(57)【要約】【課題】でこぼこ状珪素含有面の形成方法を提供する。【解決手段】  非晶質珪素が含まれた層を第一温度に設定された反応室内へ供する。水素同位元素の少なくとも１種を反応室中へ流入させながら、温度を前記第一温度よりも少なくとも４０℃高い第二温度まで上昇させる。温度が第二温度まで達したら、前記層へ種子結晶を加える。次いで種子結晶が加えられた層をアニール処理してでこぼこ状珪素含有面を形成させる。でこぼこ状珪素含有面はコンデンサ構造体へ組み入れることができる。このようなコンデンサ構造体をＤＲＡＭセル中へ組み入れ、組み入れられたＤＲＡＭセルは電子装置に利用可能である。【選択図】図９
2007504677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一温度にある非晶質珪素が含まれた層を反応室内に供し、
前記層が反応室内に置かれている間、水素同位元素であるＨ２、Ｈ−Ｄ及びＤ２の少なくとも１種を反応室中へ流入させながら、前記層の温度を前記第一温度よりも少なくとも４０℃高い第二温度まで上昇させ、
前記層が前記第二温度へ達した後に前記層へ種子結晶を加え、及び
前記種子結晶が加えられた層をアニール処理してでこぼこ状珪素含有面を形成する各工程から構成されるでこぼこ状珪素含有面の形成方法。
【請求項２】
前記第一温度から前記第二温度までの温度上昇が、水素同位元素の少なくとも１種を反応室内へ流入させている期間において、少なくとも約６０℃であることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項３】
前記水素同位元素の少なくとも１種の流入が前記種子結晶の添加前に減じられることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項４】
前記水素同位元素の少なくとも１種の流入が前記種子結晶の添加前に０ｓｃｃｍまで減じられることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項５】
前記水素同位元素の少なくとも１種の流入が前記アニール処理前に減じられることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項６】
前記水素同位元素の少なくとも１種の流入が前記アニール処理前に０ｓｃｃｍまで減じられることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項７】
前記層が単結晶質珪素基板によって支持されることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項８】
前記第一温度が約４８０℃〜約５２０℃の範囲内であることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項９】
前記第二温度が約５６０℃〜約６２０℃の範囲内であることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項１０】
前記アニール処理が約５６０℃〜約６２０℃の範囲内の温度において実施されることを特徴とする請求項９項記載の方法。
【請求項１１】
前記第一温度が約４８０℃〜約５２０℃の範囲内であり、及び前記第二温度が約５６０℃〜約６２０℃の範囲内であることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項１２】
前記層が非晶質珪素あるいはドープされた非晶質珪素からほぼ成ることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項１３】
前記層が非晶質珪素あるいはドープされた非晶質珪素から成ることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項１４】
前記水素同位元素の少なくとも１種の大部分がＨであることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項１５】
前記水素同位元素の少なくとも１種の大部分がＨ２として反応室中へ流入されることを特徴とする請求項１４項記載の方法。
【請求項１６】
前記水素同位元素の少なくとも１種の温度上昇中の反応室中への流入速度が約１０ｓｃｃｍ〜約１ｓｌｍの範囲内であることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項１７】
前記でこぼこ状珪素含有面に基部及び前記基部から上方へ延びる形状が設けられ、前記面の前記形状のすべてが１０００Å未満の半高位置における幅をそれぞれもつことを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項１８】
前記でこぼこ状珪素含有面に基部及び前記基部から上方へ延びる形状が設けられ、前記面の前記形状のすべてが約５００Å以下の半高位置における幅をそれぞれもつことを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項１９】
約５２０℃以下の温度にある非晶質珪素が含まれた層を供し、
前記層の温度を少なくとも約５６０℃まで上昇させながら前記層をＸ−Ｙ（Ｘ及びＹは同一または互いに異なる水素同位元素）へ暴露させ、
前記層の温度が５６０℃へ達した後に前記層へ種子結晶を加え、及び
前記種子結晶が加えられた層をアニール処理してでこぼこ状珪素含有面を形成する各工程から構成されるでこぼこ状珪素含有面の形成方法。
【請求項２０】
前記層のＸ−Ｙへの暴露を前記種子結晶添加前に止めることを特徴とする請求項１９項記載の方法。
【請求項２１】
前記層のＸ−Ｙへの暴露を前記アニール処理前に止めることを特徴とする請求項１９項記載の方法。
【請求項２２】
前記Ｘ−Ｙへの暴露が反応室中で行われ、前記暴露が約１０ミリトル〜約１トルの範囲内の圧力下においてＸ−Ｙを約１０ｓｃｃｍ〜約１ｓｌｍの範囲内の流速で反応室中へ流入させる操作から構成されることを特徴とする請求項１９項記載の方法。
【請求項２３】
前記層が非晶質珪素あるいはドープされた非晶質珪素からほぼ成ることを特徴とする請求項１９項記載の方法。
【請求項２４】
前記層が非晶質珪素あるいはドープされた非晶質珪素から成ることを特徴とする請求項１９項記載の方法。
【請求項２５】
前記Ｘ−ＹにＨ２、Ｈ−Ｄ及びＤ２の１または２以上が含まれることを特徴とする請求項１９項記載の方法。
【請求項２６】
前記Ｘ−Ｙが主としてＨ２であることを特徴とする請求項１９項記載の方法。
【請求項２７】
前記Ｘ−Ｙが主としてＤ２であることを特徴とする請求項１９項記載の方法。
【請求項２８】
前記でこぼこ状珪素含有面に基部及び前記基部から上方へ延びる形状が設けられ、前記面の前記形状のすべてが１０００Å未満の半高位置における幅をそれぞれもつことを特徴とする請求項２０項記載の方法。
【請求項２９】
前記でこぼこ状珪素含有面に基部及び前記基部から上方へ延びる形状が設けられ、前記面の前記形状のすべてが約５００Å以下の半高位置における幅をそれぞれもつことを特徴とする請求項１９項記載の方法。
【請求項３０】
基部及び前記基部から上方へ延びる形状を含むでこぼこ状珪素含有面であって、前記面の前記形状のすべてが約５００Å以下の半高位置における幅をそれぞれもつことを特徴とする前記でこぼこ状珪素含有面。
【請求項３１】
珪素あるいはドープされた珪素からほぼ成ることを特徴とする請求項３０項記載の面。
【請求項３２】
珪素あるいはドープされた珪素から成ることを特徴とする請求項３０項記載の面。
【請求項３３】
基部、及び前記基部から上方へ延びかつすべてが約５００Å以下の半高位置における幅をもつ複数形状が設けられたでこぼこ状珪素含有面を含む第一電極、
前記でこぼこ状珪素含有面の全域に広がる誘電材、及び
少なくとも前記誘電材によって前記第一電極から間隔を空けられた第二電極を含んで構成されるコンデンサ。
【請求項３４】
前記面が珪素あるいはドープされた珪素からほぼ成ることを特徴とする請求項３３項記載のコンデンサ。
【請求項３５】
前記面が珪素あるいはドープされた珪素から成ることを特徴とする請求項３３項記載のコンデンサ。
【請求項３６】
前記誘電材が前記面へ物理的に接触していることを特徴とする請求項３３項記載のコンデンサ。
【請求項３７】
前記第一電極が前記コンデンサの蓄積ノードで構成されることを特徴とする請求項３３項記載のコンデンサ。
【請求項３８】
請求項３３項記載のコンデンサを含んだＤＲＡＭ。
【請求項３９】
請求項３８項記載のＤＲＡＭを含んだ電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、でこぼこ状珪素含有面の形成方法及び該面自体に関する。また本発明は、特定の態様において、でこぼこ状珪素含有面を含む例えばコンデンサ構造体等の構造体にも関する。
【背景技術】
【０００２】
種々半導体装置においては、でこぼこ状珪素含有面が使用されている。例えば、でこぼこ状珪素含有面はコンデンサ装置の蓄積ノードとしてしばしば用いられる。でこぼこ状面であることによって蓄積ノードの表面積が増加するため、蓄積ノードの単位表面積当りのキャパシタンス量が非でこぼこ状面に比べて増大する。でこぼこ状珪素の例示的形状としては半球形の粒状（ＨＳＧ）珪素が挙げられる。
【０００３】
しかし、でこぼこ状珪素含有面の粗さの調整には困難性が伴う。図１〜５に従来技術におけるでこぼこ状珪素含有面の例示的形成方法を示し及びでこぼこ状面の粗さ調節の困難性の潜在的原因について説明する。
【０００４】
まず図１は、でこぼこ状珪素含有面の形成において用いられる典型的な温度調節を示したグラフ１０である。開始温度Ｔ１において基板上へ非晶質珪素層が形成される。この開始温度は典型的には約４８０℃〜約５２０℃の範囲内の温度である。非晶質珪素の形成は図１のグラフ中の段階１２に対応している。
【０００５】
次いで非晶質珪素は、典型的には約５６０℃〜約６２０℃の範囲内、あるいは約５８０℃〜約６２０℃の範囲内であってもよい第二温度Ｔ２まで加熱される。前記基板の加熱は図１のグラフの傾斜１４で示されている。
【０００６】
前記基板が前記第二温度Ｔ２まで達した後、該基板はシランへ暴露されて種子結晶が生成され、次いでアニール処理されてでこぼこ状珪素含有面が形成される。前記シランへの暴露及びアール処理は双方とも典型的には前記第二温度Ｔ２において行われ、図１に示す段階１６においてなされる。
【０００７】
図２には、図１に示す処理段階１２における半導体ウェハー装置２０が示されている。より詳細には、前記ウェハー装置２０は基板２２と該基板上の非晶質珪素層２４から成っている。基板２２は例えば単結晶質珪素から構成可能である。別途記載された特許請求の範囲の解釈を補うため、用語「半導性基板」及び「半導体基板」は、以下に限定されないが、半導性ウェハー（ウェハー単体あるいはウェハー上に他材料を含んで成る組合せ体）及び半導性材料層（半導性材料単体層あるいは他材料を含む組合せ層）等のバルク状半導性材料を含めた半導性材料と定義される。また用語「基板」は、以下に限定されないが、前記半導性基板を含めたいずれかの支持構造体を指す。
【０００８】
図３は、温度が図１に示す処理段階１４に従って上昇した後の構造体２０を示した図である。温度変化によって層２４の非晶質珪素のある程度の流れが生じ、その結果として層２４の数箇所にこぶ状部分２６が生ずると理解される。
【０００９】
図４及び図５には、図１に示す処理段階１６における構造体２０が示されている。具体的には、図４には層２４のシランへの暴露によって形成される種子結晶２８が示され、また図５には前記種子結晶をでこぼこ面３０中へ組み入れるための適当なアニール処理後における層２４が示されている。ピーク２６がアニール処理後の層２４表面全域に及ぶ重要な形状となっていることが理解される。
【００１０】
図５には層２４のでこぼこ面の基部を大まかに示すため破線３２が付されている。でこぼこ面がもつ形状は、その形状の半高位置における幅で特徴付けることができる。この高さは基部３２に対して測定される。従って、形状２６の一つの高さは３４で示される。前記形状の半高位置における幅は矢印３６で示される。前記形状２６の半高位置における幅は一般的に極めて大きく、しばしば１０００Åを超え、また３０００Åを超えることもしばしばである。これに対して、層２４の温度上昇中に生ずるピークよりも主として種子結晶（図４に符号２８で図示）から形成される形状４０の半高位置における幅は、典型例としては５００Åまたはそれ以下である。
【００１１】
図５に示したでこぼこ面の形状サイズにおける大きな変動により、該面のでこぼこ度を均質に調整することが困難となる。その結果、でこぼこ状珪素含有面の形成に、従来技術による処理において生ずる変動よりも形状サイズの変動の少ない新たな方法が望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、その一観点として、でこぼこ状珪素含有面の形成方法に関する。反応室内へ第一温度の非晶質珪素が含まれる層を供する。この層が反応室内に置かれている間、該層の温度は、反応室中へ少なくとも１種の水素同位元素を流入させながら、第一温度より少なくとも４０℃（しばしば第一温度よりも少なくとも約６０℃）高い第二温度まで上昇される。前記水素同位元素はＨ、Ｄ及びＴの中から選択可能である。次いで前記層はシランへ暴露されることにより該層へ種子結晶が加えられる。次いで種子結晶が加えられた層をアニール処理することにより、でこぼこ状珪素含有面が形成される。
【００１３】
また本発明は、その一観点として、非晶質珪素が含まれる層の温度を当初約５２０℃あるいはそれ以下とする方法に関する。この層は、少なくとも約５６０℃の温度まで上昇される間にＸ−Ｙへ暴露される。これらの成分Ｘ及びＹは水素同位元素であり、それら同位元素は同一であっても、あるいは互いに異なっていてもよい。前記層の温度が５６０℃に達した後、前記層へ種子結晶が加えられる。次いでこの種子結晶が加えられた層がアニール処理されることにより、でこぼこ状珪素含有面が形成される。
【００１４】
さらに本発明は、その一観点として、基部及び、該基部から上方へ延びる形状を有するでこぼこ状珪素含有面に関する。前記面のすべての形状は１０００Å未満、好ましくは約５００Å以下の半高位置における幅をもつ。このでこぼこ状珪素含有層をコンデンサ構造体中へ組み入れることが可能である。かかるコンデンサ構造体はＤＲＡＭセルの一部となり、さらにＤＲＡＭセルを電子装置中へ組み入れることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の好ましい実施態様について添付図面を参照しながら以下において説明する。
【００１６】
本発明の特定の観点は、面全体に均質に小粒子を含むでこぼこ状珪素含有面（例えば半球形の粒状ポリシリコンを含んだ面等）の作製に使用可能な方法に関する。この態様に従って作製される構造体は０．１μｍ及びそれ以下のＤＲＡＭ加工に利用可能である。本発明方法にはでこぼこ状珪素の作製中に非晶質珪素を水素同位元素（典型例としては水素または重水素ガスが用いられる）へ暴露する工程が含まれる。以下に図６〜９を参照しながら本発明の一態様について説明する。
【００１７】
図６には本発明方法の予備加工段階にある構造体５０が図示されている。構造体５０には基板５２が含まれていて、この基板上に層５４が設けられている。基板５２は図２の従来技術に関して前述した基板２２と同一であってもよく、また層５４も図２において前述した層２４と同一であってもよい。具体的態様において、前記層５４は非晶質珪素を含み、あるいはほぼそれから成り、あるいはすべてそれから成る。図６に示す加工段階において、層５４を導電性増強性ドーパントでドープすることが可能だが、ドープしなくても構わない。層５４をドープする場合、該層をドープされた非晶質珪素を含むように、あるいはほぼそれから成るように、あるいはすべてそれから成るように形成することができる。図６に示した加工段階は図１に示した加工段階１２に相当する。従って、層５４の温度を４８０〜５２０℃の範囲内の温度である図１の第一温度（Ｔ１）にしてもよい。ウェハー片５０は典型例として図６に示す加工段階において反応室内に供される。
【００１８】
図７には、層５４の温度が図１に示す第二温度（Ｔ２）まで上昇された後のウェハー片５０が示されている。従って、層５４の温度は図６の加工段階における温度よりも少なくとも４０℃（数例においては図６の加工段階よりも少なくとも６０℃）高くなっており、図７の加工段階における層５４の温度（すなわち温度Ｔ２）は典型例としては約５６０℃〜約６２０℃の範囲内であり、また場合によっては約５８０℃〜６２０℃の範囲内である。
【００１９】
本発明における加工と従来技術による加工との相違は、層５４の温度が本発明の一態様に従ってＴ１からＴ２まで上昇されると同時に該層５４が少なくとも１種の水素同位元素へ暴露される点であり、他方従来技術方法では非晶質珪素層を温度上昇中に水素同位元素へ暴露させることは行われない。前記温度上昇は典型的には反応室内で行われ、少なくとも１種の水素同位元素が温度の上昇と同時に反応室内へ流入される。前記水素同位元素はＨ（水素）、Ｄ（重水素）及びＴ（三重水素）から選択されるが、典型例としてはＨ及び／またはＤである。前記水素同位元素としてＨ２、Ｈ−Ｄ及びＤ２の１または２以上を反応室内へ流入させることができる。別言すれば、層５４を該層温度を上昇させながらＸ−Ｙ（Ｘ及びＹは水素同位元素を表し、互いに同一であっても異なっていてもよい）へ暴露させることができる。特定の態様においてＸ−Ｙは反応室内において主としてＨ２から成り、また他の態様においてＨ−Ｙは主としてＤ２から成る（ここで用語「主として成る」とは、反応室内においてＸ−Ｙの半量以上が対象構成成分であることを意味する）。
【００２０】
ガス内の反応室中へＨ２、Ｈ−Ｄ及びＤ２の１または２以上を流入させることによって反応室内へ水素同位元素が与えられるならば、該ガスをＨ２、Ｈ−Ｄ及びＤ２の１または２以上を含むように、あるいはほぼそれらから成るように、あるいは全くそれらから成るように調製することが可能である。前記ガスがＨ２、Ｈ−Ｄ及びＤ２の１または２以上からほぼ成るか、あるいはそれらからすべて成るならば、該ガスの流速を典型例として約１０ミリトル〜約１トルの反応室内圧を用いて約１０標準ｃｍ／分（ｓｃｃｍ）〜約１標準リットル／分（ｓｌｍ）の範囲内とすることができる。
【００２１】
反応室内の前記水素同位元素によって珪素層温度のＴ１からＴ２への上昇中における（図１）珪素層５４表面全域における突出部分の形成を低減させることが可能である。その結果、図７に示された構造体５０は、図３に示された従来技術による構造体２０と同一加工段階にある状態で示されていても、構造体５０が前記非晶質珪素層に付随する突出部分（図３中の符号２６）を欠く点において図３の従来技術による構造体２０とは異なっている。
【００２２】
水素同位元素によって温度上昇中に非晶質珪素含有層表面全域において突出部分の形成が低減される機構は該層表面上のストレスの低減に起因している。より詳細に言えば、水素同位元素は前記層表面への珪素のぶら下り結合へ結合できるため、前記表面の加熱中に該表面上の欠陥部位のストレスが放出されるためである。さらに水素同位元素は、反応室内部の加熱により反応室内温度の上昇中に反応室側壁から脱ガスされる珪素基（例えばＳｉＨ３、ＳｉＨ２、ＳｉＨ及びＳｉ基等）と結合可能である。このように考えられる上記機構は本発明についての読者の理解を補助するために記載したものであって本発明を限定する意図ではない。従って、別途記載の特許請求の範囲において前記機構が明示的に限定されている場合を除いて、本発明が本願記載の特定の機構に限定されると理解されてはならない。
【００２３】
図８では珪素含有種子結晶５６が形成されている。これら種子結晶は層５４を５６０℃〜６２０℃の温度に保持しながらシランへ暴露させることによって形成させることができる。種子結晶５６の形成中、水素同位元素の反応室内への流入を持続させることが可能である。別法として、種子結晶の生成開始前に水素同位元素の流入を減らし、また特定の態様において止める（すなわち０ｓｃｃｍまで減ずる）ことも可能である。
【００２４】
水素同位元素の流入が種子結晶５６の生成中持続される態様においては、水素同位元素を用いて、反応室内における水素同位元素の他材料（例えばシランガス等）に対する量を調整することにより、また反応室内圧を調整することにより、種子結晶の形状及び密度を変化させることが可能である。従って、水素同位元素の流入は、でこぼこ状珪素含有面の表面特性操作に用いることのできるパラメータと成り得るものである。
【００２５】
図９では、種子結晶５６（図８）生成後に構造体５０がアニール処理されることによってでこぼこ状面５８が形成される。このアニール処理は例えば約５６０℃〜約６２０℃の温度範囲内で実施される。換言すると、このアニール処理は層５４の温度をＴ２（図１）に保持しながら実施される。
【００２６】
前記水素同位元素の流入は前記アニール処理前に止めることができ、あるいは前記アニール処理期間中継続してもよい。例えば、図８の種子結晶生成前に水素同位元素の流入が止められるならば、この流入は一般的にはアニール処理の間止められたままである。図８に示した種子結晶生成の間水素同位元素の流入が継続されているならば、該流入をアニール処理の間続行することができる。別法として、アニール処理前に前記流入を減らし、あるいは特定の態様においてアニール処理前に止めて水素同位元素の無存在下で前記アニール処理を行うことも可能である。
【００２７】
前記でこぼこ状面５８は形状サイズにおいて図５に示した従来技術による構造体２０のでこぼこ状面３０よりもより均質である。より詳細には、面５８の基部範囲が該形状の最も下方部分付近の位置に沿って延びるように限定されているならば（この基部は図９では破線６０で略示されている）、該形状サイズを該形状の半高位置における幅で表すことが可能である。その例示的形状が符号６２で示されている。前記形状の（基部６０から測定される）高さは符号６４で示され、またその半高位置における幅は符号６６で示されている。本発明を用いることにより、前記面のすべての形状が１０００Å未満の半高位置における幅をもつ面として形成可能であり、また特定の態様において前記面のすべての形状が約５００Å以下の半高位置における幅をもつ面として形成可能である。その結果として、本発明に従って形成される前記面に付随する前記形状を、従来技術方法を用いて形成される形状よりも大幅に均質化させることが可能である。
【００２８】
図１０には、本発明方法に従って形成された面の従来技術方法によって形成された面との比較がグラフ８０で示されている。より詳細には、このグラフ８０では、本発明の一態様に従って形成された面に設けられる形状の幅に対する該形状数（実践で示された曲線８２）、及び従来技術方法に従って形成された面に設けられた形状の幅に対する該形状数（破線で示された曲線８４）が対比されている。本発明方法に従って形成された面には形状が相対的に密集して分布しており、半高位置における幅が約５００Å以上となる形状は全くない。これに対して、従来技術方法に従って形成された面には半高位置における幅が１０００Å以上である形状が多数あり、また典型例としては半高位置における幅が３０００Å以上である形状すらある（図１０のグラフには図示せず）。従って、本発明方法は、でこぼこ状珪素含有面の均質度において、従来技術方法を用いて形成された面よりも大幅に改善されている。
【００２９】
本発明方法に従って形成されたでこぼこ状珪素含有面は種々構造体、例えばコンデンサ構造体等に使用可能である。図１１はでこぼこ状珪素含有面１０６をもつ電極１０４を備えたコンデンサ構造体１０２を含む構造体１００を示した図である。この構造体中の前記でこぼこ状面は本発明方法を用いて作製可能である。この図で電極１０４は蓄積ノード電極として示されている。コンデンサ１０２にはさらに誘電材１０８及び誘電材１０８によって蓄積ノード１０４から間隔を空けられた第二コンデンサ電極１１０が含まれている。
【００３０】
蓄積ノード１０４は導電性にドープされた珪素を含み、あるいはほぼそれから成り、あるいは全くそれから成るように構成可能である。蓄積ノード１０４のドープ処理はでこぼこ状面１０６の形成後に行うことができる。具体的には、図９に関して前述したアニール処理後にドーパントをでこぼこ状面中へ注入し、及び／またはでこぼこ状面形成前に層５４中へドーパントを加えることができる。また、図９に示した基板５２へ導電性にドープされた珪素を含ませ、及び導電性増強性ドーパントを層５２から層５４中へ外側拡散させることにより層５４をドープ処理することも可能である。本発明の特定の態様においては、層５２が導電性にドープされた多結晶質珪素から成り、また層５４が未ドープの非晶質珪素から成るが、この層５４は図９におけるアニール処理後のこの層への導電性増強性ドーパントの注入によってドープされる。
【００３１】
コンデンサ構造体１０２はＤＲＡＭセル中に組み入れられて示されている。具体的には、組立構造体１００には、ゲート１１４及びソース／ドレイン部分１１６及び１１８を含むトランジスタ１１２が含まれている。ゲート１１４は全体が導電性材料から成っているように図示されているが、ゲート１１４は多数の層から成り、これら層には絶縁性材料キャップ（図示せず）が含まれると理解されるべきである。
【００３２】
前記ソース／ドレイン部分は半導性基板１２０内に形成された拡散領域として示されている。基板１２０は例えば単結晶質珪素から構成可能である。ソース／ドレイン部分１１６から蓄積ノード１０４まで導電性ペデスタル２２が延び、このペデスタルによって前記蓄積ノードと前記ソース／ドレイン部分が連絡されている。この導電性ペデスタルには例えば金属及び／または導電性にドープされた珪素を含ませることができる。ソース／ドレイン部分１１８は適当な接続部材を介してビット線１２４へ接続される。
【００３３】
トランジスタ１１２には、基板１２０からゲート１１４を離すゲート酸化物１１３が含まれ、さらに前記ゲートの側壁端部に沿って存在する側壁スペーサ１１５が含まれる。側壁スペーサ１１５は例えば二酸化珪素及び／または窒化珪素で作製でき、またゲート酸化物１１３は例えば二酸化珪素で形成可能である。
【００３４】
トランジスタ１１２の上方及び周囲には絶縁性材料１２６が広がっている。この絶縁性材料１２６は例えば硼燐珪酸ガラスを用いて形成させることができる。
【００３５】
本発明方法に従ってＤＲＡＭセル内に形成されるでこぼこ状珪素含有面には、でこぼこ状珪素含有面の均質度を従来技術による珪素含有面以上に改善できる有利性がある。かかる均質度の向上によりＤＲＡＭセルのコンデンサ容量性能のより良い制御が可能となり、その結果としてＤＲＡＭセルの配列全体に亘る性能特性の向上を図ることができる。
【００３６】
本発明方法に従って形成されるでこぼこ状半導体材料を含む回路装置（前記ＤＲＡＭセル等）は、種々の組立装置、例えばコンピュータシステム及び他の電子装置に利用可能である。
【００３７】
図１２には、限定的意図ではない例示として、本発明の一観点に従ったコンピュータシステム４００の一実施態様が全体的に示されている。このコンピュータシステム４００には、モニター４０１あるいは他の情報出力装置、キーボード４０２あるいは他の情報入力装置、及びマザーボード４０４が備えられている。マザーボード４０４にはマイクロプロセッサ４０６あるいは他のデータ処理ユニット、及び記憶装置４０８を備えることが可能である。記憶装置４０８は、例えば前述した図１１のＤＲＡＭセルを含め、本発明の上記種々観点における構成部分として用いることが可能である。記憶装置４０８にはメモリセル配列を含ませることができ、さらにこの配列を該配列中の個々のメモリセルへアクセスするためのアドレス指定回路へ接続させることができる。また、このメモリセル配列を読出し回路へ接続してメモリセルからデータを読み出すことも可能である。前記アドレス指定回路及び読出し回路を用いて記憶装置４０８とプロセッサ４０６間の情報伝達を行うことも可能である。かかる構成は図１３に示したマザーボード４０４のブロック図に示されている。このブロック図において、アドレス指定回路は符号４１０で示され、及び読出し回路は符号４１２で示されている。
【００３８】
本発明の特定の態様においては、記憶装置４０８はメモリモジュールであってもよい。例えば、本発明による教示を利用する装置においてシングルインラインメモリモジュール（ＳＩＭＭ）及びデュアルインラインメモリモジュール（ＤＩＭＭ）を用いることが可能である。装置のメモリセルからの読出し及び同メモリセルへの書込みを行う種々方法を提供する多様な設計へ記憶装置を組み入れることも可能である。そのような方法の一つとしてページモード操作がある。ＤＲＡＭ中におけるページモード操作は、メモリセル配列の列へアクセスする方法と該配列の異なる行へランダムにアクセスする方法によって決まる。列と行の交差部分に記憶されるデータは該行へのアクセス中に読出しあるいは出力される。
【００３９】
また別タイプの装置として、メモリ配列アドレスへ記憶されたデータをアドレス指定された行が閉じられた後に出力として有効にする拡大データ出力（ＥＤＯ）メモリがある。このメモリを用いれば、メモリ出力データがメモリバス上で有効である時間を減ずることなくアクセス信号をより短くさせることによって、通信速度をある程度速めることが可能である。さらに別タイプの代替装置としてＳＤＲＡＭ、ＤＤＲ ＳＤＲＡＭ、ＶＲＡＭ及びダイレクトＲＤＲＡＭがあり、またＳＲＡＭあるいはフラッシュメモリ等の他装置も挙げることができる。
【００４０】
図１４は本発明に従った例示的電子装置７００の種々実施態様のハイレベル構成を示す簡略ブロック図である。この装置７００は、例えばコンピュータシステム、プロセス制御システム、あるいはプロセッサ及び付属メモリを備えるいずれかの他装置に相当するものである。電子装置７００には、プロセッサあるいは演算／論理器（ＡＬＵ）７０２、制御装置７０４、メモリ装置７０６、及び入力／出力（Ｉ／Ｏ）装置７０８を含む機能素子が備えられている。一般的に、電子装置７００には、プロセッサがデータに対して行う処理及びプロセッサ７０２、メモリ装置７０６及びＩ／Ｏ装置７０８間における他の相互作用を特定する命令セットが備えられている。制御装置７０４は、メモリ装置７０６から取り出して実行されるべき命令を生ずる一連の操作を継続的に循環させることによって、プロセッサ７０２、メモリ装置７０６及びＩ／Ｏ装置７０８のすべての操作を整合させる。種々実施態様において、以下に限定されないが、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）装置、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）装置、及びフロッピーディスク及びコンパクトディスクＣＤ−ＲＯＭ装置等の周辺装置を含むメモリ装置７０６を用いることができる。本願開示を読みかつ理解すれば、図示された電子部品のいずれへも本発明の種々態様に従ったＤＲＡＭセルが含まれるように作製可能であることは当業者によっ理解されるところである。
【００４１】
図１５は例示的電子装置８００の種々実施態様のハイレベル構成を示した簡略ブロック図である。この装置８００には、メモリセル８０４配列をもつメモリ装置８０２、アドレスデコーダ８０６、行アクセス回路構成８１０、操作制御のための読出し／書込み制御回路構成８１２、及び入力／出力回路構成８１４が含まれる。また前記メモリ装置８０２には、電力回路構成８１６、及びメモリセルが低閾値導電状態にあるかあるいは高閾値非導電状態にあるかを確認するための電流センサ等のセンサ８２０が含まれる。図示された電力回路構成８１６には、電力供給回路構成８８０、基準電圧を供給するための回路構成８８２、第一ワード線へパルスを供給するための回路構成８８４、第二ワード線へパルスを供給するための回路構成８８６、及びビット線へパルスを供給するための回路構成８８８が含まれる。前記装置８００にはさらに、プロセッサ８２２あるいはメモリアクセスのためのメモリ制御装置が含まれる。
【００４２】
前記メモリ装置８０２はプロセッサ８２２から配線あるいは金属被覆線を通して制御信号８２４を受け取る。前記メモリ装置８０２はＩ／Ｏラインを介してアクセスされたデータを記憶するために用いられる。さらに回路構成及び制御信号を追加できること、及び本発明に焦点を当てるため記憶装置８０２に関する説明が簡略に為されていることは当業者の認識するところである。また、プロセッサ８２２あるいは記憶装置８０２の少なくとも一方へ、本願開示において前述したタイプのＤＲＡＭセルを含ませることも可能である。
【００４３】
本願開示において説明された種々装置は、本発明に係る回路構成及び構造体の種々適用について全般的理解を得ることを意図したものであり、本発明の観点に従ったメモリセルを用いる電子装置の素子及び特徴についての完全な説明を与えることを意図したものではない。プロセッサと記憶装置間との通信時間を短縮するために、種々電子装置を単一の処理ユニットとして、あるいは単一の半導体チップ上へ作製可能であることは当業者の理解するところである。
【００４４】
電子装置におけるメモリセルの適用場面としては、メモリモジュール、装置ドライバ、電力モジュール、通信モデム、プロセッサモジュールがあり、さらに多層マルチチップモジュールへも適用可能である。上述した回路構成はさらに、時計、テレビ、携帯電話、パーソナルコンピュータ、自動車、産業制御システム、航空機、その他等の種々電子装置の下位構成部品ともなり得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】従来技術によるでこぼこ状珪素含有面形成方法における温度及び時間の関係を対比して示した図である。
【図２】従来技術によるでこぼこ状珪素含有面形成方法の予備段階における半導体ウェハー片の略断面図である。
【図３】図２に後続する従来技術加工段階にある図２のウェハー片を示した図である。
【図４】図３に後続する従来技術加工段階にある図２のウェハー片を示した図である。
【図５】図４に後続する従来技術加工段階にある図２のウェハー片を示した図である。
【図６】本発明の例示的態様に従った予備加工段階にある半導体ウェハー片の略断面図である。
【図７】図６に後続する加工段階にある図６のウェハー片を示した図である。
【図８】図７に後続する加工段階にある図６のウェハー片を示した図である。
【図９】図８に後続する加工段階にある図６のウェハー片を示した図である。
【図１０】本発明方法に従って形成されたでこぼこ状珪素含有面（実線）と従来技術方法に従って形成された面（破線）との比較において、「形状数」を「半高位置における幅」と対比して示したグラフである。本発明方法を用いて形成された面には半高位置において５００Å以上の幅をもつ形状はなく、及び他方従来技術加工に従って形成された面には半高位置において１０００Å以上の幅をもつ面がある程度あることを除いて、図１０に示された曲線の相対的サイズ及び形状は概略的に示されたものであって量的に正確に示されたものではない。
【図１１】本発明の一態様に従って作製された例示的ＤＲＡＭセルを示す半導体ウェハー片の略断面図である。
【図１２】本発明の例示的適用事例としてのコンピュータを示した概略図である。
【図１３】図１２に示したコンピュータのマザーボードの特別な特徴を示したブロック図である。
【図１４】本発明の例示的態様に従った電子装置のハイレベルブロック図である。
【図１５】本発明の一態様に従った例示的電子装置の簡略ブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年3月8日(2006.3.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一温度にある非晶質珪素が含まれた層を反応室内に供し、
前記層が反応室内に置かれている間、水素同位元素であるＨ２、Ｈ−Ｄ及びＤ２の少なくとも１種を反応室中へ流入させながら、前記層の温度を前記第一温度よりも少なくとも４０℃高い第二温度まで上昇させ、
前記層が前記第二温度へ達した後に前記層へ種子結晶を加え、及び
前記種子結晶が加えられた層をアニール処理してでこぼこ状珪素含有面を形成する各工程から構成されるでこぼこ状珪素含有面の形成方法。
【請求項２】
前記第一温度から前記第二温度までの温度上昇が、水素同位元素の少なくとも１種を反応室内へ流入させている期間において、少なくとも約６０℃であることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項３】
前記アニール処理が約５６０℃〜約６２０℃の範囲内の温度において実施されることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項４】
前記水素同位元素の少なくとも１種の温度上昇中の反応室中への流入速度が約１０ｓｃｃｍ〜約１ｓｌｍの範囲内であることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項５】
前記第一温度が約５２０℃以下であり、
前記第二温度が少なくとも約５６０℃である、
ことを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項６】
前記でこぼこ状珪素含有面に基部及び前記基部から上方へ延びる形状が設けられ、前記面の前記形状のすべてが１０００Å未満の半高位置における幅をそれぞれもつことを特徴とする請求項５項記載の方法。
【請求項７】
前記でこぼこ状珪素含有面に基部及び前記基部から上方へ延びる形状が設けられ、前記面の前記形状のすべてが約５００Å以下の半高位置における幅をそれぞれもつことを特徴とする請求項５項記載の方法。
【請求項８】
基部及び前記基部から上方へ延びる形状を含むでこぼこ状珪素含有面であって、前記面の前記形状のすべてが約５００Å以下の半高位置における幅をそれぞれもつことを特徴とする前記でこぼこ状珪素含有面。
【請求項９】
珪素あるいはドープされた珪素からほぼ成ることを特徴とする請求項８項記載の面。
【請求項１０】
請求項８のでこぼこ状珪素含有面を含む第一電極、
前記でこぼこ状珪素含有面の全域に広がる誘電材、及び
少なくとも前記誘電材によって前記第一電極から間隔を空けられた第二電極を含んで構成されるコンデンサ。
【国際調査報告】
2007504677.tif 000018
2007504677.tif 000019
2007504677.tif 000020