JPH10335603A - 半導体記憶装置の製造方法 - Google Patents

半導体記憶装置の製造方法

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JPH10335603A
JPH10335603A JP9142239A JP14223997A JPH10335603A JP H10335603 A JPH10335603 A JP H10335603A JP 9142239 A JP9142239 A JP 9142239A JP 14223997 A JP14223997 A JP 14223997A JP H10335603 A JPH10335603 A JP H10335603A
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JP
Japan
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film
polysilicon film
electrode
forming
charge storage
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Pending
Application number
JP9142239A
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English (en)
Inventor
Shoji Sakamura
正二 坂村
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 DRAMのキャパシタ容量の増大を図るため
の新規な半導体記憶装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 ポリシリコン膜10に不純物を注入した
後に、該ポリシリコン膜10の表面を酸化して酸化膜1
1を形成すると共に、該酸化膜11とポリシリコン膜1
0との界面に凹凸部12を形成する。そして、前記酸化
膜11を除去した後に、前記ポリシリコン膜10をパタ
ーニングすることで、対向面積を増大して蓄積電荷量の
増大を図るものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体記憶装置の
製造方法に関し、特にダイナミック型ランダムアクセス
メモリ(以下、DRAMと称す。)のキャパシタの製造
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】この種のキャパシタを用いたDRAMメ
モリセルは、図9に示すように、半導体基板21上にゲ
ート絶縁膜22を介して形成されたゲート電極23、ビ
ット線と接続する一方のN+ 型ソース・ドレイン拡散層
24、電荷蓄積側となる他方のソース・ドレイン拡散層
25、とを有する伝達トランジスタを形成し、蓄積側ソ
ース・ドレイン拡散層25上のSiO2 膜から成る層間
絶縁膜26に形成したコンタクト孔27を介してキャパ
シタ28を形成している。
【0003】キャパシタ28は、ポリシリコン膜をCV
D法により形成しパターニングした後のポリシリコン膜
29(電荷蓄積用電極)上にシリコン窒化膜30(容量
絶縁膜)を形成し、続いて、固定電極となるキャパシタ
の対向電極31をポリシリコン膜のパターニングにより
行っていた。そして、BPSG膜から成る層間絶縁膜3
2を形成し、ビット線側ソース・ドレイン拡散層24上
にコンタクト孔33を開口した後に、ビット線用配線3
4を形成していた(例えば、特開平05ー090529
号)。
【0004】しかし、近年のDRAMの大容量化、高集
積化に伴い、セル面積の縮小化が求められることから、
キャパシタの平面的な大きさも、より縮小化の方向にあ
る。そこで、ポリシリコン膜の膜厚を厚くすることによ
り、ポリシリコン膜の側壁部分での容量を増大させる様
な対策が取られていた(従来技術A)。また、特開平0
7−074320号公報には、第1のポリシリコン膜の
表面にシリコン酸化膜を形成し、このシリコン酸化膜上
に不純物を含む第2のポリシリコン膜を形成し、この第
2のポリシリコン膜の結晶粒界を熱リン酸により選択的
にエッチングしてシリコン結晶粒を形成し、このシリコ
ン結晶粒をマスクにしてシリコン酸化膜をエッチング
し、かつエッチングされたシリコン酸化膜をマスクにし
て第1のポリシリコン膜を異方性エッチングしてポリシ
リコン膜の表面に凹部を形成する技術が開示されている
(従来技術B)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術Aに示すようなポリシリコン膜の膜厚を厚くすること
は、それだけ基板表面に大きな段差を形成することにな
り、その上の第2、第3の電極配線のステップカバレー
ジが悪化するという問題点を有している。回避するため
には平坦化の技術を駆使しなければならず、それだけ蓄
積電荷以降の工程への負担が増大することを意味する。
【0006】また、従来技術Bに示す技術ではポリシリ
コン膜の表面に凹部を形成するための工程数の増加が顕
著であり、製造コストや歩留まりの面で問題がある。従
って、本発明では、DRAMのキャパシタ容量の増大を
図るための新規な半導体記憶装置の製造方法を提供する
ことを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】そこで本発明は、ポリシ
リコン膜に不純物を注入した後に、該ポリシリコン膜の
表面を酸化して酸化膜を形成すると共に、該酸化膜とポ
リシリコン膜との界面に凹凸部を形成する。そして、前
記酸化膜を除去した後に、前記ポリシリコン膜をパター
ニングすることで、対向面積を増大して蓄積電荷量の増
大を図るものである。前記凹凸部により表面積が増大す
るので、ポリシリコン膜の膜厚をいたずらに増大させず
に所望の容量値を得ることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体記憶装置の
製造方法の一実施の形態について図1乃至図8の図面に
基づき説明する。先ず、図1に示すように一導電型、例
えばP型の半導体基板1におよそ4000Å乃至500
0Åの膜厚の素子分離膜としてのLOCOS酸化膜2を
形成した後に、およそ150Åの膜厚のゲート絶縁膜3
を形成する。
【0009】次に、図2に示すように前記基板1全面に
ポリシリコン膜を形成し、周知のパターニング技術によ
り該ポリシリコン膜をパターニングしてゲート電極4を
形成する。続いて、該ゲート電極4をマスクにして逆導
電型の不純物、例えばリンイオン(31P+ )あるいはヒ
素イオン(75As+ )を注入して、N+ 型ソース・ドレ
イン拡散層5、6を形成する。N+ 型ソース・ドレイン
拡散層5、6のうち、一方の拡散層5は後述するビット
線と接続され、他方の拡散層6は電荷蓄積用電極に接続
される。
【0010】更に、図3に示すように基板1上に層間絶
縁膜7を形成する。本工程では、先ず、基板1上におよ
そ1000Åの膜厚の不純物が注入されていない絶縁
膜、いわゆるノンドープのシリケートガラス膜を形成
し、更に、およそ1000Åの膜厚の不純物が注入され
た絶縁膜、例えば少なくともリンイオン(31P+ )を含
むシリケートガラス膜を形成して、NSG膜とPSG膜
あるいはBPSG膜が積層された層間絶縁膜7を形成す
る。そして、前記層間絶縁膜7上に図示しないレジスト
膜を形成した後に、該レジスト膜をマスクにして該層間
絶縁膜7をエッチングして前記ソース・ドレイン拡散層
6上にコンタクト孔8を形成する。
【0011】続いて、図4に示すように全面に膜厚40
00Å程度の導電化されたポリシリコン膜10を堆積す
る。尚、ポリシリコン膜10を導電化する方法として
は、例えばLPCVD法によりノンドープポリシリコン
膜を形成した後に、該ポリシリコン膜にリンイオン(31
P+ )を注入する方法、前記ノンドープポリシリコン膜
を形成した後に、不純物拡散源(POCl3 )でポリシ
リコン膜に不純物を拡散させる方法、更にはLPCVD
法によりポリシリコン膜を形成する際に、原料ガスに不
純物を混入させる方法等がある。
【0012】次に、図5に示すように前記ポリシリコン
膜10の表面を熱酸化することで、酸化膜11を形成す
る。これにより、図5に示すように上記熱酸化により前
記酸化膜11とポリシリコン膜10との界面のポリシリ
コン膜10の表面に凹凸部12を形成する。尚、本実施
の形態では500Å乃至1000Å程度の酸化膜11を
形成することで、50Å乃至1000Å程度の凹凸部1
2を形成している。
【0013】続いて、前記酸化膜11を除去した後に、
前記ポリシリコン膜10をパターニングすることによ
り、図6に示すように他方のソース・ドレイン拡散層6
にコンタクトするキャパシタの電荷蓄積用電極13を形
成する。このようにして形成した電荷蓄積用電極13で
は、前記凹凸部12を利用することで、その表面積の増
大が図られている。
【0014】上記のように電荷蓄積用電極13を形成し
た後、図7に示すように、CVD法により膜厚100Å
程度のシリコン窒化膜を形成しパターニングして容量絶
縁膜14を形成し、膜厚2000Å程度のポリシリコン
層を堆積しパターニングして、固定電極となるキャパシ
タの対向電極15を形成する。そして、図8に示すよう
にBPSG膜から成る層間絶縁膜16を形成し、ビット
線を接続する一方のソース・ドレイン拡散層5上にコン
タクト孔を開口した後に、ビット線用配線17を形成す
る。
【0015】以上に説明した本発明の製造方法によれ
ば、ポリシリコン膜10に不純物を注入した後に、該ポ
リシリコン膜10を酸化することで該ポリシリコン膜1
0の表面に凹凸部12を形成することにより、該凹凸部
12を利用して電荷蓄積用電極13の表面積を増大させ
たので、キャパシタの容量面積が増大し、その分容量値
を増大できる。従って、電荷蓄積用電極13の膜厚を増
大させずに済むので、キャパシタ部分が形成する段差を
少なくでき、その上部を延在する2層目3層目の電極配
線のステップカバレージが改善される他、SOG(スピ
ンオングラス)膜やTEOS膜などを利用した平坦化技
術を採用する際でも、段差が極端に大きくならないので
工程への負担が少なく、製造における設計マージンを広
く取ることができる。
【0016】
【発明の効果】以上、本発明によればポリシリコン膜に
不純物を注入した後に、該ポリシリコン膜を酸化すると
いう簡単な工程を施すことで、ポリシリコン膜の表面に
凹凸部を形成することにより、電荷蓄積用電極の表面積
を増大できるので、キャパシタの容量値を増大できる利
点を有する。従ってキャパシタ部分の微細化を更に推し
進めることができる。
【0017】また、蓄積電荷用電極の膜厚を薄くできる
ので、CVD堆積やエッチング工程などの加工に要する
時間を短縮してスループットが向上する利点を有する。
更に、キャパシタ部分が発生する段差を少なくできるの
で、その上部の電極配線のステップカバレージを改善
し、装置の信頼性を向上できる利点を有する他、段差が
少ないので平坦化技術を採用するときでも工程に無理を
生じることが無く、設計余裕度を広く取れる利点を有す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体記憶装置の製造方法を示す第1
の断面図である。
【図2】本発明の半導体記憶装置の製造方法を示す第2
の断面図である。
【図3】本発明の半導体記憶装置の製造方法を示す第3
の断面図である。
【図4】本発明の半導体記憶装置の製造方法を示す第4
の断面図である。
【図5】本発明の半導体記憶装置の製造方法を示す第5
の断面図である。
【図6】本発明の半導体記憶装置の製造方法を示す第6
の断面図である。
【図7】本発明の半導体記憶装置の製造方法を示す第7
の断面図である。
【図8】本発明の半導体記憶装置の製造方法を示す第8
の断面図である。
【図9】従来の半導体記憶装置を示す断面図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上にゲート電極及びソース・
    ドレイン領域を形成し、その上部にポリシリコン膜を堆
    積しパターニングして電荷蓄積用電極を形成する半導体
    記憶装置の製造方法であって、 前記電荷蓄積用電極の形成を、ポリシリコン膜に不純物
    を注入した後に、該ポリシリコン膜を酸化することによ
    り酸化膜と前記ポリシリコン膜の界面に凹凸を形成する
    ことにより前記電荷蓄積用電極の表面に凹凸部を形成
    し、 前記表面の凹凸部を被覆するように容量絶縁膜及び前記
    電荷蓄積用電極に対応する対向電極を形成することを特
    徴とする半導体記憶装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 半導体基板上にゲート電極及びソース・
    ドレイン領域を形成し、その上部にポリシリコン膜を堆
    積しパターニングして電荷蓄積用電極を形成する半導体
    記憶装置の製造方法であって、 前記ポリシリコン膜に不純物を注入する工程と、 前記ポリシリコン膜を酸化して表面に酸化膜を形成する
    と共に前記酸化膜の表面に凹凸部を形成する工程と、 前記酸化膜を除去する工程と、 前記ポリシリコン膜をパターニングして電荷蓄積用電極
    を形成する工程と、 前記電荷蓄積用電極上に容量絶縁膜及び前記電荷蓄積用
    電極に対応する対向電極を形成する工程とを有すること
    を特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
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