KR100563735B1 - Method for forming charge storage electrode of semiconductor device - Google Patents
Method for forming charge storage electrode of semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- KR100563735B1 KR100563735B1 KR1019990010752A KR19990010752A KR100563735B1 KR 100563735 B1 KR100563735 B1 KR 100563735B1 KR 1019990010752 A KR1019990010752 A KR 1019990010752A KR 19990010752 A KR19990010752 A KR 19990010752A KR 100563735 B1 KR100563735 B1 KR 100563735B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- silicon
- forming
- charge storage
- storage electrode
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D1/00—Resistors, capacitors or inductors
- H10D1/60—Capacitors
- H10D1/68—Capacitors having no potential barriers
- H10D1/692—Electrodes
- H10D1/711—Electrodes having non-planar surfaces, e.g. formed by texturisation
- H10D1/712—Electrodes having non-planar surfaces, e.g. formed by texturisation being rough surfaces, e.g. using hemispherical grains
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
- H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
- H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
- H01L21/28512—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L21/28556—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table by chemical means, e.g. CVD, LPCVD, PECVD, laser CVD
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
- H10B12/01—Manufacture or treatment
- H10B12/02—Manufacture or treatment for one transistor one-capacitor [1T-1C] memory cells
- H10B12/03—Making the capacitor or connections thereto
- H10B12/033—Making the capacitor or connections thereto the capacitor extending over the transistor
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D1/00—Resistors, capacitors or inductors
- H10D1/01—Manufacture or treatment
- H10D1/041—Manufacture or treatment of capacitors having no potential barriers
- H10D1/042—Manufacture or treatment of capacitors having no potential barriers using deposition processes to form electrode extensions
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
본 발명은 반도체 소자의 전하저장전극 형성 방법에 관한 것으로, 실리콘 기판의 접합부와 연결될 부분은 도프 비정질 실리콘으로 형성하고, 실린더 벽으로 이용될 부분은 언도프 비정질 실리콘으로 형성하여 반구형 다결정 실리콘 형성시 실리콘(Si) 원자의 이동이 최적화되도록 하므로써 균일한 그레인을 갖는 반구형 다결정 실리콘의 형성이 가능해져 전하저장전극의 유효 표면적을 극대화시킬 수 있으며, 이를 이용한 충분한 정전용량을 갖는 고집적 반도체 메모리 소자를 제조할 수 있는 반도체 소자의 전하저장전극 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a charge storage electrode of a semiconductor device, wherein a portion to be connected to a junction of a silicon substrate is formed of dope amorphous silicon, and a portion to be used as a cylinder wall is formed of undoped amorphous silicon to form silicon when forming a hemispherical polycrystalline silicon. By optimizing the movement of (Si) atoms, it is possible to form hemispherical polycrystalline silicon having uniform grains, thereby maximizing the effective surface area of the charge storage electrode and manufacturing a highly integrated semiconductor memory device having sufficient capacitance using the same. The present invention relates to a method for forming a charge storage electrode of a semiconductor device.
전하저장전극, 반구형 다결정 실리콘Charge storage electrode, hemispherical polycrystalline silicon
Description
도 1a 내지 1d는 본 발명의 제 1 실시예를 설명하기 위한 소자의 단면도. 1A to 1D are sectional views of elements for explaining the first embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명을 설명하기 위한 그래프도.Figure 2 is a graph for explaining the present invention.
도 3a 내지 3c는 본 발명의 제 2 실시예를 설명하기 위한 소자의 단면도.3A to 3C are sectional views of elements for explaining the second embodiment of the present invention.
도 4a 내지 4f는 본 발명의 제 3 실시예를 설명하기 위한 소자의 단면도.4A to 4F are sectional views of elements for explaining the third embodiment of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the reference numerals for the main parts of the drawings>
1, 11 및 21: 실리콘 2, 12 및 22: 접합부1, 11 and 21:
3 및 13: 절연막 4 및 25: 실리콘층 3 and 13:
5 및 26: 산화막 6: 제 2 실리콘 스페이서5 and 26: oxide film 6: second silicon spacer
7, 16 및 27: 반구형 다결정 실리콘7, 16 and 27: hemispherical polycrystalline silicon
14 및 15: 제 1 및 제 2 실리콘층14 and 15: first and second silicon layers
23: 제 1 절연막 24: 제 2 절연막 23: first insulating film 24: second insulating film
본 발명은 반도체 소자의 전하저장전극 형성 방법에 관한 것으로, 특히, 표면이 반구형 다결정 실리콘(Hemi-Spherical Grain-growth Silicon)으로 이루어진 반도체 소자의 전하저장전극 형성 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로 디램(DRAM) 등과 같은 반도체 메모리 소자의 집적도가 증가됨에In general, the degree of integration of semiconductor memory devices, such as DRAM,
따라 메모리 셀(Memory Cell)이 차지하는 면적은 급격하게 축소되는 실정이다. 그 러나 소자의 동작을 위해서는 단위 메모리 셀당 일정량 이상의 정전용량(Capacitance)이 반드시 확보되어야 하기 때문에 메모리 셀의 동작에 필요한 정전 용량은 그대로 유지시키면서 캐패시터가 차지하는 면적을 최소화시키기 위한 고도 의 공정기술 개발과 소자의 신뢰성 확보가 큰 문제점으로 대두된다.Accordingly, the area occupied by memory cells is rapidly reduced. However, a certain amount of capacitance per unit memory cell must be secured for the operation of the device, so that the development of advanced process technologies and devices to minimize the area occupied by the capacitor while maintaining the capacitance required for the operation of the memory cell remain unchanged. It is a big problem to secure reliability.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 캐패시터의 전하저장전극을 3차원의 입체 구조로 형성하여 유효 표면적을 증가시키거나 유전특성이 향상된 유전체 (Dielectric)를 개발하기 위한 노력이 진행중이다. 이러한 노력의 결과로 Ta2O5, BST 등과 같은 고유전 특성을 갖는 재료가 개발되었는데, 이는 아직 소자의 제조에In order to solve this problem, efforts are being made to increase the effective surface area or to develop dielectrics having improved dielectric properties by forming a charge storage electrode of a capacitor in a three-dimensional structure. As a result of these efforts, materials with high dielectric properties such as Ta 2 O 5 and BST have been developed.
적용하기 어려운 실정이다. 그래서 전하저장전극의 유효 표면적을 극대화시키는 방향으로 많은 연구가 이루어져 왔다.It is difficult to apply. Therefore, much research has been made toward maximizing the effective surface area of the charge storage electrode.
이에 따라 최근에는 비정질(Amorphous) 상태의 실리콘 박막(Silicon Film)에 실리콘(Si) 시드(Seep)를 형성하고 고진공 상태에서 열처리하여 선택적으로 반구형 다결정 실리콘(HSG)이 형성되도록 하는 방법이 개발되어 소자 제조 공정에 적용되고 있다.Recently, a method of forming a silicon (Si) seed on an amorphous silicon film and heat-treating it in a high vacuum state to selectively form hemispherical polycrystalline silicon (HSG) has been developed. It is applied to a manufacturing process.
이러한 반구형 다결정 실리콘은 그레인(Grain)이 크기, 밀도 등과 같은 형상적인 특성에 의해 표면적이 결정되며, 형상적인 특성은 반구형 다결정 실리콘이 형 성될 비정질 실리콘 박막내에 함유된 도펀트(Dopant)의 농도에 따라 민감하게 변화된다.Such hemispherical polycrystalline silicon has a surface area determined by its geometric characteristics such as grain size and density, and its geometric characteristics are sensitive to the concentration of the dopant contained in the amorphous silicon thin film on which the hemispherical polycrystalline silicon is to be formed. Is changed.
그래서 종래에는 실린더(Cylinder)형의 전하저장전극을 제조하는 경우 실리콘 기판의 접합부와 연결될 부분의 비정질 실리콘과 실린더 벽으로 이용될 부분의 비정질 실리콘을 인-시투(In-situ)로 형성하며, 이때 도펀트인 인(P)의 농도는 1E20 atoms/cc 이하가 되도록 조절한다. 그런데 이 경우 도펀트로 사용된 인(P) 원Thus, when manufacturing a cylinder-type charge storage electrode, amorphous silicon of a portion to be connected to a junction of a silicon substrate and amorphous silicon of a portion to be used as a cylinder wall are formed in-situ. The concentration of phosphorus (P) which is a dopant is adjusted to be 1E20 atoms / cc or less. In this case, however, phosphorus (P) used as a dopant
자가 실리콘(Si)의 표면확산 과정에서 확산장벽으로 작용하기 때문에 실리콘(Si)dn원자의 이동이 최적의 상태로 유도되지 않고, 이에 의해 반구형 다결정 실리콘의 그레인 크기가 불균일해지고 전하저장전극 유효 표면적의 극대화가 어려워진다. 또한, 종래의 방법을 적용하는 경우 공정 마진(Margin)이 감소되며, 고가의 PH3 가스를 사용함에 따른 생상 단가의 증가가 초래된다.Since it acts as a diffusion barrier in the process of surface diffusion of self-silicon (Si), the movement of silicon (Si) dn atoms is not induced to an optimal state, resulting in uneven grain size of the hemispherical polycrystalline silicon and the effective surface area of the charge storage electrode. Maximization becomes difficult In addition, the process margin is reduced when the conventional method is applied, and an increase in the production cost by using expensive PH 3 gas is caused.
따라서 본 발명은 실리콘 기판의 접합부와 연결된 부분은 도프 비정질 실리 콘으로 형성하고, 실린더 벽으로 이용될 부분은 언도프 비정질 실리콘으로 형성하여 반구형 다결정 실리콘 형성시 실리콘(Si) 원자의 이동이 최적화되도록 하므로써 상기한 단점을 해소할 수 있는 반도체 소자의 전하저장전극 형성 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.Therefore, in the present invention, the portion connected to the junction of the silicon substrate is formed of dope amorphous silicon, and the portion to be used as the cylinder wall is formed of undoped amorphous silicon so that the movement of silicon atoms in the formation of hemispherical polycrystalline silicon is optimized. It is an object of the present invention to provide a method for forming a charge storage electrode of a semiconductor device that can solve the above disadvantages.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자의 전하저장전극 형성 방법은 접합부가 형성된 실리콘 기판사에 절연막을 형성한 후 상기 접합부가 노출되도록 상기 절연막을 패터닝하여 콘택홀을 형성하고 상기 콘택홀이 매립되도록 전체 상부면에 실리콘층을 형성하는 단계와, 상기 단계로부터 상기 실리콘층상에 산화막을 형성한 후 전하저장전극용 마스크를 사용하여 상기 산화막 및 실리콘 층을 순차적으로 패터닝하는 단계와, 상기 단계로부터 패터인된 상기 실리콘층 및 산화막의 측벽에 실리콘 스페이서를 형성한 후 상기 산화막을 제거하는 단계와, 상기 단계로부터 표면에 성장된 자연 산화막을 제거한 후 상기 실리콘층 및 실리콘 스페이서의 표면에 실리콘 시드를 형성하고 열처리하여 상기 실리콘층 및 실리콘 스페이서의 표면에 반구형 다결정 실리콘이 형성되도록 하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 본 발명에 따른 다른 반도체 소자의 전하저장전극 형성 방법은 접합부가 형성된 실리콘 기판상에 절연막을 형성한 후 상기 접합부가 노출되도록 상기 절연막을 패터닝하여 콘택홀을 형성하고 상기 콘택홀이 매립되도록 전체 상부 면에 제 1 실리콘층을 셩성하는 단계와, 상기 단계로부터 상기 제 1 실리콘층상에 제 2 실리콘층을 형성한 후 전하저장전극용 마스크를 사용하여 상기 제 2 실리콘층 및 제 1 실리콘층을 순차적으로 패터닝하는 단계와, 상기 단계로부터 표면에 성장 된 자연 산화막을 제거한 후 상기 제 1 및 제 2 실리콘층의 노출된 표면에 실리콘 시드를 형성하고 열처리하여 상기 제 1 및 제 2 실리콘층의 노출된 표면에 반구형 다결정 실리콘이 형성되도록 하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 따른 또 다른 반도체 소자의 전하저장전극 형성 방법은 접합부가 형성된 실리콘 기판상에 제 1 절연막을 형성한 후 상기 접합부가 노출되도록 상기 제 1 절 연막을 패터닝하여 콘택홀을 형성하고 상기 콘택홀이 매립되도록 전체 상부면에 제 2 절연막을 형성하는 단계와, 상기 단계로부터 전하저장전극용 마스크를 사용하여 전하저장전극이 형성될 부분의 상기 제 2 절연막을 제거하는 단계와, 상기 단계로부터 상기 콘택홀이 매립되도록 전체 상부면에 실리콘층을 형성한 후 상기 실리콘층상에 산화막을 형성하는 단계와, 상기 단계로부터 상기 실리콘층이 노출되는 시점까지 상기 산화막을 에치백한 후 노출된 부분의 상기 실리콘층을 식각하는 단계와, 상기 단계로부터 잔류된 상기 제 2 절연막 및 산화막을 순차적으로 제거하는 단계와, 상기 단계로부터 표면에 성장된 자연 산화막을 제거한 후 상기 실리콘층의 표면에 실리콘 시드를 형성하고 열처리하여 상기 실리콘층의 표면에 반구형 다결정 실리콘이 형성되도록 하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a method of forming a charge storage electrode of a semiconductor device, by forming an insulating film on a silicon substrate yarn having a junction and then forming a contact hole by patterning the insulating layer to expose the junction. Forming a silicon layer on the entire upper surface to be buried, forming an oxide film on the silicon layer from the step, and subsequently patterning the oxide film and the silicon layer using a mask for a charge storage electrode; Forming a silicon spacer on the sidewalls of the silicon layer and the oxide film patterned therefrom, and then removing the oxide film; and removing a natural oxide film grown on the surface from the step, and then depositing a silicon seed on the surface of the silicon layer and the silicon spacer. Forming and heat treating the surface of the silicon layer and the silicon spacer Characterized in that it comprises the step of forming a hemispherical polycrystalline silicon, the method of forming a charge storage electrode of another semiconductor device according to the present invention after forming an insulating film on a silicon substrate formed with a junction portion patterning the insulating layer so that the junction portion is exposed Forming a contact hole and forming a first silicon layer on the entire upper surface so that the contact hole is filled; and forming a second silicon layer on the first silicon layer from the step, and then using a mask for a charge storage electrode. Sequentially patterning the second silicon layer and the first silicon layer, removing the natural oxide film grown on the surface from the step, and then forming a silicon seed on the exposed surfaces of the first and second silicon layers and performing heat treatment. To form hemispherical polycrystalline silicon on the exposed surfaces of the first and second silicon layers. It is characterized by comprising the steps: In addition, according to another embodiment of the present invention, a method of forming a charge storage electrode of a semiconductor device includes forming a contact hole by forming a first insulating film on a silicon substrate on which a junction is formed, and then patterning the first insulating layer to expose the junction. Forming a second insulating film on the entire upper surface such that the contact hole is filled; removing the second insulating film in the portion where the charge storage electrode is to be formed using the mask for the charge storage electrode from the step; Forming a silicon layer on the entire upper surface such that the contact hole is buried, and then forming an oxide film on the silicon layer, and etching the oxide film from the step to the time point at which the silicon layer is exposed, and then Etching the silicon layer, and sequentially removing the second insulating film and the oxide film remaining from the step Characterized in that after removing the natural oxide film grown on the surface from the phase comprising the steps of: to form a silicon oxide on the surface of the silicon layer, and heat-treating the semi-spherical polycrystalline silicon formed on the surface of the silicon layer.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
도 1a 내지 1d는 본 발명의 제 1 실시예를 설명하기 위한 소자의 단면도로서, 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.1A to 1D are cross-sectional views of devices for describing the first embodiment of the present invention, which will be described below with reference to FIG. 2.
도 1a는 접합부(2)가 형성된 실리콘 기판(1)상에 절연막(3)을 형성한 후 상기 접합부(2)가 노출되도록 상기 절연막(3)을 패터닝하여 콘택홀을 형성하고 상기 콘택홀이 매립되도록 전체 상부면에 실리콘층(4)을 형성한 상태의 단면도로서, 상기 절연막(3)은 BPSG(Borophospho Silicate Glass), BSG, PSG 등과 같은 도프 또는 열 산화낙(SiO2), 또는 고온 산화막(HTO) 등과 같은 언도프 산화막으로 형성한다. 또한, 상기 실리콘층(4)은 도프(Doped) 비정질 실리콘으로 형성하며, 상기 도프 비정질 실리콘은 300 내지 530℃의 온도에서 실리콘 소오스 가스로는 SiH4 또는 Si2H
6를 이용하며, 도펀트 가스로는 N2, He 등과 같은 불활성 가스에 희석된 PH3 또는 실리콘 소오스 가스에 희석된 PH3 가스를 이용하여 증착한다.1A illustrates that after forming the
도 1b는 상기 실리콘층(4)상에 산화막(5)을 형성한 후 전하저장전극용 마스크를 사용한 사진 및 식각 공정으로 상기 산화막(5) 및 실리콘층(4)을 순차적으로 패터닝한 상태의 단면도로서, 상기 산화막(5)의 두께는 형성될 전하저장전극의 높이에 따라 조절한다.FIG. 1B is a cross-sectional view of a state in which the
도 1c는 패터닝된 상기 실리콘층(4) 및 산화막(5)의 측벽에 실리콘 스페이서(6)를 형성한 후 상기 산화막(5)을 제거하여 실린더 형태의 전하저장전극을 형성한 상태의 단면도로서, 상기 실리콘 스페이서(6)는 인(P)의 농도가 1E15 내지 1E19 atoms/cc인 도프(Lightly doped) 비정질 실리콘 또는 언도프(Undoped) 비정질 실리콘으로 형성한다. 여기서 상기 도프 비정질 실리콘은 300 내지 530℃의 온도에서 실리콘 소오스 가스로는 SiH4 또는 Si2H6를 이용하며, 도펀트 가스로는 N2, He 등과 같은 불활성 가스에 희석된 PH3 또는 실리콘 소오스 가스에 희석된 PH3 가스를 이용하여 증착한다. 그리고 상기 언도프 비정질 실리콘은 300 내지 530℃의 온도에서 실리콘 소오스 가스로 SiH4 또는 Si2H6를 이용하여 증착한다. FIG. 1C is a cross-sectional view illustrating a cylindrical charge storage electrode formed by forming a
도 1d는 산화물 식각 용액을 이용하여 표면에 성장된 자연 산화막을 제거한 후 10-4 Torr 이하의 압력이 유지되는 진공 또는 고진공 상태의 싱글 타입(Single type) 또는 배치 타입(Batch type) 챔버에서 SiH4 또는 Si2H6 가스를 소오스 가스로 사용하여 상기 실리콘층(4) 및 실리콘 스페이서(6)의 표면에 실리콘(Si) 시드를 형성한 다음 열처리하여 상기 실리콘층(4) 및 실리콘 스페이서(6)의 표면에 반구형 다결정 실리콘(7)이 형성되도록 한 상태의 단면도로서, 상기 열처리시 상기 실리콘층(4) 및 실리콘 스페이서(6)의 실리콘(Si) 원자가 표면으로 이동하여 상기 시드를 중심으로 반구형 다결정 실리콘을 이루게 된다.FIG. 1D illustrates SiH 4 in a single type or batch type chamber in a vacuum or high vacuum state in which a pressure of 10 −4 Torr or less is maintained after removing a native oxide film grown on a surface using an oxide etching solution. Alternatively, a silicon (Si) seed is formed on the surfaces of the
상기와 같이 표면이 반구형 다결정 실리콘으로 이루어진 실린더 형의 전하저장전극을 형성한 후 전자저장전극내의 도펀트의 농도가 감소되거나 도펀트가 존재하지 않게 되면 공핍(Depletion)에 의한 정전용량의 저하가 발생될 수 있으므로 이를 방지하기 위하여 상기 공정후 600 내지 800℃의 온도 및 PH3 가스 분위기에서 열 도핑(Thermal doping)을 실시하거나, 또는 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne)과 같은 불활성 가스를 이용하여 플라즈마 도핑(Plasma doping)을 실시할 수 있다.As described above, after the cylindrical charge storage electrode made of hemispherical polycrystalline silicon is formed, the concentration of dopant in the electron storage electrode is decreased or the dopant is not present, thereby causing a decrease in capacitance due to depletion. Therefore, in order to prevent this, thermal doping is performed at a temperature of 600 to 800 ° C. and a PH 3 gas atmosphere, or an inert gas such as argon (Ar), helium (He), and neon (Ne) may be used. Plasma doping may be performed.
참고적으로, 도 2의 곡선(A)는 본 발명에 따라 제조된 표면에 반구형 다결정 실리콘이 형성된 전자저장전극의 정전용량을, 그리고 곡선(B)는 표면에 반구형 다결정 실리콘이 형성되지 않은 전하저장전극의 정전용량을 각각 공급전압의 변화에 따라 측정하여 도시한 것으로, 그래프를 통해 알 수 있듯이 표면에 반구형 다결정 실리콘이 형성된 전하저장전극의 정전용량이 표면에 반구형 다결정 실리콘이 형성되지 않은 전하저장전극의 정전용량보다 약 2.48배 이상 증가되었음을 알 수 있다. 이와 같이 실리더의 벽 부분을 언도프 비정질 실리콘으로 형성하더라도 PH3 도핑에 의한 공핍을 완화시킬 수 있으며, 이에 따라 충분한 정전용량을 확보할 수 있다. For reference, curve (A) of FIG. 2 shows the capacitance of the electron storage electrode in which the hemispherical polycrystalline silicon is formed on the surface prepared according to the present invention, and curve (B) shows charge storage in which the hemispherical polycrystalline silicon is not formed on the surface. As shown in the graph, the capacitance of the charge storage electrode in which the hemispherical polycrystalline silicon is formed on the surface is not shown. It can be seen that the capacitance increased by about 2.48 times. As described above, even if the wall portion of the cylinder is formed of undoped amorphous silicon, depletion due to PH 3 doping can be alleviated, and thus sufficient capacitance can be secured.
도 3a 내지 3c는 본 발명의 제 2 실시예를 설명하기 위한 소자의 단면도로서,3A to 3C are cross-sectional views of devices for describing the second embodiment of the present invention.
도 3a는 접합부(12)가 형성된 실리콘 기판(11)상에 절연막(13)을 형성한 후 상기 접합부(12)가 노출되도록 상기 절연막(13)을 패터닝하여 콘택홀을 형성하고 상기 콘택홀이 매립되도록 전체 상부면에 제 1 실리콘층(14)을 형성한 다음 상기 제 1 실리콘층(14)상에 제 2 실리콘층(15)을 형성한 상태의 단면도로서, 상기 절연막(13)은 BPSG, BSG, PSG 등과 같은 도프 또는 열 산화막(SiO2), 또는 고온 산화막(HTO) 등과 같은 언도프 산화막으로 형성한다. 또한, 상기 제 1 실리콘층(14)은 인-시투 인(P) 도프 비정질 실리콘으로 형성하며, 상기 도프 비정질 실리콘은 300 내지 530℃의 온도에서 실리콘 소오스 가스로는 SiH4 또는 Si2H6를 이용하며, 도펀트 가스로는 N2, He 등과 같은 불활성 가스에 희석된 PH3 또는 실리콘 소오스 가스에 희석된 PH3 가스를 이용하여 증착한다. 그리고 상기 제 2 실리콘 층(15)은 언도프 비정질 실리콘으로 형성하며, 상기 언도프 비정질 실리콘은 증착 시 상기 PH3 가스의 공급을 중단한 상태에서 증착되도록 한다.3A illustrates that after forming the insulating
도 3b는 전하저장전극용 마스크를 사용한 사진 및 식각 공정으로 상기 제 2 실리콘층(15) 및 제 1 실리콘층(14)을 순차적으로 패터닝한 상태의 단면도이다.3B is a cross-sectional view of the
도 3c는 산화물 식각 용액을 이용하여 표면에 성장된 자연 산화막을 제거한 후 10-4 Torr 이하의 압력이 유지되는 진공 또는 고진공 상태의 싱글 타입 또는 배치 타입 챔버에서 SiH4 또는 Si2H6 가스를 소오스 가스로 사용하여 상기 제 1 및 제 2 실리콘층(14 및 15)의 노출된 표면에 실리콘(Si) 시드를 형성한 다음 열처리하여 상기 제 1 및 제 2 실리콘층(14 및 15)의 노출된 표면에 반구형 다결절 실리콘(16)이 형성되도록 한 상태의 단면도로서, 상기 열처리시 상기 제 1 및 제 2 실리콘층(14 및 15)의 실리콘(Si) 원자가 표면으로 이동하여 상기 시드를 중심으로 반구형 다결정 실리콘을 이루게 된다.FIG. 3C shows a source of SiH 4 or Si 2 H 6 gas in a single or batch type chamber in a vacuum or high vacuum state in which a pressure of 10 −4 Torr or less is maintained after removal of the native oxide film grown on the surface using an oxide etching solution. Using as a gas to form a silicon (Si) seed on the exposed surfaces of the first and second silicon layers 14 and 15 and then heat treatment to expose the exposed surfaces of the first and second silicon layers 14 and 15. A cross-sectional view showing a hemispherical
상기와 같이 표면이 반구형 다결정 실리콘으로 이루어진 전하저장전극을 형성한 후 전하저장전극내의 도펀트의 농도가 감소되거나 도펀트가 존재하지 않게 되면 공핍에 의한 정전용량의 저하가 발생될 수 있으므로 이를 방지하기 위하여 상기 공정후 600 내지 800 ℃의 온도 및 PH3 가스 분위기에서 열 도핑을 실시하거나, 또 는 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne)과 같은 불활성 가스를 이용하여 플라즈마 도핑을 실시할 수 있다.As described above, if the dopant concentration in the charge storage electrode is reduced or the dopant is not present after the charge storage electrode is formed of hemispherical polycrystalline silicon, the capacitance may be reduced due to depletion. After the process, thermal doping may be performed at a temperature of 600 to 800 ° C. and a PH 3 gas atmosphere, or plasma doping may be performed using an inert gas such as argon (Ar), helium (He), or neon (Ne). .
도 4a 내지 4f는 본 발명의 제 3 실시예를 설명하기 위한 소자의 단면도로 서,4A to 4F are cross-sectional views of devices for explaining a third embodiment of the present invention.
도 4a는 접합부(22)가 형성된 실리콘 기판(21)상에 제 1 절연막(23)을 형성한 후 상기 접합부(22)가 노출되도록 상기 제 1 절연막(23)을 패터닝하여 콘택홀을 형성하고 상기 콘택홀이 매립되도록 전체 상부면에 제 2 절연막(24)을 형성한 상태 의 단면도로서, 상기 제 1 절연막(23)은 BPSG, BSG, PSG 등과 같은 도프 또는 열 산화막(SiO2),또는 고온 산화막(HTO) 등과 같은 언도프 산화막으로 형성하고, 상기, 제 2 절연막(24)은 붕소(B) 또는 인(P)이 도핑된 도프 산화막 등과 같이 패터닝히 용이한 물질로 형성하며, 그 두께는 형성될 전하저장전극이 높이와 같게 되도록 한다.4A illustrates that after forming the first insulating
도 4b는 전하저장전극용 마스크를 이용한 사진 및 식각 공정으로 전하저장전극이 형성될 부분의 상기 제 2 절연막을 제거한 상태의 단면도이다.4B is a cross-sectional view of a state in which the second insulating layer is removed from a portion where the charge storage electrode is to be formed by a photolithography and an etching process using a mask for the charge storage electrode.
도 4c는 상기 콘택홀이 매립되도록 전체 상부면에 실리콘층(25)을 형성한 후 상기 실리콘층(25)상에 산화막(26)을 형성하고 상기 실리콘층(25)이 노출되는 시점까지 상기 산화막(26)을 에치백(Etch back)한 상태의 단면도로서, 이때 상기 콘택홀 상부의 전하저장전극이 형성될 부분에만 상기 산화막이 잔류된다. 여기서 상기 실리콘층(25)은 인(P)의 농도가 1E15 내지 1E19 atoms/cc인 도프(Lightly doped)비정질 실리콘 또는 언도프 비정질 실리콘으로 형성하는데, 상기 도프 비정질 실리콘은 300 내지 530 ℃의 온도에서 실리콘 소오스 가스로는 SiH4 또는 Si2H6를 이용하며, 도펀트 가스로는 N2, He 등과 같은 불활성 가스에 희석된 PH3 또는 실리콘 소오스 가스에 희석된 PH3 가스를 이용하여 증착하고, 상기 언도프 비정질 실리콘은 300 내지 530℃의 온도에서 실리콘 소오스 가스로 SiH4 또는 Si2H6를 이용하여 증착한다. 그리고 상기 산화막(26)은 화학기상증착(CVD) 산화막으로 형성한다.In FIG. 4C, after the
도 4d는 노출된 부분의 상기 실리콘층(25)을 식각한 상태의 단면도이고, 도 4e는 잔류된 상기 제 2 절연막(24) 및 산화막(26)을 순차적으로 제거한 상태의 단면도이다.FIG. 4D is a cross-sectional view of the exposed portion of the
도 4f는 산화물 식각 용액을 이용하여 표면에 성장된 자연 산화막을 제거한 후 10-4 Torr 이하의 압력이 유지되는 진공 또는 고진공 상태의 싱글 타입 또는 배치 타입 챔버에서 SiH4 또는 Si2H6 가스를 소오스 가스로 사용하여 상기 실리콘층(25)의 표면에 실리콘(Si) 시드를 형성하고 열처리하여 상기 실리콘층(25)의 표면에 반구형 다결정 실리콘(27)이 형성되도록 한 상태의 단면도로서, 상기 열처리시 상기 실리콘층(25)의 실리콘(25)의 실리콘(Si) 원자가 표면으로 이동하여 상기 시드를 중심으로 반구형 다결정 실리콘을 이루게 된다.FIG. 4F shows a source of SiH 4 or Si 2 H 6 gas in a single or batch type chamber in a vacuum or high vacuum state in which a pressure of 10 −4 Torr or less is maintained after removal of the native oxide film grown on the surface using an oxide etching solution. A cross-sectional view of a state in which silicon (Si) seeds are formed on a surface of the
상기와 같이 표면이 반구형 다결정 실리콘으로 이루어진 전하저장전극을 형 성한 후 전하저장전극내의 도펀트의 농도가 감소되거나 도펀트가 존재하기 않게 되면 공핍에 의한 정전용량의 저하가 발생될 수 있으므로 이를 방지하기 위하여 상기 공정후 600 내지 800 ℃의 온도 및 PH3 가스 분위기에서 열 도핑을 실시하거나, 또는 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne)과 같은 불활성 가스를 이용하여 플라즈마 도핑을 실시할 수 있다.As described above, after the charge storage electrode is formed of hemispherical polycrystalline silicon, the dopant concentration in the charge storage electrode is decreased or the dopant is not present. After the process, thermal doping may be performed at a temperature of 600 to 800 ° C. and a PH 3 gas atmosphere, or plasma doping may be performed using an inert gas such as argon (Ar), helium (He), or neon (Ne).
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 실리콘 기판의 접합부와 연결된 부분은 도프 비정질 실리콘으로 형성하고, 실린더 벽으로 이용될 부분은 언도프 비정질 실리콘으로 형성하여 반구형 다결정 실리콘 형성시 실리콘(Si) 원자의 이동이 최적화 되도록 하므로써 균일한 그레인을 갖는 반구형 다결정 실리콘의 형성이 가능해진다. 따라서 전하저장전극이 유효 표면적을 극대화시킬 수 있으며, 이를 이용하여 충분한 정전용량을 갖는 고집적 반도체 메모리 소자를 제조할 수 있다. 또한, 본 발명을 이용하는 경우 고가의 도핑 가스 사용을 배제시키므로써 생산 단가를 절감시킬 수 있으며, 공정 마진을 증가시켜 수율 증대를 이룰 수 있는 효과를 얻을 수 있다.As described above, according to the present invention, the portion connected to the junction of the silicon substrate is formed of dope amorphous silicon, and the portion to be used as the cylinder wall is formed of undoped amorphous silicon, so that the movement of silicon (Si) atoms in forming hemispherical polycrystalline silicon is prevented. The optimization allows the formation of hemispherical polycrystalline silicon with uniform grains. Therefore, the charge storage electrode can maximize the effective surface area, and can be used to manufacture a highly integrated semiconductor memory device having sufficient capacitance. In addition, the use of the present invention can reduce the production cost by eliminating the use of expensive doping gas, it is possible to obtain an effect that can increase the yield by increasing the process margin.
Claims (26)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019990010752A KR100563735B1 (en) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | Method for forming charge storage electrode of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019990010752A KR100563735B1 (en) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | Method for forming charge storage electrode of semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20000061596A KR20000061596A (en) | 2000-10-25 |
| KR100563735B1 true KR100563735B1 (en) | 2006-03-28 |
Family
ID=19578033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019990010752A Expired - Fee Related KR100563735B1 (en) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | Method for forming charge storage electrode of semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100563735B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101031737B1 (en) | 2005-06-27 | 2011-05-09 | 마이크론 테크놀로지, 인크 | Semiconductor structure, memory cell, DRAM array, electronic system, method of forming semiconductor structure, and method of forming DRAM array |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05206400A (en) * | 1992-01-24 | 1993-08-13 | Toshiba Corp | Semiconductor memory device and manufacturing method thereof |
| KR100195216B1 (en) * | 1995-12-26 | 1999-06-15 | 윤종용 | Capacitor of semiconductor memory device and its fabrication method |
| KR100223830B1 (en) * | 1997-05-29 | 1999-10-15 | 구본준 | How to form the lower electrode of the capacitor |
| KR100224707B1 (en) * | 1995-12-23 | 1999-10-15 | 윤종용 | Method for manufacturing of semiconductor device capacitor |
| KR100239444B1 (en) * | 1997-05-29 | 2000-01-15 | 김영환 | Forming method for bottorn electrode of capacitor |
| KR100250736B1 (en) * | 1993-12-27 | 2000-04-01 | 김영환 | Method for fabricating a storage node of capacitor |
| KR100305024B1 (en) * | 1998-10-28 | 2001-10-19 | 박종섭 | Manufacturing method of semiconductor device |
-
1999
- 1999-03-29 KR KR1019990010752A patent/KR100563735B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05206400A (en) * | 1992-01-24 | 1993-08-13 | Toshiba Corp | Semiconductor memory device and manufacturing method thereof |
| KR100250736B1 (en) * | 1993-12-27 | 2000-04-01 | 김영환 | Method for fabricating a storage node of capacitor |
| KR100224707B1 (en) * | 1995-12-23 | 1999-10-15 | 윤종용 | Method for manufacturing of semiconductor device capacitor |
| KR100195216B1 (en) * | 1995-12-26 | 1999-06-15 | 윤종용 | Capacitor of semiconductor memory device and its fabrication method |
| KR100223830B1 (en) * | 1997-05-29 | 1999-10-15 | 구본준 | How to form the lower electrode of the capacitor |
| KR100239444B1 (en) * | 1997-05-29 | 2000-01-15 | 김영환 | Forming method for bottorn electrode of capacitor |
| KR100305024B1 (en) * | 1998-10-28 | 2001-10-19 | 박종섭 | Manufacturing method of semiconductor device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101031737B1 (en) | 2005-06-27 | 2011-05-09 | 마이크론 테크놀로지, 인크 | Semiconductor structure, memory cell, DRAM array, electronic system, method of forming semiconductor structure, and method of forming DRAM array |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20000061596A (en) | 2000-10-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3887433B2 (en) | Method for forming capacitor of semiconductor device | |
| JP3763714B2 (en) | Hemispherical grain capacitor and method for forming the same | |
| JP3493627B2 (en) | Method of manufacturing hemispherical granular polysilicon semiconductor structure | |
| KR100323990B1 (en) | Manufacturing method of capacitor with hemispherical crystal grains | |
| KR100563735B1 (en) | Method for forming charge storage electrode of semiconductor device | |
| KR20010008604A (en) | Method of forming bottom electrode of capacitor in high integrated semiconductor device | |
| KR0154195B1 (en) | Storage electrode fabrication method of semiconductor device | |
| KR100398567B1 (en) | Method of fabricating a semiconductor device | |
| JP3058136B2 (en) | Semiconductor capacitive element and method of manufacturing the same | |
| KR20010059517A (en) | Method for forming cylinder type bottom electrode intergrated memory device | |
| US20010009284A1 (en) | Bottom electrode of capacitor and fabricating method thereof | |
| KR100722997B1 (en) | Capacitor Manufacturing Method of Semiconductor Device | |
| KR100531461B1 (en) | Method for fabricating capacitor using mps process | |
| KR100305075B1 (en) | Formation method of capacitor of semiconductor device | |
| KR100338822B1 (en) | Method of forming storage node electorde in semiconductor device | |
| KR100289407B1 (en) | Fabrication method of capacitor for semiconductor device | |
| US6204121B1 (en) | Method for bottom electrode of capacitor | |
| KR100351455B1 (en) | Method of forming storge node in semiconductor device | |
| KR100384843B1 (en) | Method for fabricating capacitor | |
| KR100431739B1 (en) | Method of forming capacitor in memory device | |
| KR100384841B1 (en) | A method for forming capacitor in semiconductor device using hemispherical silicon grain | |
| KR100187655B1 (en) | Capacitor Manufacturing Method of Semiconductor Device | |
| KR100363698B1 (en) | Method For Forming The Charge Storage Node Of Capacitor | |
| KR20010057385A (en) | Capacitor and method for manufacturing the same | |
| KR20010008584A (en) | Method of forming capacitor in high integrated semiconductor device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
St.27 status event code: A-0-1-A10-A12-nap-PA0109 |
|
| PG1501 | Laying open of application |
St.27 status event code: A-1-1-Q10-Q12-nap-PG1501 |
|
| PN2301 | Change of applicant |
St.27 status event code: A-3-3-R10-R13-asn-PN2301 St.27 status event code: A-3-3-R10-R11-asn-PN2301 |
|
| PN2301 | Change of applicant |
St.27 status event code: A-3-3-R10-R13-asn-PN2301 St.27 status event code: A-3-3-R10-R11-asn-PN2301 |
|
| A201 | Request for examination | ||
| PA0201 | Request for examination |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201 |
|
| D13-X000 | Search requested |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D13-srh-X000 |
|
| D14-X000 | Search report completed |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D14-srh-X000 |
|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902 |
|
| E13-X000 | Pre-grant limitation requested |
St.27 status event code: A-2-3-E10-E13-lim-X000 |
|
| P11-X000 | Amendment of application requested |
St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000 |
|
| P13-X000 | Application amended |
St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000 |
|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D22-exm-PE0701 |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
St.27 status event code: A-2-2-U10-U11-oth-PR1002 Fee payment year number: 1 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
St.27 status event code: A-2-4-F10-F11-exm-PR0701 |
|
| PG1601 | Publication of registration |
St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q13-nap-PG1601 |
|
| R17-X000 | Change to representative recorded |
St.27 status event code: A-5-5-R10-R17-oth-X000 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001 Fee payment year number: 4 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001 Fee payment year number: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20110222 Year of fee payment: 6 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001 Fee payment year number: 6 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee | ||
| PC1903 | Unpaid annual fee |
St.27 status event code: A-4-4-U10-U13-oth-PC1903 Not in force date: 20120317 Payment event data comment text: Termination Category : DEFAULT_OF_REGISTRATION_FEE |
|
| PN2301 | Change of applicant |
St.27 status event code: A-5-5-R10-R13-asn-PN2301 St.27 status event code: A-5-5-R10-R11-asn-PN2301 |
|
| PN2301 | Change of applicant |
St.27 status event code: A-5-5-R10-R13-asn-PN2301 St.27 status event code: A-5-5-R10-R11-asn-PN2301 |
|
| PC1903 | Unpaid annual fee |
St.27 status event code: N-4-6-H10-H13-oth-PC1903 Ip right cessation event data comment text: Termination Category : DEFAULT_OF_REGISTRATION_FEE Not in force date: 20120317 |
|
| PN2301 | Change of applicant |
St.27 status event code: A-5-5-R10-R13-asn-PN2301 St.27 status event code: A-5-5-R10-R11-asn-PN2301 |
|
| P22-X000 | Classification modified |
St.27 status event code: A-4-4-P10-P22-nap-X000 |
|
| P22-X000 | Classification modified |
St.27 status event code: A-4-4-P10-P22-nap-X000 |
|
| P22-X000 | Classification modified |
St.27 status event code: A-4-4-P10-P22-nap-X000 |