JPH0786434A - 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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JPH0786434A
JPH0786434A JP5231540A JP23154093A JPH0786434A JP H0786434 A JPH0786434 A JP H0786434A JP 5231540 A JP5231540 A JP 5231540A JP 23154093 A JP23154093 A JP 23154093A JP H0786434 A JPH0786434 A JP H0786434A
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JP
Japan
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film
impurities
rough surface
storage node
polysilicon film
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JP5231540A
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English (en)
Inventor
Hideyuki Ando
秀幸 安藤
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、スタックド・キャパシタセルを有
する半導体装置の特にそのキャパシタセル部の粗面ポリ
シリコン膜から成るストレージノードの形成方法に関す
るもので、該ストレージノードへの不純物導入をより均
一化し、配線抵抗のばらつきを小さくし、表面の凹凸状
態を良好に保つ形成方法を提供することを目的とする。 【構成】 本発明は、ストレージノード部の下層となる
ポリシリコン膜8を生成した後に不純物の注入を1度行
い、その後、粗面ポリシリコン膜9を生成し、その上に
不純物を含んだCVD−SiO2 膜51を堆積させ、熱
処理を施して、CVD−SiO2 膜51からの粗面ポリ
シリコン膜9中に固相拡散させるようにしたものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は半導体装置の製造方法
の中で、特にDRAM(Dynamic Random
Access Memory)のスタックド・キャパ
シタセル(Stucked−Capacitor Ce
ll)構造の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図2は、粗面ポリシリコンを用いたスタ
ック・キャパシタ構造を持つDRAMのメモリ・セルの
従来の製造方法の一例を示したものである。以下、図2
を用いて、詳細な説明をする。
【0003】まず、図2(a)に示すように、シリコン
単結晶半導体基板(以下、基板と略す)1に、図示しな
いシリコン窒化膜(以下SiN膜と称す)を耐酸化マス
クとして用いるLOCOS法(選択酸化法)により、フ
ィールド酸化膜2を形成し、アクティブ領域21とフィ
ールド領域22を分離する。その後、ゲート酸化膜(図
示しない)を生成させ、ゲート電極(一般にポリシリコ
ン)3を形成する。そしてゲート電極3の側壁にCVD
(化学的気相成長)シリコン酸化膜(以下、CVD−S
iO2 膜と略す。)からなるサイドウォール4を公知の
エッチング技術でセルファライン的に形成し、それをマ
スクとしてリンなどの不純物をイオン注入することによ
り、基板1上にMOSトランジスタのソース/ドレイン
部となる不純物拡散層(以下、S/D部と略す)5を形
成する。その後、基板1の全体に絶縁膜6としてCVD
−SiO2 膜を堆積させ、S/D部5と電荷蓄積電極
(以下、ストレージ・ノードと略す)(後述の8)とを
接続するコンタクトホール(以下、セルコンと略す)7
をホトリソ(ホトリソグラフィ)・エッチング技術で形
成する。
【0004】続いて、図2(b)に示すように、減圧C
VD(LPCVD)法により、基板1上に多結晶シリコ
ン(ポリシリコン)膜8を500Å〜1000Å程度の
厚さ、堆積させる。そして一度大気に取り出す。
【0005】次いで、図2(c)のように、再びLPC
VD法により、(詳しくは、膜生成温度570〜580
℃,ガス圧力、0.2Torr程度,ガス流量SiH4
200sccm程度,デポジット時間15分程度,デポ
ジット後の熱処理時間15分程度、このとき、熱処理温
度は膜生成温度と同一,ガスはN2 ,流量は任意とす
る)ポリシリコン膜8の上に、球形状のポリシリコン膜
(以下、粗面ポリシリコン膜と称す)9を生成させる。
【0006】さらに配線抵抗を下げる目的で、図2
(d)のように、リンまたはヒ素などのイオン注入を施
し、N2 雰囲気で850℃程度の熱処理を施す。
【0007】その後、図2(e)に示すように、ホトリ
ソ・エッチング技術によりストレージノード部8,9を
所定パターンに形成し、SiN膜のような誘電体膜(図
(e)中に、黒太線で図示)10と、キャパシタの対向
電極となる上部ポリシリコン膜(以下、セルプレートと
略す)11を各々LPCVD法で形成し、DRAMのス
タックド・キャパシタセルが得られる。つまり、このス
タック・キャパシタセルのストレージノード部は、通常
のポリシリコン膜8と粗面ポリシリコン膜9との2層構
造となっているのである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た粗面ポリシリコン膜を用いたスタックド・キャパシタ
構造では、次のような問題点があった。
【0009】図2(d)で、粗面ポリシリコン膜を生成
した後に、ヒ素またはリンのインプラ(インプランテー
ション:注入)を行うと、表面の凹凸の違いにより、ヒ
素またはリンの注入深さに大きな違いが生じる。これに
より、配線抵抗に大きなばらつきが生じ、所望のシート
抵抗が得られなくなる。ストレージ・ノード部8,9の
シート抵抗はポリシリコン膜8の抵抗で支配されてお
り、この部分に充分に不純物が注入されないのは大きな
問題となる。また派生的な影響としてはセルコンタクト
部7の高抵抗化、ストレージノード部の空乏化といった
問題がある。
【0010】次に、不純物注入をイオン注入法で行うた
め、粗面ポリシリコン膜に直接、物理的なインプラダメ
ージが加わり、表面の凹凸形状が潰れてしまい表面積増
加という、粗面ポリシリコン膜の最大の効果が得られな
くなる。この凹凸の潰れは、イオン注入量が多いほど顕
著であり、低抵抗化するためにイオン注入ドーズ量を多
くすると、それだけ凹凸が潰れてしまうといったプロセ
スの矛盾を生じてしまう。
【0011】この発明は以上述べた問題点を除去するた
め、まず、ストレージノード部となる下層のポリシリコ
ン膜に不純物を導入し、その後粗面ポリシリコン膜を形
成して、その上に不純物を含んだ酸化膜(CVD−Si
2 膜)を堆積させ、熱処理によりその酸化膜からの固
相拡散で前記粗面ポリシリコン膜に不純物を導入するこ
とにより、ストレージノード部への均一で充分な不純物
導入を行い、ストレージノード部の配線抵抗のばらつき
を小さくし、ストレージノードの空乏化を抑制し、ま
た、表面の凹凸状態を程良く保つようにし、良好なデバ
イス特性を得るスタックド・キャパシタセルを製造する
方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明は前記目的達成
のため、ストレージノード部の下層となるポリシリコン
膜を生成した後に不純物の注入を1度行い、その後、粗
面ポリシリコン膜を生成し、その上にリンまたはヒ素を
高濃度に含んだCVD−SiO2 膜を堆積させ、高温の
熱処理を施して、CVD−SiO2 膜からのリン(また
はヒ素)を粗面ポリシリコン膜中に固相拡散させるよう
にしたものである。
【0013】
【作用】本発明は前述したように、ストレージノード部
の下層ポリシリコン膜に一度不純物を導入し、その後、
粗面ポリシリコンを形成し、その上に不純物を含んだC
VD−SiO2 膜を堆積させ、それからの固相拡散によ
って粗面ポリシリコン膜に不純物を注入するようにした
ので、粗面ポリシリコン膜にも均一に不純物が注入さ
れ、ストレージノード全体としても均一に不純物が注入
されることになり、配線抵抗を下げて、ストレージ・ノ
ードの空乏化を防止できる。また、不純物注入がイオン
注入法でなく、固相拡散によるから、粗面ポリシリコン
膜の表面の凹凸を潰すことはない。
【0014】
【実施例】図1は、本発明の一実施例の工程を示す断面
図である。以下、この図を参照して、一実施例の説明を
行うが、従来例の図2の(b)までは、本実施例の場合
も全く同じであるため、図、説明共、省略する。従っ
て、図1の順序符号は(c)から始める。
【0015】図1(c)に示すように、ストレージノー
ド部の下層のポリシリコン膜8に対して、まず、不純物
のドープをイオン注入で行う。ドープの条件はポリシリ
コン膜厚によっても異なってくるが、例えば、1000
Åの膜厚の場合はヒ素(As),40KeVのエネルギ
ーで、5E15cm-2程度のドーズ量が適当である。
【0016】続いて、図1(d)に示すように、粗面ポ
リシリコン膜9を生成する。粗面ポリシリコン9の生成
条件は従来例に記したのと同じである。
【0017】続いて、図1(e)に示すように、粗面ポ
リシリコン膜9の上に、不純物としてリン(P)を含ん
だCVD−SiO2 膜51をCVD法で堆積させる。膜
厚は1000〜2000Å程度で、不純物濃度は、16
wt%程度が適当である。その後、窒素雰囲気中で90
0℃程度の熱処理を施し、CVD−SiO2 膜51中に
含まれるリンを粗面ポリシリコン膜9に固相拡散させ
る。このとき、粗面ポリシリコン9を被膜しているCV
D−SiO2 膜51は均一に被膜されているため、不純
物のリンも粗面ポリシリコン膜9に対して均一に拡散し
ていく。このため、粗面ポリシリコン膜9の不純物濃度
が均一になる。また、この熱処理により下層のポリシリ
コン8のアニール効果もある。熱処理後、フッ酸(H
F)溶液を用いてCVD−SiO2 膜51を完全に除去
する。
【0018】その後、図1(f)に示すように、ホトリ
ソ・エッチング技術により従来同様ストレージノード部
8,9を形成し、SiN膜のような誘電体膜(図(f)
中に黒太線で図示)10と、セルプレート11を従来同
様、各々LPCVD法で生成させて本実施例のDRAM
のスタックド・キャパシタセルが得られる。
【0019】なお、この例では、下層ポリシリコン8へ
の不純物ドープを、ヒ素のインプラで行うと記したが、
この不純物ドープは、リンのインプラ、POCl3 ガス
による熱拡散で行ってもかまわない。
【0020】
【発明の効果】以上、詳述したように、この発明の方法
では、粗面ポリシリコン膜を用いたDRAMのスタック
キャパシタにおいて、ストレージノードを構成するポリ
シリコンのうち、下層ポリシリコンには、イオン注入法
により充分な不純物ドープを行い、粗面ポリシリコン膜
にはリンを含んだCVD−SiO2 からの固相拡散によ
る不純物ドープを行うようにしたので、ストレージノー
ド部が均一な不純物ドープとなり、配線抵抗の低下、そ
のばらつきの抑制、キャパシタの空乏化を抑制すること
ができる。更に粗面ポリシリコン膜への不純物ドープが
固相拡散に依るため、粗面粒の潰れが起きず、良好な凹
凸形状を保ち、キャパシタ面積の増加が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の工程説明図。
【図2】従来例の工程説明図。
【符号の説明】
1 基板 8 下層ポリシリコン膜 9 粗面ポリシリコン膜 51 CVD−SiO2
───────────────────────────────────────────────────── 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 21/822

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 キャパシタ部を有する半導体装置におけ
    る、該キャパシタ部のストレージノード部の形成方法と
    して、 (a)半導体基板上に、前記ストレージノード部の下層
    となる第1の導電性膜を形成し、該第1の導電性膜に不
    純物を導入する工程と、 (b)前記不純物を導入した第1の導電性膜の上に、形
    状が粗面となるよう第2の導電性膜を形成する工程と、 (c)前記粗面の第2の導電性膜の上に、不純物を含ん
    だ膜を堆積し、熱処理により、該不純物を含んだ膜から
    の固相拡散により、前記粗面の第2の導電性膜に不純物
    を導入する工程と、 (d)該不純物を含んだ膜を除去する工程と、 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】 前記第1および第2の導電性膜ともに、
    ポリシリコン膜とすることを特徴とする請求項1記載の
    半導体装置の製造方法。
JP5231540A 1993-09-17 1993-09-17 半導体装置の製造方法 Pending JPH0786434A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5798545A (en) * 1994-12-28 1998-08-25 Nippon Steel Corporation Semiconductor storage device
US6194758B1 (en) 1997-12-24 2001-02-27 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device comprising capacitor and method of fabricating the same
US6632721B1 (en) 1999-07-06 2003-10-14 Hitachi, Ltd. Method of manufacturing semiconductor devices having capacitors with electrode including hemispherical grains

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Effective date: 20010911