JPS6345848A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS6345848A
JPS6345848A JP61188539A JP18853986A JPS6345848A JP S6345848 A JPS6345848 A JP S6345848A JP 61188539 A JP61188539 A JP 61188539A JP 18853986 A JP18853986 A JP 18853986A JP S6345848 A JPS6345848 A JP S6345848A
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JP
Japan
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oxide film
corner
thermal
silicon
film
Prior art date
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Pending
Application number
JP61188539A
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English (en)
Inventor
Kiyotarou Imai
馨太郎 今井
Kikuo Yamabe
紀久夫 山部
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/01Manufacture or treatment
    • H10B12/02Manufacture or treatment for one transistor one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/03Making the capacitor or connections thereto
    • H10B12/038Making the capacitor or connections thereto the capacitor being in a trench in the substrate

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Local Oxidation Of Silicon (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は半導体fciltの製造方法に係り、特に凹凸
を有するシリコン層表面に絶縁性に優れた熱酸化膜を形
成する方法に関する。
(従来の技術) MO8ダイナンツクメモリ(d RAM )は比例縮小
則に従って素子の微細化、高集債化が進められている。
dRAMの構成g1素であるM O8キヤパシタも例外
ではなく、ゲート酸化膜厚tox及び面積8の縮小が進
んでいる。スケ−りング係数をαとすると、ゲート酸化
膜厚はtoX/αに面積はS/α冨になる。へ108キ
ャパシタの容tcti、誘電率をgとして、C−gs/
lowと表わされる九め、比例縮小後の容量C″は、C
′−C/αとなり。
l/α に小さくなる。こうしてMO8キャパシタの容
量が小さくなると、アルファ線飛来によるソフトエラー
が起り易くなり、またビット線の容量との比が小さくな
ってセンス余裕が小さくなる結果、誤動作を生じる原因
になりたりする。このため一般にMO8キャパシタの面
積はS/α8ではなく、8/αの縮小に止めることが行
われていた。
しかし1世代毎に寸法縮小は進み、信y4件の高いdR
AMを得ることは限界に近づきつつある。
MO8キャパシタの容量を大きくする手段として、誘1
!率の大きい絶縁gl!、例えばTa、O,膜等を用い
ることも検討されているが、未だ実用になっていない、
を九10nm以下の極めて薄い信頼性の高いシリコン酸
化膜の適用が検討されているが、これも極めて高純度の
岬水や薬品を必要とし、まt清浄度の高いクリーンルー
ムを必要とする1等の理由で実用になっていない。
そcで現在、MO8キャパシタの容it増大する有力な
方法として、半導体表面に溝を掘り、占有面積を増大さ
せることなく実質的にキャパシタ面積の増大を図る方法
が検討されている。ところがこのようなr8 t’、反
応性イオンエツチング(几IB)のような異方性エツチ
ング法により垂直の側壁をもって形成すると、次のよう
な間Uが生じる。即ちこの様な溝(凹部)の上部或いF
i底部のコーナーの部分(角部)は曲率半径が極めて小
さく、熱酸化によりゲート膜を形成した時、この角部に
おいて平坦部より酸化膜厚が薄くなる。この現象は次の
ように説明されている。コーナ一部のシリコンを酸化す
ると、既に生成された酸化膜は引き続いて生成された酸
化膜によって押し上げられるため形状の変化全余儀なく
される。この之め酸化が進むとシリコン−酸化膜界面の
酸化膜側では圧縮応力が働き%喧述の角部では応力の集
中が起こる結果、酸化が抑制されるものと考えられる。
このように溝の底部或いは上部の角部で酸化膜厚が平坦
部より薄くなると、この部分は耐圧が低い電界で大きい
リーク電流が流れる原因となる。
使用電圧でのリーク電流を十分小さく保り九めにゲート
酸化膜厚を厚くすると、平坦部では厚くなシずぎ、溝を
掘って面積を大きくすることによる容量増大の効果が減
殺されることになる。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は、四部または凸部を形成した半導体基板表面に
均一な厚さの酸化膜1例えばゲート酸化膜を形成して、
MO8キャパシタ等の信頼性を向上することができる。
半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
〔発明の構成〕
(問題点を解決する念めの手段) 本発明は、凹凸が形成されたシリコン層表面に対し熱酸
化によりgtの酸化膜を形成し、この第1の酸化膜の一
部を残してエツチング除去した後。
第1の酸化膜残存状態で熱酸化を行って第1の酸化膜下
のシリコン層表面に第2の酸化膜を形成した後、これら
第1および第2のは化mをエツチング除去し、露出した
シリコン層表面に改めて熱酸化によシ第3の酸化膜を形
成する。
(作用) シリコンの凹凸コーナ一部を熱酸化すると酸化膜の形状
変化に伴う応力が酸化膜中に発生する。
この応力は形状の急峻な変化があるコーナ一部のシリコ
ン−シリコン酸化膜界面に集中する。このような大きな
応力が存在するとシリコンの酸化反応が抑制されること
が見出されている。このため、コーナーでは酸化膜の膜
厚が薄くなる。
凹凸を有するシリコン表面に対し熱酸化によって@1の
酸化膜を形成するとコーナ一部では平坦部に比べて膜厚
は薄くなる。この第1O′)酸化11!Iを少くともそ
の一部を残してエツチング除去すると。
コーナ一部では酸化膜厚は十分薄くなる。或いは下地シ
リコン表面が露出することになる。この状態て熱酸化を
行うと、コーナ一部では平坦部に比べて酸化がより進む
ことになり、第2の酸化膜とシリコン界面はコーナ一部
で丸まり會もつ丸形吠となろ、しかる後に、第1及び第
2の酸化膜をエツチング除去すると、コーナ一部で丸み
を帯び九シリコン表面が得られる。このシリコン表面に
対して所望の鹸化mを形成すれば、電界県中の少ない高
品質な酸化膜を得ることができる。
(実施9’lJ ’) 第111(a)〜(−は本発明の一笑施例としてダイナ
きツクランダムアクセスメモリ(DRAM)セルの製造
工橿會示す断面図である。先ず第1図(旬に示すように
、比抵抗lOΩ/ crs梅度のP型8iJIl仮(1
)に、フィールド酸化111(2) を形成し次後、全
面に0、8 tt m Taq(DCV D酸化Ill
 (3) をjtl墳し%a常の写真食刻工程を経てキ
ャパシタ形成領域内に窓を形成する6次に@1[閾(b
)K示すようにCVD酸化膜(3) をマスクとしてd
RAMセルのMO8キャパシタの1#を内に内直璧を有
する深さ2μm程度の溝(4)を形成する。との* (
4)は例えばcp、 @ ai’、 *C0j4等を主
成分とするガス或いはこ九KHが入つ九ガスを用いたa
IE去により形成する。この几IB工礎のマスクは通常
のフォトレジストではそれ自体もエツチングされて消失
する鴨合があるので。
Re1ic VDK zルS io、 78i、N、 
7810. m等を用いることが好ましい。
こ°の後、一旦熱酸化によシ好ましくは200A以上の
酸化膜を形成し、その後この酸化Sを厚さ方向く一部を
残してエツチング除去し酸化膜(5’ >’を形成する
(第1図(C) )、次に、第1図(d) K示すよう
Kffi化膜(5つの存在下でその下のシリコン層表面
に対し熱酸化により酸化1111[(6) を形成する
。この熱酸化膜(6)は好ましくFixooh以上とす
る。
@2図(a)〜(e)では1以上の1柱でシリコン基板
lのそれぞれ凸部コーナーAに丸みが形成される様子を
拡大して示している。凸部コーナーAでは。
熱酸化時に応力集中が生じ第2図(a)【示すように酸
化膜(5)はこの部分では平坦部に比べて薄くなる。
この復号化膜5を一部を残してエツチング除去し酸化1
1a5’を形成する(第21iN(b))、このとき酸
化膜5′はコーナ一部でとくに薄くなるため、この状1
で熱酸化を行えば第2図(C)に示すようにコーナ一部
の酸化が促進されシリコン−シリコン酸化膜界面は丸み
を帯びる。凹型コーナーについては酸化膜5を形成し九
段階で丸めが得られることになるが、6凰コーナーの暢
合と同様にしてさらに丸みを増すことができる。
コ(7)後、第1図(e)に示すようにCvL)l!!
l!I!化膜5および熱酸化膜6tエツチング除去する
。セして4出したシリコン基板1表面に、第1図(f)
に示すようにn″″型層9を形成し、改めて熱酸化を行
ってキャパシタ絶縁膜となる熱酸化M(第3の酸化膜)
7%−形成し、続いて第1層多結晶シリコン膜を堆積、
パターニングしてキャパシタ電極8M−形さをもって形
成される0次いで第1図(匂に示すように、キャパシタ
領域に隣接する位置にゲート絶縁膜となる熱酸化膜lO
を形成し%第2層多結晶シリコン膜の堆積、パターニン
グによりゲート電極11を形成し、例えばAsイオン注
入によりソ++ −ス、ドレインとなるntJ1層12m13に形成して
スイッチングMO8)ランジスタを形成する。
この後は図示しないが、全面にCVD酸化校倉堆攪し、
コンタクト孔を開けてAI配線を形成して、DRAMを
完成する。
この実施例によれば、几IIにより形成されたキャパシ
タ溝のコーナーに効果的に丸みを与えることができ、キ
ャパシタ絶碌膜となる熱電(ヒ膜のコーナ一部での薄寝
化が防止される。またコーナ一部に丸みを与えることに
より、電界集中を緩和することができる。従ってこの実
権例によれば、信頼性の高い高集積化DRAM′を得る
ことができる。
本発明は上記実権例に限られるものではない。
例えば以上では専ら溝掘り型D RA Mについて説明
し念が、DRAMK限らず凹凸’rVするシリコン表面
に熱酸化膜を形成する工程を必要とするあらゆる零子に
本発明を適用することができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、凹部ま之は凸部等の車体形状を有する
半導体不板表面に均一な膜厚のゲート酸化膜全形成する
ことができる。これは本発明の条件に従えば、成長する
酸化膜中に残存する応力の膜厚方向の積分値のばらつき
(即ち、凹部や凸部の平坦部と角部での応力の膜厚方向
の積分値の差)が10係程度以下に呆几れ、この結果[
[;力集中が効果的に防止されるためである。従ってこ
のゲート酸化層を用いて例えば容量が大きく且つリーク
遁流の小さいMOSキャパシタを形成することができる
。ま几このへ108キャパシタを用いて1高集積化D 
H,A M tl−W4成すれば、DRAMのソフトエ
ラーによる誤動作の確率を下げ、ま之センスアンプの動
作余裕を大きいものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
第10→−俤は本発明50几AMに6厘用し九−実施的
の製造工程を示す断面口sLr!2図8は41図におけ
るコーナーA部の変化全拡大して示す説明図である。 1・・・シリコン縫仮、2・・・フィールド絶縁膜、3
・CV D c11化&−4・” J’を5# 5’ 
”・熱tkR(F−麟(”fGlの酸化膜)、6・・・
熱咳化腿(第2のは1ヒ膜)、7・・・熱賃化膜(43
の設化膜、キャパシタ絶縁膜)、8・・・キャパシタ電
極、9・”n″″m層、10・・・熱酸化膜(ゲート絶
縁膜)、11・・・ゲート電極、12゜+ 13・−n  型層。 代理人 弁理士  則 近 憲 重 量     竹 花 喜久男 第  1 図 第  3 図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)凹凸形状を有するシリコン表面を酸化するにあた
    り、一旦シリコン表面に対し熱酸化により第1の酸化膜
    を形成する工程と、この第1の酸化膜を少くとも一部を
    残し、エッチング除去する工程と、前記第1の酸化膜が
    存在する状態でその下のシリコン層表面に熱酸化により
    第2の酸化膜を形成する工程と、前記第1および第2の
    酸化膜をエッチング除去して露出したシリコン層表面に
    所望の第3の酸化膜を形成する工程とを備えたことを特
    徴とする半導体装置の製造方法。
  2. (2)前記シリコン層表面の凹凸は、異方性ドライエッ
    チング法により形成されたものである特許請求の範囲第
    1項記載の半導体装置の製造方法。
  3. (3)前記シリコン層表面の凹部はダイナミックRAM
    セルのキャパシタ領域に形成された溝であり、前記第3
    の酸化膜はキャパシタ絶縁膜である特許請求の範囲第1
    項記載の半導体装置の製造方法。
  4. (4)前記第1の酸化膜は200Å以上の厚さをもって
    形成され、前記第2の酸化膜は100Å以上の厚さをも
    って形成される特許請求の範囲第1項記載の半導体装置
    の製造方法。
  5. (5)前記第3の酸化膜は50Å以上500Å以下の厚
    さをもって形成される特許請求の範囲第1項記載の半導
    体装置の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5481127A (en) * 1992-11-04 1996-01-02 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor memory device having a capacitor
US5541425A (en) * 1994-01-20 1996-07-30 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device having trench structure

Cited By (4)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5481127A (en) * 1992-11-04 1996-01-02 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor memory device having a capacitor
US5633188A (en) * 1992-11-04 1997-05-27 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of manufacturing a semiconductor memory device having a capacitor
US5541425A (en) * 1994-01-20 1996-07-30 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device having trench structure
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