JP3149820B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

Info

Publication number
JP3149820B2
JP3149820B2 JP16516197A JP16516197A JP3149820B2 JP 3149820 B2 JP3149820 B2 JP 3149820B2 JP 16516197 A JP16516197 A JP 16516197A JP 16516197 A JP16516197 A JP 16516197A JP 3149820 B2 JP3149820 B2 JP 3149820B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon film
film
semiconductor device
manufacturing
depositing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP16516197A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH10107225A (en
Inventor
啓仁 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP16516197A priority Critical patent/JP3149820B2/en
Publication of JPH10107225A publication Critical patent/JPH10107225A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3149820B2 publication Critical patent/JP3149820B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の製造
方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、積層容量素子は次のように作られ
ていた。まず図18(a)に示すようにSi基板1上に
酸化膜2を形成しその上にレジスト3を塗布しパターニ
ングする。次にこのレジスト3をマスクに酸化膜2をエ
ッチングする(図18(b))。その後図19(c)に
示すようにポリシリコン4を堆積しレジスト5を塗布し
た後にパターニングしポリシリコン4をエッチングし加
工する。このポリシリコン4が下部電極となる。その後
図19(d)に示す様にポリシリコン4の表面に容量絶
縁膜6を形成しさらに上部電極7を形成する。この素子
は容量素子としてダイナミックメモリ(DRAM)等の
半導体装置に於いて広い範囲で使用されている。
2. Description of the Related Art Hitherto, a multilayer capacitor has been manufactured as follows. First, as shown in FIG. 18A, an oxide film 2 is formed on a Si substrate 1, and a resist 3 is applied thereon and patterned. Next, oxide film 2 is etched using resist 3 as a mask (FIG. 18B). After that, as shown in FIG. 19C, a polysilicon 4 is deposited, a resist 5 is applied, and then patterned, and the polysilicon 4 is etched and processed. This polysilicon 4 becomes a lower electrode. Thereafter, as shown in FIG. 19D, a capacitance insulating film 6 is formed on the surface of the polysilicon 4 and further an upper electrode 7 is formed. This element is used as a capacitive element in a wide range in a semiconductor device such as a dynamic memory (DRAM).

【0003】最近では、高集積化のため素子寸法の微細
化が進んでいる。半導体記憶素子を例にとると微細化が
進むにつれて素子面積が小さくなり容量部を形成できる
面積は非常に狭くなっている。これを解決する為にデバ
イス構造の提案や容量部構造の3次元化が進められてい
る。しかし、この方法でも容量部の面積を十分に確保す
るためにはデバイス加工プロセスに多くの問題点を残
す。
[0003] Recently, miniaturization of device dimensions has been progressing for high integration. Taking a semiconductor memory element as an example, as the miniaturization progresses, the element area becomes smaller, and the area in which a capacitor portion can be formed has become very narrow. In order to solve this, proposal of a device structure and formation of a three-dimensional capacitor unit structure have been advanced. However, even with this method, many problems remain in the device processing process in order to sufficiently secure the area of the capacitor.

【0004】インターナショナル エレクトロン デバ
イス ミーティング(International E
LECTRON DEVICES Meeting)1
988年11月、596から599頁にア ニュー ス
タックト キャパシタ ディーラム セル キャラクタ
ライズド バイ ア ストレージ キャパシター オン
ア ビット−ライン ストラクチャー(A New
Stacked Capacitor DRAM Ce
ll Characterized by aStor
age Capacitor on a Bit−li
ne Structure)と題して発表された論文に
おいて示されているように、蓄積電極の面積をより広げ
られるようにデバイス構造を工夫して形成している。し
かし、この方法でも容量部の面積を十分に確保する為に
は蓄積電極であるポリシリコンを厚膜化し面積を広げる
しかない。この事は、ポリシリコンの加工プロセスを困
難にする。
The International Electron Device Meeting (International E)
LECTRON DEVICES Meeting) 1
November 988, pp. 596-599, New Stacked Capacitor Deal RAM Cell Characterized Via Storage Capacitor on a Bit-Line Structure (A New)
Stacked Capacitor DRAM Ce
ll Characterized by a Store
age Capacitor on a Bit-li
As shown in a paper published under the title of “Ne Structure”, the device structure is devised so that the area of the storage electrode can be further increased. However, even with this method, the only way to ensure a sufficient area of the capacitor portion is to increase the thickness of polysilicon, which is a storage electrode, to increase the area. This makes the polysilicon processing difficult.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ポリシリコンの表面積
を広げる試みとしてソリッド ステイト デバイス ア
ンド マテリアルズ(Solid State Dev
ices and Materials)1989年、
137から140頁にキャパシタンス−エンハンスド
スタックト−キャパシター ウィヅ エングレイヴド
ストレージ エレクトロード フォア ディープ サブ
ミクロン ディーラムズ(Capacitance−E
nhanced Stacked−Capacitor
withEngraved Storage Ele
ctrode for DeepSubmicron
DRAMs)と題して発表された論文において示されて
いるようにSOG膜中にレジストのパーティクルを混入
しポリシリコン表面に塗布しその後にSOGをエッチン
グしてレジストのパーティクルをマスクにポリシリコン
表面をエッチングして表面積を増やすという試みがなさ
れている。しかしながらこの方法には問題点が3つあ
る。つまり(I)レジストの粒径制御がきちんとできて
いなければならない点、(II)塗布した際にウェハー
上に均等な密度でレジストのパーティクルが塗れなくて
はならない点、(III)プロセスが繁雑である点であ
る。
As an attempt to increase the surface area of polysilicon, Solid State Device and Materials (Solid State Dev) has been proposed.
ices and Materials) 1989,
Capacities-Enhanced on pages 137-140
Stacked-Capacitor We Engraved
Storage Electrode For Deep Submicron Deep Rams (Capacitance-E
enhanced Stacked-Capacitor
withEngraved Storage Ele
ctrode for DeepSubmicron
As shown in a paper entitled "DRAMs", resist particles are mixed into the SOG film and applied to the polysilicon surface, and then the SOG is etched to etch the polysilicon surface using the resist particles as a mask. Attempts have been made to increase the surface area. However, this method has three problems. In other words, (I) the particle size of the resist must be properly controlled, (II) resist particles must be applied at a uniform density on the wafer when applied, and (III) the process is complicated. There is a point.

【0006】本発明の目的は、シリコン表面積が大きい
半導体素子の(I)(II)(III)の問題点がない
製造方法を提供する事である。
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device having a large silicon surface area without the problems (I), (II) and (III).

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明による半導体素子
は、表面の少なくとも一部にグレインに起因する微細な
凹凸を有するシリコンを電極として用いたことを特徴と
する。
A semiconductor device according to the present invention is characterized in that silicon having fine irregularities due to grains on at least a part of its surface is used as an electrode.

【0008】また本発明の半導体素子の製造方法は、堆
積膜の結晶状態がアモルファス相からポリクリスタルに
変化する遷移温度で表面積の大きいシリコン膜を堆積す
る事を特徴とする。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is characterized in that a silicon film having a large surface area is deposited at a transition temperature at which the crystalline state of the deposited film changes from an amorphous phase to a polycrystal.

【0009】また本発明の製造方法として、前述の遷移
温度でシリコン膜を堆積し、その後このシリコン膜を遷
移温度以上でアニールする方法もある。
Further, as a manufacturing method of the present invention, there is a method of depositing a silicon film at the above-mentioned transition temperature and thereafter annealing this silicon film at the transition temperature or higher.

【0010】また本発明の製造方法として、シリコン膜
を前述の遷移温度で堆積し、さらにこのシリコン膜上に
前記の遷移温度より高い温度でポリシリコンを堆積する
事を特徴とする方法もある。
Further, as a manufacturing method of the present invention, there is also a method of depositing a silicon film at the above-mentioned transition temperature, and further depositing polysilicon on the silicon film at a temperature higher than the above-mentioned transition temperature.

【0011】さらに本発明の製造方法として第一のシリ
コン膜を堆積し、その上に遷移温度で表面積の大きい第
二のシリコン膜を堆積し、その後ドライエッチングを施
して第一のシリコン膜に第二のシリコン膜の表面の凹凸
を転写する方法もある。
Further, as a manufacturing method according to the present invention, a first silicon film is deposited, a second silicon film having a large surface area at a transition temperature is deposited thereon, and then dry etching is performed on the first silicon film. There is also a method of transferring irregularities on the surface of the second silicon film.

【0012】(作用)本発明者はLPCVD法等でシリ
コンを堆積するとき、堆積膜の結晶状態がアモルファス
相からポリクリスタルに変化する遷移温度で成長すると
表面にシリコンのグレイン成長に起因する微小な凹凸が
高密度に発生し、膜の表面積を増やすことができること
を見出した。
(Function) When the present inventor deposits silicon by LPCVD or the like, if the deposited film is grown at a transition temperature at which the crystalline state of the deposited film changes from an amorphous phase to a polycrystal, a minute surface caused by silicon grain growth is formed on the surface. It has been found that unevenness occurs at a high density and the surface area of the film can be increased.

【0013】アモルファス相からポリクリスタルに変化
する遷移温度で成長したシリコン膜はやや緻密さが足り
ないと考えられる。これは遷移温度で成長したシリコン
膜を例えばウェットエッチングしてみると、通常の堆積
温度(遷移温度より高い)で堆積したポリシリコン膜に
比べエッチングレートが大きいことから推測される。
It is considered that a silicon film grown at a transition temperature at which an amorphous phase changes to a polycrystal is not sufficiently dense. This is presumed from the fact that, for example, when a silicon film grown at a transition temperature is subjected to wet etching, the etching rate is higher than that of a polysilicon film deposited at a normal deposition temperature (higher than the transition temperature).

【0014】するとその表面に厚さが50オングストロ
ームといった極めて薄い容量絶縁膜を形成した場合、ピ
ンホールが発生する恐れがある。緻密にするためには、
上述の温度で堆積したシリコン膜を遷移温度より高温例
えば600℃以上で熱処理すればよい。この熱処理によ
って凹凸が大きく変化することはない。そのあと容量絶
縁膜を形成すればピンホールの発生は防げる。この熱処
理は不純物添加のときの熱処理で兼ねてもよい。また遷
移温度より高温で熱処理する代りに緻密なポリシリコン
を微細な凹凸がうまらない程度の厚さで上に堆積しこの
ポリシリコン上に容量絶縁膜を形成してもよい。緻密な
ポリシリコンは560℃以上で堆積できる。このような
方法によれば製造プロセスが簡単であり、表面積が大き
くそのバラツキも小さいシリコン膜を形成できる。この
シリコン膜を例えば半導体メモリの容量部の電極として
使えば、容量部の占める体積が同じで表面積つまり容量
値を大きくすることができる。
If an extremely thin capacitive insulating film having a thickness of 50 Å is formed on the surface, pinholes may be generated. To be precise,
The silicon film deposited at the above temperature may be heat-treated at a temperature higher than the transition temperature, for example, at 600 ° C. or higher. The heat treatment does not significantly change the irregularities. Then, if a capacitor insulating film is formed, the occurrence of pinholes can be prevented. This heat treatment may be combined with the heat treatment at the time of impurity addition. Instead of heat-treating at a temperature higher than the transition temperature, dense polysilicon may be deposited on top of such a thickness that fine irregularities do not occur, and a capacitive insulating film may be formed on the polysilicon. Dense polysilicon can be deposited above 560 ° C. According to such a method, the manufacturing process is simple, and a silicon film having a large surface area and a small variation can be formed. If this silicon film is used, for example, as an electrode of a capacitance portion of a semiconductor memory, the volume occupied by the capacitance portion is the same and the surface area, that is, the capacitance value can be increased.

【0015】[0015]

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

[実施例1]図5〜図7に種々の堆積温度で形成したシ
リコン膜の表面状態及び結晶性を示す。図8はキャパシ
タ容量、シリコン膜の表面積の堆積温度依存性を示す。
堆積はLPCVD法で行い、使用ガスはSiH4 +He
(SiH4 :20%,He:80%)、圧力は1tor
rである。堆積は図9に示すように、厚いSiO2 膜5
2を形成したSi基板50上に行なった。図5(a),
(c),図6(e),(g),図7(i)がそれぞれ5
10,540,550,560,610℃で膜厚250
0オングストロームだけ堆積したときの堆積膜表面の走
査電子顕微鏡(SEM)写真で、倍率10万倍である。
写真下端に並んだドットとドットの間が30nm、11
個並んだドットの端から端までが300nmである。加
速電圧は20kVである。図5(b),(d),図6
(f),(h),図7(j)がそれぞれ図5(a),
(c),図6(e),(g),図7(i)に対応する反
射高速電子線回折(RHEED)写真である。
Example 1 FIGS. 5 to 7 show the surface state and crystallinity of silicon films formed at various deposition temperatures. FIG. 8 shows the dependence of the capacitance and the surface area of the silicon film on the deposition temperature.
The deposition is performed by the LPCVD method, and the gas used is SiH 4 + He.
(SiH 4 : 20%, He: 80%), pressure is 1 torr
r. Deposition, as shown in FIG. 9, the thick SiO 2 film 5
2 was performed on the Si substrate 50 on which was formed. FIG. 5 (a),
(C), (e), (g), and (i) of FIG.
Film thickness of 250 at 10,540,550,560,610 ° C
A scanning electron microscope (SEM) photograph of the surface of the deposited film when only 0 angstrom is deposited has a magnification of 100,000.
30 nm between dots arranged at the bottom of the photo, 11
The distance from one end to the other of the arranged dots is 300 nm. The acceleration voltage is 20 kV. 5 (b), 5 (d), 6
(F), (h) and FIG. 7 (j) correspond to FIG. 5 (a) and FIG.
It is a reflection high-speed electron beam diffraction (RHEED) photograph corresponding to (c), FIG.6 (e), (g), and FIG.7 (i).

【0016】堆積したシリコン膜54に820℃、60
分の条件でリン拡散を行い、そのあと表面に容量絶縁膜
56を形成し、その上に上層電極となるポリシリコン膜
58を形成する。容量絶縁膜の形成はまずシリコン膜上
にLPCVD法でSi34膜を形成し、そのあとSi3
4 膜表面を酸化する。Si34 膜は温度780
℃、使用ガスSiH4 +NH3 (SiH4 /NH3 =1
/100)圧力30Paで厚さ120オングストローム
堆積し、表面を900℃、wet1:1のパイロジェニ
ック酸化で120オングストロームのうち酸化膜換算で
20オングストローム増加する程度まで酸化した。この
条件では容量絶縁膜はSiO2 膜換算で100オングス
トローム相当(deffと表記)となる。なお、これよ
り薄い、例えばdeff=50オングストロームの容量
絶縁膜を形成したい場合は、Si34 膜を60オング
ストローム形成し、このうち酸化膜換算で10オングス
トローム増加する程度まで酸化すればよい。deff=
100オングストロームの容量絶縁膜を形成したあと、
その上に600℃でポリシリコンを堆積しそのあとリン
を拡散した。その後リソグラフィ技術及びドライエッチ
ング技術で1mm×1mmの大きさに分割し図9に示す
ようなスタックトキャパシタを得た。
820 ° C., 60 ° C.
Then, phosphorus diffusion is performed under the conditions described above, a capacitor insulating film 56 is formed on the surface, and a polysilicon film 58 serving as an upper electrode is formed thereon. Capacitance forming insulating film firstly the Si 3 N 4 film is formed by LPCVD on the silicon film, after which Si 3
The surface of the N 4 film is oxidized. The temperature of the Si 3 N 4 film is 780
° C, working gas SiH 4 + NH 3 (SiH 4 / NH 3 = 1
/ 100) A 120 angstrom thick film was deposited at a pressure of 30 Pa, and the surface was oxidized by pyrogenic oxidation at 900 ° C. and wet 1: 1 to an extent that the thickness of the 120 angstrom increased by 20 angstrom in terms of an oxide film. Under these conditions, the capacitance insulating film is equivalent to 100 angstroms (expressed as “def”) in terms of a SiO 2 film. If it is desired to form a thinner, for example, a capacitance insulating film having a def = 50 Å, a Si 3 N 4 film may be formed to 60 Å, and the film may be oxidized to an extent that increases by 10 Å in terms of an oxide film. deff =
After forming a 100 angstrom capacitive insulating film,
Polysilicon was deposited thereon at 600 ° C., and then phosphorus was diffused. Thereafter, the substrate was divided into 1 mm × 1 mm sizes by a lithography technique and a dry etching technique to obtain a stacked capacitor as shown in FIG.

【0017】図5(a)に示すように510℃で堆積し
たシリコン膜の表面は非常に滑らかであり、グレインの
成長は見られず、表面積は1mm2 と小さい。キャパシ
タ容量は図8に示すように3.5nFであった。RHE
ED写真図5(b)でもパターンは見られず、アモルフ
ァスであることがわかる。540℃で堆積した図5
(c)になると、一部にグレインが成長、アモルファス
と混在している。RHEED写真図5(d)でも環状の
パターンが現れ一部に結晶が形成されていることが確認
できる。このときのキャパシタ容量は3.8nFとグレ
インが一部に成長した分だけわずかに増加した。堆積温
度をやや上げて550℃にすると、図6(e)に示すよ
うに径が700オングストローム程度の半球状のグレイ
ンが高密度にしかも一様に形成され表面に微細な凹凸が
生じ表面積が激増する。容量は図8からわかるように
7.3nF、表面積が2.1mm2 と510℃のときの
2倍以上になる。RHEED写真図6(f)では環状の
パターンが見られ結晶化していることがわかる。
As shown in FIG. 5A, the surface of the silicon film deposited at 510 ° C. is very smooth, no grain growth is observed, and the surface area is as small as 1 mm 2 . The capacitance of the capacitor was 3.5 nF as shown in FIG. RHE
The ED photograph FIG. 5 (b) shows no pattern, indicating that the film is amorphous. Figure 5 deposited at 540 ° C
In the case of (c), grains grow partially and are mixed with amorphous. The RHEED photograph FIG. 5 (d) also shows that a ring-shaped pattern appears and crystals are partially formed. At this time, the capacitance of the capacitor was 3.8 nF, which was slightly increased due to the partial growth of the grains. When the deposition temperature is slightly increased to 550 ° C., hemispherical grains having a diameter of about 700 angstroms are formed densely and uniformly, as shown in FIG. I do. As can be seen from FIG. 8, the capacitance is 7.3 nF, the surface area is 2.1 mm 2, which is more than double that at 510 ° C. In the RHEED photograph FIG. 6 (f), an annular pattern is seen, and it can be seen that the crystal is crystallized.

【0018】さらに堆積温度を上げ、560℃にする
と、図6(g)に示すようにグレインの径が大きくなり
表面の凹凸がゆるやかになる。これを反映して容量表面
積は減少し、図8に示すように3.6nF、1.07m
2 となり510℃の場合と大差なくなってしまう。R
HEED写真図6(h)では反射電子回折の斑点が見ら
れるようになり、配向性の強いポリシリコンになってい
る。もっと堆積温度を上げ、LSI等に用いる通常のポ
リシリコンの堆積温度に近い610℃にすると、図7
(i)に示すようにグレインの径はさらに大きくなり、
表面も滑らかとなり、図7(j)に示すように反射電子
回折の斑点が見られポリシリコンになっている。容量、
表面積は560℃のときとほとんど変化がない。
When the deposition temperature is further increased to 560 ° C., as shown in FIG. 6 (g), the diameter of the grains becomes large and the surface irregularities become gentle. Reflecting this, the capacitance surface area was reduced to 3.6 nF, 1.07 m as shown in FIG.
m 2 , which is not much different from the case of 510 ° C. R
In the HEED photograph of FIG. 6 (h), speckles of the backscattered electron diffraction can be seen, and the polysilicon is highly oriented. By further increasing the deposition temperature to 610 ° C., which is close to the deposition temperature of normal polysilicon used for LSIs and the like, FIG.
As shown in (i), the diameter of the grains is further increased,
The surface is also smooth, and as shown in FIG. 7 (j), speckles of the backscattered electron diffraction are observed, and the polysilicon is formed. capacity,
The surface area hardly changes from that at 560 ° C.

【0019】以上述べたように、堆積シリコン膜の結晶
状態がアモルファスからポリクリスタルへ遷移する領域
の温度(遷移温度)では他の温度に比べ膜表面に非常に
微細な凹凸が生じ、表面積が増加することがわかる。本
実施例の条件ではこの遷移温度が540〜560℃の間
であった。ただしLPCVD装置内の温度測定用の熱電
対の位置によって堆積温度の測定値は少し変わるので、
装置毎に校正しておくとよい。
As described above, at the temperature (transition temperature) in the region where the crystalline state of the deposited silicon film transitions from amorphous to polycrystal, very fine irregularities occur on the film surface as compared with other temperatures, and the surface area increases. You can see that Under the conditions of the present example, the transition temperature was between 540 and 560 ° C. However, the measured value of the deposition temperature changes slightly depending on the position of the thermocouple for temperature measurement in the LPCVD apparatus.
It is advisable to calibrate each device.

【0020】一旦凹凸が生じたシリコン膜は、その後の
熱処理によって表面状態が大きく変わることはない。5
50℃で堆積した図6(e)の膜に前述の820℃,6
0分のリン拡散をしたときの表面状態のSEM写真を図
10に示す。
The surface state of the silicon film on which the irregularities have been formed does not change significantly by the subsequent heat treatment. 5
The film of FIG. 6E deposited at 50 ° C.
FIG. 10 shows an SEM photograph of the surface state when phosphorus has been diffused for 0 minutes.

【0021】図11は、前述の図6(e)の条件つまり
550℃でシリコン膜を形成しその後にリン拡散処理し
たときの、4インチウェハー内の表面積分布(代表点)
を示している。図9で説明したスタックトキャパシタで
測定した。図中の数値は510℃で形成したときの表面
積に比べ何倍になるかを示しているが、非常に均一であ
ることがわかる。また再現性も良い。同様にウェハー
間、ロット間も均一であり、再現性も良い。
FIG. 11 shows the surface area distribution (representative point) in a 4-inch wafer when a silicon film is formed at 550 ° C. and then subjected to a phosphorus diffusion process under the conditions of FIG.
Is shown. The measurement was performed using the stacked capacitor described with reference to FIG. The numerical value in the figure indicates how many times the surface area when formed at 510 ° C., but it can be seen that it is very uniform. Also, the reproducibility is good. Similarly, wafer-to-wafer and lot-to-lot are uniform and reproducibility is good.

【0022】図12に堆積温度が550℃と600℃の
場合のスタックトキャパシタ(図9の構造)のリーク電
流特性を示す。550℃の場合やや劣化しているが、半
導体メモリで使う場合はキャパシタに加わる電圧は最大
5V(最近は3.3V)までであり、5Vまでは550
℃でも600℃でもリーク電流にほとんど差がなく、し
かも周知の1/2Vccセルプレート技術を用いれば、
加わる電圧は半分になるので実質上問題はない。
FIG. 12 shows the leakage current characteristics of the stacked capacitor (the structure of FIG. 9) when the deposition temperatures are 550 ° C. and 600 ° C. Although the temperature is slightly deteriorated at 550 ° C., when used in a semiconductor memory, the voltage applied to the capacitor is up to 5 V (3.3 V in recent years).
There is almost no difference in the leakage current at both 600 ° C. and 600 ° C., and if the well-known V Vcc cell plate technology is used,
There is practically no problem because the applied voltage is halved.

【0023】ここで同一容量を確保した時のリーク電流
特性を比べて見る。通常のスタックト構造で64MDR
AMを作ることを考えると、蓄積電極として従来通り6
00℃程度で堆積したポリシリコンを用いると酸化膜換
算膜厚(deff)で50オングストローム程度の容量
絶縁膜厚が必要だと言われている。しかし、本発明のシ
リコン膜を用いる事で100オングストロームの容量絶
縁膜が使用可能となる。そこで図13にこの2つの代表
的なリーク電流特性を示した。これから分かるように、
デバイスとして使用可能である1×10-8A/cm2
下のリーク電流に抑えられる電圧は従来型では2.0V
である。これに対し550℃のシリコンを用いるとこの
電圧は5.4Vとなりリーク電流特性を大幅に向上させ
ることができる。
Here, the leakage current characteristics when the same capacitance is secured will be compared. 64MDR with normal stacked structure
Considering the fabrication of AM, 6
It is said that when polysilicon deposited at about 00 ° C. is used, a capacitance insulating film thickness of about 50 Å in oxide film equivalent film thickness (def) is required. However, the use of the silicon film of the present invention makes it possible to use a capacitance insulating film of 100 Å. Therefore, FIG. 13 shows these two typical leak current characteristics. As you can see,
The voltage that can be used as a device and is suppressed to a leak current of 1 × 10 −8 A / cm 2 or less is 2.0 V in the conventional type.
It is. On the other hand, when silicon at 550 ° C. is used, this voltage becomes 5.4 V, and the leakage current characteristics can be greatly improved.

【0024】図14に同じく550℃と600℃の場合
の耐圧分布を示す。図の上段が600℃、下段が550
℃で、キャパシタとしては図9と同じ構造のスタックト
キャパシタを用い数枚のウェーハについて測定した。こ
の時の容量絶縁膜厚は100オングストロームである。
キャパシタの平面寸法は同じであるが、550℃の方が
下層電極であるシリコン膜54の表面積が600℃の約
2倍なので、キャパシタ面積も2倍になっている。絶縁
耐圧は600℃の方がピーク値9.5MV/cm、55
0℃の方がピーク値8.7MV/cmであり、0.8M
V/cm劣化しているが、実際に使用する上では特に問
題はない。また耐圧のバラツキは600℃の場合と同程
度であり非常に良好である。
FIG. 14 shows the breakdown voltage distributions at 550 ° C. and 600 ° C. The upper part of the figure is 600 ° C and the lower part is 550.
At ° C., measurements were made on several wafers using a stacked capacitor having the same structure as in FIG. 9 as a capacitor. At this time, the capacitance insulating film thickness is 100 Å.
Although the planar dimensions of the capacitor are the same, the surface area of the silicon film 54 at 550 ° C. is approximately twice that of 600 ° C. at 550 ° C., so the capacitor area is also twice as large. The withstand voltage at 600 ° C. was 9.5 MV / cm, 55
At 0 ° C., the peak value is 8.7 MV / cm,
Although it is deteriorated by V / cm, there is no particular problem in actual use. Also, the variation in the withstand voltage is almost the same as that at 600 ° C., which is very good.

【0025】[実施例2]実施例1に示したような方法
でシリコン膜の形成を行えば表面積を増やすことができ
るが、形成したシリコン膜は緻密な膜質ではないと考え
られる。そこで容量絶縁膜形成前に遷移温度より高い温
度でアニールを行うとよい。図15に550℃(図6
(e)の条件)で堆積したシリコン膜を700℃、窒素
雰囲気でアニールしたときの膜表面のSEM写真を示す
が、表面状態は堆積時点と大きな変化はない。この後実
施例1と同様にリンを拡散し、容量絶縁膜を形成し、上
層電極となるポリシリコンを堆積し、図9と同様のスタ
ックトキャパシタを形成した。キャパシタ容量、表面積
は実施例1と同じく600℃のときの2倍であり、その
ウェーハ内、ウェーハ間、ロット間の分布も実施例1と
同様にきわめて均一であり、再現性も良い。またリーク
電流特性や耐圧は堆積温度が600℃のときとほぼ同じ
良好な結果が得られた。
[Embodiment 2] Although the surface area can be increased by forming a silicon film by the method shown in Embodiment 1, it is considered that the formed silicon film does not have a dense film quality. Therefore, it is preferable to perform annealing at a temperature higher than the transition temperature before forming the capacitance insulating film. FIG. 15 shows 550 ° C. (FIG. 6)
An SEM photograph of the surface of the silicon film deposited under the condition (e) when the silicon film was annealed in a nitrogen atmosphere at 700 ° C. is shown. Thereafter, phosphorus was diffused in the same manner as in Example 1, a capacitor insulating film was formed, polysilicon serving as an upper electrode was deposited, and a stacked capacitor similar to that of FIG. 9 was formed. The capacitance and the surface area of the capacitor are twice those at 600 ° C. as in the first embodiment, and the distribution within the wafer, between the wafers and between the lots is very uniform as in the first embodiment, and the reproducibility is good. In addition, the same good results as in the case where the deposition temperature was 600 ° C. were obtained with respect to the leak current characteristics and the breakdown voltage.

【0026】なお、本実施例ではアニールを700℃で
行ったが、600℃というような低い温度で長時間アニ
ールして緻密化してもよいし、800℃といった高い温
度でアニールしてもよい。
Although the annealing is performed at 700 ° C. in this embodiment, the annealing may be performed at a low temperature such as 600 ° C. for a long time to densify, or the annealing may be performed at a high temperature such as 800 ° C.

【0027】[実施例3]本実施例では実施例2のアニ
ールに代え、遷移温度で形成したシリコン膜上に遷移温
度より高い温度で緻密なポリシリコン膜を堆積する。こ
こでは通常使われている温度である600℃でポリシリ
コン膜を300オングストローム堆積した。図16は堆
積後の表面状態を示すSEM写真である。表面状態に大
きな変化はない。
[Embodiment 3] In this embodiment, a dense polysilicon film is deposited on the silicon film formed at the transition temperature at a temperature higher than the transition temperature, instead of the annealing of the second embodiment. Here, a polysilicon film was deposited at 300 Å at 600 ° C., which is a commonly used temperature. FIG. 16 is an SEM photograph showing the surface state after deposition. There is no significant change in the surface condition.

【0028】このあと実施例2と同じようにスタックト
キャパシタを形成し、キャパシタ容量、表面積を測定し
たところ、実施例1と同じく600℃のときの2倍であ
りウェーハ内、ウェーハ間、ロット間の分布もきわめて
均一であり、再現性も良かった。またリーク電流特性や
耐圧は堆積温度600℃のときとほぼ同じという良好な
結果であった。
Thereafter, a stacked capacitor was formed in the same manner as in Example 2, and the capacitance and surface area were measured. Was very uniform and the reproducibility was good. In addition, good results were obtained in which the leak current characteristics and the breakdown voltage were almost the same as those at a deposition temperature of 600 ° C.

【0029】なおポリシリコンをあまり厚く堆積してし
まうと、下のシリコン膜表面の微細な凹凸が埋まってし
まうので、埋まらない程度の厚さにおさえておく。
If the polysilicon is deposited too thick, the fine irregularities on the surface of the underlying silicon film will be buried.

【0030】[実施例4]本実施例では側面にも容量部
を形成したスタックトキャパシタについて述べる。
[Embodiment 4] In this embodiment, a stacked capacitor having a capacitance portion formed on the side surface will be described.

【0031】まず、図1(a)に示すようにSi基板1
上に酸化膜2を形成しその上にレジスト3を塗布しパタ
ーニングし、ドライエッチングで酸化膜2をエッチング
する(図1(b))。
First, as shown in FIG.
An oxide film 2 is formed thereon, a resist 3 is applied thereon and patterned, and the oxide film 2 is etched by dry etching (FIG. 1B).

【0032】その後に図2(c)に示すようにポリシリ
コン膜4を堆積し、リンやヒ素等の不純物を熱拡散によ
り添加する。ポリシリコン膜4はLPCVD法で通常の
条件で堆積した。条件は温度600℃使用ガスSiH4
+He(SiH4 :20%、He:80%)、圧力1T
orrである。このポリシリコン膜4の上に酸化膜8を
CVD法で形成し、さらにこの上にポリシリコン膜9を
4と同じ条件で形成する。その上にレジスト10を塗布
しパターニングし(図2(c))、これをマスクにして
ポリシリコン4までドライエッチングする(図2
(d))。レジスト10を除去した後表面に微細な凹凸
をもつシリコン膜11を555℃で堆積した(図3
(e))。温度以外の条件はポリシリコン膜4と同じで
ある。
Thereafter, as shown in FIG. 2C, a polysilicon film 4 is deposited, and impurities such as phosphorus and arsenic are added by thermal diffusion. The polysilicon film 4 was deposited by LPCVD under normal conditions. The conditions are as follows: temperature: 600 ° C, gas: SiH 4
+ He (SiH 4: 20% , He: 80%), pressure 1T
orr. An oxide film 8 is formed on the polysilicon film 4 by a CVD method, and a polysilicon film 9 is further formed thereon under the same conditions as the polysilicon film 4. A resist 10 is applied thereon and patterned (FIG. 2C), and dry etching is performed to the polysilicon 4 using the resist as a mask (FIG. 2C).
(D)). After removing the resist 10, a silicon film 11 having fine irregularities on the surface was deposited at 555 ° C. (FIG. 3).
(E)). Conditions other than the temperature are the same as those of the polysilicon film 4.

【0033】その後700℃、窒素雰囲気中で30分ア
ニールを行った。次に、このシリコン膜11にリンまた
はヒ素を熱拡散により添加する。
Thereafter, annealing was performed at 700 ° C. in a nitrogen atmosphere for 30 minutes. Next, phosphorus or arsenic is added to the silicon film 11 by thermal diffusion.

【0034】この後にCl2 ガスを使ってRIE(Re
active Ion Etching)を行い図3
(f)のスタックトキャパシタを形成する。このシリコ
ンの上部及び側面は初期のシリコンの凹凸を反映してR
IEの後も表面積の大きいものとなる。つまり上部では
ポリシリコン膜9にシリコン膜11の凹凸を転写してい
るわけである。このポリシリコン膜9がないとRIE時
にスタックトキャパシタの上部がなくなり側面が残るだ
けとなってしまう。
Thereafter, RIE (Re) is performed using Cl 2 gas.
active Ion Etching)
The stacked capacitor of (f) is formed. The top and side surfaces of this silicon reflect R
After the IE, the surface area is large. That is, in the upper part, the irregularities of the silicon film 11 are transferred to the polysilicon film 9. Without the polysilicon film 9, the upper portion of the stacked capacitor is lost during RIE, and only the side surface remains.

【0035】次に容量絶縁膜12を実施例1と同じ条件
で形成し、さらにリンドープトポリシリコン13を堆積
する(図4(g))。
Next, a capacitor insulating film 12 is formed under the same conditions as in the first embodiment, and a phosphorus-doped polysilicon 13 is further deposited (FIG. 4G).

【0036】このようにして側面にも容量部が形成され
容量値の非常に大きいスタックトキャパシタが形成でき
る。酸化膜8を厚くすれば側面の面積が大きくなり容量
値がそれだけ増加するわけである。図17(a),
(b)に実際に形成したスタックトキャパシタのSEM
写真を示した。(a)が4万倍、(b)が2万5千倍
で、ほぼ同じ場所の写真である。最も手前のキャパシタ
の一つは断面を出してある。これを見るとドライエッチ
ングのあともシリコン膜表面には十分に凹凸が形成され
ていることがわかる。
In this way, a capacitance portion is also formed on the side surface, and a stacked capacitor having a very large capacitance value can be formed. If the oxide film 8 is made thicker, the area of the side surface becomes larger and the capacitance value increases accordingly. FIG. 17 (a),
(B) SEM of the stacked capacitor actually formed
The picture is shown. (A) is 40,000 times and (b) is 25,000 times. One of the foremost capacitors is exposed in cross section. From this, it can be seen that the silicon film surface has sufficient irregularities even after dry etching.

【0037】なお、酸化膜8の代わりにリンオキサイド
ガラス(PSG)、ボロンリンオキサイドガラス(BP
SG)、不純物を添加したポリシリコン、シリコン窒化
膜、これらの積層膜等でもよい。また本実施例では図3
(f)で微細な凹凸をもつシリコン膜11をそのままR
IEしているが、エッチング時に側面の凹凸が消失する
恐れのあるときは、RIEの前に例えばHTO(Hig
h Temperature Oxidation)C
VDでSiO2 膜をうすく全面に形成してRIEを行う
と側壁が確実に保護できる。RIE後に側面に残ったS
iO2 膜はウェットエッチング等で除去すればよい。
The oxide film 8 is replaced by phosphorus oxide glass (PSG) or boron phosphorus oxide glass (BP).
SG), an impurity-doped polysilicon, a silicon nitride film, a laminated film thereof, or the like. In this embodiment, FIG.
The silicon film 11 having fine irregularities in FIG.
When the IE is performed, but there is a possibility that the unevenness on the side surface may be lost at the time of etching, for example, HTO (Hig
h Temperature Oxidation) C
When the SiO 2 film is formed on the entire surface slightly with VD and RIE is performed, the side walls can be surely protected. S left on the side after RIE
The iO 2 film may be removed by wet etching or the like.

【0038】また上述の実施例ではシリコン膜11の凹
凸を転写する膜として、600℃で形成したポリシリコ
ン膜9を用いているが、遷移温度あるいはそれより低い
温度で堆積したシリコン膜でもよい。また実施例1〜4
ではシリコン膜へのドーピングにすべて熱拡散を用いた
が、イオン注入でもよいし、堆積の際の原料ガスにPH
3 ,AsH3 といったドーパントガスを含ませておく方
法でもよい。またドーパントはリン,ヒ素の他にボロン
等でもよい。また実施例1〜4ではキャパシタとなる部
分のシリコン膜11,54の表面全体に凹凸が形成され
ている例を示したが、凹凸が膜の一部にだけ形成されて
いる場合でも従来の平坦なポリシリコン膜の場合より容
量値が大きく、これも本発明に含まれる。
In the above-described embodiment, the polysilicon film 9 formed at 600 ° C. is used as a film for transferring the unevenness of the silicon film 11, but a silicon film deposited at a transition temperature or a lower temperature may be used. Examples 1 to 4
In the above, thermal diffusion was used for all doping of the silicon film, but ion implantation may be used, or PH may be used as a source gas at the time of deposition.
3 , a method of containing a dopant gas such as AsH 3 may be used. The dopant may be boron or the like in addition to phosphorus and arsenic. Further, in the first to fourth embodiments, the example in which the unevenness is formed on the entire surface of the silicon films 11 and 54 in the portion to be the capacitor is shown. The capacitance value is larger than that of a simple polysilicon film, which is also included in the present invention.

【0039】なお本発明はスタックトキャパシタに限ら
ず、BSCC(Buried Stacked Cap
acitor Cell)やIVEC(Isolati
on−merged Vertical Capaci
tor Cell)等のスタックトトレンチキャパシタ
にも適用できる。またDRAMに限らず、EEPROM
のフローティングゲートにも適用可能である。
The present invention is not limited to a stacked capacitor, but may be a BSCC (Buried Stacked Cap).
activator Cell) and IVEC (Isolati)
on-merged Vertical Capaci
tor Cell). Not only DRAM, but also EEPROM
Can be applied to the floating gate.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明によれば、容量部の電極であるシ
リコンの表面積を従来と同等の容量部体積で大きく広げ
る事ができる。また表面積が大きく、そのバラツキも小
さいシリコン膜を簡便に形成する事が可能となる。
According to the present invention, the surface area of silicon, which is the electrode of the capacitor, can be greatly increased with the same volume of the conventional capacitor. In addition, a silicon film having a large surface area and a small variation can be easily formed.

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

【図1】本発明の実施例を説明する概略断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view illustrating an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例を説明する概略断面図である。FIG. 2 is a schematic sectional view illustrating an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例を説明する概略断面図である。FIG. 3 is a schematic sectional view illustrating an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例を説明する概略断面図である。FIG. 4 is a schematic sectional view illustrating an embodiment of the present invention.

【図5】(a),(c)は堆積温度によるシリコン表面
の粒子構造の変化を示す走査電子顕微鏡写真、(b),
(d)は堆積温度によるシリコンの結晶構造の変化を示
す高速反射電子線回折写真である。
FIGS. 5 (a) and 5 (c) are scanning electron micrographs showing the change in the particle structure of the silicon surface depending on the deposition temperature, and FIGS.
(D) is a high-speed reflection electron beam diffraction photograph showing the change in the crystal structure of silicon depending on the deposition temperature.

【図6】(e),(g)は堆積温度によるシリコン表面
の粒子構造の変化を示す走査電子顕微鏡写真、(f),
(h)は堆積温度によるシリコンの結晶構造の変化を示
す高速反射電子線回折写真である。
FIGS. 6 (e) and (g) are scanning electron micrographs showing changes in the particle structure of the silicon surface with the deposition temperature, and FIGS.
(H) is a high-speed reflection electron beam diffraction photograph showing a change in the crystal structure of silicon depending on the deposition temperature.

【図7】(i)は堆積温度によるシリコン表面の粒子構
造の変化を示す走査電子顕微鏡写真、(j)は堆積温度
によるシリコンの結晶構造の変化を示す高速反射電子線
回折写真である。
FIG. 7 (i) is a scanning electron micrograph showing the change in the particle structure of the silicon surface depending on the deposition temperature, and FIG. 7 (j) is a high-speed reflection electron diffraction photograph showing the change in the crystal structure of silicon depending on the deposition temperature.

【図8】堆積温度によるシリコン膜の表面積、キャパシ
タ容量の変化を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing changes in the surface area of a silicon film and the capacitance of a capacitor depending on the deposition temperature.

【図9】実施例のスタックトキャパシタの構造を示す断
面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the structure of the stacked capacitor of the example.

【図10】リン拡散を行ったときのシリコン表面の粒子
構造を示す走査電子顕微鏡写真である。
FIG. 10 is a scanning electron micrograph showing the particle structure of a silicon surface when phosphorus diffusion is performed.

【図11】4インチウェハー内のシリコン膜の表面積の
分布を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a distribution of a surface area of a silicon film in a 4-inch wafer.

【図12】リーク電流特性を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing leakage current characteristics.

【図13】リーク電流特性を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing leakage current characteristics.

【図14】耐圧の分布を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a distribution of breakdown voltage.

【図15】700℃でアニールしたときのシリコン表面
の粒子構造を示す走査電子顕微鏡写真である。
FIG. 15 is a scanning electron micrograph showing the particle structure of the silicon surface when annealed at 700 ° C.

【図16】表面にポリシリコンを形成したときのシリコ
ン膜表面の粒子構造を示す走査電子顕微鏡写真である。
FIG. 16 is a scanning electron micrograph showing a grain structure of a silicon film surface when polysilicon is formed on the surface.

【図17】スタックトキャパシタを形成したときのシリ
コン表面の粒子構造を示す走査電子顕微鏡写真である。
FIG. 17 is a scanning electron micrograph showing a particle structure of a silicon surface when a stacked capacitor is formed.

【図18】従来のスタックトキャパシタの製造方法を示
す概略断面図である。
FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing a conventional method for manufacturing a stacked capacitor.

【図19】従来のスタックトキャパシタの製造方法を示
す概略断面図である。
FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing a conventional stacked capacitor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 2 酸化膜 3 レジスト 4 ポリシリコン 5 レジスト 6 容量絶縁膜 7 上部電極 8 酸化膜 9 ポリシリコン 10 レジスト 11 シリコン膜 12 容量絶縁膜 13 リンドープポリシリコン 50 シリコン基板 52 酸化膜 54 シリコン膜 56 容量絶縁膜 58 ポリシリコン膜 Reference Signs List 1 silicon substrate 2 oxide film 3 resist 4 polysilicon 5 resist 6 capacitance insulating film 7 upper electrode 8 oxide film 9 polysilicon 10 resist 11 silicon film 12 capacitance insulating film 13 phosphorus-doped polysilicon 50 silicon substrate 52 oxide film 54 silicon film 56 Capacitive insulating film 58 Polysilicon film

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 27/115 29/788 29/792 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/108 H01L 21/822 H01L 21/8242 H01L 21/8247 H01L 27/04 H01L 27/115 H01L 29/788 H01L 29/792 Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 identification code FI H01L 27/115 29/788 29/792 (58) Investigated field (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 27/108 H01L 21/822 H01L 21/8242 H01L 21/8247 H01L 27/04 H01L 27/115 H01L 29/788 H01L 29/792

Claims (24)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板一主表面上に形成された絶縁
層上に第一のシリコン膜を堆積する工程と、該第一のシ
リコン膜表面上に表面に凹凸を有する第二のシリコン膜
を堆積する工程と、異方性エッチングにより第一のシリ
コン膜に第二のシリコン膜表面の凹凸を転写する工程と
を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
1. A step of depositing a first silicon film on an insulating layer formed on one main surface of a semiconductor substrate, and forming a second silicon film having an uneven surface on the surface of the first silicon film. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of depositing; and a step of transferring irregularities on a surface of a second silicon film to a first silicon film by anisotropic etching.
【請求項2】 半導体基板一主表面上に形成された絶縁
層上に第一のシリコン膜を堆積する工程と、該第一のシ
リコン膜表面上に結晶状態がアモルファスからポリクリ
スタルに変化する遷移温度で第二のシリコン膜を堆積す
る工程と、異方性エッチングにより第一のシリコン膜に
第二のシリコン膜表面の凹凸を転写する工程とを含むこ
とを特徴とする半導体素子の製造方法。
2. A step of depositing a first silicon film on an insulating layer formed on one main surface of a semiconductor substrate, and a transition of changing a crystalline state from amorphous to polycrystal on the surface of the first silicon film. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of depositing a second silicon film at a temperature; and a step of transferring irregularities on the surface of the second silicon film to the first silicon film by anisotropic etching.
【請求項3】 半導体基板一主表面上に形成された絶縁
層上に前記半導体基板に対しほぼ水平な面と側面を含み
少なくとも該水平面部分は第一のシリコン膜で覆われた
コアを形成する工程と、該第一のシリコン膜表面上に表
面に凹凸を有する第二のシリコン膜を堆積する工程と、
異方性エッチングにより前記コア水平面部分の第一のシ
リコン膜に第二のシリコン膜表面の凹凸を転写すると共
に、前記コアの側面部の少なくとも一部には表面に凹凸
を有する前記第二のシリコン膜を一部残す工程とを含む
ことを特徴とする半導体素子の製造方法。
3. A core including a surface and a side surface substantially horizontal to the semiconductor substrate on at least an insulating layer formed on one main surface of the semiconductor substrate, and at least the horizontal surface portion is covered with a first silicon film. And depositing a second silicon film having irregularities on the surface of the first silicon film,
The second silicon film having the irregularities on the surface of the second silicon film transferred to the first silicon film on the horizontal surface of the core by anisotropic etching, and at least a part of the side surface of the core has irregularities on the surface. And a step of leaving a part of the film.
【請求項4】 半導体基板一主表面上に形成された絶縁
層上に前記半導体基板に対しほぼ水平な面と側面を含み
少なくとも該水平面部分は第一のシリコン膜で覆われた
コアを形成する工程と、該第一のシリコン膜表面上に結
晶状態がアモルファスからポリクリスタルに変化する遷
移温度で第二のシリコン膜を堆積する工程と、異方性エ
ッチングにより前記コア水平面部分の第一のシリコン膜
に第二のシリコン膜表面の凹凸を転写すると共に、前記
コアの側面部の少なくとも一部には表面に凹凸を有する
前記第二のシリコン膜を一部残す工程とを含むことを特
徴とする半導体素子の製造方法。
4. A core including a surface and a side surface substantially horizontal to the semiconductor substrate and at least a horizontal surface portion covered with a first silicon film is formed on an insulating layer formed on one main surface of the semiconductor substrate. And a step of depositing a second silicon film on the surface of the first silicon film at a transition temperature at which a crystalline state changes from amorphous to polycrystal. Transferring the irregularities on the surface of the second silicon film to the film and leaving at least a part of the second silicon film having irregularities on the surface on at least a part of the side surface of the core. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項5】 半導体基板一主表面上に形成された絶縁
層上に前記半導体基板に対しほぼ水平な面と側面を含み
少なくとも該水平面部分は第一のシリコン膜で覆われた
コアを複数形成する工程と、該第一のシリコン膜表面上
に表面に凹凸を有する第二のシリコン膜を前記複数のコ
アの互いを分離している領域に面した前記側面の高さよ
りも薄い厚さだけ堆積する工程と、異方性エッチングに
より前記コア水平面部分の第一のシリコン膜に第二のシ
リコン膜表面の凹凸を転写すると共に、前記コアの側面
部の少なくとも一部には表面に凹凸を有する前記第二の
シリコン膜を一部残す工程とを含むことを特徴とする半
導体素子の製造方法。
5. A plurality of cores are formed on an insulating layer formed on one main surface of a semiconductor substrate, the plurality of cores including a surface and a side surface substantially horizontal to the semiconductor substrate and at least the horizontal surface portion being covered with a first silicon film. And depositing a second silicon film having irregularities on the surface of the first silicon film by a thickness smaller than the height of the side surface of the plurality of cores facing the region separating the cores from each other. And transferring the unevenness of the surface of the second silicon film to the first silicon film in the horizontal plane portion of the core by anisotropic etching, and at least part of the side surface of the core has unevenness on the surface. Leaving a part of the second silicon film.
【請求項6】 半導体基板一主表面上に形成された絶縁
層上に前記半導体基板に対しほぼ水平な面と側面を含み
少なくとも該水平面部分は第一のシリコン膜で覆われた
コアを複数形成する工程と、該第一のシリコン膜表面上
に結晶状態がアモルファスからポリクリスタルに変化す
る遷移温度で第二のシリコン膜を前記複数のコアの互い
を分離している領域に面した前記側面の高さよりも薄い
厚さだけ堆積する工程と、異方性エッチングにより前記
コア水平面部分の第一のシリコン膜に第二のシリコン膜
表面の凹凸を転写すると共に、前記コアの側面部の少な
くとも一部には表面に凹凸を有する前記第二のシリコン
膜を一部残す工程とを含むことを特徴とする半導体素子
の製造方法。
6. A plurality of cores are formed on an insulating layer formed on one main surface of the semiconductor substrate, the plurality of cores including a surface and a side surface substantially horizontal to the semiconductor substrate and at least the horizontal surface portion is covered with a first silicon film. And a step of forming a second silicon film on a surface of the first silicon film facing a region separating the cores from each other at a transition temperature at which a crystalline state changes from amorphous to polycrystal on the surface of the first silicon film. Depositing only a thickness smaller than the height, and transferring the irregularities of the second silicon film surface to the first silicon film in the horizontal surface portion of the core by anisotropic etching, and at least a part of the side surface portion of the core Leaving a portion of the second silicon film having irregularities on its surface.
【請求項7】 請求項2、4、6のいずれかに記載の半
導体素子の製造方法において、前記第二のシリコン膜を
堆積する工程に続き、熱処理工程を含む凹凸形成工程を
伴うことを特徴とする半導体素子の製造方法。
7. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2 , further comprising, after the step of depositing the second silicon film, a step of forming irregularities including a heat treatment step. A method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項8】 請求項1から請求項6のいずれかに記載
の半導体素子の製造方法において、前記第一のシリコン
膜は予め不純物を含んでいることを特徴とする半導体素
子の製造方法。
8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 , wherein said first silicon film contains an impurity in advance.
【請求項9】 請求項5、6のいずれかに記載の半導体
素子の製造方法において、前記異方性エッチング工程に
て前記複数のコア分離領域の前記第二のシリコン膜の少
なくとも一部除去し前記複数のコア間を分離することを
特徴とする半導体素子の製造方法。
9. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5 , wherein at least a part of said second silicon film in said plurality of core isolation regions is removed in said anisotropic etching step. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising separating the plurality of cores.
【請求項10】 請求項1から請求項9のいずれかに記
載の半導体素子の製造方法において、前記第二のシリコ
ン膜堆積工程の後、シリコン酸化膜を被着する工程と、
ドライエッチング工程を含むことを特徴とする半導体素
子の製造方法。
10. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1 , wherein a step of depositing a silicon oxide film after said step of depositing said second silicon film;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a dry etching step.
【請求項11】 請求項10に記載の半導体素子の製造
方法において、前記ドライエッチング工程の後、第二の
シリコン膜上のシリコン酸化膜をウェットエッチングに
て除去する工程を含むことを特徴とする半導体素子の製
造方法。
11. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 10 , further comprising a step of removing the silicon oxide film on the second silicon film by wet etching after the dry etching step. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項12】 請求項1から請求項11のいずれかに
記載の半導体素子の製造方法において、前記第一及び第
二のシリコン膜表面上に誘電体膜を被着する工程と、該
誘電体膜上に第三の電極層を形成する工程を含むことを
特徴とする半導体素子の製造方法。
12. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 , wherein a step of depositing a dielectric film on said first and second silicon film surfaces is performed. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of forming a third electrode layer on a film.
【請求項13】 請求項1から請求項12のいずれかに
記載の半導体素子の製造方法において、前記第一のシリ
コン膜の少なくとも一部は前記絶縁層に形成された開口
部を介して前記半導体基板と電気的に導通するようにな
されたことを特徴とする半導体素子の製造方法。
13. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 , wherein at least a part of said first silicon film is formed through an opening formed in said insulating layer. A method for manufacturing a semiconductor element, wherein the method is electrically connected to a substrate.
【請求項14】 半導体基板上に、結晶状態がアモルフ
ァスからポリクリスタルに変化する遷移温度でシリコン
膜を堆積する工程と、前記遷移温度より高い温度で前記
シリコン膜を熱処理する工程とを含むことを特徴とする
半導体素子の製造方法。
14. A method comprising: depositing a silicon film on a semiconductor substrate at a transition temperature at which a crystalline state changes from amorphous to polycrystal; and heat-treating the silicon film at a temperature higher than the transition temperature. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項15】 前記熱処理工程は不純物導入を伴わな
いものであることを特徴とする請求項14に記載の半導
体素子の製造方法。
15. The method according to claim 14 , wherein the heat treatment does not involve impurity introduction.
【請求項16】 前記熱処理工程の後に、前記シリコン
膜に不純物を導入する工程をさらに含むことを特徴とす
請求項14または請求項15に記載の半導体素子の製
造方法。
16. The method according to claim 14 , further comprising a step of introducing an impurity into the silicon film after the heat treatment step.
【請求項17】 前記シリコン膜表面上に誘電体膜を被
着する工程と、該誘電体膜上に電極層を形成する工程と
をさらに含む請求項14から請求項16のいずれかに記
載の半導体素子の製造方法。
17. The method according to claim 14 , further comprising: attaching a dielectric film on the surface of the silicon film; and forming an electrode layer on the dielectric film. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項18】 半導体基板上に、表面に凹凸を有する
シリコン膜を形成する工程と、前記シリコン膜上に前記
凹凸がうまらない厚さのポリシリコン膜を堆積する工程
とを含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
18. A semiconductor device comprising: a step of forming a silicon film having an uneven surface on a semiconductor substrate; and a step of depositing a polysilicon film having a thickness that does not allow the unevenness to be formed on the silicon film. Semiconductor device manufacturing method.
【請求項19】 半導体基板上に、結晶状態がアモルフ
ァスからポリクリスタルに変化する遷移温度で表面に凹
凸を有するシリコン膜を堆積する工程と、前記シリコン
膜上に前記凹凸がうまらない厚さのポリシリコン膜を堆
積する工程とを含むことを特徴とする半導体素子の製造
方法。
19. A step of depositing a silicon film having an uneven surface on a semiconductor substrate at a transition temperature at which a crystalline state changes from amorphous to polycrystal, and forming a poly film having a thickness such that the unevenness is not formed on the silicon film. Depositing a silicon film.
【請求項20】 前記ポリシリコン膜を前記遷移温度よ
りも高い温度で堆積することを特徴とする請求項18
記載の半導体素子の製造方法。
20. The method according to claim 18 , wherein the polysilicon film is deposited at a temperature higher than the transition temperature.
【請求項21】 前記ポリシリコン膜表面上に誘電体膜
を被着する工程と、該誘電体膜上に電極層を形成する工
程とをさらに含む請求項18から請求項20のいずれか
に記載の半導体素子の製造方法。
21. The method according to claim 18 , further comprising: attaching a dielectric film on the surface of the polysilicon film; and forming an electrode layer on the dielectric film. Of manufacturing a semiconductor device.
【請求項22】 第一のシリコン膜上に、表面に凹凸を
有する第二のシリコン膜を形成する工程と、異方性エッ
チングにより前記第一のシリコン膜に前記第二のシリコ
ン膜表面の凹凸を転写する工程とを含むことを特徴とす
る半導体素子の製造方法。
22. A step of forming a second silicon film having an uneven surface on the first silicon film, and forming an uneven surface of the second silicon film on the first silicon film by anisotropic etching. Transferring a semiconductor device.
【請求項23】 第一のシリコン膜上に、結晶状態がア
モルファスからポリクリスタルに変化する遷移温度で表
面に凹凸を有する第二のシリコン膜を堆積する工程と、
異方性エッチングにより前記第一のシリコン膜に前記第
二のシリコン膜表面の凹凸を転写する工程とを含むこと
を特徴とする半導体素子の製造方法。
23. depositing a second silicon film having irregularities on the surface at a transition temperature at which a crystalline state changes from amorphous to polycrystal on the first silicon film;
Transferring the irregularities on the surface of the second silicon film to the first silicon film by anisotropic etching.
【請求項24】 凹凸が転写された前記第二のシリコン
膜表面上に誘電体膜を被着する工程と、該誘電体膜上に
電極層を形成する工程とをさらに含む請求項22または
請求項23に記載の半導体素子の製造方法。
24. The method according to claim 22 , further comprising the steps of: depositing a dielectric film on the surface of the second silicon film onto which the irregularities have been transferred; and forming an electrode layer on the dielectric film.
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 23 .
JP16516197A 1997-06-06 1997-06-06 Method for manufacturing semiconductor device Expired - Fee Related JP3149820B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16516197A JP3149820B2 (en) 1997-06-06 1997-06-06 Method for manufacturing semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16516197A JP3149820B2 (en) 1997-06-06 1997-06-06 Method for manufacturing semiconductor device

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2072462A Division JP2937395B2 (en) 1990-03-20 1990-03-20 Semiconductor element

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10107225A JPH10107225A (en) 1998-04-24
JP3149820B2 true JP3149820B2 (en) 2001-03-26

Family

ID=15807037

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP16516197A Expired - Fee Related JP3149820B2 (en) 1997-06-06 1997-06-06 Method for manufacturing semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3149820B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3161523B2 (en) 1998-05-14 2001-04-25 日本電気株式会社 Method for manufacturing semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
JPH10107225A (en) 1998-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0448374B1 (en) Method for fabricating a semiconductor device having a capacitor with polycrystalline silicon having micro roughness on the surface
US5623243A (en) Semiconductor device having polycrystalline silicon layer with uneven surface defined by hemispherical or mushroom like shape silicon grain
JP2795313B2 (en) Capacitive element and method of manufacturing the same
KR960005245B1 (en) Method for manufacturing a capacitor having a rough electrode surface
US20050164469A1 (en) Method for N+ doping of amorphous silicon and polysilicon electrodes in deep trenches
KR940011801B1 (en) Semiconductor device including high capacity capacitor and manufacturing method thereof
JPH0812901B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
US5656529A (en) Method for manufacturing highly-integrated capacitor
JP3222944B2 (en) Method for manufacturing capacitor of DRAM cell
JP2937395B2 (en) Semiconductor element
US6143620A (en) Semiconductor processing method of providing a roughened polysilicon film and a capacitor construction
US6153466A (en) Method for increasing capacitance
US5798280A (en) Process for doping hemispherical grain silicon
JPH08204145A (en) Method for manufacturing semiconductor device
US5837582A (en) Method to increase capacitance of a DRAM cell
US6140177A (en) Process of forming a semiconductor capacitor including forming a hemispherical grain statistical mask with silicon and germanium
US6093617A (en) Process to fabricate hemispherical grain polysilicon
JP3230663B2 (en) Manufacturing method of cylindrical stack electrode
US5972771A (en) Enhancing semiconductor structure surface area using HSG and etching
JP2830705B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3149820B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2882217B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
KR100379331B1 (en) Bottom electrode of capacitor and fabricating method thereof
US5874333A (en) Process for forming a polysilicon layer having improved roughness after POCL3 doping
KR0131605B1 (en) Method of producing semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20001219

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080119

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090119

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100119

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees