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JPH07268663A - Formation of capacitor insulating film, formation of semiconductor memory device and apparatus for producing semiconductor - Google Patents

Formation of capacitor insulating film, formation of semiconductor memory device and apparatus for producing semiconductor

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Publication number
JPH07268663A
JPH07268663A JP6061233A JP6123394A JPH07268663A JP H07268663 A JPH07268663 A JP H07268663A JP 6061233 A JP6061233 A JP 6061233A JP 6123394 A JP6123394 A JP 6123394A JP H07268663 A JPH07268663 A JP H07268663A
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JP
Japan
Prior art keywords
film
forming
insulating film
polycrystalline silicon
capacitor insulating
Prior art date
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Application number
JP6061233A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3601847B2 (en
Inventor
Naokatsu Ikegami
尚克 池上
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
Priority to JP06123394A priority Critical patent/JP3601847B2/en
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Abstract

PURPOSE:To easily form a capacitor insulating film in the case of increasing of the capacitance of the capacitor insulating film by forming ruggedness therein without expanding the capacitor area. CONSTITUTION:A silicon film (not shown in Fig.) is formed on a silicon oxidized film 21a by passing gaseous SiH4 at a gas flow rate of 150sccm under a pressure condition of 0.2Torr. The forming temp. is set at 575 deg.C. The sample is annealed at about 600 deg.C in a vacuum atmosphere. Consequently, the rough surface polycrystalline silicon film having surface ruggedness is obtd. The film is subjected to ion implantation of arsenic ion (<75>As<+>) under conditions of acceleration energy of 30KeV and dose quantity of 5X10<15>ion/cm<2>. The silicon oxidized film 21c is selectively etched by using the ion implanted film as an etching mask, by which recessed parts 27 are obtd. The polycrystalline silicon film 29 is formed on the silicon oxidized film 21c already formed with the ruggedness, by which the ruggedness is transferred onto the film 29. The film 29 is subjected to a nitriding treatment after removal of the silicon oxidized film 21c, by which the capacitor insulating film is obtd.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、キャパシタ絶縁膜の
形成方法、これを用いた半導体記憶装置の形成方法及
び、これらの実施に好適な装置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 for forming a capacitor insulating film, a method for forming a semiconductor memory device using the same, and an apparatus suitable for implementing these.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えばDRAM(ダイナミックランダム
アクセスメモリ)の高集積化を所望の電気的特性を満足
しつつ行なうためには、キャパシタの平面積を拡張する
ことなく所望の容量を示すキャパシタを形成出来ること
が重要になる。この要求を満足し得る従来技術として例
えば文献I(Extended Abstracts of the 21st Confere
nce on Solid State Devices and Materials,Tokyo,198
8,pp.137-140)に開示のキャパシタ形成方法があった。
この方法では、:キャパシタの一方の電極となる電化
蓄積電極(ストレージノード)としてのストレージノー
ドポリシリコン層上に、スピンオングラス(SOG)と
レジストとの混合物を塗布する。:次に、この試料を
160℃の温度でベークする。:次に、この試料をフ
ッ酸緩衝液中に入れSOGを選択的にエッチングする。
:このエッチングではレジストは残存しSOGであっ
た部分は穴部となるので、次に、レジスト部分を耐エッ
チングマスクとして用いストレージノードポリシリコン
層を異方性エッチングによりエッチングして該層に凹部
を多数形成する。この結果、ストレージノードポリシリ
コン層に凹凸が形成される。:次に、凹凸が形成され
たこのポリシリコン層表面を例えば酸化して表面にキャ
パシタ絶縁膜を形成する。このように形成されたキャパ
シタ絶縁膜は同じ平面積であっても凹凸がある分実効面
積が増加するので、キャパシタの容量は凹凸がない場合
に比べ2倍程度に向上するという。
2. Description of the Related Art In order to achieve high integration of, for example, a DRAM (Dynamic Random Access Memory) while satisfying desired electrical characteristics, a capacitor exhibiting a desired capacitance can be formed without expanding the plane area of the capacitor. Is important. As a conventional technique that can satisfy this demand, for example, Document I (Extended Abstracts of the 21st Confere
nce on Solid State Devices and Materials, Tokyo, 198
8, pp.137-140).
In this method: A mixture of spin-on-glass (SOG) and a resist is applied on a storage node polysilicon layer as an electrification storage electrode (storage node) which becomes one electrode of a capacitor. : Next, bake this sample at a temperature of 160 ° C. : Next, this sample is placed in a hydrofluoric acid buffer solution to selectively etch SOG.
: In this etching, the resist remains and the part that was SOG becomes a hole. Next, the resist part is used as an etching resistant mask to etch the storage node polysilicon layer by anisotropic etching to form a recess in the layer. Many are formed. As a result, irregularities are formed in the storage node polysilicon layer. Next, the surface of the polysilicon layer having the irregularities is oxidized, for example, to form a capacitor insulating film on the surface. The capacitor insulating film formed in this way has an effective area increased due to the presence of irregularities even if it has the same plane area, so that the capacitance of the capacitor is approximately doubled as compared with the case where there is no irregularity.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の方法では、ストレージノードポリシリコン層上
にスピンオングラス(SOG)とレジストとの混合物を
塗布し、次にこの試料をベークし、次にこの試料をフッ
酸緩衝液中に入れてSOGを選択的にエッチングし、こ
のエッチングで除去されず残存するレジストを耐エッチ
ングマスクとして用いるというように、耐エッチングマ
スクを得るまでの工程が複雑であるという問題点があ
る。したがって、これに変わる新たな技術が望まれる。
この新たな技術を実現するためのひとつのヒントとし
て、この出願に係る発明者は例えば文献II(応用物理学
会誌、第61巻第11号(1992),pp.1147
−1151)に開示の技術に着目した。この技術とは、
多結晶シリコン層の形成条件を工夫することにより、あ
る部分は粒状(半球状グレイン)でそれら粒状部分の間
は薄膜状という状態の凹凸表面を有する多結晶シリコン
膜(以下、「粗面多結晶シリコン膜」という。)を形成
する技術である。そしてこの粗面多結晶シリコン膜を被
エッチング物である下地上に形成した後に下地をエッチ
ングした場合、粗面多結晶シリコン膜の粒状の部分が耐
エッチングマスクとして機能するのではないかと考え、
結果として、粗面多結晶シリコン膜の凹凸が下地に転写
されるのではないかと考えた。そこで、この出願に係る
発明者は酸化シリコン膜上に粗面多結晶シリコン膜を形
成し、次に、ドライエッチング装置(具体的には平行平
板型のリアクテイブイオンエッチング装置)により、こ
の酸化シリコン膜のエッチングを試みてみた。しかし、
この場合、粗面多結晶シリコン膜の凹凸を酸化シリコン
膜に転写することは期待した程できなかった。粗面多結
晶シリコン膜における粒状の部分間の薄膜部分も耐エッ
チングマスクとして働くためと思われる。そこで今度
は、下地である酸化シリコン膜のエッチング時の多結晶
シリコンに対する選択比を下げる条件で(つまり粗面多
結晶シリコン膜がエッチングされ易くなる条件で)下地
をエッチングすることも試みてみた。しかし、このよう
な条件では今度は粗面多結晶シリコンの粒状部分までも
極めて高速度にエッチングされてしまうという問題点が
生じることが分かった。したがって、粗面多結晶シリコ
ン膜をエッチングマスクとするにはさらなる工夫が必要
であった。また、粗面多結晶シリコン膜をエッチングマ
スクとする方法以外にも、キャパシタ絶縁膜に凹凸を簡
易に形成し得る方法があれば望ましい。
However, in the above-mentioned conventional method, a mixture of spin-on-glass (SOG) and a resist is applied on the storage node polysilicon layer, then this sample is baked, and then this sample is baked. It is said that the process of obtaining the etching resistant mask is complicated, such that the sample is placed in a hydrofluoric acid buffer solution to selectively etch the SOG, and the resist not removed by this etching is used as the etching resistant mask. There is a problem. Therefore, a new technology to replace this is desired.
As one hint for realizing this new technique, the inventor of the present application discloses, for example, Document II (Journal of Applied Physics, Vol. 61, No. 11 (1992), pp. 1147).
Attention was paid to the technology disclosed in -1151). What is this technology?
By devising the conditions for forming the polycrystalline silicon layer, a polycrystalline silicon film (hereinafter, referred to as "rough-faced polycrystalline It is a technology for forming a "silicon film". And when the base is etched after forming this rough surface polycrystalline silicon film on the base material that is the object to be etched, it is thought that the granular portion of the rough surface polycrystalline silicon film may function as an etching resistant mask,
As a result, it was considered that the irregularities of the rough-surface polycrystalline silicon film might be transferred to the base. Therefore, the inventor of this application forms a rough-surface polycrystalline silicon film on a silicon oxide film, and then uses a dry etching device (specifically, a parallel plate type reactive ion etching device) to form this silicon oxide film. I tried etching the film. But,
In this case, it was not possible to transfer the irregularities of the rough-surface polycrystalline silicon film to the silicon oxide film as expected. It is considered that the thin film portion between the granular portions of the rough-surface polycrystalline silicon film also functions as an etching resistant mask. Therefore, this time, an attempt was made to etch the underlayer under the condition that the selection ratio of the underlying silicon oxide film to the polycrystalline silicon during etching is lowered (that is, under the condition that the rough-surfaced polycrystalline silicon film is easily etched). However, it has been found that under such conditions, even the granular portion of the rough-surface polycrystalline silicon is etched at an extremely high speed. Therefore, it was necessary to further devise the rough surface polycrystalline silicon film as an etching mask. In addition to the method of using the rough-surface polycrystalline silicon film as an etching mask, it is desirable to have a method of easily forming irregularities on the capacitor insulating film.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】そこで、この出願の第一
発明によれば、キャパシタ絶縁膜を得る方法として、
(a)下地上に、凹凸表面を有する粗面多結晶シリコン
膜を、形成する工程と、(b)この粗面多結晶シリコン
膜に対しエネルギー粒子を照射する工程と、(c)エネ
ルギー粒子の照射の済んだこの粗面多結晶ポリシリコン
膜を耐エッチングマスクとして用い、この下地をエッチ
ングしてこの下地に凹凸を形成する工程と、(d)凹凸
の形成された下地上に別途にキャパシタ絶縁膜形成用の
膜を形成して下地の凹凸をこのキャパシタ絶縁膜形成用
の膜に転写してキャパシタ絶縁膜を得る工程とを含む方
法を主張する。
Therefore, according to the first invention of this application, as a method for obtaining a capacitor insulating film,
(A) a step of forming a rough surface polycrystalline silicon film having an uneven surface on an underlayer; (b) a step of irradiating the rough surface polycrystalline silicon film with energetic particles; This rough surface polycrystalline polysilicon film that has been irradiated is used as an etching resistant mask, and a step of etching the base to form irregularities on the base, and (d) separately performing capacitor insulation on the base on which the irregularities are formed. A method including a step of forming a film for forming a film and transferring unevenness of a base to the film for forming a capacitor insulating film to obtain a capacitor insulating film.

【0005】また、この出願の第二発明によれば、キャ
パシタ絶縁膜を得る他の方法として、上述の(a)、
(b)及び(C)の工程の代わりに、(i)下地上に、
タングステンの核をそれがこの下地上に点在するよう成
長させる工程と、(ii)このタングステンの核を耐エッ
チングマスクとして用い、下地をエッチングしてこの下
地に凹凸を形成する工程とを設けることを特徴とする。
Further, according to the second invention of this application, as another method for obtaining the capacitor insulating film, the above-mentioned (a),
Instead of the steps (b) and (C), (i) on the base,
Providing a step of growing tungsten nuclei so that they are scattered on the base, and (ii) using the tungsten nuclei as an etching resistant mask to etch the base to form irregularities on the base. Is characterized by.

【0006】[0006]

【作用】この出願の第一発明によれば、粗面多結晶シリ
コン膜の表層部はエネルギー粒子の照射によって改質さ
れるようになると思われる。そして、この改質された部
分は耐エッチングマスクとして機能が低下すると思われ
る。ここで、粗面多結晶シリコン膜における膜厚は、粒
状部分の方が粒状部分間の部分より厚いので、上記エネ
ルギー粒子の照射があっても、粒状部分の内部は依然と
して耐エッチングマスクとしての性質を維持し、一方、
粒状部分間の部分は全体として耐エッチングマスクとし
て機能しない改質部となると考えられる。
According to the first invention of this application, it is considered that the surface layer portion of the rough-surface polycrystalline silicon film is modified by the irradiation of energetic particles. Then, the function of the modified portion as an etching resistant mask is considered to deteriorate. Here, since the grain portion of the rough-surface polycrystalline silicon film is thicker in the granular portion than in the portion between the granular portions, the inside of the granular portion still has a property as an etching resistant mask even when the energetic particles are irradiated. While maintaining
It is considered that the portion between the granular portions becomes a modified portion that does not function as an etching resistant mask as a whole.

【0007】また、第二発明では、点在するタングステ
ンの核を耐エッチングマスクとして用い下地を選択的に
エッチングできるので、点在するタングステンの核の分
布具合に応じた凹凸が下地に形成される。
Further, in the second invention, since the base of the tungsten can be selectively etched by using the scattered tungsten nuclei as an etching resistant mask, unevenness is formed on the base according to the distribution of the scattered tungsten nuclei. .

【0008】[0008]

【実施例】以下、図面を参照してこの発明のキャパシタ
絶縁膜の形成方法、これを用いた半導体記憶装置の形成
方法及びこれらの実施に好適な半導体装置の各実施例に
ついて併せて説明する。なお、説明に用いる各図はこの
発明を理解出来る程度に各構成成分の寸法、形状および
配置関係を概略的に示してあるにすぎない。また、説明
に用いる各図において同様な構成成分については同一の
番号を付して示してある。また、以下の説明で述べる各
条件例えば数値的条件等はこの発明の範囲内の一例であ
りこの発明がこれら条件にのみ限定されるものでないこ
とは理解されたい。また、以下の実施例では、1つのス
イッチング素子(ここでは電界効果トランジスタ)と1
つのキャパシタとで各メモリセルが構成されている半導
体記憶装置の製造にこの発明のキャパシタ絶縁膜形成方
法を適用した例を説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A method for forming a capacitor insulating film according to the present invention, a method for forming a semiconductor memory device using the same, and respective embodiments of a semiconductor device suitable for implementing these will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the drawings used in the description merely schematically show the dimensions, shapes, and arrangement relationships of the respective constituent components to the extent that the present invention can be understood. Further, in each of the drawings used for description, the same components are denoted by the same reference numerals. Further, it should be understood that the conditions described in the following description, such as numerical conditions, are examples within the scope of the present invention, and the present invention is not limited to these conditions. In the following embodiments, one switching element (here, a field effect transistor) and one switching element
An example in which the method for forming a capacitor insulating film according to the present invention is applied to the manufacture of a semiconductor memory device in which each memory cell is composed of one capacitor will be described.

【0009】1.第1実施例 図1〜図3は第1実施例の説明に供する工程図である。
半導体記憶装置の製造工程における主な工程での試料の
様子を1つのメモリセル部分での断面図により示した工
程図である。
1. First Embodiment FIG. 1 to FIG. 3 are process drawings for explaining the first embodiment.
FIG. 6 is a process diagram showing a state of a sample in a main process in a manufacturing process of a semiconductor memory device by a cross-sectional view of one memory cell portion.

【0010】先ず、図1(A)に示したように、P型シ
リコン基板11の(100)面上にLOCOS法により
フィールド酸化膜13を選択的に成長させた後、この基
板11上にゲート酸化膜15を例えば100Åの厚さに
形成する。次にこの基板上全面にゲート電極形成のため
の多結晶シリコン膜(図示せず)を1500Å程度の厚
さで形成する。次に、この多結晶シリコン膜に導電性を
持たせるためにこの膜にPOCl3 を拡散源としてリン
をドープする。次に、この多結晶シリコン膜をゲート電
極形状に加工するためのフォトリソグラフィ工程及びエ
ッチング工程をこの膜に施してゲート電極17を得る。
次に、このゲート電極17をマスクとして基板11に砒
75As+ を例えば加速エネルギー40KeV、ドーズ
量5×1015ion/cm2 でイオン注入することによ
りソース・ドレイン領域19を形成する。次に、この試
料上に層間絶縁膜21としてここでは、CVD法により
シリコン酸化膜21aを3000Å、シリコン窒化膜2
1bを200Å、シリコン酸化膜21cを4000Å程
度順次に形成する。この実施例の場合、この発明でいう
下地とは主にシリコン酸化膜21cである。次に、層間
絶縁膜21に所定のホトリソグラフィ工程及びエッチン
グ工程を実施してコンタクトホール23を形成する。そ
の後、この試料上全面に、LPCVD(低圧CVD)法
により、この発明でいう粗面多結晶シリコン膜25を形
成する(図1(A))。
First, as shown in FIG. 1A, after a field oxide film 13 is selectively grown on the (100) plane of a P-type silicon substrate 11 by the LOCOS method, a gate is formed on the substrate 11. The oxide film 15 is formed to have a thickness of 100 Å, for example. Next, a polycrystalline silicon film (not shown) for forming a gate electrode is formed on the entire surface of the substrate to a thickness of about 1500 Å. Next, in order to make this polycrystalline silicon film conductive, this film is doped with phosphorus using POCl 3 as a diffusion source. Next, a photolithography process and an etching process for processing the polycrystalline silicon film into a gate electrode shape are performed on the film to obtain the gate electrode 17.
Next, using the gate electrode 17 as a mask, arsenic 75 As + is ion-implanted into the substrate 11 at an acceleration energy of 40 KeV and a dose amount of 5 × 10 15 ion / cm 2 , thereby forming source / drain regions 19. Next, as the interlayer insulating film 21, a silicon oxide film 21a of 3000 Å and a silicon nitride film 2 are formed on the sample by the CVD method.
1b of 200Å and a silicon oxide film 21c of about 4000Å are sequentially formed. In the case of this embodiment, the base in the present invention is mainly the silicon oxide film 21c. Next, a contact hole 23 is formed in the interlayer insulating film 21 by performing a predetermined photolithography process and etching process. After that, the rough-surface polycrystalline silicon film 25 according to the present invention is formed on the entire surface of this sample by the LPCVD (low pressure CVD) method (FIG. 1A).

【0011】ここで、粗面多結晶シリコン膜25を形成
する具体的な方法の一例とその成長の様子について図4
(A)〜(C)を参照してもう少し詳しく説明する。こ
こで、図4(A)〜(C)は、粗面多結晶シリコン膜2
5が形成される様子を模式的に示した断面図である。
Here, an example of a specific method for forming the rough-surface polycrystalline silicon film 25 and its growth state are shown in FIG.
A more detailed description will be given with reference to (A) to (C). Here, FIGS. 4A to 4C show the rough-surface polycrystalline silicon film 2
5 is a cross-sectional view schematically showing how 5 is formed. FIG.

【0012】先ず、図4(A)に示したように、層間絶
縁膜21までの形成が済んだ試料をLPCVD装置の成
長室に入れた後この成長室にSiH4 ガスを0.2To
rrの圧力条件で150sccmのガス流量で30分間
流しシリコン膜(図示せず)を形成する。この際の形成
温度は上記シリコン膜25がアモルファス状態から多結
晶シリコンに変わる遷移温度、例えば575℃で成長さ
せる。この結果、図4(A)に示すように、界面付近
(酸化シリコン膜21c表面付近)は多結晶シリコン2
5aが成長するがその上には大部分アモルファスシリコ
ン25bが形成される。この試料を真空搬送装置により
別の真空チャンバに搬送しそこで真空雰囲気で上記結晶
成長時の温度よりやや高い温度例えば600℃にてアニ
ールをする。その結果、図4(B)、(C)に示すよう
に、上層のアモルファスシリコン層25bはシリコン原
子が拡散するのに必要なエネルギーが最も低い部分すな
わち層25bの表面から次第に結晶化が進んでくる。図
4(B)、(C)に結晶化により生じた多結晶シリコン
膜の粒状の部分を25cとして模式的に示した。同時に
界面付近に予め存在していた多結晶シリコン25aも次
第に結晶化が進み、ついには図4(C)に示したよう
に、両者がぶつかったところで結晶化は停止し、最終的
には表面に凹凸を有する粗面多結晶シリコン膜25が形
成される。このときの粗面多結晶シリコン膜25を平面
的に見た場合の模式図は図5(A)のようであると考え
られる。また、その断面を見た場合の模式図は図6
(A)のようであると考えられる。すなわち、粗面多結
晶シリコン膜25において粒状の部分25c(図5
(A)では平面図であるがハッチングを示してあるも
の)各々が互いに独立して存在しそれらの間は薄い多結
晶シリコン膜となっていると考えられる。
First, as shown in FIG. 4 (A), a sample in which the interlayer insulating film 21 has been formed is put into a growth chamber of an LPCVD apparatus, and then SiH 4 gas is added to the growth chamber at 0.2To.
A silicon film (not shown) is formed by flowing a gas flow rate of 150 sccm for 30 minutes under a pressure condition of rr. At this time, the silicon film 25 is grown at a transition temperature at which the silicon film 25 changes from an amorphous state to polycrystalline silicon, for example, 575 ° C. As a result, as shown in FIG. 4A, polycrystalline silicon 2 is formed near the interface (near the surface of the silicon oxide film 21c).
5a grows, but most of amorphous silicon 25b is formed on it. This sample is transferred to another vacuum chamber by a vacuum transfer device and annealed in a vacuum atmosphere at a temperature slightly higher than the temperature at the time of crystal growth, for example, 600 ° C. As a result, as shown in FIGS. 4B and 4C, the amorphous silicon layer 25b in the upper layer is gradually crystallized from the portion where the energy required for the diffusion of silicon atoms is the lowest, that is, the surface of the layer 25b. come. In FIGS. 4B and 4C, the granular portion of the polycrystalline silicon film produced by crystallization is schematically shown as 25c. At the same time, the polycrystalline silicon 25a existing in the vicinity of the interface is gradually crystallized, and finally, as shown in FIG. A rough surface polycrystalline silicon film 25 having irregularities is formed. It is considered that the schematic view of the rough-surface polycrystalline silicon film 25 at this time when viewed in plan is as shown in FIG. A schematic view of the cross section is shown in FIG.
It is considered to be like (A). That is, the granular portion 25c (see FIG.
It is considered that each of them exists independently of each other, and a thin polycrystalline silicon film is provided between them, which is a plan view but shows hatching in (A).

【0013】次に、この粗面多結晶シリコン膜25に対
しエネルギー粒子の照射を行う。この実施例では、粗面
多結晶シリコン膜25に対し、質量数75の砒素イオン
75As+ )を30KeVの加速エネルギーでドーズ量
5×1015ion/cm2 の条件でイオンインプランテ
ーションを行なう。その結果、粗面多結晶シリコン膜2
5ではイオンインプランテーションされた領域の一部が
アモルファス化すると考えられる。特に、イオンインプ
ランテーション前に表面が平坦であった部分は完全にア
モルファス化することになると考えられ、また、粒状の
部分25cでは表層部分がアモルファス化すると考えら
れ内部は多結晶シリコンの状態を維持すると考えられ
る。この様子を図6(B)に模式的に示した。この図6
(B)においてアモルファス化した部分を25dで示し
ている。このアモルファス化した部分25dは後に行わ
れるシリコン酸化膜21cのエッチングの際に極めて高
速でエッチングされるため、マスク効果を有さないよう
になり、結果としてアモルファス化しないで残った部分
25c(図6(B)参照)がマスクとなる。このため、
図1(B)および図6(C)に示したように、シリコン
酸化膜21cの一部に凹部27が形成されるので結局、
この酸化膜21cには凹凸が形成されることになる。な
お、ここでイオンインプランテーションを行なうことの
もう一つの利点は、となり合った粒状の部分25c同士
が結合するようになることである。この様子を図5
(B)に模式的な平面図として示している。図5(B)
において粒状の部分25c同士が結合した領域にハッチ
ングを付してある。このようにひとつひとつの粒形状多
結晶シリコンが変形して互いに結合することによりパタ
ーン転写の際のマスク効果が著しく向上するという効果
が確認された。ひとつひとつの粒形状の多結晶シリコン
膜が互いに結合した形状を呈するようになるためには、
粗面多結晶シリコン膜25の形成条件すなわち多結晶シ
リコン膜における粒状の部分25cの密度及びイオンイ
ンプランテーション条件が大きく影響することが分かっ
ている。上記成長条件を前提とした場合、イオンインプ
ランテーション時の砒素イオンのドーズ量を1.0×1
15ion/cm2 以上としないと上述のような粒状の
部分25c同士の結合は生じないことが分かっている。
またさらに、上記イオンインプランテーションを行なっ
た後その試料をアニーリングすると、シリコン酸化膜2
1cのドライエッチング時の粗面多結晶シリコン膜25
のエッチングマスクとしての選択比が極めて向上するこ
とも分かっている。このときのアニーリングの条件とし
ては、例えば窒素ガス雰囲気中で850℃の温度で30
分間アニーリングする条件が挙げられる。
Next, the rough surface polycrystalline silicon film 25 is irradiated with energetic particles. In this embodiment, arsenic ions ( 75 As + ) having a mass number of 75 are ion-implanted on the rough-surface polycrystalline silicon film 25 at an acceleration energy of 30 KeV and a dose amount of 5 × 10 15 ion / cm 2. . As a result, the rough surface polycrystalline silicon film 2
In No. 5, it is considered that a part of the ion-implanted region becomes amorphous. In particular, it is considered that the part where the surface was flat before the ion implantation will be completely amorphized, and the surface part of the granular part 25c will be amorphized, and the inside maintains the state of polycrystalline silicon. It is thought that. This state is schematically shown in FIG. This Figure 6
The amorphous portion in (B) is indicated by 25d. This amorphized portion 25d is etched at an extremely high speed in the subsequent etching of the silicon oxide film 21c, so that it does not have a masking effect, and as a result, the remaining portion 25c without being amorphized (see FIG. 6). (See (B)) becomes a mask. For this reason,
As shown in FIGS. 1B and 6C, since the recess 27 is formed in a part of the silicon oxide film 21c, after all,
Concavities and convexities are formed on the oxide film 21c. Note that another advantage of performing ion implantation here is that adjacent granular portions 25c are bonded together. This state is shown in FIG.
It is shown as a schematic plan view in FIG. FIG. 5 (B)
In FIG. 6, the area where the granular portions 25c are connected is hatched. In this way, it was confirmed that the individual grain-shaped polycrystalline silicon is deformed and bonded to each other, whereby the mask effect during pattern transfer is significantly improved. In order for each of the grain-shaped polycrystalline silicon films to have a shape bonded to each other,
It is known that the formation conditions of the rough-surface polycrystalline silicon film 25, that is, the density of the granular portions 25c in the polycrystalline silicon film and the ion implantation conditions have a great influence. Assuming the above growth conditions, the dose of arsenic ions during ion implantation is 1.0 × 1.
It has been found that the above-mentioned bonding between the granular portions 25c does not occur unless it is set to 0 15 ion / cm 2 or more.
Furthermore, when the sample is annealed after the above-mentioned ion implantation, the silicon oxide film 2
Rough-surface polycrystalline silicon film 25 during dry etching of 1c
It is also known that the selection ratio as an etching mask of is significantly improved. The annealing condition at this time is, for example, 30 at a temperature of 850 ° C. in a nitrogen gas atmosphere.
Examples include conditions for annealing for a minute.

【0014】下地としてのシリコン酸化膜21cに凹部
27を形成することでこのシリコン酸化膜21cに凹凸
を形成した後は、図2(A)に示したように、この試料
上全面に、LPCVD法により、シラン(SiH4 )を
原料ガスとしてキャパシタ絶縁膜形成用の膜(ただし、
この膜はストレージ電極形成用膜ともなる。)としてこ
の場合多結晶シリコン膜29を形成する。
After forming the concaves and convexes in the silicon oxide film 21c by forming the concave portions 27 in the silicon oxide film 21c as the base, as shown in FIG. 2A, the LPCVD method is performed on the entire surface of the sample. By using silane (SiH 4 ) as a source gas, a film for forming a capacitor insulating film (however,
This film also serves as a storage electrode forming film. In this case, a polycrystalline silicon film 29 is formed.

【0015】次に、この多結晶シリコン膜29に導電性
を持たせるためにこの膜29に例えばPOCl3 を拡散
源としてリンをドープする(図示せず)。
Next, in order to make the polycrystalline silicon film 29 conductive, this film 29 is doped with phosphorus using POCl 3 as a diffusion source (not shown).

【0016】次に、このポリシリコン膜29をキャパシ
タ形状に即した形状になるようにリソグラフィ技術及び
エッチング技術により加工する。次に、等方性エッチン
グにより下地であるシリコン酸化膜21cをエッチング
する(図2(B))。このエッチングにおいてシリコン
窒化膜21bがエッチングストップ層として機能するの
で、シリコン酸化膜21cのみを所望通り除去できる。
なお、図2(B)では粗面多結晶シリコン膜の残存部分
はポリシリコン膜29と一体化したように示している。
Next, the polysilicon film 29 is processed by a lithography technique and an etching technique so as to have a shape conforming to the shape of the capacitor. Next, the underlying silicon oxide film 21c is etched by isotropic etching (FIG. 2B). In this etching, the silicon nitride film 21b functions as an etching stop layer, so that only the silicon oxide film 21c can be removed as desired.
In FIG. 2B, the remaining portion of the rough-surface polycrystalline silicon film is shown as being integrated with the polysilicon film 29.

【0017】次に、ストレージ電極及びキャパシタ絶縁
膜形成用の膜である多結晶シリコン膜29(ただし、キ
ャパシタ形状に加工が済んだもの)に対しここでは窒化
処理を行って該多結晶シリコン膜29表面にキャパシタ
絶縁膜としてのシリコン窒化膜31を例えば100Å以
下の所定の厚さに形成する(図3(A))。なお、この
窒化処理でも窒化されないで多結晶シリコン膜として残
っている部分がストレージ電極33となる(同じく図3
(A))。
Next, here, the polycrystalline silicon film 29 (which has been processed into a capacitor shape), which is a film for forming the storage electrode and the capacitor insulating film, is subjected to a nitriding treatment in this case, so that the polycrystalline silicon film 29 is formed. A silicon nitride film 31 as a capacitor insulating film is formed on the surface to a predetermined thickness of, for example, 100 Å or less (FIG. 3A). Incidentally, the portion which is not nitrided even by this nitriding treatment and remains as the polycrystalline silicon film becomes the storage electrode 33 (also in FIG.
(A)).

【0018】次に、この試料上全面にセルプレート電極
形成用の膜としてここでは多結晶シリコン膜を例えば2
000Åの厚さに形成し、これに導電性を持たせるため
に例えばPOCl3 を拡散源としてリンをドープする。
そして、この多結晶シリコン膜をセルプレート電極形状
に加工してセルプレート電極35を得る(同じく図3
(A))。
Next, a polycrystalline silicon film is used as a film for forming a cell plate electrode on the entire surface of this sample, for example, 2
It is formed to a thickness of 000Å, and in order to make it conductive, for example, POCl 3 is used as a diffusion source and doped with phosphorus.
Then, this polycrystalline silicon film is processed into a cell plate electrode shape to obtain a cell plate electrode 35 (also in FIG.
(A)).

【0019】次に、図3(B)に示すように、例えばB
PSG膜37をCVD法により例えば8000Åの膜厚
に形成し、ついでこのBPSG膜37を例えば900℃
の温度の窒素雰囲気中でフロー処理をする。次に、この
BPSG膜37の所定部に公知の技術でコンタクトホー
ル39を形成する。次に、この試料上に配線形成材料の
薄膜として例えばアルミニウム膜を例えばスパッタ法に
より例えば7000Åの膜厚に形成後、公知のホトリソ
グラフィ技術及びエッチング技術によりこのアルミニウ
ム膜をパターニングして配線41を得る。
Next, as shown in FIG. 3B, for example, B
The PSG film 37 is formed by a CVD method to have a film thickness of, for example, 8000 Å, and then the BPSG film 37 is formed at 900 ° C.
Flow treatment is performed in a nitrogen atmosphere at the temperature of. Next, a contact hole 39 is formed in a predetermined portion of the BPSG film 37 by a known technique. Next, for example, an aluminum film is formed as a thin film of a wiring forming material on this sample by, for example, a sputtering method to have a film thickness of, for example, 7,000 Å, and then the aluminum film is patterned by a known photolithography technique and etching technique to obtain the wiring 41. .

【0020】上述のとおり、この発明の方法によれば、
半導体記憶装置のメモリセルにおけるキャパシタのキャ
パシタ絶縁膜と電極とが凹凸を持った状態で接触された
構造を、簡易に形成出来る。このため、限られた平面積
の基板領域に電極面積の広いキャパシタすなわち容量の
大きなキャパシタを簡易に形成出来る。したがって、高
集積化された半導体記憶装置であって所望の電気特性を
示す(例えばソフトエラーが生じにくく、所望のホール
ドタイムを示す)半導体記憶装置を簡易に製造できる。
As mentioned above, according to the method of the present invention,
A structure in which a capacitor insulating film of a capacitor and an electrode in a memory cell of a semiconductor memory device are in contact with each other with unevenness can be easily formed. Therefore, it is possible to easily form a capacitor having a large electrode area, that is, a capacitor having a large capacitance in a limited substrate area having a flat area. Therefore, it is possible to easily manufacture a highly integrated semiconductor memory device that exhibits desired electrical characteristics (for example, a soft error is unlikely to occur and a desired hold time is exhibited).

【0021】なお、この第1実施例ではイオンインプラ
ンテーションによる改質の場合の使用イオン種がAsで
ある例を示しているが、用いるイオン種はこれに限られ
ず他の好適なものでも良い。
In the first embodiment, an example in which the ion species used in the modification by ion implantation is As is shown, but the ion species used is not limited to this and other suitable ones may be used.

【0022】2.第2実施例 上述の第1実施例では、粗面多結晶シリコン膜25が形
成された試料(図1(A)参照)の当該多結晶シリコン
膜25に対しエネルギー粒子を照射した後は、この試料
を一度装置より大気に出してドライエッチング装置に移
してエッチング処理を行っていた。粗面多結晶シリコン
膜25に対するエネルギー粒子の照射と、その後の下地
酸化シリコン膜に凹部を形成するためのエッチングとを
連続して行うことが出来れば、スループットを著しく向
上出来るので好ましい。この第2実施例はその例であ
る。
2. Second Example In the above-described first example, after irradiating the polycrystalline silicon film 25 of the sample (see FIG. 1A) on which the rough-surfaced polycrystalline silicon film 25 is formed with energetic particles, The sample was once exposed to the atmosphere from the apparatus and transferred to a dry etching apparatus for etching treatment. It is preferable that irradiation of energetic particles on the rough-surface polycrystalline silicon film 25 and subsequent etching for forming a recess in the underlying silicon oxide film can be continuously performed, because throughput can be remarkably improved. This second embodiment is such an example.

【0023】このため、この第2実施例では、ドライエ
ッチング装置の反応室内に不活性ガスとして例えばアル
ゴンガスを導入し、このアルゴンガスを放電させてAr
+ イオンを発生させ、このAr+ イオンをこの発明でい
うエネルギー粒子として粗面多結晶シリコン膜25に照
射するようにする。そして、Ar+ イオンの照射が終了
した後は反応室にエッチングガスを導入して下地である
シリコン酸化膜21cのエッチングを行うようにする。
この一連の処理の具体例について以下図7を参照して説
明する。ここで、図7はECR(電子サイクロトロン共
鳴)を利用したドライエッチング装置の一構成例を概略
的に示した図である。なお、このドライエッチング装置
は従来公知の構成のものである。
Therefore, in this second embodiment, for example, argon gas is introduced as an inert gas into the reaction chamber of the dry etching apparatus, and the argon gas is discharged to discharge Ar.
+ Ions are generated and the rough surface polycrystalline silicon film 25 is irradiated with the Ar + ions as energetic particles in the present invention. Then, after the irradiation of Ar + ions is completed, an etching gas is introduced into the reaction chamber to etch the underlying silicon oxide film 21c.
A specific example of this series of processing will be described below with reference to FIG. 7. Here, FIG. 7 is a diagram schematically showing a configuration example of a dry etching apparatus using ECR (electron cyclotron resonance). The dry etching apparatus has a conventionally known structure.

【0024】マグネトロン(図示せず)から発せられた
例えば2.45GHzのマイクロ波は導波管53を伝わ
った後石英窓55を通って反応室57へ導入される。こ
のように反応室57に導入されたマイクロ波は反応室5
7の周りに設置されているソレノイドコイル59a,5
9bに流れる電流によって形成された磁界と相互作用を
し、反応室57に導入されているアルゴンガスの励起を
促進する。特に反応室57内の磁束密度が875ガウス
のポイント(位置)においては電子サイクロトロン共鳴
が引き起こされるのでこのポイントを中心に前記アルゴ
ンガスは電子衝突によって準安定状態のアルゴン(Ar
* )への励起やAr+ イオンへの電離が著しく促進され
る。一方、反応室57内の、ウエハ59(図1(A)の
状態の試料)が置かれている電極61には、高周波電源
63より400KHzの高周波電力が印加されているた
めウエハ59表面にはイオンシースが形成される。この
シース電界の大きさは、前記高周波電源63の印加電圧
によって制御することができる。このシース電界により
反応室57内で発生した前記Ar+ イオンは加速されウ
エハ59表面に入射することになる。ここで述べたタイ
プのエッチングシステムは、反応室57内でのAr+
オンへの電離化(すなわちイオン電流密度)と、入射イ
オンエネルギーを独立に制御できるというメリットがあ
る。このドライエッチング装置を用いウエハにAr+
オンを照射する際に、例えば、Arガスを70(scc
m)の流量で反応室内へ導入し、かつ、反応室を4mT
orrの圧力下とし、かつ、装置の上下に設けられてい
るソレノイドコイル59a,59bを流れる電流値をそ
れぞれ19Aと7Aに設定し、かつ、約0.8Wのマイ
クロ波を導入する。しかも、ウエハ59に印加する周波
数400KHzの高周波電力のパワーを400Wに設定
する。すくなくともこの条件でAr+ イオンを照射した
粗面多結晶シリコン膜25では、第1実施例の場合と同
様な改質現象すなわち、一部のアモルファス化および、
となり合った粒状の多結晶シリコン膜同士が結合する状
態が生じることが確認出来た。
A microwave of, for example, 2.45 GHz emitted from a magnetron (not shown) is introduced into the reaction chamber 57 through the quartz window 55 after being transmitted through the waveguide 53. The microwave introduced into the reaction chamber 57 as described above
Solenoid coils 59a, 5 installed around 7
It interacts with the magnetic field formed by the current flowing in 9b and promotes the excitation of the argon gas introduced into the reaction chamber 57. In particular, at a point (position) where the magnetic flux density in the reaction chamber 57 is 875 Gauss, electron cyclotron resonance is generated.
* ) And ionization to Ar + ions are significantly promoted. On the other hand, since high frequency power of 400 KHz is applied from the high frequency power source 63 to the electrode 61 on which the wafer 59 (sample in the state of FIG. 1A) is placed in the reaction chamber 57, the surface of the wafer 59 is An ion sheath is formed. The magnitude of the sheath electric field can be controlled by the applied voltage of the high frequency power source 63. Due to this sheath electric field, the Ar + ions generated in the reaction chamber 57 are accelerated and enter the surface of the wafer 59. The etching system of the type described here has the advantage that the ionization of Ar + ions (that is, the ion current density) in the reaction chamber 57 and the incident ion energy can be controlled independently. When irradiating a wafer with Ar + ions using this dry etching apparatus, for example, Ar gas of 70 (scc) is used.
m) is introduced into the reaction chamber at a flow rate of 4 mT
Under the pressure of orr, the current values of the solenoid coils 59a and 59b provided above and below the device are set to 19 A and 7 A, respectively, and a microwave of about 0.8 W is introduced. Moreover, the power of the high frequency power of 400 KHz applied to the wafer 59 is set to 400W. At least in the rough-surface polycrystalline silicon film 25 irradiated with Ar + ions under this condition, the same modification phenomenon as in the case of the first embodiment, that is, a part of amorphization and
It was confirmed that adjacent granular polycrystalline silicon films are bonded to each other.

【0025】次に、Ar+ イオンの照射が済んだ粗面多
結晶シリコン膜25を耐エッチングマスクとして用いて
シリコン酸化膜21cをエッチングすることを行う。こ
のため、この実施例の場合は、反応室57にエッチング
ガスとしてCH22 とCHF3 との混合ガスを前者が
14(sccm)後者が50(sccm)という流量比
で供給する。そして反応室57内の圧力を4mTorr
としかつ上記高周波電力のパワーを200Wとした条件
でエッチングを行う。このエッチングの結果、下地とし
てのシリコン酸化膜21cには凹部が生じ粗面多結晶シ
リコン膜25の凹凸が良好に転写される。
Next, the silicon oxide film 21c is etched by using the rough-surface polycrystalline silicon film 25 which has been irradiated with Ar + ions as an etching resistant mask. Therefore, in the case of this embodiment, a mixed gas of CH 2 F 2 and CHF 3 is supplied to the reaction chamber 57 as an etching gas at a flow rate ratio of 14 (sccm) for the former and 50 (sccm) for the latter. Then, the pressure in the reaction chamber 57 is set to 4 mTorr.
And the etching is performed under the condition that the high frequency power is 200 W. As a result of this etching, a recess is formed in the silicon oxide film 21c as the base, and the unevenness of the rough-surface polycrystalline silicon film 25 is satisfactorily transferred.

【0026】なお、上述ではECRエッチング装置を用
いる例であったが、平行平板型のリアクティブイオンエ
ッチング(RIE)装置(図示せず)の反応室内に図1
(A)の状態のウエハを入れ、さらにこの反応室にアル
ゴンガスを入れてAr+ イオンを発生させてこのAr+
イオンをウエハに照射した場合も粗面多結晶シリコン膜
の改質はECRエッチング装置を用いた場合と同様に生
じることを確認している。また、この改質処理の後に平
行平板型のRIE装置の反応室にエッチングガスを引き
続き導入して下地であるシリコン酸化膜21cのエッチ
ングを行ったところ、粗面多結晶シリコン膜25の凹凸
がシリコン酸化膜21cに良好に転写されることも確認
している。
Although the ECR etching apparatus is used as an example in the above description, the parallel plate type reactive ion etching (RIE) apparatus (not shown) is installed in the reaction chamber of FIG.
Put wafer in the state of (A), further putting argon gas is generated Ar + ions into the reaction chamber the Ar +
It has been confirmed that, even when the wafer is irradiated with ions, the rough-surface polycrystalline silicon film is modified similarly to the case where the ECR etching apparatus is used. After the modification treatment, an etching gas was continuously introduced into the reaction chamber of the parallel plate type RIE apparatus to etch the underlying silicon oxide film 21c. It has also been confirmed that it is satisfactorily transferred to the oxide film 21c.

【0027】この第2実施例の結果からも理解出来るよ
うに、ドライエッチング装置を用いる場合も、粗面多結
晶シリコン膜25にイオンインプランテーションを行っ
た場合と同様な効果がえられることが分かる。また特に
この第2実施例の場合は、粗面多結晶シリコン膜25の
改質と、この改質された粗面多結晶シリコン膜25を耐
エッチングマスクとして用いてのシリコン酸化膜21c
のエッチングとを、同一の装置を用い連続的に行えると
いう利点が得られる。このように連続的な処理が行なえ
るとスループットの向上が図れる。さらに、試料上に不
要な自然酸化膜が形成されることを防止出来る効果、さ
らにコンタミネーションの影響をより軽減できるという
効果も得られる。なお、第1実施例で75As+ イオンを
エネルギ粒子として用いた場合及び、第2実施例でAr
+ イオンをエネルギー粒子として用いた場合いずれも、
粗面多結晶シリコン膜25の改質が行われていることか
ら、この改質は物理的な衝撃によって誘発された現象で
あると推定される。
As can be understood from the results of the second embodiment, it is understood that the same effect as when the rough surface polycrystalline silicon film 25 is subjected to the ion implantation can be obtained when the dry etching apparatus is used. . Further, particularly in the case of the second embodiment, modification of the rough-surface polycrystalline silicon film 25 and the silicon oxide film 21c using the modified rough-surface polycrystalline silicon film 25 as an etching resisting mask.
It is possible to obtain the advantage that the etching can be continuously performed using the same apparatus. If continuous processing can be performed in this way, throughput can be improved. Further, it is possible to obtain the effect of preventing the formation of an unnecessary natural oxide film on the sample and the effect of further reducing the influence of contamination. Incidentally, when 75 As + ions are used as energetic particles in the first embodiment and Ar in the second embodiment.
When using + ions as energetic particles,
Since the rough-surface polycrystalline silicon film 25 has been modified, it is presumed that this modification is a phenomenon induced by physical impact.

【0028】なお、この第2実施例では使用ガスがアル
ゴンガスである例を示しているが用いるガスはこれに限
られず例えば他の不活性ガスやその他の好適なガスでも
良い。例えば、Kr、Xe、N2 、Heなどはこのガス
として用いることが出来る。ただし、質量数の大きなも
ののガスほど、より大きな効果が得られると考える。
In the second embodiment, an example in which the gas used is argon gas is shown, but the gas used is not limited to this and may be another inert gas or another suitable gas. For example, Kr, Xe, N 2 , He or the like can be used as this gas. However, it is considered that the larger the gas number, the greater the effect.

【0029】3.第3実施例 キャパシタを有する半導体装置の製造に当たって本発明
のキャパシタ絶縁膜形成方法を適用する場合、実際に
は、粗面多結晶シリコン膜の特定の領域すなわちキャパ
シタを形成する領域のみを改質しそして下地への凹凸転
写を行うことになる。このような特定領域へキャパシタ
を形成する場合でこれを第1実施例の方法または第2実
施例の方法で行おうとした場合は、上記特定領域は露出
しそれ以外の領域は覆うようなマスク例えばレジストパ
ターンを形成するのが一般的である。しかし、粗面多結
晶膜は非常に急峻な凹凸を有すると考えられるので、こ
のような粗面多結晶シリコン膜表面にレジストパターン
を形成すること自体困難な場合が考えられる。たとえ
ば、フォトレジストが良好に塗布できないとか、フォト
レジストが粗面多結晶シリコン膜の凹凸内に入り込むの
で現像工程で本来は除去されるべきレジストが除去しき
れずに残存してしまう場合等である。したがって、マス
クを用いることなく特定領域のみを改質しそして下地へ
の凹凸転写が行えれば好適である。この第3実施例はそ
の例である。この説明を図8を参照して説明する。この
図8は、この出願の第三発明(半導体製造装置)の実施
例の説明に供する図である。ここで、図8において、7
1は試料(処理対象の試料)を固定するための手段73
を具える処理室である。さらに、75は処理室71と接
続されているイオン照射部、77は処理室71と接続さ
れているエッチング部である。イオン照射部75は、あ
る特定のイオンを引き出して加速するための手段79、
加速されたイオンを収束させるための手段81及び、収
束されたイオンを前記試料上の特定領域に照射するため
の手段83(イオン収束手段83)を具える。この場
合、イオンを引き出し加速するための手段79はニード
ル79a、引き出し電極79bおよびEXB質量分離器
79cで構成してある。また、イオン収束手段81はア
パーチャー81a、第1のレンズ81bおよび第2のレ
ンズ81cで構成してある。また、イオンを特定領域へ
照射する手段83は、第1偏向器83a、第2偏向器8
3bおよびイオンビーム走査コントローラ83cで構成
してある。このイオン照射部75は基本的にはフォーカ
スドイオンビーム装置で構成出来る。また、エッチング
部は、処理室71にエッチングガスを供給するための手
段77a、該処理室71内の真空度を制御するための排
気系77b及び前記エッチングガスの前記試料に対する
作用を促すための電気系77c,73を具える。このエ
ッチング部77の具体的な構成は例えば公知のドライエ
ッチング装置の構成で良い。
3. Third Embodiment When applying the method for forming a capacitor insulating film of the present invention in manufacturing a semiconductor device having a capacitor, in practice, only a specific region of a rough-surface polycrystalline silicon film, that is, a region where a capacitor is formed is modified. Then, the uneven transfer to the base is performed. When a capacitor is formed in such a specific region and the method of the first embodiment or the method of the second embodiment is used, a mask for exposing the specific region and covering the other regions, for example, Generally, a resist pattern is formed. However, since the rough-surface polycrystalline film is considered to have very steep irregularities, it may be difficult to form a resist pattern on the surface of such a rough-surface polycrystalline silicon film. For example, there are cases where the photoresist cannot be applied well, or the photoresist enters the irregularities of the rough-surface polycrystalline silicon film, and the resist that should be originally removed in the developing process remains without being removed. Therefore, it is preferable that only a specific region is modified and the uneven transfer to the base can be performed without using a mask. This third embodiment is such an example. This description will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram provided for explaining an embodiment of the third invention (semiconductor manufacturing apparatus) of this application. Here, in FIG.
1 is a means 73 for fixing a sample (sample to be processed)
It is a processing room equipped with. Further, 75 is an ion irradiation unit connected to the processing chamber 71, and 77 is an etching unit connected to the processing chamber 71. The ion irradiation unit 75 has means 79 for extracting and accelerating a specific ion.
It comprises a means 81 for focusing the accelerated ions and a means 83 for irradiating the focused ions to a specific region on the sample (ion focusing means 83). In this case, the means 79 for extracting and accelerating the ions comprises a needle 79a, an extraction electrode 79b and an EXB mass separator 79c. The ion focusing means 81 is composed of an aperture 81a, a first lens 81b and a second lens 81c. The means 83 for irradiating the specific region with the ions includes a first deflector 83a and a second deflector 8
3b and the ion beam scanning controller 83c. The ion irradiation unit 75 can basically be composed of a focused ion beam device. Further, the etching unit includes means 77a for supplying an etching gas to the processing chamber 71, an exhaust system 77b for controlling the degree of vacuum in the processing chamber 71, and an electric device for promoting the action of the etching gas on the sample. Includes systems 77c and 73. The specific configuration of the etching section 77 may be that of a known dry etching apparatus, for example.

【0030】この第3実施例では、第1実施例において
図1(A)を参照して説明した手順により粗面多結晶シ
リコン膜まで形成したウエハ59(図1(A)に示した
もの)を、処理室71内の試料台も兼ねる電極73上に
置く。このウエハ59に対しイオン照射部75から収束
されたイオンをウエハ59上の任意の特定領域に照射す
る。ここでは、収束イオンビーム種としてAs+ を例に
とって説明する。イオン照射部75のニードル79a先
端で電界電離によって生成されたAs+ イオンを含んだ
イオンは、引き出し電極79bにより引き出されイオン
ビームとして加速される。このイオンビームは2つのア
パーチャー81aを通った後第1のレンズ81bによっ
て一度収束させられた後EXB質量分離器79c内に導
入されここで特定の質量数を持ったAs+ だけが選別さ
れる。この選別されたAs+ イオンは第2のレンズ81
cによって収束され収束イオンビームとなってウエハ5
9の特定領域に照射される。この特定領域への照射はイ
オンビーム走査コントローラ83c及びこのコントロー
ラから出力される特定領域を支持する電気信号に従って
駆動される第1および第2偏向器83a,83bによっ
て制御される。このビーム走査の結果As+ イオンビー
ムが照射された特定領域の粗面多結晶シリコン膜部分は
第1の実施例などで説明したと同様に改質される。すな
わち、となり合った粒形状の多結晶シリコン膜部分同士
は結合しまた、一部の多結晶シリコン膜はアモルファス
シリコン化すると考えられる。また、As+ イオンが照
射されなかった粗面多結晶シリコン膜部分は、依然、粒
状の多結晶シリコン部分とその間の薄い膜厚の多結晶シ
リコン部分とで構成されるので、その全体が耐エッチン
グマスクの効果を維持する。
In the third embodiment, a wafer 59 (shown in FIG. 1 (A)) having a rough surface polycrystalline silicon film formed by the procedure described with reference to FIG. 1 (A) in the first embodiment. Is placed on the electrode 73 which also serves as a sample table in the processing chamber 71. Ions focused on the wafer 59 from the ion irradiation unit 75 are applied to an arbitrary specific area on the wafer 59. Here, As + will be described as an example of the focused ion beam species. Ions containing As + ions generated by field ionization at the tip of the needle 79a of the ion irradiation unit 75 are extracted by the extraction electrode 79b and accelerated as an ion beam. This ion beam passes through the two apertures 81a, is once focused by the first lens 81b, and then is introduced into the EXB mass separator 79c where only As + having a specific mass number is selected. The selected As + ions are transferred to the second lens 81.
The wafer 5 is converged by c and becomes a focused ion beam.
9 specific areas are irradiated. Irradiation to this specific area is controlled by the ion beam scanning controller 83c and the first and second deflectors 83a and 83b driven according to an electric signal output from this controller for supporting the specific area. As a result of this beam scanning, the rough surface polycrystalline silicon film portion of the specific region irradiated with the As + ion beam is modified in the same manner as described in the first embodiment and the like. That is, it is considered that the adjacent polycrystalline silicon film portions having grain shapes are bonded to each other, and a part of the polycrystalline silicon film becomes amorphous silicon. Further, since the rough-surface polycrystalline silicon film portion not irradiated with As + ions is still composed of the granular polycrystalline silicon portion and the polycrystalline silicon portion having a thin film thickness therebetween, the whole thereof is resistant to etching. Maintain the effect of the mask.

【0031】As+ イオンの照射が済んだ後は、エッチ
ング部77のガス供給手段77aにより処理室71内に
例えばCF4 ガスとCHF3 ガスとアルゴンガスとの混
合ガスであって、例えば、15(sccm)、25(s
ccm)及び400(sccm)の混合比の混合ガスを
供給する。そして、処理室内の圧力を排気系77bによ
って例えば1.0Torrとし制御した状態でかつ38
0KHzの周波数を持ちかつパワーが300Wの高周波
電力を電気系77c,73により処理室空間に印加する
ことによりウエハ59のシリコン酸化膜21c(例えば
図1(A)参照)のエッチングを行う。
After the irradiation of As + ions is completed, the gas supply means 77a of the etching section 77 causes a mixed gas of, for example, CF 4 gas, CHF 3 gas, and argon gas to enter the processing chamber 71. (Sccm), 25 (s
ccm) and mixed gas of 400 (sccm) are supplied. The pressure in the processing chamber is controlled to be, for example, 1.0 Torr by the exhaust system 77b, and
The silicon oxide film 21c (for example, see FIG. 1A) of the wafer 59 is etched by applying a high-frequency power having a frequency of 0 KHz and a power of 300 W to the processing chamber space by the electric systems 77c and 73.

【0032】このシリコン酸化膜21cのエッチングで
は、As+ イオンを照射した部分下のシリコン酸化膜部
分で所望のエッチングが生じるのでこの部分には粗面多
結晶シリコン膜の凹凸が転写される。一方、粗面多結晶
シリコン膜のAs+ イオンを照射しなかつた部分はこの
部分全体が依然エッチングマスクとしての効果を有して
いるのでこの部分下のシリコン酸化膜部分は全くエッチ
ングされないことになる。したがって、特定領域のシリ
コン酸化膜部分のみに所望の凹凸を形成できる。
In this etching of the silicon oxide film 21c, desired etching occurs in the silicon oxide film portion below the portion irradiated with As + ions, so that the unevenness of the rough-surface polycrystalline silicon film is transferred to this portion. On the other hand, the portion of the rough-surface polycrystalline silicon film which has not been irradiated with As + ions still has the effect as an etching mask, so that the silicon oxide film portion under this portion is not etched at all. . Therefore, desired unevenness can be formed only on the silicon oxide film portion of the specific region.

【0033】なお、この第3実施例では収束イオンビー
ム種としてAs+ イオンビームを用いる例を説明した
が、収束イオンビーム種は任意好適なものとできる。例
えば、Ar+ イオンビームもその一例である。
In the third embodiment, an As + ion beam is used as the focused ion beam species, but the focused ion beam species can be any suitable one. For example, an Ar + ion beam is one example.

【0034】この第3実施例の方法では、粗面多結晶シ
リコン膜の改質と、このシリコン膜を耐エッチングマス
クとして用いてのシリコン酸化膜のエッチングとを、同
一の装置を用い連続的に行えるという第2実施例での利
点に加え、特定の領域のみにこれら処理を施せるという
利点が得られる。またこのように特定の領域のみの処理
をするに当たってもレジストパターンなどの特殊なマス
クを設けることなくこの処理を行えるという利点が得ら
れる。
In the method of the third embodiment, the reforming of the rough-surface polycrystalline silicon film and the etching of the silicon oxide film using this silicon film as an etching resistant mask are carried out continuously by using the same apparatus. In addition to the advantage of the second embodiment that it can be performed, there is an advantage that these processes can be performed only on a specific area. Further, even when only the specific region is processed in this way, there is an advantage that this process can be performed without providing a special mask such as a resist pattern.

【0035】4.第4実施例 上述の第1〜第3の各実施例では粗面多結晶シリコン膜
にエネルギー粒子を照射することによって所望のエッチ
ングマスクを得る例を説明したが、粗面多結晶シリコン
膜を用いることなく以下のような方法でもキャパシタ絶
縁膜に所望の凹凸を形成することが可能であることがこ
の出願に係る発明者の研究により分かった。この第4実
施例はその例である。この第4実施例の方法の主な特徴
は、(i)下地上に、タングステンの核をそれが該下地
上に点在するよう成長させる工程と、(ii)このタング
ステンの核を耐エッチングマスクとして用い、前記下地
をエッチングして該下地に凹凸を形成する工程とを具え
ることである。以下、図9(A)及び(B)を主に参照
して具体的に説明する。
4. Fourth Embodiment In each of the above-described first to third embodiments, an example in which a desired etching mask is obtained by irradiating a rough surface polycrystalline silicon film with energetic particles has been described, but a rough surface polycrystalline silicon film is used. It was found from the research by the inventor of this application that the desired unevenness can be formed on the capacitor insulating film by the following method without using the above method. This fourth embodiment is such an example. The main features of the method of the fourth embodiment are: (i) a step of growing tungsten nuclei on the underlayer so that the nuclei of the tungsten are scattered on the underlayer; and (ii) an etching-resistant mask for the tungsten nuclei. And the step of etching the base to form irregularities on the base. Hereinafter, a specific description will be given mainly with reference to FIGS. 9 (A) and 9 (B).

【0036】先ず、第1実施例において図1(A)を参
照して説明した手順のうちの粗面多結晶シリコン膜を形
成する前までの手順に従い、P型シリコン基板の(10
0)面上にフィールド酸化膜、ゲート酸化膜、ゲート電
極、層間絶縁膜およびセルコンタクトまでを形成する。
次に、この試料をLPCVD装置の成長室中に入れる。
そして基板温度を300℃程度の高温度に保ち、かつ、
成長室内の圧力を200mTorr程度の圧力とした下
でSiH4 ガスを5(sccm)程度の比較的少流量で
30秒間成長室に導入する。このプロセスにおいては層
間絶縁膜21まで形成が済んだ試料上にSiH4 ガスが
吸着する。したがって、この発明でいう主なる下地であ
るシリコン酸化膜21c上にSiH4 ガスが吸着する。
下地に吸着したSiH4 ガスは後に説明するようにその
後に続く粒形状タングステンの核成長の触発にとって不
可欠な要素となる。次に、WF6 とSiH4 との混合ガ
スであってSiH4 の流量がWF6 に比べ少ない混合ガ
ス、例えばSiH4 =1sccm及びWF6 =10sc
cmの流量比の混合ガスを例えば5mTorrの圧力下
でLPCVD装置の成長室に供給し、下地上にタングス
テンの核91を成長させる(図9(A))。このプロセ
スでは、WF6 +SiH4 →SiF4 +H2なる還元反
応が起こり、下地上に粒形状のタングステンの核91が
成長することになる。このようにSiH4 の流量をWF
6 のそれより少なくすることでタングステンの核91が
成長するのは、この成長がSiH4 が供給律速する領域
で起こっていることに起因する。
First, among the procedures described with reference to FIG. 1A in the first embodiment up to the step before forming the rough-surface polycrystalline silicon film, the (10
A field oxide film, a gate oxide film, a gate electrode, an interlayer insulating film and a cell contact are formed on the (0) plane.
Next, this sample is put into the growth chamber of the LPCVD apparatus.
And keep the substrate temperature as high as 300 ° C, and
Under a pressure of about 200 mTorr in the growth chamber, SiH 4 gas is introduced into the growth chamber at a relatively low flow rate of about 5 (sccm) for 30 seconds. In this process, SiH 4 gas is adsorbed on the sample on which the interlayer insulating film 21 has been formed. Therefore, the SiH 4 gas is adsorbed on the silicon oxide film 21c which is the main base in the present invention.
The SiH 4 gas adsorbed on the underlayer becomes an indispensable element for inducing the subsequent nucleus growth of grain-shaped tungsten as described later. Next, a mixed gas of WF 6 and SiH 4 in which the flow rate of SiH 4 is smaller than that of WF 6 , for example, SiH 4 = 1 sccm and WF 6 = 10 sc.
A mixed gas having a flow rate ratio of cm is supplied to the growth chamber of the LPCVD apparatus under a pressure of 5 mTorr, for example, to grow a tungsten nucleus 91 on the underlayer (FIG. 9A). In this process, a reduction reaction of WF 6 + SiH 4 → SiF 4 + H 2 occurs, and grain-shaped tungsten nuclei 91 grow on the underlayer. In this way, the flow rate of SiH 4 is changed to WF
The reason why the tungsten nucleus 91 grows when the number is less than that of 6 is that this growth occurs in the region where the supply rate is controlled by SiH 4 .

【0037】次に、このタングステンの核91を耐エッ
チングマスクとして用い下地(主にシリコン酸化膜21
c)を異方性エッチング技術によりエッチングする。こ
のエッチングにおいて下地の、タングステンの核91で
覆われていない部分は、エッチングされるので凹部27
となるから、結局、下地に凹凸が形成できる(図9
(B))。なお、このエッチングの条件は例えば第1実
施例において説明した条件とすれば良い。その後、成長
室(エッチング室にもなる)にSF6 ガスを導入するこ
とによりタングステンの核91を除去する。
Next, the tungsten nucleus 91 is used as an etching resistant mask to form a base (mainly the silicon oxide film 21).
Etch c) with an anisotropic etching technique. In this etching, the underlying portion, which is not covered with the tungsten nucleus 91, is etched, so that the concave portion 27 is formed.
As a result, unevenness can be formed in the base (FIG. 9).
(B)). The etching conditions may be the same as those described in the first embodiment. Then, the tungsten nucleus 91 is removed by introducing SF 6 gas into the growth chamber (which also serves as an etching chamber).

【0038】その後は、図2及び図3を用いて説明した
第1実施例の手順と同様な手順でキャパシタ絶縁膜形成
用の膜(ストレージ電極形成用膜でもある。)であるポ
リシリコン膜の形成等を行なって所望のキャパシタを得
れば良い。
After that, a polysilicon film which is a film (also a storage electrode forming film) for forming a capacitor insulating film is formed by a procedure similar to that of the first embodiment described with reference to FIGS. 2 and 3. The desired capacitor may be obtained by performing formation or the like.

【0039】この第4実施例の方法によれば、粗面多結
晶シリコン膜を形成し、かつ、これにエネルギー粒子を
照射するという工程を施すことなく所望のエッチグマス
クを下地上に形成出来る。
According to the method of the fourth embodiment, a desired etching mask can be formed on the underlayer without forming a rough-surface polycrystalline silicon film and irradiating it with energetic particles. .

【0040】なお、この第4実施例において、予め成長
室にSiH4 を流して試料上にSiH4 を吸着させてお
くことがタングステンの核91の成長に不可欠であると
述べたが、これの代わりに、試料に予めイオンビーム照
射等の物理的な衝撃を与えその後タングステンの成長を
させることによっても同様な効果が得られることがこの
出願に係る発明者の詳細な研究で分かった。具体的に
は、試料(層間絶縁膜21、コンタクトホール23まで
形成が済んだ試料)に対し上記第2実施例において説明
したように図7を用いて説明した装置によりAr+ イオ
ンの物理的な衝撃を与えた後、例えばこの第4実施例で
上記した条件すなわち、基板温度を300℃とし、か
つ、5mTorrの圧力下でSiH4 /WF6 =1(s
ccm)/10(sccm)の流量比で流すという条件
でタングステンを成長させることで下地上にタングステ
ンの核が成長することが分かった。ここでの核成長のメ
カニズムは下記のおよびのようなものと考えられ
る。:上記Ar+ イオンをシリコン酸化膜(下地)上
に照射することによってシリコン酸化膜中のSi−Oボ
ンドが崩され選択的にOがスパッタリング除去され、こ
の結果シリコン酸化膜の表面付近は相対的にSi(Si
のダングリングボンド)に富んだ層になる。:このS
iダングリングボンドはその後のWF6 やSiH4 の吸
着に対して極めて活性であるので粒状のタングステンの
核の成長が容易に起こる。
In the fourth embodiment, it has been stated that it is indispensable for the growth of the tungsten nucleus 91 to flow SiH 4 into the growth chamber to adsorb SiH 4 on the sample in advance. Instead, it was found from a detailed study by the inventor of the present application that a similar effect can be obtained by subjecting the sample to physical impact such as ion beam irradiation in advance and then growing tungsten. Specifically, as shown in the second embodiment, the physical properties of Ar + ions are measured by using the device (the sample in which the interlayer insulating film 21 and the contact hole 23 are formed) as described in the second embodiment. After the shock is applied, for example, the conditions described above in the fourth embodiment, that is, the substrate temperature is 300 ° C. and the pressure is 5 mTorr, and SiH 4 / WF 6 = 1 (s).
It was found that by growing tungsten under the condition that the flow rate is set to ccm) / 10 (sccm), tungsten nuclei grow on the underlayer. The mechanism of nuclear growth here is considered to be as follows. : By irradiating the silicon oxide film (underlayer) with the above Ar + ions, the Si—O bond in the silicon oxide film is broken and O is selectively removed by sputtering. As a result, the vicinity of the surface of the silicon oxide film is relatively removed. To Si (Si
(Dangling bond) will be a layer rich in. : This S
Since the i-dangling bond is extremely active for the subsequent adsorption of WF 6 and SiH 4 , the growth of granular tungsten nuclei easily occurs.

【0041】ここで、不活性ガスのイオンビームを照射
した領域のみタングステンの核成長を生じさせることが
出来るというこの技術は、試料の特定の領域すなわちキ
ャパシタ形成領域のみにエッチングマスクとしてのタン
グステンの膜を成長させることが可能なことを意味する
ので、第3実施例(収束イオンビームを特定領域に照射
することとエッチングを連続して行なうことをレジスト
パターンを用いることなく可能とした技術)の代替技術
としても用い得る。この点でも、この第4実施例の変形
例は利用度が高い。
Here, this technique, in which the nucleus growth of tungsten can be generated only in the region irradiated with the ion beam of the inert gas, is the tungsten film as the etching mask only in the specific region of the sample, that is, the capacitor formation region. Since it means that it is possible to grow, it is an alternative to the third embodiment (a technique that makes it possible to irradiate a specific region with a focused ion beam and continuously perform etching without using a resist pattern). It can also be used as a technique. Also in this point, the modification of the fourth embodiment is highly utilized.

【0042】上述においてはこの出願の各発明の実施例
について説明したがこれら発明は上述の実施例に限られ
ない。たとえば、上述の実施例では半導体記憶装置のキ
ャパシタを形成する例を挙げていたが、半導体装置中の
一般的なキャパシタを形成する場合にもこの出願の各発
明は適用出来る。また、上述の実施例では、下地に凹凸
を形成した後に別途にキャパシタ絶縁膜形成用の膜(実
施例ではストレージ電極形成用膜も兼ねる膜)を形成
し、そして下地を除去することで下地の凹凸を転写する
例を述べた。すなわち下地自体が犠牲層としてふるまう
ような例を述べた。しかし、下地自体をキャパシタ絶縁
膜形成用の膜としこの膜表面に凹凸を形成する場合にも
この出願の各発明は適用できる。
Although the embodiments of the inventions of this application have been described above, the inventions are not limited to the above-mentioned embodiments. For example, in the above-described embodiment, the example of forming the capacitor of the semiconductor memory device is described, but each invention of this application can be applied to the case of forming a general capacitor in a semiconductor device. Further, in the above-described embodiment, after forming the unevenness on the base, a film for forming a capacitor insulating film (a film also serving as a storage electrode forming film in the embodiment) is formed separately, and the base is removed to remove the base. An example of transferring unevenness has been described. That is, the example in which the underlayer itself behaves as a sacrificial layer has been described. However, the inventions of this application can also be applied to the case where the underlying layer itself is used as a film for forming a capacitor insulating film and unevenness is formed on the surface of this film.

【0043】[0043]

【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明のキャパシタ絶縁膜の形成方法によれば、粗面多
結晶シリコン膜にエネルギー粒子を照射した後この粗面
多結晶シリコン膜をマスクとして下地をエッチングす
る。エネルギー粒子の照射で粗面多結晶シリコン膜はエ
ッチングマスクとして好適な状態に改質されるので、下
地のエッチングが終了後この下地表面には粗面多結晶シ
リコン膜の凹凸に応じた凹凸が形成される。このため、
凹凸を有したキャパシタ絶縁膜を簡易に形成出来る。ま
た、タングステンの核をエッチングマスクとして用いる
構成の場合も、点在するタングステンの核の分布具合に
応じた凹凸がエッチング後の下地に形成される。
As is apparent from the above description, according to the method for forming a capacitor insulating film of the present invention, the rough surface polycrystalline silicon film is irradiated with energetic particles and then the rough surface polycrystalline silicon film is masked. The base is etched as. The rough surface polycrystalline silicon film is modified to a suitable state as an etching mask by irradiation of energetic particles, so after the etching of the base is completed, irregularities corresponding to the irregularities of the rough surface polycrystalline silicon film are formed on the surface of the base. To be done. For this reason,
A capacitor insulating film having irregularities can be easily formed. Further, also in the case where the tungsten nuclei are used as the etching mask, irregularities corresponding to the distribution of the scattered tungsten nuclei are formed on the underlying layer after etching.

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

【図1】主に第1実施例の説明に供する工程図である。FIG. 1 is a process diagram mainly provided for explaining a first embodiment.

【図2】主に第1実施例の説明に供する図1に続く工程
図である。
FIG. 2 is a process diagram following FIG. 1 mainly for explaining the first embodiment.

【図3】主に第1実施例の説明に供する図2に続く工程
図である。
FIG. 3 is a process diagram following FIG. 2 mainly for explaining the first embodiment.

【図4】主に第1実施例の説明に供する図であり、粗面
多結晶シリコン膜の形成メカニズムの推定説明に供する
図である。
FIG. 4 is a diagram mainly used for explaining the first embodiment and is a diagram used for estimating a formation mechanism of a rough-surface polycrystalline silicon film.

【図5】主に第1実施例の説明に供する図であり、粗面
多結晶シリコン膜にエネルギー粒子を照射した際の効果
を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram mainly provided for explaining the first embodiment and is a diagram for explaining an effect when the rough surface polycrystalline silicon film is irradiated with energetic particles.

【図6】主に第1実施例の説明に供する図であり、図5
同様、粗面多結晶シリコン膜にエネルギー粒子を照射し
た際の効果を説明する図である。
FIG. 6 is a diagram mainly used for describing the first embodiment, and FIG.
Similarly, it is a figure explaining the effect at the time of irradiating a rough surface polycrystalline silicon film with energetic particles.

【図7】第2実施例の説明に供する図である。FIG. 7 is a diagram for explaining a second embodiment.

【図8】第3実施例の説明に供する図である。FIG. 8 is a diagram for explaining a third embodiment.

【図9】第4実施例の説明に供する図である。FIG. 9 is a diagram for explaining a fourth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11:シリコン基板 13:フィールド酸化膜 15:ゲート絶縁膜(ゲート酸化膜) 19:ソース・ドレイン領域 21:層間絶縁膜 21a:シリコン酸化膜 21b:シリコン窒化膜 21c:シリコン酸化膜(実施例におけるこの発明で言
う下地に主に当たるもの) 23:コンタクトホール 25:粗面多結晶シリコン膜 25a:多結晶シリコン膜 25b:アモルファスシリコン 25c:粗面多結晶シリコン膜における粒状の部分 27:凹部 29:キャパシタ絶縁膜形成用の膜 31:キャパシタ絶縁膜 33:ストレージ電極 35:セルプレート電極 71:処理室 75:イオン照射部 77:エッチング部
11: Silicon substrate 13: Field oxide film 15: Gate insulating film (gate oxide film) 19: Source / drain regions 21: Interlayer insulating film 21a: Silicon oxide film 21b: Silicon nitride film 21c: Silicon oxide film ( 23: Contact hole 25: Rough surface polycrystalline silicon film 25a: Polycrystalline silicon film 25b: Amorphous silicon 25c: Granular portion of rough surface polycrystalline silicon film 27: Recess 29: Capacitor insulation Film for film formation 31: Capacitor insulating film 33: Storage electrode 35: Cell plate electrode 71: Processing chamber 75: Ion irradiation part 77: Etching part

───────────────────────────────────────────────────── 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 21/8242 27/108 H01L 21/302 N 27/10 325 J ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication H01L 21/8242 27/108 H01L 21/302 N 27/10 325 J

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a)下地上に、凹凸表面を有する粗面
多結晶シリコン膜を、形成する工程と、 (b)該粗面多結晶シリコン膜に対しエネルギー粒子を
照射する工程と、 (c)エネルギー粒子の照射の済んだ前記粗面多結晶ポ
リシリコン膜を耐エッチングマスクとして用い、前記下
地をエッチングして該下地に凹凸を形成する工程と、 (d)該凹凸の形成された下地上に別途にキャパシタ絶
縁膜形成用の膜を形成して該凹凸を該キャパシタ絶縁膜
形成用の膜に転写してキャパシタ絶縁膜を得る工程とを
含むことを特徴とするキャパシタ絶縁膜の形成方法。
1. A step of: (a) forming a rough surface polycrystalline silicon film having an uneven surface on a base, and (b) a step of irradiating the rough surface polycrystalline silicon film with energetic particles. c) a step of using the rough-surface polycrystalline polysilicon film that has been irradiated with energetic particles as an etching-resistant mask to etch the base to form irregularities on the foundation, and (d) forming the irregularities on the bottom. Forming a film for forming a capacitor insulating film on the ground separately and transferring the irregularities to the film for forming a capacitor insulating film to obtain a capacitor insulating film. .
【請求項2】 請求項1に記載のキャパシタ絶縁膜の形
成方法において、 前記(d)の工程は、 前記凹凸の形成された下地上にキャパシタ絶縁膜形成用
の膜としての多結晶シリコン膜を形成する工程と、 該多結晶シリコン膜に酸化処理及びまたは窒化処理の双
方または一方を施して該多結晶シリコン膜表面にキャパ
シタ絶縁膜としての絶縁膜を形成する工程とを含むこと
を特徴とするキャパシタ絶縁膜の形成方法。
2. The method for forming a capacitor insulating film according to claim 1, wherein in the step (d), a polycrystalline silicon film as a film for forming a capacitor insulating film is formed on the base on which the unevenness is formed. And a step of forming an insulating film as a capacitor insulating film on the surface of the polycrystalline silicon film by subjecting the polycrystalline silicon film to oxidation treatment and / or nitridation treatment or both. Method for forming capacitor insulating film.
【請求項3】 請求項1に記載のキャパシタ絶縁膜の形
成方法において、 前記下地としてキャパシタ絶縁膜形成用の膜を形成し、
その後、前記(a)〜(c)の工程を実施し、前記
(d)の工程を行なう代わりに、該凹凸の形成された下
地をそのままキャパシタ絶縁膜として用いることを特徴
とするキャパシタ絶縁膜の形成方法。
3. The method for forming a capacitor insulating film according to claim 1, wherein a film for forming a capacitor insulating film is formed as the base,
After that, the steps (a) to (c) are carried out, and instead of carrying out the step (d), the base having the irregularities is used as it is as a capacitor insulating film. Forming method.
【請求項4】 請求項1に記載のキャパシタ絶縁膜の形
成方法において、 前記(a)、(b)及び(C)の工程の代わりに、 (i)下地上に、タングステンの核をそれが該下地上に
点在するよう成長させる工程と、 (ii)該タングステンの核を耐エッチングマスクとして
用い、前記下地をエッチングして該下地に凹凸を形成す
る工程とを設けることを特徴とするキャパシタ絶縁膜の
形成方法。
4. The method for forming a capacitor insulating film according to claim 1, wherein in place of the steps (a), (b) and (C), (i) a tungsten nucleus is formed on the underlayer. A capacitor comprising: a step of growing so as to be scattered on the underlayer; and (ii) a step of forming an unevenness on the underlayer by etching the underlayer using the nucleus of tungsten as an etching resistant mask. Method of forming insulating film.
【請求項5】 スイッチング素子とキャパシタとでメモ
リセルが構成されている半導体記憶装置を形成するに当
たり、 キャパシタにおけるキャパシタ絶縁膜を請求項1〜4の
いずれか1項に記載の方法により形成することを特徴と
する半導体記憶装置の形成方法。
5. When forming a semiconductor memory device in which a memory cell is composed of a switching element and a capacitor, a capacitor insulating film in the capacitor is formed by the method according to claim 1. A method for forming a semiconductor memory device, comprising:
【請求項6】 試料を固定するための手段を具える処理
室と、 該処理室と接続されていて、ある特定のイオンを引き出
して加速するための手段、加速されたイオンを収束させ
るための手段及び、収束されたイオンを前記試料上の特
定領域に照射するための手段を具えるイオン照射部と、 前記処理室と接続されていて、該処理室にエッチングガ
スを供給するための手段、該処理室内の真空度を制御す
るための排気系及び前記エッチングガスの前記試料に対
する作用を促すための電気系を具えるエッチング部とを
具えたことを特徴とする半導体製造装置。
6. A processing chamber having means for fixing a sample, means connected to the processing chamber for extracting and accelerating a specific ion, and for converging the accelerated ion. Means, and an ion irradiation unit having means for irradiating the focused region to a specific region on the sample; a means connected to the processing chamber for supplying an etching gas to the processing chamber; A semiconductor manufacturing apparatus comprising: an etching system having an exhaust system for controlling the degree of vacuum in the processing chamber and an electrical system for promoting the action of the etching gas on the sample.
【請求項7】 請求項6に記載のイオン照射部の代わり
に、 前記処理室と接続されていて、ある特定のイオンを引き
出して加速するための手段及び加速されたイオンをシャ
ワー状に前記試料に照射するための手段を有するイオン
照射部を具えたことを特徴とする半導体製造装置。
7. Instead of the ion irradiation unit according to claim 6, means for extracting and accelerating a specific ion, which is connected to the processing chamber, and the accelerated ion in the form of a shower. A semiconductor manufacturing apparatus, comprising an ion irradiation unit having means for irradiating a semiconductor.
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