JPH03224264A - Method for manufacturing semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor integrated circuit device

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JPH03224264A
JPH03224264A JP2019589A JP1958990A JPH03224264A JP H03224264 A JPH03224264 A JP H03224264A JP 2019589 A JP2019589 A JP 2019589A JP 1958990 A JP1958990 A JP 1958990A JP H03224264 A JPH03224264 A JP H03224264A
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JP
Japan
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polysilicon film
memory cell
film
semiconductor
information storage
Prior art date
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Pending
Application number
JP2019589A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshihiro Sekiguchi
敏宏 関口
Jun Murata
純 村田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体集積回路装置の製造技術に関し、例え
ばスタックド構造を有する情報蓄積用容量素子を備えた
D RA M(Dynamic Random Acc
essMemory)の歩留り向上および高信頼度化に
適用してを効な技術に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a manufacturing technology for semiconductor integrated circuit devices, for example, a DRAM (Dynamic Random Acc.
The present invention relates to a technology that is effective when applied to improve the yield and reliability of ESSMemory.

C従来の技術〕 4メ力ヒツトjMbit〕あるいは16メガビノト[M
bit)などの大容量DRAMのメモリセルは、情報蓄
積用容量素子の蓄積電荷量を確保するために上記情報蓄
積用容量素子をメモリセル選択用MISFETの上方に
配置する、いわゆるスタックド構造を採用している。上
記スタックド構造の情報蓄積用容量素子は、通常低抵抗
ポリシリコンからなる一対の電極(下部電極および上部
電極)とこれらの電極間に設けられた誘電体膜とで構成
されており、上記下部電極の一部はメモリセル選択用M
ISFETの一方の半導体領域に接続されている。上記
ポリシリコンからなるスタックド構造の情報蓄積用容量
素子を形成するには、まずメモリセル選択用MISFE
Tを形成した半導体基板の全面に下部電極用のポリシリ
コン膜を堆積した後、上記ポリシリコン膜に不純物を導
入する。上記不純物の導入は、上記ポリシリコン膜の抵
抗値を低減し、情報蓄積用容量素子の蓄積電荷量を充分
に確保するためである。このとき上記ポリシリコン膜に
導入された不純物の一部を上記ポリシリコン膜の下方の
メモリセル選択用MISFETの一方の半導体領域に拡
散させることによって、上記半導体領域の一部に高不純
物濃度の半導体領域を自己整合的に形成する工程が伴わ
れる。上記半導体領域の一部に高不純物濃度の半導体領
域を形成するのは、メモリセルのリーク電流を低減する
ためである。次にホ) IJソグラフィ技術および異方
性エツチング技術を用いて上言己ポリンリコン膜を所定
の形状に加工し、情報蓄積用容量素子の下部電極を形成
した後、基板の全面に誘電体膜を堆積する。上記誘電体
膜は、例えば513N4膜と5IO2膜とを順次積層し
た2層構造で形成する。
C Conventional technology] 4 megabits [Mbit] or 16 megabits [Mbit]
The memory cells of large-capacity DRAMs such as BIT) adopt a so-called stacked structure in which the information storage capacitor is placed above the memory cell selection MISFET in order to ensure the amount of charge stored in the information storage capacitor. ing. The stacked structure information storage capacitor is usually composed of a pair of electrodes (a lower electrode and an upper electrode) made of low-resistance polysilicon and a dielectric film provided between these electrodes. A part of M is for memory cell selection.
It is connected to one semiconductor region of the ISFET. In order to form the information storage capacitive element of the stacked structure made of polysilicon, first, the MISFE for memory cell selection is
After a polysilicon film for a lower electrode is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate on which the T is formed, impurities are introduced into the polysilicon film. The purpose of introducing the impurity is to reduce the resistance value of the polysilicon film and ensure a sufficient amount of charge stored in the information storage capacitive element. At this time, by diffusing a part of the impurity introduced into the polysilicon film into one semiconductor region of the memory cell selection MISFET below the polysilicon film, a part of the semiconductor region is doped with high impurity concentration semiconductor. A step of forming the regions in a self-aligned manner is involved. The reason why a semiconductor region with a high impurity concentration is formed in a part of the semiconductor region is to reduce leakage current of the memory cell. Next, e) After processing the polyrecon film into a predetermined shape using IJ lithography technology and anisotropic etching technology and forming the lower electrode of the information storage capacitive element, a dielectric film is formed on the entire surface of the substrate. accumulate. The dielectric film is formed, for example, in a two-layer structure in which a 513N4 film and a 5IO2 film are sequentially laminated.

次に基板の全面に上部電極用のポリシリコン膜を堆積し
、その抵抗値を低減するた約に不純物を導入した後、上
記ポリシリコン膜、誘電体膜のそれぞれに順次異方性エ
ツチングを施して情報蓄積用容量素子の誘電体膜および
上部電極を形成することにより、スタックド構造を有す
る情報蓄積用容量素子が完成する。なお上記した低抵抗
ポリシリコンからなる一対の電極と誘電体膜とて構成さ
れたスタックド構造を有する情報蓄積用容量素子の製造
方法については、例えば特願平1−169137号に言
己載されている。
Next, a polysilicon film for the upper electrode is deposited on the entire surface of the substrate, and impurities are introduced to reduce the resistance value, and then anisotropic etching is performed on each of the polysilicon film and the dielectric film. By forming a dielectric film and an upper electrode of the information storage capacitive element, an information storage capacitive element having a stacked structure is completed. A method for manufacturing the information storage capacitive element having a stacked structure consisting of a pair of electrodes made of low resistance polysilicon and a dielectric film is described in, for example, Japanese Patent Application No. 1-169137. There is.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

本発明者の検討によれば、上記低抵抗ポリシリコンから
なる一対の電極を有するスタックド構造の情報蓄積用容
量素子を備えたメモリセルの製造工程には下記のような
問題がある。
According to studies by the present inventors, there are the following problems in the manufacturing process of a memory cell equipped with a stacked-structure information storage capacitor element having a pair of electrodes made of low-resistance polysilicon.

上述したように、上記スタックド構造の情報蓄積用容量
素子の形成工程では、半導体基板の全面に下部電極用の
ポリシリコン膜を堆積した後、上記ポリシリコン膜に不
純物を導入することによって上記ポリシリコン膜の抵抗
値を低減するとともに、上記ポリシリコン膜に導入され
た不純物の一部を上記ポリシリコン膜の下方のメモリセ
ル選択用MISFETの一方の半導体領域に拡散させて
高不純物濃度の半導体領域を自己整合的に形成する。と
ころが4メガビツト(Mbit〕あるいは16メガビツ
) (Mbit 〕などの大容量を有するDRAMは、
微細化による情報蓄積用容量素子の横方向の面積縮小に
伴う蓄積電荷量の減少を補うため、電極用ポリシリコン
膜の膜厚を厚くすることでその表面積を増やしているの
で、上記製造方法では上記情報蓄積用容量素子とメモリ
セル選択用MISFETの一方の半導体領域のそれぞれ
の不純物濃度を最適化することが困難である。すなわち
情報蓄積用容量素子の蓄積電荷量を充分に確保し、メモ
リセルのソフトエラー率を低減させるためには、電極用
ポリシリコン膜の不純物濃度を高くして蓄積容量のその
空乏化率を低減させる必要があるが、そのたtに上記ポ
リシリコン膜からメモリセル選択用MISFETの一方
の半導体領域に拡散する不純物量を増やすと、主計半導
体領域の基板方向の深さが深くなりすぎてメモリセル選
択用MISFETの特性が劣化したりするなどの問題が
生じる。他方、上記ポリシリコン膜からメモリセル選択
用MISFETの一方の半導体領域に拡散する不純物量
を抑制すると、高不純物濃度の半導体領域が充分形成さ
れず、リーク電流が増大する結果、メモリセルのリフレ
ッシュ特性が低下するなどの問題が生じる。
As described above, in the step of forming the stacked structure information storage capacitor element, after depositing a polysilicon film for the lower electrode on the entire surface of the semiconductor substrate, impurities are introduced into the polysilicon film to form the polysilicon film. In addition to reducing the resistance value of the film, a part of the impurity introduced into the polysilicon film is diffused into one semiconductor region of the memory cell selection MISFET below the polysilicon film to form a semiconductor region with a high impurity concentration. Form in a self-consistent manner. However, DRAM with a large capacity such as 4 megabits (Mbit) or 16 megabits (Mbit)
In order to compensate for the decrease in the amount of stored charge due to the reduction in the lateral area of the information storage capacitive element due to miniaturization, the surface area is increased by increasing the thickness of the polysilicon film for the electrode. It is difficult to optimize the respective impurity concentrations of the semiconductor regions of one of the information storage capacitive element and the memory cell selection MISFET. In other words, in order to ensure a sufficient amount of stored charge in the information storage capacitor and reduce the soft error rate of the memory cell, it is necessary to increase the impurity concentration of the electrode polysilicon film to reduce the depletion rate of the storage capacitor. However, if the amount of impurities diffused from the polysilicon film into one semiconductor region of the memory cell selection MISFET is increased, the depth of the main semiconductor region in the substrate direction becomes too deep and the memory cell selection Problems such as deterioration of the characteristics of the selection MISFET arise. On the other hand, if the amount of impurities diffused from the polysilicon film into one semiconductor region of the memory cell selection MISFET is suppressed, a semiconductor region with a high impurity concentration will not be sufficiently formed, and leakage current will increase, resulting in poor refresh characteristics of the memory cell. Problems such as a decrease in

本発明は、上記した問題点に着目してなされたものであ
り、その目的はスタックド構造の情報蓄積用容量素子の
下部電極を構成するポリシリコン膜に導入した不純物の
一部をメモリセル選択用MISFETの一方の半導体領
域に拡散させて上記半導体領域の一部に高不純物濃度の
半導体領域を自己整合的に形成する製造方法において、
上記情報蓄積用容量素子とメモリセル選択用M、 I 
S F ETの一方の半導体領域のそれぞれの不純物濃
度を最適化することのできる技術を提供することにある
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to use a part of the impurity introduced into the polysilicon film constituting the lower electrode of a stacked information storage capacitor element for memory cell selection. In a manufacturing method in which a semiconductor region with a high impurity concentration is formed in a part of the semiconductor region in a self-aligned manner by diffusion into one semiconductor region of a MISFET,
The above information storage capacitive element and memory cell selection M, I
An object of the present invention is to provide a technique that can optimize the impurity concentration of each semiconductor region of an SFET.

本発明の他の目的は、一般に半導体基板上に堆積したポ
リシリコン膜に導入した不純物の一部を半導体基板に拡
散させて上記半導体基板の一部に高不純物濃度の半導体
領域を自己整合的に形成する製造方法において、上記ポ
リシリコン膜と半導体領域のそれぞれの不純物濃度を最
適化することのできる技術を提供することにある。
Another object of the present invention is to diffuse a portion of impurities introduced into a polysilicon film deposited on a semiconductor substrate into the semiconductor substrate to form a semiconductor region with a high impurity concentration in a portion of the semiconductor substrate in a self-aligned manner. An object of the present invention is to provide a technique that can optimize the impurity concentrations of the polysilicon film and the semiconductor region in a manufacturing method.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.

本願の一発明は、メモリセル選択用M+5FETとスタ
ックド構造の情報蓄積用容量素子との直列回路で構成さ
れたメモリセルを存するDRAMを備えた半導体集積回
路装置の製造方法であって、上記スタックド構造の情報
蓄積用容量素子の下部電極を構成するポリシリコン膜に
不純物を導入することによって上記ポリシリコン膜の抵
抗値を低減するとともに、上記ポリシリコン膜に導入さ
れた不純物の一部を上記ポリシリコン膜の下方のメモリ
セル選択用MISFETの一方の半導体領域に拡散させ
て上記半導体領域の一部に高不純物濃度の半導体領域を
自己整合的に形成するに際し、上記ポリシリコン膜に上
記ポリシリコン膜、上記半導体基板およびそれらの界面
領域での拡散係数が異なる複数種の不純物を導入するも
のである。
One invention of the present application is a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device equipped with a DRAM having a memory cell constituted by a series circuit of an M+5 FET for memory cell selection and an information storage capacitor element of a stacked structure. By introducing impurities into the polysilicon film constituting the lower electrode of the information storage capacitive element, the resistance value of the polysilicon film is reduced, and a part of the impurity introduced into the polysilicon film is When forming a semiconductor region with a high impurity concentration in a part of the semiconductor region in a self-aligned manner by diffusing it into one semiconductor region of the memory cell selection MISFET below the film, the polysilicon film, A plurality of types of impurities having different diffusion coefficients are introduced into the semiconductor substrate and the interface region thereof.

〔作用〕[Effect]

上記した手段によれば、スタックド構造の情報蓄積用容
量素子の下部電極を構成するポリシリコン膜に上言己ボ
リンリコン膜、半導体基板およびそれらの界面領域での
拡散係数が異なる複数種の不純物を導入することにより
、上言己情報蓄積用容量素子とメモリセル選択用MIS
FETの一方の半導体領域のそれぞれの不純物濃度の制
御が容易になる。すなわち、例えば主計界面領域での拡
散係数の小さい不純物種はポリシリコン膜中に残り易く
、主としてポリシリコン膜の抵抗値を低減し、その不純
物濃度を高くすることができるので、蓄積容量の空乏化
率を低減でき、スタックド構造を有する情報蓄積用容量
素子の蓄積電荷量を大きくすることができる。また、例
えば上記ポリシリコン膜中および上記界面領域での拡散
係数の大きい不純物種はポリシリコン膜の下方のメモリ
セル選択用MI S F E Tの一方の半導体領域に
拡散し易く、主として上記半導体領域の不純物濃度を高
めるように作用するので、メモリセルのリーク電流を低
減することができる。
According to the above-mentioned means, multiple types of impurities having different diffusion coefficients in the polysilicon film, the semiconductor substrate, and the interface region thereof are introduced into the polysilicon film constituting the lower electrode of the stacked-structured information storage capacitor. By doing so, the capacitive element for information storage and MIS for memory cell selection are
It becomes easy to control the impurity concentration of each semiconductor region of the FET. In other words, for example, impurity species with a small diffusion coefficient in the main interface region tend to remain in the polysilicon film, and can mainly reduce the resistance value of the polysilicon film and increase its impurity concentration, thereby reducing the depletion of storage capacitance. Accordingly, the amount of charge stored in the information storage capacitive element having a stacked structure can be increased. In addition, for example, impurity species with a large diffusion coefficient in the polysilicon film and in the interface region tend to diffuse into one semiconductor region of the memory cell selection MISFET under the polysilicon film, and mainly in the semiconductor region. Since it acts to increase the impurity concentration of , leakage current of the memory cell can be reduced.

以下、実施例により本発明を詳述する。なお、実施例を
説明するための企図において同一機能を有するものは同
一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to Examples. Incidentally, in the purpose of explaining the embodiments, parts having the same functions are given the same reference numerals, and repeated explanation thereof will be omitted.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の一実施例である半導体集積回路装置の製造方法
は、メモリセル選択用MISFETQsとスタックド構
造の情報蓄積用容量素子Cとの直列回路で構成されたメ
モリセルを有するDRAMの製造方法に適用されたもの
である。上記DRAMは、例えば16メガビツ) (M
bit:lの容量を有し、最小加工寸法を0.5〔μm
〕とするいわゆる0、5〔μm〕設計ルールにより製造
される。
A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, which is an embodiment of the present invention, is applied to a method for manufacturing a DRAM having a memory cell configured of a series circuit of a memory cell selection MISFET Qs and a stacked information storage capacitor C. It is what was done. The above DRAM is, for example, 16 megabits) (M
It has a capacity of bit:l and a minimum processing size of 0.5 [μm].
] is manufactured according to the so-called 0.5 [μm] design rule.

第1図は、上M己D RA Mの製造工程の中途段階に
ある半導体基板(ウェハ) 1を示す要部断面図である
。p−形シリコン単結晶からなる上記基板1のメモリセ
ル形成領域の主面にはp形ウェル領域2が設けられてい
る。上記p形つェル領域2は、例えば10 ” 〜10
 ” (atoms/cffll程度の不純物濃度(D
B (またはBF、)をD O〜70 CK e V〕
程度のエネルギーのイオン注入法で導入した後、基板2
を1100〜1300(t)程度の高温度の雰囲気中で
熱処理することにより形成される。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a semiconductor substrate (wafer) 1 at an intermediate stage in the manufacturing process of an upper magnetic DRAM. A p-type well region 2 is provided on the main surface of the memory cell formation region of the substrate 1 made of p-type silicon single crystal. The p-type well region 2 has a thickness of, for example, 10'' to 10
” (Impurity concentration (D
B (or BF,) DO~70 CK e V]
After introducing ion implantation method with energy of about
It is formed by heat-treating in an atmosphere at a high temperature of about 1100 to 1300 (t).

上記p形つェル領域2の主面には400〜600(nm
:]程度の膜厚を有する素子分離用のフィールド絶縁膜
3が設けられている。上記フィールド絶縁膜3は5iC
h からなり、例えば選択酸化法(LOCO3法)によ
り形成される。上記フィールド絶縁膜3の下には、p形
チャネルストッパ領域4が設けられている。上Ep形チ
ャネルストッパ領域4は、例えばp形つェル領域2の主
面にIQ ” (atoms/ ci 〕程度の不純物
濃度のBF2を50〜70(KeV)程度のエネルギー
のイオン注入法で導入した後、基板1を1050〜11
50〔℃〕程度の高温度で熱処理することにより形成さ
れる。上記熱処理によりp形つェル領域2の主面に導入
された不純物が引き伸し拡散され、フィールド絶縁膜3
の形成と実質的に同一製造工程により上言己p形チャネ
ルストッパ領域4が形成される。上記フィールド絶縁膜
3によって周囲を囲まれたp形つェル領域2のアクティ
ブ領域の主面にはメモリセル選択用MISFETQsの
ゲート絶縁膜5が設けられている。上記ゲート絶縁膜5
は、例えば800〜1000〔℃〕程度の高温度で基板
1をスチーム酸化することにより形成され、12〜18
[nm)程度の膜厚を有している。上8己ゲート絶縁膜
5およびフィールド絶縁膜3のそれぞれの上にはワード
線(WL)を兼ねたメモリセル選択用MISFETQs
のゲート電極6が設けられている。上記ゲート電極6は
、例えば200〜300[nm)程度の膜厚を有するポ
リシリコン膜で構成されている。上とポリシリコン膜に
は抵抗値を低減するn形不純物(PまたはAs)が導入
されている。上記ゲート電極6を形成するには、例えば
まず基板1の全面にCVD法によりポリシリコン膜を堆
積し、続いて熱拡散法により上言己ポリシリコン膜にn
形不純物(PまたはAs)を導入した後、上記ポリシリ
コン膜上の全面に250〜350[nm〕℃〕程度を有
する層間絶縁膜7を堆積する。上記層間絶縁膜7は、例
えば無機シランガスおよび酸化窒素ガスをソースガスと
するCVD法により形成される。次に図示しないホトレ
ジストマスクを用いて上記層間絶縁膜7、ポリシリコン
膜のそれぞれを異方性エツチングする。なお上記ゲート
電極6は、ポリシリコン膜に代えて高融点金属(Mo、
T i、Ta、W)膜や高融点金属シリサイド(MoS
i、、TiSi2.TaSi□、WSi□)膜の単層で
構成してもよく、あるし1はポリシリコン膜上に上記高
融点金属膜や高融点金属シリサイド膜を積層した複合膜
で構成してもよい。
The main surface of the p-type well region 2 has a thickness of 400 to 600 (nm).
A field insulating film 3 for element isolation having a film thickness of about :] is provided. The field insulating film 3 is 5iC
h, and is formed by, for example, a selective oxidation method (LOCO3 method). A p-type channel stopper region 4 is provided below the field insulating film 3. The upper Ep type channel stopper region 4 is formed by introducing BF2 with an impurity concentration of about IQ'' (atoms/ci) into the main surface of the p type well region 2, for example, by ion implantation with an energy of about 50 to 70 (KeV). After that, the substrate 1 is heated to 1050~11
It is formed by heat treatment at a high temperature of about 50 [°C]. Through the above heat treatment, the impurity introduced into the main surface of the p-type well region 2 is stretched and diffused, and the field insulating film 3
The p-type channel stopper region 4 is formed by substantially the same manufacturing process as in the formation of the p-type channel stopper region 4. A gate insulating film 5 of a memory cell selection MISFET Qs is provided on the main surface of the active region of the p-type well region 2 surrounded by the field insulating film 3. The gate insulating film 5
is formed by steam oxidizing the substrate 1 at a high temperature of, for example, 800 to 1000 [°C], and
It has a film thickness of about [nm]. On each of the upper gate insulating film 5 and the field insulating film 3, there is a MISFET Qs for memory cell selection which also serves as a word line (WL).
A gate electrode 6 is provided. The gate electrode 6 is made of a polysilicon film having a thickness of, for example, about 200 to 300 [nm]. An n-type impurity (P or As) is introduced into the upper polysilicon film to reduce the resistance value. To form the gate electrode 6, for example, a polysilicon film is first deposited on the entire surface of the substrate 1 by the CVD method, and then a polysilicon film is deposited on the polysilicon film by a thermal diffusion method.
After introducing type impurities (P or As), an interlayer insulating film 7 having a temperature of about 250 to 350 [nm][deg.]C] is deposited over the entire surface of the polysilicon film. The interlayer insulating film 7 is formed, for example, by a CVD method using inorganic silane gas and nitrogen oxide gas as source gases. Next, the interlayer insulating film 7 and the polysilicon film are each anisotropically etched using a photoresist mask (not shown). Note that the gate electrode 6 is made of a high melting point metal (Mo,
Ti, Ta, W) films and high melting point metal silicide (MoS
i, , TiSi2. It may be composed of a single layer of TaSi□, WSi□) film, or it may be composed of a composite film in which the above-mentioned high melting point metal film or high melting point metal silicide film is laminated on a polysilicon film.

次に、上記フィールド絶縁膜3、ゲート電極6およびそ
の上の層間絶縁膜7を不純物導入マスクに用いてアクテ
ィブ領域の主面にn形不純物を導入する。上記n形不純
物は、ゲート電極6に対して自己整合的に導入される。
Next, using the field insulating film 3, gate electrode 6, and interlayer insulating film 7 thereon as an impurity introduction mask, n-type impurities are introduced into the main surface of the active region. The n-type impurity is introduced into the gate electrode 6 in a self-aligned manner.

上記n形不純物は、例えばl Q13atoms/ca
f〕程度の不純物濃度のP(またはAs)を用い、30
〜50 CKeV:l程度のエネルギーのイオン注入法
で導入する。続いて、例えば900〜1000[℃〕程
度の高温度で基板1を熱処理して上記n形不純物の引き
伸し拡散を行い、第2図に示すようなメモリセル選択用
MISFETQsのn−形半導体領域8を形成する。
The n-type impurity is, for example, l Q13atoms/ca
Using P (or As) with an impurity concentration of about 30
It is introduced by an ion implantation method with an energy of about 50 CKeV:l. Subsequently, the substrate 1 is heat-treated at a high temperature of, for example, 900 to 1000 [°C] to stretch and diffuse the n-type impurity, thereby forming an n-type semiconductor of the memory cell selection MISFETQs as shown in FIG. Region 8 is formed.

次に、第3図に示すように、上記ゲート電極6およびそ
の上の層間絶縁膜7のそれぞれの側壁にサイドウオール
スペーサ9を形成する。上記サイドウオールスペーサ9
は、例えば無機シランガスおよび酸化窒素ガスをソース
ガスとする5102膜をCVD法により堆積した後、R
IEなどの異方性エツチングを施すことにより形成され
る。次に、基板1の全面に層間絶縁膜10を堆積する。
Next, as shown in FIG. 3, sidewall spacers 9 are formed on each sidewall of the gate electrode 6 and the interlayer insulating film 7 thereon. Above side wall spacer 9
For example, after depositing a 5102 film using inorganic silane gas and nitrogen oxide gas as source gases by CVD method, R
It is formed by applying anisotropic etching such as IE. Next, an interlayer insulating film 10 is deposited on the entire surface of the substrate 1.

上記層間絶縁膜10は、後述するメモリセルの情報蓄積
用容量素子Cの電極を加工する際のエツチングストッパ
層として使用され、また上記情報蓄積用容量素子Cの下
層電極とメモリセル選択用MISFETQsのゲート電
極6とを電気的に分離するために形成される。上記層間
絶縁膜10は、例えば無機シランガスおよび酸化窒素ガ
スをソースガスとするCVD法により堆積した5102
膜で構成され、130〜180(nun)程度の膜厚を
有している。次にメモリセル選択用MISFETQsの
一方のn−形半導体領域(情報蓄積用容量素子Cの下部
電極が接続される側)8上の上記層間絶縁膜10を除去
し、接続孔11を形成する。
The interlayer insulating film 10 is used as an etching stopper layer when processing the electrode of the information storage capacitive element C of the memory cell, which will be described later. It is formed to electrically isolate the gate electrode 6. The interlayer insulating film 10 is made of 5102 oxide film deposited by the CVD method using, for example, inorganic silane gas and nitrogen oxide gas as source gases.
It is composed of a film and has a film thickness of about 130 to 180 (nun). Next, the interlayer insulating film 10 on one n-type semiconductor region (the side to which the lower electrode of the information storage capacitive element C is connected) 8 of the memory cell selection MISFET Qs is removed, and a connection hole 11 is formed.

次に、第4図に示すように、基板1の全面に情報蓄積用
容量素子Cの下部電極用のポリシリコン膜12Aを堆積
する。上記ポリシリコン膜12Aは、上記接続孔11を
通してその一部がメモリセル選択用M I S F E
 T Q sの一方のn−形半導体領域8に接続される
。上8己ポリシリコン膜12Aは、例えばCVD法によ
り堆積され、情報蓄積用容量素子Cの下部電極の表面積
を充分確保するために200(nm)以上の膜厚を有し
ている。上記ポリシリコン膜12Aには、その堆積後に
n形不純物を導入する。上記n形不純物の導入は、上記
ポリシリコン膜12Aの抵抗値を低減するとともに上記
ポリシリコン膜12Aに導入された上記n形不純物の一
部を上記接続孔11を通してメモリセル選択用MISF
ETQsの一方のn−形半導体領域8に拡散させるため
に行う。本実施例では、上記ポリシリコン膜12Aにn
形不純物を導入するにあたり、拡散係数が互いに異なる
二種のn形不純物(AsおよびP)を使用する。すなわ
ち、例えば1016Catoms/cffl:l程度の
不純物濃度のAsを80CKeV:l程度のエネルギー
のイオン注入法で導入し、続いて1015〜5X101
5(atoms/cafl程度の不純物濃度のPを80
(KeV〕程度のエネルギーのイオン注入法で導入する
Next, as shown in FIG. 4, a polysilicon film 12A for the lower electrode of the information storage capacitive element C is deposited on the entire surface of the substrate 1. A part of the polysilicon film 12A passes through the connection hole 11 and is connected to the memory cell selection M I S F E
It is connected to one n-type semiconductor region 8 of TQs. The upper polysilicon film 12A is deposited by, for example, a CVD method, and has a thickness of 200 nm or more in order to ensure a sufficient surface area for the lower electrode of the information storage capacitive element C. After the polysilicon film 12A is deposited, n-type impurities are introduced into the polysilicon film 12A. The introduction of the n-type impurity reduces the resistance value of the polysilicon film 12A, and also allows a part of the n-type impurity introduced into the polysilicon film 12A to pass through the connection hole 11 to the MISF for memory cell selection.
This is done to diffuse into one n-type semiconductor region 8 of ETQs. In this embodiment, the polysilicon film 12A has n
In introducing the type impurities, two types of n-type impurities (As and P) having different diffusion coefficients are used. That is, for example, As with an impurity concentration of about 1016 Catoms/cffl:l is introduced by ion implantation with an energy of about 80 CKeV:l, and then 1015 to 5X101
5 (P with an impurity concentration of about atoms/cafl is 80
It is introduced by an ion implantation method with an energy of approximately (KeV).

上記二種のn形不純物は、上記ポリシリコン膜12Aの
表面に形成された10〜30(nm〕程度の薄い熱酸化
膜(図示せず)を通して導入し、その直後、例えば90
0Ctl程度の高温度で約10分間基板1を熱処理して
引き伸し拡散を行う。
The above two types of n-type impurities are introduced through a thin thermal oxide film (not shown) of about 10 to 30 (nm) formed on the surface of the polysilicon film 12A, and immediately after that, for example, 90 nm is introduced.
The substrate 1 is heat-treated at a high temperature of about 0 Ctl for about 10 minutes to perform stretching and diffusion.

なお上記ポリシリコン膜12AへのPの導入は、熱拡散
法を用いて行ってもよい。これにより、上記n形不純物
の一部がメモリセル選択用MISFETQsのn−形半
導体領域8に拡散し、その−部に高不純物濃度のn°形
半導体領域13が自゛己整合的に形成される。このとき
上記ポリシリコン膜12Aと基板1との界面領域での拡
散係数が相対的に小さいAsは上記ポリシリコン膜12
Aに残り易く、上記ポリシリコン膜12A中に吸蔵され
るので、主としてその抵抗値の低減および蓄積容量の低
減防止に寄与し、一方、上記ポリシリコン膜12A中お
よび上記界面領域での拡散係数が相対的に大きいPは上
記n−形半導体領域8に拡散し易いので、主として高不
純物濃度のn゛形半導体領域13の形成に寄与する。
Note that P may be introduced into the polysilicon film 12A using a thermal diffusion method. As a result, a part of the n-type impurity is diffused into the n-type semiconductor region 8 of the memory cell selection MISFETQs, and an n°-type semiconductor region 13 with a high impurity concentration is formed in the negative part in a self-aligned manner. Ru. At this time, As has a relatively small diffusion coefficient in the interface region between the polysilicon film 12A and the substrate 1.
Since it tends to remain in the polysilicon film 12A and is occluded in the polysilicon film 12A, it mainly contributes to reducing the resistance value and preventing the storage capacitance from decreasing. Since relatively large P easily diffuses into the n-type semiconductor region 8, it mainly contributes to the formation of the n-type semiconductor region 13 with a high impurity concentration.

次に、ホトリソグラフィ技術および異方性エツチング技
術を用いて上記ポリシリコン膜12Aを所定の形状に加
工し、第5図に示すような情報蓄積用容量素子Cの下部
電極12を形成する。
Next, the polysilicon film 12A is processed into a predetermined shape using photolithography and anisotropic etching to form the lower electrode 12 of the information storage capacitive element C as shown in FIG.

次に、基板1の全面に、例えば513N4膜、5102
膜を順次積層した2層構造の誘電体膜14を堆積する。
Next, for example, a 513N4 film, a 5102
A dielectric film 14 having a two-layer structure in which films are sequentially laminated is deposited.

上記誘電体膜14の膜厚は、実効酸化膜厚(tox e
rt)換算で約7 (nm〕以下とする。
The film thickness of the dielectric film 14 is determined by the effective oxide film thickness (tox e
7 (nm) or less in terms of rt).

次に、上記誘電体膜14の上に情報蓄積用容量素子Cの
上部電極用のポリシリコン膜を堆積し、上記ポリシリコ
ン膜にn形不純物、例えばPを熱拡散法により導入して
その抵抗値を低減した後、上記ポリシリコン膜、誘電体
膜14のそれぞれに順次異方性エツチングを施すことに
より、第6図に示すような情報蓄積用容量素子Cの誘電
体膜14、上部電極15を形成する。これにより、スタ
ックド構造を有する情報蓄積用容量素子Cが完成し、D
RAMのメモリセルが完成する。
Next, a polysilicon film for the upper electrode of the information storage capacitive element C is deposited on the dielectric film 14, and an n-type impurity, such as P, is introduced into the polysilicon film by thermal diffusion to increase its resistance. After reducing the value, the polysilicon film and the dielectric film 14 are sequentially anisotropically etched to form the dielectric film 14 and the upper electrode 15 of the information storage capacitive element C as shown in FIG. form. As a result, an information storage capacitive element C having a stacked structure is completed, and D
The RAM memory cell is completed.

このように、本実施例のDRAMの製造方法によれば、
拡散係数が互いに異なる二種のn形不純物(Asおよび
P)をポリシリコン膜12Aに導入し、上記二種のn形
不純物の拡散係数の差を利用することにより、上言己情
報蓄積用容量素子Cとn゛形半導体領域13のそれぞれ
の不純物濃度を最適化することができる。これにより、
情報蓄積用容量素子Cの蓄積電荷量が充分に確保される
ので、メモリセルのソフトエラー率が低減する。またp
n接合特性の良好なn°形半導体領域13を有するメモ
リセル選択用MISFETQsが形成されるので、メモ
リセルのリーク電流が低減され、DRAMのリフレッシ
ュ特性が向上する。
In this way, according to the DRAM manufacturing method of this embodiment,
By introducing two types of n-type impurities (As and P) with different diffusion coefficients into the polysilicon film 12A and utilizing the difference in the diffusion coefficients of the two types of n-type impurities, the above-mentioned information storage capacity can be increased. The impurity concentrations of the element C and the n-type semiconductor region 13 can be optimized. This results in
Since a sufficient amount of accumulated charge in the information storage capacitive element C is ensured, the soft error rate of the memory cell is reduced. Also p
Since the memory cell selection MISFET Qs having the n° type semiconductor region 13 with good n-junction characteristics is formed, the leakage current of the memory cell is reduced and the refresh characteristics of the DRAM are improved.

以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。
As above, the invention made by the present inventor has been specifically explained based on Examples, but it should be noted that the present invention is not limited to the Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Not even.

前記実施例では、メモリセル選択用MrSFETQsと
スタックド構造の情報蓄積用容量素子Cとの直列回路で
構成されたメモリセルを有するDRAMの製造方法に適
用した場合について説明したが、本発明は、一般に半導
体基板上に堆積したポリシリコン膜に不純物を導入して
その抵抗値を低減するとともに、上δ己不純物の一部を
半導体基板に拡散させて上記半導体基板の一部に高不純
物濃度の半導体領域を自己整合的に形成する工程を含む
半導体集積回路装置の製造方法に広く適用することがで
きる。すなわち、拡散係数が互いに異なる二種の不純物
を上記ポリシリコン膜に導入し、上記二種の不純物の拡
散係数の差を利用することにより、上記ポリシリコン膜
と半導体領域のそれぞれの不純物濃度や、半導体領域の
深さを最適化することができるので、半導体集積回路装
置の歩留り向上、高信頼度化を実現することができる。
In the above embodiment, a case was described in which the present invention is applied to a method for manufacturing a DRAM having a memory cell configured of a series circuit of a memory cell selection MrSFETQs and a stacked information storage capacitor C. Impurities are introduced into the polysilicon film deposited on the semiconductor substrate to reduce its resistance value, and a portion of the impurity is diffused into the semiconductor substrate to form a semiconductor region with a high impurity concentration in a portion of the semiconductor substrate. The present invention can be widely applied to a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device including a step of forming a self-aligned circuit. That is, by introducing two types of impurities with different diffusion coefficients into the polysilicon film and utilizing the difference in the diffusion coefficients of the two types of impurities, the respective impurity concentrations of the polysilicon film and the semiconductor region can be adjusted. Since the depth of the semiconductor region can be optimized, it is possible to improve the yield and reliability of semiconductor integrated circuit devices.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりで
ある。
Among the inventions disclosed in this application, the effects obtained by typical inventions are briefly described below.

スタックド構造を有する情報蓄積用容量素子の下部電極
を構成するポリシリコン膜に不純物を導入することによ
って上8己ポリンリ、コン膜の抵抗値を低減するととも
に、上記ポリシリコン膜に導入された上記不純物の一部
を上記ポリシリコン膜の下方のメモリセル選択用MIS
FETの一方の半導体領域Jこ拡散させることによって
上記半導体領域の一部に高不純物濃度の半導体領域を自
己整合的に形成する工程を含むメモリセル選択用MIS
FETとスタックド構造の情報蓄積用容量素子との直列
回路で構成されたメモリセルの製造方法において、上記
ポリシリコン膜に不純物を導入するにあたり、拡散係数
の異なる複数種の不純物を用いる本発明によれば、上記
情報蓄積用容量素子とメモリセル選択用MISFETの
一方の半導体領域の一部に形成される高不純物濃度の半
導体領域のそれぞれの不純物濃度を最適化することがで
きるので、上記メモリセルを有する半導体集積回路装置
の歩留り向上、高信頼度化を実現することができる。
By introducing impurities into the polysilicon film constituting the lower electrode of the information storage capacitive element having a stacked structure, the resistance value of the upper polysilicon film is reduced, and the impurity introduced into the polysilicon film is A part of the MIS for memory cell selection under the polysilicon film
MIS for memory cell selection, including a step of forming a semiconductor region with a high impurity concentration in a part of the semiconductor region in a self-aligned manner by diffusing one semiconductor region of the FET.
According to the present invention, in a method for manufacturing a memory cell configured with a series circuit of an FET and a stacked information storage capacitor element, a plurality of types of impurities having different diffusion coefficients are used to introduce impurities into the polysilicon film. For example, it is possible to optimize the impurity concentration of each of the high impurity concentration semiconductor regions formed in a part of the semiconductor region of one of the information storage capacitor element and the memory cell selection MISFET. It is possible to improve the yield and reliability of a semiconductor integrated circuit device having the present invention.

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

第1図乃至第6図は、本発明の一実施例である半導体集
積回路装置の製造方法を示す半導体基板の要部断面図で
ある。 l・・・半導体基板、2・・・p形つェル領域、3・・
・フィールド絶縁膜、4・・・p形チャネルストッパ領
域、5・・・ゲート絶縁膜、6・・・ゲート電極(ワー
ド線WL) 、7.10・・・層間絶縁膜、8・・・n
−形半導体領域、9・・・サイドウオールスペーサ、1
1・φ・接続孔、12・・′・下部電極、12A・・・
ポリシリコン膜、13・・・n−形半導体領域、14・
・・誘電体膜、 5 ・上部電極。
1 to 6 are sectional views of essential parts of a semiconductor substrate showing a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention. l...Semiconductor substrate, 2...P-type well region, 3...
-Field insulating film, 4...p-type channel stopper region, 5...gate insulating film, 6...gate electrode (word line WL), 7.10...interlayer insulating film, 8...n
--shaped semiconductor region, 9...side wall spacer, 1
1・φ・Connection hole, 12・・′・Lower electrode, 12A・・
Polysilicon film, 13... n-type semiconductor region, 14.
...Dielectric film, 5. Upper electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体基板上に堆積したポリシリコン膜に不純物を
導入することによって前記ポリシリコン膜の抵抗値を低
減するとともに、前記ポリシリコン膜に導入された前記
不純物の一部を前記ポリシリコン膜の下方の半導体基板
に拡散させることによって前記半導体基板の一部に高不
純物濃度の半導体領域を自己整合的に形成する工程を含
む半導体集積回路装置の製造方法であって、前記ポリシ
リコン膜に前記ポリシリコン膜、前記半導体基板および
それらの界面領域での拡散係数が異なる複数種の不純物
を導入することを特徴とする半導体集積回路装置の製造
方法。 2、スタックド構造を有する情報蓄積用容量素子の下部
電極を構成するポリシリコン膜に不純物を導入すること
によって前記ポリシリコン膜の抵抗値を低減するととも
に、前記ポリシリコン膜に導入された前記不純物の一部
を前記ポリシリコン膜の下方のメモリセル選択用MIS
FETの一方の半導体領域に拡散させることによっ て
前記半導体領域の一部に高不純物濃度の半導体領域を自
己整合的に形成する工程を含むメモリセル選択用MIS
FETとスタックド構造の情報蓄積用容量素子との直列
回路で構成されたメモリセルを有する半導体集積回路装
置の製造方法であって、前記ポリシリコン膜に前記ポリ
シリコン膜、前記半導体基板およびそれらの界面領域で
の拡散係数が異なる複数種の不純物を導入することを特
徴とする請求項1記載の半導体集積回路装置の製造方法
[Claims] 1. The resistance value of the polysilicon film is reduced by introducing impurities into the polysilicon film deposited on the semiconductor substrate, and a part of the impurities introduced into the polysilicon film is reduced. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising the step of forming a semiconductor region with a high impurity concentration in a part of the semiconductor substrate in a self-aligned manner by diffusing the polysilicon film into the semiconductor substrate below the polysilicon film. 1. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising introducing into a silicon film a plurality of types of impurities having different diffusion coefficients in the polysilicon film, the semiconductor substrate, and an interface region therebetween. 2. By introducing an impurity into the polysilicon film constituting the lower electrode of the information storage capacitive element having a stacked structure, the resistance value of the polysilicon film is reduced, and the impurity introduced into the polysilicon film is reduced. A part of the memory cell selection MIS under the polysilicon film
MIS for memory cell selection, including a step of forming a semiconductor region with a high impurity concentration in a part of the semiconductor region in a self-aligned manner by diffusing it into one semiconductor region of the FET.
A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device having a memory cell constituted by a series circuit of an FET and a stacked information storage capacitive element, the method comprising: forming a polysilicon film on the polysilicon film, the semiconductor substrate, and an interface thereof; 2. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, further comprising introducing a plurality of types of impurities having different diffusion coefficients in each region.
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