KR0127688B1 - Forming method of charge storage electrode - Google Patents
Forming method of charge storage electrodeInfo
- Publication number
- KR0127688B1 KR0127688B1 KR1019930030859A KR930030859A KR0127688B1 KR 0127688 B1 KR0127688 B1 KR 0127688B1 KR 1019930030859 A KR1019930030859 A KR 1019930030859A KR 930030859 A KR930030859 A KR 930030859A KR 0127688 B1 KR0127688 B1 KR 0127688B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- amorphous silicon
- impurity
- doped
- silicon film
- doped amorphous
- Prior art date
Links
Landscapes
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
Description
제1도는 일반적인 디램 셀의 부분 단면도.1 is a partial cross-sectional view of a typical DRAM cell.
제2도는 본 발명의 일실시예에 따른 전하저장 전극 형성 공정 단면도.2 is a cross-sectional view of a charge storage electrode forming process according to an embodiment of the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
10,12,14 : 도핑 비정질실리콘막11,13 : 비도핑 비정질실리콘막10, 12, 14: doped amorphous silicon film 11, 13: undoped amorphous silicon film
100 : 전하저장 전극100: charge storage electrode
본 발명은 반도체 제조 분야에 관한 것으로, 특히 반도체 기억소자인 디램의 셀 캐패시터의 하부 전극인 전하저장 전극 형성 공정에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to the field of semiconductor manufacturing, and more particularly, to a process of forming a charge storage electrode, which is a lower electrode of a cell capacitor of a DRAM, which is a semiconductor memory device.
디램(DRAM)이 고집적화 되어감에 따라 셀(cell)면적은 급격하게 축소되고 셀 면적의 축소에도 불구하고 소자의 동작에 필요한 셀 당 일정 용량 이상의 캐패시턴스를 확보해야 하는 어려움이 있다.As DRAMs are highly integrated, the cell area is drastically reduced, and despite the reduction in cell area, there is a difficulty in securing capacitance over a certain capacity per cell required for device operation.
특히 초고집적용 반도체 소자에 있어서는 캐패시터의 정전용량 감소로 알파(α)입자에 의한 소프트에러(soft error)가 증가하는 문제점이 발생한다.In particular, in the highly integrated semiconductor device, a soft error caused by alpha (α) particles increases due to a decrease in the capacitance of the capacitor.
이에 따라 일정수준 이상의 전하보존용량 확보를 위해 고도의 공정기술 개발과 아울러 소자의 신뢰성 확보는 절실한 해결 과제가 되고 있다.Accordingly, the development of advanced process technology and securing the reliability of the device for securing a certain level of charge storage capacity is an urgent solution.
상기와 같은 요구에 부응하여 개발된 여러가지 3차원의 전하저장 전극 구조 가운데 핀(Fin) 구조는 그 제조 공정이 비교적 단순하여 널리 이용되어 왔으나 셀 면적의 축소에 따른 일정한 캐패시터 용량 확보를 위하여 핀 수를 늘여야 하고, 핀 수를 늘이는 만큼 화학기상증착 방식의 산화막 및 다결정실리콘막을 교대로 반복해서 여러 층을 형성해야 함으로써 공정회수 증가에 따른 비용(cost)증가와, 빈번한 화학기상증착 공정으로 인한 파티클 및 결함(defect) 증가로 인한 수율 저하 등의 문제점이 있다.Among the various three-dimensional charge storage electrode structures developed in response to the above demands, the fin structure has been widely used because of its relatively simple manufacturing process, but the number of fins is increased to secure a constant capacitor capacity as the cell area is reduced. As the number of pins increases, the chemical vapor deposition-type oxide film and polysilicon film must be alternately formed to form multiple layers, thereby increasing the cost of increasing the number of processes and causing particles and defects due to frequent chemical vapor deposition processes. There is a problem such as a decrease in yield due to (defect) increase.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 핀 수를 증가시키지 않고, 별도의 공정 단계를 추가시키지 않으면서 정전용량을 증가시킬 수 있는 전하저장 전극 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for forming a charge storage electrode capable of increasing capacitance without increasing the number of fins and adding a separate process step. .
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 전하저장 전극 형성방법은 소정의 하부층이 형성된 반도체 기판상에 층간절연막을 형성하고 이를 선택적 식각하여 전하저장 전극 콘택홀을 형성하는 제1단계 ; 전체구조 상부에 불순물이 도핑된 비정질실리콘막 및 불순물이 도핑되지 않은 비정질실리콘막을 교대하여 다수번 증착하는 제2단계 ; 전하저장 전극을 디파인하기 위한 식각 마스크를 사용하여 상기 불순물이 도핑된 비정질 실리콘막 및 불순물이 도핑되지 않은 비정질실리콘막을 선택적 식각하는 제3단계 ; 소정의 열처리를 실시하여 상기 불순물이 도핑된 비정질실리콘막 및 불순물이 도핑되지 않은 비정질실리콘막을 다결정화하고, 상기 불순물이 도핑되지 않은 비정질실리콘막의 일부에 상기 불순물이 침투되도록 하는 제4단계 ; 및 다결정화된 상기 불순물이 도핑된 비정질실리콘막과, 상기 불순물이 도핑되지 않은 비정질실리콘막의 불순물 확산부분을 제거하는 제5단계를 포함하여 이루어진다.In order to achieve the above object, the method of forming a charge storage electrode according to the present invention includes forming a charge storage electrode contact hole by forming an interlayer insulating film on a semiconductor substrate having a predetermined lower layer and selectively etching the same; A second step of alternately depositing an amorphous silicon film doped with impurities and an amorphous silicon film not doped with impurities on the entire structure; A third step of selectively etching the amorphous silicon film doped with the impurity and the amorphous silicon film not doped with the impurity by using an etching mask for defining a charge storage electrode; Performing a predetermined heat treatment to polycrystallize the amorphous silicon film doped with the impurity and the amorphous silicon film not doped with the impurity, and allow the impurity to penetrate a portion of the amorphous silicon film not doped with the impurity; And a fifth step of removing the impurity diffusion portion of the amorphous silicon film doped with the impurity and the polycrystalline crystallized impurity.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상술한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 제1도는 일반적인 디램 셀을 형성함에 있어서, 실리콘 기판상의 소정 부위에 필드산화막(2), 워드라인(4), 소스/드레인 영역(5) 및 비트 라인(도시되지 않음)을 형성한 후 평탄화된 표면 상부에 전하저장 전극 형성을 위한 콘택홀을 형성한 후, 불순물이 도핑된 비정질실리콘막(10, 이하 도핑 비정질실리콘막이라 칭함)을 형성한 상태의 단면도이다. 미설명 도면 부호 3은 게이트 산화막, 6은 산화막 스페이서, 7은 층간절연막을 각각 나타낸 것이다.First, in FIG. 1, in forming a general DRAM cell, a field oxide film 2, a word line 4, a source / drain region 5, and a bit line (not shown) are formed at a predetermined portion on a silicon substrate. A cross-sectional view of a state in which a contact hole for forming a charge storage electrode is formed on a planarized surface and an amorphous silicon film (hereinafter, referred to as a doped amorphous silicon film) doped with impurities is formed. Reference numeral 3 denotes a gate oxide film, 6 an oxide spacer, and 7 an interlayer insulating film.
제1도에 도시된 구조는 통상적인 공정을 통해 이룰 수 있는 것이며, 이러한 구조가 형성된 상태에서, 이어지는 제2A도 내지 제2D도를 참조하여 본 발명의 일실시예를 상술한다.The structure shown in FIG. 1 can be achieved through a conventional process, and with this structure formed, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2A through 2D.
우선, 제2A도는 하나의 공정튜브를 사용하여 즉, 인-시츄(in-situ) 방식을 사용하여, 480 내지 550℃의 온도에서, Si2H6또는 SiH4와 같은 가스를 주 반응가스로 하여 제1도의 도핑 비정질실리콘막(10) 상부에 1000 내지 2000Å 정도의 두께로 불순물이 도핑되지 않은 비정질실리콘막(11, 이하 비도핑 비정질실리콘막이라 칭함)을 형성한 후, 다시 PH3가스를 첨가시켜 증착하여 인(P) 이온이 도핑된 비정질실리콘(phosphorous doped amorphous silicon)막(12)을 비도핑 비정질실리콘막(11)의 1/3 내지 1/2 두께로 형성하되 도핑되는 인의 농도를 매우 크게하여 인을 완전히 과포화시킨다. 계속하여, 비도핑 비정질실리콘막(11)의 형성시와 같은 공정을 진행하여 비도핑 비정질실리콘막(13)을 형성하고, 그 상부에 도핑 비정질실리콘막(14)을 형성한다. 계속하여, 도핑 비정질실리콘막(14) 상부에 전하저장 전극의 선폭을 정의하기 위한 포토레지스트 패턴(15)을 형성한다.First, FIG. 2A shows a gas such as Si 2 H 6 or SiH 4 as the main reaction gas at a temperature of 480 to 550 ° C. using one process tube, that is, using an in-situ method. and after the formation of the first-degree doped amorphous silicon film 10 it is not doped with impurities to a thickness of about 1000 to 2000Å on the upper amorphous silicon film (11, hereinafter referred to as a non-doped amorphous silicon film), PH 3 gas again By adding and depositing to form a phosphorous (doped) ion-doped amorphous silicon (12) film 12 to a thickness of 1/3 to 1/2 of the undoped amorphous silicon film (11), but the concentration of phosphorus doped It is so large that it completely supersaturates phosphorus. Subsequently, the same process as in the formation of the undoped amorphous silicon film 11 is performed to form the undoped amorphous silicon film 13, and the dope amorphous silicon film 14 is formed thereon. Subsequently, a photoresist pattern 15 is formed on the doped amorphous silicon film 14 to define the line width of the charge storage electrode.
본 발명의 일실시예에서는 제2A도에 나타낸 바와 같이 비도핑 비정질실리콘막(11,13)을 두층만 형성하는 경우 즉, 두개의 핀을 가진 전하저장 전극 형성 공정을 예로 설명하기로 한다.In the exemplary embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2A, only two layers of the undoped amorphous silicon films 11 and 13 are formed, that is, a charge storage electrode forming process having two fins will be described as an example.
다음으로, 제2B도에 도시된 바와 같이 포토레지스트 패턴(15)을 식각 장벽으로 하여 도핑 비정질실리콘막(10)까지 선택적으로 식각한다.Next, as shown in FIG. 2B, the doped amorphous silicon film 10 is selectively etched using the photoresist pattern 15 as an etching barrier.
이어서, 제2C도는 650 내지 750℃의 온도의 불활성기체 분위기에서 30분 내지 60분 가량 열처리한 상태를 나타낸 것으로, 도핑 비정질실리콘막(10',12',14')이 다결정실리콘막으로 결정화되는 고상결정성장의 천이과정에 놓이게 되고, 도핑 비정질실리콘막(10',12',14')내에 함유되어 있는 인과 같은 불순물들은 완전히 활성화(activation)된 형태로 되고 여분의 불순물들은 상부 또는 하부의 비도핑 비정질실리콘막(11',13')으로 확산되어 간다. 비도핑 비정질실리콘막(11',13')은 열처리과정에서 다결정실리콘막으로 결정화되며, 이때의 결정 입자(grain) 크기는 200 내지 500Å정도의 크기로 형성된다. 도핑 비정질실리콘막(10',12',14')에 과포화 되어 있는 불순물들은 다결정화된 비도핑 비정질실리콘막(11',13')의 결정입자와 입자 사이의 결정립계(grain boundary) 지역으로 먼저 확산된 다음 결정 내부로 확산하게 되는데, 이와 같은 다결정 폴리실리콘막에서의 불순물 확산 특성을 이용함으로서 도시된 바와 같이 반구 형상의 굴곡을 가진 표면 구조의 전하저장 전극을 형성할 수 있다. 이때, 결정립계까지 확산된 불순물이 결정의 내부로 너무 많이 침투되지 않도록 공정 조건을 조절해야 한다.Subsequently, FIG. 2C shows a state in which heat treatment is performed for 30 to 60 minutes in an inert gas atmosphere at a temperature of 650 to 750 ° C., where the doped amorphous silicon films 10 ', 12', and 14 'are crystallized into a polysilicon film. In the process of transition of solid crystal growth, impurities such as phosphorus contained in the doped amorphous silicon films 10 ', 12', and 14 'are in a fully activated form, and the excess impurities are in the upper or lower ratio. It diffuses into the doped amorphous silicon films 11 ', 13'. The non-doped amorphous silicon films 11 'and 13' are crystallized into a polysilicon film during the heat treatment process, and the crystal grain size at this time is formed to a size of about 200 to 500 microns. Impurities supersaturated in the doped amorphous silicon film 10 ', 12', 14 'are first introduced into the grain boundary region between the crystal grains and the particles of the polycrystalline non-doped amorphous silicon film 11', 13 '. Diffusion is then diffused into the crystal, and by using the impurity diffusion characteristic in the polycrystalline polysilicon film, a charge storage electrode having a hemispherical curve as shown in the figure can be formed. At this time, the process conditions should be adjusted so that the impurities diffused to the grain boundary do not penetrate too much into the crystal.
다음으로, 제2D도에 도시된 바와 같이 질산, 초산, 불산 및 순수가 혼합된 다결정실리콘막 식각제를 사용하여 습식식각한다. 이때, 열처리에 의해 형성된 불순물 확산 영역을 포함하는 다결정화된 도핑 비정질실리콘막(10',12',14')은 다결정화된 비도핑 비정질실리콘막(11',13')보다 식각속도가 매우 빠른 식각 특성을 이용하여 예정된 시간동안 습식식각하면 반구형상의 표면 구조를 가지는 전하저장 전극(100)을 형성할 수 있다.Next, as shown in FIG. 2D, wet etching is performed using a polysilicon film etchant mixed with nitric acid, acetic acid, hydrofluoric acid, and pure water. At this time, the polycrystallized doped amorphous silicon film 10 ', 12', 14 'including the impurity diffusion region formed by the heat treatment has a much higher etching rate than the polycrystalline non-doped amorphous silicon film 11', 13 '. By wet etching for a predetermined time using a fast etching characteristic, the charge storage electrode 100 having a hemispherical surface structure can be formed.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 하나의 공정튜브를 사용함으로써 기존의 제조공정에 비해 제조비용을 크게 줄일 수 있고, 화학기상증착 공정 증가에 따른 파티클 및 결함 증가로 인한 수율 저하의 원인을 제거함으로써 수율을 크게 향상시킬 수 있으며, 또한 반구형상의 표면을 가지는 전하저장 전극을 제조함으로써 좁은 셀 면적에 큰 용량의 캐패시터를 확보할 수 있어 소자의 동작특성을 크게 개선하는 효과를 얻을 수 있다.The present invention made as described above can significantly reduce the manufacturing cost compared to the conventional manufacturing process by using a single process tube, the yield by eliminating the cause of the yield decrease due to the increase of particles and defects due to the increase in chemical vapor deposition process A large capacity capacitor can be secured in a narrow cell area by manufacturing a charge storage electrode having a hemispherical surface, which can greatly improve the operation characteristics of the device.
Claims (3)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019930030859A KR0127688B1 (en) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | Forming method of charge storage electrode |
JP6328234A JP3029235B2 (en) | 1993-12-29 | 1994-12-28 | Method for forming charge storage electrode of semiconductor device |
US08/365,030 US5639689A (en) | 1993-12-29 | 1994-12-28 | Method for fabricating storage electrode of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019930030859A KR0127688B1 (en) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | Forming method of charge storage electrode |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR0127688B1 true KR0127688B1 (en) | 1997-12-29 |
Family
ID=19373830
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1019930030859A KR0127688B1 (en) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | Forming method of charge storage electrode |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR0127688B1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100475713B1 (en) * | 2002-03-20 | 2005-03-10 | 나이트라이드 세마이컨덕터스 코포레이션, 리미티드 | Method for roughening semiconductor surface |
US6884647B2 (en) | 2000-09-22 | 2005-04-26 | Shiro Sakai | Method for roughening semiconductor surface |
-
1993
- 1993-12-29 KR KR1019930030859A patent/KR0127688B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6884647B2 (en) | 2000-09-22 | 2005-04-26 | Shiro Sakai | Method for roughening semiconductor surface |
KR100475713B1 (en) * | 2002-03-20 | 2005-03-10 | 나이트라이드 세마이컨덕터스 코포레이션, 리미티드 | Method for roughening semiconductor surface |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3029235B2 (en) | Method for forming charge storage electrode of semiconductor device | |
US5164337A (en) | Method of fabricating a semiconductor device having a capacitor in a stacked memory cell | |
US5091761A (en) | Semiconductor device having an arrangement of IGFETs and capacitors stacked thereover | |
US5464791A (en) | Method of fabricating a micro-trench storage capacitor | |
JP2761685B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
JPH09298278A (en) | Capacitive element and manufacture thereof | |
KR0131743B1 (en) | Fabricating method of storage electrode of dram cell | |
JPH08330543A (en) | Capacitor manufacture of semiconductor element | |
JPH06204427A (en) | Semiconductor memory device and formation method thereof | |
JP2000058652A (en) | Manufacture of contact hole for semiconductor device | |
JPH08204145A (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
JPH08139278A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
EP0528183A2 (en) | Dynamic random access memory having a stacked fin capacitor with reduced fin thickness | |
JP3149910B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
KR0127688B1 (en) | Forming method of charge storage electrode | |
KR0120547B1 (en) | Fabricating method of capacitor | |
JP2001053250A (en) | Semiconductor device and its manufacture | |
JP2703275B2 (en) | Semiconductor storage device | |
JPH05251658A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
KR970011670B1 (en) | A method for fabricating stack type dram cell | |
JPH04286152A (en) | Manufacture of semiconductor memory | |
KR0123234B1 (en) | Fabricating method of stacked charge storage electrode | |
JP3395572B2 (en) | Semiconductor memory and manufacturing method thereof | |
JPH0278270A (en) | Semiconductor memory device and manufacture thereof | |
JP3317736B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20110923 Year of fee payment: 15 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20120921 Year of fee payment: 16 |
|
EXPY | Expiration of term |