JPH11204752A - Capacitor comprising lower electrode having irregular surface and its manufacture - Google Patents

Capacitor comprising lower electrode having irregular surface and its manufacture

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JPH11204752A
JPH11204752A JP10261861A JP26186198A JPH11204752A JP H11204752 A JPH11204752 A JP H11204752A JP 10261861 A JP10261861 A JP 10261861A JP 26186198 A JP26186198 A JP 26186198A JP H11204752 A JPH11204752 A JP H11204752A
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conductive film
capacitor
layer
impurity
concentration
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Seung-Hwan Lee
承 桓 李
Sang Hyeop Lee
相 協 李
Young Sun Kim
榮 善 金
Young-Wook Park
泳 旭 朴
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Samsung Electronics Co Ltd
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Samsung Electronics Co Ltd
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L28/00Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L28/40Capacitors
    • H01L28/60Electrodes
    • H01L28/75Electrodes comprising two or more layers, e.g. comprising a barrier layer and a metal layer
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    • H01L28/60Electrodes
    • H01L28/82Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation
    • H01L28/84Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation being a rough surface, e.g. using hemispherical grains

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To secure surface resistance capable of functioning as a resistance layer, by a method wherein a lower electrode having an irregular surface, and an upper electrode comprising a dielectric film and a plurality of conductive films having different concentrations of impurities are sequentially formed on a semiconductor substrate. SOLUTION: A HSG silicon layer 64 is formed in order to increase a surface area on a surface of a lower electrode 62, and a dielectric layer 65 is formed on the upper part. Upper electrodes 68, 70 are formed on the dielectric layer 66. A lower layer coming into contact with a dielectric film 66 is formed of a doped conductive film at high concentration since a thickness of a depletion layer formed between the upper electrode and the dielectric film is reduced to increase capacitance, and further of a doped conductive film at low concentration as rising toward the upper layer since it is used as a resistance layer of a circumferential circuit region. Accordingly, it is possible to secure surface resistance functioning sufficiently as a resistance layer in the circumferential region. In other words, capacitance is increased without using a complicated structure and secure the sufficient surface resistance.

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、半導体メモリ装置
のキャパシタ及びその製造方法に係り、特に凹凸表面を
有する下部電極を具備して増加されたキャパシタンス及
び比抵抗を有するキャパシタ及びその製造方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a capacitor for a semiconductor memory device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a capacitor having an increased capacitance and a specific resistance having a lower electrode having an uneven surface and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、キャパシタの有効面積を容易に増
加させるために下部電極の表面に所謂半球状のグレーン
(Hemi-Spherical Grain:以下HSGという)を成長さ
せることにより電極の表面積を増加させる工程が開発さ
れて注目を浴びている。前記HSGを形成する方法は、
一種の表面移動機構、即ちシリコンの表面移動を用いて
電極の表面積を増加させる方法である。この技術は、一
定の厚さの非晶質シリコンを結晶質シリコンに変化させ
ることにより表面屈曲を発生させ表面積を増加させる。
2. Description of the Related Art Recently, a process of increasing the surface area of an electrode by growing a so-called hemi-spherical grain (HSG) on the surface of a lower electrode in order to easily increase the effective area of a capacitor. Has been developed and is receiving attention. The method of forming the HSG includes:
This is a method of increasing the surface area of the electrode using a kind of surface movement mechanism, that is, surface movement of silicon. This technique changes the amorphous silicon of a certain thickness to crystalline silicon, thereby causing surface bending and increasing the surface area.

【0003】図1に基づき、従来のHSGシリコン層を
用いたキャパシタの製造方法を簡略に説明する。
A method of manufacturing a capacitor using a conventional HSG silicon layer will be briefly described with reference to FIG.

【0004】図1(A)を参照すれば、トランジスタ
(図示せず)及び層間絶縁膜12などの下部構造物が形
成された半導体基板10上に、前記トランジスタの活性
領域と接続された下部電極用導電層14を形成する。前
記下部電極用導電層14は、表面積を更に増加させるた
めに、例えばシリンダ状に形成することができ、その形
成方法は周知の如くである。次いで、下部電極用導電層
14が形成された結果物上に、所定の方法を用いて、ブ
ランクHSG、即ち下部膜質に関係なく蒸着されるHS
Gシリコン層16を形成する。
Referring to FIG. 1A, a lower electrode connected to an active region of a transistor (not shown) is formed on a semiconductor substrate 10 on which a lower structure such as a transistor (not shown) and an interlayer insulating film 12 are formed. Forming conductive layer 14 is formed. In order to further increase the surface area, the lower electrode conductive layer 14 may be formed, for example, in a cylindrical shape, and the forming method is well known. Next, a blank HSG, that is, an HS deposited regardless of the quality of the lower film, is formed on the resultant having the lower electrode conductive layer 14 formed thereon using a predetermined method.
A G silicon layer 16 is formed.

【0005】図1(B)を参照すれば、前記HSGシリ
コン層16により隣接セルとの間に短絡(short)が発
生することを防止するために、結果物上に前記シリンダ
を覆うように絶縁膜を形成する。次いで、前記絶縁膜を
異方性蝕刻すると、図示したようにシリンダの内外壁に
スペーサ18が形成される。引続き、前記スペーサ18
をマスクとして用いて、隣接セルとの間に形成されたH
SGシリコン層を蝕刻する。その後、前記スペーサを除
去すると、凹凸表面を有するシリンダ型下部電極が完成
する。
Referring to FIG. 1B, in order to prevent a short circuit from occurring between adjacent cells due to the HSG silicon layer 16, an insulation is provided on the resultant to cover the cylinder. Form a film. Next, when the insulating film is anisotropically etched, spacers 18 are formed on the inner and outer walls of the cylinder as shown. Subsequently, the spacer 18
Formed as a mask between adjacent cells by using
Etch the SG silicon layer. Thereafter, when the spacer is removed, a cylindrical lower electrode having an uneven surface is completed.

【0006】前述した従来の方法によってキャパシタの
下部電極の表面を凹凸状に変形させると下部電極の表面
積が広がってセルキャパシタンスが増加することにな
る。
When the surface of the lower electrode of the capacitor is deformed in a concavo-convex manner by the above-mentioned conventional method, the surface area of the lower electrode is increased, and the cell capacitance is increased.

【0007】しかし、以後に蒸着される誘電体膜及び上
部電極もその屈曲に沿って蒸着されるので、上部電極が
誘電体膜と接する表面も凹凸状となる。従って、このよ
うな凹凸表面を有する上部電極に正の電圧が印加される
と、表面が平坦な場合と比べて電界が集中する電界集中
現象が生じて、上部電極内の電子が受ける電界が大きく
なる。
However, since the dielectric film and the upper electrode to be deposited later are also deposited along the bending, the surface where the upper electrode is in contact with the dielectric film also becomes uneven. Therefore, when a positive voltage is applied to the upper electrode having such an uneven surface, an electric field concentration phenomenon in which the electric field is concentrated occurs as compared with the case where the surface is flat, and the electric field received by the electrons in the upper electrode is large. Become.

【0008】従って、次の式1により、上部電極に発生
する空乏層が厚くなる。空乏層の厚さの増加は、式2に
より、空乏層によるキャパシタンスを減少させ、結局、
式3に示されるように全体のキャパシタンスを減少させ
る結果を招く。
Therefore, according to the following equation 1, the depletion layer generated in the upper electrode becomes thicker. Increasing the thickness of the depletion layer reduces the capacitance due to the depletion layer according to Equation 2, and eventually,
This results in a reduction in the overall capacitance as shown in equation 3.

【0009】[0009]

【数1】 (Equation 1)

【0010】[0010]

【数2】 (Equation 2)

【0011】[0011]

【数3】 (Equation 3)

【0012】上記の式1、式2、式3において、Ctot
は全体のキャパシタンス、C0 は誘電膜によるキャパシ
タンス、Cd は空乏層によるキャパシタンス、Xd は空
乏層の厚さ、ε0 は誘電膜の誘電率、εsiはシリコンの
誘電率、Aはキャパシタの有効面積、VG は印加電圧、
qは電子の電荷量、Na は不純物の数をそれぞれ示して
いる。
In the above formulas 1, 2, and 3, C tot
Is the total capacitance, C 0 is the capacitance due to the dielectric film, C d is the capacitance due to the depletion layer, X d is the thickness of the depletion layer, ε 0 is the dielectric constant of the dielectric film, ε si is the dielectric constant of silicon, and A is the capacitor. effective area, V G is the applied voltage,
q is the electron charge quantity, N a are respectively the number of impurities.

【0013】このように上部電極に正の電圧が印加され
たときにキャパシタンスが減少する問題を解決するため
の方法として、上部電極の不純物の濃度を増加させて空
乏層の厚さを縮める方法がある。しかし、この方法は上
部電極の抵抗を減少させることになる。
As a method for solving the problem that the capacitance decreases when a positive voltage is applied to the upper electrode, a method of increasing the impurity concentration of the upper electrode to reduce the thickness of the depletion layer is known. is there. However, this method will reduce the resistance of the upper electrode.

【0014】従って、通常の半導体メモリ素子において
周辺回路領域の抵抗層として使用される上部電極の抵抗
層としての役割を阻害することになる。
Therefore, the role of the upper electrode used as a resistive layer in the peripheral circuit region in a normal semiconductor memory element as a resistive layer is hindered.

【0015】メモリ素子に用いられる抵抗層は周辺回路
領域の回路に使用されるが、主に電圧発生器用、RC遅
延(delay)用として使われ、最大で数kΩ程度の抵抗
値が要求される。要するに、抵抗層は一定水準以上の面
抵抗を有するべきである。一般に、面抵抗は、厚さに反
比例し、比抵抗に比例する傾向を有する。
The resistive layer used for the memory element is used for a circuit in a peripheral circuit area, but is mainly used for a voltage generator and an RC delay, and requires a resistance value of about several kΩ at the maximum. . In short, the resistance layer should have a certain level or more of sheet resistance. Generally, sheet resistance tends to be inversely proportional to thickness and proportional to specific resistance.

【0016】従って、上部電極の不純物の濃度を増加さ
せると、図2に示すように上部電極の比抵抗が減少して
所望の水準以下の面抵抗値を有することになる。
Accordingly, when the impurity concentration of the upper electrode is increased, the specific resistance of the upper electrode is reduced as shown in FIG. 2 to have a sheet resistance below a desired level.

【0017】図2は、不純物の濃度と比抵抗値の関係を
示すグラフであって、曲線Aはホウ素、曲線Bは燐の場
合をそれぞれ示している。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the impurity concentration and the specific resistance. Curve A shows the case of boron and curve B shows the case of phosphorus.

【0018】つまり、キャパシタの上部電極の不純物の
濃度は、空乏層の厚さの減少と面抵抗の増加という相反
する2つの目的を同時に一定の水準以上に満たしうる範
囲内で決定されるべきである。
That is, the impurity concentration of the upper electrode of the capacitor should be determined within a range that can simultaneously satisfy two contradictory objectives of reducing the thickness of the depletion layer and increasing the sheet resistance to a certain level or more. is there.

【0019】前記目的を満たす方法として、高濃度の上
部電極を形成して空乏層を減らすことによって正電圧印
加時のキャパシタンスを一定水準以上に確保し、上部電
極のパタニング時に抵抗層として使用される部分の厚さ
を薄くすることによって面抵抗を一定水準以上に確保す
る方法がある。しかし、この方法は、パタニング技術の
限界によって直接に制限されざるを得ないため、パタニ
ング技術の発展する水準程度の効果のみしか得られない
という短所がある。
As a method for satisfying the above-mentioned object, a high-concentration upper electrode is formed to reduce a depletion layer, thereby ensuring a certain level of capacitance when a positive voltage is applied, and used as a resistance layer when patterning the upper electrode. There is a method of securing the sheet resistance to a certain level or more by reducing the thickness of the portion. However, this method has a disadvantage in that it must be directly limited by the limitations of the patterning technology, so that only an effect at the level of the development of the patterning technology can be obtained.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、凹凸表面を有する下部電極を具備し、かつ、セルキ
ャパシタンスを一定の水準以上に確保しながらも、抵抗
層としての役割を果しうる面抵抗を有する上部電極を具
備する半導体メモリ装置のキャパシタを提供することで
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a lower electrode having an uneven surface and to serve as a resistance layer while securing a cell capacitance at a certain level or more. An object of the present invention is to provide a capacitor of a semiconductor memory device having an upper electrode having a sheet resistance.

【0021】本発明の他の目的は、前記キャパシタの製
造に好適な方法を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a method suitable for manufacturing the capacitor.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明による半導体メモリ装置のキャパシタは、半導
体基板上に形成され、凹凸表面を有する下部電極と、前
記下部電極の表面上に形成された誘電体膜と、前記誘電
体膜上に形成され、不純物の濃度が相異なる複数の導電
膜からなる上部電極とを具備する。
According to the present invention, there is provided a semiconductor memory device having a capacitor formed on a semiconductor substrate and having a lower electrode having an uneven surface, and a capacitor formed on a surface of the lower electrode. And an upper electrode formed on the dielectric film and formed of a plurality of conductive films having different impurity concentrations.

【0023】前記下部電極は、不純物がドープされたポ
リシリコンからなる導電膜パターンと、前記導電膜パタ
ーンの表面上に形成された、半球状のグレーンを有する
シリコン(HSG silicon)層とからなる。
The lower electrode comprises a conductive film pattern of polysilicon doped with impurities, and a hemispherical grain silicon (HSG silicon) layer formed on the surface of the conductive film pattern.

【0024】前記複数の導電膜からなる上部電極は、前
記誘電体膜上に形成された最下部導電膜から最上部導電
膜へ行くほど不純物の濃度が低い。
The impurity concentration of the upper electrode composed of the plurality of conductive films decreases from the lowermost conductive film formed on the dielectric film to the uppermost conductive film.

【0025】前記上部電極は、前記上部電極上に形成さ
れ、前記誘電体膜との間に形成される空乏層の厚さを最
小化しうる濃度で不純物がドープされた第1導電膜と、
前記第1導電膜上に形成され、前記上部電極が周辺回路
領域の抵抗層として機能するのに適した抵抗値を保ちう
る濃度で不純物がドープされた第2導電膜とを具備す
る。
The upper electrode is formed on the upper electrode, and a first conductive film doped with an impurity at a concentration capable of minimizing a thickness of a depletion layer formed between the upper electrode and the dielectric film;
A second conductive film formed on the first conductive film and doped with an impurity at a concentration capable of maintaining a resistance value suitable for the upper electrode to function as a resistance layer in a peripheral circuit region.

【0026】前記第1導電膜は不純物が1×1020原子
/cm2以上にドープされ、前記第2導電膜は不純物が1×
1020原子/cm2未満にドープされていることが望まし
い。
The first conductive film has an impurity of 1 × 10 20 atoms.
/ cm 2 or more, and the second conductive film is 1 ×
Desirably, the doping is less than 10 20 atoms / cm 2 .

【0027】このとき、前記不純物はPまたはAsであ
ること、また、前記第1導電膜の厚さは50Å〜500
Åであることが望ましい。
At this time, the impurity is P or As, and the thickness of the first conductive film is 50-500.
Å is desirable.

【0028】前記他の目的を達成するための本発明によ
る半導体メモリ装置のキャパシタの製造方法は、半導体
基板上に、凹凸表面を有するキャパシタの下部電極を形
成する段階と、前記下部電極の表面上に誘電体膜を形成
する段階と、前記誘電体膜上に、不純物の濃度が相異な
る複数の導電膜からなる上部電極を形成する段階とを含
む。
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor memory device, comprising: forming a lower electrode of a capacitor having an uneven surface on a semiconductor substrate; Forming an upper electrode comprising a plurality of conductive films having different impurity concentrations on the dielectric film.

【0029】前記下部電極を形成する段階は、前記半導
体基板上に各セル単位で限定された導電膜パターンを形
成する段階と、前記導電膜パターンの表面上に、シリコ
ンの表面移動を用いて半球状のグレーンを有するシリコ
ン(HSG silicon)層を形成して、凹凸表面を形成する
段階とからなる。
The step of forming the lower electrode includes the steps of: forming a conductive film pattern defined on a cell-by-cell basis on the semiconductor substrate; and forming a hemisphere on the surface of the conductive film pattern by using surface movement of silicon. Forming an HSG silicon layer having a grain shape to form an uneven surface.

【0030】前記上部電極を形成する段階は、前記誘電
体膜が形成された結果物の全表面に、前記誘電体膜との
間に形成される空乏層の厚さを最小化しうる濃度で不純
物がドープされた第1導電膜を形成する段階と、前記第
1導電膜よりも低濃度で不純物がドープされた第2導電
膜を形成する段階とからなる。
The step of forming the upper electrode may include forming an impurity on the entire surface of the resultant structure on which the dielectric layer is formed with a concentration that can minimize the thickness of a depletion layer formed between the dielectric layer and the dielectric layer. And a step of forming a second conductive film doped with an impurity at a lower concentration than the first conductive film.

【0031】前記第2導電膜の不純物の濃度は、前記上
部電極が周辺回路領域の抵抗層として機能するのに適し
た抵抗値を保ちうる濃度であることが望ましい。
Preferably, the concentration of the impurity in the second conductive film is a concentration that can maintain a resistance value suitable for the upper electrode to function as a resistance layer in a peripheral circuit region.

【0032】前記第1導電膜の不純物の濃度は1×10
20原子/cm2以上であり、前記第2導電膜の不純物の濃度
は1×1020原子/cm2未満であることが望ましい。
The impurity concentration of the first conductive film is 1 × 10
Preferably, the concentration is 20 atoms / cm 2 or more, and the impurity concentration of the second conductive film is less than 1 × 10 20 atoms / cm 2 .

【0033】さらに、前記不純物はPまたはAsである
こと、また、前記第1導電膜の厚さは50Å〜500Å
であることが望ましい。
Further, the impurity is P or As, and the thickness of the first conductive film is 50 ° to 500 °.
It is desirable that

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】以下、添付された図面に基づき本
発明をさらに詳しく説明する。下記実施形態では、本発
明を説明するために、キャパシタオーバービットライン
(CapacitorOver Bitline:COB)構造を引用する。
しかし、本発明は、凹凸状下部電極を有するキャパシタ
なら、COB構造以外の何れの構造にも適用されうる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the attached drawings. In the following embodiments, a capacitor over bit line (COB) structure will be referred to for describing the present invention.
However, the present invention can be applied to any structure other than the COB structure as long as the capacitor has an uneven lower electrode.

【0035】図3は、本発明の一実施形態による凹凸状
下部電極を有するキャパシタを具備する半導体メモリ装
置を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor memory device having a capacitor having an uneven lower electrode according to an embodiment of the present invention.

【0036】図3を参照すれば、下部電極62の表面
に、表面積を増加させるために半球状の結晶、即ちHS
Gシリコン層64が形成されている。その上部には誘電
体膜66が形成されている。前記誘電体膜の形成された
結果物上には、上部電極68と70が形成されている。
前記上部電極は、不純物が高濃度、例えば1×1020
子/cm2以上にドープされた第1ポリシリコン膜68と、
前記上部電極が所定の抵抗値を保ちうる濃度、例えば不
純物が1×1020原子/cm2未満にドープされた第2ポリ
シリコン膜70とで構成されている。この際、前記第1
ポリシリコン膜68の厚さは50Å〜500Åが望まし
い。
Referring to FIG. 3, a hemispherical crystal, ie, HS, is formed on the surface of the lower electrode 62 to increase the surface area.
A G silicon layer 64 is formed. A dielectric film 66 is formed thereon. Upper electrodes 68 and 70 are formed on the resultant structure on which the dielectric film is formed.
The upper electrode includes a first polysilicon film 68 doped with impurities at a high concentration, for example, 1 × 10 20 atoms / cm 2 or more;
The upper electrode is composed of a second polysilicon film 70 doped with an impurity capable of maintaining a predetermined resistance value, for example, an impurity of less than 1 × 10 20 atoms / cm 2 . At this time, the first
The thickness of the polysilicon film 68 is desirably 50 ° to 500 °.

【0037】前記上部電極は、図示したような二層、ま
たは三層以上の多層で形成しうる。この際、誘電体膜6
6と接触する下部層は、上部電極と誘電体膜との間に形
成される空乏層の厚さを縮めてキャパシタンスを増加さ
せるために、高濃度でドープされた導電膜で形成する。
そして、周辺回路領域の抵抗層として使用させるため
に、その上部層に行くほど低濃度でドープされた導電膜
で形成する。
The upper electrode may be formed as a two-layer structure as shown, or a multilayer structure having three or more layers. At this time, the dielectric film 6
The lower layer in contact with 6 is formed of a heavily doped conductive film in order to reduce the thickness of the depletion layer formed between the upper electrode and the dielectric film and increase the capacitance.
Then, in order to use it as a resistive layer in the peripheral circuit region, a conductive film doped with a lower concentration toward the upper layer is formed.

【0038】図3において、参照符号40乃至58は、
キャパシタの下部に形成された構造物を示している。具
体的には、40は半導体基板、42はフィールド酸化
膜、44はゲート絶縁膜、46はゲート電極、47は絶
縁膜、48はスペーサ、50と52はパッド電極、54
は第1層間絶縁膜、56はビットライン、そして58は
第2層間絶縁膜をそれぞれ示している。
In FIG. 3, reference numerals 40 to 58 are
2 shows a structure formed below a capacitor. Specifically, 40 is a semiconductor substrate, 42 is a field oxide film, 44 is a gate insulating film, 46 is a gate electrode, 47 is an insulating film, 48 is a spacer, 50 and 52 are pad electrodes, 54
Denotes a first interlayer insulating film, 56 denotes a bit line, and 58 denotes a second interlayer insulating film.

【0039】次いで、図4(A)乃至図5(D)に基づ
き、本発明の一実施形態による凹凸状下部電極を有する
キャパシタを具備する半導体メモリ装置の製造方法を説
明する。
Next, a method of manufacturing a semiconductor memory device having a capacitor having an uneven lower electrode according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4A to 5D.

【0040】図4(A)を参照すれば、半導体基板40
上に通常の方法を用いて活性領域と非活性領域とを分離
するためのフィールド酸化膜42を形成する。前記半導
体基板40上に、酸化膜、導電膜及び酸化膜を順次に積
層した後、これをパタニングしてゲート絶縁膜44、ゲ
ート電極46及び絶縁膜47からなるゲートパターンを
形成する。次いで、結果物の全面に例えば酸化膜を蒸着
した後、エッチバックすることにより、前記ゲートパタ
ーンの側壁にスペーサ48を形成する。そして、その結
果物の全面に不純物がドープされたポリシリコン膜を蒸
着した後、これをパタニングすることにより、ビットラ
インと半導体基板の活性領域、そして下部電極と半導体
基板の活性領域とをそれぞれ接続させるためのパッド電
極50、52を形成する。
Referring to FIG. 4A, the semiconductor substrate 40
A field oxide film 42 for separating an active region and an inactive region is formed thereon by using a usual method. An oxide film, a conductive film, and an oxide film are sequentially stacked on the semiconductor substrate 40, and then patterned to form a gate pattern including a gate insulating film 44, a gate electrode 46, and an insulating film 47. Next, a spacer 48 is formed on the side wall of the gate pattern by, for example, depositing an oxide film on the entire surface of the resultant structure and performing etch back. Then, after depositing an impurity-doped polysilicon film on the entire surface of the resultant product, the polysilicon film is patterned to connect the bit line to the active region of the semiconductor substrate and the lower electrode to the active region of the semiconductor substrate. The pad electrodes 50 and 52 are formed.

【0041】図4(B)を参照すれば、パッド電極5
0、52が形成された結果物の全面に絶縁物質、例えば
シリコン酸化膜を蒸着して層間絶縁膜54を形成する。
次いで、前記層間絶縁膜54をパタニングすることによ
り、ビットラインと連結されるパッド電極50の一部を
露出させるコンタクトホールを形成する。引続き、結果
物の全面に不純物がドープされたポリシリコン膜を蒸着
した後、これをパタニングすることにより、前記パッド
電極50と連結されたビットライン56を形成する。前
記ビットライン56はワードラインと垂直方向に形成さ
れる。
Referring to FIG. 4B, the pad electrode 5
An insulating material, for example, a silicon oxide film is deposited on the entire surface of the resultant structure having the layers 0 and 52 to form an interlayer insulating film 54.
Next, a contact hole exposing a part of the pad electrode 50 connected to the bit line is formed by patterning the interlayer insulating film 54. Subsequently, a bit line 56 connected to the pad electrode 50 is formed by depositing a polysilicon layer doped with impurities on the entire surface of the resultant structure and patterning the deposited polysilicon layer. The bit lines 56 are formed in a direction perpendicular to the word lines.

【0042】次いで、結果物の全面に絶縁物質、例えば
シリコン酸化膜を蒸着して層間絶縁膜58を形成する。
次いで、前記層間絶縁膜58をパタニングすることによ
り、キャパシタの下部電極と連結されるパッド電極52
の一部を露出させるコンタクトホール60を形成する。
Next, an insulating material, for example, a silicon oxide film is deposited on the entire surface of the resultant structure to form an interlayer insulating film 58.
Next, by patterning the interlayer insulating film 58, the pad electrode 52 connected to the lower electrode of the capacitor is formed.
Is formed to expose a part of the contact hole.

【0043】図5(C)を参照すれば、コンタクトホー
ル60が形成された結果物の全面に不純物がドープされ
たポリシリコン膜を蒸着した後、フォトリソグラフィ工
程で前記ポリシリコン膜をパタニングすることにより、
下部電極パターン62を形成する。次いで、湿式洗浄及
び蝕刻工程を通して半導体基板面の汚染及び自然酸化膜
を除去する。引続き、下部電極の表面積を広げるために
通常の方法を用いて前記下部電極パターン62の表面に
凹凸状結晶粒、即ちHSGシリコン層64を形成する。
前記HSGシリコン層64は、例えば10-6torr以下の
高真空チャンバでシラン(SiH4)及びジシラン(S
26)ガスを用いて形成でき、その高さは約100〜
1000Åが望ましい。
Referring to FIG. 5C, an impurity-doped polysilicon film is deposited on the entire surface of the resultant structure in which the contact hole 60 is formed, and then the polysilicon film is patterned by a photolithography process. By
A lower electrode pattern 62 is formed. Next, contamination and a native oxide film on the surface of the semiconductor substrate are removed through a wet cleaning and etching process. Subsequently, irregular crystal grains, that is, an HSG silicon layer 64 is formed on the surface of the lower electrode pattern 62 by using a conventional method to increase the surface area of the lower electrode.
The HSG silicon layer 64 is formed of, for example, silane (SiH 4 ) and disilane (S) in a high vacuum chamber of 10 −6 torr or less.
i 2 H 6 ) gas, and the height is about 100 to
1000 ° is desirable.

【0044】図5(D)を参照すれば、HSGシリコン
層64の形成された半導体基板を再び湿式蝕刻して表面
の汚染物質及び自然酸化膜を除去した後、結果物の全面
に誘電物質を蒸着してキャパシタの誘電体膜66を形成
する。
Referring to FIG. 5D, the semiconductor substrate on which the HSG silicon layer 64 is formed is again wet-etched to remove contaminants and natural oxide films on the surface, and then a dielectric material is applied to the entire surface of the resultant structure. The dielectric film 66 of the capacitor is formed by vapor deposition.

【0045】次いで、前記誘電体膜66の形成された結
果物上に導電膜を蒸着してプレート電極68と70を形
成する。この際、不純物、例えば燐または砒素が1×1
20原子/cm2以上の高濃度でドープされた第1ポリシリ
コン膜を約50〜500Å、望ましくは200Åの厚さ
にその第1ポリシリコン膜68を蒸着する。次いで、上
部電極が所定の抵抗値を保ちうる濃度、例えば1×10
20原子/cm2未満の濃度で不純物がドープされた第2ポリ
シリコン膜70を蒸着し続けて、二重ポリシリコン膜か
らなる上部電極を形成する。
Next, a conductive film is deposited on the resultant having the dielectric film 66 formed thereon to form plate electrodes 68 and 70. At this time, impurities such as phosphorus or arsenic are 1 × 1
A first polysilicon film 68 doped with a high concentration of 0 20 atoms / cm 2 or more is deposited to a thickness of about 50 to 500 Å, preferably 200 Å. Next, a concentration at which the upper electrode can maintain a predetermined resistance value, for example, 1 × 10
The second polysilicon film 70 doped with an impurity at a concentration of less than 20 atoms / cm 2 is continuously deposited to form an upper electrode made of a double polysilicon film.

【0046】こうすれば、誘電体膜と接触する上部電極
の下部領域は、不純物が高濃度でドープされているため
に、空乏層が薄くなって、キャパシタのキャパシタンス
が増加する。そして、上部電極の上部領域は、誘電体膜
と接触する領域よりも不純物が低濃度で形成されるの
で、周辺回路領域の抵抗層としての役割を十分に行うこ
とになる。
In this case, since the lower region of the upper electrode in contact with the dielectric film is heavily doped with impurities, the depletion layer becomes thinner and the capacitance of the capacitor increases. Since the impurity is formed at a lower concentration in the upper region of the upper electrode than in the region that comes into contact with the dielectric film, the region functions sufficiently as a resistance layer in the peripheral circuit region.

【0047】[0047]

【発明の効果】前述した本発明による凹凸状下部電極を
有するキャパシタ及びその製造方法によれば、キャパシ
タの上部電極を形成する際、先に不純物が高濃度でドー
プされたポリシリコン膜を蒸着した後、それよりも低濃
度のポリシリコン膜を蒸着して二重のポリシリコン膜を
形成する。これにより、誘電体膜と上部電極とが接触す
る部分では上部電極が高濃度でドープされているために
空乏層が薄くなってキャパシタのキャパシタンスが増加
し、誘電体膜と接触する領域以外の領域では低濃度のポ
リシリコン膜が形成されるので周辺回路領域の抵抗層と
しての役割を十分に果せる面抵抗を確保しうる。つま
り、複雑な構造及び工程を用いなくてもキャパシタのキ
ャパシタンスを増加させ、かつ十分な面抵抗を確保しう
る。
According to the above-described capacitor having the uneven lower electrode and the method of manufacturing the same according to the present invention, when forming the upper electrode of the capacitor, a polysilicon film doped with a high concentration of impurities is deposited first. Thereafter, a polysilicon film having a lower concentration is deposited to form a double polysilicon film. As a result, since the upper electrode is heavily doped at the portion where the dielectric film and the upper electrode are in contact, the depletion layer becomes thinner and the capacitance of the capacitor increases. In this case, since a low-concentration polysilicon film is formed, it is possible to secure a sheet resistance that can sufficiently serve as a resistance layer in the peripheral circuit region. That is, the capacitance of the capacitor can be increased and a sufficient sheet resistance can be ensured without using a complicated structure and process.

【0048】以上、本発明を詳しく説明したが、本発明
は前記実施形態に限定されることなく、本発明が属する
技術的思想内で当業者により多くの変形が可能なのは明
白である。
Although the present invention has been described in detail above, it is apparent that the present invention is not limited to the above embodiments, and that many modifications can be made by those skilled in the art within the technical idea to which the present invention belongs.

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

【図1】 従来のHSGシリコン層を用いたキャパシタ
の製造方法を説明するための工程別断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a capacitor using a conventional HSG silicon layer.

【図2】 上部電極の不純物の濃度と比抵抗の関係を示
すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a relationship between an impurity concentration of an upper electrode and a specific resistance.

【図3】 本発明の一実施形態による凹凸状下部電極を
有するキャパシタを具備する半導体メモリ装置を示す断
面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor memory device including a capacitor having an uneven lower electrode according to an embodiment of the present invention;

【図4】 本発明の一実施形態による凹凸表面を有する
下部電極を具備する半導体メモリ装置の製造方法を説明
するための工程別断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a semiconductor memory device having a lower electrode having an uneven surface according to an embodiment of the present invention.

【図5】 図4に続く工程別断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 4;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

40…半導体基板 42…フィールド酸化膜 44…ゲート絶縁膜 46…ゲート電極 47…絶縁膜 48…スペーサ 50,52…パッド電極 54…第1層間絶縁膜 56…ビットライン 58…第2層間絶縁膜 62…下部電極 64…HSGシリコン層 66…誘電体膜 68…第1ポリシリコン膜(上部電極) 70…第2ポリシリコン膜(上部電極) Reference Signs List 40 semiconductor substrate 42 field oxide film 44 gate insulating film 46 gate electrode 47 insulating film 48 spacer 50, 52 pad electrode 54 first interlayer insulating film 56 bit line 58 second interlayer insulating film 62 ... lower electrode 64 ... HSG silicon layer 66 ... dielectric film 68 ... first polysilicon film (upper electrode) 70 ... second polysilicon film (upper electrode)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 朴 泳 旭 大韓民国京畿道安養市東安區葛山洞1115番 地 林光アパート301棟703號 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Park Yui Asahi No. 703, Building No. 301, Lin Gwang-dong, 1115, Gesan-dong, Dong'an-gu, Anyang-si, Gyeonggi-do, Republic of Korea

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に形成され、凹凸表面を有
する下部電極と、 前記下部電極の表面上に形成された誘電体膜と、 前記誘電体膜上に形成され、不純物の濃度が相異なる複
数の導電膜からなる上部電極と、 を具備する半導体メモリ装置のキャパシタ。
A lower electrode having an uneven surface formed on a semiconductor substrate; a dielectric film formed on a surface of the lower electrode; and a different impurity concentration formed on the dielectric film. And a top electrode comprising a plurality of conductive films.
【請求項2】 前記下部電極は、不純物がドープされた
ポリシリコンからなる導電膜パターンと、前記導電膜パ
ターンの表面上に形成された、半球状のグレーンを有す
るシリコン層とからなることを特徴とする請求項1記載
の半導体メモリ装置のキャパシタ。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the lower electrode includes a conductive film pattern made of polysilicon doped with impurities and a silicon layer having hemispherical grains formed on a surface of the conductive film pattern. The capacitor of a semiconductor memory device according to claim 1, wherein
【請求項3】 前記複数の導電膜からなる上部電極は、
前記誘電体膜上に形成された最下部導電膜から最上部導
電膜へ行くほど不純物の濃度が低くなることを特徴とす
る請求項1記載の半導体メモリ装置のキャパシタ。
3. An upper electrode comprising a plurality of conductive films,
2. The capacitor according to claim 1, wherein the impurity concentration decreases from the lowermost conductive film formed on the dielectric film to the uppermost conductive film.
【請求項4】 前記上部電極は、前記上部電極上に形成
され、前記誘電体膜との間に形成される空乏層の厚さを
最小化しうる濃度で不純物がドープされた第1導電膜
と、前記第1導電膜上に形成され、前記上部電極が周辺
回路領域の抵抗層として機能するのに適した抵抗値を保
ちうる濃度で不純物がドープされた第2導電膜とを具備
することを特徴とする請求項1記載の半導体メモリ装置
のキャパシタ。
4. A first conductive film formed on the upper electrode and doped with an impurity at a concentration capable of minimizing a thickness of a depletion layer formed between the upper electrode and the dielectric film. A second conductive film formed on the first conductive film and doped with an impurity at a concentration that allows the upper electrode to maintain a resistance value suitable for functioning as a resistance layer in a peripheral circuit region. 2. The capacitor of claim 1, wherein the capacitor is a semiconductor memory device.
【請求項5】 前記第1導電膜は、不純物が1×1020
原子/cm2以上にドープされ、前記第2導電膜は、不純物
が1×1020原子/cm2未満にドープされていることを特
徴とする請求項4記載の半導体メモリ装置のキャパシ
タ。
5. The first conductive film has an impurity of 1 × 10 20.
5. The capacitor according to claim 4, wherein the second conductive film is doped to an atom / cm 2 or more, and the second conductive film is doped to an impurity less than 1 × 10 20 atoms / cm 2 .
【請求項6】 前記不純物は、PまたはAsであること
を特徴とする請求項5記載の半導体メモリ装置のキャパ
シタ。
6. The capacitor of claim 5, wherein the impurity is P or As.
【請求項7】 前記第1導電膜の厚さは、50Å〜50
0Åであることを特徴とする請求項5記載の半導体メモ
リ装置のキャパシタ。
7. The thickness of the first conductive film is between 50 ° and 50 °.
6. The capacitor of claim 5, wherein the angle is 0 [deg.].
【請求項8】 半導体基板上に、凹凸表面を有するキャ
パシタの下部電極を形成する段階と、 前記下部電極の表面上に誘電体膜を形成する段階と、 前記誘電体膜上に、不純物の濃度が相異なる複数の導電
膜からなる上部電極を形成する段階と、 を含むことを特徴とする半導体メモリ装置のキャパシタ
の製造方法。
8. A step of forming a lower electrode of a capacitor having an uneven surface on a semiconductor substrate, a step of forming a dielectric film on a surface of the lower electrode, and a step of forming an impurity concentration on the dielectric film. Forming an upper electrode composed of a plurality of conductive films different from each other.
【請求項9】 前記下部電極を形成する段階は、前記半
導体基板上に各セル単位で限定された導電膜パターンを
形成する段階と、前記導電膜パターンの表面上に、半球
状のグレーンを有するシリコン層を形成して、凹凸表面
を形成する段階とからなることを特徴とする請求項8記
載の半導体メモリ装置のキャパシタの製造方法。
9. The step of forming the lower electrode includes forming a conductive film pattern defined for each cell on the semiconductor substrate, and having a hemispherical grain on a surface of the conductive film pattern. 9. The method according to claim 8, further comprising: forming a silicon layer to form an uneven surface.
【請求項10】 前記上部電極を形成する段階は、前記
誘電体膜が形成された結果物の全面に、前記誘電体膜と
の間に形成される空乏層の厚さを最小化しうる濃度で不
純物がドープされた第1導電膜を形成する段階と、前記
第1導電膜よりも低濃度で不純物がドープされた第2導
電膜を形成する段階とからなることを特徴とする請求項
8記載の半導体メモリ装置のキャパシタの製造方法。
10. The step of forming the upper electrode is performed on the entire surface of the resultant structure on which the dielectric layer is formed with a concentration that can minimize a thickness of a depletion layer formed between the dielectric layer and the dielectric layer. 9. The method according to claim 8, further comprising: forming a first conductive film doped with an impurity; and forming a second conductive film doped with an impurity at a lower concentration than the first conductive film. Of manufacturing a capacitor of a semiconductor memory device.
【請求項11】 前記第2導電膜の不純物の濃度は、前
記上部電極が周辺回路領域の抵抗層として機能するのに
適した抵抗値を保ちうる濃度であることを特徴とする請
求項10記載の半導体メモリ装置のキャパシタの製造方
法。
11. The impurity concentration of the second conductive film is a concentration capable of maintaining a resistance value suitable for the upper electrode to function as a resistive layer in a peripheral circuit region. Of manufacturing a capacitor of a semiconductor memory device.
【請求項12】 前記第1導電膜の不純物の濃度は、1
×1020原子/cm2以上であり、前記第2導電膜の不純物
の濃度は、1×1020原子/cm2未満であることを特徴と
する請求項11記載の半導体メモリ装置のキャパシタの
製造方法。
12. The impurity concentration of the first conductive film is 1
× is 10 20 atoms / cm 2 or more, the concentration of impurities of the second conductive film, manufacturing a capacitor of a semiconductor memory device according to claim 11, wherein less than 1 × 10 20 atoms / cm 2 Method.
【請求項13】 前記不純物は、PまたはAsであるこ
とを特徴とする請求項11記載の半導体メモリ装置のキ
ャパシタの製造方法。
13. The method according to claim 11, wherein the impurity is P or As.
【請求項14】 前記第1導電膜の厚さは50Å〜50
0Åであることを特徴とする請求項11記載の半導体メ
モリ装置のキャパシタの製造方法。
14. The first conductive film has a thickness of 50 ° to 50 °.
The method of claim 11, wherein the angle is 0 °.
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KR100370130B1 (en) * 2000-10-06 2003-01-30 주식회사 하이닉스반도체 method for manufacturing of semiconductor device
JP4342131B2 (en) * 2001-10-30 2009-10-14 富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 Capacitance element manufacturing method and semiconductor device manufacturing method
KR100451517B1 (en) * 2002-07-19 2004-10-06 주식회사 하이닉스반도체 Method for fabricating capacitor of semiconductor device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008016755A (en) * 2006-07-10 2008-01-24 Nec Electronics Corp Solid-state image pickup device
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