウムを用いた
が、シリサイドや他の金属性材料を用いても同様の効果
を得られることはいうまでもない。
Although aluminum is used for the upper electrode 33B, it goes without saying that the same effect can be obtained by using silicide or another metallic material.

【0045】ストレージノード31の底部31aや上部
31bにアモルファスシリコンを用いたが、単結晶シリ
コン、アモルファスと結晶との混晶シリコン又は単結晶
シリコンを用いても同様の効果を得られることは言うま
でもない。
Although amorphous silicon is used for the bottom portion 31a and the upper portion 31b of the storage node 31, it goes without saying that the same effect can be obtained by using single crystal silicon, mixed crystal silicon of amorphous and crystal, or single crystal silicon. .

【0046】また、ストレージノード21を構成するシ
リコン膜の不純物にリンを用いたが、ヒ素、ホウ素又は
アンチモンを用いても同様の効果を得られることは言う
までもない。
Although phosphorus is used as an impurity of the silicon film forming the storage node 21, it goes without saying that the same effect can be obtained by using arsenic, boron or antimony.

【0047】また、ストレージノード21の形状を円柱
状としたがこれに限らず、角柱であっても同様の効果を
得られることは言うまでもない。
The shape of the storage node 21 is cylindrical, but the present invention is not limited to this, and it goes without saying that the same effect can be obtained with a prism.

【0048】また、 (第3の実施形態)以下、本発明の第3の実施形態を図
面を参照しながら説明する。
(Third Embodiment) Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0049】図3は本発明の第3の実施形態に係る半導
体記憶装置の製造方法を示す工程順断面図である。図3
において、まず、図3(a)に示すように、シリコンよ
りなる基板41の上に全面にわたって、絶縁性酸化膜4
2A、多結晶シリコン膜43A、TEOS酸化膜44A
を順次堆積した後、TEOS酸化膜44Aの上におけ
る、記憶素子と異なる他の素子であるFETのゲート電
極形成領域にフォトリソグラフィーを用いて所定のパタ
ーンに転写された第1のレジストパターン45を形成す
る。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a semiconductor memory device according to a third embodiment of the present invention. FIG.
First, as shown in FIG. 3A, an insulating oxide film 4 is formed over a whole surface of a substrate 41 made of silicon.
2A, polycrystalline silicon film 43A, TEOS oxide film 44A
Are sequentially deposited, a first resist pattern 45 transferred to a predetermined pattern is formed on the TEOS oxide film 44A by photolithography in a gate electrode formation region of the FET, which is another element different from the storage element, by using photolithography. I do.

【0050】次に、図3(b)に示すように、TEOS
酸化膜44A及び多結晶シリコン膜43Aに対して連続
してエッチングを行なって、ゲート電極43B及びキャ
ップTEOS44Bを形成する。その後、第1のレジス
トパターン45を除去し、基板41の上に全面にわたっ
てTEOS酸化膜46Aを堆積する。
Next, as shown in FIG.
The oxide film 44A and the polycrystalline silicon film 43A are continuously etched to form a gate electrode 43B and a cap TEOS44B. After that, the first resist pattern 45 is removed, and a TEOS oxide film 46A is deposited on the entire surface of the substrate 41.

【0051】次に、図3(c)に示すように、TEOS
酸化膜46Aに対してエッチバックを行なって、各ゲー
ト電極43Bの各側部に酸化膜スペーサー46Bをそれ
ぞれ形成する。その後、希フッ酸を用いてストレージノ
ードとのコンタクト部形成領域である絶縁性酸化膜42
Aを除去することにより、各ゲート電極43B下にゲー
ト酸化膜42Bをそれぞれ形成する。次に、温度530
℃の下で、濃度が4×1020cm-3に制御されているリ
ンがドープされた第1のアモルファスシリコン膜48を
基板41の全面にわたって厚さ50nmに堆積し、同一
装置内で連続して、濃度が1×1019cm-3に制御され
ているリンがドープされた第2のアモルファスシリコン
膜49を厚さ500nmに堆積し、該第2のアモルファ
スシリコン膜49の上に全面にわたって濃度が8×10
20cm-3に制御されているリンがドープされた第2のア
モルファスシリコン膜49を厚さ50nmに堆積する。
ここで、第1のアモルファスシリコン膜48よりも第2
のアモルファスシリコン膜49の濃度を小さくすること
により、第2のアモルファスシリコン膜49の成長レー
トは第1のアモルファスシリコン膜48よりも2〜3倍
大きくなる。次に、ストレージノード形成領域にフォト
リソグラフィーを用いて所定のパターンに転写された第
2のレジストパターン51を形成する。
Next, as shown in FIG.
The oxide film 46A is etched back to form an oxide film spacer 46B on each side of each gate electrode 43B. After that, using diluted hydrofluoric acid, the insulating oxide film 42 which is a contact portion forming region with the storage node is formed.
By removing A, a gate oxide film 42B is formed below each gate electrode 43B. Next, the temperature 530
At 50 ° C., a phosphorus-doped first amorphous silicon film 48 having a concentration controlled to 4 × 10 20 cm −3 is deposited to a thickness of 50 nm over the entire surface of the substrate 41 and continuously formed in the same apparatus. Then, a phosphorus-doped second amorphous silicon film 49, whose concentration is controlled to 1 × 10 19 cm −3 , is deposited to a thickness of 500 nm, and the entire surface of the second amorphous silicon film 49 is Is 8 × 10
A phosphorus-doped second amorphous silicon film 49 controlled to 20 cm -3 is deposited to a thickness of 50 nm.
Here, the second amorphous silicon film 48 is
By decreasing the concentration of the amorphous silicon film 49, the growth rate of the second amorphous silicon film 49 becomes 2-3 times higher than that of the first amorphous silicon film 48. Next, a second resist pattern 51 transferred to a predetermined pattern is formed in the storage node formation region using photolithography.

【0052】次に、図3(d)に示すように、第1のア
モルファスシリコン膜48、第2のアモルファスシリコ
ン膜49及び第3のアモルファスシリコン膜50に対し
て連続してエッチングを行なった後、第2のレジストパ
ターン51を除去する。その後、基板41の上に全面に
わたって、濃度が8×1020cm-3に制御されているリ
ンがドープされた第4のアモルファスシリコン膜52を
温度530℃で膜厚100nmに堆積し、基板41の上
の全面を100nmの厚さでエッチバックすることによ
り、側部53dを形成し、その結果、第1のアモルファ
スシリコン膜48よりなる底部53a、第2のアモルフ
ァスシリコン膜49よりなる内部53b、第3のアモル
ファスシリコン膜50よりなる上部53c及び第4のア
モルファスシリコン膜42よりなる側部53dとから構
成される円柱状のストレージノード53を形成する。
Next, as shown in FIG. 3D, after the first amorphous silicon film 48, the second amorphous silicon film 49, and the third amorphous silicon film 50 are successively etched, Then, the second resist pattern 51 is removed. Thereafter, a fourth amorphous silicon film 52 doped with phosphorus, whose concentration is controlled to 8 × 10 20 cm −3 , is deposited on the entire surface of the substrate 41 at a temperature of 530 ° C. to a thickness of 100 nm. Is etched back with a thickness of 100 nm to form side portions 53d. As a result, a bottom portion 53a made of the first amorphous silicon film 48, an inner portion 53b made of the second amorphous silicon film 49, and the like are formed. A columnar storage node 53 composed of an upper portion 53c made of the third amorphous silicon film 50 and a side portion 53d made of the fourth amorphous silicon film 42 is formed.

【0053】次に、図3(e)に示すように、基板41
に対して温度900℃で且つ30分程度の熱処理を行な
って基板41におけるコンタクト部47に、ストレージ
ノード53の底部53aからコンタクト部47を介して
n型拡散層41aを形成する。その後、基板41の上に
全面にわたってSi34 よりなる絶縁膜54A及びア
ルミニウムよりなる上部電極形成膜55Aを順次堆積し
た後、上部電極形成領域にフォトリソグラフィーを用い
て所定のパターンに転写された第3のレジストパターン
56を形成し、上部電極形成膜55A及び絶縁膜54A
に対して連続してエッチングを行なって上部電極55B
と容量絶縁膜54Bとを形成する。その後、図3(f)
に示すように、第3のレジストパターン56を除去して
キャパシタセルを形成する。
Next, as shown in FIG.
Then, a heat treatment is performed at a temperature of 900 ° C. for about 30 minutes to form an n-type diffusion layer 41 a on the contact portion 47 of the substrate 41 from the bottom 53 a of the storage node 53 via the contact portion 47. Thereafter, an insulating film 54A made of Si 3 N 4 and an upper electrode forming film 55A made of aluminum were sequentially deposited over the entire surface of the substrate 41, and then transferred to a predetermined pattern in the upper electrode forming region using photolithography. A third resist pattern 56 is formed, and an upper electrode forming film 55A and an insulating film 54A
To the upper electrode 55B.
And a capacitor insulating film 54B. Then, FIG.
As shown in (3), the third resist pattern 56 is removed to form a capacitor cell.

【0054】なお、上部電極形成膜55Aに対するエッ
チング時において、絶縁膜54Aに対しては、エッチン
グを行なわなくてもよく、また、その一部のみのエッチ
ングであっても容量絶縁膜54Bが形成されていれば同
様の効果を得ることができる。
When the upper electrode forming film 55A is etched, the insulating film 54A need not be etched, and even if only a part of the insulating film 54A is etched, the capacitive insulating film 54B is formed. If it is, the same effect can be obtained.

【0055】このように、本実施形態によると、第1の
アモルファスシリコン膜48をリン濃度が1×1020
-3〜7×1020cm-3で且つ膜厚が30nm〜200
nmとし、第2のアモルファスシリコン膜49をリン濃
度が0.1×1020cm-3〜7×1020cm-3で且つ膜
厚が30nm〜700nmとし、第3及び第4のアモル
ファスシリコン膜50,52をリン濃度が4×1020
-3〜8×1020cm-3で且つ第1のアモルファスシリ
コン膜48よりも不純物濃度が大きくなるようにし、膜
厚が50nm〜150nmとすれば、コンタクト部47
におけるストレージノード53と基板41とのコンタク
ト抵抗が安定して形成されると共に、ストレージノード
53と基板41との電気的耐圧を確保することができ
る。
As described above, according to this embodiment, the first amorphous silicon film 48 has a phosphorus concentration of 1 × 10 20 c.
m −3 to 7 × 10 20 cm −3 and a film thickness of 30 nm to 200
and the third and fourth amorphous silicon films 49 have a phosphorus concentration of 0.1 × 10 20 cm −3 to 7 × 10 20 cm −3 and a thickness of 30 nm to 700 nm. 50 and 52 with phosphorus concentration of 4 × 10 20 c
If the impurity concentration is set to m −3 to 8 × 10 20 cm −3 and the impurity concentration is higher than that of the first amorphous silicon film 48 and the film thickness is set to 50 nm to 150 nm, the contact portion 47 is formed.
In this case, the contact resistance between the storage node 53 and the substrate 41 is stably formed, and the electrical breakdown voltage between the storage node 53 and the substrate 41 can be ensured.

【0056】さらに、第3のアモルファスシリコン膜5
0よりなるストレージノード53の上部53cと第4の
アモルファスシリコン膜52よりなるストレージノード
53の側部53dとは、第1のアモルファスシリコン膜
48よりなる底部53aに比べて不純物濃度がそれぞれ
大きいため、多数キャリアをより多く確保できるので、
ストレージノード53のキャリアの空乏化を防止するこ
とができる。その結果、キャパシタセルの電気的容量を
十分に確保することができる。
Further, the third amorphous silicon film 5
The upper portion 53c of the storage node 53 made of zero and the side portion 53d of the storage node 53 made of the fourth amorphous silicon film 52 have higher impurity concentrations than the bottom portion 53a made of the first amorphous silicon film 48. As we can secure more majority carriers,
Depletion of carriers in the storage node 53 can be prevented. As a result, the electric capacity of the capacitor cell can be sufficiently ensured.

【0057】また、ストレージノード53に接合される
コンタクト部47の下部にシリコンよりなる基板41を
用いたが、ウェルやソース、ドレインのような拡散層を
用いても同様の効果を得られることは言うまでもない。
Although the substrate 41 made of silicon is used below the contact portion 47 joined to the storage node 53, the same effect can be obtained by using a diffusion layer such as a well, a source, and a drain. Needless to say.

【0058】また、酸化膜スペーサー46BとしてTE
OS酸化膜を用いたが、基板41やゲート電極43Bと
電気的に絶縁することが可能な他の絶縁膜を用いても同
様の効果を得られることは言うまでもない。
As the oxide film spacer 46B, TE
Although the OS oxide film is used, it goes without saying that the same effect can be obtained by using another insulating film that can be electrically insulated from the substrate 41 and the gate electrode 43B.

【0059】容量絶縁膜54BにSi34 を用いた
が、SiO2 、ONO層又はTa25 等よりなる絶縁
膜を用いても同様の効果を得られることはいうまでもな
い。
Although Si 3 N 4 is used for the capacitance insulating film 54 B, it goes without saying that the same effect can be obtained by using an insulating film made of SiO 2 , ONO layer, Ta 2 O 5 or the like.

【0060】上部電極55Bにはアルミニウムを用いた
が、シリサイドや他の金属性材料を用いても同様の効果
を得られることはいうまでもない。
Although aluminum is used for the upper electrode 55B, it goes without saying that the same effect can be obtained by using silicide or another metallic material.

【0061】ストレージノード53の底部53aや上部
53bにアモルファスシリコンを用いたが、単結晶シリ
コン、アモルファスと結晶との混晶シリコン又は単結晶
シリコンを用いても同様の効果を得られることは言うま
でもない。
Although amorphous silicon is used for the bottom portion 53a and the upper portion 53b of the storage node 53, it goes without saying that the same effect can be obtained by using single crystal silicon, mixed crystal silicon of amorphous and crystal, or single crystal silicon. .

【0062】また、ストレージノード53を構成するシ
リコン膜の不純物にリンを用いたが、ヒ素、ホウ素又は
アンチモンを用いても同様の効果を得られることは言う
までもない。
Although phosphorus is used as an impurity of the silicon film forming the storage node 53, it goes without saying that the same effect can be obtained by using arsenic, boron or antimony.

【0063】また、ストレージノード53の形状を円柱
状としたがこれに限らず、角柱であっても同様の効果を
得られることは言うまでもない。
Further, the shape of the storage node 53 is cylindrical, but the present invention is not limited to this.

【0064】ここで、本発明に直接関係はしないが、リ
ンドープしたアモルファスシリコンの成膜条件を以下に
一例として示す。
Here, although not directly related to the present invention, the film forming conditions of phosphorus-doped amorphous silicon are shown below as an example.

【0065】 装置名 縦型減圧CVD ガス SiH4,PH3,N2 真空度 100PaApparatus name Vertical reduced pressure CVD gas SiH 4 , PH 3 , N 2 Vacuum degree 100 Pa

【0066】[0066]

【発明の効果】請求項1の発明に係る半導体記憶装置に
よると、ストレージノードの底部の不物濃度は最適化さ
れているため、ストレージノードの底部と基板上部の拡
散層とのコンタクト抵抗のばらつきが小さくなると共
に、ストレージノードと拡散層との間の電気的耐圧を確
保することができる。また、上部電極に対向するストレ
ージノードの上部又は側部の不純物濃度は、該ストレー
ジノードの底部の不純物濃度よりも大きいため、多数キ
ャリアを十分に確保することができるので、キャパシタ
セルの電気的容量を十分に確保することができる。これ
により、半導体記憶装置の信頼性を向上させることがで
きる。
According to the semiconductor memory device of the first aspect of the present invention, since the impurity concentration at the bottom of the storage node is optimized, the contact resistance between the bottom of the storage node and the diffusion layer above the substrate is varied. And the electrical breakdown voltage between the storage node and the diffusion layer can be ensured. Further, since the impurity concentration at the top or the side of the storage node facing the upper electrode is higher than the impurity concentration at the bottom of the storage node, a sufficient number of carriers can be secured. Can be sufficiently secured. Thereby, the reliability of the semiconductor memory device can be improved.

【0067】請求項2の発明に係る半導体記憶装置によ
ると、請求項1の発明に係る半導体記憶装置の効果が得
られる上に、ストレージノードの底部の不純物濃度は1
×1020cm-3〜7×1020cm-3であるため、該スト
レージノードの底部の不純物濃度が確実に最適化され
る。また、上部電極に対向するストレージノードの側部
及び上部の不純物濃度は4×1020cm-3〜8×1020
cm-3であり且つストレージノードの底部の不純物濃度
よりも大きいため、ストレージノードの上部又は側部は
多数キャリアを確実に確保することができる。
According to the semiconductor memory device of the second aspect of the present invention, the effect of the semiconductor memory device of the first aspect of the present invention is obtained, and the impurity concentration at the bottom of the storage node is 1
Since it is from × 10 20 cm −3 to 7 × 10 20 cm −3 , the impurity concentration at the bottom of the storage node is definitely optimized. The impurity concentration on the side and the top of the storage node facing the upper electrode is 4 × 10 20 cm −3 to 8 × 10 20.
Since the impurity concentration is cm −3 and higher than the impurity concentration at the bottom of the storage node, majority carriers can be reliably secured at the top or side of the storage node.

【0068】請求項3の発明に係る半導体記憶装置によ
ると、ストレージノードを構成するシリコンは、アモル
ファス、アモルファスと結晶との混晶、多結晶又は単結
晶により構成されているため、ストレージノードの底部
は不純物がドーピングされることにより確実に最適化さ
れるので、コンタクト抵抗が確実に安定すると共に、ス
トレージノードの上部又は側部は不純物がドーピングさ
れることにより多数キャリアを確実に確保することがで
きる。
According to the semiconductor memory device of the third aspect of the present invention, the silicon constituting the storage node is made of amorphous, a mixed crystal of amorphous and crystalline, polycrystalline or single crystal. Is reliably optimized by being doped with impurities, so that the contact resistance is reliably stabilized, and the top or side of the storage node can be surely provided with majority carriers by being doped with impurities. .

【0069】請求項4の発明に係る半導体記憶装置によ
ると、ストレージノードに添加されている不純物はリ
ン、ヒ素、ホウ素又はアンチモンであるため、ストレー
ジノードの底部の不純物濃度が確実に最適化されるの
で、コンタクト抵抗が確実に安定すると共に、ストレー
ジノードの上部又は側部の多数キャリアを確実に増大さ
せることができる。
According to the semiconductor memory device of the fourth aspect, since the impurity added to the storage node is phosphorus, arsenic, boron or antimony, the impurity concentration at the bottom of the storage node is reliably optimized. Therefore, the contact resistance can be reliably stabilized, and the majority carriers on the upper portion or the side portion of the storage node can be surely increased.

【0070】請求項5又は6の発明に係る半導体記憶装
置の製造方法によると、ストレージノードの底部の不純
物濃度が最適化されるように制御しているため、ストレ
ージノードの底部と基板上部の拡散層とのコンタクト抵
抗のばらつきが小さくなると共に、ストレージノードと
拡散層との間の電気的耐圧を十分に確保することができ
る。また、上部電極に対向するストレージノードの上部
又は側部の不純物濃度を該ストレージノードの底部の不
純物濃度よりも大きくなるように制御しているため、多
数キャリアが十分に確保されるので、キャパシタセルの
電気的容量を十分に確保することができる。その結果、
半導体記憶装置の信頼性を向上させることができる。
According to the method of manufacturing a semiconductor memory device of the present invention, since the impurity concentration at the bottom of the storage node is controlled to be optimized, the diffusion at the bottom of the storage node and the upper portion of the substrate is performed. The variation in the contact resistance between the storage node and the layer is reduced, and the electrical breakdown voltage between the storage node and the diffusion layer can be sufficiently ensured. Also, since the impurity concentration at the top or side of the storage node facing the upper electrode is controlled to be higher than the impurity concentration at the bottom of the storage node, majority carriers are sufficiently secured, so that the capacitor cell Sufficient electrical capacity can be secured. as a result,
The reliability of the semiconductor memory device can be improved.

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

【図1】本発明の第1の実施形態に係る半導体記憶装置
の構成断面図である。
FIG. 1 is a configuration sectional view of a semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施形態に係る半導体記憶装置
の製造方法を示す工程順断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention in order of process.

【図3】本発明の第3の実施形態に係る半導体記憶装置
の製造方法を示す工程順断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a semiconductor memory device according to a third embodiment of the present invention in the order of steps.

【図4】従来の半導体記憶装置の構成断面図である。FIG. 4 is a configuration sectional view of a conventional semiconductor memory device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 キャパシタセル 11 基板 12 ストレージノード 13 容量絶縁膜 14 上部電極 15 ゲート電極 16 絶縁性酸化膜 17 コンタクト部 21 基板 22A 絶縁性酸化膜 22B ゲート酸化膜 23A 多結晶シリコン膜 23B ゲート電極 24A TEOS酸化膜 24B キャップTEOS 25 第1のレジストパターン 26A TEOS酸化膜 26B 酸化膜スペーサー 27 コンタクト部 28 第1のアモルファスシリコン膜 29 第2のアモルファスシリコン膜 30 第2のレジストパターン 31 ストレージノード 31a 底部 31b 上部 32A 絶縁膜 32B 容量絶縁膜 33A 上部電極形成膜 33B 上部電極 34 第3のレジストパターン 41 基板 42A 絶縁性酸化膜 42B ゲート酸化膜 43A 多結晶シリコン膜 43B ゲート電極 44A TEOS酸化膜 44B キャップTEOS 45 第1のレジストパターン 46A TEOS酸化膜 46B 酸化膜スペーサー 47 コンタクト部 48 第1のアモルファスシリコン膜 49 第2のアモルファスシリコン膜 50 第3のアモルファスシリコン膜 51 第2のレジストパターン 52 第4のアモルファスシリコン膜 53 ストレージノード 53a 底部 53b 内部 53c 上部 53d 側部 54A 絶縁膜 54B 容量絶縁膜 55A 上部電極形成膜 55B 上部電極 56 第3のレジストパターン DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Capacitor cell 11 Substrate 12 Storage node 13 Capacitive insulating film 14 Upper electrode 15 Gate electrode 16 Insulating oxide film 17 Contact part 21 Substrate 22A Insulating oxide film 22B Gate oxide film 23A Polycrystalline silicon film 23B Gate electrode 24A TEOS oxide film 24B Cap TEOS 25 First resist pattern 26A TEOS oxide film 26B Oxide film spacer 27 Contact part 28 First amorphous silicon film 29 Second amorphous silicon film 30 Second resist pattern 31 Storage node 31a Bottom 31b Upper 32A Insulating film 32B Capacitive insulating film 33A Upper electrode forming film 33B Upper electrode 34 Third resist pattern 41 Substrate 42A Insulating oxide film 42B Gate oxide film 43A Polycrystalline silicon film 43B Gate Electrode 44A TEOS oxide film 44B Cap TEOS 45 First resist pattern 46A TEOS oxide film 46B Oxide film spacer 47 Contact part 48 First amorphous silicon film 49 Second amorphous silicon film 50 Third amorphous silicon film 51 Second Resist pattern 52 Fourth amorphous silicon film 53 Storage node 53a Bottom 53b Inside 53c Top 53d Side 54A Insulating film 54B Capacitive insulating film 55A Upper electrode forming film 55B Upper electrode 56 Third resist pattern

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板と、前記半導体基板の上面に
該上面に対して垂直な柱状に形成されており、電荷を蓄
積する半導体よりなるストレージノードと、 前記ストレージノードの上面及び側面に全面にわたって
形成されている有底筒状の容量絶縁膜と、 前記容量絶縁膜の上面及び外側面に全面にわたって形成
されている有底筒状の上部電極とを備え、 前記ストレージノードの底部の不純物濃度は、前記半導
体基板との接合部におけるコンタクト抵抗が安定し且つ
電気的耐圧が確保されるように最適化され、 前記ストレージノードの上部又は側部の不純物濃度は、
該ストレージノードの底部の不純物濃度よりも大きいこ
とを特徴とする半導体記憶装置。
1. A semiconductor substrate, a storage node formed on an upper surface of the semiconductor substrate in a columnar shape perpendicular to the upper surface, and made of a semiconductor for accumulating electric charge, and an entire upper surface and side surfaces of the storage node A bottomed cylindrical capacitance insulating film formed; and a bottomed cylindrical upper electrode formed over the entire upper surface and outer surface of the capacitance insulating film; the impurity concentration at the bottom of the storage node is Optimized so that the contact resistance at the junction with the semiconductor substrate is stable and the electrical breakdown voltage is ensured, and the impurity concentration at the top or side of the storage node is:
A semiconductor memory device having an impurity concentration higher than a bottom portion of the storage node.
【請求項2】 半導体基板と、 前記半導体基板の上面に該上面に対して垂直な柱状に形
成されており、電荷を蓄積するシリコンよりなる柱状の
ストレージノードと、 前記ストレージノードの上面及び側面の全面にわたって
形成されている有底筒状の容量絶縁膜と、 前記容量絶縁膜の上面及び該側面に全面にわたって形成
されている上部電極とを備え、 前記ストレージノードの底部の不純物濃度は1×1020
cm-3〜7×1020cm-3であり、前記ストレージノー
ドの側部及び上部の不純物濃度は4×1020cm-3〜8
×1020cm-3であり且つ前記ストレージノードの底部
の不純物濃度よりも大きいことを特徴とする半導体記憶
装置。
2. A semiconductor substrate, a columnar storage node formed on a top surface of the semiconductor substrate in a column shape perpendicular to the top surface, and made of silicon for accumulating electric charge; and a top surface and side surfaces of the storage node. A capacitive insulating film having a bottomed cylindrical shape formed over the entire surface; and an upper electrode formed over the entire upper surface and the side surface of the capacitive insulating film. The impurity concentration at the bottom of the storage node is 1 × 10 20
cm −3 to 7 × 10 20 cm −3 , and the impurity concentration on the side and the top of the storage node is 4 × 10 20 cm −3 to 8
A semiconductor memory device characterized by being × 10 20 cm −3 and higher than the impurity concentration at the bottom of the storage node.
【請求項3】 前記ストレージノードを構成するシリコ
ンは、 アモルファス、アモルファスと結晶との混晶、多結晶又
は単結晶であることを特徴とする請求項2に記載の半導
体記憶装置。
3. The semiconductor memory device according to claim 2, wherein the silicon constituting the storage node is amorphous, a mixed crystal of amorphous and crystalline, polycrystalline or single crystal.
【請求項4】 前記ストレージノードに添加されている
不純物はリン、ヒ素、ホウ素又はアンチモンであること
を特徴とする請求項2又は3に記載の半導体記憶装置。
4. The semiconductor memory device according to claim 2, wherein said impurity added to said storage node is phosphorus, arsenic, boron or antimony.
【請求項5】 半導体基板上に、不純物濃度が1×10
20cm-3〜7×1020cm-3の第1のシリコン膜を堆積
する工程と、 前記第1のシリコン膜の上に全面にわたって不純物濃度
が4×1020cm-3〜8×1020cm-3であり且つ前記
第1のシリコン膜の不純物濃度よりも大きい第2のシリ
コン膜を堆積する工程と、 前記第2のシリコン膜の上におけるストレージノード形
成領域にマスクパターンを形成した後、該マスクパター
ンを用いて前記第1及び第2のシリコン膜に対して一連
のエッチングを行なうことにより柱状のストレージノー
ドを形成する工程と、 前記ストレージノードの上面及び側面に全面にわたって
容量絶縁膜を堆積する工程と、 前記容量絶縁膜に全面にわたって導電膜を堆積する工程
と、 前記導電膜の上における上部電極形成領域にマスクパタ
ーンを形成した後、該マスクパターンを用いて前記導電
膜に対してエッチングを行なうことにより上部電極を形
成する工程とを備えていることを特徴とする半導体記憶
装置の製造方法。
5. An impurity concentration of 1 × 10 on a semiconductor substrate.
Depositing a first silicon film of 20 cm −3 to 7 × 10 20 cm −3 , and an impurity concentration of 4 × 10 20 cm −3 to 8 × 10 20 over the entire surface of the first silicon film. depositing a second silicon film having an impurity concentration of cm -3 and higher than the impurity concentration of the first silicon film; and forming a mask pattern in a storage node formation region on the second silicon film; Forming a columnar storage node by performing a series of etchings on the first and second silicon films using the mask pattern; and depositing a capacitive insulating film over the entire upper surface and side surfaces of the storage node. Forming a conductive pattern over the entire surface of the capacitive insulating film; forming a mask pattern in an upper electrode formation region on the conductive film; Forming an upper electrode by etching the conductive film using a metal pattern.
【請求項6】 半導体基板上に、不純物濃度が1×10
20cm-3〜7×1020cm-3の第1のシリコン膜を堆積
する工程と、 前記第1のシリコン膜の上に全面にわたって不純物濃度
が0.1×1020cm-3〜1×1020cm-3の第2のシ
リコン膜を堆積する工程と、 前記第2のシリコン膜の上に全面にわたって不純物濃度
が4×1020cm-3〜8×1020cm-3であり且つ前記
第1のシリコン膜の不純物濃度よりも大きい第3のシリ
コン膜を堆積する工程と、 前記第3のシリコン膜の上におけるストレージノード形
成領域にマスクパターンを形成した後、該マスクパター
ンを用いて前記第1、第2及び第3のシリコン膜に対し
て一連のエッチングを行なう工程と、 前記半導体基板の全面にわたって、不純物濃度が4×1
20cm-3〜8×1020cm-3であり且つ前記第1のシ
リコン膜の不純物濃度よりも大きい第4のシリコン膜を
堆積した後、該第4のシリコン膜に対してエッチバック
を行なって柱状のストレージノードを形成する工程と、 前記柱状のストレージノードの上面及び側面に全面にわ
たって容量絶縁膜を堆積する工程と、 前記容量絶縁膜に全面にわたって導電膜を堆積する工程
と、 前記導電膜の上における上部電極形成領域にマスクパタ
ーンを形成した後、該マスクパターンを用いて前記導電
膜に対してエッチングを行なうことにより上部電極を形
成する工程とを備えていることを特徴とする半導体記憶
装置の製造方法。
6. An impurity concentration of 1 × 10 on a semiconductor substrate.
Depositing a first silicon film of 20 cm −3 to 7 × 10 20 cm −3 , and an impurity concentration of 0.1 × 10 20 cm −3 to 1 × over the entire surface of the first silicon film. Depositing a second silicon film of 10 20 cm -3 , wherein the impurity concentration is 4 × 10 20 cm -3 to 8 × 10 20 cm -3 over the entire surface of the second silicon film; Depositing a third silicon film having an impurity concentration higher than that of the first silicon film; forming a mask pattern in a storage node formation region on the third silicon film; Performing a series of etching on the first, second, and third silicon films; and forming an impurity concentration of 4 × 1 over the entire surface of the semiconductor substrate.
After depositing a fourth silicon film of 0 20 cm −3 to 8 × 10 20 cm −3 and higher than the impurity concentration of the first silicon film, etch back is performed on the fourth silicon film. Forming a columnar storage node in a row, depositing a capacitive insulating film over the entire upper surface and side surfaces of the columnar storage node, depositing a conductive film over the entire capacitive insulating film, Forming a mask pattern in an upper electrode formation region on the film, and then etching the conductive film using the mask pattern to form an upper electrode. A method for manufacturing a storage device.
JP9011010A 1997-01-24 1997-01-24 Semiconductor storage device and its manufacture Withdrawn JPH10209395A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9011010A JPH10209395A (en) 1997-01-24 1997-01-24 Semiconductor storage device and its manufacture

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9011010A JPH10209395A (en) 1997-01-24 1997-01-24 Semiconductor storage device and its manufacture

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10209395A true JPH10209395A (en) 1998-08-07

Family

ID=11766163

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9011010A Withdrawn JPH10209395A (en) 1997-01-24 1997-01-24 Semiconductor storage device and its manufacture

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10209395A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010008409A (en) * 1998-12-26 2001-02-05 김영환 Method for forming lower electrode of capacitor
KR100507865B1 (en) * 2000-08-31 2005-08-18 주식회사 하이닉스반도체 Method for manufacturing capacitor in semiconductor device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010008409A (en) * 1998-12-26 2001-02-05 김영환 Method for forming lower electrode of capacitor
KR100507865B1 (en) * 2000-08-31 2005-08-18 주식회사 하이닉스반도체 Method for manufacturing capacitor in semiconductor device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6177699B1 (en) DRAM cell having a verticle transistor and a capacitor formed on the sidewalls of a trench isolation
US5770484A (en) Method of making silicon on insulator buried plate trench capacitor
EP0171131A1 (en) Semiconductor device with MIS capacitor and method of manufacturing the same
KR0180779B1 (en) Method for manufacturing semiconductor capacitor
JP2671833B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US6384437B1 (en) Low-leakage DRAM structures using selective silicon epitaxial growth (SEG) on an insulating layer
JPH08204145A (en) Method of manufacturing semiconductor device
US5104821A (en) Method for fabricating stacked capacitors in a DRAM cell
KR0171072B1 (en) Semiconductor memory cell &amp; its fabrication method
US6187623B1 (en) Method of manufacturing semiconductor device
JPH06216318A (en) Capacitor electrode preparation of semiconductor memory cell
JPH10125872A (en) Structure of dram cell and its manufacture
US6080623A (en) Method of manufacturing capacitive element with a non-doped semiconductor film to minimize native oxide formation
JPH10209395A (en) Semiconductor storage device and its manufacture
JPH05251658A (en) Manufacture of semiconductor device
JP2644381B2 (en) Method for manufacturing semiconductor memory device
KR100398567B1 (en) Method of fabricating a semiconductor device
KR100275938B1 (en) Method of fabricating capacitor
JPH08288472A (en) Semiconductor memory cell and its manufacture
JPH01220856A (en) Semiconductor device
JPH03278566A (en) Manufacture of semiconductor device
US6204121B1 (en) Method for bottom electrode of capacitor
KR970011670B1 (en) A method for fabricating stack type dram cell
KR960005565B1 (en) Semiconductor memory device and the manufacturing method thereof
JPH04318963A (en) Structure of storage capacity and manufacture thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20040406