(57)【要約】【課題】無触媒層でナノチューブが形成され、充電容量を大きく確保できるキャパシタ及びその製造方法を提供すること。【解決手段】下部電極に用いられる導電膜パターン２７Ａを形成するステップと、導電膜パターン２７Ａの表面上に触媒を使用せずにひげ状のナノチューブ２８を形成するステップと、ナノチューブ２８を含む導電膜パターン２７Ａ上に誘電膜２９を形成するステップと、誘電膜２９上に上部電極３０を形成するステップとを含む。【選択図】図３Ｅ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電膜パターン、及び前記導電膜パターンの表面上で触媒を使用せずにひげ状に成長したナノチューブを有する下部電極と、
前記下部電極上に形成された誘電膜と、
前記誘電膜上に形成された上部電極と、を備えることを特徴とするキャパシタ。
【請求項２】
前記導電膜パターンは、不純物がドープされたシリコン膜、またはドープされていないシリコン膜であることを特徴とする請求項１に記載のキャパシタ。
【請求項３】
前記ナノチューブは、炭素をベースとするナノチューブ、またはシリコンをベースとするナノチューブであることを特徴とする請求項１に記載のキャパシタ。
【請求項４】
前記下部電極は、シリンダ形状であることを特徴とする請求項１に記載のキャパシタ。
【請求項５】
下部電極に用いられる導電膜パターンを形成するステップと、
前記導電膜パターンの表面上に触媒を使用せずにひげ状のナノチューブを形成するステップと、
前記ナノチューブを含む前記導電膜パターン上に誘電膜を形成するステップと、
前記誘電膜上に上部電極を形成するステップと、を含むことを特徴とするキャパシタの製造方法。
【請求項６】
ひげ状の前記ナノチューブは、
キャリアガス、希釈ガス及びソースガスを注入ガスとして利用した化学気相蒸着処理により形成されることを特徴とする請求項５に記載のキャパシタの製造方法。
【請求項７】
前記ナノチューブをひげ状に形成するために、前記化学気相蒸着処理の際、処理温度を約５００℃〜１２００℃の範囲に、圧力を約５３３Ｐａ〜９３３Ｐａ（約４ｔｏｒｒ〜７ｔｏｒｒ）の範囲に、前記ソースガスに対する前記キャリアガス及び前記希釈ガスの混合ガスの割合を約２５％〜３５％の範囲にセットすることを特徴とする請求項６に記載のキャパシタの製造方法。
【請求項８】
前記ソースガスには、ＳｉＨ４またはＣＨ３ＳｉＣl３を用い、前記キャリアガスには、Ｈ２を用い、前記希釈ガスには、Ｈｅを用いることを特徴とする請求項７に記載のキャパシタの製造方法。
【請求項９】
前記ソースガスには、Ｃ２Ｈ２、Ｃ２Ｈ４、ＣＨ４及びＣＯからなる群の中から選ばれる炭素系ガスを用い、前記キャリアガスには、Ｈ２を用い、前記希釈ガスには、Ｈｅを用いることを特徴とする請求項７に記載のキャパシタの製造方法。
【請求項１０】
前記ソースガスには、ＳｉＨ４またはＣＨ３ＳｉＣl３のシリコン系ガスと、Ｃ２Ｈ２、Ｃ２Ｈ４、ＣＨ４及びＣＯからなる群の中から選ばれる炭素系ガスとを混合して用い、前記キャリアガスには、Ｈ２を用い、前記希釈ガスには、Ｈｅを用いることを特徴とする請求項７に記載のキャパシタの製造方法。
【請求項１１】
前記ソースガスの流量は、１５ｓｃｃｍ〜３０ｓｃｃｍであることを特徴とする請求項８〜請求項１０のいずれか１項に記載のキャパシタの製造方法。
【請求項１２】
前記導電膜パターンは、不純物がドープされたシリコン膜、不純物がドープされていないシリコン膜、または前記ドープされたシリコン膜及び前記ドープされていないシリコン膜の積層膜で形成されることを特徴とする請求項５に記載のキャパシタの製造方法。
【請求項１３】
前記ドープされたシリコン膜には、ＰまたはＡｓがドープされていることを特徴とする請求項５に記載のキャパシタの製造方法。
【請求項１４】
前記ドープされたシリコン膜の不純物のドーピング濃度は、１×１０２０〜５×１０２１原子／ｃｍ３であることを特徴とする請求項１３に記載のキャパシタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造技術に関し、特に、ナノチューブを有するキャパシタ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access memory）素子の集積度の増大にともなう単位セルサイズの減少により、キャパシタのサイズも減少するようになって、充分なキャパシタンスの確保が困難となっている。
【０００３】
窒化物と酸化物（Nitride/Oxide、以下「ＮＯ」と記す）の構造を誘電膜として使用する一般的なキャパシタでは、充分なキャパシタンスを確保するために、ＮＯより誘電率の大きい酸化タンタル（Tantalum Oxide、Ｔａ２Ｏ５）、チタン酸バリウムストロンチウム（Barium Strontium Titanate, ＢＳＴ）、ジルコン酸塩鉛チタネート（Lead Zirconate Titanate, ＰＺＴ)などの高誘電率物質を採用する方法、さらに他の方法として、ＭＰＳ（Metastable Poly-Silicon）を導入しキャパシタの面積を増加させる方法が提案された。しかし、高誘電物質を用いる、またはＭＰＳを導入するにしても、必要なキャパシタンスの確保にはやはり限界がある。
【０００４】
最近では、数十ギガバイト級以上のＤＲＡＭ素子で要求される単位セル当たりのキャパシタンスを十分に確保できる技術として、ナノチューブを利用したキャパシタ製造技術が提案された（財団法人ソウル大学の産学協力財団が出願した特許文献１を参照）。
【０００５】
図１は、従来の技術によるナノチューブを利用したキャパシタの構成を示す断面図である。
【０００６】
図１に示されているように、キャパシタ１００は、上にコンタクト１２を含む第１絶縁膜１３が形成された半導体基板１１上に形成される。図示されていないが、その他の種々の、例えばトランジスタのような素子要素も基板１１上に形成されている。第１絶縁膜１３上には、キャパシタ１００を形成する下部電極領域１５０が中に画定された第２絶縁膜１７が形成されている。参照符号１９は、誘電膜を含む上部電極（以下、「誘電上部電極」と記す）を表す。
【０００７】
より具体的には、キャパシタ１００は、第１絶縁膜１３を貫通するコンタクト１２と接触する拡散バリア層パターン１４、拡散バリア層パターン１４上に形成された反応防止膜パターン１５、反応防止膜パターン１５上に形成された触媒層１６、触媒層１６とそれぞれ垂直に形成された複数の導電性ナノチューブを有するナノチューブアレイ１８、ナノチューブアレイ１８上に形成された誘電上部電極１９を備える。ここで、拡散バリア層パターン１４、反応防止膜パターン１５及びナノチューブアレイ１８は、第２絶縁膜１７内に画定される各下部電極領域１５０内に形成される。触媒層１６は、導電性ナノチューブを成長させるのに役立ち、ニッケル、鉄、コバルトのような遷移金属またはこれらの合金により形成される。
【０００８】
キャパシタ１００の下部電極の機能を果たすナノチューブアレイ１８の各導電性ナノチューブは、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、シリコンゲルマニウム（Ｓｉ−Ｇｅ）合金、または酸化亜鉛（ＺｎＯ）などからなり、約５〜１５ｎｍの直径及び約０．８〜１．３μｍの高さに形成される。
【０００９】
しかし、上記した従来の技術は、ナノチューブアレイ１８を構成する各ナノチューブの形成のために、触媒層１６を必須とするので、工程が極めて複雑になるという短所がある。
【特許文献１】韓国公開特許公報１０-２００４-００６９４９２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述した従来の技術の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、高いレベルの充電容量を確保でき、触媒層を使用せずにナノチューブが形成され得るキャパシタ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明のキャパシタは、導電膜パターン及び前記導電膜パターンの表面上で触媒を使用せずにひげ状に成長したナノチューブを有する下部電極と、該下部電極上に形成された誘電膜と、該誘電膜上形成された上部電極とを備えることを特徴とする。
【００１２】
そして、本発明のキャパシタの製造方法は、下部電極に用いられる導電膜パターンを形成するステップと、前記導電膜パターンの表面上に触媒を使用せずにひげ状のナノチューブを形成するステップと、前記ナノチューブを含む前記導電膜パターン上に誘電膜を形成するステップと、前記誘電膜上に上部電極を形成するステップとを含むことを特徴とし、ひげ状の前記ナノチューブは、キャリアガス、希釈ガス及びソースガスを注入ガスとして利用した化学気相蒸着処理により形成されることを特徴とし、前記ナノチューブをひげ状に形成するために、前記化学気相蒸着処理の際、処理温度を約５００℃〜１２００℃の範囲に、圧力を約５３３Ｐａ〜９３３Ｐａ（約４ｔｏｒｒ〜７ｔｏｒｒ）の範囲に、前記ソースガスに対する前記キャリアガス及び希釈ガスの混合ガスの割合を約２５％〜３５％の範囲にセットすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、触媒層を使用せずにＭＰＳ形成のメカニズムを利用してひげ状のナノチューブを形成することにより、従来の膜状のナノチューブに比べて著しく広い表面積を有する下部電極を形成するので、キャパシタンスを大きく向上することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の最も好ましい実施の形態を添付した図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図２は、本発明の一実施の形態に係るキャパシタの構造を示す断面図である。
【００１６】
図２に示されているように、本実施の形態に係るキャパシタは、導電膜パターン２７Ａ及び導電膜パターン２７Ａの表面上に無触媒状態でひげ（Whisker)状に成長した複数のナノチューブ２８を有する下部電極、下部電極上に形成された誘電膜２９、及び誘電膜２９上に形成された上部電極３０を備えている。
【００１７】
導電膜パターン２７Ａ及びナノチューブ２８を有する下部電極は、第２絶縁膜２５の開口部２６内に形成される。詳細に述べると、半導体基板２１上にストレージノード用のコンタクトプラグ２３を含む第１絶縁膜２２が形成され、第１絶縁膜２２上にコンタクトプラグ２３を露出させるシリンダ形状の開口部２６を有する第２絶縁膜２５が形成される。開口部２６の内部で導電膜パターン２７Ａがコンタクトプラグ２３に電気的に接続している。また、エッチングバリア膜２４は、第１及び第２絶縁膜２４，２５の間に形成される。
【００１８】
図２において、導電膜パターン２７Ａは、不純物がドープされたポリシリコン膜、不純物がドープされていないポリシリコン膜、または不純物がドープされたポリシリコン膜とドープされていないポリシリコン膜との積層膜によって形成される。ドープされる不純物としては、リン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）があり、これらのドーピング濃度は、約１×１０２０〜５×１０２１原子/ｃｍ３である。
【００１９】
ナノチューブ２８は、化学気相蒸着（ＣＶＤ）処理によって、ＭＰＳを形成するメカニズムを利用して形成される。特に、ナノチューブ２８がシリコンで形成される場合には、ソースガスには、ＳｉＨ４またはＣＨ３ＳｉＣl３を用い、ナノチューブ２８が炭素で形成される場合には、ソースガスには、Ｃ２Ｈ２、Ｃ２Ｈ４、ＣＨ４及びＣＯからなる群の中から選ばれる炭素系ガスを用いる。そして、ナノチューブ２８がシリコンと炭素が混合されたシリコン炭素ナノチューブとして形成される場合には、ＳｉＨ４またはＣＨ３ＳｉＣl３のシリコン系ガスと、Ｃ２Ｈ２、Ｃ２Ｈ４、ＣＨ４及びＣＯからなる群の中から選ばれる炭素系ガスとを所定の割合で混合して利用する。また、キャリアガス（Carrier gas）にはＨ２を用い、希釈（Dilute）ガスにはＨｅを用いる。
【００２０】
上記したように、ナノチューブ２８は、化学気相蒸着処理によって、金属層のような触媒層を使用せずに、すなわち無触媒の状態で形成される。その詳細は後述する。
【００２１】
図３Ａ〜図３Ｅは、図２に示した本実施の形態に係るキャパシタの製造方法を説明する断面図である。
【００２２】
図３Ａに示されているように、基板２１上に第１絶縁膜２２を形成した後、第１絶縁膜２２をエッチングして第１絶縁膜２２を貫通するストレージノード用のコンタクト孔を形成する。このストレージノード用のコンタクト孔を完全に充填するまで、第１絶縁膜２２の全面に例えばポリシリコン膜のようなコンタクトプラグ材料を蒸着した後、このプラグ材料に対してエッチバックまたはＣＭＰ（Chemical  Mechanical  Polishing）処理を行ってストレージノード用のコンタクトプラグ２３を形成する。ここで、図示されていないが、第１絶縁膜２２の形成前には、通常ワードラインを含むトランジスタ、ビットライン等を形成する工程が行われているので、第１絶縁膜２２は、多層構造内に形成された層間絶縁膜である。
【００２３】
次に、コンタクトプラグ２３が形成された第１絶縁膜２２上にエッチングバリア膜２４と第２絶縁膜２５とを順に形成する。
【００２４】
ここで、エッチングバリア膜２４は、後続する第２絶縁膜２５のドライエッチングの際、エッチングバリアの役割を果たすものであって、窒化膜で形成され、第２絶縁膜２５は、下部電極が形成される３次元構造を提供するためのものであって、ＢＰＳＧ（Borophosphosilicate Glass）、ドープされていないケイ酸塩ガラス(undoped silicate glass、ＵＳＧ)、ＴＥＯＳ（Tetraethylorthosilicate）、または高濃度プラズマ（ＨＤＰ）膜のような酸化膜で形成される。
【００２５】
次に、第２絶縁膜２５のドライエッチング、エッチングバリア膜２４のドライエッチングを順次行って、コンタクトプラグ２３の上面を露出させる３次元形状の開口部２６を形成する。
【００２６】
図示されていないが、上記開口部２６の形成の際、感光膜を利用して第２絶縁膜２５上にマスクを形成した後、マスクをエッチングバリアとして第２絶縁膜２５とエッチングバリア膜２４とを順次選択的にドライエッチングする。一方、キャパシタンスの増大のために第２絶縁膜２５の高さを増大させた場合には、ドライエッチング工程を容易に行うために、ポリシリコンをベースとするハードマスクを採用することもできる。
【００２７】
次に、図３Ｂに示されているように、開口部２６の表面形状に沿って、第２絶縁膜２５の表面上に導電膜２７を蒸着する。この時、導電膜２７は、不純物がドープされた、又はドープされていないポリシリコン膜で形成される。ここで、導電膜２７としてドープされたポリシリコン膜を用いる場合、ドープされる不純物は、リン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）であり、これらのドーピング濃度は、約１×１０２０〜５×１０２１原子／ｃｍ３である。
【００２８】
また、導電膜２７としてドープされた、またはドープされていないポリシリコン膜を用いる場合、ＡｓＨ３またはＰＨ３の雰囲気下でプラズマや熱処理により、砒素（Ａｓ）またはリン（Ｐ）を追加的にドープすることができる。この追加的なドープは、コンタクトプラグ２３と導電膜２７との間のコンタクト抵抗特性を向上させる。
【００２９】
次に、導電膜２７に対して下部電極の分離処理を行って、開口部２６の内部に図３Ｃに示されているような３次元シリンダ形状の導電膜パターン２７Ａを形成する。具体的には、開口部２６を完全に充填するまで導電膜２７上に犠牲保護膜３００を塗布する。ここに、犠牲保護膜３００は、後続の下部電極の分離処理の際、開口部２６の内部に形成される導電膜パターン２７Ａの内壁を保護するための保護膜の役割を果たすものであって、感光膜またはＵＳＧ（Undoped Silicate Glass）をベースとするような酸化膜を用いることができる。
【００３０】
次に、開口部２６の外部の導電膜２７上に形成された犠牲保護膜３００の部分を選択的に除去して、犠牲保護膜３００を開口部２６の内部だけに残留させる。よって、導電膜２７は、犠牲保護膜３００で覆われた開口部２６を除外した残りの部分、すなわち開口部２６の外部の第２絶縁膜２５の表面に形成された部分が露出される。次に、図３Ｃに示されているように、導電膜２７の該露出された部分に対してエッチバックまたはＣＭＰ処理をして、３次元シリンダ構造の導電膜パターン２７Ａを形成する。
【００３１】
上述したように、下部電極の分離処理の際、導電膜２７をエッチバックまたはＣＭＰ処理で除去する時、研磨材やエッチングされた粒子などの不純物がシリンダ形状の導電膜パターン２７Ａの表面に残る恐れがあるので、ステップカバレッジの良い犠牲保護膜３００で開口部２６の内部を予め充填することが好ましい。
【００３２】
次に、図３Ｄに示されているように、下部電極の分離工程後に残留している犠牲保護膜３００を除去する。この時、犠牲保護膜３００が感光膜の場合には、酸素プラズマを利用して除去を行い、犠牲保護膜３００が酸化膜の場合には、ＢＯＥ溶液またはＨＦ溶液を利用して除去を行う。
【００３３】
次に、残留の犠牲保護膜３００が除去されて導電膜パターン２７Ａが露出された状態の基板２１を、化学気相蒸着（ＣＶＤ）のために、反応器の内部にロードして、ひげ状のナノチューブ２８を形成する処理を行う。
【００３４】
ナノチューブ２８を形成する処理の際に、メタポリシリコン（ＭＰＳ）を得る一般的なメカニズムを利用するが、ソースガスの流量及び混合割合、温度、圧力などの条件を調整して、導電膜パターン２７Ａの表面より直接、すなわちいかなる触媒層も使用せずに（すなわち、無触媒状態で）導電膜パターン２７Ａの表面から突出するひげ状のナノチューブ２８を形成させる。
【００３５】
触媒層を必要とする従来のナノチューブの形成と異なって、本実施の形態に係るナノチューブの形成は、ＭＰＳ形成のメカニズムを利用して行うため、触媒層を必要としない。すなわち、従来では、反応条件を調整してナノチューブのサイズや形状を調整できたが、ナノチューブの形成には触媒層として用いられる金属種膜が必須要素であるため、形成工程は複雑となり、ナノチューブの下に配置される底面層は一定の制約をもって形成される。しかし、本実施の形態において、ＭＰＳ形成のメカニズムの利用は、触媒層または金属種層を使用せずにひげ状のナノチューブを成長させることを可能にする。
【００３６】
例えば、ナノチューブ２８の形成のための化学気相蒸着（ＣＶＤ）処理は、ナノチューブ２８がシリコンからなる場合には、ソースガスとしてＳｉＨ４またはＣＨ３ＳｉＣl３を用い、ナノチューブ２８が炭素からなる場合には、ソースガスとしてＣ２Ｈ２、Ｃ２Ｈ４、ＣＨ４及びＣＯからなる群の中から選ばれる炭素系ガスを用いる。そして、ナノチューブ２８がシリコンと炭素の混合からなる場合には、ＳｉＨ４またはＣＨ３ＳｉＣl３の中から選ばれるシリコン系ガスと、Ｃ２Ｈ２、Ｃ２Ｈ４、ＣＨ４及びＣＯからなる群の中から選ばれる炭素系ガスとを所定の割合で混合して用いる。また、キャリアガスにはＨ２を用い、希釈ガスにはＨｅを用いる。さらに、ソースガスの流量を約１５ｓｃｃｍ〜３０ｓｃｃｍに、ＣＶＤ処理の温度を約５００℃〜１２００℃に、反応圧力を約５３３Ｐａ〜９３３Ｐａ（約４ｔｏｒｒ〜７ｔｏｒｒ）にセットする。
【００３７】
次に、図３Ｅに示されるように、ナノチューブ２８が形成された導電膜パターン２７Ａ上に、誘電膜２９及び上部電極３０を順次形成して、シリンダ型のキャパシタを得る。誘電膜２９は、ＯＮＯ（oxide/nitride/oxide）、ＨｆＯ２、Ａｌ２Ｏ３及びＴａ２Ｏ５のいずれか１つを含む材料を用いて形成される。上部電極３０は、ＴｉＮ、Ｒｕ、ＲｕＯ２、Ａｌ、Ｃｕ及びＰｔからなる群の中から選択される１つの材料で、ＣＶＤ法、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法及びＰＶＤ（Physical Vapor Deposition)法のいずれかを用いて形成される。
【００３８】
図４Ａ〜図４Ｃは、本発明の一実施の形態に係るシリコンナノチューブを形成する方法の原理を詳細に説明する図である。尚、同じ参照符号は、図３Ａ〜図３Ｅに使用された構成要素と同じものを表している。
【００３９】
図４Ａに示されているように、まず導電膜パターン２７Ａの表面にシリコンナノチューブ核２８Ｂを形成する。例えば、ＳｉＨ４気体が反応器に注入され（この時、キャリアガスにはＨ２を用い、希釈ガスにはＨｅを用いる）、導電膜パターン２７Ａの表面上にＳｉＨ４が当たる時、シリコン原子２８Ａを含むシリコンナノチューブ核２８Ｂが導電膜パターン２７Ａの表面上に形成される。
【００４０】
次に、図４Ｂに示されているように、反応器で高真空の状態で熱アニーリング処理を行うと、成長の中心であるシリコンナノチューブ核２８Ｂからシリコン結晶の固相エピタキシャル成長が始まる。このとき、熱アニーリング処理は、約６００℃の温度、約１０−４Ｐａの真空度で行われる。このようなアニーリング処理において、不純物がドープされた導電膜パターン２７Ａの表面にあるシリコン原子２８Ａは、表面移動をする。
【００４１】
次に、図４Ｃに示されているように、アニーリング処理が進むにつれて、シリコン原子２８Ａは、シリコンナノチューブ核２８Ｂの周囲に集まり、広い表面積を有するひげ状のシリコンナノチューブ２８ｃが形成される。
【００４２】
このように、ひげ状のシリコンナノチューブ２８ｃの形成は、ガスの流量及び混合割合、温度、並びに圧力条件を調整することによって実現される。ここで特に注目すべきなのは、ガスの流量及び混合割合、温度、並びに圧力条件を調整することのみで、触媒層を使用せずに（無触媒状態で）ひげ状のシリコンナノチューブ２８ｃを形成できることである。
【００４３】
図５は、本発明の好ましい実施の形態に係る、触媒層が存在しない状態で圧力条件に応じるナノチューブの成長条件を示す図である。
【００４４】
図５において、横軸は圧力を表し、縦軸は、パーセント（％）で表される注入ガスの割合、即ち、ソースガスに対するキャリアガス及び希釈ガスの割合を表する。より具体的には、注入ガスの割合αは、Ｑキャリアガス＋希釈ガス／Ｑソースガスという式で表現されることができる。ここでは、Ｑは各注入ガスの量を意味する。
【００４５】
図５に示されているように、シンボル「ｘ」は、未蒸着の状態、「□」は、膜成長、「△（黒塗）」はひげ状の成長及び膜成長、「●」は、ひげ状の成長をそれぞれ示す。
【００４６】
ひげ状の成長は、圧力が約５３３Ｐａ〜９３３Ｐａ（約４ｔｏｒｒ〜７ｔｏｒｒ）の範囲に、注入ガスの割合が約２５％〜３５％の範囲にある時に見られる。
【００４７】
図におけるローマ数字「I」は、一定厚さの薄膜が形成される領域、「II」は、ホイスカ形状のナノチューブが形成される領域、「III」は、薄膜が蒸着されない領域をそれぞれ意味する。この３つの領域は、成長条件を調整することにより調整され得る。
【００４８】
したがって、本発明では、下部電極の表面積の増大を目的として、ナノチューブを膜状の代わりにひげ状に成長させるために、ナノチューブ形成工程の温度を、約５００℃〜１２００℃の範囲に、圧力を、約５３３Ｐａ〜９３３Ｐａ（約４ｔｏｒｒ〜７ｔｏｒｒ）の範囲に、注入ガスの割合（キャリアガス＋希釈ガス／ソースガス）を、約２５％〜３５％の範囲にセットする。
【００４９】
例えば、ソースガスが約１５ｓｃｃｍ〜３０ｓｃｃｍの流量で供給される場合、注入ガスの割合が約２５％〜３５％の範囲になるためには、キャリアガスと希釈ガスの混合流量は、好ましくは、最小の約３．７５ｓｃｃｍから最大の約１０．５ｓｃｃｍの流量の間にある。また、ソースガスの流量が約１５ｓｃｃｍの場合、注入ガスの割合２５％〜３５％を満足するためには、キャリアガスと希釈ガスの混合流量は、約３．７５ｓｃｃｍ〜５．２５ｓｃｃｍの範囲内の流量でなければならない。そして、ソースガスの流量が約３０ｓｃｃｍの場合、注入ガスの割合２５％〜３５％を満足するためには、キャリアガスと希釈ガスの混合流量は、約７．５ｓｃｃｍ〜１０．５ｓｃｃｍの範囲内の流量でなければならない。
【００５０】
上述したような原理により、図３Ｄに示されているように、導電膜パターン２７Ａの表面上にひげ状のナノチューブ２８を形成することによって、下部電極の表面積を増大することができる。
【００５１】
一般に、ＭＰＳを下部電極材料として使用する場合、下部電極の表面積は、通常の平面（planar）下部電極に比べて、約１．８〜２．３倍増大するが、本発明のナノチューブを利用する場合には、下部電極の表面積は、通常の平面下部電極に比べて、約３〜５倍も増大する。これにより、単位セル当たりのキャパシタンスも増大することになる。
【００５２】
そして、ＭＰＳは必ず不純物がドープされたシリコン上で形成されなければならないが、本実施の形態に係るナノチューブは、不純物がドープされていないポリシリコン上でも形成され得、不純物のドープの有無に拘わらず如何なるポリシリコンでも形成可能であるという長所がある。すなわち、本実施の形態に係るナノチューブは、ナノチューブが成長する導電膜パターンに不純物がドープされているか否かとは無関係に成長するので、全ての導電膜が採用可能である。
【００５３】
以上では、本発明は所定の好ましい実施の形態によって説明されたが、本発明は、上記で説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明に係る技術的思想及び分野から逸脱しない範囲内で様々な変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】従来の技術に係るナノチューブを有するキャパシタの構造を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るひげ状のナノチューブを有するキャパシタの構造を示す断面図である。
【図３Ａ】図２に示す本発明の実施の形態に係るキャパシタの製造方法を示す断面図である。
【図３Ｂ】図２に示す本発明の実施の形態に係るキャパシタの製造方法を示す断面図である。
【図３Ｃ】図２に示す本発明の実施の形態に係るキャパシタの製造方法を示す断面図である。
【図３Ｄ】図２に示す本発明の実施の形態に係るキャパシタの製造方法を示す断面図である。
【図３Ｅ】図２に示す本発明の実施の形態に係るキャパシタの製造方法を示す断面図である。
【図４Ａ】本実施の形態に係るシリコンナノチューブを形成する方法の原理を説明する図である。
【図４Ｂ】本実施の形態に係るシリコンナノチューブを形成する方法の理を説明する図である。
【図４Ｃ】本実施の形態に係るシリコンナノチューブを形成する方法の原理を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る、無触媒層の状態でのナノチューブの成長条件を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１１、２１  半導体基板
１２        コンタクト
１３、２２  第１絶縁膜
１４        拡散バリア膜パターン
１５        反応防止膜パターン
１６        触媒層
１７、２５  第２絶縁膜
１８        ナノチューブアレイ
１９        誘電上部電極
２３        ストレージノード用のコンタクトプラグ
２４        エッチングバリア膜
２６        開口部
２７        導電膜
２７Ａ      導電膜パターン
２８        ナノチューブ
２８Ａ      シリコン原子
２８Ｂ      シリコンナノチューブ核
２８Ｃ      ナノチューブ
２９        誘電膜
３０        上部電極
１００      キャパシタ
３００      犠牲保護膜
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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