KR100247227B1 - High dielectric storage capacitor on rugged polisilicon electrodehaving stable capacitance with respect to applied voltages across electrodes and process for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
표면이 고농도 불순물로 높게 도우핑된 굴곡형의 다결정 실리콘층으로 만들어진 하부 전극층과 상부 전극층 사이에 고유전체층을 가지는 반도체 장치에 있어서,A semiconductor device having a high dielectric layer between a lower electrode layer and an upper electrode layer, the surface of which is made of a curved polycrystalline silicon layer highly doped with high concentration impurities,
상기 하부전극층과 상기 고유전체층 사이에 형성되고 후열처리에 의해 상기 굴곡형 다결정 실리콘층 표면의 상기 고농도 불순물의 농도저하를 방지하는 확산방지층 또는 확산장벽층을 가짐으로써 동작중 인가되는 바이어스 전압에 대해 안정된 캐패시턴스값을 유지하는 반도체장치 및 제조방법이 제공된다.With respect to the bias voltage applied between the lower electrode layer and the high dielectric layer and having a diffusion barrier layer or a diffusion barrier layer that prevents the concentration decrease of the high concentration impurities on the surface of the curved polycrystalline silicon layer by post-heat treatment. Provided are a semiconductor device and a manufacturing method for maintaining a stable capacitance value.
Description
본 발명은 반도체 장치 및 그 제조방법에 관한 것으로 특히 반도체 메모리에서 사용되는 전극들간에 인가되는 전압에 관해 안정된 캐패시턴스를 가지는 굴곡형 다결정 실리콘 전극상의 고유전체 스토리지 캐패시터 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
통상의 하나의 액세스 트랜지스터와 하나의 스토리지 캐패시터로 구성된 메모리 쎌의 다수를 사용하는 다이나믹 랜덤 액세스 메모리(이하 DRAM 이라 칭함)와 같은 반도체 메모리의 집적 밀도가 증가할 때 메모리 칩의 면적을 크게 증가하지 않게 하기 위하여 반도체 장치들의 크기를 축소하는 것이 필요한다. 특히 스토리지 캐패시터의 점유면적을 축소하는 것은 불가피하다. 그러나 스토리지 캐패시터의 면적 축소는 입사하는 알파입자들에 기인한 소프트에러들을 방지하기 위하여 필요한 스토리지 전하를 유지하는 것을 어렵게 하여왔다. 소프트 에러들을 방지하는 충분히 큰 캐패시턴스를 유지하기 위하여 스토리지 캐패시터의 유전체층의 두께를 축소시켜왔지만, 상기 유전체층 사이에 인가되는 보다 높은 전계는 수명신뢰도를 악화시키는 원인이되기 때문에 유전체층의 두께를 얇게하는 것은 한계를 갖는다.When the integration density of a semiconductor memory, such as dynamic random access memory (hereinafter referred to as DRAM) using a large number of memory chips consisting of one conventional access transistor and one storage capacitor, increases, the area of the memory chip does not increase significantly. In order to reduce the size of the semiconductor devices it is necessary. In particular, it is inevitable to reduce the storage area of the storage capacitor. However, shrinking the area of storage capacitors has made it difficult to maintain the storage charge necessary to prevent soft errors due to incident alpha particles. Although the thickness of the dielectric layer of the storage capacitor has been reduced to maintain a sufficiently large capacitance to prevent soft errors, thinning the dielectric layer thickness is limited because higher electric fields applied between the dielectric layers cause deterioration of lifetime reliability. Has
이 한계를 극복하기 위하여 증가된 표면적을 가지는 적층 또는 트렌치 캐패시터와 같은 3차원 캐패시터 구조 및 고유전 상수를 갖는 고유전체 스토리지 캐패시터 구조가 개발되어 왔다.To overcome this limitation, three-dimensional capacitor structures, such as stacked or trench capacitors with increased surface area, and high dielectric constant storage capacitor structures with high dielectric constants have been developed.
약 25의 유전상수를 가지는 탄타륨산화막을 사용하는 고유전체 스토리지 캐패시터를 제조하는 방법이 "CVD Ta2O5막 형성전 RTN 처리를 사용하여 제조된 초 박막 캐패시터의 특성"이란 제목으로 1992년 발행된 Solid State Devices and Materials의 페이지 521∼523에 개시되어 있고 이 논문은 미합중국 특허번호 제 5,352,623호로 발행되어 왔다. 이 종래기술은 인이 도우핑된 다결정 실리콘층 즉 하부전극층과 탄타륨 산화막층 사이에 개재된 실리콘 질화막층을 가지는 스토리지 캐패시터를 개시하고 있다. 이 실리콘 질화막층은 다결정 실리콘층의 표면을 암모니아 개스 분위기에서 램프가열에 의한 RTN(rapid thermal nitridation)공정을 행하는 것에 의해 형성된다. 이 실리콘 질화막층은 탄타륨 산화막층의 CVD 침적후 행해지는 열처리 즉 치밀화(densification)공정중 다결정 실리콘이 산화되는 것을 방지한다. 탄타륨 산화막층상에는 티타늄 질화막층 또는 티타늄 질화막층과 도우핑된 다결정 실리콘층의 2층과 같은 상부전극층이 형성된다.A method of fabricating a high dielectric constant storage capacitor using a tantalum oxide film having a dielectric constant of about 25 was published in 1992 entitled "Characteristics of Ultra-thin Capacitors Fabricated Using RTN Treatment Before CVD Ta 2 O 5 Film Formation". 521-523 of Solid State Devices and Materials, which has been published in US Pat. No. 5,352,623. This prior art discloses a storage capacitor having a polycrystalline silicon layer doped with phosphorus, that is, a silicon nitride layer interposed between a lower electrode layer and a tantalum oxide layer. This silicon nitride film layer is formed by performing a rapid thermal nitridation (RTN) process by lamp heating on the surface of the polycrystalline silicon layer in an ammonia gas atmosphere. This silicon nitride film layer prevents the oxidization of polycrystalline silicon during the heat treatment, that is, the densification process, performed after CVD deposition of the tantalum oxide film layer. An upper electrode layer, such as a titanium nitride layer or a titanium nitride layer and two layers of a doped polycrystalline silicon layer, is formed on the tantalum oxide layer.
적층 캐패시터의 하부전극층의 더 큰 표면적을 얻기위하여 반구 또는 버섯모양의 결정입자들을 가지는 굴곡형 다결정 실리콘층의 제조방법이 미합중국 특허 번호 제 5,385,863호에 개시되어 있다. 이 종래기술에서 비정질 실리콘층이 LPCVD에 의해 형성되고 인으로 이온주입된다. 비정질 실리콘층의 표면을 세정하고 이 위의 자연산화막을 제거한후 웨이퍼는 초고진공 CVD 장비의 챔버내에 넣어진다. 챔버는 10-9Torr와 같은 초고진공으로 유지되고 기판은 500℃ 내지 620℃의 온도 범위에서 일정온도로 가열된다. 그후 사일레인(SiH4) 또는 다이사일레인(Si2H6)과 같은 소오스 개스를 공급하는 것에 의해 결정핵들이 발생된다. 이 기술은 결정종자(crystal seeding)법이라 불리워진다. 결정핵들의 형성후 고진공하의 열처리에 의해 상기 결정핵들의 각각은 버섯 또는 반구 모양의 결정입자들로 성장된다. 결국 비정질 실리콘은 버섯 또는 반구모양의 결정입자들에 의해 발생된 굴곡형의 표면을 가지는 다결정 실리콘으로 변환된다.A method for manufacturing a curved polycrystalline silicon layer having hemispherical or mushroom-shaped crystal grains to obtain a larger surface area of a lower electrode layer of a stacked capacitor is disclosed in US Pat. No. 5,385,863. In this prior art, an amorphous silicon layer is formed by LPCVD and implanted into phosphorus. After cleaning the surface of the amorphous silicon layer and removing the native oxide film thereon, the wafer is placed in a chamber of ultra high vacuum CVD equipment. The chamber is maintained at an ultrahigh vacuum such as 10 -9 Torr and the substrate is heated to a constant temperature in the temperature range of 500 ° C to 620 ° C. The crystal nuclei are then generated by supplying a source gas such as silane (SiH 4 ) or disilane (Si 2 H 6 ). This technique is called crystal seeding. After the formation of the crystal nuclei, each of the crystal nuclei is grown into mushroom or hemispherical crystal grains by heat treatment under high vacuum. Eventually, amorphous silicon is converted into polycrystalline silicon having a curved surface generated by mushroom or hemispherical crystal grains.
집적밀도가 크면 클수록 반도체 장치들의 크기는 더 축소된다. 반도체 장치들의 축소는 이들의 신뢰성을 보장하기 위하여 동작전압의 저하를 야기한다. 예를들어 256 메가 비트 DRAM에 대해서 1.2볼트 그리고 1기가 비트 DRAM에 대해서는 1볼트 또는 이보다 낮은 전원전압이 제안되어 왔다. 이러한 전원전압의 저하는 메모리 쎌 면적의 축소와 함께 메모리 쎌당 더큰 캐패시턴스를 요구한다. 그러므로 3차원 메모리 쎌의 스토리지 캐패시터에서 캐패시턴스의 증대에 대한 바람직한 해결책은 굴곡형의 다결정 실리콘의 하부전극상에 고유전상수(εr=25)를 가지는 오 산화탄타륨 Ta2O5의 유전체층을 사용하는 것이다.The greater the integration density, the smaller the size of the semiconductor devices. Reduction of semiconductor devices causes a drop in the operating voltage to ensure their reliability. For example, 1.2 volts for 256 megabit DRAM and 1 volt or less for one gigabit DRAM have been proposed. This reduction in power supply voltage requires a larger capacitance per memory cell with shrinking memory cell area. Therefore, a desirable solution for increasing capacitance in storage capacitors in three-dimensional memory cells is to use a dielectric layer of tantalum pentoxide Ta 2 O 5 with a high dielectric constant (ε r = 25) on the bottom electrode of curved polycrystalline silicon. will be.
그러나 전술된 종래기술에 의해 굴곡형 다결정 실리콘의 하부전극층상에 형성된 탄타륨 산화막층을 가지는 스토리지 캐패시터는 하부전극층과 상부전극층 사이에 인가되는 전압에 관하여 그의 캐패시턴스 값이 불안정한 문제를 갖는다. 통상의 DRAM에서 스토리지 캐패시터의 상부전극층으로 전원전압의 반(Vcc)이 인가된다. 스토리지 캐패시터에 데이터를 저장 또는 독출하기 위하여 하부전극층으로 접지전압 또는 전원전압(Vcc)이 인가된다. 이것은 기준전압 즉 0볼트가 하부전극층으로 인가될 때Vcc 또는Vcc가 상부전극층에 인가되는 것과 등가이다. 따라서 n형이 도우핑된 하부전극층은 정바이어스 또는 역바이어스된다. 전술된 바와 같이 평탄한 표면을 가지는 인이 도우핑된 다결정 실리콘상에 형성된 탄타륨 산화막을 가지는 스토리지 캐패시터는 인가전압에 관계없이 일정한 캐패시턴스 값을 갖는데 반해 굴곡형 다결정 실리콘의 하부전극층상에 형성된 탄타륨 산화막을 가지는 스토리지 캐패시터는 정바이어스되는 하부전극층에 대한 캐패시턴스 값과 역바이어스되는 하부전극층에 대한 캐패시턴스값 사이에 상당한 차이를 갖는다는 것을 발견하였다. 특히 역바이어스되는 하부전극층에 대한 캐패시턴스 값은 정바이어스되는 하부전극층에 대한 캐패시턴스값보다 작다는 것이 발견되었다. 더욱이 탄타륨 산화막의 침적후 스토리지 캐패시터의 특성향상을 위해 행해지는 고온 열처리공정 즉 치밀화(densification) 공정에 의해 스토리지 캐패시터의 캐패시턴스 값들의 차이는 더 크게 증대된다. 이 저하된 캐패시턴스 값은 소프트에러를 극복할 만큼 충분한 값이 못될 수 있고 그 결과 데이터를 올바로 독출하거나 기입하는 것을 방해한다. 따라서 하부전극층으로 전압의 인가에 관계없이 안정된 캐패시턴스 값을 유지하는 스토리지 캐패시터가 요망된다.However, the storage capacitor having the tantalum oxide layer formed on the lower electrode layer of the bent polycrystalline silicon has the problem that its capacitance value is unstable with respect to the voltage applied between the lower electrode layer and the upper electrode layer. Half of the power supply voltage from the conventional DRAM to the upper electrode layer of the storage capacitor Vcc) is applied. In order to store or read data in the storage capacitor, a ground voltage or a power supply voltage Vcc is applied to the lower electrode layer. This is when the reference voltage, or 0 volts, is applied to the lower electrode layer Vcc or It is equivalent to Vcc being applied to the upper electrode layer. Therefore, the n-type doped lower electrode layer is positively biased or reverse biased. As described above, the storage capacitor having the tantalum oxide film formed on the phosphorus-doped polycrystalline silicon having a flat surface has a constant capacitance value regardless of the applied voltage, whereas the tantalum oxide film formed on the lower electrode layer of the bent polycrystalline silicon. It has been found that a storage capacitor with has a significant difference between the capacitance value for the positively biased lower electrode layer and the capacitance value for the reverse biased lower electrode layer. In particular, it has been found that the capacitance value for the reverse biased lower electrode layer is smaller than the capacitance value for the forward biased lower electrode layer. Furthermore, the difference in capacitance values of the storage capacitor is further increased by a high temperature heat treatment process, that is, a densification process, which is performed to improve the characteristics of the storage capacitor after deposition of the tantalum oxide film. This degraded capacitance value may not be sufficient to overcome the soft error and consequently prevents data from being read or written correctly. Therefore, a storage capacitor that maintains a stable capacitance value is desired regardless of the application of voltage to the lower electrode layer.
따라서 본 발명의 목적은 굴곡형 다결정 실리콘으로 형성된 하부전극층으로 전압의 인가에 관계없이 안정된 캐패시턴스 값을 유지하는 고유전체 스토리지 캐패시터를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a high-k dielectric storage capacitor that maintains a stable capacitance value regardless of voltage applied to a lower electrode layer formed of curved polycrystalline silicon.
본 발명의 또다른 목적은 고유전체층의 증착후 열처리에도 불구하여 굴곡형 다결정 실리콘의 전극으로 전압의 인가에 관계없이 안정된 캐패시턴스 값을 가지는 고유전체 스토리지 캐패시터를 제공함에 있다.It is still another object of the present invention to provide a high dielectric storage capacitor having a stable capacitance value regardless of application of voltage to an electrode of a bent polycrystalline silicon in spite of post-deposition heat treatment of the high dielectric layer.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 표면이 고농도 불순물로 높게 도우핑된 굴곡형의 다결정실리콘층으로 만들어진 하부 전극층과 상부전극층 사이에 고유전체층을 가지는 반도체 장치에 있어서, 상기 하부전극층과 상기 고유전체층 사이에 형성되고, 후 열처리에 의해 상기 굴곡형 다결정 실리콘층 표면의 상기 고농도 불순물의 농도 저하를 최소화하는 확산방지층(또는 확산장벽층)을 가짐을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a semiconductor device having a high dielectric layer between a lower electrode layer and an upper electrode layer, the surface of which is made of a curved polycrystalline silicon layer doped with high concentration impurities, wherein the lower electrode layer and the And a diffusion barrier layer (or diffusion barrier layer) formed between the high-k dielectric layers and minimizing the concentration drop of the high concentration impurity on the surface of the curved polycrystalline silicon layer by post-heat treatment.
또한 굴곡형의 다결정 실리콘층으로 만들어진 하부전극층과 상부전극층 사이에 고유전체층을 가지는 반도체장치의 제조방법에 있어서, 상기 다결정 실리콘층을 고농도의 불순물로 도우핑하는 과정과, 후열처리에 의한 상기 굴곡형 다결정 실리콘층 표면의 상기 고농도 불순물의 농도 저하를 최소화하는 확산방지층 또는 확산장벽층을 상기 도우핑된 다결정 실리콘층과 상기 고유전체층 사이에 형성하는 과정으로 구성됨을 특징으로 한다.A method of manufacturing a semiconductor device having a high dielectric layer between a lower electrode layer and an upper electrode layer made of a curved polycrystalline silicon layer, the method of doping the polycrystalline silicon layer with a high concentration of impurities, and the bending by post-heat treatment And forming a diffusion barrier layer or a diffusion barrier layer between the doped polycrystalline silicon layer and the high dielectric layer to minimize the concentration drop of the high concentration impurity on the surface of the type polycrystalline silicon layer.
본 발명의 타의 목적 및 이점은 첨부도면과 함께 설명되는 하기 설명에 의해 명확하게 나타날 것이다.Other objects and advantages of the invention will be apparent from the following description taken in conjunction with the accompanying drawings.
제 1도는 본 발명의 실시예들이 적용되는 DRAM의 부분적 구조의 확대 단면도1 is an enlarged cross-sectional view of a partial structure of a DRAM to which embodiments of the present invention are applied.
제 2a-2d는 제1도의 한쌍의 스토리지 캐패시터중 하나의 제조공정을 보여주는 부분적 단면도2A-2D are partial cross-sectional views illustrating a manufacturing process of one of the pair of storage capacitors of FIG.
제 3도는 종래기술과 본 발명의 실시예의 비교관계를 보여주는 스토리지 캐패시터의 캐패시턴스 특성 곡선들3 shows capacitance characteristic curves of a storage capacitor showing a comparative relationship between the prior art and the embodiment of the present invention.
제 4도는 본 발명의 실시예에 따른 실리콘 질화막층의 두께들에 관한 캐패시턴스 특성 곡선들4 is capacitance characteristic curves for thicknesses of a silicon nitride film layer according to an embodiment of the present invention.
제 5도는 종래기술과 본 발명의 타의실시예의 스토리지 캐패시터들의 비교관계를 보여주는 캐패시턴스 특성 곡선들5 is capacitance characteristic curves showing the comparative relationship between the storage capacitors of the prior art and another embodiment of the present invention.
제 6도는 제 5도에 나타낸 스토리지 캐패시터들의 누설전류를 나타낸 그래프6 is a graph showing the leakage current of the storage capacitors shown in FIG.
굴곡형 다결정 실리콘표면을 가지는 하부전극으로 전압의 인가에 관계없이 안정된 커패시턴스 값을 가지는 고유전체 스토리지 캐패시터의 구조 및 제조방법에 대한 본 발명의 바람직한 실시예가 상세히 설명된다.A preferred embodiment of the present invention for the structure and manufacturing method of a high-k dielectric storage capacitor having a stable capacitance value regardless of application of voltage to a lower electrode having a curved polycrystalline silicon surface is described in detail.
도1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 DRAM중 한쌍의 메모리쎌에 대응하는 구조의 부분적 단면도가 도시되어 있다. 라인 I-I'에 관해 대칭이 되는 한쌍의 메모리 쎌들(1A, 1B)의 구조가 도시되어 있지만 본 발명은 그러한 구조에 한정되는 것이 아니라는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진자에게 자명할 것이다.1, there is shown a partial cross-sectional view of a structure corresponding to a pair of memory cells of a DRAM in accordance with an embodiment of the present invention. While a structure of a pair of memory cells 1A, 1B that is symmetrical with respect to line I-I 'is shown, it will be apparent to one of ordinary skill in the art that the present invention is not limited to such a structure. .
P형 반도체 기판(2)의 일표면 상에는 활성영역(3)을 한정하는 필드산화막들(4A, 4B)이 형성되어 있다. 한쌍의 액세스 트랜지스터들(5A, 5B)은 활성영역(3)상에 형성되어 있다. 액세스 트랜지스터들(5A, 5B)은 반도체 기판(2)의 표면에 필드산화막(4A, 4B)과 접하여 형성된 n형의 소오스영역들(6)과, 각 채널영역(7)을 통하여 소오스영역(6)과 이격되고 반도체 기판(2)의 표면에 형성된 n형의 공통 드레인 영역(8)과, 각 채널영역(7)상에 형성된 게이트 산화막(9)과, 각 게이트 산화막(9)상에 형성된 다결정 실리콘층(11)과 고융점 금속실리사이드층(12)으로 구성된 폴리사이드층(10)과, 각 폴리사이드층(10)의 양 측벽에 형성된 측벽절연막(13)으로 구성되어 있다. 필드산화막들(4A, 4B)상에는 액세스 트랜지스터들(5A, 5B)와 인접하는 액세스 트랜지스터들의 폴리사이드층들로부터 신장하는 폴리사이드층들 즉 워드라인들(14)이 형성되어 있다. 워드라인들(14)과 액세스 트랜지스터들(5A, 5B)상에는 제1층간 절연막(15)이 형성되어 있다. 공통 드레인영역(8)의 표면의 일부분을 노출하는 관통개구(17)가 제1층간 절연막(15)을 관통하여 제공되어 있다. 관통개구(17)내에 공통드레인영역(8)과 접촉하는 도우핑된 다결정 실리콘 또는 텅스텐과 같은 플러그(16)가 충진되어 있다. 플러그(16)는 도우핑된 다결정 실리콘 또는 고융점 금속 또는 폴리사이드 또는 실리사이드로 만들어진 비트라인(18)과 접촉되어 있다. 비트라인(18)과 제1층간 절연막(15)상에는 제2층간 절연막(19)이 형성되어 있다. 소오스 영역들(6)의 표면의 일부분을 노출하기 위하여 관통개구들(20)이 제1 및 제2 층간 절연막들(15, 19)과 게이트 산화막(9)을 관통하여 제공되어 있다.
제2층간 절연막(19)상에는 본 발명에 따른 스토리지 캐패시터 부들(25A, 25B)이 형성되어 있다. 스토리지 캐패시터 부들(25A, 25B)의 각각은 반구 또는 버섯 모양(이하 굴곡형이라 칭함)의 표면을 가지는 인이 도우핑된 다결정 실리콘층 즉 하부 전극층(21)을 가지고 있다. 다결정 실리콘층들(21)은 관통개구들(20)을 통하여 소오스 영역들(6)과 각각 접촉된다. 각 다결정 실리콘층(21)상에는 이 다결정 실리콘층(21)의 표면에 높게 도우핑된 불순물이 밖으로 확산되는 것을 방지 또는 최소화하는 확산 방지층(22)이 형성되어 있다. 확산방지층(22)상에는 탄타륨 산화막층과 같은 고유전체층(23)이 형성되어 있고 고유전체층(23)상에는 도전물질의 상부전극층(24)이 형성되어 있다.
지금 굴곡형 다결정실리콘의 하부 전극층상에 고유전체층을 가지는 스토리지 캐패시터의 제조방법에 대한 바람직한 실시예가 도2a-2d를 참조하여 상세히 설명된다.A preferred embodiment of a method of manufacturing a storage capacitor having a high dielectric layer on the lower electrode layer of curved polycrystalline silicon is now described in detail with reference to FIGS. 2A-2D.
도2a는 제2층간절연막(19)의 침적과 그후 관통개구(20)의 형성후 하부전극층을 형성하는 공정을 보여주는 도1의 DRAM장치의 부분단면도이다. 이 도면은 한쌍의 메모리쎌들(1A, 1B)중 하나의 메모리쎌(1B)과 관련된 스토리지 캐패시터의 제조방법을 도시의 간결성을 위해 나타내고 있지만 후술되는 공정들은 메모리쎌(1A)과 관련된 스토리지 캐패시터의 제조방법에 동일하게 적용됨을 유의하여야 한다.FIG. 2A is a partial cross-sectional view of the DRAM device of FIG. 1 showing the process of forming the lower electrode layer after deposition of the second
도2a를 참조하면, 인이 도우프된 비정질 실리콘이 통상의 화학기상침적(CVD) 방법에 의해 침적되고 통상의 사진식각방법에 의해 패턴처리된다. 패턴화된 비정질 실리콘층(26)은 공지의 원통형 또는 왕관형의 층일 수 있다. 관통개구(20)는 상기 화학기상침적중 비정질 실리콘으로 충진될 수 있다. 그러나 상기 비정질 실리콘층(26)의 형성전에 관통개구(20)는 인으로 도핑된 다결정 실리콘으로 충진될 수 있다. 비정질 실리콘의 도우핑농도로서 1 × 1020atomas/㎤ 이하의 저농도가 바람직하다. 그 이유는 후술되는 바와같이 비정질 실리콘층(26)의 도우핑농도가 낮을수록 비정질 실리콘층을 다결정 실리콘층으로 변환하는 공정중 상기 다결정실리콘층의 표면상에 형성되는 결정입자들의 직경은 더 커지기 때문이다. 또한 비정질 실리콘층(26)의 도우핑농도가 낮을 때 상기 결정입자들은 상기 다결정 실리콘층의 표면상에 균일하게 형성될 수 있다.Referring to Fig. 2A, phosphorus-doped amorphous silicon is deposited by a conventional chemical vapor deposition (CVD) method and patterned by a conventional photolithography method. Patterned
비정질실리콘층(26)의 형성후 비정질 실리콘층(26)의 표면은 세척되고 그 표면상의 자연산화막은 희석된 불산으로 제거된다. 그후 웨이퍼는 초고진공 CVD 장비의 챔버내에 넣어진다. 그후 웨이퍼는 전술된 공지의 결정종자법과 열처리 공정으로 처리된다. 그 결과 비정질실리콘층(26)의 표면상에 버섯 또는 반구 모양의 결정입자들을 가지는 다결정 실리콘층이 형성된다. 그후 이 다결정 실리콘층 아래에 있는 비정질 실리콘층은 약 800℃의 열처리 공정에 의해 다결정 실리콘층으로 변환될 수 있다. 이 변환된 다결정 실리콘층은 비정질 실리콘층과 비교할 때 불순물 예컨데 인의 보다 높은 농도로 도우핑될 수 있다.After formation of the
도 2b 내지 도 2d는 도시의 편의상 도2a의 비정질 실리콘층의 형성후 변환된 굴곡형 다결정 실리콘층 즉 하부전극층의 표면의 일부분에 대한 연속공정들을 보여주는 상기 하부전극층의 확대 부분단면도들이다.2B-2D are enlarged partial cross-sectional views of the lower electrode layer showing continuous processes for a portion of the surface of the curved polycrystalline silicon layer, ie, the lower electrode layer, converted after formation of the amorphous silicon layer of FIG. 2A for convenience of illustration.
도2b를 참조하면 반구형 또는 버섯모양의 결정입자들(28)을 표면에 가지는 굴곡형의 다결정 실리콘층(21)이 도시되어 있다. 전술된 바와같이 비정질 실리콘층(26)의 농도가 낮을수록 결정입자들(28)의 직경은 더 커지고 결정입자들의 분포는 보다 균일해진다는 것을 유의해야 한다. 본 실시예에서 비정질 실리콘층(26)의 인도핑농도는 약 3.8 × 1019atoms/㎤이고 그 결과 성장된 결정입자들은 약 1000Å의 평균직경을 갖는다.Referring to FIG. 2B, there is shown a curved
굴곡형의 다결정실리콘층(21)의 형성후, 이 다결정 실리콘층(21)은 고농도의 n형 불순물로 도우핑된다. 이온주입에 의한 도우핑방법은 결정입자들의 측벽들상으로의 균일한 도우핑을 곤란하게 할 수 있다. 또한 Pocl3확산방법은 결정입자들 표면상에 실리콘과 반응하여 유리층을 만들기 때문에 성장된 결정입자들의 크기가 작아지는 문제를 갖는다. 그러므로 결정입자들(28)의 표면상의 실리콘을 소모하지 않는 확산방법 예컨데 포스핀(PH3) 개스와 같은 불순물 함유 개스를 사용한 확산방법이 바람직할 수 있다.After formation of the
본실시예에서 굴곡형 다결정실리콘층(21)은 포스핀에 함유된 인에 의해 확산된다. 이 확산은 로드록기구(load-lock mechanism)를 가지는 열처리장치 예컨데 RTP(rapid thermal process) 장비에 의해 웨이퍼온도는 약 800℃, 확산챔버내의 압력은 120Torr, 포스핀개스의 유속은 약 270 SCCM(Standard cubic centimeters per minute) 그리고 수소개스의 유속은 약 9.5 SLM(Standard litter per minute)의 조건으로 약 5분동안 행해진다. 이 확산에 의해 상기 다결정실리콘층(21)은 그 표면으로부터 약 50Å의 깊이까지 약 3 × 1020atoms/㎤의 고농도로 도우핑된다.In this embodiment, the
굴곡형 다결정실리콘층(21)의 표면을 약 3 × 1020atoms/㎤의 인으로 도우핑한 후 인의 밖으로의 확산을 방지 또는 최소화하는 확산방지층(또는 확산장벽층)(22)이 도2c에 보인 바와같이 상기 다결정 실리콘층(21)상에 형성된다. 확산방지층(22)은 굴곡형 다결정실리콘층(21)의 표면상의 실리콘의 소모를 최소화할 수 있고 이 표면상의 불순물 즉 인 농도의 저하를 최소화할 수 있는 물질의 층 예컨데 CVD 실리콘질화막층과 같은 물질층이다. 본 실시예에서 확산방지층(22)으로서 실리콘질화막층이 로드록장치를 가지는 클러스터(cluster) CVD장치에 의해 침적된다. 굴곡형 다결정실리콘(21)의 표면상의 자연산화막이 제거된 후 상기 굴곡형 다결정 실리콘(21)상에 CVD실리콘질화막층이 웨이퍼온도가 약 650℃이고, 암모니아 개스의 유속이 약 900 SCCM이고, 소오스개스인 다이클로로실란(Si2H2Cl2)의 유속이 약 30 SCCM, 수소개스의 유속은 약 20 Slm, 반응챔버내의 압력이 약 100Torr인 조건에서 침적된다. CVD실리콘질화막층은 실리콘 함유 혼합개스와 암모니아개스의 반응에 의해 650℃와 같은 저온에서 침적되기 때문에 다결정 실리콘층(21)의 표면상의 실리콘소모를 최소화할 수 있고 표면농도의 감소를 최소화할 수 있다. 후술되는 바와같이 탄타륨산화막의 치밀화 공정에서 행해지는 열처리공정중 표면농도의 감소를 최소화하기 위한 실리콘질화막층의 두께는 약 15Å이상이 바람직하다. 다결정실리콘층(21)의 표면농도의 저하를 방지하는 것은 스토리지 캐패시터의 완성후 독출 또는 기입동작중 상부와 하부 전극간에 역바이어스가 인가될 때 상기 다결정 실리콘층(21)의 표면에 형성되는 공핍층의 확장을 방지하여 상기 캐패시터의 캐패시턴스값의 저하를 방지하는 것이다. 그러므로 역바이어스의 인가시 캐패시턴스값의 저하를 방지하기 위하여 다결정실리콘층(21)의 표면농도는 가능한 한 높이 유지되고, 이후 공정중 열처리공정에 의해 상기 캐패시컨스값이 저하되지 않게 하는 것이 요망된다.After doping the surface of the
따라서 실리콘을 함유하는 혼합개스와 질소를 함유하는 혼합개스의 반응에 의해 CVD 침적되는 실리콘 질화막층은 표면농도의 저하를 최소화할 수 있다. 실리콘질화막층은 인이 도우핑된 실리콘질화막층일 수 있다. 암모니아와 같은 질소함유개스 분위기에서 급속 열처리에 의해 형성된 RTN 실리콘 질화막층이 상기 CVD 실리콘 질화막층의 형성전에 다결정 실리콘층(21) 상에 형성될 수 있다. RTN 실리콘 질화막은 상기 역바이어스 인가시 스토리지 캐패시터의 캐패시턴스의 저하를 최소화할 수 있는 두께를 가질 수 있다.Therefore, the silicon nitride film layer deposited by CVD by the reaction of the mixed gas containing silicon and the mixed gas containing nitrogen can minimize the decrease in surface concentration. The silicon nitride layer may be a silicon nitride layer doped with phosphorus. An RTN silicon nitride film layer formed by rapid heat treatment in a nitrogen-containing gas atmosphere such as ammonia may be formed on the
확산방지층(22)은 다결정 실리콘층(21)의 불순물 도전형과 동일한 도전형을 가지는 도우핑된 실리콘 질화막층일 수 있다. 이 도우핑된 실리콘 질화막층은 도2b의 도우핑된 다결정 실리콘층(21)상에 형성될 수 있다. 실리콘 질화막층은 탄타륨 산화막층의 치밀화 공정과 같은 후 열처리공정중 다결정 실리콘층(21) 표면상의 도우핑 레벨의 저하가 최소화될 정도로 도우핑된다. 그러한 도우핑된 실리콘 질화막층의 사용은 다결정 실리콘층(21) 표면상의 불순물의 외부확산을 최소화하는 원인이 되고, 이에 의해 스토리지 캐패시터의 역 바이어스중 다결정 실리콘층(21)의 표면에 형성되는 공핍층의 두께가 증가하는 것을 방지할 수 있다. 그러므로 스토리지 캐패시터에 저장된 데이터의 독출 및 기입동작중 스토리지 캐패시터의 캐패시턴스의 변동을 극소화할 수 있다.The
상기 도우핑된 실리콘 질화막층은 n형 불순물 함유 개스 예컨데 포스핀(PH3)과 질소함유개스 예컨데 암모니아(NH3)의 분위기에서 급속열처리 공정 또는 CVD 공정 또는 이들의 조합에 의해 형성될 수 있다. 또한 상기 급속열처리 또는 상기 CVD 기술에 의해 얇은 실리콘 질화막층의 형성후 이층내에 인 또는 비소를 열처리에 의해 도우핑된 실리콘 질화막층이 형성될 수 있다. 또한 급속열처리공정을 사용하는 도우핑된 실리콘 질화막층의 형성은 다결정 실리콘층(21) 표면상의 실리콘과 질소개스의 반응에 의해 다결정 실리콘층(21) 표면상의 실리콘을 소모하는 반면 CVD 공정을 사용하는 도우핑된 실리콘 질화막층의 형성은 그러한 실리콘의 소모는 없다.The doped silicon nitride layer may be formed by a rapid heat treatment process or a CVD process or a combination thereof in an atmosphere of an n-type impurity-containing gas such as phosphine (PH 3 ) and nitrogen-containing gas such as ammonia (NH 3 ). In addition, after the formation of a thin silicon nitride layer by the rapid thermal treatment or the CVD technique, a silicon nitride layer doped with phosphorus or arsenic by heat treatment may be formed in the second layer. In addition, the formation of the doped silicon nitride film layer using the rapid heat treatment process consumes silicon on the surface of the
급속열처리공정이 사용되는 경우 반응 챔버내에서 500∼900℃범위의 온도와 5∼500Torr의 범위의 압력에서 포스핀 개스와 암모니아 개스의 적절한 유속을 가지고 인이 도우핑된 실리콘 질화막층이 침적될 수 있다. CVD공정이 사용되는 경우 반응챔버내에서 550∼850℃ 범위의 온도와 0.1∼200Torr범위의 압력에서 SiH4또는 SiH2Cl2, 포스핀 및 암모니아 개스의 적절한 유속을 가지고 인이 도우핑된 실리콘 질화막층이 침적될 수 있다.When a rapid heat treatment process is used, a phosphorus-doped silicon nitride layer may be deposited in the reaction chamber with an appropriate flow rate of phosphine gas and ammonia gas at a temperature in the range of 500 to 900 ° C. and a pressure in the range of 5 to 500 Torr. have. Phosphorus-doped silicon nitride film with an appropriate flow rate of SiH 4 or SiH 2 Cl 2 , phosphine and ammonia gas at temperatures ranging from 550 to 850 ° C. and pressures ranging from 0.1 to 200 Torr in the reaction chamber when CVD processes are used. The layer may be deposited.
확산방지층(22)의 침적후 침적된 CVD 실리콘질화막층의 전기적 특성을 개선하기 위하여 급속열산화(RTO)공정이 웨이퍼온도가 약 850℃이고 산소의 유속이 약 8 Slm이고 질소의 유속이 약 8 slm인 조건에서 약 120초동안 램프 가열챔버속에서 행해질 수 있다.In order to improve the electrical characteristics of the deposited CVD silicon nitride layer after deposition of the
확산방지층(22)의 형성후 도2d에 보인 바와같이 탄타륨산화막층(23)이 웨이퍼온도가 약 410℃이고 반응챔버의 압력이 약 400mTorr이고 펜타에톡시탄타륨(Ta(OC2H5)5)의 소오스개스의 유속이 약 300 SCCM이고 산소의 유속이 약 1Slm인 조건에서 CVD에 의해 침적된다. 침적된 탄타륨산화막층(23)의 두께는 약 60Å 이다. 탄타륨산화막층(23)의 CVD침적후 치밀화공정이 행해진다. 치밀화공정은 약800℃의 온도에서 건조 산소분위기에서 약 30분동안 해해진다. 상기 치밀화공정에 의해 상기 탄타륨 산화막층내의 불순물 예컨데 탄소가 제거될 수 있고 상기 티타륨 산화막층 아래의 확산방지층의 물리적 특성이 향상될 수 있다.After formation of the
탄타륨산화막층(23)의 전기적 특성을 개선하기 위하여 치밀화공정은 약 30Å의 제1탄타륨 산화막층의 CVD침적후 약 15분동안 약 300℃의 온도에서 수은등으로 자외선을 방사하면서 오존개스 분위기에서 행해지고 나머지 약 30Å의 제2탄타륨산화막층의 CVD침적후 다시 약 15분동안 약 300℃의 온도에서 오존개스 분위기에서 행해지고 난후 약 30분동안 약800℃의 온도에서 건조 산소분위기에서 행해질수 있다. 치밀화 공정은 N20 분위기에서 약 800℃의 온도에서 급속열 아닐링에 의해 행해질 수도 있다. 또한 치밀화 공정은 습식산화(wet oxidation) 기술에 의해 행해질 수도 있다.In order to improve the electrical characteristics of the
양호한 스텝커버리지를 가지는 CVD탄타륨 산화막층의 침적후 필수적으로 행해지는 치밀화공정은 약 800℃의 고온처리를 필요로 한다. 그러므로 전술된 바와같이 이 고온처리중 굴곡형 다결정 실리콘층(21)의 표면에 도우핑된 인 불순물농도가 밖으로의 확산에 의해 저하되는 것을 방지하는 것은 안정된 캐패시턴스를 유지하기 위해 중요하다.An essential densification process after deposition of the CVD tantalum oxide film layer having good step coverage requires a high temperature treatment of about 800 ° C. Therefore, as described above, it is important to prevent the phosphorus impurity concentration doped on the surface of the curved
도2d에 보인 바와같이 티타늄질화막층이 탄타륨산화막층(23)상에 상부전극층(24)으로서 형성된다. 그러나 상부전극층(24)으로서 텅스텐질화막층, 또는 티타늄질화막과 고융점 금속 실리사이드의 2층, 또는 티타늄질화막과 도우핑된 다결정 실리콘의 2층, 또는 티타늄질화막과 고융점금속층들, 또는 티타튬질화막과 폴리사이드층들이 사용될 수 있다.As shown in Fig. 2D, a titanium nitride film layer is formed on the titanium
도3을 참조하면 곡선(30)은 종래기술에 따른 램프가열에 의한 급속가열질화(RTN) 공정과 급속가열산화(RTO) 공정에 의해 형성된 실리콘질화막과 실리콘산화막을 굴곡형 다결정실리콘층(21)상에 형성한 경우 탄타륨산화막층을 가지는 스토리지 캐패시터의 캐패시턴스 특성곡선을 나타내고 있다. 곡선(32)는 본 발명 실시예에 따라 확산방지층(22)으로서 약 20Å의 두께를 가지는 CVD실리콘 질화막층의 형성후 RTO 공정을 행한 경우 스토리지 캐패시터의 캐패시턴스 특성곡선을 나타내고 있고 곡선(34)는 본 발명의 실시예에 따라 확산방지층(22)으로서 약 20Å의 두께를 가지는 CVD실리콘 질화막층의 형성후 RTO공정을 행하지 않는 경우 스토리지 캐패시터의 캐패시턴스 특성 곡선을 나타내고 있다.Referring to FIG. 3, the
종래기술의 RTN공정은 웨이퍼온도가 약 900℃이고 암모니아 개스의 유속이 약 900 SCCM이고 수소개스의 유속이 약 20 slm인 조건에서 행해졌다. RTO공정은 웨이퍼온도가 850℃이고 산소개스의 유속이 약 8 slm이고 질소개스의 유속이 약 8slm인 조건에서 약 2분동안 행해졌다. 나머지 공정들은 동일하게 적용되었다.The prior art RTN process was carried out under the condition that the wafer temperature was about 900 ° C., the flow rate of ammonia gas was about 900 SCCM, and the flow rate of suede gas was about 20 slm. The RTO process was carried out for about 2 minutes under the condition that the wafer temperature was 850 ° C., the flow rate of oxygen gas was about 8 slm, and the flow rate of nitrogen gas was about 8 slm. The rest of the processes were applied equally.
도3에서 수평축은 하부전극에 접지전압이 인가될 때 상부전극에 인가되는 전압을 나타내고 수직축은 89600μ㎡의 면적을 가지는 굴곡형 다결정실리콘상에 형성된 스토리지 캐패시터의 캐패시턴스값을 나타낸다.In FIG. 3, the horizontal axis represents a voltage applied to the upper electrode when the ground voltage is applied to the lower electrode, and the vertical axis represents a capacitance value of the storage capacitor formed on the curved polycrystalline silicon having an area of 89600
지금 전원공급전압이 1.2볼트라 가정한다. 그러면 독출 또는 기입동작중 캐패시터의 상부전극에 인가되는 등가전압은 -0.6볼트와 0.6볼트가 된다. -0.6볼트와 0.6볼트에서 캐패시턴스값들은 각각 Cmin과 Cmax라 칭한다. 그러면 종래기술의 곡선(30)에서 Cmin대 Cmax의 비는 약 0.75이고, 본 발명의 실시예에 따른 곡선들(32)와 (34)에서 Cmin대 Cmax의 비는 각각 약 0.94와 약 0.92이다. 따라서 본발명에 따른 스토리지 캐패시터의 캐패시턴스가 종래기술의 것보다 안정된 캐패시턴스값을 갖는다는 것이 명백하다. 또한 곡선(34)에서 알 수 있는 바와같이 CVD실리콘 질화막층의 형성후 RTO공정을 행하는 것이 보다 높은 캐패시턴스 특성을 나타냄을 알 수 있다.Now suppose the power supply voltage is 1.2 volts. Then, the equivalent voltages applied to the upper electrode of the capacitor during the read or write operation are -0.6 volts and 0.6 volts. At -0.6 volts and 0.6 volts, the capacitance values are called C min and C max , respectively. The ratio of C min for C max on the
도4는 본 발명의 실시예에 따라 CVD 실리콘 질화막층의 두께들에 대한 캐패시턴스 특성곡선들을 나타내고 있다. 곡선(38)는 도3의 곡선(34)와 동일한 곡선이다. 즉 곡선(38)은 CVD실리콘질화막층의 두께가 약20Å일 경우의 캐패시턴스 특성곡선이고 곡선(36)과 (37)은 각각 CVD실리콘 질화막층의 두께가 약10Å과 약 15Å일 경우의 캐패시턴스 특성곡선이다. CVD실리콘질화막층의 두께가 얇을수록 탄타륨산화막층의치밀화 공정중 열처리에 의해 굴곡형 다결정실리콘층(21)의 표면농도가 더 낮아짐을 알 수 있다. 따라서 CVD실리콘질화막층의 두께는 적어도 15Å 이상 일것이 요망된다.4 shows capacitance characteristic curves for thicknesses of a CVD silicon nitride film layer in accordance with an embodiment of the present invention.
도 5는 종래기술의 RTN 실리콘 질화막층을 가지는 스토리지 캐패시터와 본 발명에 따른 도우핑된 실리콘 질화막층을 가지는 스토리지 캐패시터의 상부전극 인가전압에 관한 캐패시턴스의 변동을 보여주는 그래프이다. 도면중 수평축은 하부전극에 접지전압이 인가될때 상부전극에 인가되는 전압을 나타내고 수직축은 89600μ㎡의 면적을 가지는 굴곡형 다결정 실리콘상에 형성된 스토리지 캐패시터의 캐패시턴스값을 나타낸다.FIG. 5 is a graph showing variation in capacitance with respect to an applied voltage of an upper electrode of a storage capacitor having a RTN silicon nitride layer and a doped silicon nitride layer according to the present invention. In the figure, the horizontal axis represents the voltage applied to the upper electrode when the ground voltage is applied to the lower electrode, and the vertical axis represents the capacitance value of the storage capacitor formed on the curved polycrystalline silicon having an area of 89600
도면중 ○표로 표시된 곡선(40)은 급속열처리장치로 450 SCCM의 포스핀 유속과 750℃의 온도에서 5분동안 굴곡형 다결정 실리콘을 도우핑한후 종래기술의 RTN공정에 의해 실리콘 질화막층이 상기 굴곡형 다결정 실리콘상에 형성된 경우 탄타륨 산화막층을 가지는 스토리지 캐패시터의 캐패시턴스 특성곡선이다. 상기 RTN 공정은 약 1분동안 0.9 slm의 암모니아 유속과 850℃의 온도에서 행해졌다. □ 표로 표시된 곡선(42)은 전술한 것과 동일한 방식으로 굴곡형 다결정 실리콘을 도우핑한 후 본 발명의 실시예에 따라 450 SCCM의 포스핀 유속과 0.9 slm의 암모니아 유속과 850℃의 온도에서 약 1분동안 급속열처리 장치에 의해 형성된 인이 도우핑된 실리콘 질화막층이 굴곡형 다결정 실리콘층상에 형성된 경우 탄타륨 산화막층을 가지는 스토리지 캐패시터의 캐패시턴스 특성곡선이다.
△ 표로 표시된 곡선(44)은 전술된 것과 동일한 방식으로 굴곡형 다결정 실리콘을 도우핑한후, 본 발명의 실시예에 따라 30 sccm의 SiH2Cl2유속과 0.9 slm의 암모니아 유속과 450 SCCM의 포스핀 유속과 750℃의 온도에서 약 1분동안 CVD장치에 의해 형성된 인이 도우핑된 실리콘 질화막층이 상기 굴곡형 다결정 실리콘층 상에 형성된 경우 탄타륨 산화막층을 가지는 스토리지 캐패시터의 캐패시턴스 특성곡선이다. ∇ 표로 표시된 곡선(46)은 굴곡형 다결정 실리콘의 도우핑후 곡선(42)와 관련된 상기 실리콘 질화막 형성후 곡선(44)와 관련된 상기 실리콘 질화막 형성이 연속적으로 행해진 경우 상기 스토리지 캐패시터의 캐패시턴스 특성곡선이다.The
-0.6볼트와 0.6볼트에서 캐패시턴스값들이 각각 Cmin과 Cmax라 하면, 종래기술에 따른 곡선(40)의 Cmin/Cmax는 약 0.77이고 본 발명의 실시예들에 따른 곡선들(42), (44) 및 (46)의 Cmin/Cmax는 각각 0.97, 0.97 및 0.98이다. 따라서 본 발명에서 상부전극과 하부전극사이의 인가전압들에 관한 캐패시턴스의 변동은 종래기술에서의 이들사이의 인가전압들에 관한 캐패시턴스의 변동과 비교할때 현저하게 개선됨을 알 수 있다.If the capacitance values at min 0.6 volts and 0.6 volts are C min and C max , respectively, then C min / C max of
도 6은 종래기술과 본 발명의 실시예들에 따른 스토리지 캐패시터의 누설전류를 보여주는 그래프이다. 도 6에 나타낸 표시들 ○, □, △ 및 ▽과 관련된 스토리지 캐패시터들의 제조공정들은 도 5에 나타낸 상기 표시들과 관련된 제조공정들과 동일하다. 도 6에서 알 수 있는 바와같이 스토리지 캐패시터의 동작전압 즉 0∼5MV/cm의 범위에서 종래기술과 본 발명의 실시예들의 누설전류는 10-11A/89600μ㎡이하로서 유사한 수준들을 갖는다.6 is a graph showing leakage current of a storage capacitor according to the related art and embodiments of the present invention. The manufacturing processes of the storage capacitors associated with the marks?,?,?, And? Shown in FIG. 6 are the same as the manufacturing processes associated with the marks shown in FIG. As can be seen in FIG. 6, the leakage current of the prior art and the embodiments of the present invention in the operating voltage of the storage capacitor, that is, 0 to 5 MV / cm, has similar levels as 10 −11 A / 89600
전술된 바와같이 본 발명의 실시예는 고유전체층으로서 탄타륨산화막층을 사용한 스토리지 캐패시터의 제조방법에 대하여 설명되었지만 TiO2, SrTiO3, BaTiO3, (Ba, Sr) TiO3또는 pb(Zr, Ti)O3등의 유전체층을 사용한 스토리지 캐패시터의 제조방법에도 적용될 수 있다.As described above, the embodiment of the present invention has been described with respect to the manufacturing method of the storage capacitor using the tantalum oxide layer as the high dielectric layer, but TiO 2 , SrTiO 3 , BaTiO 3 , (Ba, Sr) TiO 3 or pb (Zr, The present invention can also be applied to a method of manufacturing a storage capacitor using a dielectric layer such as Ti) O 3 .
전술한 바와같이 높게 도우피오딘 굴곡형 다결정실리콘층인 하부전극층과 상부전극층 사이에 탄타륨 산화막층과 같은 고유전체층을 가지는 스토리지 캐패시터에 있어서 상기 탄타륨산화막층과 상기 하부전극층 사이에 형성되는 CVD실리콘 질화막층 또는 도우핑된 실리콘질화막층과 같은 확산방지층은 탄타륨 산화막층의 치밀화와 같은 후 열처리에 관계없이 상기 높게 도우핑된 굴곡형 다결정 실리콘층의 표면 농도의 저하를 최소화함으로써 Cmin대 Cmax의 비값을 최대화하는 이점을 갖는다. 또한 굴곡형 다결정 실리콘층은 불순물이 함유된 개스 예컨데 포스핀개스로 도우핑되기 때문에 이 굴곡형 다결정 실리콘층의 표면은 고농도의 상기 불순물로 도우핑된 이점을 갖는다.CVD formed between the tantalum oxide layer and the lower electrode layer in a storage capacitor having a high dielectric layer, such as a tantalum oxide layer, between the lower electrode layer and the upper electrode layer, which is a highly dopiodine-curved polycrystalline silicon layer as described above. A diffusion barrier layer, such as a silicon nitride layer or a doped silicon nitride layer, may minimize C min versus C by minimizing a decrease in surface concentration of the highly doped curved polycrystalline silicon layer regardless of post-heat treatment such as densification of the tantalum oxide layer. This has the advantage of maximizing the ratio of max . In addition, since the curved polycrystalline silicon layer is doped with an impurity containing gas such as phosphine gas, the surface of the curved polycrystalline silicon layer has the advantage of being doped with the above-mentioned high concentration of the impurity.
Claims (28)
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