JPH08298309A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関するもので、特に記憶装置及び情報処理装置に代表
される半導体集積装置のキャパシタ電極の製造方法に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method of manufacturing a capacitor electrode of a semiconductor integrated device represented by a memory device and an information processing device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＤＲＡＭ等の高集積化に伴い、セルサイ
ズは縮小し、キャパシタ面積は、ますます小さくなる傾
向にあり、十分な容量を確保するためには、立体構造
（３次元構造）を取らざるを得なくなってきた。従っ
て、さまざまなキャパシタ構造が考えられている。この
ようなキャパシタ構造として、フィン型構造や王冠構造
がある。また、ポリシリコン膜からなるキャパシタ電極
を構成するストレージノードの表面に凹凸を形成して、
表面積を増加する手法も考案されている。このときのポ
リシリコンをその表面状態より粗面ポリと呼んでいる。2. Description of the Related Art With the high integration of DRAMs and the like, the cell size tends to shrink and the capacitor area tends to become smaller and smaller. To secure a sufficient capacity, a three-dimensional structure (three-dimensional structure) is required. I have to take it. Therefore, various capacitor structures have been considered. As such a capacitor structure, there are a fin type structure and a crown structure. In addition, unevenness is formed on the surface of the storage node forming the capacitor electrode made of a polysilicon film,
Techniques to increase surface area have also been devised. The polysilicon at this time is referred to as a rough surface poly because of its surface state.
【０００３】粗面ポリの形成方法としては、応用物理第
６１巻第１１号（１９９２）Ｐ．１１４７〜Ｐ．１１５
１に記載されている。図２は従来の半導体装置における
ストレージノードの製造工程図である。この図におい
て、１はシリコン等からなる基板、２はこの基板１上に
形成され、膜厚約５０００オングストロームのシリコン
酸化膜等からなる層間絶縁膜、３はこの層間絶縁膜２に
形成された開口部であるコンタクトホール、４は上記層
間絶縁膜２上に形成され、膜厚約３０００オングストロ
ームのリン等の不純物が注入されたアモルファスシリコ
ン膜で、コンタクトホール３を介して基板１と電気的に
接続されている。As a method for forming a rough surface poly, applied physics No. 61, No. 11 (1992) P. 1147-P. 115
1 is described. FIG. 2 is a manufacturing process diagram of a storage node in a conventional semiconductor device. In this figure, 1 is a substrate made of silicon or the like, 2 is formed on the substrate 1, an interlayer insulating film made of a silicon oxide film or the like having a film thickness of about 5000 angstroms, and 3 are openings formed in the interlayer insulating film 2. Contact holes 4 which are portions are amorphous silicon films formed on the above-described interlayer insulating film 2 and into which impurities such as phosphorus having a film thickness of about 3000 angstroms are implanted, and electrically connected to the substrate 1 through the contact holes 3. Has been done.
【０００４】５はこのアモルファスシリコン膜４がエッ
チング加工されたストレージノードで、このストレージ
ノード５が熱処理され、表面に凹凸が形成されたストレ
ージノードを６とする。７は層間絶縁膜２上に不均一に
形成された不要なポリシリコンの堆積物である。Reference numeral 5 designates a storage node formed by etching the amorphous silicon film 4, and the storage node 5 is heat-treated to form irregularities on its surface, which is designated as 6. Reference numeral 7 is an unnecessary polysilicon deposit formed unevenly on the interlayer insulating film 2.
【０００５】次に、図２に基づいて、ストレージノード
の製造方法を説明する。図２（ａ）に示されるように、
基板１上にＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を堆積し、層
間絶縁膜２を形成した後、層間絶縁膜２上に、リソグラ
フィー技術を用いてコンタクトホール３となる領域が開
口部となるレジストパターンを形成した後、異方性ドラ
イエッチングによりコンタクトホール３を形成する。次
に、ＣＶＤ法によりリン等の不純物の注入されたアモル
ファスシリコン膜４を堆積する。Next, a method of manufacturing the storage node will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2 (a),
After depositing a silicon oxide film on the substrate 1 by a CVD method to form an interlayer insulating film 2, a resist pattern having an opening in a region to be the contact hole 3 is formed on the interlayer insulating film 2 by using a lithography technique. After that, the contact hole 3 is formed by anisotropic dry etching. Next, the amorphous silicon film 4 in which impurities such as phosphorus are injected is deposited by the CVD method.
【０００６】次に、図２（ｂ）に示されるように、リソ
グラフィー技術を用いて、所望領域を覆うレジストマス
クを形成した後、塩素系のドライエッチング法によりア
モルファスシリコン膜４をストレージノード５の形状に
エッチング加工する。Next, as shown in FIG. 2B, a resist mask covering a desired area is formed by using a lithography technique, and then the amorphous silicon film 4 is formed on the storage node 5 by a chlorine-based dry etching method. Etching into shape.
【０００７】次に、図２（ｃ）に示されるように、希薄
なジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）雰囲気中にて７５０℃〜８００
℃、６０分間の熱処理を基板１に施すことによって、ス
トレージノード６の表面にグレインに起因する凹凸が形
成される。つまり、ストレージノード５を形成するアモ
ルファスシリコン膜が熱処理によってポリシリコン膜に
結晶化する過程において、ストレージノード６の表面に
凹凸が形成されることとなる。Next, as shown in FIG. 2C, 750 ° C. to 800 ° C. in a disilane (Si 2 H 6 ) dilute atmosphere.
By subjecting the substrate 1 to heat treatment at 60 ° C. for 60 minutes, irregularities due to grains are formed on the surface of the storage node 6. That is, unevenness is formed on the surface of the storage node 6 in the process in which the amorphous silicon film forming the storage node 5 is crystallized into the polysilicon film by the heat treatment.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た半導体装置の製造方法においては、ストレージノード
６の表面の粗面処理工程において、希薄とはいえシリコ
ン薄膜の原材料であるジシランガス雰囲気中に高温下で
さらされるために、基板１の全面にポリシリコン膜が形
成される恐れがある。つまり、図２（ｃ）に示されるよ
うに、隣接したストレージノード６（図示せず）間の層
間絶縁膜２上に不均一に不要なポリシリコンの堆積物７
が形成され、隣接するストレージノード６間がショート
し、半導体装置としての信頼性が低下するという課題が
あった。However, in the above-described method for manufacturing a semiconductor device, in the surface roughening process of the storage node 6, the disilane gas atmosphere, which is a raw material of the silicon thin film, is used at a high temperature at a high temperature. Due to the exposure, a polysilicon film may be formed on the entire surface of the substrate 1. That is, as shown in FIG. 2C, the unnecessary polysilicon deposit 7 is unevenly formed on the interlayer insulating film 2 between the adjacent storage nodes 6 (not shown).
However, there is a problem that the adjacent storage nodes 6 are short-circuited and the reliability of the semiconductor device is lowered.
【０００９】また、キャパシタ容量を増加させるため
に、さらにストレージノード６の表面積を増加させる必
要もあった。Further, in order to increase the capacitance of the capacitor, it was necessary to further increase the surface area of the storage node 6.
【００１０】本発明は係る課題を解決するためなされた
もので、キャパシタ電極間のショートを防ぐことによ
り、半導体装置の歩留りを向上できる半導体装置の製造
方法を提供するとともに、さらに大きなキャパシタ容量
を持つ半導体装置の製造方法を提供することを目的とす
る。The present invention has been made to solve the above problems, and provides a method of manufacturing a semiconductor device capable of improving the yield of the semiconductor device by preventing a short circuit between the capacitor electrodes, and further having a larger capacitor capacity. It is an object to provide a method for manufacturing a semiconductor device.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
半導体装置の製造方法においては、基板上にアモルファ
スシリコン膜からなるキャパシタ電極を形成した後、上
記アモルファスシリコン膜を熱処理し、この熱処理によ
る結晶成長により上記キャパシタ電極の表面に凹凸を形
成した後、上記基板表面をハロゲン系ガス雰囲気中にて
熱処理することを特徴とするものである。In the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 of the present invention, after forming a capacitor electrode made of an amorphous silicon film on a substrate, the amorphous silicon film is heat treated, and this heat treatment is performed. After the unevenness is formed on the surface of the capacitor electrode by crystal growth by, the substrate surface is heat-treated in a halogen-based gas atmosphere.
【００１２】さらに、本発明の請求項２記載の半導体装
置の製造方法においては、キャパシタ電極をシランガス
雰囲気中にて熱処理し、この熱処理によるアモルファス
シリコン膜の結晶成長過程により上記キャパシタ電極の
表面に凹凸を形成したことを特徴とするものである。Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the second aspect of the present invention, the capacitor electrode is heat-treated in a silane gas atmosphere, and the surface of the capacitor electrode is uneven due to the crystal growth process of the amorphous silicon film by this heat treatment. Is formed.
【００１３】本発明の請求項３記載の半導体装置の製造
方法においては、ハロゲン系ガス雰囲気中での熱処理温
度を約６５０℃以上約９００℃以下としたことを特徴と
するものである。The method for manufacturing a semiconductor device according to the third aspect of the present invention is characterized in that the heat treatment temperature in a halogen-based gas atmosphere is set to about 650 ° C. or more and about 900 ° C. or less.
【００１４】また、本発明の請求項４記載の半導体装置
の製造方法においては、キャパシタ電極の表面に凹凸を
形成した後、基板を大気中に開放せず、ハロゲン系ガス
雰囲気中にて熱処理することを特徴とするものである。Further, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the fourth aspect of the present invention, after the unevenness is formed on the surface of the capacitor electrode, the substrate is heat-treated in a halogen-based gas atmosphere without being exposed to the atmosphere. It is characterized by that.
【００１５】本発明の請求項５記載の半導体装置の製造
方法においては、基板上にアモルファスシリコン膜から
なるキャパシタ電極を形成し、このキャパシタ電極をシ
ランガス雰囲気中にて熱処理し、この熱処理による上記
アモルファスシリコン膜の結晶成長により上記キャパシ
タ電極の表面に凹凸を形成した後、上記基板表面をハロ
ゲン系ガス雰囲気中にてプラズマ処理することを特徴と
するものである。In a method of manufacturing a semiconductor device according to a fifth aspect of the present invention, a capacitor electrode made of an amorphous silicon film is formed on a substrate, the capacitor electrode is heat-treated in a silane gas atmosphere, and the amorphous substance is formed by the heat treatment. The method is characterized in that, after forming irregularities on the surface of the capacitor electrode by crystal growth of a silicon film, the surface of the substrate is plasma-treated in a halogen-based gas atmosphere.
【００１６】本発明の請求項６記載の半導体装置の製造
方法においては、キャパシタ電極の表面の凹凸上に形成
される自然酸化膜を除去した後、基板表面をハロゲン系
ガス雰囲気中にて熱処理することを特徴とするものであ
る。In the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6 of the present invention, after removing the natural oxide film formed on the irregularities of the surface of the capacitor electrode, the substrate surface is heat-treated in a halogen-based gas atmosphere. It is characterized by that.
【００１７】本発明の請求項７記載の半導体装置の製造
方法においては、水素ガス雰囲気中にて熱処理すること
により自然酸化膜の除去がおこなわれることを特徴とす
るものである。In the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7 of the present invention, the natural oxide film is removed by heat treatment in a hydrogen gas atmosphere.
【００１８】本発明の請求項８記載の半導体装置の製造
方法においては、水素ガス雰囲気中での熱処理温度を約
７５０℃以上約９００℃以下としたことを特徴とするも
のである。The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8 of the present invention is characterized in that the heat treatment temperature in a hydrogen gas atmosphere is set to about 750 ° C. or more and about 900 ° C. or less.
【００１９】本発明の請求項９記載の半導体装置の製造
方法においては、ハロゲン系ガスが塩化水素であること
を特徴とするものである。In the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9 of the present invention, the halogen-based gas is hydrogen chloride.
【００２０】[0020]
【作用】本発明の請求項１記載の半導体装置において
は、アモルファスシリコン膜からなるキャパシタ電極を
形成した後、上記アモルファスシリコン膜を熱処理し、
この熱処理による結晶成長によりキャパシタ電極の表面
にグレインに起因する凹凸が形成されることとなる。さ
らに、このキャパシタ電極をハロゲン系ガス雰囲気中に
て熱処理すると、ポリシリコンが熱化学的にエッチング
されることとなるが、エッチングレートは、グレインバ
ンダリーにおいて局所的に大きいため、キャパシタ電極
の表面の凹凸がより強調されることとなり、キャパシタ
電極の表面積はさらに大きくなる。In the semiconductor device according to the first aspect of the present invention, the amorphous silicon film is heat-treated after forming the capacitor electrode made of the amorphous silicon film,
Due to the crystal growth by this heat treatment, irregularities due to grains are formed on the surface of the capacitor electrode. Furthermore, when this capacitor electrode is heat-treated in a halogen-based gas atmosphere, polysilicon is thermochemically etched. However, since the etching rate is locally large in the grain boundary, the surface of the capacitor electrode is The unevenness is further emphasized, and the surface area of the capacitor electrode is further increased.
【００２１】さらに、本発明の請求項２記載の半導体装
置の製造方法においては、キャパシタ電極をシランガス
雰囲気中で熱処理することによって、キャパシタ電極の
表面に凹凸を形成するとともに、キャパシタ電極以外の
基板上の不必要な部分にポリシリコンからなる堆積物が
形成されることとなるが、ハロゲン系ガス雰囲気中で熱
処理することによって、ポリシリコンからなる堆積物は
熱化学的にエッチングされることとなる。Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the second aspect of the present invention, the capacitor electrode is heat-treated in a silane gas atmosphere to form irregularities on the surface of the capacitor electrode and on the substrate other than the capacitor electrode. A deposit made of polysilicon will be formed in an unnecessary portion of the above, and the heat treatment in a halogen-based gas atmosphere will cause the deposit made of polysilicon to be thermochemically etched.
【００２２】また、本発明の請求項３記載の半導体装置
の製造方法においては、ハロゲン系ガス雰囲気中にて約
６５０℃以上約９００℃以下で熱処理することによっ
て、半導体装置としての機能を低下させることなく、キ
ャパシタ電極の表面の凹凸が強調され、キャパシタ電極
の表面積がさらに大きくなり、また、基板上に不必要な
ポリシリコンからなる堆積物が除去される。Further, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the third aspect of the present invention, the function as a semiconductor device is deteriorated by performing heat treatment at about 650 ° C. to about 900 ° C. in a halogen-based gas atmosphere. Without increasing the unevenness of the surface of the capacitor electrode, the surface area of the capacitor electrode is further increased, and unnecessary deposits of polysilicon are removed on the substrate.
【００２３】本発明の請求項４記載の半導体装置の製造
方法においては、ハロゲン系ガス雰囲気中での熱処理に
よる自然酸化膜のエッチングレートがほぼ０であるの
で、ポリシリコン上に自然酸化膜が形成されると、ハロ
ゲン系ガス雰囲気中での熱処理によるポリシリコンのエ
ッチングが防げられるため、キャパシタ電極の表面に凹
凸を形成した後、大気中に開放せず連続してハロゲン系
ガス雰囲気中にて熱処理することによって、ポリシリコ
ンからなるキャパシタ電極の表面の凹凸上に又は不必要
なポリシリコンからなる堆積物上に自然酸化膜が形成さ
れることを防ぐ。In the method of manufacturing a semiconductor device according to the fourth aspect of the present invention, since the etching rate of the natural oxide film by the heat treatment in the halogen-based gas atmosphere is almost 0, the natural oxide film is formed on the polysilicon. As a result, etching of polysilicon due to heat treatment in a halogen-based gas atmosphere can be prevented, so after forming irregularities on the surface of the capacitor electrode, heat treatment is continuously performed in a halogen-based gas atmosphere without opening to the atmosphere. This prevents the natural oxide film from being formed on the unevenness of the surface of the capacitor electrode made of polysilicon or on the unnecessary deposit made of polysilicon.
【００２４】また、本発明の請求項５記載の半導体装置
の製造方法においては、シランガス雰囲気中での熱処理
によって形成された不必要なポリシリコンの堆積物が、
ハロゲン系ガス雰囲気中でのプラズマ処理を施すことに
よって除去できる。さらに、このプラズマ処理において
は、表面に自然酸化膜が形成されたポリシリコンにおい
ても、エッチング除去できる。Further, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the fifth aspect of the present invention, the unnecessary polysilicon deposit formed by the heat treatment in the silane gas atmosphere is
It can be removed by performing plasma treatment in a halogen-based gas atmosphere. Further, in this plasma treatment, even the polysilicon having a natural oxide film formed on its surface can be removed by etching.
【００２５】本発明の請求項６記載の半導体装置の製造
方法においては、キャパシタ電極の表面に凹凸を形成し
た後、一旦大気中に開放し、工程管理のために表面観察
を行ったとしても、自然酸化膜を除去した後、ハロゲン
系ガス雰囲気中にて熱処理を施すことによって、自然酸
化膜によってポリシリコンのエッチングが防げられるこ
となく、キャパシタ電極の表面の凹凸が強調でき、また
不必要なポリシリコンからなる堆積物が除去できる。In the method of manufacturing a semiconductor device according to the sixth aspect of the present invention, even if the surface of the capacitor electrode is formed with irregularities and then once exposed to the atmosphere and the surface is observed for process control, After removing the natural oxide film, by performing heat treatment in a halogen-based gas atmosphere, the natural oxide film does not prevent the polysilicon from being etched, and the irregularities on the surface of the capacitor electrode can be emphasized. Deposits made of silicon can be removed.
【００２６】本発明の請求項７記載の半導体装置の製造
方法においては、ポリシリコン上に形成された自然酸化
膜を水素ガス雰囲気中で熱処理することによって自然酸
化膜を還元除去できる。In the method of manufacturing the semiconductor device according to the seventh aspect of the present invention, the natural oxide film formed on the polysilicon is heat-treated in a hydrogen gas atmosphere to reduce and remove the natural oxide film.
【００２７】さらに、本発明の請求項８記載の半導体装
置の製造方法においては、水素雰囲気中にて、約７５０
℃以上約９００℃以下で熱処理することによって、半導
体装置としての機能を低下させることなく、自然酸化膜
が除去できる。Furthermore, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the eighth aspect of the present invention, in a hydrogen atmosphere, about 750
By performing the heat treatment at a temperature of not lower than 900 ° C. and not higher than about 900 ° C., the natural oxide film can be removed without lowering the function of the semiconductor device.
【００２８】本発明の請求項９記載の半導体装置の製造
方法においては、ハロゲン系ガスとして塩化水素を用い
ることによって、ポリシリコンのエッチングを行うこと
ができる。In the method of manufacturing a semiconductor device according to the ninth aspect of the present invention, the etching of polysilicon can be performed by using hydrogen chloride as the halogen-based gas.
【００２９】[0029]
実施例１．本発明の実施例１のキャパシタ電極における
ストレージノードの製造方法について以下説明する。図
１はストレージノードの製造工程断面図である。この図
において、従来例と同一符号は全く同一のものを示す。Example 1. A method of manufacturing the storage node in the capacitor electrode according to the first embodiment of the present invention will be described below. FIG. 1 is a sectional view of a manufacturing process of a storage node. In this figure, the same reference numerals as in the conventional example indicate the same elements.
【００３０】まず、図１（ａ）に示されるように、従来
例と全く同一の方法にて、層間絶縁膜２にコンタクトホ
ール３を形成し、基板１上にＣＶＤ法にてアモルファス
シリコン膜２を約３０００オングストローム堆積する。
例えば、このときの成膜条件としては、縦型減圧ＣＶＤ
装置を用い、ＳｉＨ4＝５００ｓｃｃｍ、ＰＨ3＝１ｓｃ
ｃｍ、デポ圧力は１ｔｏｒｒであった。また、このとき
のアモルファスシリコン膜４中のリン濃度は５×１０20
／ｃｍ3であった。First, as shown in FIG. 1A, a contact hole 3 is formed in an interlayer insulating film 2 by the same method as the conventional example, and an amorphous silicon film 2 is formed on a substrate 1 by a CVD method. Of about 3000 Å.
For example, the film forming conditions at this time are vertical low pressure CVD.
SiH 4 = 500sccm, PH 3 = 1sc
cm, and the depot pressure was 1 torr. The phosphorus concentration in the amorphous silicon film 4 at this time is 5 × 10 20.
/ Cm 3 .
【００３１】次に、図１（ｂ）に示されるように、リソ
グラフィー技術を用いて、所望領域を覆うレジストマス
クを形成した後塩素系のドライエッチング法にてアモル
ファスシリコン膜４をストレージノード５の形状にエッ
チング加工する。Next, as shown in FIG. 1B, a resist mask covering a desired region is formed by using a lithography technique, and then the amorphous silicon film 4 is formed on the storage node 5 by a chlorine-based dry etching method. Etching into shape.
【００３２】次に、引き続いて粗面化処理を行う。図１
（ｃ）に示されるように、１ｍｔｏｒｒの真空中にシラ
ンガスであるジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）を５ｓｃｃｍだけ導
入し、約７５０℃〜８００℃にて６０分間熱処理を基板
１に施すことによって、ストレージノード６の表面にグ
レインに起因した凹凸が形成される。このときの熱処理
には通常の縦型炉を用いた。この熱処理によって、スト
レージノード５を形成するアモルファスシリコン膜が、
ポリシリコン膜に結晶化する過程において、ストレージ
ノード６の表面に凹凸が形成されることとなる。Next, a roughening process is subsequently performed. FIG.
As shown in (c), by introducing 5 silane of disilane (Si 2 H 6 ) which is a silane gas in a vacuum of 1 mtorr, and heat treating the substrate 1 at about 750 ° C. to 800 ° C. for 60 minutes to store Concavities and convexities due to grains are formed on the surface of the node 6. A normal vertical furnace was used for the heat treatment at this time. By this heat treatment, the amorphous silicon film forming the storage node 5 becomes
In the process of crystallizing the polysilicon film, irregularities are formed on the surface of the storage node 6.
【００３３】また、このとき、層間絶縁膜２上にも不均
一に不要なポリシリコンの堆積物７が堆積する。また、
層間絶縁膜２上への不要なポリシリコンの堆積物７の成
膜レートを測定したところ、上述した条件では成膜の厚
さは約８０オングストローム／６０分であった。しか
し、このポリシリコンの堆積物７は膜状とならず島状と
なることが多い。At this time, unnecessary polysilicon deposits 7 are nonuniformly deposited on the interlayer insulating film 2. Also,
When the film forming rate of the unnecessary polysilicon deposit 7 on the interlayer insulating film 2 was measured, the film forming thickness was about 80 Å / 60 minutes under the above-mentioned conditions. However, this polysilicon deposit 7 often has an island shape instead of a film shape.
【００３４】次に、図１（ｄ）に示されるように、縦型
炉の真空を破ることなく、引き続いて炉の温度を８００
℃として、炉内にガス流量約２０ｓｃｃｍのハロゲン系
ガスである塩化水素（ＨＣｌ）を導入し、３０分間熱処
理を施し、不要なポリシリコンの堆積物７を除去する。
上述した条件にて別のサンプルでポリシリコンのエッチ
ング量を計測したところ、３０分間で約１００オングス
トロームであるため、この熱処理によってストレージノ
ード６間に形成された不要なポリシリコンの堆積物７は
完全に除去される。Next, as shown in FIG. 1 (d), the temperature of the vertical furnace is continuously raised to 800 without breaking the vacuum of the vertical furnace.
At a temperature of 0 ° C., hydrogen chloride (HCl), which is a halogen-based gas with a gas flow rate of about 20 sccm, is introduced into the furnace, and heat treatment is performed for 30 minutes to remove unnecessary polysilicon deposits 7.
When the etching amount of polysilicon was measured for another sample under the above-mentioned conditions, it was about 100 angstroms in 30 minutes, so the unnecessary polysilicon deposit 7 formed between the storage nodes 6 by this heat treatment was completely removed. Will be removed.
【００３５】上述したストレージノードの製造方法にお
いては、ストレージノード６の表面に凹凸を形成する粗
面処理工程において意図せず堆積された不要なポリシリ
コンの堆積物７は、ストレージノード６の粗面処理後、
大気中に開放せず連続してＨＣｌ雰囲気中にて熱処理す
ることによって、熱化学的にエッチングされ、隣接する
ストレージノード６間がショートすることを防ぐ。In the above-described storage node manufacturing method, the unnecessary polysilicon deposit 7 unintentionally deposited in the rough surface treatment step of forming irregularities on the surface of the storage node 6 is the rough surface of the storage node 6. After treatment,
By continuously performing heat treatment in an HCl atmosphere without opening to the atmosphere, thermochemical etching is prevented, and a short circuit between adjacent storage nodes 6 is prevented.
【００３６】さらに、ストレージノード６の表面に形成
されたポリシリコンのグレインに起因する凹凸は、ＨＣ
ｌ雰囲気中にて熱処理されることによって、グレインバ
ウンダリーがより選択的にエッチングされるため、スト
レージノード６の表面の凹凸がさらに強調され、ストレ
ージノード６の表面積が増大する。Furthermore, the unevenness due to the grains of polysilicon formed on the surface of the storage node 6 is HC
The grain boundary is more selectively etched by the heat treatment in the atmosphere, so that the unevenness of the surface of the storage node 6 is further emphasized and the surface area of the storage node 6 is increased.
【００３７】また、ポリシリコンがＨＣｌによってエッ
チングされる下限温度は約６５０℃であり、デバイスに
対する許容熱処理温度の上限温度が約９００℃であるた
め、ハロゲン系ガス雰囲気中での熱処理は、約６５０℃
以上９００℃以下の範囲内で行う必要がある。Further, since the lower limit temperature at which polysilicon is etched by HCl is about 650 ° C. and the upper limit temperature of the allowable heat treatment temperature for the device is about 900 ° C., the heat treatment in a halogen-based gas atmosphere is about 650 ° C. ℃
It is necessary to perform it within the range of 900 ° C or lower.
【００３８】実施例２．本発明の実施例２のストレージ
ノードの製造方法について以下説明する。まず、実施例
１と同様にリン等の不純物が注入されたアモルファスシ
リコン膜４からなるストレージノード５を形成し、この
ストレージノード５にジシラン雰囲気中での熱処理をす
ることにより粗面化処理を施す。その後、一旦装置より
取り出し、表面観察等の処理を施す。このとき、大気中
にさらされた基板１上のポリシリコン膜上には自然酸化
膜が成長することとなる。Example 2. A method of manufacturing the storage node according to the second embodiment of the present invention will be described below. First, similarly to Example 1, a storage node 5 made of an amorphous silicon film 4 into which an impurity such as phosphorus is implanted is formed, and the storage node 5 is heat-treated in a disilane atmosphere to be roughened. . After that, it is once taken out of the apparatus and subjected to a treatment such as surface observation. At this time, a natural oxide film grows on the polysilicon film on the substrate 1 exposed to the atmosphere.
【００３９】次に、再び装置内に戻し、水素（Ｈ2）ガ
スを装置内に導入し、Ｈ2ガス雰囲気中にて８５０℃に
昇温して、約２０分間の熱処理を行い、ポリシリコン膜
上の自然酸化膜の除去処理を行った後、８００℃に降温
し、装置内にＨＣｌを導入して、ＨＣｌ雰囲気中にて約
３０分間熱処理を施し、層間絶縁膜２上の不要なポリシ
リコンの堆積物７をエッチング除去する。Next, the device is returned to the inside of the apparatus again, hydrogen (H 2 ) gas is introduced into the apparatus, the temperature is raised to 850 ° C. in an atmosphere of H 2 gas, and heat treatment is performed for about 20 minutes to make polysilicon After removing the natural oxide film on the film, the temperature is lowered to 800 ° C., HCl is introduced into the apparatus, and heat treatment is performed for about 30 minutes in the HCl atmosphere to remove unnecessary poly on the interlayer insulating film 2. The silicon deposit 7 is removed by etching.
【００４０】実施例２のストレージノードの製造方法に
おいては、ストレージノード６の粗面化処理を施した
後、一旦装置外に取り出し、表面観察等が行われるた
め、確実に工程管理ができ、製造歩留りが向上するが、
一旦大気中にさらされることとなるためポリシリコン膜
上に自然酸化膜が成長することとなる。In the method of manufacturing the storage node of the second embodiment, after the storage node 6 is subjected to the surface roughening treatment, it is temporarily taken out of the apparatus and the surface is observed. Yield improves, but
Since it is once exposed to the atmosphere, a natural oxide film grows on the polysilicon film.
【００４１】このように、ポリシリコン膜上に自然酸化
膜が形成された状態では、ＨＣｌ雰囲気中で熱処理を行
ってもポリシリコン膜は全くエッチングされなかった。
つまり、ＨＣｌによるＳｉＯ2のエッチングレートはほ
ぼ０であるので、ポリシリコン膜の表面の自然酸化膜に
よりエッチングが進行されないためである。As described above, in the state where the natural oxide film was formed on the polysilicon film, the polysilicon film was not etched at all even when the heat treatment was performed in the HCl atmosphere.
That is, since the etching rate of SiO 2 by HCl is almost 0, the etching does not proceed due to the natural oxide film on the surface of the polysilicon film.
【００４２】従って、実施例２においては、ポリシリコ
ン上の自然酸化膜をＨ2雰囲気中にて熱処理することに
よって、自然酸化膜を還元除去した後、ＨＣｌ雰囲気中
で熱処理することによって、層間絶縁膜２上に堆積され
た不要なポリシリコンの堆積物７が、効果的にエッチン
グ除去されるとともに、ストレージノード６の表面の凹
凸も強調される。Therefore, in the second embodiment, the natural oxide film on the polysilicon is heat-treated in the H 2 atmosphere to reduce and remove the natural oxide film, and then the heat treatment is carried out in the HCl atmosphere to obtain the interlayer insulation. Unnecessary polysilicon deposits 7 deposited on the film 2 are effectively etched away, and irregularities on the surface of the storage node 6 are also emphasized.
【００４３】また、自然酸化膜が水素によって還元除去
される下限温度は約７５０℃であり、デバイスに対する
許容熱処理温度の上限温度が約９００℃であるため、Ｈ
2ガス雰囲気中での熱処理は、約７５０℃以上約９００
℃以下の範囲で行う必要がある。Further, the lower limit temperature at which the natural oxide film is reduced and removed by hydrogen is about 750 ° C., and the upper limit temperature of the allowable heat treatment temperature for the device is about 900 ° C.
Heat treatment in 2 gas atmosphere is about 750 ℃ or more and about 900
It is necessary to carry out within the range of ℃ or less.
【００４４】さらに、自然酸化膜の除去方法としては、
Ｈ2ガス雰囲気中での熱処理について説明したが、フッ
化水素（ＨＦ）及びモノシラン（ＳｉＨ4）等によるも
のでも良い。Further, as a method for removing the natural oxide film,
Although the heat treatment in the H 2 gas atmosphere has been described, hydrogen fluoride (HF), monosilane (SiH 4 ) or the like may be used.
【００４５】また、上述した実施例１及び２において
は、ハロゲン系ガスとしてＨＣｌを用いて説明したがこ
れに限るものではなく、塩素（Ｃｌ2）等のガスでも同
様の効果が得られる。また、上述した実施例において、
熱処理にはバッチ型の縦型炉を用いたものについて説明
したが、高真空を保つことが容易であるため、ランプア
ニール炉等の枚葉式の装置を用いてもよい。Further, in the above-described first and second embodiments, HCl is used as the halogen-based gas, but the present invention is not limited to this, and the same effect can be obtained with a gas such as chlorine (Cl 2 ). Also, in the above-described embodiment,
Although the batch type vertical furnace is used for the heat treatment, a single-wafer type apparatus such as a lamp annealing furnace may be used because it is easy to maintain a high vacuum.
【００４６】実施例３．次に、本発明の実施例３のスト
レージノードの製造方法について説明する。まず、上述
した実施例２と全く同一の工程にて、ストレージノード
の粗面化処理まで行った後、装置外に一旦取り出し、表
面観察等の処理を行った後、並行平板型のエッチャー内
に基板１を戻し、ハロゲン系ガスであるＨＣｌ（１００
ｓｃｃｍ）雰囲気で、ハロゲンプラズマ処理により、隣
接するストレージノード６間の層間絶縁膜２上の不要な
ポリシリコンの堆積物７はエッチング除去されることと
なる。Example 3. Next, a method of manufacturing the storage node according to the third embodiment of the present invention will be described. First, after performing the roughening treatment of the storage node in exactly the same steps as in the above-described second embodiment, the storage node is once taken out of the apparatus, the surface observation is performed, and the like, and then the parallel plate type etcher is placed. The substrate 1 is returned, and the halogen-based gas HCl (100 (100
The unnecessary polysilicon deposit 7 on the interlayer insulating film 2 between the adjacent storage nodes 6 is removed by etching by the halogen plasma treatment in the (sccm) atmosphere.
【００４７】この実施例３においては、実施例２で説明
した自然酸化膜の除去のための処理が行われなくとも、
ハロゲンプラズマ処理によって、自然酸化膜とともに不
要なポリシリコンの堆積物が同時にエッチング除去され
るため、上述した実施例２と比べて製造工程数を減らす
ことができるため、製造コストのダウンを図ることがで
きる。In the third embodiment, even if the processing for removing the natural oxide film described in the second embodiment is not performed,
By the halogen plasma treatment, unnecessary polysilicon deposits are simultaneously removed by etching together with the natural oxide film, so that the number of manufacturing steps can be reduced as compared with the above-described second embodiment, so that the manufacturing cost can be reduced. it can.
【００４８】[0048]
【発明の効果】本発明の請求項１記載の半導体装置の製
造方法においては、キャパシタ電極の表面に凹凸を形成
した後に、ハロゲン系ガス雰囲気中にて熱処理すること
によって、キャパシタ電極の表面の凹凸を強調し、キャ
パシタ電極の表面積が増大できるので、大容量のキャパ
シタ電極を有する半導体装置を提供できるという効果を
有する。In the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect of the present invention, the unevenness on the surface of the capacitor electrode is obtained by forming the unevenness on the surface of the capacitor electrode and then performing heat treatment in a halogen-based gas atmosphere. Since the surface area of the capacitor electrode can be increased, it is possible to provide a semiconductor device having a large-capacity capacitor electrode.
【００４９】さらに、本発明の請求項２記載の半導体装
置の製造方法においては、キャパシタ電極をシランガス
雰囲気中にて熱処理することによって、キャパシタ電極
の表面に凹凸が形成されるとともに、この工程において
不必要なポリシリコンの堆積物が形成されることとなる
が、ハロゲン系ガス雰囲気中にて熱処理することによっ
てこの不必要なポリシリコンの堆積物が除去されるため
に、隣接するキャパシタ電極がショートすることを防
ぎ、半導体装置の歩留りが向上するという効果を有す
る。Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the second aspect of the present invention, heat treatment is performed on the capacitor electrode in a silane gas atmosphere to form irregularities on the surface of the capacitor electrode, and in this step, Necessary polysilicon deposits will be formed, but adjacent capacitor electrodes are short-circuited because the unnecessary polysilicon deposits are removed by heat treatment in a halogen-based gas atmosphere. This has the effect of preventing this and improving the yield of semiconductor devices.
【００５０】また、本発明の請求項３記載の半導体装置
の製造方法においては、ハロゲン系ガス雰囲気中での熱
処理温度を約６５０℃以上約９００℃以下とすることに
よって、半導体装置の機能を損することなく、キャパシ
タ電極の表面の凹凸が強調でき、表面積を増大すること
ができるという効果を有する。In the method for manufacturing a semiconductor device according to the third aspect of the present invention, the function of the semiconductor device is impaired by setting the heat treatment temperature in the halogen-based gas atmosphere to about 650 ° C. or more and about 900 ° C. or less. Without this, the unevenness on the surface of the capacitor electrode can be emphasized and the surface area can be increased.
【００５１】本発明の請求項４記載の半導体装置におい
ては、キャパシタ電極の表面に凹凸を形成した後、大気
中に開放せずハロゲン系ガス雰囲気中で熱処理すること
によって、ポリシリコン上に自然酸化膜が形成されるこ
とがないため、自然酸化膜によって、ハロゲン系ガス雰
囲気中での熱処理の効果が防げられることがない。In the semiconductor device according to the fourth aspect of the present invention, after unevenness is formed on the surface of the capacitor electrode, it is heat-treated in a halogen-based gas atmosphere without being exposed to the atmosphere, so that the polysilicon is naturally oxidized. Since no film is formed, the natural oxide film does not prevent the effect of heat treatment in a halogen-based gas atmosphere.
【００５２】本発明の請求項５記載の半導体装置の製造
方法においては、シランガス雰囲気中での熱処理によっ
て形成された不必要なポリシリコンの堆積物を、ハロゲ
ン系ガス雰囲気中でのプラズマ処理によって除去でき
る。このとき、自然酸化膜が表面に形成されたポリシリ
コンも除去できるために、隣接するキャパシタ電極がシ
ョートすることを防ぎ、半導体装置の歩留りが向上する
という効果を有する。In the method of manufacturing a semiconductor device according to a fifth aspect of the present invention, unnecessary polysilicon deposits formed by heat treatment in a silane gas atmosphere are removed by plasma treatment in a halogen gas atmosphere. it can. At this time, since the native oxide film can also remove the polysilicon formed on the surface, it is possible to prevent the adjacent capacitor electrodes from being short-circuited and to improve the yield of the semiconductor device.
【００５３】本発明の請求項６記載の半導体装置の製造
方法においては、キャパシタ電極の表面に凹凸を形成し
た後に、ポリシリコン上に形成された自然酸化膜の除去
を行うことによって、自然酸化膜により防げられること
なくハロゲン系ガス雰囲気中での熱処理によってポリシ
リコンを熱化学的にエッチングできるので、キャパシタ
の表面に凹凸を形成した後、表面観察等の工程管理が行
うことができるため、さらに半導体装置の歩留り及び性
能が向上するという効果を有する。In the method of manufacturing a semiconductor device according to the sixth aspect of the present invention, the natural oxide film formed on the polysilicon is removed after the unevenness is formed on the surface of the capacitor electrode, and the natural oxide film is removed. Since it is possible to thermochemically etch polysilicon by heat treatment in a halogen-based gas atmosphere without being prevented by the above, it is possible to perform process control such as surface observation after forming irregularities on the surface of the capacitor. This has the effect of improving the yield and performance of the device.
【００５４】本発明の請求項７記載の半導体装置の製造
方法においては、水素ガス雰囲気中で熱処理することに
よって、自然酸化膜が還元除去できるという効果を有す
る。In the method of manufacturing a semiconductor device according to the seventh aspect of the present invention, there is an effect that the natural oxide film can be reduced and removed by heat treatment in a hydrogen gas atmosphere.
【００５５】さらに、本発明の請求項８記載の半導体装
置の製造方法においては、水素ガス雰囲気中での熱処理
温度を約７５０℃以上約９００℃以下とすることによっ
て半導体装置の機能を損することなく自然酸化膜が除去
できるという効果を有する。Further, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the eighth aspect of the present invention, the heat treatment temperature in the hydrogen gas atmosphere is set to about 750 ° C. or more and about 900 ° C. or less without impairing the function of the semiconductor device. The effect is that the natural oxide film can be removed.
【００５６】本発明の請求項９記載の半導体装置の製造
方法においては、ハロゲン系ガスを塩化水素とすること
によって、ポリシリコンのエッチングを効果的に行うこ
とができるという効果を有する。In the method of manufacturing a semiconductor device according to the ninth aspect of the present invention, the halogen-based gas is hydrogen chloride, which has the effect that the polysilicon can be effectively etched.
【図１】 本発明の実施例１である半導体装置の製造方
法を示す製造工程断面図である。FIG. 1 is a manufacturing step sectional view showing a method of manufacturing a semiconductor device, which is a first embodiment of the present invention.
【図２】 従来の半導体装置の製造方法を示す製造工程
断面図である。FIG. 2 is a manufacturing step cross-sectional view showing a conventional method of manufacturing a semiconductor device.
１ 基板、４ アモルファスシリコン膜、５ ストレー
ジノード、６ 表面に凹凸が形成されたストレージノー
ド。1 substrate, 4 amorphous silicon film, 5 storage node, 6 storage node having surface irregularities.
Claims (9)
るキャパシタ電極を形成した後、上記アモルファスシリ
コン膜を熱処理し、この熱処理による結晶成長により上
記キャパシタ電極の表面に凹凸を形成した後、上記基板
表面をハロゲン系ガス雰囲気中にて熱処理することを特
徴とする半導体装置の製造方法。1. A capacitor electrode made of an amorphous silicon film is formed on a substrate, the amorphous silicon film is heat-treated, and unevenness is formed on the surface of the capacitor electrode by crystal growth by the heat treatment. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising performing heat treatment in a halogen-based gas atmosphere.
て熱処理し、この熱処理によるアモルファスシリコン膜
の結晶成長過程により上記キャパシタ電極の表面に凹凸
を形成した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。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the capacitor electrode is heat-treated in a silane gas atmosphere, and unevenness is formed on the surface of the capacitor electrode by the crystal growth process of the amorphous silicon film by this heat treatment. Production method.
を約６５０℃以上約９００℃以下としたことを特徴とす
る請求項１又は２記載の半導体装置の製造方法。3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the heat treatment temperature in the halogen-based gas atmosphere is set to about 650 ° C. or more and about 900 ° C. or less.
後、基板を大気中に開放せず、ハロゲン系ガス雰囲気中
にて熱処理することを特徴とする請求項１〜３のいずれ
かに記載の半導体装置の製造方法。4. The method according to claim 1, wherein the substrate is heat-treated in a halogen-based gas atmosphere without being exposed to the atmosphere after forming the unevenness on the surface of the capacitor electrode. Manufacturing method of semiconductor device.
るキャパシタ電極を形成し、このキャパシタ電極をシラ
ンガス雰囲気中にて熱処理し、この熱処理による上記ア
モルファスシリコン膜の結晶成長により上記キャパシタ
電極の表面に凹凸を形成した後、上記基板表面をハロゲ
ン系ガス雰囲気中にてプラズマ処理することを特徴とす
る半導体装置の製造方法。5. A capacitor electrode made of an amorphous silicon film is formed on a substrate, the capacitor electrode is heat treated in a silane gas atmosphere, and the heat treatment causes crystal growth of the amorphous silicon film to form irregularities on the surface of the capacitor electrode. After the formation, the surface of the substrate is subjected to plasma treatment in a halogen-based gas atmosphere, and a method of manufacturing a semiconductor device.
れる自然酸化膜を除去した後、基板表面をハロゲン系ガ
ス雰囲気中にて熱処理することを特徴とする請求項１〜
３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。6. The surface of the substrate is heat-treated in a halogen-based gas atmosphere after removing the natural oxide film formed on the irregularities of the surface of the capacitor electrode.
4. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of 3 above.
より自然酸化膜の除去がおこなわれることを特徴とする
請求項６記載の半導体装置の製造方法。7. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the natural oxide film is removed by heat treatment in a hydrogen gas atmosphere.
５０℃以上約９００℃以下としたことを特徴とする請求
項７記載の半導体装置の製造方法。8. A heat treatment temperature in a hydrogen gas atmosphere is about 7
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the temperature is set to 50 ° C. or higher and about 900 ° C. or lower.
特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の半導体装置
の製造方法。9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the halogen-based gas is hydrogen chloride.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7103689A JPH08298309A (en) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | Manufacture of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7103689A JPH08298309A (en) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | Manufacture of semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08298309A true JPH08298309A (en) | 1996-11-12 |
Family
ID=14360754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7103689A Pending JPH08298309A (en) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | Manufacture of semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08298309A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100275947B1 (en) * | 1998-01-23 | 2001-01-15 | 김영환 | Method of fabricating capacitor for semiconductor device |
-
1995
- 1995-04-27 JP JP7103689A patent/JPH08298309A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100275947B1 (en) * | 1998-01-23 | 2001-01-15 | 김영환 | Method of fabricating capacitor for semiconductor device |
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