JPH1140763A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH1140763A
JPH1140763A JP9190044A JP19004497A JPH1140763A JP H1140763 A JPH1140763 A JP H1140763A JP 9190044 A JP9190044 A JP 9190044A JP 19004497 A JP19004497 A JP 19004497A JP H1140763 A JPH1140763 A JP H1140763A
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JP
Japan
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gas
wafer
grains
annealing
boat
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JP9190044A
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Japanese (ja)
Inventor
Hirohito Watanabe
啓仁 渡辺
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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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
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    • H01L28/60Electrodes
    • H01L28/82Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the increase rate of the surface area on a film formed on a wafer. SOLUTION: The method is to grow hemispherical or mushroom-like fine crystal grains on the surface of a silicon film by an annealing processing. When the fine crystal grains are formed to desired sizes, gas for inhibiting the surface migration of silicon atoms is added and grain growth is simultaneously stopped. Thus, the size and the form of a fine crystal nucleus on the surface of the silicon film can be controlled and the grains of forms optimum for the device are obtained.

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、表面に凹凸を有す
るシリコン膜を形成する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a silicon film having an uneven surface.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、ダイナミックRAM(以下、DR
AMという)等の半導体メモリのような半導体装置で
は、さらに高い集積度が要求されており、この要求に応
えるために、各メモリセルに必要な面積も極めて縮小さ
れている。例えば、1MDRAMあるいは4MDRAM
では、最小設計幅が0.8ミクロンとなるような設計ル
ールが採用されており、他方、16MDRAMでは、最
小設計幅が0.6ミクロン以下となるような設計ルール
が採用されている。このように、メモリセルの面積が縮
小すると、メモリセルに蓄積される電荷の量も小さくな
り、高集積化とともに、メモリセルとして必要な電荷量
を確保することが難しくなっている。
2. Description of the Related Art Recently, dynamic RAM (hereinafter referred to as DR)
Semiconductor devices such as semiconductor memories such as AM) require a higher degree of integration, and in order to meet this demand, the area required for each memory cell is extremely reduced. For example, 1MDRAM or 4MDRAM
Adopts a design rule such that the minimum design width is 0.8 microns, while a 16MDRAM adopts a design rule such that the minimum design width is 0.6 microns or less. As described above, when the area of the memory cell is reduced, the amount of electric charge stored in the memory cell is also reduced, and it is difficult to secure the amount of electric charge required for the memory cell with high integration.

【0003】一方、メモリセルに必要な電荷量を確保す
るために、トレンチ型または積層型のキャパシタを備え
たメモリセルが提案され、実用化されている。
On the other hand, in order to secure a required amount of charge for a memory cell, a memory cell having a trench type or a stacked type capacitor has been proposed and put into practical use.

【0004】このうち、積層型キャパシタを有するメモ
リセルの構造は、トレンチ型のキャパシタを備えたもの
に比較して、ソフトエラー耐性において高く、また、シ
リコン基板に損傷を与えないという利点を有しているた
め、次世代におけるメモリセル構造として期待されてい
る。また、トレンチキャパシタを積層型トレンチ構造と
することにより、トレンチにおけるα線耐性を高めるこ
とも検討されている。従って、積層型メモリセルは、次
世代技術として有望である。
[0004] Among them, the structure of a memory cell having a stacked capacitor has advantages in that it has higher soft error resistance and does not damage a silicon substrate, as compared with a structure having a trench capacitor. Therefore, it is expected as a memory cell structure in the next generation. Further, it has been studied to increase the α-ray resistance in the trench by forming the trench capacitor into a stacked trench structure. Therefore, the stacked memory cell is promising as a next-generation technology.

【0005】ここで、64M以上のDRAMに適用でき
る積層型キャパシタとして、HSG(hemi−sph
erical−grain)技術、すなわち、半球状粒
子技術を用いたものが提案されている(特開平03−2
72165)。HSG技術は、キャパシタの蓄積電極の
表面に半球状の粒子あるいはマッシュルーム状の粒子を
多数形成することにより、実質的に蓄積電極の表面積を
拡大し、これによって、大きな容量を実現しようとする
ものである。
Here, HSG (hemi-sph) is used as a multilayer capacitor applicable to a DRAM of 64 M or more.
A technique using an electronic-grain technique, that is, a technique using a hemispherical particle technique has been proposed (Japanese Unexamined Patent Publication No. 03-2).
72165). The HSG technique is intended to substantially increase the surface area of the storage electrode by forming a large number of hemispherical particles or mushroom-shaped particles on the surface of the storage electrode of the capacitor, thereby realizing a large capacitance. is there.

【0006】上記の半球状グレインが形成された蓄積電
極を形成する方法が特開平03−272165号公報に
開示されている。この方法は、LPCVDのシリコン膜
成長においてシリコン膜の結晶性がアモルファスからポ
リシリコンに遷移する温度で半球状のグレインが形成さ
れるというものである。この膜を積層型キャパシタの下
部電極に適用することにより、電極表面積が大幅に増加
し、蓄積電荷量が増加するのである。特開平03−26
3370号公報には、表面凹凸状態は不明であるが、L
PCVDのシリコン膜成長において、シリコン膜の結晶
性がアモルファスからポリシリコンに遷移する温度で電
極表面積が増加することが開示されている。
A method for forming a storage electrode having the above-mentioned hemispherical grains is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 03-272165. In this method, hemispherical grains are formed at a temperature at which the crystallinity of the silicon film transitions from amorphous to polysilicon in LPCVD silicon film growth. By applying this film to the lower electrode of the multilayer capacitor, the surface area of the electrode is greatly increased, and the amount of accumulated charge is increased. JP-A-03-26
In Japanese Patent No. 3370, although the state of surface irregularities is unknown,
It is disclosed that in PCVD silicon film growth, the electrode surface area increases at a temperature at which the crystallinity of the silicon film transitions from amorphous to polysilicon.

【0007】その後、渡辺等が発表した論文Devic
e application and structu
re obserration for hemi−s
pherical grained Si” Jour
nal of Applied Physics,Vo
l.71,No7,pp3538〜3543(199
2)より、この半球状あるいはマッシュルーム状の形状
を有するグレインの成長機構が明らかにされた。具体的
には、表面の凹凸を形成しているグレインは、CVD法
によるシリコン膜の成長過程で形成されるのではなく、
シリコン膜の成長直後のアニールの最中に形成される。
[0007] Then, a paper Device published by Watanabe et al.
e application and structure
re observation for hemi-s
chemical grained Si ”Jour
nal of Applied Physics, Vo
l. 71, No. 7, pp 3538-3543 (199
From 2), the growth mechanism of the hemispherical or mushroom-shaped grains was clarified. Specifically, the grains forming the surface irregularities are not formed in the process of growing the silicon film by the CVD method.
It is formed during annealing immediately after the growth of the silicon film.

【0008】さらに細かく説明すると、「CVD法で成
長している最中にはアモルファスシリコンが堆積してお
り、堆積後のアニール処理中に前記アモルファスシリコ
ン膜表面に熱的に微結晶核が形成され、この微結晶核に
非晶質シリコン表面をマイグレーションしているシリコ
ン原子が捕獲され、微結晶核が大きく成長し、半球状あ
るいはマッシュルーム状のグレインができる。」という
ものである。
[0008] More specifically, "Amorphous silicon is deposited during growth by the CVD method, and microcrystalline nuclei are thermally formed on the surface of the amorphous silicon film during an annealing process after the deposition. Silicon atoms migrating on the surface of the amorphous silicon are captured by the microcrystal nuclei, and the microcrystal nuclei grow large, forming hemispherical or mushroom-like grains. "

【0009】前記論文には、非晶質シリコンを堆積後
に、シリコン膜を大気にさらすことで、非晶質シリコン
表面に薄い酸化膜が形成されるため、シリコン原子の表
面マイグレーションが抑制され、半球状グレインやマッ
シュルーム状のグレインは形成できないことが記載され
ている。
According to the above-mentioned paper, since a thin oxide film is formed on the surface of the amorphous silicon by exposing the silicon film to the atmosphere after the deposition of the amorphous silicon, the surface migration of silicon atoms is suppressed, and It is described that a grain or mushroom-like grain cannot be formed.

【0010】近年、この表面凹凸を形成する技術は、さ
らに改良されて、グレインの密度やサイズまでをも抑制
する手法が報告されている(特願平7−072276号
明細書)。この特願平7−072276号明細書には、
予め電極形状に加工した自然酸化膜の無い非晶質シリコ
ン膜の表面に核となるべきシリコン原子を供給するため
にシラン等のガスを照射し、この照射の後に形成された
核を中心として、各周辺部のシリコン原子を集めること
により、表面に大きな凸凹、すなわち、半球状あるいは
マッシュルーム状の粒子を形成している。
In recent years, a technique for forming the surface unevenness has been further improved, and a technique for suppressing even the density and size of grains has been reported (Japanese Patent Application No. 7-07276). In the specification of Japanese Patent Application No. 7-072276,
Irradiate a gas such as silane to supply silicon atoms to be nuclei to the surface of the amorphous silicon film without a natural oxide film previously processed into an electrode shape, with the nuclei formed after this irradiation as the center, By collecting silicon atoms in each peripheral portion, large irregularities, that is, hemispherical or mushroom-like particles are formed on the surface.

【0011】この方法では、基本的にシランガスの照射
時間でグレイン密度を制御し、グレインのサイズは、ア
ニール時間で制御している。また、グレイン密度の制御
を行う方法として、シランガスを流し終えた後のアニー
ル中に酸化性ガスに前記基板をさらすことを記載してい
る。このときの酸化性ガスの添加は、0.01torr
程度の圧力により行われている。この圧力での酸素の添
加は、非晶質シリコン膜表面での核の形成を抑制する。
In this method, the grain density is basically controlled by the silane gas irradiation time, and the grain size is controlled by the annealing time. Further, as a method for controlling the grain density, it is described that the substrate is exposed to an oxidizing gas during annealing after the silane gas has been flown. At this time, the oxidizing gas is added at 0.01 torr.
This is done with a moderate pressure. The addition of oxygen at this pressure suppresses the formation of nuclei on the surface of the amorphous silicon film.

【0012】しかし、シリコン原子のマイグレーション
は完全に抑制されることが無いため、グレイン成長は継
続するというものであった。そして、グレインのサイズ
制御は、アニール時間で基本的に制御されている。
However, since the migration of silicon atoms is not completely suppressed, the grain growth is continued. The grain size is basically controlled by the annealing time.

【0013】ここで、上記したような電極表面に凹凸を
有する積層型キャパシタは、以下のようにして製造され
る。まず、MOSFET等の半導体素子を含む基板上に
層間絶縁膜が設けられる。次に、この層間絶縁膜に対し
てコンタクトホールが形成される。次に、このコンタク
トホールを介して、最終的に半導体素子に電気的に接続
されるシリコン膜が堆積される。このシリコン膜をパタ
ーニングし下部電極を形成するのである。この電極上へ
の凸凹の形成は、前述した技術等を用いて行われる。凸
凹を形成した後には、容量絶縁膜および上部電極を順次
積層することにより、積層型キャパシタが得られる。
Here, the above-mentioned multilayer capacitor having the electrode surface having irregularities is manufactured as follows. First, an interlayer insulating film is provided on a substrate including a semiconductor element such as a MOSFET. Next, a contact hole is formed in the interlayer insulating film. Next, a silicon film to be finally electrically connected to the semiconductor element is deposited through the contact hole. This silicon film is patterned to form a lower electrode. The formation of the irregularities on the electrodes is performed by using the above-described technique or the like. After the formation of the irregularities, a multilayer capacitor is obtained by sequentially laminating the capacitance insulating film and the upper electrode.

【0014】上記したように、凸凹を構成する半球状あ
るいはマッシュルーム状のグレインサイズの制御は、ア
ニール時間で制御する方法が提案されている。しかし、
個々のウェハに対してアニール時間が変化してしまう
と、グレインのサイズがウェハ毎にばらついてしまう。
この結果、キャパシタに蓄積される電荷量が変化してし
まい、デバイス特性もばらついてしまうという問題が生
ずる。
As described above, a method of controlling the size of the hemispherical or mushroom-like grains constituting the irregularities by controlling the annealing time has been proposed. But,
If the annealing time changes for each wafer, the size of the grains will vary from wafer to wafer.
As a result, there arises a problem that the amount of charge stored in the capacitor changes and device characteristics also vary.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】このため、上記したよ
うに、グレインサイズを一様にする目的で、アニール時
間を極力正確に制御することが行われている。
For this reason, as described above, the annealing time is controlled as accurately as possible for the purpose of making the grain size uniform.

【0016】しかし、本発明者の実験によれば、デバイ
スに最適な特性を与えるグレンのサイズや形状をアニー
ル時間だけで制御し、大量にDRAMを製造すること
は、困難であることが判明した。この理由を以下に説明
する。
However, according to experiments performed by the present inventor, it has been found that it is difficult to manufacture a large amount of DRAMs by controlling the size and shape of Glen that gives optimum characteristics to a device only by annealing time. . The reason will be described below.

【0017】例えば、枚葉式の装置で、半球状あるいは
マッシュルーム状のグレインを大量に生産する場合に
は、比較的短時間で、グレインを成長させなくてはなら
ない。グレインの成長を短時間で終了するのであれば、
550℃以上の温度が適当であり、アニールもこのよう
な温度で行われる。枚葉式の場合、アニール後のウェハ
の取り出しは、ウェハ温度がある程度下がってから行わ
れる。ウェハ温度の下がり方は、ウェハに形成されれて
いる膜や、デバイス構造の違いによる影響を受ける。
For example, in the case of producing a large amount of hemispherical or mushroom-like grains in a single-wafer apparatus, the grains must be grown in a relatively short time. If you want to finish grain growth in a short time,
A temperature of 550 ° C. or more is appropriate, and annealing is also performed at such a temperature. In the case of the single-wafer method, removal of the wafer after annealing is performed after the wafer temperature has dropped to some extent. The manner in which the wafer temperature decreases is affected by differences in the film formed on the wafer and the device structure.

【0018】実際に、特願平7−072276号明細書
の12ページ[0057]の部分にも“シリコン基板及
びヒーター等の熱容量の影響が大きいためにジシランガ
ス照射後にアニールの影響を無くす程度にウェハを急冷
することはできない。”と記載されている。このよう
に、アニール時間を厳密に制御することは難しい。
Actually, in the portion of page 12 [0057] of the specification of Japanese Patent Application No. 7-072276, "Since the influence of the heat capacity of the silicon substrate and the heater is large, the wafer is so small that the influence of the annealing after irradiation with disilane gas is eliminated. Cannot be quenched. " Thus, it is difficult to strictly control the annealing time.

【0019】バッチ式の装置でHSGを形成した場合に
も、アニール時間を厳密に制御することは難しい。バッ
チ式システムでは、大量にウェハが入れられるため、ア
ニール時間は比較的長くても良い。従って、ウェハの種
類や膜質の違いによる温度下降速度の違いは、あまりデ
バイス特性に影響を与えない。
Even when HSGs are formed by a batch type apparatus, it is difficult to strictly control the annealing time. In a batch system, the annealing time may be relatively long because a large amount of wafers are loaded. Therefore, the difference in the temperature lowering speed due to the difference in the type of the wafer and the film quality does not significantly affect the device characteristics.

【0020】しかし、次のような問題が発生する。たと
えば、ロードロックを有するバッチ式CVDシステムを
用いた成長方法では、グレイン成長のためのアニール時
間は、加熱されている炉体からウェハを取り出すことで
冷却する。
However, the following problem occurs. For example, in a growth method using a batch type CVD system having a load lock, an annealing time for grain growth is cooled by removing a wafer from a heated furnace body.

【0021】一般的なLPCVD装置では、ウェハはボ
ート上に一列に並べられ炉体に入れて処理されている。
処理が終わった後に、ウェハを冷却するために取り出し
た場合、炉体の奥側に入っていたウェハは、加熱されて
いるゾーンに滞在する時間が長く、炉体の出口付近に存
在するウェハは、加熱されているゾーンに滞在する時間
が非常に短い。
In a general LPCVD apparatus, wafers are arranged in a row on a boat and processed in a furnace.
When the wafer is taken out for cooling after the processing is over, the wafer that has been in the back side of the furnace body stays in the heated zone for a long time, and the wafer existing near the outlet of the furnace body is The time to stay in the zone being heated is very short.

【0022】ロードロック式では、炉内に酸素等が少な
いため、ウェハ取り出し時にもグレインが成長すること
となり、ウェハ取り出し時の熱履歴の違いにより、グレ
インサイズが変化するという問題が生ずる。
In the load-lock type, since there is little oxygen and the like in the furnace, the grains grow even when the wafer is taken out, and there is a problem that the grain size changes due to a difference in the heat history at the time of taking out the wafer.

【0023】本発明の目的は、積層型キャパシタの下部
電極を再現性よく作成でき、結果として、所望の特性を
有する積層型キャパシタを形成できる半導体装置の製造
方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device in which a lower electrode of a multilayer capacitor can be formed with good reproducibility, and as a result, a multilayer capacitor having desired characteristics can be formed.

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る半導体装置の製造方法は、非晶質シリ
コン表面での微結晶粒をアニール処理により成長させる
半導体装置の製造方法であって、微結晶粒が所望のサイ
ズに達した時点でシリコン原子の表面マイグレーション
を阻害するガスを添加することにより、グレイン成長を
停止させるものである。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device in which fine crystal grains on an amorphous silicon surface are grown by annealing. The grain growth is stopped by adding a gas that inhibits the surface migration of silicon atoms when the microcrystal grains reach a desired size.

【0025】また、前記マイグレーションを阻害するガ
スとして、酸素原子を含むガスを添加するものである。
Further, a gas containing oxygen atoms is added as the gas that inhibits the migration.

【0026】また、前記ガスの添加は、微結晶粒を成長
させるためのアニール温度と同じ条件の下に行なうもの
である。
The addition of the gas is carried out under the same conditions as the annealing temperature for growing the fine crystal grains.

【0027】また、前記微結晶粒の成長のためのアニー
ルは、真空中あるいは不活性ガスまたは窒素雰囲気中に
て行なうものである。
The annealing for growing the fine crystal grains is performed in a vacuum or in an inert gas or nitrogen atmosphere.

【0028】また、前記ガスの添加圧力は、1X10-2
Torrよりも高い圧力に設定するものである。
The pressure at which the gas is added is 1 × 10 −2.
The pressure is set higher than Torr.

【0029】また、前記形成される微結晶粒の形状は、
半球あるいはマッシュルーム状である。
Further, the shape of the formed fine crystal grains is as follows:
Hemisphere or mushroom-like.

【0030】また、前記半球あるいはマッシュルーム状
のグレイの形状を制御することにより、前記グレイン中
へ不純物の拡散する濃度を制御するものである。
Further, by controlling the shape of the hemispherical or mushroom-like gray, the concentration of impurities diffusing into the grains is controlled.

【0031】[0031]

【作用】本発明によれば、微結晶粒が所望のサイズに達
した時点でシリコン原子の表面マイグレーションを阻害
するガスを添加することで、グレイン成長を瞬時に停止
する。
According to the present invention, the grain growth is instantaneously stopped by adding a gas that inhibits the surface migration of silicon atoms when the microcrystal grains reach a desired size.

【0032】この処理において、マイグレーションを阻
害するガスとして酸素原子を含むガスを添加することが
効果的であった。
In this treatment, it was effective to add a gas containing an oxygen atom as a gas that inhibits migration.

【0033】また、マイグレーションを抑制するための
ガスの添加が、微結晶粒を成長させるためのアニール温
度と同じである場合、温度制御も非常に容易であり、量
産性に優れていた。
When the addition of the gas for suppressing the migration was the same as the annealing temperature for growing the fine crystal grains, the temperature control was very easy and the mass productivity was excellent.

【0034】また、マイグレーション阻害のためのガス
の添加の前に行われる。微結晶粒の成長のためのアニー
ルが真空中あるいは不活性ガスまたは窒素雰囲気中であ
ることが好ましいことが判った。
This is performed before addition of a gas for inhibiting migration. It has been found that annealing for growing fine crystal grains is preferably performed in a vacuum or in an inert gas or nitrogen atmosphere.

【0035】さらにマイグレーションを阻害するための
ガスの添加圧力が1X10-2Torrよりも高い圧力で
あることが望ましいことが明らかとなった。
It has been found that it is desirable that the pressure of the gas for inhibiting migration be higher than 1 × 10 −2 Torr.

【0036】また、前記方法でグレイン形状を制御する
ことにより、デバイス特性に最適なグレイン中の不純物
濃度に制御することが可能であることが明らかとなっ
た。
It has also been clarified that by controlling the grain shape by the above-described method, it is possible to control the impurity concentration in the grain to be optimum for the device characteristics.

【0037】[0037]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
より説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0038】(実施形態1)図1は、本発明の実施形態
1に係る半導体装置の製造方法を実施する半導体装置を
示す構成図である。図1において、本発明の実施形態1
に係る半導体製造装置は、ウェハー(図示せず)が搬入
される試料室11、及びウェハーを処理して、HSG−
Si膜を生成する反応室12とを備え、試料室11及び
反応室12との間には、真空に保持されたウェハー搬送
室13を設けている。ここで、ウェハーは、試料室11
に搬入される前に形成されたアモルファスシリコンを有
しており、アモルファスシリコンにより、ウェハー表面
を形成しているものとする。また14は、試料室11を
開閉するドアである。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a configuration diagram showing a semiconductor device for implementing a method of manufacturing a semiconductor device according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, Embodiment 1 of the present invention
The semiconductor manufacturing apparatus according to the first embodiment processes the sample chamber 11 into which a wafer (not shown) is loaded and the wafer, and processes the HSG-
A reaction chamber 12 for forming a Si film is provided, and a wafer transfer chamber 13 held in a vacuum is provided between the sample chamber 11 and the reaction chamber 12. Here, the wafer is placed in the sample chamber 11.
It is assumed that the wafer has amorphous silicon formed before being carried into the wafer, and the surface of the wafer is formed by the amorphous silicon. Reference numeral 14 denotes a door for opening and closing the sample chamber 11.

【0039】更に具体的に説明すると、試料室11に搬
入されるウェハーは、MOSFET等の半導体素子を形
成した半導体基板と、該半導体基板上に形成され、コン
トクホールを備えた層間絶縁膜と、コンタクトホールを
介して半導体素子に最終的に電気的に接続されるための
アモルファスシリコンとを有し、アモルファスシリコン
はパターニングされている。この結果、アモルファスシ
リコンは、上面及び側面において、露出した状態になっ
ており、アモルファスシリコンの上面、側面、及び、層
間絶縁膜の上面は、ウェハー表面を形成している。上記
したような処理を受けた半導体基板及びアモルファスシ
リコンを総称して、ここでは、ウェハーと呼ぶ。また、
これ以降、半球状やマッシュルーム形状を有するシリコ
ン膜表面のグレインをHSGと呼ぶ。
More specifically, the wafer carried into the sample chamber 11 includes a semiconductor substrate on which semiconductor elements such as MOSFETs are formed, an interlayer insulating film formed on the semiconductor substrate and having a control hole, and And amorphous silicon to be finally electrically connected to the semiconductor element via the contact hole, and the amorphous silicon is patterned. As a result, the amorphous silicon is exposed on the upper surface and the side surfaces, and the upper surface and the side surfaces of the amorphous silicon and the upper surface of the interlayer insulating film form the wafer surface. The semiconductor substrate and the amorphous silicon that have undergone the above-described processing are collectively referred to herein as a wafer. Also,
Hereinafter, the grains on the surface of the silicon film having a hemispherical or mushroom shape are referred to as HSGs.

【0040】図1において、ウェハーは、試料室11に
取り付けられたドア14を介して、真空ポンプによって
1x10-6Torr程度の水分分圧以下の真空度に保た
れた試料室11にキャリッジにより搬入され、また試料
室11内に導かれたウェハーの表面上の自然酸化膜は、
HF水溶液による処理で予め除去されている。
In FIG. 1, a wafer is loaded by a carriage through a door 14 attached to the sample chamber 11 into the sample chamber 11 maintained at a degree of moisture of less than about 1 × 10 −6 Torr by a vacuum pump. The native oxide film on the surface of the wafer guided into the sample chamber 11 is
It has been removed in advance by treatment with an aqueous HF solution.

【0041】図示された半導体製造装置において、ウェ
ハーは、試料室11にゲートバルブ(図示せず)を介し
て連結されたウェハー搬送室13に導かれる。ウェハー
搬送室13は、その内部に搬送用ロボット(図示せず)
を有している。ウェハー搬送室13に設置された搬送用
ロボットにより、ウェハーは、ウェハー搬送室13から
反応室12に送られる。
In the illustrated semiconductor manufacturing apparatus, a wafer is guided to a wafer transfer chamber 13 connected to a sample chamber 11 via a gate valve (not shown). The wafer transfer chamber 13 has a transfer robot (not shown) therein.
have. The wafer is sent from the wafer transfer chamber 13 to the reaction chamber 12 by the transfer robot installed in the wafer transfer chamber 13.

【0042】反応室12は、石英、SiC等によって形
成されたチャンバー部と、該チャンバー部の下部に設け
られ、大気との隔絶用ベローズ部とを備えている。隔絶
用ベローズ部は、気体不純物を除去されたウェハーを所
定の方向、例えば、図の表裏方向に移動させることがで
きる。具体的な装置構造を図2に示す。
The reaction chamber 12 includes a chamber portion formed of quartz, SiC, or the like, and a bellows portion provided at a lower portion of the chamber portion for isolating from the atmosphere. The isolating bellows unit can move the wafer from which gaseous impurities have been removed in a predetermined direction, for example, in the front and back directions in the figure. FIG. 2 shows a specific device structure.

【0043】図2に示すように、反応室201(図1の
反応室12に相当する)の外側には、コイルによって形
成されたヒーター207が設けられており、且つ、反応
室201内は、真空ポンプ及び補助真空ポンプによって
排気される。更に、反応室201内には、ウェハーを複
数枚収容可能なウェハー設置用ボート205が設置台2
04上に位置付けられていると共に、シラン(Si
4)等のシリコン含有ガス及びN2等の不活性ガスを導
入するための導入管が接続されている。この場合、設置
台204及びウェハー設置用ボート205は、反応室2
01内の隔絶用ベローズ202に固定されており、隔絶
用ベローズ202の伸縮に応じて、反応室201内を図
の表裏方向に移動できる。21は真空ポンプ、22はウ
エハ搬送用ロボット、26はドライポンプ、206はダ
ミーウエハである。
As shown in FIG. 2, a heater 207 formed by a coil is provided outside the reaction chamber 201 (corresponding to the reaction chamber 12 in FIG. 1). It is evacuated by a vacuum pump and an auxiliary vacuum pump. Further, in the reaction chamber 201, a wafer installation boat 205 capable of accommodating a plurality of wafers is provided on the installation table 2.
04 and silane (Si
An introduction pipe for introducing a silicon-containing gas such as H 4 ) and an inert gas such as N 2 is connected. In this case, the installation table 204 and the wafer installation boat 205 are
The bellows 202 is fixed to the isolation bellows 202 in the inside of the reaction chamber 201 and can be moved in the front and back directions in the drawing according to the expansion and contraction of the isolation bellows 202. 21 is a vacuum pump, 22 is a wafer transfer robot, 26 is a dry pump, and 206 is a dummy wafer.

【0044】ウェハーが反応室201に搬送される前
に、反応室201内には、シリコン含有ガスとしてシラ
ンガスが導かれる。このとき、反応室201は、1x1
-8Torr程度の真空度に保たれ、且つ、シリコン含
有ガスの分解温度以上の温度、例えば、560℃に保た
れている。ただし、HSG形成を行う温度において、前
記シリコン含有ガス導入が行われても良い。
Before the wafer is transferred to the reaction chamber 201, a silane gas is introduced into the reaction chamber 201 as a silicon-containing gas. At this time, the reaction chamber 201 is 1 × 1
The degree of vacuum is maintained at about 0 -8 Torr, and the temperature is maintained at a temperature equal to or higher than the decomposition temperature of the silicon-containing gas, for example, 560 ° C. However, the introduction of the silicon-containing gas may be performed at a temperature at which the HSG is formed.

【0045】この雰囲気の下で、ウェハー搬送室13か
ら反応室12に導入されることで、ウェハーが加熱さ
れ、ウェハー温度が安定した後にシランガスが50sc
cmの流量でウェハー上に照射される。シランガスはウ
ェハーのアモルファスシリコン表面で分解し、結晶核が
形成される。このシランガス導入後に、10分間、真空
中に維持することにより、アニールすると、アモルファ
スシリコンの上面及び側面には、HSGが形成された。
In this atmosphere, the wafer is heated from the wafer transfer chamber 13 into the reaction chamber 12 so that the wafer is heated.
Irradiate the wafer at a flow rate of cm. The silane gas decomposes on the amorphous silicon surface of the wafer to form crystal nuclei. After the introduction of the silane gas, HSG was formed on the upper surface and side surfaces of the amorphous silicon by annealing in the vacuum for 10 minutes while maintaining the vacuum.

【0046】具体的には、図2に示すキャリアカッセッ
ト23より、50枚のウェハーをウェハー設置用ボート
205の上側(ガス導入口の側)から下側(設置台側)
までの全てのスロットに設置して、HSGの成長を行な
った。この結果、ボート205の上から下までのウェハ
全てにHSGが形成されたものの、HSGの形状やサイ
ズがボート205の場所により異なることが明らかにな
った。ボート205の上側の方が下側に比べてグレイン
のサイズが大きく、グレインの形状も球に近く、下部電
極との接触面積が狭いことがわかった。
Specifically, from the carrier cassette 23 shown in FIG. 2, 50 wafers are transferred from the upper side (gas inlet side) of the wafer setting boat 205 to the lower side (mounting table side).
The HSGs were grown in all the slots up to. As a result, although HSGs were formed on all the wafers from the top to the bottom of the boat 205, it became clear that the shape and size of the HSGs differed depending on the location of the boat 205. It was found that the size of the grains on the upper side of the boat 205 was larger than that on the lower side, the shape of the grains was close to a sphere, and the contact area with the lower electrode was smaller.

【0047】具体的には、TOP側のグレイン径が80
0Å程度であるのに対して、下側のグレイン径は、70
0Å程度であった。しかし、HSGの密度自体に大きな
差は見られなかった。
Specifically, the grain diameter on the TOP side is 80
In contrast to about 0 °, the lower grain diameter is 70 mm.
It was about 0 °. However, no significant difference was found in the HSG density itself.

【0048】この原因を調査するために、HSG形成プ
ロセスにおけるアニール終了後のボート下降速度を変化
させた。ボート205の下降速度を10mm/minと
した場合と、400mm/minと下場合で比較したと
ころ、グレインサイズのボートポジションでの違いが大
きいのは、下降速度を遅くした場合の方が顕著であっ
た。10mm/minで下降させた場合には、ボート上
側のウェハのHSGは大きく成長し、グレイン同士がつ
ながった形状を有するものがほとんどであった。これに
対して、400mm/minで下降させたものは、ボー
ト上側の方で成長したウェハでのHSGグレインがボー
ト下側でHSG成長したウェハ上のHSGに比べてグレ
インサイズは大きいものの、ほとんどのHSGグレイン
同士がつながるといったようなことは起こらなかった。
In order to investigate the cause, the boat descending speed after the completion of annealing in the HSG forming process was changed. When comparing the case where the lowering speed of the boat 205 is set to 10 mm / min and the case where the lowering speed is set to 400 mm / min, the difference between the boat positions of the grain size is larger when the lowering speed is slower. Was. When it was lowered at 10 mm / min, the HSGs of the wafers on the upper side of the boat grew greatly, and most of the wafers had a shape in which the grains were connected. On the other hand, in the case of lowering at 400 mm / min, most of the HSG grains on the wafer grown on the upper side of the boat are larger than those on the wafer grown on the lower side of the boat, but most of the HSGs on the wafer are grown on the lower side of the boat. HSG grains were not connected.

【0049】この結果より、ロードロックタイプを有す
る装置では、装置内の酸素濃度や水分分圧が低いため
に、ボートを下降している間にもHSGの成長が継続す
るものと考えられる。ボート上側のグレインが大きくな
るのは、ヒーターにより加熱されているゾーンを上側の
ウェハーほど長い時間をかけて通過するためであると考
えられる。
From these results, it is considered that in the apparatus having the load lock type, the growth of HSG continues even while the boat is descending because the oxygen concentration and the water partial pressure in the apparatus are low. It is considered that the reason why the grains on the upper side of the boat are larger is that the upper wafers pass through the zone heated by the heater over a longer time.

【0050】この問題を解決し、ボートのポジションに
依存せず、均一なHSGを形成するためには、HSGの
成長が適度になった時点で完全に停止し、この効果をボ
ート下降時にも継続させることで可能になると考えられ
る。
In order to solve this problem and form a uniform HSG irrespective of the position of the boat, the HSG is completely stopped when the growth of the HSG becomes appropriate, and this effect is continued even when the boat descends. It is thought that this will be possible.

【0051】そこで、HSG形成プロセスにおけるアニ
ール処理が終了した時点で、ウェハ表面に酸素ガスを照
射することで表面を酸化し、シリコン原子の表面マイグ
レーションを抑制することを試みた。
Therefore, when the annealing process in the HSG forming process is completed, an attempt was made to irradiate the wafer surface with oxygen gas to oxidize the surface and suppress the surface migration of silicon atoms.

【0052】具体的には、560℃でシラン照射とアニ
ール処理を行い、その後に酸素ガスを照射し、ボート下
降速度10mm/minでボート205を下げた。この
ときの酸素照射圧力を、0.005torrおよび0.
01torr、0.1Torrの3つの圧力の下で2分
および5分間照射して比較を行なった。
Specifically, silane irradiation and annealing were performed at 560 ° C., and thereafter, oxygen gas was irradiated, and the boat 205 was lowered at a boat lowering speed of 10 mm / min. At this time, the oxygen irradiation pressure was set to 0.005 torr and 0.
Irradiation was performed under three pressures of 01 Torr and 0.1 Torr for 2 minutes and 5 minutes, respectively, for comparison.

【0053】この結果、0.005torrでは、酸素
照射しない場合よりも、ボートの位置依存性がグレイン
サイズに及ぼす影響は少なくなったものの、グレインの
成長度合いがボート上部側(グレイン径850Å)の方
がボート下部側(グレイン径750Å)より強いことが
わかった。また、2分照射した場合よりも5分照射した
場合の方が、グレインサイズの違いは小さくなった。
As a result, in the case of 0.005 torr, the influence of the position dependence of the boat on the grain size was smaller than in the case where oxygen irradiation was not performed, but the degree of growth of the grain was larger on the upper side of the boat (grain diameter 850 °). Was stronger than the lower part of the boat (grain diameter 750 °). Also, the difference in grain size was smaller when irradiation was performed for 5 minutes than when irradiation was performed for 2 minutes.

【0054】一方、0.01torrで2分間酸素照射
した場合でも、ボートの上部と下部側でグレイン径の違
いが若干見られた。一方で、5分間酸素照射した後にボ
ートを下降した場合には、グレイン径はボート205の
場所に依存せず、700Åであった。さらに、グレイン
の形状もボート205の場所に依存していない。0.1
torrで酸素照射した場合には、照射時間に依存せ
ず、均一なHSGがボートポジションにも依存せず得ら
れた。そのグレインの形状は、0.01torrで5分
間酸素照射したものとは、ほとんど同じであった。
On the other hand, even when oxygen was irradiated at 0.01 torr for 2 minutes, a slight difference in grain diameter was observed between the upper and lower sides of the boat. On the other hand, when the boat was lowered after oxygen irradiation for 5 minutes, the grain diameter was 700 ° regardless of the location of the boat 205. Further, the shape of the grains does not depend on the location of the boat 205. 0.1
When oxygen irradiation was performed at torr, a uniform HSG was obtained irrespective of the irradiation time and independent of the boat position. The shape of the grains was almost the same as that obtained by irradiating oxygen at 0.01 torr for 5 minutes.

【0055】以上のことより、適切な条件下において酸
素を照射することで、グレイン成長を抑制でき、ボート
の下降時の影響を完全に抑制できることが判った。
From the above, it has been found that by irradiating oxygen under appropriate conditions, the grain growth can be suppressed, and the influence of the descent of the boat can be completely suppressed.

【0056】(実施形態2)本発明の実施形態2では、
ロードロックタイプではない図3に示す縦型LPCVD
装置を用いることで、特開平03−272165号公報
に記載の方法を用いてHSGを形成することを検討し
た。
(Embodiment 2) In Embodiment 2 of the present invention,
Non-load lock type vertical LPCVD shown in Fig. 3
Using an apparatus, the formation of HSG using the method described in JP-A-03-272165 was studied.

【0057】このプロセスでは、LPCVDのシリコン
膜成長においてシリコン膜の結晶性がアモルファスから
ポリシリコンに遷移する温度で半球状のグレインが形成
されるというものである。この膜を積層型キャパシタの
下部電極に適用することで、電極表面積が大幅に増加す
ることで、蓄積電荷量が増加する。
In this process, hemispherical grains are formed at a temperature at which the crystallinity of the silicon film changes from amorphous to polysilicon in LPCVD silicon film growth. By applying this film to the lower electrode of the multilayer capacitor, the surface area of the electrode is significantly increased, and the amount of accumulated charges is increased.

【0058】図3の装置を用いて、HSGを成長する温
度を、内部熱電対で測定したところ590℃であった。
一方、外部熱電対の温度は550℃であった。この温度
において、500sccmでシランガスを1Torrの
圧力で流し、1000Åのシリコン膜をリンがドープさ
れた多結晶シリコン膜上に堆積し、反応部で10,1
2,14,16,18,20,および30分のアニール
を行った。
Using the apparatus shown in FIG. 3, the temperature at which HSG was grown was measured using an internal thermocouple and found to be 590 ° C.
On the other hand, the temperature of the external thermocouple was 550 ° C. At this temperature, a silane gas is flowed at 500 sccm at a pressure of 1 Torr, and a silicon film of 1000 ° is deposited on the polycrystalline silicon film doped with phosphorus.
Annealing was performed for 2, 14, 16, 18, 20, and 30 minutes.

【0059】その後、熱窒化プロセス+CVD窒化膜成
長+窒化膜酸化により容量絶縁膜を形成し、上部電極で
あるポリシリコン電極を堆積した。HSG中への不純物
の拡散は、容量膜形成時の加熱処理中に、HSG下部の
リンが添加されたポリシリコンからHSGに熱拡散させ
る方法を用いた。
Thereafter, a capacitor insulating film was formed by a thermal nitridation process + CVD nitride film growth + nitride film oxidation, and a polysilicon electrode as an upper electrode was deposited. The diffusion of the impurities into the HSG was performed by a method of thermally diffusing the phosphorus-added polysilicon below the HSG into the HSG during the heat treatment at the time of forming the capacitance film.

【0060】HSG成長後のウェハを観察した結果、ど
のアニール時間で処理しても、HSGがウェハ表面に形
成できていることがわかった。しかし、HSGの形状
は、アニール時間により変化しており、これがデバイス
特性にも影響を与えることがわかった。この実験では、
通常のLPCVD装置を使用しているために、HSG成
長のためのアニール処理後のボート下降時に、大気が炉
内に入り込み、HSG表面を酸化してしまうらしく、ボ
ートの位置によるHSG形状やサイズの違いは、ほとん
ど見られなかった。図4に、ボート下降時の装置状態を
示す。
As a result of observing the wafer after HSG growth, it was found that HSG was formed on the wafer surface regardless of the annealing time. However, it has been found that the shape of the HSG changes depending on the annealing time, which also affects the device characteristics. In this experiment,
Since an ordinary LPCVD apparatus is used, when the boat descends after the annealing process for growing the HSG, the air seems to enter the furnace and oxidize the HSG surface. Little difference was seen. FIG. 4 shows the state of the apparatus when the boat descends.

【0061】図5に、アニール時間の違いによる、電極
表面積の増加量とキャパシタの空乏層の伸び具合およ
び、グレイン形状を示す。これより、デバイス特性に最
適な空乏層が伸びていない状態と高い容量を実現する、
最適なアニール時間は、範囲が非常に狭いことがわか
る。実際には、14分程度が最適であることがわかる。
FIG. 5 shows the amount of increase in the electrode surface area, the extent of expansion of the depletion layer of the capacitor, and the grain shape depending on the annealing time. As a result, a state in which the depletion layer optimal for the device characteristics is not extended and a high capacitance is realized.
It can be seen that the optimum annealing time has a very narrow range. In practice, it is found that about 14 minutes is optimal.

【0062】この理由は、アニール時間が10分,12
分と短いと、グレイン成長が不十分であり、容量増加率
が低い点にある。また、アニール時間を16分から20
分と長くしていくと、容量増加率は高くなるものの、表
面凹凸を構成するグレインが球に非常に近い形状で下地
上に成長する。
The reason is that the annealing time is 10 minutes,
If the length is too short, the grain growth is insufficient and the capacity increase rate is low. In addition, the annealing time is reduced from 16 minutes to 20 minutes.
As the length increases, the rate of increase in capacity increases, but the grains constituting the surface irregularities grow on the base in a shape very close to a sphere.

【0063】この結果、下地ポリシリコンとHSGが接
触する面積が減少することにより、リンがグレインに拡
散できるパスが減少し、グレイン中のリン濃度を十分に
高くすることができないために、空乏層が伸びてしまう
のである。
As a result, the area where the underlying polysilicon and the HSG contact each other is reduced, so that the paths through which phosphorus can diffuse into the grains are reduced, and the phosphorus concentration in the grains cannot be sufficiently increased. It grows.

【0064】以上のことから、14分のアニール処理が
デバイス特性にとって最適なHSG形成条件であった。
しかし、この14分のアニール処理を採用したHSG形
成プロセスを連続して行ったところ、新たな問題が発生
した。この問題とは、パーティクルが大幅に増加すると
いう点である。
As described above, the annealing process for 14 minutes was the optimum HSG formation condition for the device characteristics.
However, when the HSG forming process employing the 14 minute annealing process was continuously performed, a new problem occurred. The problem is that particles increase significantly.

【0065】5回プロセスを繰り返したところ、6イン
チウェハ上に約500個のパーティクルが発生した。発
生の原因を調べたところ、シランガスを流した後に14
分という短い真空引き時間では、十分な炉内のパージに
ならないため、ボート205の下降時に大気中の有機物
や水分が炉内に入り込み、残留したシランガスと強烈に
反応して、パーティクルを発生することが明らかとなっ
た。特に、排気配管部でのゴミの発生が顕著であった。
このように、パーティクルを発生する条件では、デバイ
スを製造しても、ゴミに起因して良品の得られる確率が
低下した。
When the process was repeated five times, about 500 particles were generated on the 6-inch wafer. When the cause of the generation was examined, 14 hours after flowing silane gas.
If the evacuation time is as short as one minute, the inside of the furnace will not be sufficiently purged, so that when the boat 205 descends, organic matter and moisture in the atmosphere enter the furnace and react strongly with the remaining silane gas to generate particles. Became clear. In particular, the generation of dust in the exhaust pipe was remarkable.
As described above, under the condition of generating particles, even when the device is manufactured, the probability of obtaining a good product due to dust is reduced.

【0066】そこで、シランガスを流し、この後に継続
して14分のアニール処理をした後に、酸素ガスを2分
間0.1Torrの圧力で反応部201の炉中に導入
し、この後に窒素ガスを500sccm流しながら、
0.1Torrの雰囲気で20分間パージをし、ウェハ
設置用ボート205を下降する方法を検討した。この結
果、パーティクルの発生が抑制できた。また、反応部の
炉内において、デバイス特性に最適な形状とサイズを有
するHSGが均一に形成することができた。パーティク
ルが減少したのは、大気開放(ボート205の下降時)
するまえに十分なパージができたためだと考える。この
パージ中にHSGの形状やサイズが変化しないのは、酸
素ガスの添加により、シリコン膜表面が酸化され、膜表
面でのシリコン膜のマイグレーションが抑制できたため
だと考える。
Then, a silane gas is flowed, and after that, an annealing process is continuously performed for 14 minutes. Thereafter, an oxygen gas is introduced into the furnace of the reaction section 201 at a pressure of 0.1 Torr for 2 minutes, and then a nitrogen gas is supplied at a flow rate of 500 sccm. While flowing
A method of purging for 20 minutes in an atmosphere of 0.1 Torr and lowering the wafer setting boat 205 was studied. As a result, generation of particles could be suppressed. Further, in the furnace of the reaction section, HSG having a shape and a size optimal for device characteristics could be formed uniformly. The decrease in particles is due to release to the atmosphere (when the boat 205 descends).
I think that it was because enough purge was done before. The reason why the shape and size of the HSG do not change during the purging is considered to be that the addition of oxygen gas oxidized the surface of the silicon film and suppressed migration of the silicon film on the film surface.

【0067】尚、酸素ガスの代わりに、N2OやO3ガス
を用いても同様の効果が得られる。また、これとは種類
は異なっても、シリコン膜表面に付着あるいは反応して
シリコン膜のマイグレーションを抑制するガスであれ
ば、酸素ガスの代わりに使用できる。
The same effect can be obtained by using N 2 O or O 3 gas instead of oxygen gas. In addition, even if the gas is different from the above, any gas that suppresses migration of the silicon film by attaching or reacting to the silicon film surface can be used instead of oxygen gas.

【0068】[0068]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、反
応部の炉内で半球状あるいはマッシュルーム状のグレイ
ンをアニールにより形成する際に、グレインの形状やサ
イズがデバイスにとって最適な形状になった時点で酸素
等のガスを添加することにより、シリコン膜表面でのシ
リコン原子のマイグレーションを抑制し、最適な形状の
グレインを得ることができる。
As described above, according to the present invention, when a hemispherical or mushroom-like grain is formed by annealing in a furnace in a reaction section, the shape and size of the grain become optimal for the device. At this point, by adding a gas such as oxygen, migration of silicon atoms on the surface of the silicon film can be suppressed, and a grain having an optimal shape can be obtained.

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

【図1】本発明の実施形態1に係る半導体装置の製造方
法を実施するための半導体製造装置を示す構成図であ
る。
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a semiconductor manufacturing apparatus for performing a method of manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態1に係る半導体装置の製造方
法を実施するための具体的な半導体製造装置を示す構成
図である。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a specific semiconductor manufacturing apparatus for performing the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施形態2に係る半導体装置の製造方
法を実施するための半導体製造装置を示す構成図であ
る。
FIG. 3 is a configuration diagram illustrating a semiconductor manufacturing apparatus for performing a method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施形態2に係る半導体装置の製造方
法を実施するための半導体製造装置の動作状態を示す構
成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram showing an operation state of a semiconductor manufacturing apparatus for performing a method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施形態2に係る製造方法における、
アニール時間の違いによる電極表面積の増加量とキャパ
シタの空乏層の伸び具合および、グレイン形状を示す特
性図である。
FIG. 5 is a view illustrating a manufacturing method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing an increase amount of an electrode surface area, a degree of expansion of a depletion layer of a capacitor, and a grain shape due to a difference in annealing time.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ウェハ 100 半導体基板 101 デバイス層 11 試料室 12 反応室 13 ウェハ搬送室 23 カセット 14 ドア 21 真空ポンプ 22 ウェハ搬送用ロボット 201 反応部 202 ベローズ 24、207 ヒーター 25 主真空ポンプ 26 ドライポンプ 205 ウェハ設置用ボート 204 設置台 206 ダミーウェハ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Wafer 100 Semiconductor substrate 101 Device layer 11 Sample chamber 12 Reaction chamber 13 Wafer transfer chamber 23 Cassette 14 Door 21 Vacuum pump 22 Wafer transfer robot 201 Reaction section 202 Bellows 24, 207 Heater 25 Main vacuum pump 26 Dry pump 205 Wafer installation Boat 204 Installation table 206 Dummy wafer

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 非晶質シリコン表面での微結晶粒をアニ
ール処理により成長させる半導体装置の製造方法であっ
て、 微結晶粒が所望のサイズに達した時点でシリコン原子の
表面マイグレーションを阻害するガスを添加することに
より、グレイン成長を停止させるものであることを特徴
とする半導体素子の製造方法。
1. A method of manufacturing a semiconductor device in which microcrystal grains on an amorphous silicon surface are grown by annealing treatment, wherein the surface migration of silicon atoms is inhibited when the microcrystal grains reach a desired size. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein grain growth is stopped by adding a gas.
【請求項2】 前記マイグレーションを阻害するガスと
して、酸素原子を含むガスを添加するものであることを
特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein a gas containing an oxygen atom is added as the gas that inhibits migration.
【請求項3】 前記ガスの添加は、微結晶粒を成長させ
るためのアニール温度と同じ条件の下に行なうものであ
ることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造
方法。
3. The method according to claim 1, wherein the addition of the gas is performed under the same conditions as an annealing temperature for growing fine crystal grains.
【請求項4】 前記微結晶粒の成長のためのアニール
は、真空中あるいは不活性ガスまたは窒素雰囲気中にて
行なうものであることを特徴とする請求項1に記載の半
導体装置の製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein the annealing for growing the fine crystal grains is performed in a vacuum or in an inert gas or nitrogen atmosphere.
【請求項5】 前記ガスの添加圧力は、1X10-2To
rrよりも高い圧力に設定することを特徴とする請求項
1に記載の半導体装置の製造方法。
5. The addition pressure of the gas is 1 × 10 −2 To.
2. The method according to claim 1, wherein the pressure is set to be higher than rr.
【請求項6】 前記形成される微結晶粒の形状は、半球
あるいはマッシュルーム状であることを特徴とする請求
項1に記載の半導体装置の製造方法。
6. The method according to claim 1, wherein the shape of the formed fine crystal grains is a hemisphere or a mushroom.
【請求項7】 前記半球あるいはマッシュルーム状のグ
レイの形状を制御することにより、前記グレイン中へ不
純物の拡散する濃度を制御することを特徴とする請求項
1に記載の半導体装置の製造方法。
7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the concentration of impurities diffusing into the grains is controlled by controlling the shape of the hemisphere or mushroom gray.
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