JPH07153916A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH07153916A
JPH07153916A JP5301399A JP30139993A JPH07153916A JP H07153916 A JPH07153916 A JP H07153916A JP 5301399 A JP5301399 A JP 5301399A JP 30139993 A JP30139993 A JP 30139993A JP H07153916 A JPH07153916 A JP H07153916A
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silicon oxide
polycrystalline silicon
silicon
forming
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Kenji Watanabe
健司 渡邉
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Abstract

(57)【要約】 【目的】容量電極の表面に形成して表面積を増加させ静
電容量を増加させる凹凸を容易に形成し、且つばらつき
の範囲を小さくする。 【構成】酸化シリコン膜4の上に半球状グレインを有す
るNSG膜5を形成してHSG膜5および酸化シリコン
膜4を順次エッチバックして多結晶シリコン膜3の表面
に島状の酸化シリコン膜4を形成した後、この酸化シリ
コン膜4をマスクとして多結晶シリコン膜3の上部を異
方性エッチングし、柱状の凹凸を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関し、特に容量部の形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の微細化が進むにつれて容量
部の占有面積が小さくなり、所要の容量値の確保が次第
に困難となってきている。このため、小さな占有面積で
大きな容量を実現するための手段として容量部電極の表
面積の増大や容量絶縁膜の薄膜化などが検討されてい
る。
【0003】図3(a)〜(c)および図4(a),
(b)は従来の半導体装置の製造方法を説明するための
工程順に示した半導体チップの断面図である。
【0004】まず、図3(a)に示すように、シリコン
基板1の上にSiH4 +N2 Oガスを800℃の減圧C
VD(以下LPCVDと記す)法により堆積した酸化シ
リコン膜からなるHTO(High Temperat
ure Oxide)膜9,窒化シリコン膜10および
HTO膜11を順次堆積して積層絶縁膜を形成した後、
この積層絶縁膜を選択的にエッチングして開口部を形成
する。次に、開口部のシリコン基板1を含むHTO膜1
1の上にLPCVD法により多結晶シリコン膜3および
HTO膜12を順次堆積した後、HTO膜12および多
結晶シリコン膜3を選択的に順次エッチングして下部電
極形成用のブロックを形成する。
【0005】次に、図3(b)に示すように、LPCV
D法によりHTO膜12を含む表面にアモルファスシリ
コン膜を堆積してアニールし、半球状グレイン(hem
i−spherical grained)を有するシ
リコン膜(以下HSGシリコン膜と記す)13を形成す
る。
【0006】次に、図3(c)に示すように、HSGシ
リコン膜13をエッチバックし、HTO膜12の一部が
露出してHTO膜12の上に半球形のHSGシリコン膜
13が残るようにした後、残ったHSGシリコン膜13
をマスクにしてHTO膜12をエッチングして多結晶シ
リコン膜3の表面を露出させる。
【0007】次に、図4(a)に示すように、HTO膜
12をマスクにして、多結晶シリコン膜3の上部を異方
性エッチングして多数の柱状突起を有する下部電極3a
を形成する。
【0008】次に、図4(b)に示すように、ウェット
エッチングにより、HTO膜12を除去した後、LPC
VD法により下部電極3aの表面に窒化シリコン膜6を
堆積して容量絶縁膜を形成し、次に、窒化シリコン膜6
の上に導電膜を堆積してパターニングし、窒化シリコン
膜6を介して下部電極3aと対向する上部電極7を形成
する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】この従来の半導体装置
の製造方法は、HSGシリコン膜の膜質やグレインサイ
ズが、アモルファスシリコン膜の成膜条件やアニール時
の圧力,雰囲気等により影響されるため再現性良く形成
することが困難で、その結果、下部電極の凹凸の大きさ
や密度つまり表面積のばらつきを生ずるという問題があ
った。
【0010】また、高真空度が得られる高価な装置を必
要とし、半導体装置のコストが高くなるという問題があ
った。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の半導体装
置の製造方法は、半導体基板上に多結晶シリコン膜を形
成し前記多結晶シリコン膜の上に第1の酸化シリコン膜
を形成する工程と、前記第1の酸化シリコン膜の上に高
濃度O3 を含むTEOSガスを用いるCVD法により半
球状グレインを有する第2の酸化シリコン膜を形成する
工程と、前記第2および第1の酸化シリコン膜を順次エ
ッチバックして前記多結晶シリコン膜の表面に半球状の
形状を有する多数の第1の酸化シリコン膜を島状に残し
て前記多結晶シリコン膜の表面を露出させる工程と、前
記第1の酸化シリコン膜をマスクとして前記多結晶シリ
コン膜の上部を異方性エッチングして柱状の突起又は穴
を有する凹凸を設けた後前記多結晶シリコン膜をパター
ニングして下部電極を形成する工程と、前記下部電極の
表面に容量絶縁膜を形成した後前記容量絶縁膜の上に導
電膜を堆積し前記容量絶縁膜を介して前記下部電極と対
向する上部電極を形成する工程とを含んで構成される。
【0012】本発明の第2の半導体装置の製造方法は、
半導体基板上に多結晶シリコン膜を形成し前記多結晶シ
リコン膜の上に酸化シリコン膜を形成する工程と、前記
酸化シリコン膜の上に減圧CVD法により多数の島状シ
リコン膜を形成する工程と、前記島状シリコン膜をマス
クとして前記酸化シリコン膜を異方性エッチングして前
記多結晶シリコン膜の表面を露出させる工程と、前記酸
化シリコン膜をマスクとして前記多結晶シリコン膜の上
部を異方性エッチングして柱状の突起又は穴を有する凹
凸を設けた後前記多結晶シリコン膜をパターニングして
下部電極を形成する工程と、前記下部電極の表面に容量
絶縁膜を形成した後前記容量絶縁膜の上に導電膜を堆積
し前記容量絶縁膜を介して前記下部電極と対向する上部
電極を形成する工程とを含んで構成される。
【0013】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
【0014】図1(a)〜(d)は本発明の第1の実施
例を説明するための工程順に示した半導体チップの断面
図である。
【0015】まず、図1(a)に示すように、シリコン
基板1の表面に酸化シリコン膜2を形成し、酸化シリコ
ン膜2を選択的にエッチングして開孔部を形成する。次
に、開口部内に露出したシリコン基板1の表面を含む酸
化シリコン膜2の表面にSiH4 ガスを用い温度600
℃でのLPCVD法により多結晶シリコン膜3を300
nmの厚さに堆積した後、温度800℃のH2 −O2
ス雰囲気中で多結晶シリコン膜3の表面を熱酸化し酸化
シリコン膜4を形成する。次に、酸化シリコン膜4の上
にガスO2 流量7〜8SLM,O3 濃度100〜150
g/m3 を含むTEOSガス流量1〜2SLMを用いた
温度420℃の高濃度O3 条件の常圧気相成長法により
凹凸の谷と山の高低差が100〜120nmの半球状グ
レインを有するノンドープシリケートガラス膜(以下N
SG膜と記す)5を形成する。
【0016】次に、図1(b)に示すように、流量比
1.1〜1.3のCF4 /CHF3 ガスを用いた圧力8
00〜900mTorr、150〜200Wの高周波電
力を印加したドライエッチングによりNSG膜5および
酸化シリコン膜4を順次エッチバックして多結晶シリコ
ン膜3の一部が露出して多結晶シリコン膜3の上に半球
形の酸化シリコン膜4が島状に残るようにする。このと
き、プラズマ中のCO発光強度をモニターすることによ
り、多結晶シリコン膜3の表面が露出したことを検出で
きる。
【0017】次に、図1(c)に示すように、残った酸
化シリコン膜4をマスクにして流量比0.3〜0.4の
HBr/Cl2 ガスを用いた圧力400〜500mTo
rr、高周波電力200〜250Wのドライエッチング
により多結晶シリコン膜3の上面から約200nmの深
さまでエッチングし、多数の柱状突起または穴を形成す
る。
【0018】次に、図1(d)に示すように、多結晶シ
リコン膜3の上面に残った酸化シリコン膜4をバッファ
ードHF液を用いて除した後、凹凸を設けた多結晶シリ
コン膜3を選択的にエッチングして下部電極3aを形成
する。次に、LPCVD法により下部電極3aを含む表
面に容量絶縁膜として窒化シリコン膜6を5nmの厚さ
に堆積し、続いて窒化シリコン膜6の上に多結晶シリコ
ン膜を200〜300nmの厚さに堆積してパターニン
グし、上部電極7を形成し容量部を構成する。
【0019】この第1の実施例ではNSG膜5により島
状の酸化シリコン膜4を多結晶シリコン膜3の表面に容
易に再現性良く形成でき、これをマスクとして多結晶シ
リコン膜3の上部を異方性エッチングし下部電極3aの
凹凸を再現性良く形成でき、容量部の容量のばらつきを
抑制できる。そのため、容量値のばらつきを従来例の±
20%から±5%に抑制できた。
【0020】また、常圧CVD法が採用できるので、高
真空度が得られる高価な装置を必要としない利点があ
る。
【0021】図2(a)〜(d)は本発明の第2の実施
例を説明するための工程順に示した半導体チップの断面
図である。
【0022】まず、図2(a)に示すように、第1の実
施例と同様の工程でシリコン基板1の上に酸化シリコン
膜2を形成してパターニングし開口部を形成した後、開
口部を含む表面に多結晶シリコン膜3を堆積し、その表
面を熱酸化して酸化シリコン膜4を形成する。次に、酸
化シリコン膜4の表面にSiH4 ガスの分圧を10mT
orr以下にしたLPCVD法により島状シリコン膜8
を20〜30nmの高さにまで成長させる。
【0023】次に、図2(b)に示すように、島状シリ
コン膜8をマスクにして、流量比1:1:10のCF4
/CHF3 /Arガスを使用し、圧力1000〜110
0mTorrでパワー700〜800Wの高周波電力を
印加するドライエッチングにより酸化シリコン膜4を異
方性エッチングし多結晶シリコン膜3の表面を露出させ
る。
【0024】次に、図2(c)に示すように、酸化シリ
コン膜4をマスクにして多結晶シリコン膜3の上部を約
200nmの深さまでエッチングし、多数の柱状突起ま
たは穴を有する凹凸を形成する。
【0025】次に、図2(d)に示すように、酸化シリ
コン膜4を除去した後凹凸を形成した多結晶シリコン膜
3を選択的にエッチングして下部電極3aを形成する。
次に、下部電極3aの表面に容量絶縁膜として窒化シリ
コン膜6を形成した後窒化シリコン膜6の上に多結晶シ
リコン膜7を堆積してパターニングし、容量部を構成す
る。
【0026】第2の実施例では、酸化シリコン膜4のエ
ッチング終点の検出を必要としないためエッチング制御
が容易になる利点がある。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、下部電極
の表面に形成して表面積を増加させる凹凸を再現性良
く、且つ容易に形成することができるため、容量部の容
量値のばらつきを従来例の±20%から±3〜5%程度
にまで低減でき、半導体装置の信頼性を向上できるとい
う効果を有する。
【0028】また、高価な製造装置を必要としないた
め、半導体装置のコスト低減に寄与できるという効果を
有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を説明するための工程順
に示した断面図。
【図2】本発明の第2の実施例を説明するための工程順
に示した断面図。
【図3】従来の半導体装置の製造方法を説明するための
工程順に示した断面図。
【図4】従来の半導体装置の製造方法を説明するための
工程順に示した断面図。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2,4 酸化シリコン膜 3 多結晶シリコン膜 3a 下部電極 5 NSG膜 6,10 窒化シリコン膜 7 上部電極 8 島状シリコン膜 9,11,12 HTO膜 13 HSGシリコン膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/302 21/316 G 7352−4M 29/41 // C23F 4/00 E 8417−4K 8826−4M H01L 29/44 F

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に多結晶シリコン膜を形成
    し前記多結晶シリコン膜の上に第1の酸化シリコン膜を
    形成する工程と、前記第1の酸化シリコン膜の上に高濃
    度O3 を含むTEOSガスを用いるCVD法により半球
    状グレインを有する第2の酸化シリコン膜を形成する工
    程と、前記第2および第1の酸化シリコン膜を順次エッ
    チバックして前記多結晶シリコン膜の表面に半球状の形
    状を有する多数の第1の酸化シリコン膜を島状に残して
    前記多結晶シリコン膜の表面を露出させる工程と、前記
    第1の酸化シリコン膜をマスクとして前記多結晶シリコ
    ン膜の上部を異方性エッチングして柱状の突起又は穴を
    有する凹凸を設けた後前記多結晶シリコン膜をパターニ
    ングして下部電極を形成する工程と、前記下部電極の表
    面に容量絶縁膜を形成した後前記容量絶縁膜の上に導電
    膜を堆積し前記容量絶縁膜を介して前記下部電極と対向
    する上部電極を形成する工程とを含むことを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 半導体基板上に多結晶シリコン膜を形成
    し前記多結晶シリコン膜の上に酸化シリコン膜を形成す
    る工程と、前記酸化シリコン膜の上に減圧CVD法によ
    り多数の島状のシリコン膜を形成する工程と、前記島状
    シリコン膜をマスクとして前記酸化シリコン膜を異方性
    エッチングして前記多結晶シリコン膜の表面を露出させ
    る工程と、前記酸化シリコン膜をマスクとして前記多結
    晶シリコン膜の上部を異方性エッチングして柱状の突起
    又は穴を有する凹凸を設けた後前記多結晶シリコン膜を
    パターニングして下部電極を形成する工程と、前記下部
    電極の表面に容量絶縁膜を形成した後前記容量絶縁膜の
    上に導電膜を堆積し前記容量絶縁膜を介して前記下部電
    極と対向する上部電極を形成する工程とを含むことを特
    徴とする半導体装置の製造方法。
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JPH05190511A (ja) * 1991-07-11 1993-07-30 Gold Star Electron Co Ltd 半導体装置の製造方法,超微細パターニング方法及びコンデンサの製造方法

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