JP2000183303A - Semiconductor integrated circuit device and manufacture of the same - Google Patents
Semiconductor integrated circuit device and manufacture of the sameInfo
- Publication number
- JP2000183303A JP2000183303A JP10352559A JP35255998A JP2000183303A JP 2000183303 A JP2000183303 A JP 2000183303A JP 10352559 A JP10352559 A JP 10352559A JP 35255998 A JP35255998 A JP 35255998A JP 2000183303 A JP2000183303 A JP 2000183303A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- integrated circuit
- circuit device
- semiconductor integrated
- information storage
- 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.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 121
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 107
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 177
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 174
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 166
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 149
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims abstract description 143
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 138
- 230000015654 memory Effects 0.000 claims abstract description 91
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical group [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 236
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 148
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 107
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 106
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 56
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 56
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 51
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 45
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 44
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 claims description 26
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 19
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 17
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 10
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 62
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1074
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 240
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 57
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 57
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 40
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 37
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 31
- 230000006870 function Effects 0.000 description 30
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 27
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 25
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 25
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 20
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 19
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 18
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 16
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 16
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 16
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 16
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 15
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 14
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 14
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 13
- HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N dioxoiridium Chemical compound O=[Ir]=O HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 12
- 229910000457 iridium oxide Inorganic materials 0.000 description 12
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 11
- 229910001925 ruthenium oxide Inorganic materials 0.000 description 11
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 10
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 10
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 8
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 7
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004380 ashing Methods 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 6
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 6
- -1 platinum group metals Chemical class 0.000 description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 6
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 5
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 5
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 5
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 4
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 4
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 3
- 238000007788 roughening Methods 0.000 description 3
- DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 5-(5-carboxythiophen-2-yl)thiophene-2-carboxylic acid Chemical compound S1C(C(=O)O)=CC=C1C1=CC=C(C(O)=O)S1 DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 101100023111 Schizosaccharomyces pombe (strain 972 / ATCC 24843) mfc1 gene Proteins 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005360 phosphosilicate glass Substances 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 2
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 2
- 238000009279 wet oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- BSYNRYMUTXBXSQ-UHFFFAOYSA-N Aspirin Chemical compound CC(=O)OC1=CC=CC=C1C(O)=O BSYNRYMUTXBXSQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910015900 BF3 Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101000777456 Mus musculus Disintegrin and metalloproteinase domain-containing protein 15 Proteins 0.000 description 1
- 229910020684 PbZr Inorganic materials 0.000 description 1
- 101000621511 Potato virus M (strain German) RNA silencing suppressor Proteins 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008484 TiSi Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- WTEOIRVLGSZEPR-UHFFFAOYSA-N boron trifluoride Chemical compound FB(F)F WTEOIRVLGSZEPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005380 borophosphosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000010485 coping Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 150000002503 iridium Chemical class 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000001272 nitrous oxide Substances 0.000 description 1
- 239000000615 nonconductor Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 1
- SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N osmium atom Chemical compound [Os] SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003303 ruthenium Chemical class 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical compound FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N tetramethyl orthosilicate Chemical compound CO[Si](OC)(OC)OC LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021341 titanium silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N trichloroborane Chemical compound ClB(Cl)Cl FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B53/00—Ferroelectric RAM [FeRAM] devices comprising ferroelectric memory capacitors
- H10B53/30—Ferroelectric RAM [FeRAM] devices comprising ferroelectric memory capacitors characterised by the memory core region
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L28/40—Capacitors
- H01L28/55—Capacitors with a dielectric comprising a perovskite structure material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L28/40—Capacitors
- H01L28/60—Electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B53/00—Ferroelectric RAM [FeRAM] devices comprising ferroelectric memory capacitors
- H10B53/40—Ferroelectric RAM [FeRAM] devices comprising ferroelectric memory capacitors characterised by the peripheral circuit region
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、強(高)誘電体キ
ャパシタを有する半導体集積回路装置およびその製造方
法に関し、特に、キャパシタの下部電極を構成する導電
材料を高アスペクト比であるいは高異方性で形成するプ
ロセスに適用して有効な技術に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device having a ferroelectric (high) dielectric capacitor and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a method of forming a conductive material forming a lower electrode of a capacitor with a high aspect ratio or a high anisotropy. The present invention relates to a technology that is effective when applied to a process of forming by nature.
【0002】[0002]
【従来の技術】特開平10−98162号公報(湯之上
ら)には、Ptなどの薄膜をレジストマスクを用いたド
ライエッチングでパターニングする際、蒸気圧の低い反
応生成物をパターンの側面に残留させず、しかも高い寸
法精度で微細なパターンを形成することを目的として、
少なくとも下側半分の側面がほぼ垂直で、頭部の外周部
に順テーパまたは丸みを有する所定のパターンのフォト
レジストをマスクにして、薄膜パターンの側面にその下
端に達する順テーパが形成されるように、ドライエッチ
ングによりパターニングする技術が記載されている。2. Description of the Related Art JP-A-10-98162 (Yunogami et al.) Discloses that when a thin film such as Pt is patterned by dry etching using a resist mask, a reaction product having a low vapor pressure is left on the side of the pattern. In order to form fine patterns with high dimensional accuracy,
At least the lower half side is substantially vertical, and using a photoresist of a predetermined pattern having a forward taper or roundness on the outer periphery of the head as a mask, a forward taper reaching the lower end is formed on the side of the thin film pattern. Describes a technique for patterning by dry etching.
【0003】また、特開平8−153707号公報(渡
嘉敷)には、白金や導電性酸化物の微細パターンの形成
過程で、その表面に生じた炭素やハロゲン元素等の汚染
を除去し、かつ、電極表面状態を電極材料形成時と同等
あるいは極めて近い状態にすることを目的として、ルテ
ニウムまたはルテニウム酸化物等を含む電極を選択的に
ドライエッチングした後に、引き続き酸素、オゾン、水
蒸気または窒素酸化物ガスを用いて電極表面を処理する
技術が記載されている。Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-153707 (Tokashiki) discloses that in the process of forming a fine pattern of platinum or a conductive oxide, contamination such as carbon and halogen elements generated on the surface is removed. After selectively dry-etching the electrode containing ruthenium or ruthenium oxide for the purpose of making the electrode surface state equal to or very close to that at the time of forming the electrode material, oxygen, ozone, water vapor or nitrogen oxide gas is continuously Describes a technique for treating an electrode surface by using the method.
【0004】また、特開平9−266200号公報(中
川ら)は、強誘電体や白金の微細加工の容易な実現を目
的として、以下の製造技術を開示している。すなわち、
半導体基板およびデバイス絶縁膜上に下層白金膜、強誘
電体膜および上層白金膜の積層膜を形成し、さらに前記
積層膜厚の10分の1以下の膜厚のチタン膜を形成す
る。チタン膜をフォトレジスト膜を用いてパターニング
した後、このパターニングされたチタン膜を用いて前記
積層膜厚を酸素濃度40%の酸素および塩素の混合ガス
でエッチングする。その後チタン膜を塩素ガスでエッチ
ングし除去する。Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-266200 (Nakagawa et al.) Discloses the following manufacturing technique for the purpose of easily realizing fine processing of ferroelectrics and platinum. That is,
A laminated film of a lower platinum film, a ferroelectric film and an upper platinum film is formed on a semiconductor substrate and a device insulating film, and a titanium film having a thickness of 1/10 or less of the laminated film thickness is formed. After patterning the titanium film using a photoresist film, the layer thickness is etched with a mixed gas of oxygen and chlorine having an oxygen concentration of 40% using the patterned titanium film. Thereafter, the titanium film is removed by etching with chlorine gas.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】1Gbit 以降の大容量
DRAM(Dynamic Random Access Memory)は、メモリセ
ルの微細化に伴う蓄積電荷量の減少を補う対策として、
情報蓄積容量素子(キャパシタ)の容量絶縁膜を比誘電
率が20程度であって非ペロブスカイト型構造を有する
Ta2 O5 、比誘電率が100以上でABO3 型複酸化
物すなわちペロブスカイト型複酸化物であるBST
((Ba,Sr)TiO3 )等の高誘電体材料、さらに
は、PZT(PbZrX Ti1-X O3 ) 、PLT(Pb
LaX Ti1-XO3 ) 、PLZT、PbTiO3 、Sr
TiO3 、BaTiO3 といったペロブスカイト構造等
の結晶構造を含む強誘電体で構成することが検討されて
いる。他方、不揮発性メモリの分野においても、前記し
た強誘電体材料の分極反転を記憶保持に利用した強誘電
体メモリの開発が進められている。A large-capacity DRAM (Dynamic Random Access Memory) of 1 Gbit or later is used as a countermeasure for compensating for a decrease in the amount of stored charge due to miniaturization of a memory cell.
Ta 2 O 5 having a non-perovskite structure with a relative dielectric constant of about 20 and a relative dielectric constant of 100 or more, and an ABO 3 type double oxide, that is, a perovskite type double oxide, for a capacitive insulating film of an information storage capacitor element (capacitor). BST that is a thing
High dielectric materials such as ((Ba, Sr) TiO 3 ), PZT (PbZr x Ti 1 -x O 3 ), PLT (Pb
La X Ti 1-X O 3 ), PLZT, PbTiO 3, Sr
The use of ferroelectrics having a crystal structure such as a perovskite structure such as TiO 3 and BaTiO 3 has been studied. On the other hand, in the field of non-volatile memories, development of ferroelectric memories utilizing the above-described polarization reversal of ferroelectric materials for storage retention has been advanced.
【0006】キャパシタの容量絶縁膜を前記のような強
誘電体材料で構成する場合、あるいは、不揮発性メモリ
の分極反転用膜に前記のような強誘電体材料を用いる場
合には、前記文献に記載されているように、強誘電体材
料膜を挟む電極用の導電膜をこれらの材料に対して親和
性の高い、例えば白金族元素(ルテニウム(Ru)、ロ
ジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスミウム(O
s)、イリジウム(Ir)、白金(Pt))を主構成材
料とする金属、あるいはそれらの酸化物で構成する必要
がある。In the case where the capacitor insulating film of the capacitor is made of the above-mentioned ferroelectric material, or in the case where the above-mentioned ferroelectric material is used for the polarization inversion film of the non-volatile memory, the above-mentioned literature is used. As described, a conductive film for an electrode sandwiching a ferroelectric material film is formed with a material having a high affinity for these materials, for example, a platinum group element (ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd)). , Osmium (O
s), iridium (Ir), platinum (Pt)) as a main constituent material, or an oxide thereof.
【0007】ところが、それら白金族金属またはその酸
化物は、一般に異方性良くエッチングすることが困難で
あり、また、エッチング残りによる短絡不良の発生が懸
念される。たとえばPtを使用してキャパシタを形成す
る場合の問題点として、基板上に堆積したPt薄膜をド
ライエッチングで加工する際に、蒸気圧の低い反応生成
物がパターンの側面に多量に付着し、これがキャパシタ
同士の短絡を引き起こす原因になる。このようなパター
ンの側面に付着する反応生成物の存在がパターンの異方
性を悪くする原因ともなる。However, it is generally difficult to etch these platinum group metals or oxides thereof with good anisotropy, and there is a concern that short-circuit failure may occur due to residual etching. For example, a problem in forming a capacitor using Pt is that when a Pt thin film deposited on a substrate is processed by dry etching, a large amount of reaction products having a low vapor pressure adheres to the side surfaces of the pattern. This may cause a short circuit between the capacitors. The presence of such a reaction product adhering to the side surface of the pattern causes the pattern to have poor anisotropy.
【0008】すなわち、本発明者らの検討によれば、1
GビットDRAMのキャパシタに高誘電体のBSTを容
量絶縁膜に用いた場合、下部電極のサイズとして0.13
μmの最小幅、0.45μmの高さが必要とされる。ま
た、下部電極間のスペースには0.13μmの間隔が要求
される。このような微細なパターンを実用に耐えるだけ
の信頼性とともに製造するには80度以上、好ましくは
85度以上のテーパ角が必要である。ここで、テーパ角
は、下部電極の側壁と下地材料表面とのなす角度をい
う。That is, according to the study of the present inventors, 1
When a high-dielectric BST is used as a capacitor insulating film for a G-bit DRAM capacitor, the size of the lower electrode is 0.13.
A minimum width of μm and a height of 0.45 μm are required. Further, a space of 0.13 μm is required for the space between the lower electrodes. In order to manufacture such a fine pattern with reliability sufficient for practical use, a taper angle of 80 degrees or more, preferably 85 degrees or more is required. Here, the taper angle refers to an angle between the side wall of the lower electrode and the surface of the base material.
【0009】図27は、テーパ角と微細パターン形状と
の関係を模式的に示した断面図である。図27(a)に
示すようにテーパ角が90度であることが理想である。
パターン底面の幅を0.13μm、パターン高さを0.45
μmと仮定すれば、テーパ角が80度の場合(図27
(f))では、パターン高さが実現できず、テーパ角が
82度(図27(e))となって初めてパターン高さが
確保できる。しかしこれではパターン上面の面積が確保
できず、テーパ角が85度の場合(図27(d))でパ
ターン上面の面積がある程度確保でき、テーパ角が87
度の場合(図27(c))でパターン上面の面積が十分
に確保できる。テーパ角が89度の場合(図27
(b))には、ほぼ理想状態となる。FIG. 27 is a cross-sectional view schematically showing the relationship between the taper angle and the fine pattern shape. Ideally, the taper angle is 90 degrees as shown in FIG.
The pattern bottom width is 0.13 μm and the pattern height is 0.45
If the taper angle is 80 degrees assuming that the diameter is μm (FIG. 27)
In (f)), the pattern height cannot be realized, and the pattern height can be secured only when the taper angle becomes 82 degrees (FIG. 27E). However, in this case, the area of the upper surface of the pattern cannot be secured, and when the taper angle is 85 degrees (FIG. 27D), the area of the upper surface of the pattern can be secured to some extent, and the taper angle is 87 degrees.
In the case of the degree (FIG. 27C), the area of the pattern upper surface can be sufficiently ensured. When the taper angle is 89 degrees (FIG. 27)
In (b)), the state becomes almost ideal.
【0010】一方、本発明者らは、窒化チタン膜等をマ
スクとしてルテニウム等の白金族金属あるいはそれらの
酸化物を塩素を含む酸素プラズマにおいてエッチングす
る技術について検討し、エッチングガスの大流量化およ
びオーバーエッチングを図ることにより、テーパ角が8
9度のほぼ理想的なエッチング断面形状を実現する未だ
公知にされていない技術を開発した。On the other hand, the present inventors have studied a technique for etching a platinum group metal such as ruthenium or an oxide thereof in an oxygen plasma containing chlorine using a titanium nitride film or the like as a mask, and have studied to increase the flow rate of an etching gas. By over-etching, the taper angle becomes 8
We have developed a technique that has not yet been known to achieve an almost ideal etched cross-sectional shape of 9 degrees.
【0011】ところが、エッチング直後においてはほぼ
理想的なエッチング断面形状であっても、マスクである
窒化チタン膜等を除去する処理の後に、そのマスク除去
処理によりエッチング形状が鈍るつまりテーパ角の鈍化
あるいはパターンの細りが発生するという問題がある。
また、マスク除去処理により下部電極である白金族金属
あるいはその酸化物の表面が粗面化し、容量絶縁膜の接
着性が低下するという問題がある。さらに、マスクであ
る窒化チタン膜の除去の際のエッチング処理により、柱
状下部電極の底部に隣接する下地絶縁膜の削れが生じ
る。このような削れの発生は、容量絶縁膜の段差被覆性
の困難性を高め、高信頼性の容量絶縁膜を形成する観点
からは好ましくない。However, immediately after etching, even if the etching cross-sectional shape is almost ideal, after the process of removing the titanium nitride film or the like as a mask, the etching shape becomes dull due to the mask removing process, that is, the taper angle becomes blunt or There is a problem that pattern thinning occurs.
Further, there is a problem that the surface of the platinum group metal or the oxide thereof as the lower electrode is roughened by the mask removing treatment, and the adhesiveness of the capacitor insulating film is reduced. Further, the underlying insulating film adjacent to the bottom of the columnar lower electrode is scraped by the etching treatment at the time of removing the titanium nitride film serving as the mask. The occurrence of such abrasion increases the difficulty of step coverage of the capacitor insulating film, and is not preferable from the viewpoint of forming a highly reliable capacitor insulating film.
【0012】本発明の目的は、BST等の強誘電体膜に
適したルテニウムあるいは酸化ルテニウム等の微細なエ
ッチング加工を実現することにある。An object of the present invention is to realize a fine etching process of ruthenium or ruthenium oxide suitable for a ferroelectric film such as BST.
【0013】また、本発明の目的は、窒化チタン膜等の
ハードマスクの除去工程に伴うパターンの細り、パター
ン上面の荒れの発生、下地絶縁膜の削れを防止し、高信
頼な容量絶縁膜の形成工程を提供することにある。Another object of the present invention is to prevent the thinning of the pattern, the occurrence of roughening of the upper surface of the pattern, and the removal of the underlying insulating film in the step of removing the hard mask such as the titanium nitride film, and the formation of a highly reliable capacitive insulating film. It is to provide a forming process.
【0014】さらに本発明の目的は、蓄積容量形成工程
を簡略化することにある。It is another object of the present invention to simplify a storage capacitor forming step.
【0015】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に項に分けて説
明すれば、次のとおりである。SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of typical inventions will be briefly described below by dividing them into sections.
【0017】1.以下の工程を含む半導体集積回路装置
の製造方法: (a)集積回路ウェハの主面上にメモリセルの情報蓄積
容量素子の下部電極を構成すべき第1の導電膜を形成す
る工程; (b)前記第1の導電膜上に高誘電体または強誘電体膜
からなる第1の誘電体膜パターンを形成する工程; (c)前記第1の誘電体膜パターンがある状態で、前記
第1の導電膜に対して、ドライエッチングを施すことに
よって、前記第1の導電膜をパターニングする工程; (d)パターニングされた前記第1の導電膜および前記
第1の誘電体膜パターン表面に前記メモリセルの情報蓄
積容量素子の容量絶縁膜を構成すべき高誘電体または強
誘電体膜からなる第2の誘電体膜を形成する工程; (e)前記第2の誘電体膜上に前記メモリセルの情報蓄
積容量素子の上部電極を構成すべき第2の導電膜を形成
する工程。1. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device including the following steps: (a) forming a first conductive film to form a lower electrode of an information storage capacitor of a memory cell on a main surface of an integrated circuit wafer; (b) A) forming a first dielectric film pattern made of a high-dielectric or ferroelectric film on the first conductive film; and (c) forming the first dielectric film pattern with the first dielectric film pattern. Patterning the first conductive film by subjecting the first conductive film to dry etching; and (d) forming the memory on the patterned first conductive film and the surface of the first dielectric film pattern. Forming a second dielectric film made of a high dielectric or ferroelectric film to form a capacitive insulating film of the information storage capacitor of the cell; (e) forming the memory cell on the second dielectric film Of the information storage capacitor Forming a second conductive film should constitute.
【0018】2.前記項1において、前記(c)工程で
はフォトレジストパターンは使用しないことを特徴とす
る半導体集積回路装置の製造方法。2. 2. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to item 1, wherein a photoresist pattern is not used in the step (c).
【0019】3.前記項2において、前記第1の誘電体
膜と前記第2の誘電体膜は、実質的に同一の分子構造を
有する物質からなることを特徴とする半導体集積回路装
置の製造方法。3. 2. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to item 2, wherein the first dielectric film and the second dielectric film are made of substances having substantially the same molecular structure.
【0020】4.前記項3において、前記第1の導電膜
は白金族元素またはその酸化物からなることを特徴とす
る半導体集積回路装置の製造方法。4. 3. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to item 3, wherein the first conductive film is made of a platinum group element or an oxide thereof.
【0021】5.以下の工程を含む半導体集積回路装置
の製造方法: (a)集積回路ウェハの主面上にメモリセルの情報蓄積
容量素子の下部電極を構成すべき白金族またはその酸化
物からなる第1の導電膜を形成する工程; (b)前記第1の導電膜上に第1の無機膜パターンを形
成する工程; (c)前記第1の無機膜パターンがある状態で、前記第
1の導電膜に対して、ドライエッチングを施すことによ
って、前記第1の導電膜をパターニングする工程; (d)パターニングされた前記第1の導電膜および前記
第1の無機膜パターン表面に前記メモリセルの情報蓄積
容量素子の容量絶縁膜を構成すべき第2の誘電体膜を形
成する工程; (e)前記第2の誘電体膜上に前記メモリセルの情報蓄
積容量素子の上部電極を構成すべき第2の導電膜を形成
する工程。5. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device including the following steps: (a) A first conductive material made of a platinum group or an oxide thereof to constitute a lower electrode of an information storage capacitor element of a memory cell on a main surface of an integrated circuit wafer Forming a film; (b) forming a first inorganic film pattern on the first conductive film; and (c) forming a first inorganic film pattern on the first conductive film. Patterning the first conductive film by performing dry etching; and (d) information storage capacitance of the memory cell on the patterned first conductive film and the first inorganic film pattern surface. Forming a second dielectric film which is to constitute a capacitive insulating film of the device; (e) a second electrode which is to constitute an upper electrode of an information storage capacitor of the memory cell on the second dielectric film. Step of forming conductive film
【0022】6.前記項5において、前記(c)工程で
はフォトレジストパターンは使用しないことを特徴とす
る半導体集積回路装置の製造方法。6. 5. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the item 5, wherein a photoresist pattern is not used in the step (c).
【0023】7.前記項6において、前記第1の無機膜
パターンはシリコン酸化膜からなることを特徴とする半
導体集積回路装置の製造方法。7. 7. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to item 6, wherein the first inorganic film pattern is formed of a silicon oxide film.
【0024】8.前記項6において、前記第1の無機膜
パターンは金属と窒素を含む化合物からなることを特徴
とする半導体集積回路装置の製造方法。8. 6. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to item 6, wherein the first inorganic film pattern is made of a compound containing metal and nitrogen.
【0025】9.以下の工程を含む半導体集積回路装置
の製造方法: (a)集積回路ウェハの主面上にメモリセルの情報蓄積
容量素子の下部電極を構成すべきルテニウム、イリジウ
ムまたはそれらの酸化物からなる第1の導電膜を形成す
る工程; (b)前記第1の導電膜上に第1の白金膜パターンを形
成する工程; (c)前記第1の白金膜パターンがある状態で、前記第
1の導電膜に対して、ドライエッチングを施すことによ
って、前記第1の導電膜をパターニングする工程; (d)パターニングされた前記第1の導電膜および前記
第1の白金膜パターン表面に前記メモリセルの情報蓄積
容量素子の容量絶縁膜を構成すべき高誘電体または強誘
電体膜からなる第1の誘電体膜を形成する工程; (e)前記第1の誘電体膜上に前記メモリセルの情報蓄
積容量素子の上部電極を構成すべき第2の導電膜を形成
する工程。9. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device including the following steps: (a) A first electrode made of ruthenium, iridium, or an oxide thereof to constitute a lower electrode of an information storage capacitor element of a memory cell on a main surface of an integrated circuit wafer (B) forming a first platinum film pattern on the first conductive film; and (c) forming the first conductive film in a state where the first platinum film pattern is present. Patterning the first conductive film by performing dry etching on the film; (d) information of the memory cell on the patterned first conductive film and the first platinum film pattern surface; Forming a first dielectric film made of a high dielectric or ferroelectric film to constitute a capacitance insulating film of the storage capacitor; (e) storing information of the memory cell on the first dielectric film capacity Forming a second conductive film for constituting an upper electrode of the child.
【0026】10.前記項9において、前記(c)工程
ではフォトレジストパターンは使用しないことを特徴と
する半導体集積回路装置の製造方法。10. 9. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to item 9, wherein a photoresist pattern is not used in the step (c).
【0027】11.前記項10において、前記第1の導
電膜は、ルテニウムまたはその酸化物からなることを特
徴とする半導体集積回路装置の製造方法。11. 13. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to item 10, wherein the first conductive film is made of ruthenium or an oxide thereof.
【0028】12.前記項10において、前記第1の導
電膜は、イリジウムまたはその酸化物からなることを特
徴とする半導体集積回路装置の製造方法。12. 13. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to item 10, wherein the first conductive film is made of iridium or an oxide thereof.
【0029】13.以下の構成を有する半導体集積回路
装置: (a)第1の主面を有する集積回路基体; (b)前記第1の主面上にその幅と同程度またはそれ以
下の間隔を置いて配置され、それぞれメモリセルの情報
蓄積容量素子を構成する複数の柱状下部電極; (c)前記柱状下部電極の各々の側面および上面に設け
られたメモリセルの情報蓄積容量素子の容量絶縁膜を構
成する高誘電体または強誘電体膜からなる第1の誘電体
膜; (d)前記柱状下部電極の各々の側面および上面に設け
られた前記第1の誘電体膜上に設けられたメモリセルの
情報蓄積容量素子を構成する単一または複数の上部電
極;を有し、前記複数の柱状下部電極の各々は、その上
面の面積がその底面の面積の25%以下となるように、
その側面がテーパを有している。13. A semiconductor integrated circuit device having the following configuration: (a) an integrated circuit substrate having a first main surface; (b) being disposed on the first main surface at an interval equal to or less than the width thereof. A plurality of columnar lower electrodes each forming an information storage capacitor element of a memory cell; (c) a plurality of columnar lower electrodes provided on the side and upper surfaces of each of the columnar lower electrodes, forming a capacitance insulating film of the information storage capacitor element of the memory cell; A first dielectric film made of a dielectric or ferroelectric film; (d) information storage of a memory cell provided on the first dielectric film provided on the side and top surfaces of each of the columnar lower electrodes; A single or a plurality of upper electrodes constituting a capacitive element, wherein each of the plurality of columnar lower electrodes has an upper surface area of 25% or less of an area of a bottom surface thereof.
The side surface has a taper.
【0030】14.前記項13において、前記複数の柱
状下部電極の少なくとも一部は、その幅が狭い方向の断
面がほぼ三角形の形状を有することを特徴とする半導体
集積回路装置。14. 13. The semiconductor integrated circuit device according to item 13, wherein at least a part of the plurality of columnar lower electrodes has a substantially triangular cross section in a direction in which the width is small.
【0031】15.前記項14において、前記複数の柱
状下部電極の各々はその幅が狭い方向の断面形状が2以
上のアスペクト比を有することを特徴とする半導体集積
回路装置。15. 14. The semiconductor integrated circuit device according to item 14, wherein each of the plurality of columnar lower electrodes has an aspect ratio of 2 or more in a cross section in a direction in which the width is narrow.
【0032】16.前記項14において、前記複数の柱
状下部電極の各々はその幅が狭い方向の断面形状が3以
上のアスペクト比を有することを特徴とする半導体集積
回路装置。16. 14. The semiconductor integrated circuit device according to item 14, wherein each of the plurality of columnar lower electrodes has an aspect ratio of 3 or more in a cross section in a direction in which the width is narrow.
【0033】17.以下の構成を有する半導体集積回路
装置: (a)第1の主面を有する集積回路基体; (b)前記第1の主面上にその幅と同程度またはそれ以
下の間隔を置いて配置され、それぞれメモリセルの情報
蓄積容量素子を構成する複数の柱状下部電極; (c)前記柱状下部電極の各々の側面および上面に設け
られたメモリセルの情報蓄積容量素子の容量絶縁膜を構
成する高誘電体または強誘電体膜からなる第1の誘電体
膜; (d)前記柱状下部電極の各々の側面および上面に設け
られた前記第1の誘電体膜上に設けられたメモリセルの
情報蓄積容量素子を構成する単一または複数の上部電
極;を有し、前記複数の柱状下部電極の各々の上面に対
応する部分の対応するメモリセルの情報蓄積容量素子に
対する容量の寄与は3%以下である。17. A semiconductor integrated circuit device having the following configuration: (a) an integrated circuit substrate having a first main surface; (b) being disposed on the first main surface at an interval equal to or less than the width thereof. A plurality of columnar lower electrodes each forming an information storage capacitor element of a memory cell; (c) a plurality of columnar lower electrodes provided on the side and upper surfaces of each of the columnar lower electrodes, forming a capacitance insulating film of the information storage capacitor element of the memory cell; A first dielectric film made of a dielectric or ferroelectric film; (d) information storage of a memory cell provided on the first dielectric film provided on the side and top surfaces of each of the columnar lower electrodes; A single or a plurality of upper electrodes constituting a capacitance element; and a contribution of a capacitance to an information storage capacitance element of a corresponding memory cell in a portion corresponding to an upper surface of each of the plurality of columnar lower electrodes is 3% or less. is there.
【0034】18.前記項17において、前記複数の柱
状下部電極の少なくとも一部はその幅が狭い方向の断面
がほぼ三角形の形状を有することを特徴とする半導体集
積回路装置。18. 17. The semiconductor integrated circuit device according to item 17, wherein at least a part of the plurality of columnar lower electrodes has a substantially triangular cross section in a direction in which the width is small.
【0035】19.前記項18において、前記複数の柱
状下部電極の各々はその幅が狭い方向の断面形状が2以
上のアスペクト比を有することを特徴とする半導体集積
回路装置。19. 18. The semiconductor integrated circuit device according to item 18, wherein each of the plurality of columnar lower electrodes has an aspect ratio of 2 or more in a cross section in a direction in which the width is narrow.
【0036】20.前記項18において、前記複数の柱
状下部電極の各々はその幅が狭い方向の断面形状が3以
上のアスペクト比を有することを特徴とする半導体集積
回路装置。20. 18. The semiconductor integrated circuit device according to the item 18, wherein each of the plurality of columnar lower electrodes has an aspect ratio of 3 or more in a narrow direction.
【0037】21.以下の構成を有する半導体集積回路
装置: (a)第1の主面を有する集積回路基体; (b)前記第1の主面上にその幅と同程度またはそれ以
下の間隔を置いて配置され、それぞれメモリセルの情報
蓄積容量素子を構成する複数の柱状下部電極; (c)前記柱状下部電極の各々の側面および上面に設け
られたメモリセルの情報蓄積容量素子の容量絶縁膜を構
成する高誘電体または強誘電体膜からなる第1の誘電体
膜; (d)前記柱状下部電極の各々の側面および上面に設け
られた前記第1の誘電体膜上に設けられたメモリセルの
情報蓄積容量素子を構成する単一または複数の上部電
極;を有し、前記複数の柱状下部電極の各々はその最大
の容積を占める下部電極主要部とその上面を覆うように
配置された材質の異なる下部電極上端部を含み、この下
部電極上端部の頭部両端部には前記下部電極主要部の頭
部両端部の断面形状と比較して大きな面取り形状を有し
ている。21. A semiconductor integrated circuit device having the following configuration: (a) an integrated circuit substrate having a first main surface; (b) being disposed on the first main surface at an interval equal to or less than the width thereof. A plurality of columnar lower electrodes each forming an information storage capacitor element of a memory cell; (c) a plurality of columnar lower electrodes provided on the side and upper surfaces of each of the columnar lower electrodes, forming a capacitance insulating film of the information storage capacitor element of the memory cell; A first dielectric film made of a dielectric or ferroelectric film; (d) information storage of a memory cell provided on the first dielectric film provided on the side and top surfaces of each of the columnar lower electrodes; A single or a plurality of upper electrodes constituting a capacitive element, wherein each of the plurality of columnar lower electrodes is formed of a lower electrode main part occupying the largest volume thereof and a lower part of a different material arranged to cover the upper surface thereof Including the upper end of the electrode, Both ends of the head at the upper end of the lower electrode have larger chamfers than the cross-sectional shapes of both ends of the head of the lower electrode main part.
【0038】22.前記項21において、前記複数の柱
状下部電極の各々の下部電極上端部は台形状の断面を有
することを特徴とする半導体集積回路装置。22. 21. The semiconductor integrated circuit device according to item 21, wherein an upper end of the lower electrode of each of the plurality of columnar lower electrodes has a trapezoidal cross section.
【0039】23.前記項21において、前記複数の柱
状下部電極の各々の下部電極上端部は三角形状の断面を
有することを特徴とする半導体集積回路装置。23. 21. The semiconductor integrated circuit device according to item 21, wherein the lower electrode upper end of each of the plurality of columnar lower electrodes has a triangular cross section.
【0040】24.前記項21において、前記複数の柱
状下部電極の各々の下部電極上端部は頭部側面が厚さ方
向に半分以上切り取られた長方形状の断面を有すること
を特徴とする半導体集積回路装置。24. 21. The semiconductor integrated circuit device according to item 21, wherein the upper end of the lower electrode of each of the plurality of columnar lower electrodes has a rectangular cross section in which the side surface of the head is cut out in the thickness direction by half or more.
【0041】25.前記項21において、前記複数の柱
状下部電極の各々の下部電極上端部は頭部側面が厚さ方
向に半分以上に渡って丸みを帯びさせた断面形状を有す
ることを特徴とする半導体集積回路装置。25. 21. The semiconductor integrated circuit device according to item 21, wherein the upper end of the lower electrode of each of the plurality of columnar lower electrodes has a cross-sectional shape in which the side surface of the head is rounded over half or more in the thickness direction. .
【0042】26.以下の構成を有する半導体集積回路
装置: (a)第1の主面を有する集積回路基体; (b)前記第1の主面上にその幅と同程度またはそれ以
下の間隔を置いて配置され、それぞれメモリセルの情報
蓄積容量素子を構成するルテニウムまたはその酸化物を
主要な構成要素とする複数の柱状下部電極; (c)前記複数の柱状下部電極の各々の上端部に設けら
れた白金からなる導電膜; (d)前記柱状下部電極の各々の側面および上面に設け
られたメモリセルの情報蓄積容量素子の容量絶縁膜を構
成する高誘電体または強誘電体膜からなる第1の誘電体
膜; (e)前記柱状下部電極の各々の側面および上面に設け
られた前記第1の誘電体膜上に設けられたメモリセルの
情報蓄積容量素子を構成する単一または複数の上部電
極。26. A semiconductor integrated circuit device having the following configuration: (a) an integrated circuit substrate having a first main surface; (b) being disposed on the first main surface at an interval equal to or less than the width thereof. A plurality of columnar lower electrodes each including ruthenium or an oxide thereof as a main component constituting the information storage capacitor element of the memory cell; (c) platinum provided at the upper end of each of the columnar lower electrodes; (D) a first dielectric made of a high dielectric or ferroelectric film constituting a capacitive insulating film of an information storage capacitor element of a memory cell provided on each of the side and top surfaces of the columnar lower electrode; (E) a single or a plurality of upper electrodes constituting an information storage capacitor element of a memory cell provided on the first dielectric film provided on each of the side and upper surfaces of the columnar lower electrode;
【0043】27.前記項26において、前記複数の柱
状下部電極の各々の厚さはその上に形成された前記導電
膜よりも厚いことを特徴とする半導体集積回路装置。27. 26. The semiconductor integrated circuit device according to the paragraph 26, wherein each of the plurality of columnar lower electrodes is thicker than the conductive film formed thereon.
【0044】28.前記項27において、前記複数の柱
状下部電極の各々の厚さはその上に形成された前記導電
膜よりも2倍以上厚いことを特徴とする半導体集積回路
装置。28. 27. The semiconductor integrated circuit device according to item 27, wherein the thickness of each of the plurality of columnar lower electrodes is at least twice as thick as the conductive film formed thereon.
【0045】29.以下の構成を有する半導体集積回路
装置: (a)第1の主面を有する集積回路基体; (b)前記第1の主面上にその幅と同程度またはそれ以
下の間隔を置いて配置され、それぞれダイナミックRA
Mのメモリセルの情報蓄積容量素子を構成するイリジウ
ムまたはその酸化物を主要な構成要素とする複数の柱状
下部電極; (c)前記複数の柱状下部電極の各々の上端部に設けら
れた白金からなる導電膜; (d)前記柱状下部電極の各々の側面および上面に設け
られたメモリセルの情報蓄積容量素子の容量絶縁膜を構
成する高誘電体または強誘電体膜からなる第1の誘電体
膜; (e)前記柱状下部電極の各々の側面および上面に設け
られた前記第1の誘電体膜上に設けられたメモリセルの
情報蓄積容量素子を構成する単一または複数の上部電
極。29. A semiconductor integrated circuit device having the following configuration: (a) an integrated circuit substrate having a first main surface; (b) being disposed on the first main surface at an interval equal to or less than the width thereof. , Each dynamic RA
A plurality of columnar lower electrodes mainly composed of iridium or an oxide thereof constituting the information storage capacitor element of the M memory cell; (c) a platinum lower electrode provided at the upper end of each of the columnar lower electrodes; (D) a first dielectric made of a high dielectric or ferroelectric film constituting a capacitive insulating film of an information storage capacitor element of a memory cell provided on each of the side and top surfaces of the columnar lower electrode; (E) a single or a plurality of upper electrodes constituting an information storage capacitor element of a memory cell provided on the first dielectric film provided on each of the side and upper surfaces of the columnar lower electrode;
【0046】30.前記項29において、前記複数の柱
状下部電極の各々の厚さはその上に形成された前記導電
膜よりも厚いことを特徴とする半導体集積回路装置。30. 29. The semiconductor integrated circuit device according to item 29, wherein each of the plurality of columnar lower electrodes is thicker than the conductive film formed thereon.
【0047】31.前記項30において、前記複数の柱
状下部電極の各々の厚さはその上に形成された前記導電
膜よりも2倍以上厚いことを特徴とする半導体集積回路
装置。31. 30. The semiconductor integrated circuit device according to item 30, wherein each of the plurality of columnar lower electrodes is twice or more thicker than the conductive film formed thereon.
【0048】32.以下の構成を有する半導体集積回路
装置: (a)第1の主面を有する集積回路基体; (b)前記第1の主面上に設けられた第1の膜パター
ン; (c)前記第1の膜パターン上に設けられた白金族元素
またはその酸化物からなる第2の膜パターン; (d)前記第2の膜パターンをドライエッチングにより
パターニングする際に、その側面に付着した側壁付着
膜; (e)前記側壁付着膜および前記第2の膜パターンを覆
うように、前記第1の膜パターン上に直接または間接に
形成された絶縁膜。32. A semiconductor integrated circuit device having the following configuration: (a) an integrated circuit base having a first main surface; (b) a first film pattern provided on the first main surface; (c) the first film pattern A second film pattern made of a platinum group element or an oxide thereof provided on the film pattern of (d); (d) a sidewall adhesion film adhered to a side surface of the second film pattern when patterning the second film pattern by dry etching; (E) An insulating film formed directly or indirectly on the first film pattern so as to cover the side wall adhesion film and the second film pattern.
【0049】33.以下の工程を含む半導体集積回路装
置の製造方法: (a)集積回路ウェハの主面上に第1の膜を形成する工
程; (b)前記第1の膜上に無機部材からなる第2の膜を形
成する工程; (c)前記第2の膜上にフォトレジスト膜を形成する工
程; (d)前記フォトレジスト膜をパターニングする工程; (e)パターニングされた前記フォトレジスト膜がある
状態で、前記第2の膜に対してドライエッチング処理を
施すことによって、前記第2の膜をパターニングすると
ともに、そのパターニングの側面に側壁付着膜を形成す
る工程; (f)パターニングされ、側壁付着膜を有する前記第2
の膜のある状態で、前記第1の膜に対して、ドライエッ
チング処理を施すことによって、前記第1の膜をパター
ニングする工程。33. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device including the following steps: (a) a step of forming a first film on a main surface of an integrated circuit wafer; (b) a second film made of an inorganic member on the first film A step of forming a film; (c) a step of forming a photoresist film on the second film; (d) a step of patterning the photoresist film; and (e) a state in which the patterned photoresist film is present. Patterning the second film by performing a dry etching process on the second film, and forming a sidewall adhesion film on the side surface of the patterning; (f) patterning the sidewall adhesion film. Having said second
Patterning the first film by performing a dry etching process on the first film in a state where the film is present.
【0050】さらに、本願のその他の発明の概要を項に
分けて記載し、以下に示す。すなわち、 1.(a)集積回路ウェハの主面上にメモリセルの情報
蓄積容量素子の下部電極を構成すべき白金族またはその
酸化物からなる第1の導電膜を形成する工程; (b)前記第1の導電膜上に第1の無機膜パターンを形
成する工程; (c)前記第1の無機膜パターンがある状態で、前記第
1の導電膜に対して、ドライエッチングを施すことによ
って、前記第1の導電膜をパターニングする工程; (d)パターニングされた前記第1の導電膜および前記
第1の無機膜パターン表面に前記メモリセルの情報蓄積
容量素子の容量絶縁膜を構成すべき第2の誘電体膜を形
成する工程; (e)前記第2の誘電体膜上に前記メモリセルの情報蓄
積容量素子の上部電極を構成すべき第2の導電膜を形成
する工程; を有し、前記第1の無機膜パターンはシリコン窒化膜、
白金膜、ルテニウム膜、BST膜、PZT膜、またはこ
れらとシリコン酸化膜との積層膜、の何れかからなるこ
とを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。Further, the outlines of the other inventions of the present application are described separately in sections, and are shown below. That is, 1. (A) forming a first conductive film made of a platinum group or an oxide thereof to constitute a lower electrode of an information storage capacitor element of a memory cell on a main surface of an integrated circuit wafer; (b) the first conductive film Forming a first inorganic film pattern on the conductive film; (c) performing dry etching on the first conductive film in a state where the first inorganic film pattern is present, to thereby form the first inorganic film pattern. Patterning the conductive film of (d); a second dielectric to form a capacitive insulating film of the information storage capacitor element of the memory cell on the patterned first conductive film and the surface of the first inorganic film pattern; Forming a body film; and (e) forming a second conductive film to form an upper electrode of the information storage capacitor element of the memory cell on the second dielectric film. The inorganic film pattern of 1 is silicon nitride Film,
A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising: a platinum film, a ruthenium film, a BST film, a PZT film, or a stacked film of these and a silicon oxide film.
【0051】2.(a)第1の主面を有する集積回路基
体; (b)前記第1の主面上にその幅と同程度またはそれ以
下の間隔を置いて配置され、それぞれメモリセルの情報
蓄積容量素子を構成する複数の柱状下部電極; (c)前記柱状下部電極の各々の側面および上面に設け
られたメモリセルの情報蓄積容量素子の容量絶縁膜を構
成する高誘電体または強誘電体膜からなる第1の誘電体
膜; (d)前記柱状下部電極の各々の側面および上面に設け
られた前記第1の誘電体膜上に設けられたメモリセルの
情報蓄積容量素子を構成する単一または複数の上部電
極; を有し、前記複数の柱状下部電極の各々は、その上面と
前記第1の誘電体膜との間に第2の誘電体膜が形成さ
れ、前記第1の誘電体膜が接する前記柱状下部電極の第
1の面積S1と、前記第2の誘電体膜が接する前記柱状
下部電極の第2の面積S2とは、S1/(S1+S2)
>85%、の関係を有する半導体集積回路装置。2. (A) an integrated circuit substrate having a first main surface; (b) an information storage capacitor element of a memory cell which is arranged on the first main surface at an interval equal to or less than the width thereof. (C) a plurality of columnar lower electrodes comprising a high-dielectric or ferroelectric film constituting a capacitive insulating film of an information storage capacitor element of a memory cell provided on each of the side and upper surfaces of the columnar lower electrode; (D) a single or a plurality of components constituting an information storage capacitor element of a memory cell provided on the first dielectric film provided on the side and top surfaces of each of the columnar lower electrodes; An upper electrode, wherein each of the plurality of columnar lower electrodes has a second dielectric film formed between an upper surface thereof and the first dielectric film, and is in contact with the first dielectric film. The first area S1 of the columnar lower electrode and the second dielectric The second area S2 of the columnar lower electrode in contact with the body film is S1 / (S1 + S2)
> 85%.
【0052】3.前記項2において、前記第1の誘電体
膜の誘電率は前記第2の誘電体膜の誘電率以上であるこ
とを特徴とする半導体集積回路装置。3. 2. The semiconductor integrated circuit device according to item 2, wherein the dielectric constant of the first dielectric film is equal to or higher than the dielectric constant of the second dielectric film.
【0053】4.(a)集積回路ウェハの主面上にメモ
リセルの情報蓄積容量素子の下部電極を構成すべき白金
族またはその酸化物からなる第1の導電膜を形成する工
程; (b)前記第1の導電膜上に第1の導電膜よりも膜厚の
薄い第2の導電膜を形成する工程; (c)前記第2の導電膜上に第1の無機膜パターンを形
成する工程; (d)前記第1の無機膜パターンがある状態で、前記第
1および第2の導電膜に対して、ドライエッチングを施
すことによって、前記第1および第2の導電膜をパター
ニングする工程;(e)パターニングされた前記第1お
よび第2の導電膜表面に前記メモリセルの 情報蓄積容量素子の容量絶縁膜を構成すべき第2の誘電
体膜を形成する工程; (e)前記第2の誘電体膜上に前記メモリセルの情報蓄
積容量素子の上部電極を構成すべき第2の導電膜を形成
する工程; を有し、前記(d)工程の完了時またはオーバーエッチ
ングの期間中に前記第1の無機膜パターンがエッチング
され、消失することを特徴とする半導体集積回路装置の
製造方法。4. (A) forming a first conductive film made of a platinum group or an oxide thereof to constitute a lower electrode of an information storage capacitor element of a memory cell on a main surface of an integrated circuit wafer; (b) the first conductive film Forming a second conductive film thinner than the first conductive film on the conductive film; (c) forming a first inorganic film pattern on the second conductive film; (d) A step of patterning the first and second conductive films by subjecting the first and second conductive films to dry etching in a state where the first inorganic film pattern is present; (e) patterning Forming a second dielectric film to form a capacitance insulating film of the information storage capacitor element of the memory cell on the surfaces of the first and second conductive films thus formed; (e) the second dielectric film The upper electrode of the information storage capacitor of the memory cell is Forming a second conductive film to be formed, wherein the first inorganic film pattern is etched and disappears at the completion of the step (d) or during the period of over-etching. A method for manufacturing an integrated circuit device.
【0054】5.前記項4において、前記第1の導電膜
の膜厚は、前記第2の導電膜の膜厚の10倍以上である
ことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。5. 4. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to item 4, wherein the thickness of the first conductive film is 10 times or more the thickness of the second conductive film.
【0055】6.前記項5において、前記第1の導電膜
はルテニウム、イリジウムまたはそれらの酸化物からな
り、前記第2の導電膜は白金からなることを特徴とする
半導体集積回路装置の製造方法。6. 5. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to item 5, wherein the first conductive film is made of ruthenium, iridium, or an oxide thereof, and the second conductive film is made of platinum.
【0056】7.前記項6において、前記第1の無機膜
パターンは、シリコン酸化膜からなることを特徴とする
半導体集積回路装置の製造方法。7. 6. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 6, wherein the first inorganic film pattern is formed of a silicon oxide film.
【0057】8.(a)第1の主面を有する集積回路基
体; (b)前記第1の主面上にその幅と同程度またはそれ以
下の間隔を置いて配置され、それぞれメモリセルの情報
蓄積容量素子を構成するルテニウム、イリジウムまたは
それらの酸化物を主要な構成要素とする複数の柱状下部
電極; (c)前記複数の柱状下部電極の各々の上端部に設けら
れた白金からなる導電膜; (d)前記柱状下部電極の各々の側面および上面に設け
られたメモリセルの情報蓄積容量素子の容量絶縁膜を構
成する高誘電体または強誘電体膜からなる第1の誘電体
膜; (e)前記柱状下部電極の各々の側面および上面に設け
られた前記第1の誘電体膜上に設けられたメモリセルの
情報蓄積容量素子を構成する単一または複数の上部電
極; を有し、前記複数の柱状下部電極の各々の厚さはその上
に形成された前記導電膜よりも10倍以上厚いことを特
徴とする半導体集積回路装置。8. (A) an integrated circuit substrate having a first main surface; (b) an information storage capacitor element of a memory cell which is arranged on the first main surface at an interval equal to or less than the width thereof. A plurality of columnar lower electrodes mainly composed of ruthenium, iridium or an oxide thereof; (c) a conductive film made of platinum provided on the upper end of each of the columnar lower electrodes; (d) A first dielectric film made of a high-dielectric or ferroelectric film constituting a capacitive insulating film of an information storage capacitor element of a memory cell provided on each of the side surface and the upper surface of the columnar lower electrode; A single or a plurality of upper electrodes constituting an information storage capacitor element of a memory cell provided on the first dielectric film provided on each of the side surface and the upper surface of the lower electrode; Each of the lower electrodes Of the semiconductor integrated circuit device, wherein the thick 10 times or more on the conductive film formed thereon.
【0058】9.(a)集積回路ウェハの主面上にメモ
リセルの情報蓄積容量素子の下部電極を構成すべき白金
族またはその酸化物からなる第1の導電膜を形成する工
程; (b)前記第1の導電膜上に第1の導電膜よりも膜厚の
薄い第2の導電膜を形成する工程; (c)前記第2の導電膜上に誘電体膜を形成する工程; (d)前記誘電体膜上に前記メモリセルの情報蓄積容量
素子の上部電極を構成すべき白金族またはその酸化物か
らなる第3の導電膜を形成する工程; (e)前記第3の導電膜上に第3の導電膜よりも膜厚の
薄い第4の導電膜を形成する工程; (f)前記第4の導電膜をパターニングし、前記第4の
導電膜のパターンが存在する状態で前記第3の導電膜の
導電膜をパターニングする工程; (g)前記第2の導電膜をパターニングし、前記第2の
導電膜のパターンが存在する状態で前記第1の導電膜の
導電膜をパターニングする工程; を有することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
法。9. (A) forming a first conductive film made of a platinum group or an oxide thereof to constitute a lower electrode of an information storage capacitor element of a memory cell on a main surface of an integrated circuit wafer; (b) the first conductive film Forming a second conductive film having a smaller thickness than the first conductive film on the conductive film; (c) forming a dielectric film on the second conductive film; (d) forming the dielectric film Forming a third conductive film made of a platinum group or an oxide thereof to form an upper electrode of the information storage capacitor element of the memory cell on the film; (e) forming a third conductive film on the third conductive film Forming a fourth conductive film having a thickness smaller than that of the conductive film; (f) patterning the fourth conductive film, and forming the fourth conductive film in a state where the pattern of the fourth conductive film exists; Patterning the conductive film of (g); patterning the second conductive film; The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device characterized by having: step of the pattern of the conductive film is patterned conductive film wherein in the presence first conductive film.
【0059】10.前記項9において、前記第1および
第3の導電膜はルテニウム、イリジウムまたはそれらの
酸化物であり、前記第2および第4の導電膜は白金であ
ることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。10. 9. The manufacturing method of a semiconductor integrated circuit device according to item 9, wherein the first and third conductive films are made of ruthenium, iridium, or an oxide thereof, and the second and fourth conductive films are made of platinum. Method.
【0060】11.前記項10において、前記第2およ
び第4の導電膜は残存することを特徴とする半導体集積
回路装置の製造方法。11. 13. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to item 10, wherein the second and fourth conductive films remain.
【0061】[0061]
【発明の実施の形態】以下の実施の形態では特に必要な
とき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰
り返さない。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following embodiments, the description of the same or similar parts will not be repeated in principle unless particularly necessary.
【0062】さらに、以下の実施の形態では便宜上その
必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態
に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それ
らはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部
または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。Further, in the following embodiments, when it is necessary for convenience, the description will be made by dividing into a plurality of sections or embodiments, but they are not unrelated to each other unless otherwise specified. One has a relationship of some or all of the other, the details, the supplementary explanation, and the like.
【0063】また、本願で半導体集積回路装置というと
きは、シリコンウェハ上に作られるものだけでなく、特
にそうでない旨明示された場合を除き、TFT液晶等の
他の基板上に作られるもの等も含むものとする。また、
本願でウェハの主面または主面上という場合は、状況に
より基板の主面それ自体または基板上に単層または多層
の薄膜が形成された上面をいう。The term "semiconductor integrated circuit device" used in the present application means not only a device formed on a silicon wafer but also a device formed on another substrate such as a TFT liquid crystal, unless otherwise specified. Shall be included. Also,
In the present application, the term “main surface of the wafer” or “on the main surface” refers to the main surface of the substrate itself or the upper surface on which a single-layer or multilayer thin film is formed on the substrate depending on the situation.
【0064】また、以下の実施の形態において、要素の
数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場
合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数
に限定される場合等を除き、その数に限定されるもので
はなく、特定の数以上でも以下でもよい。Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, amount, range, etc.), the number is particularly limited and is limited to a specific number in principle. Except in some cases, the number is not limited, and may be more or less than a specific number.
【0065】更に、以下の実施の形態において、その構
成要素(要素ステップ等を含む)は、特に明示した場合
および原理的に明らかに必須であると考えられる場合を
除き、必ずしも必須のものではないことはいうまでもな
い。Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily essential unless otherwise specified and when it is deemed essential in principle. Needless to say.
【0066】同様に、以下の実施の形態において、構成
要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示
した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられ
る場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似
するもの等を含むものとする。このことは前記数値、範
囲等についても同様である。Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, and the like of the constituent elements, etc., unless otherwise specified, and unless otherwise apparently in principle, it is substantially the same. And those similar or similar to the shape or the like. The same applies to the above numerical values, ranges, and the like.
【0067】以下、本発明の実施の形態を図面に基づい
て詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための
全図において同一機能を有するものは同一の符号を付
し、その繰り返しの説明は省略する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In all the drawings for describing the embodiments, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted.
【0068】(実施の形態1)図1は、実施の形態1の
DRAMを形成した半導体チップの全体平面図である。
図示のように、単結晶シリコンからなる半導体チップ1
Aの主面には、X方向(半導体チップ1Aの長辺方向)
およびY方向(半導体チップ1Aの短辺方向)に沿って
多数のメモリアレイMARYがマトリクス状に配置され
ている。X方向に沿って互いに隣接するメモリアレイM
ARYの間にはセンスアンプSAが配置されている。半
導体チップ1Aの主面の中央部には、ワードドライバW
D、データ線選択回路などの制御回路や、入出力回路、
ボンディングパッドなどが配置されている。(Embodiment 1) FIG. 1 is an overall plan view of a semiconductor chip on which a DRAM of Embodiment 1 is formed.
As shown, a semiconductor chip 1 made of single crystal silicon
X direction (long side direction of semiconductor chip 1A) on the main surface of A
And a large number of memory arrays MARY are arranged in a matrix along the Y direction (the short side direction of the semiconductor chip 1A). Memory arrays M adjacent to each other along the X direction
A sense amplifier SA is arranged between ARY. A word driver W is provided at the center of the main surface of the semiconductor chip 1A.
D, control circuits such as data line selection circuits, input / output circuits,
Bonding pads and the like are arranged.
【0069】図2は、実施の形態2のDRAMの等価回
路図である。図示のように、このDRAMのメモリアレ
イ(MARY)は、マトリクス状に配置された複数のワ
ード線WL(WL0 、WL1 、WLn …)と複数のビッ
ト線BLおよびそれらの交点に配置された複数のメモリ
セル(MC)により構成されている。1ビットの情報を
記憶する1個のメモリセルは、1個の情報蓄積容量素子
Cとこれに直列に接続された1個のメモリセル選択用M
ISFETQsとで構成されている。メモリセル選択用
MISFETQsのソース、ドレインの一方は、情報蓄
積容量素子Cと電気的に接続され、他方はビット線BL
と電気的に接続されている。ワード線WLの一端は、ワ
ードドライバWDに接続され、ビット線BLの一端は、
センスアンプSAに接続されている。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the DRAM of the second embodiment. As shown, the memory array (MARY) of the DRAM includes a plurality of word lines WL (WL0, WL1, WLn...) And a plurality of bit lines BL arranged in a matrix and a plurality of bit lines BL arranged at intersections thereof. It is composed of memory cells (MC). One memory cell for storing 1-bit information is composed of one information storage capacitor C and one memory cell selecting M connected in series to this.
ISFET Qs. One of a source and a drain of the memory cell selecting MISFET Qs is electrically connected to the information storage capacitor C, and the other is a bit line BL.
Is electrically connected to One end of the word line WL is connected to a word driver WD, and one end of the bit line BL is
It is connected to the sense amplifier SA.
【0070】次に、本実施の形態のDRAMの製造方法
を図面を用いて工程順に説明する。図3〜図12および
図15は、実施の形態1のDRAMの製造工程の一例を
工程順に示した断面図である。Next, a method of manufacturing the DRAM of the present embodiment will be described in the order of steps with reference to the drawings. 3 to 12 and FIG. 15 are cross-sectional views showing an example of the manufacturing process of the DRAM of the first embodiment in the order of processes.
【0071】まず、図3に示すように、素子分離領域お
よび不純物が導入されたウェル領域を形成する。First, as shown in FIG. 3, an element isolation region and a well region into which impurities are introduced are formed.
【0072】p型で比抵抗が10Ωcm程度の単結晶シリ
コンからなる集積回路基体1(集積回路ウェハ)を用意
し、たとえば850℃程度でウェット酸化して形成した
膜厚10nm程度の薄いシリコン酸化膜(図示せず)およ
びたとえばCVD(ChemicalVapor Deposition )法で
形成した膜厚140nm程度のシリコン窒化膜(図示せ
ず)を集積回路基体1上に堆積する。なお、本願で集積
回路ウェハと言うときは、半導体集積回路装置製造用の
ウェハまたは半導体ウェハであって、SOS、SOI、
単結晶シリコン基板、TFT等の絶縁基板を含む。ま
た、言うまでもないが、未加工のウェハだけでなく、ウ
ェハ工程途中の絶縁膜や導電膜が形成されたものも含ま
れる。また、本願で集積回路基体というときは、言うま
でもないことであるが、未加工のウェハやダイシング工
程が完了した半導体単結晶片だけでなく、ウェハ工程途
中のものも含まれる。一般に半導体チップはペレットを
指し、場合により半導体集積回路装置用ウェハまたは半
導体ウェハであって、SOS、SOI、単結晶シリコン
基板、TFT等の絶縁基板を含む。An integrated circuit substrate 1 (integrated circuit wafer) made of p-type single crystal silicon having a specific resistance of about 10 Ωcm is prepared, and a thin silicon oxide film having a thickness of about 10 nm formed by wet oxidation at about 850 ° C. (Not shown) and a silicon nitride film (not shown) having a thickness of about 140 nm formed by, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method are deposited on the integrated circuit substrate 1. In the present application, the term “integrated circuit wafer” refers to a wafer for manufacturing a semiconductor integrated circuit device or a semiconductor wafer, such as SOS, SOI,
Including insulating substrates such as single crystal silicon substrates and TFTs. Needless to say, not only an unprocessed wafer but also an insulating film or a conductive film formed during a wafer process is included. Needless to say, the integrated circuit substrate in the present application includes not only an unprocessed wafer and a semiconductor single crystal piece after the dicing process but also a wafer in the middle of the wafer process. In general, a semiconductor chip refers to a pellet, and in some cases is a semiconductor integrated circuit device wafer or a semiconductor wafer, and includes an insulating substrate such as an SOS, an SOI, a single crystal silicon substrate, and a TFT.
【0073】次に、フォトレジスト膜(図示せず)をマ
スクにして、溝5が形成される領域の前記シリコン窒化
膜およびシリコン酸化膜をパターニングし、このシリコ
ン窒化膜をマスクとして集積回路基体1をドライエッチ
ングすることにより、素子分離領域の集積回路基体1に
深さ300〜400nm程度の溝5を形成する。Next, using the photoresist film (not shown) as a mask, the silicon nitride film and the silicon oxide film in the region where the groove 5 is to be formed are patterned, and using the silicon nitride film as a mask, Is etched to form a groove 5 having a depth of about 300 to 400 nm in the integrated circuit substrate 1 in the element isolation region.
【0074】次に、前記フォトレジスト膜を除去した
後、前記のエッチングによって溝5の内壁に生じたダメ
ージ層を除去するために、たとえば850〜900℃程
度のウェット酸化による薄い(膜厚10nm程度の)シリ
コン酸化膜6を溝5の内壁に形成し、たとえばオゾン
(O3 )とテトラエトキシシラン(TEOS)とをソー
スガスに用いたプラズマCVD法で堆積されたシリコン
酸化膜(図示せず)を300〜400nm程度の膜厚で堆
積する。このシリコン酸化膜は、1000℃程度でドラ
イ酸化によりシンタリング(焼き締め)を行なってもよ
い。Next, after removing the photoresist film, in order to remove a damaged layer formed on the inner wall of the groove 5 by the etching, a thin film (about 10 nm thick) is formed by wet oxidation at about 850 to 900 ° C. A silicon oxide film 6) is formed on the inner wall of the groove 5 and is deposited by a plasma CVD method using ozone (O 3 ) and tetraethoxysilane (TEOS) as a source gas (not shown). Is deposited in a thickness of about 300 to 400 nm. This silicon oxide film may be sintered (baked) at about 1000 ° C. by dry oxidation.
【0075】次に、このシリコン酸化膜をCMP法によ
り研磨して溝5以外の領域のシリコン酸化膜を除去し、
溝5の内部にシリコン酸化膜7を残して素子分離領域を
形成する。なお、このCMP法による研磨の前に、溝5
の領域にシリコン窒化膜を形成して、溝5領域のシリコ
ン酸化膜が過剰に深く研磨されるディッシングを防止す
ることができる。Next, the silicon oxide film is polished by the CMP method to remove the silicon oxide film in the region other than the groove 5.
An element isolation region is formed with the silicon oxide film 7 left inside the groove 5. Before polishing by the CMP method, grooves 5
By forming a silicon nitride film in the region of the above, dishing in which the silicon oxide film in the region of the groove 5 is polished excessively deep can be prevented.
【0076】次に、集積回路基体1の表面に残存してい
るシリコン酸化膜およびシリコン窒化膜をたとえば熱リ
ン酸を用いたウェットエッチングで除去した後、メモリ
セルを形成する領域(メモリアレイ)の集積回路基体1
にn型不純物、たとえばP(リン)をイオン打ち込みし
てn型半導体領域10を形成し、メモリアレイと周辺回
路の一部(nチャネル型MISFETを形成する領域)
にp型不純物、たとえばB(ホウ素)をイオン打ち込み
してp型ウエル11を形成し、周辺回路の他の一部(p
チャネル型MISFETを形成する領域)にn型不純
物、たとえばP(リン)をイオン打ち込みしてn型ウエ
ル12を形成する。また、このイオン打ち込みに続い
て、MISFETのしきい値電圧を調整するための不純
物、たとえばBF2 (フッ化ホウ素)をp型ウエル11
およびn型ウエル12にイオン打ち込みする。n型半導
体領域10は、入出力回路などから集積回路基体1を通
じてメモリアレイのp型ウエル11にノイズが侵入する
のを防止するために形成される。Next, after the silicon oxide film and the silicon nitride film remaining on the surface of the integrated circuit substrate 1 are removed by wet etching using, for example, hot phosphoric acid, a region (memory array) for forming a memory cell is formed. Integrated circuit substrate 1
An n-type semiconductor region 10 is formed by ion-implanting an n-type impurity, for example, P (phosphorus) into the memory array and a part of a peripheral circuit (a region for forming an n-channel MISFET).
A p-type impurity, for example, B (boron) is ion-implanted into the p-type well 11 to form another part of the peripheral circuit (p-type well).
An n-type impurity, for example, P (phosphorus) is ion-implanted into a region for forming a channel type MISFET to form an n-type well 12. Subsequent to the ion implantation, an impurity for adjusting the threshold voltage of the MISFET, for example, BF 2 (boron fluoride) is added to the p-type well 11.
Then, ions are implanted into the n-type well 12. The n-type semiconductor region 10 is formed to prevent noise from entering the p-type well 11 of the memory array from the input / output circuit through the integrated circuit substrate 1.
【0077】次に、集積回路基体1の表面をたとえばH
F(フッ酸)系の洗浄液を使って洗浄した後、集積回路
基体1を850℃程度でウェット酸化してp型ウエル1
1およびn型ウエル12の各表面に膜厚7nm程度の清浄
なゲート酸化膜13を形成する。特に限定はされない
が、前記ゲート酸化膜13を形成した後、集積回路基体
1をNO(酸化窒素)雰囲気中またはN2 O(亜酸化窒
素)雰囲気中で熱処理することによって、ゲート酸化膜
13と集積回路基体1との界面に窒素を偏析させてもよ
い(酸窒化処理)。Next, the surface of the integrated circuit substrate 1 is
After cleaning using an F (hydrofluoric acid) cleaning solution, the integrated circuit substrate 1 is wet-oxidized at about 850 ° C. to perform p-type well 1 cleaning.
A clean gate oxide film 13 having a thickness of about 7 nm is formed on each surface of the 1-type and n-type wells 12. Although not particularly limited, after the gate oxide film 13 is formed, the integrated circuit substrate 1 is subjected to a heat treatment in a NO (nitrogen oxide) atmosphere or an N 2 O (nitrous oxide) atmosphere to form the gate oxide film 13 with the gate oxide film 13. Nitrogen may be segregated at the interface with the integrated circuit substrate 1 (oxynitridation treatment).
【0078】次に、図4に示すように、ゲート酸化膜1
3の上部にゲート電極14A、14B、14Cを形成す
る。ゲート電極14Aは、メモリセル選択用MISFE
Tの一部を構成し、活性領域以外の領域ではワード線W
Lとして使用される。このゲート電極14A(ワード線
WL)の幅、すなわちゲート長は、メモリセル選択用M
ISFETの短チャネル効果を抑制して、しきい値電圧
を一定値以上に確保できる許容範囲内の寸法で構成さ
れ、隣接するゲート電極14A(ワード線WL)同士の
間隔は、フォトリソグラフィの解像限界で決まる寸法で
構成できる。ゲート電極14Bおよびゲート電極14C
は、周辺回路のnチャネル型MISFETおよびpチャ
ネル型MISFETの各一部を構成する。Next, as shown in FIG.
The gate electrodes 14A, 14B, 14C are formed on the top of the gate electrode 3. The gate electrode 14A is a MISFE for selecting a memory cell.
T and a word line W in a region other than the active region.
Used as L. The width of the gate electrode 14A (word line WL), that is, the gate length is the memory cell selection M
The size of the ISFET is set to a size within an allowable range in which the short channel effect can be suppressed and the threshold voltage can be secured to a certain value or more. The distance between adjacent gate electrodes 14A (word lines WL) is determined by the resolution of photolithography. It can be configured with dimensions determined by the limits. Gate electrode 14B and gate electrode 14C
Constitute part of each of the n-channel MISFET and the p-channel MISFET of the peripheral circuit.
【0079】ゲート電極14A(ワード線WL)および
ゲート電極14B、14Cは、たとえばP(リン)など
のn型不純物がドープされた膜厚70nm程度の多結晶シ
リコン膜を集積回路基体1上にCVD法で堆積し、次い
でその上部に膜厚50nm程度のWN(タングステンナイ
トライド)膜と膜厚100nm程度のW膜とをスパッタリ
ング法で堆積し、さらにその上部に膜厚150nm程度の
シリコン窒化膜15をCVD法で堆積した後、フォトレ
ジスト膜16をマスクにしてこれらの膜をパターニング
することにより形成する。WN膜は、高温熱処理時にW
膜と多結晶シリコン膜とが反応して両者の界面に高抵抗
のシリサイド層が形成されるのを防止するバリア層とし
て機能する。バリア層は、WN膜の他、TiN(チタン
ナイトライド)膜などを使用することもできる。Gate electrode 14A (word line WL) and gate electrodes 14B and 14C are formed by depositing a polycrystalline silicon film having a thickness of about 70 nm doped with an n-type impurity such as P (phosphorus) on integrated circuit substrate 1 by CVD. A WN (tungsten nitride) film having a thickness of about 50 nm and a W film having a thickness of about 100 nm are deposited thereon by sputtering, and a silicon nitride film 15 having a thickness of about 150 nm is further formed thereon. Is deposited by a CVD method, and these films are patterned by using the photoresist film 16 as a mask. The WN film is made of W
The film functions as a barrier layer for preventing a reaction between the film and the polycrystalline silicon film to form a high-resistance silicide layer at an interface between them. As the barrier layer, a TiN (titanium nitride) film or the like can be used in addition to the WN film.
【0080】次に、フォトレジスト膜16を除去した
後、図5に示すように、n型ウエル12にp型不純物、
たとえばB(ホウ素)をイオン打ち込みしてゲート電極
14Cの両側のn型ウエル12にp- 型半導体領域17
を形成する。また、p型ウエル11にn型不純物、たと
えばP(リン)をイオン打ち込みしてゲート電極14B
の両側のp型ウエル11にn- 型半導体領域18を形成
し、ゲート電極14Aの両側のp型ウエル11にn型半
導体領域19を形成する。これにより、メモリアレイに
メモリセル選択用MISFETQsが形成される。Next, after the photoresist film 16 is removed, as shown in FIG.
For example, B (boron) is ion-implanted into the p - type semiconductor region 17 in the n-type well 12 on both sides of the gate electrode 14C.
To form An n-type impurity, for example, P (phosphorus) is ion-implanted into p-type well 11 to form gate electrode 14B.
N on both sides of the p-type well 11 - -type semiconductor region 18 is formed, to form an n-type semiconductor region 19 in the p-type well 11 on both sides of the gate electrode 14A. As a result, the memory cell selecting MISFET Qs is formed in the memory array.
【0081】次に、集積回路基体1上にCVD法で膜厚
50〜100nm程度のシリコン窒化膜20を堆積した
後、メモリアレイのシリコン窒化膜20をフォトレジス
ト膜21で覆い、周辺回路のシリコン窒化膜20を異方
性エッチングすることにより、ゲート電極14B、14
Cの側壁にサイドウォールスペーサ20aを形成する。
このエッチングは、ゲート酸化膜13や素子分離溝5に
埋め込まれたシリコン酸化膜7の削れ量を最少とするた
めに、シリコン酸化膜に対するシリコン窒化膜20のエ
ッチングレートが大きくなるようなエッチングガスを使
用して行う。また、ゲート電極14B、14C上のシリ
コン窒化膜15の削れ量を最少とするために、オーバー
エッチング量を必要最小限にとどめるようにする。Next, after depositing a silicon nitride film 20 having a thickness of about 50 to 100 nm on the integrated circuit substrate 1 by the CVD method, the silicon nitride film 20 of the memory array is covered with a photoresist film 21 and the silicon of the peripheral circuit is formed. By anisotropically etching the nitride film 20, the gate electrodes 14B and 14
A sidewall spacer 20a is formed on the side wall of C.
In this etching, an etching gas that increases the etching rate of the silicon nitride film 20 with respect to the silicon oxide film is used in order to minimize the shaving amount of the silicon oxide film 7 buried in the gate oxide film 13 and the element isolation trench 5. Use to do. In order to minimize the amount of the silicon nitride film 15 on the gate electrodes 14B and 14C, the amount of over-etching is kept to a minimum.
【0082】次に、フォトレジスト膜21を除去した
後、周辺回路領域のn型ウエル12にp型不純物、たと
えばB(ホウ素)をイオン打ち込みしてpチャネル型M
ISFETのp+ 型半導体領域22(ソース、ドレイ
ン)を形成し、周辺回路領域のp型ウエル11にn型不
純物、たとえばAs(ヒ素)をイオン打ち込みしてnチ
ャネル型MISFETのn+ 型半導体領域23(ソー
ス、ドレイン)を形成する。これにより、周辺回路領域
にLDD(Lightly Doped Drain) 構造を備えたpチャネ
ル型MISFETQpおよびnチャネル型MISFET
Qnが形成される。Next, after removing the photoresist film 21, a p-type impurity, for example, B (boron) is ion-implanted into the n-type well 12 in the peripheral circuit region to form a p-channel type M.
Ap + -type semiconductor region 22 (source, drain) of the ISFET is formed, and an n-type impurity, for example, As (arsenic) is ion-implanted into the p-type well 11 in the peripheral circuit region, so that the n + -type semiconductor region of the n-channel MISFET is formed. 23 (source, drain) are formed. Thereby, the p-channel MISFET Qp and the n-channel MISFET having the LDD (Lightly Doped Drain) structure in the peripheral circuit region
Qn is formed.
【0083】次に、図6に示すように、集積回路基体1
上に膜厚300nm程度のSOG(Spin On Glass )膜2
4をスピン塗布した後、集積回路基体1を800℃、1
分程度熱処理してSOG膜24をシンタリング(焼き締
め)する。また、SOG膜24の上部に膜厚600nm程
度のシリコン酸化膜25を堆積した後、このシリコン酸
化膜25をCMP法で研磨してその表面を平坦化する。
さらに、シリコン酸化膜25の上部に膜厚100nm程度
のシリコン酸化膜26を堆積する。このシリコン酸化膜
26は、CMP法で研磨されたときに生じた前記シリコ
ン酸化膜25の表面の微細な傷を補修するために堆積す
る。シリコン酸化膜25、26は、たとえばオゾン(O
3 )とテトラエトキシシラン(TEOS)とをソースガ
スに用いたプラズマCVD法で堆積する。シリコン酸化
膜26に代えてPSG(Phospho Silicate Glass)膜など
を堆積してもよい。Next, as shown in FIG.
SOG (Spin On Glass) film 2 with a thickness of about 300 nm on top
4 is spin-coated, the integrated circuit substrate 1 is heated at 800 ° C.,
The heat treatment is performed for about a minute, and the SOG film 24 is sintered (sintered). After a silicon oxide film 25 having a thickness of about 600 nm is deposited on the SOG film 24, the silicon oxide film 25 is polished by a CMP method to planarize the surface.
Further, a silicon oxide film 26 having a thickness of about 100 nm is deposited on the silicon oxide film 25. The silicon oxide film 26 is deposited in order to repair fine scratches on the surface of the silicon oxide film 25 generated when the silicon oxide film 25 is polished by the CMP method. The silicon oxide films 25 and 26 are made of, for example, ozone (O
3 ) and tetraethoxysilane (TEOS) are deposited by a plasma CVD method using a source gas. A PSG (Phospho Silicate Glass) film or the like may be deposited instead of the silicon oxide film 26.
【0084】次に、フォトレジスト膜をマスクにしたド
ライエッチングでメモリセル選択用MISFETQsの
n型半導体領域19(ソース、ドレイン)の上部のシリ
コン酸化膜26、25およびSOG膜24を除去する。
このエッチングは、シリコン窒化膜20に対するシリコ
ン酸化膜26、25およびSOG膜24のエッチングレ
ートが大きくなるような条件で行い、n型半導体領域1
9や素子分離溝5の上部を覆っているシリコン窒化膜2
0が完全には除去されないようにする。続いて、前記フ
ォトレジスト膜をマスクにしたドライエッチングでメモ
リセル選択用MISFETQsのn型半導体領域19
(ソース、ドレイン)の上部のシリコン窒化膜20とゲ
ート酸化膜13とを除去することにより、n型半導体領
域19(ソース、ドレイン)の一方の上部にコンタクト
ホール28を形成し、他方の上部にコンタクトホール2
9を形成する。このエッチングは、シリコン酸化膜(ゲ
ート酸化膜13および素子分離溝5内のシリコン酸化膜
7)に対するシリコン窒化膜15のエッチングレートが
大きくなるような条件で行い、n型半導体領域19や素
子分離溝5が深く削れないようにする。また、このエッ
チングは、シリコン窒化膜20が異方的にエッチングさ
れるような条件で行い、ゲート電極14A(ワード線W
L)の側壁にシリコン窒化膜20が残るようにする。こ
れにより、フォトリソグラフィの解像限界以下の微細な
径を有するコンタクトホール28、29がゲート電極1
4A(ワード線WL)に対して自己整合で形成される。
コンタクトホール28、29をゲート電極14A(ワー
ド線WL)に対して自己整合で形成するには、あらかじ
めシリコン窒化膜20を異方性エッチングしてゲート電
極14A(ワード線WL)の側壁にサイドウォールスペ
ーサを形成しておいてもよい。Next, the silicon oxide films 26 and 25 and the SOG film 24 above the n-type semiconductor region 19 (source and drain) of the MISFET Qs for memory cell selection are removed by dry etching using a photoresist film as a mask.
This etching is performed under such conditions that the etching rates of the silicon oxide films 26 and 25 and the SOG film 24 with respect to the silicon nitride film 20 are increased.
9 and the silicon nitride film 2 covering the upper part of the isolation trench 5
Ensure that 0 is not completely removed. Subsequently, the n-type semiconductor region 19 of the MISFET Qs for memory cell selection is dry-etched using the photoresist film as a mask.
By removing the silicon nitride film 20 and the gate oxide film 13 above the (source, drain), a contact hole 28 is formed in one upper part of the n-type semiconductor region 19 (source, drain) and in the other upper part. Contact hole 2
9 is formed. This etching is performed under such conditions that the etching rate of the silicon nitride film 15 with respect to the silicon oxide film (the gate oxide film 13 and the silicon oxide film 7 in the element isolation trench 5) is increased. Make sure that 5 is not sharpened. This etching is performed under such conditions that the silicon nitride film 20 is anisotropically etched, and the gate electrode 14A (word line W
The silicon nitride film 20 is left on the side wall of L). As a result, the contact holes 28 and 29 having a fine diameter smaller than the resolution limit of photolithography are formed in the gate electrode 1.
4A (word line WL) is formed in a self-aligned manner.
In order to form the contact holes 28 and 29 in a self-aligned manner with respect to the gate electrode 14A (word line WL), the silicon nitride film 20 is anisotropically etched in advance to form a sidewall on the side wall of the gate electrode 14A (word line WL). A spacer may be formed.
【0085】次に、フォトレジスト膜を除去し、フッ酸
+フッ化アンモニウム混液などのエッチング液を使っ
て、コンタクトホール28、29の底部に露出した基板
表面のドライエッチング残渣やフォトレジスト残渣など
を除去した後、コンタクトホール28、29の内部にプ
ラグ30を形成する。プラグ30は、シリコン酸化膜2
6の上部にn型不純物(たとえばP(リン))をドープ
した多結晶シリコン膜をCVD法で堆積した後、この多
結晶シリコン膜をCMP法で研磨してコンタクトホール
28、29の内部に残すことにより形成する。Next, the photoresist film is removed, and dry etching residues and photoresist residues on the substrate surface exposed at the bottoms of the contact holes 28 and 29 are removed using an etching solution such as a mixed solution of hydrofluoric acid and ammonium fluoride. After the removal, plugs 30 are formed inside the contact holes 28 and 29. The plug 30 is formed of the silicon oxide film 2
After a polycrystalline silicon film doped with an n-type impurity (for example, P (phosphorus)) is deposited on the upper part of the silicon film 6 by a CVD method, the polycrystalline silicon film is polished by a CMP method and left inside the contact holes 28 and 29. It forms by doing.
【0086】次に、図7に示すように、シリコン酸化膜
26の上部に膜厚200nm程度のシリコン酸化膜31を
堆積した後、集積回路基体1を800℃程度で熱処理す
る。シリコン酸化膜31は、たとえばオゾン(O3 )と
テトラエトキシシラン(TEOS)とをソースガスに用
いたプラズマCVD法で堆積する。この熱処理によっ
て、プラグ30を構成する多結晶シリコン膜中のn型不
純物がコンタクトホール28、29の底部からメモリセ
ル選択用MISFETQsのn型半導体領域19(ソー
ス、ドレイン)に拡散し、n型半導体領域19が低抵抗
化される。Next, as shown in FIG. 7, after a silicon oxide film 31 having a thickness of about 200 nm is deposited on the silicon oxide film 26, the integrated circuit substrate 1 is heat-treated at about 800.degree. The silicon oxide film 31 is deposited by, for example, a plasma CVD method using ozone (O 3 ) and tetraethoxysilane (TEOS) as a source gas. By this heat treatment, the n-type impurity in the polycrystalline silicon film forming the plug 30 diffuses from the bottoms of the contact holes 28 and 29 into the n-type semiconductor region 19 (source, drain) of the MISFET Qs for selecting a memory cell. The region 19 is reduced in resistance.
【0087】次に、フォトレジスト膜をマスクにしたド
ライエッチングで前記コンタクトホール28の上部のシ
リコン酸化膜31を除去してプラグ30の表面を露出さ
せる。その後、新たなフォトレジスト膜をマスクにした
ドライエッチングで周辺回路領域のシリコン酸化膜3
1、26、25、SOG膜24およびゲート酸化膜13
を除去することにより、nチャネル型MISFETQn
のn+ 型半導体領域23(ソース、ドレイン)の上部に
コンタクトホール34、35を形成し、pチャネル型M
ISFETQpのp+ 型半導体領域22(ソース、ドレ
イン)の上部にコンタクトホール36、37を形成す
る。Next, the surface of the plug 30 is exposed by removing the silicon oxide film 31 above the contact hole 28 by dry etching using a photoresist film as a mask. After that, the silicon oxide film 3 in the peripheral circuit region is dry-etched using a new photoresist film as a mask.
1, 26, 25, SOG film 24 and gate oxide film 13
Is removed, the n-channel MISFET Qn
Contact holes 34 and 35 are formed above the n + type semiconductor region 23 (source and drain) of
Contact holes 36 and 37 are formed above the p + type semiconductor region 22 (source and drain) of the ISFET Qp.
【0088】次に、フォトレジスト膜を除去した後、シ
リコン酸化膜31の上部にビット線BLおよび周辺回路
の第1層配線38、39を形成する。ビット線BLおよ
び第1層配線38、39を形成するには、まずシリコン
酸化膜31の上部に膜厚50nm程度のTi膜をスパッタ
リング法で堆積し、集積回路基体1を800℃程度で熱
処理する。次いで、Ti膜の上部に膜厚50nm程度のT
iN膜をスパッタリング法で堆積し、さらにその上部に
膜厚150nm程度のW膜と膜厚200nm程度のシリコン
窒化膜40とをCVD法で堆積した後、フォトレジスト
膜をマスクにしてこれらの膜をパターニングする。Next, after removing the photoresist film, the bit lines BL and first layer wirings 38 and 39 of the peripheral circuit are formed on the silicon oxide film 31. To form the bit lines BL and the first layer wirings 38 and 39, first, a Ti film having a thickness of about 50 nm is deposited on the silicon oxide film 31 by a sputtering method, and the integrated circuit substrate 1 is heat-treated at about 800 ° C. . Next, a T film having a thickness of about 50 nm is formed on the Ti film.
An iN film is deposited by a sputtering method, and a W film having a thickness of about 150 nm and a silicon nitride film 40 having a thickness of about 200 nm are further deposited on the iN film by a CVD method. Perform patterning.
【0089】シリコン酸化膜31の上部にTi膜を堆積
した後、集積回路基体1を800℃程度で熱処理するこ
とにより、Ti膜と下地Siとが反応し、nチャネル型
MISFETQnのn+ 型半導体領域23(ソース、ド
レイン)の表面とpチャネル型MISFETQpのp+
型半導体領域22(ソース、ドレイン)の表面とプラグ
30の表面とに低抵抗のTiSi2 (チタンシリサイ
ド)層42が形成される。これにより、n+ 型半導体領
域23、p+ 型半導体領域22およびプラグ30に接続
される配線(ビット線BL、第1層配線38、39)の
コンタクト抵抗を低減することができる。また、ビット
線BLをW膜/TiN膜/Ti膜で構成することによ
り、そのシート抵抗を2Ω/□以下にまで低減できるの
で、情報の読み出し速度および書き込み速度を向上させ
ることができると共に、ビット線BLと周辺回路の第1
層配線38、39とを一つの工程で同時に形成すること
ができるので、DRAMの製造工程を短縮することがで
きる。さらに、周辺回路の第1層配線(38、39)を
ビット線BLと同層の配線で構成した場合には、第1層
配線をメモリセルの上層のAl配線で構成する場合に比
べて周辺回路のMISFET(nチャネル型MISFE
TQn、pチャネル型MISFETQp)と第1層配線
とを接続するコンタクトホール(34〜37)のアスペ
クト比が低減されるため、第1層配線の接続信頼性が向
上する。After a Ti film is deposited on the silicon oxide film 31, the integrated circuit substrate 1 is heat-treated at about 800 ° C., whereby the Ti film reacts with the underlying Si, and the n + type semiconductor of the n-channel MISFET Qn The surface of the region 23 (source, drain) and the p + of the p-channel type MISFET Qp
A low-resistance TiSi 2 (titanium silicide) layer 42 is formed on the surface of the type semiconductor region 22 (source, drain) and the surface of the plug 30. Thereby, the contact resistance of the wiring (bit line BL, first layer wirings 38 and 39) connected to n + type semiconductor region 23, p + type semiconductor region 22 and plug 30 can be reduced. Further, since the bit line BL is formed of the W film / TiN film / Ti film, the sheet resistance can be reduced to 2 Ω / □ or less, so that the information reading speed and the writing speed can be improved, and the bit speed can be improved. Line BL and the first of the peripheral circuits
Since the layer wirings 38 and 39 can be formed simultaneously in one process, the manufacturing process of the DRAM can be shortened. Further, when the first layer wirings (38, 39) of the peripheral circuit are formed of the same layer as the bit line BL, the peripheral wiring is more peripheral than the case where the first layer wiring is formed of the upper layer Al wiring of the memory cell. MISFET (n-channel type MISFE)
Since the aspect ratio of the contact holes (34 to 37) connecting the TQn, p-channel type MISFET Qp) and the first layer wiring is reduced, the connection reliability of the first layer wiring is improved.
【0090】ビット線BLは、隣接するビット線BLと
の間に形成される寄生容量をできるだけ低減して情報の
読み出し速度および書き込み速度を向上させるために、
その間隔がその幅よりも長くなるように形成する。The bit line BL is used to reduce the parasitic capacitance formed between the bit line BL and the adjacent bit line BL as much as possible to improve the information reading speed and the writing speed.
The gap is formed so as to be longer than the width.
【0091】次に、フォトレジスト膜を除去した後、ビ
ット線BLの側壁と第1層配線38、39の側壁とにサ
イドウォールスペーサ43を形成する。サイドウォール
スペーサ43は、ビット線BLおよび第1層配線38、
39の上部にCVD法でシリコン窒化膜を堆積した後、
このシリコン窒化膜を異方性エッチングして形成する。Next, after removing the photoresist film, side wall spacers 43 are formed on the side walls of the bit lines BL and the side walls of the first layer wirings 38 and 39. The side wall spacer 43 includes the bit line BL and the first layer wiring 38,
After depositing a silicon nitride film on top of 39 by CVD,
This silicon nitride film is formed by anisotropic etching.
【0092】次に、図8に示すように、ビット線BLお
よび第1層配線38、39の上部に膜厚300nm程度の
SOG膜44をスピン塗布する。次いで、集積回路基体
1を800℃、1分程度熱処理してSOG膜44をシン
タリング(焼き締め)する。SOG膜44は、BPSG
膜に比べてリフロー性が高く、微細な配線間のギャップ
フィル性に優れているので、フォトリソグラフィの解像
限界程度まで微細化されたビット線BL同士の隙間を良
好に埋め込むことができる。Next, as shown in FIG. 8, an SOG film 44 having a thickness of about 300 nm is spin-coated on the bit lines BL and the first layer wirings 38 and 39. Next, the integrated circuit substrate 1 is heat-treated at 800 ° C. for about 1 minute to sinter (sinter) the SOG film 44. The SOG film 44 is made of BPSG
Since the reflow property is higher than that of the film and the gap fill property between fine wirings is excellent, it is possible to satisfactorily fill gaps between the bit lines BL miniaturized to the resolution limit of photolithography.
【0093】次に、SOG膜44の上部に膜厚600nm
程度のシリコン酸化膜45を堆積した後、このシリコン
酸化膜45をCMP法で研磨してその表面を平坦化す
る。シリコン酸化膜45は、たとえばオゾン(O3 )と
テトラエトキシシラン(TEOS)とをソースガスに用
いたプラズマCVD法で堆積する。Next, a 600 nm thick film is formed on the SOG film 44.
After the silicon oxide film 45 is deposited to a degree, the silicon oxide film 45 is polished by a CMP method to planarize the surface. The silicon oxide film 45 is deposited by, for example, a plasma CVD method using ozone (O 3 ) and tetraethoxysilane (TEOS) as a source gas.
【0094】このように、本実施の形態では、ビット線
BLおよび第1層配線38、39の上部に成膜直後でも
平坦性が良好なSOG膜44を塗布し、さらにその上部
に堆積したシリコン酸化膜45をCMP法で平坦化す
る。これにより、ビット線BL同士の微細な隙間のギャ
ップフィル性が向上すると共に、ビット線BLおよび第
1層配線38、39の上部の絶縁膜の平坦化を実現でき
る。As described above, in the present embodiment, the SOG film 44 having good flatness is applied on the bit line BL and the first layer wirings 38 and 39 immediately after the film formation, and further, the silicon The oxide film 45 is planarized by the CMP method. Thereby, the gap fill property of the minute gap between the bit lines BL is improved, and the flattening of the insulating film on the bit lines BL and the first layer wirings 38 and 39 can be realized.
【0095】次に、シリコン酸化膜45の上部に膜厚1
00nm程度のシリコン酸化膜46を堆積する。このシリ
コン酸化膜46は、CMP法で研磨されたときに生じた
前記シリコン酸化膜45の表面の微細な傷を補修するた
めに堆積する。シリコン酸化膜46は、たとえばオゾン
(O3 )とテトラエトキシシラン(TEOS)とをソー
スガスに用いたプラズマCVD法で堆積する。Next, a film thickness of 1
A silicon oxide film 46 of about 00 nm is deposited. The silicon oxide film 46 is deposited to repair fine scratches on the surface of the silicon oxide film 45 generated when the silicon oxide film 45 is polished by the CMP method. The silicon oxide film 46 is deposited by, for example, a plasma CVD method using ozone (O 3 ) and tetraethoxysilane (TEOS) as a source gas.
【0096】次に、シリコン酸化膜46の上部に膜厚5
0nm程度の窒化チタン膜47を堆積する。窒化チタン
膜47は、CVD法あるいはスパッタ法により堆積でき
る。窒化チタン膜47は、後に説明するルテニウム膜の
エッチングの際のストッパ膜として機能する。Next, a film thickness of 5 is formed on the silicon oxide film 46.
A titanium nitride film 47 of about 0 nm is deposited. The titanium nitride film 47 can be deposited by a CVD method or a sputtering method. The titanium nitride film 47 functions as a stopper film at the time of etching a ruthenium film described later.
【0097】次に、フォトレジスト膜をマスクにしたド
ライエッチングでコンタクトホール29の上部の窒化チ
タン膜47を除去し、さらに、シリコン酸化膜46、4
5、SOG膜44およびシリコン酸化膜31を除去して
プラグ30の表面に達するスルーホール48を形成す
る。このシリコン酸化膜物系の被膜エッチングは、シリ
コン酸化膜46、45、31およびSOG膜44に対す
るシリコン窒化膜のエッチングレートが小さくなるよう
な条件で行い、スルーホール48とビット線BLの合わ
せずれが生じた場合でも、ビット線BLの上部のシリコ
ン窒化膜40やサイドウォールスペーサ43が深く削れ
ないようにする。これにより、スルーホール48がビッ
ト線BLに対して自己整合で形成される。Next, the titanium nitride film 47 above the contact hole 29 is removed by dry etching using a photoresist film as a mask.
5. The through hole 48 reaching the surface of the plug 30 is formed by removing the SOG film 44 and the silicon oxide film 31. This silicon oxide film-based film etching is performed under conditions such that the etching rate of the silicon nitride film with respect to the silicon oxide films 46, 45, 31 and the SOG film 44 becomes small, and misalignment between the through hole 48 and the bit line BL is caused. Even if this occurs, the silicon nitride film 40 and the sidewall spacers 43 above the bit lines BL are prevented from being cut deeply. As a result, the through hole 48 is formed in self alignment with the bit line BL.
【0098】次に、フォトレジスト膜を除去した後、フ
ッ酸+フッ化アンモニウム混液などのエッチング液を使
って、スルーホール48の底部に露出したプラグ30の
表面のドライエッチング残渣やフォトレジスト残渣など
を除去する。その際、スルーホール48の側壁に露出し
たSOG膜44もエッチング液に曝されるが、SOG膜
44は、前記800℃程度のシンタリングによってフッ
酸系のエッチング液に対するエッチングレートが低減さ
れているので、このウェットエッチング処理によってス
ルーホール48の側壁が大きくアンダーカットされるこ
とはない。Next, after removing the photoresist film, a dry etching residue or a photoresist residue on the surface of the plug 30 exposed at the bottom of the through hole 48 is etched using an etching solution such as a mixed solution of hydrofluoric acid and ammonium fluoride. Is removed. At this time, the SOG film 44 exposed on the side wall of the through hole 48 is also exposed to the etching solution. The SOG film 44 has a reduced etching rate with respect to the hydrofluoric acid-based etching solution by the sintering at about 800 ° C. Therefore, the sidewall of the through hole 48 is not largely undercut by the wet etching process.
【0099】次に、スルーホール48の内部にプラグ4
9を形成する。プラグ49は、導電性部材であれば良
く、特に材料は限定されない。たとえば多結晶シリコ
ン、金属化合物たとえば窒化チタン膜からなる。プラグ
49は、たとえば集積回路基体1の全面へのスルーホー
ル48を埋め込む多結晶シリコン膜の堆積の後、この多
結晶シリコン膜をエッチバックすることにより形成でき
る。Next, the plug 4 is inserted into the through hole 48.
9 is formed. The plug 49 may be a conductive member, and the material is not particularly limited. For example, it is made of polycrystalline silicon or a metal compound such as a titanium nitride film. The plug 49 can be formed, for example, by depositing a polycrystalline silicon film filling the through hole 48 on the entire surface of the integrated circuit substrate 1 and then etching back the polycrystalline silicon film.
【0100】また、プラグ49の上部にバリアメタル5
0を形成する。バリアメタル50は、後に説明する情報
蓄積容量素子の下部電極とプラグ49との間に形成され
ることとなり、情報蓄積容量素子の容量絶縁膜の熱処理
等、高温熱工程の際の下部電極とプラグ49との反応を
抑制する作用を有する。バリアメタル50としてたとえ
ば、チタン、アルミニウムおよびシリコンの合金を用い
ることができる。バリアメタル50は、たとえば前記合
金を集積回路基体1の全面に堆積した後、スルーホール
48以外の前記合金をエッチバックすることにより形成
できる。また、エッチバックに代えてCMP法による研
磨を用いることができる。The barrier metal 5 is provided on the plug 49.
0 is formed. The barrier metal 50 is formed between the lower electrode of the information storage capacitor element and the plug 49, which will be described later. Has the effect of suppressing the reaction with 49. As the barrier metal 50, for example, an alloy of titanium, aluminum and silicon can be used. The barrier metal 50 can be formed, for example, by depositing the alloy on the entire surface of the integrated circuit substrate 1 and then etching back the alloy except for the through holes 48. Polishing by a CMP method can be used instead of etch back.
【0101】次に、図9に示すように、ルテニウム金属
からなる柱状の下部電極51、BSTからなる容量絶縁
膜53およびルテニウム金属からなる上部電極54を有
する情報蓄積容量素子Cを形成する。このように下部電
極51としてBSTと親和性の高いルテニウム金属を用
いることにより、高誘電体あるいは強誘電体であるBS
T膜を容量絶縁膜53に用いることができる。また、上
部電極54をもルテニウム金属とすることにより、高誘
電率のBST膜を絶縁膜としたMIM(MetalInsulater
Metal )キャパシタを親和性良く構成できる。これに
より1Gbit以上のDRAMの実現を図ることができ
る。なお、本願で高誘電体とは、BST等のごとく比誘
電率が50以上のものを示す。一般にABO3 型ペロブ
スカイトまたはその類似構造ものもが多い。また、本願
で強誘電体とは、PZT等のごとく比誘電率が少なくと
も100以上のものを示す。一般にABO3 型ペロブス
カイトまたはその類似構造(複合構造または層構造を含
む)ものもが多い。Next, as shown in FIG. 9, an information storage capacitor C having a columnar lower electrode 51 made of ruthenium metal, a capacitance insulating film 53 made of BST, and an upper electrode 54 made of ruthenium metal is formed. By using a ruthenium metal having a high affinity for BST as the lower electrode 51 in this manner, a high dielectric or ferroelectric BS
A T film can be used for the capacitance insulating film 53. The upper electrode 54 is also made of ruthenium metal, so that an MIM (Metal Insulater) using a BST film with a high dielectric constant as an insulating film.
Metal) Capacitors can be configured with good affinity. Thus, a DRAM of 1 Gbit or more can be realized. In the present application, the term “high dielectric substance” refers to a substance having a relative dielectric constant of 50 or more, such as BST. In general, there are many ABO 3 type perovskites or those having a similar structure. Further, in the present application, the ferroelectric refers to a substance having a relative dielectric constant of at least 100, such as PZT. In general, there are many ABO 3 type perovskites or their similar structures (including a composite structure or a layer structure).
【0102】柱状の下部電極51の上面には、後に説明
するルテニウム膜のエッチングの際のハードマスクの一
部であるシリコン酸化膜52が残存している。このよう
なシリコン酸化膜52を残存させることによるプロセス
上のメリットは後述する。一方、シリコン酸化膜52を
残存させることにより、下部電極51と容量絶縁膜53
との間に誘電率の小さなシリコン酸化膜52が介在する
こととなり、下部電極51の上面が実質上キャパシタと
して作用する場合の実効性が低下することとなる。しか
し、下部電極51は、図10(a)の平面図に示すよう
に、ビット線方向(x方向)に長辺を有する長方形状の
平面パターンで形成され、図10(b)の斜視図に示す
ように、細長い柱状で形成される。本実施の形態の場合
の下部電極51の寸法を例示すれば、下部電極51の平
面パターンの長辺方向に0.39μm、短辺方向に0.13
μm、パターン間隔が0.13μmであり、柱状の下部電
極51の高さが0.45μmである。このような数値を前
提にすると、キャパシタとして働くべき下部電極51の
表面積は、上面部51aの面積(0.13μm×0.39μ
m=0.0507μm2 )+側面部51bの面積(0.13
μm×0.45μm×2+0.39μm×0.45μm×2=
0.468μm2 )であり、仮に下部電極51の上面部5
1aがキャパシタとして寄与しないとしても、下部電極
51の側面部51bの面積(0.468μm2 )が全表面
積(0.5187μm2 )の約90%を占有するため、全
体としての容量値の低下は10%程度に止まる。つま
り、情報蓄積容量素子Cの著しい蓄積性能の低下は発生
しない。このような容量値の低下は許容できる範囲内の
ものであり、後に説明するプロセス上のメリットが製造
工程の簡略化、信頼性の向上等に寄与することとなっ
て、総合的には本発明を適用することが技術的効果が大
きいと言える。On the upper surface of the columnar lower electrode 51, a silicon oxide film 52, which is a part of a hard mask at the time of etching a ruthenium film described later, remains. The merit in process by leaving such a silicon oxide film 52 will be described later. On the other hand, by leaving the silicon oxide film 52, the lower electrode 51 and the capacitor insulating film 53 are formed.
, A silicon oxide film 52 having a small dielectric constant is interposed therebetween, and the effectiveness when the upper surface of the lower electrode 51 substantially functions as a capacitor is reduced. However, as shown in the plan view of FIG. 10A, the lower electrode 51 is formed in a rectangular plane pattern having a long side in the bit line direction (x direction). As shown, it is formed in an elongated column shape. For example, the dimensions of the lower electrode 51 in the present embodiment are 0.39 μm in the long side direction of the lower electrode 51 and 0.13 μm in the short side direction.
μm, the pattern interval is 0.13 μm, and the height of the columnar lower electrode 51 is 0.45 μm. Assuming such numerical values, the surface area of the lower electrode 51 that should serve as a capacitor is equal to the area of the upper surface portion 51a (0.13 μm × 0.39 μm).
m = 0.0507 μm 2 ) + area of side surface portion 51b (0.13
μm × 0.45 μm × 2 + 0.39 μm × 0.45 μm × 2 =
0.468 μm 2 ).
Even if 1a does not contribute as a capacitor, the area (0.468 μm 2 ) of the side surface portion 51b of the lower electrode 51 occupies about 90% of the total surface area (0.5187 μm 2 ), so that the overall capacitance value does not decrease. Only about 10%. That is, the storage performance of the information storage capacitor C does not significantly decrease. Such a decrease in the capacitance value is within an allowable range, and the merits in the process described later contribute to simplification of the manufacturing process, improvement of the reliability, etc. It can be said that the application of the above has a great technical effect.
【0103】なお、下部電極51の上面部51aがキャ
パシタとして寄与している割合は3%以下と考えられ
る。It is considered that the ratio of the upper surface portion 51a of the lower electrode 51 contributing as a capacitor is 3% or less.
【0104】なお、図10の平面パターンにおいては、
長方形として描画しているが、実際の下部電極51の形
状は、図示するような長方形状で形成されるわけではな
く、各稜部が丸みを帯びた形状あるいはテーパを有する
形状で形成される。すなわち、図10の平面パターンは
フォトリソグラフィマスクのパターンであり、露光光の
回折現象等によりパターン形状は正確に再現されず、実
際には長円あるいは楕円に近い形状で形成されることは
言うまでもない。Note that, in the plane pattern of FIG.
Although drawn as a rectangle, the actual shape of the lower electrode 51 is not necessarily formed in a rectangular shape as shown in the figure, but is formed in a shape in which each ridge is rounded or has a taper. That is, it is needless to say that the plane pattern in FIG. 10 is a pattern of a photolithography mask, and the pattern shape is not accurately reproduced due to a diffraction phenomenon of exposure light or the like, and is actually formed in a shape close to an oval or an ellipse. .
【0105】以下、情報蓄積容量素子Cの形成工程を図
11および図12に従って説明する。図11および図1
2は実施の形態1のDRAMの情報蓄積容量素子の製造
工程の一例を工程順に示した断面図である。なお、柱状
下部電極51は、前記したとおり長方柱状形状を有する
が、図9に示す情報蓄積容量素子Cの断面図は、図10
におけるA−A線断面を示している。一方、図11およ
び図12においては、図10におけるB−B線断面につ
いて説明する。本発明が適用される微細加工の領域で
は、図10に示すB−B線断面の方向に下部電極51が
パターン幅0.13μm、パターン間隔0.13μm、パタ
ーン高さが0.45μmで形成されることとなる。このよ
うな高アスペクト比の下部電極の形成は、下部電極51
が異方性エッチングの困難なルテニウム等白金族で形成
されることを考慮すれば技術的困難性が極めて高くな
る。本発明は、このような技術的困難性の高いエッチン
グを実現し、精密に形成された加工形状を損なうことな
く情報蓄積容量素子Cを簡便に信頼性良く形成する点に
意義があり、本発明の特徴を明瞭に説明するためにエッ
チング困難な方向であるB−B線断面について説明す
る。また、図11および図12においては、情報蓄積容
量素子Cの部分のみを示す。The steps of forming the information storage capacitor C will be described below with reference to FIGS. FIG. 11 and FIG.
2 is a cross-sectional view showing one example of a manufacturing process of the information storage capacitor of the DRAM according to the first embodiment in the order of processes; Although the columnar lower electrode 51 has a rectangular columnar shape as described above, the cross-sectional view of the information storage capacitor C shown in FIG.
Shows a cross section taken along line AA in FIG. On the other hand, in FIGS. 11 and 12, a cross section taken along line BB in FIG. 10 will be described. In the microfabrication region to which the present invention is applied, the lower electrode 51 is formed with a pattern width of 0.13 μm, a pattern interval of 0.13 μm, and a pattern height of 0.45 μm in the direction of the cross section taken along the line BB shown in FIG. The Rukoto. The formation of the lower electrode having such a high aspect ratio is performed by the lower electrode 51.
Considering that is formed of a platinum group such as ruthenium which is difficult to anisotropically etch, the technical difficulty becomes extremely high. The present invention is significant in that such etching with high technical difficulty is realized, and the information storage capacitor C is simply and easily formed with high reliability without impairing a precisely formed processed shape. In order to clearly explain the feature of the above, a section taken along line BB which is a direction in which etching is difficult will be described. 11 and 12 show only the information storage capacitor C.
【0106】前記した図8の工程の後、図11(a)に
示すように、窒化チタン膜47上にルテニウム膜55お
よびシリコン酸化膜56を形成し、シリコン酸化膜56
上にパターニングされたフォトレジスト膜57を形成す
る。After the step of FIG. 8, the ruthenium film 55 and the silicon oxide film 56 are formed on the titanium nitride film 47, as shown in FIG.
A patterned photoresist film 57 is formed thereon.
【0107】ルテニウム膜55は、たとえばスパッタ法
またはCVD法により形成でき、膜厚は0.45μmとす
る。ルテニウム膜55は、後に下部電極51となるもの
であり、その膜厚は下部電極51の高さとなる。ルテニ
ウム膜55の膜厚を調整することにより下部電極51の
高さを調整できる。なお、ルテニウム膜55に代えて、
二酸化ルテニウム膜を用いることができる。The ruthenium film 55 can be formed by, for example, a sputtering method or a CVD method, and has a thickness of 0.45 μm. The ruthenium film 55 is to be the lower electrode 51 later, and has a thickness equal to the height of the lower electrode 51. By adjusting the thickness of the ruthenium film 55, the height of the lower electrode 51 can be adjusted. Note that instead of the ruthenium film 55,
A ruthenium dioxide film can be used.
【0108】シリコン酸化膜56は、ルテニウム膜55
をエッチングする際のハードマスクとして機能するもの
であり、その組成および膜厚は、後のエッチング工程で
減少することを考慮して決定する。ここでは、シリコン
酸化膜56として、TEOS(テトラメトキシシラン)
ガスを原料ガスに含むプラズマCVD法により形成され
たシリコン酸化膜(以下PTEOS膜という。)を用い
た場合を例示する。PTEOS膜の場合、後のエッチン
グ工程により膜厚が減少することを考慮して、その膜厚
は0.3μmとする。The silicon oxide film 56 is a ruthenium film 55
The layer functions as a hard mask when etching is performed, and its composition and film thickness are determined in consideration of a decrease in a later etching step. Here, TEOS (tetramethoxysilane) is used as the silicon oxide film 56.
An example in which a silicon oxide film (hereinafter, referred to as a PTEOS film) formed by a plasma CVD method containing a gas as a source gas is used. In the case of the PTEOS film, the thickness is set to 0.3 μm in consideration of the fact that the thickness is reduced by a later etching process.
【0109】フォトレジスト膜57は、シリコン酸化膜
56をパターニングする際のマスクに用いられ、通常の
フォトリソグラフィ工程により形成する。パターニング
は、図10(a)の下部電極51の平面パターンと同じ
パターンを用いる。すなわち、図11(a)の断面図に
おいては、0.13μmのラインアンドスペースで形成さ
れる。パターンは、プラグ49(バリアメタル50)上
に形成し、後に下部電極51がプラグ49(バリアメタ
ル50)に接続されるように形成する。フォトレジスト
膜57の膜厚はたとえば0.3μmとする。フォトレジス
ト膜57は、解像度の向上を考慮してEB(Electron B
eam )レジストを用いることも可能である。The photoresist film 57 is used as a mask when patterning the silicon oxide film 56, and is formed by a usual photolithography process. The patterning uses the same pattern as the planar pattern of the lower electrode 51 in FIG. That is, in the cross-sectional view of FIG. 11A, it is formed with a line and space of 0.13 μm. The pattern is formed on the plug 49 (barrier metal 50), and is later formed so that the lower electrode 51 is connected to the plug 49 (barrier metal 50). The thickness of the photoresist film 57 is, for example, 0.3 μm. The photoresist film 57 is made of EB (Electron B) in consideration of improvement in resolution.
eam) It is also possible to use a resist.
【0110】次に、図11(b)に示すように、フォト
レジスト膜57をマスクとしてシリコン酸化膜56をパ
ターニングし、ハードマスクとなるシリコン酸化膜52
を形成する。シリコン酸化膜56は異方性良くエッチン
グできるため、シリコン酸化膜52は、再現性良くフォ
トレジスト膜57のパターンを再現する。従って、シリ
コン酸化膜52はその底部において0.13μmのライン
アンドスペースが確保される。シリコン酸化膜56のエ
ッチングは、たとえば狭電極反応性イオンエッチングを
用いることができる。エッチング条件は、たとえば反応
圧力を50mTorr、投入電力を上下電極に各々1k
W、エッチングガスを四炭化八フッ素(C4 F8 )、ア
ルゴンおよび酸素(O2 )を各々12sccm、400
sccmおよび5sccm、基板温度を0℃とすること
ができる。このようなエッチング条件では、PTEOS
膜のエッチングレートは約300nm/minでありフ
ォトレジスト膜57に対する選択比は約3である。この
ため、シリコン酸化膜56のエッチング完了時には約1
00nmの膜厚のフォトレジスト膜57がシリコン酸化
膜52の上部に残存する。Next, as shown in FIG. 11B, the silicon oxide film 56 is patterned using the photoresist film 57 as a mask, and the silicon oxide film 52 serving as a hard mask is formed.
To form Since the silicon oxide film 56 can be etched with good anisotropy, the silicon oxide film 52 reproduces the pattern of the photoresist film 57 with good reproducibility. Therefore, a line and space of 0.13 μm is secured at the bottom of the silicon oxide film 52. For etching the silicon oxide film 56, for example, narrow electrode reactive ion etching can be used. The etching conditions are, for example, a reaction pressure of 50 mTorr and an applied power of 1 k each for the upper and lower electrodes.
W, etching gas is octafluorotetracarbon (C 4 F 8 ), argon and oxygen (O 2 ) are each 12 sccm and 400 sc
sccm and 5 sccm, and the substrate temperature can be 0 ° C. Under such etching conditions, PTEOS
The etching rate of the film is about 300 nm / min, and the selectivity to the photoresist film 57 is about 3. Therefore, when the etching of the silicon oxide film 56 is completed, about 1
A photoresist film 57 having a thickness of 00 nm remains on the silicon oxide film 52.
【0111】次に、図11(c)に示すように、フォト
レジスト膜57を除去する。フォトレジスト膜57の除
去にはたとえば酸素プラズマを用いたアッシングにより
行える。これにより、パターニングされたシリコン酸化
膜52が形成され、次工程におけるルテニウム膜55の
エッチングの際のエッチングマスクに用いることができ
る。後に説明するように、ルテニウム膜55のエッチン
グガスに酸素系ガスを用いるため、マスクとして耐酸化
性のマスクが必要であり、シリコン酸化膜52からなる
マスクはこの要求を満足する。Next, as shown in FIG. 11C, the photoresist film 57 is removed. The photoresist film 57 can be removed by, for example, ashing using oxygen plasma. Thus, a patterned silicon oxide film 52 is formed, and can be used as an etching mask for etching the ruthenium film 55 in the next step. As will be described later, since an oxygen-based gas is used as an etching gas for the ruthenium film 55, an oxidation-resistant mask is required as a mask, and the mask made of the silicon oxide film 52 satisfies this requirement.
【0112】次に、図11(d)に示すように、シリコ
ン酸化膜52をマスクとしてルテニウム膜55をエッチ
ングすることにより下部電極51を形成する。このルテ
ニウム膜55のエッチングは、以下のエッチング方法を
用いてエッチングすることができる。Next, as shown in FIG. 11D, the lower electrode 51 is formed by etching the ruthenium film 55 using the silicon oxide film 52 as a mask. This ruthenium film 55 can be etched using the following etching method.
【0113】図13は、ルテニウム膜55のエッチング
に使用するエッチング装置の一例を示した断面概念図で
ある。このエッチング装置は、その内容積が約33.3リ
ットルの反応室101と、反応室101の排気口に接続
された真空配管102と、真空配管102の途中に配置
されたコントロールバルブCVと、真空配管102の他
方に接続されたターボ分子ポンプTMPと、ターボ分子
ポンプTMPの排気口側に設けられた荒引きバルブRV
を介して接続されたメカニカルブースターポンプ(容積
型荒引き用ドライポンプ)MBPとからなるオイルフリ
ーな排気系を有する。反応室101は、減圧状態に維持
できるだけの機械的強度を有し、前記した排気系により
内部を高真空状態にすることができる。また、後に説明
するガス供給系からの供給される処理ガス(エッチング
ガス)を排気系により排気する際に、コントロールバル
ブCVによるコンダクタンスの調整により反応室101
内部の圧力を所望の値に調整することができる。FIG. 13 is a conceptual sectional view showing an example of an etching apparatus used for etching the ruthenium film 55. This etching apparatus includes a reaction chamber 101 having an inner volume of about 33.3 liters, a vacuum pipe 102 connected to an exhaust port of the reaction chamber 101, a control valve CV disposed in the middle of the vacuum pipe 102, and a vacuum chamber. A turbo-molecular pump TMP connected to the other end of the pipe 102; and a roughing valve RV provided on the exhaust port side of the turbo-molecular pump TMP.
And a mechanical booster pump (displacement type dry pump for roughing) MBP connected through the oil-free exhaust system. The reaction chamber 101 has a mechanical strength enough to maintain a reduced pressure state, and the interior of the reaction chamber 101 can be brought into a high vacuum state by the above-described exhaust system. Further, when the processing gas (etching gas) supplied from the gas supply system described later is exhausted by the exhaust system, the reaction chamber 101 is adjusted by adjusting the conductance by the control valve CV.
The internal pressure can be adjusted to a desired value.
【0114】なお、反応室101の真空引きを大気圧か
ら低真空度領域まで行う荒引き真空系を設けても良い
が、図示は省略している。また、荒引き排気系はメカニ
カルブースターポンプMBPに代えてターボ型ドライポ
ンプ、油回転ポンプ等を用いてもよい。A rough evacuation system for evacuation of the reaction chamber 101 from the atmospheric pressure to a low degree of vacuum may be provided, but is not shown. Further, for the roughing exhaust system, a turbo type dry pump, an oil rotary pump or the like may be used instead of the mechanical booster pump MBP.
【0115】また、本エッチング装置は、マスフローコ
ントローラMFC1を介して塩素ガス(Cl2 )が、マ
スフローコントローラMFC2を介して酸素ガス
(O2 )が、反応室101に導入されるガス供給系を有
している。なお、各マスフローコントローラの入出力側
あるいは反応室101のガス導入部の直前等に適当なバ
ルブ(ストップバルブ)を挿入できるが、図示は省略し
ている。また、ガス供給系には適当なパージ系を設ける
ことができるが、これも図示は省略している。また、塩
素ガスと酸素ガスとの混合部分にマニホールドを設ける
こともできるが図示は省略している。さらに、他のガス
系、たとえばシリコン酸化膜のエッチング用のフッ素系
ガスの供給系、レジストアッシング用のガス系を設けて
もよい。The present etching apparatus has a gas supply system in which chlorine gas (Cl 2 ) is introduced into the reaction chamber 101 through the mass flow controller MFC2, and oxygen gas (O 2 ) is introduced into the reaction chamber 101 through the mass flow controller MFC2. are doing. An appropriate valve (stop valve) can be inserted on the input / output side of each mass flow controller or immediately before the gas introduction section of the reaction chamber 101, but is not shown. Further, a suitable purge system can be provided in the gas supply system, but this is also not shown. Further, a manifold may be provided at a mixed portion of the chlorine gas and the oxygen gas, but is not shown. Further, another gas system, for example, a supply system of a fluorine-based gas for etching a silicon oxide film or a gas system for resist ashing may be provided.
【0116】反応室101内には、試料台103が設置
されている。図示するように、半導体基板(半導体集積
回路装置製造用ウェハ)1は試料台103上にフェイス
アップで設置される。集積回路基体1は、たとえば6イ
ンチ径のシリコンウェハであり、たとえば静電チャック
により保持される。図示するように、本エッチング装置
は、反応室101に1枚のウェハが導入される1枚葉エ
ッチング装置である。また、図示するように、ガス供給
ノズル110からガスが供給される。また、試料台10
3は、反応室101から電気的にアイソレーションさ
れ、バイアス用の高周波電力RF2が印加できるように
なっている。これにより集積回路基体1に高周波バイア
スを印加することが可能となる。In the reaction chamber 101, a sample table 103 is provided. As shown in the figure, a semiconductor substrate (wafer for manufacturing a semiconductor integrated circuit device) 1 is placed face-up on a sample table 103. The integrated circuit substrate 1 is, for example, a silicon wafer having a diameter of 6 inches, and is held by, for example, an electrostatic chuck. As shown in the drawing, the present etching apparatus is a single-wafer etching apparatus in which one wafer is introduced into the reaction chamber 101. Further, as shown, a gas is supplied from a gas supply nozzle 110. In addition, the sample table 10
Numeral 3 is electrically isolated from the reaction chamber 101 so that high frequency power RF2 for bias can be applied. This makes it possible to apply a high frequency bias to the integrated circuit substrate 1.
【0117】反応室101の上部は石英筒104で真空
封止され、石英筒104の周囲には誘導結合コイル10
5が配置されている。誘導結合コイル105には、たと
えば13.56MHzの高周波電源RF1が接続されてい
る。高周波電源RF1の電力は、誘導結合コイル105
を介した誘導結合により石英筒104および反応室10
1内にプラズマを発生する。このように誘導結合プラズ
マを用いて低動作圧力(高真空度領域)において高い密
度のプラズマを発生する。ただし、本装置は、誘導結合
プラズマに限られるものではなく、低圧力でのプラズマ
発生機構であればこれを適用することが可能である。た
とえば、ECR(Electron CycrotoronResonans)プラ
ズマ、ICP(Inductively Coupled Plasma)、マグネ
トロンRIEプラズマ、ヘリコン波プラズマ等を用いて
もよい。The upper part of the reaction chamber 101 is vacuum-sealed by a quartz tube 104, and an inductive coupling coil 10 is placed around the quartz tube 104.
5 are arranged. The inductive coupling coil 105 is connected to a high frequency power supply RF1 of, for example, 13.56 MHz. The power of the high frequency power supply RF1 is
Tube 104 and reaction chamber 10 by inductive coupling through
A plasma is generated in the device. Thus, high density plasma is generated at a low operating pressure (high vacuum range) using the inductively coupled plasma. However, the present apparatus is not limited to the inductively coupled plasma, but may be applied to any plasma generating mechanism at a low pressure. For example, ECR (Electron Cycrotoron Resonans) plasma, ICP (Inductively Coupled Plasma), magnetron RIE plasma, helicon wave plasma, or the like may be used.
【0118】本エッチング装置の概要は前記の通りであ
るが、ルテニウム膜55を異方性良くエッチングする際
に特徴的な装置特性を次に説明する。すなわち、ルテニ
ウム膜55を異方性良くエッチングするには大流量のエ
ッチングガスが供給され、これが高速で排気される。ま
た、通常行われるよりの大きなオーバーエッチングが行
われる。オーバーエッチングの概念については後述す
る。The outline of the present etching apparatus is as described above. The characteristic of the apparatus when etching the ruthenium film 55 with good anisotropy will be described below. That is, in order to etch the ruthenium film 55 with good anisotropy, a large flow rate of the etching gas is supplied and exhausted at a high speed. Also, a larger over-etching than usual is performed. The concept of over-etching will be described later.
【0119】本エッチング装置では、酸素と塩素の各ガ
スのトータルガス流量の供給能力が2000sccmと
いう大流量を可能とし、一方、このような大流量のガス
を供給しても十分に低い動作圧力(たとえば15mTo
rr)を得るために、ターボ分子ポンプTMPとして最
大排気能力が2000リットル/秒のものを用いてい
る。なお、ターボ分子ポンプTMPの最大排気能力(圧
縮比)を確保するためにその背圧を十分に低くできるだ
けの荒引き系の排気能力(荒引きバルブRVおよび配管
のコンダクタンスを含めたメカニカルブースターポンプ
MBPの排気速度)が確保されていることはいうまでも
ない。In the present etching apparatus, the supply capacity of the total gas flow rate of each gas of oxygen and chlorine enables a large flow rate of 2000 sccm, while the operation pressure (at a sufficiently low operation pressure even when such a large flow rate gas is supplied) is obtained. For example, 15mTo
In order to obtain rr), a turbo molecular pump TMP having a maximum pumping capacity of 2000 l / sec is used. Note that the exhaust pressure of the roughing system (the mechanical booster pump MBP including the roughing valve RV and the conductance of the piping) can be reduced to a sufficiently low back pressure in order to secure the maximum pumping capacity (compression ratio) of the turbo molecular pump TMP. Needless to say, the pumping speed is secured.
【0120】このように、排気速度が2000リットル
/秒のターボ分子ポンプTMPを用いて排気系を構成し
たことにより、たとえば酸素と塩素とのトータルガス流
量が約800sccmのときに、実効排気速度として約
600リットル/秒が得られる。なお、排気系の実効排
気速度とは、真空配管102、コントロールバルブCV
のコンダクタンス、ターボ分子ポンプTMP、荒引き排
気系(メカニカルブースターポンプMBP、荒引きバル
ブRVおよび配管)を含めた排気系全体の排気速度をい
う。As described above, the exhaust system is configured using the turbo molecular pump TMP having an exhaust speed of 2000 liters / second, so that, for example, when the total gas flow rate of oxygen and chlorine is about 800 sccm, the effective exhaust speed becomes About 600 l / s are obtained. The effective exhaust speed of the exhaust system refers to the vacuum pipe 102, the control valve CV
, The turbo molecular pump TMP, and the exhaust speed of the entire exhaust system including the roughing exhaust system (mechanical booster pump MBP, roughing valve RV, and piping).
【0121】次に、前記したエッチング装置を用いて、
ルテニウム膜55をエッチング方法について説明する。Next, using the above-described etching apparatus,
A method for etching the ruthenium film 55 will be described.
【0122】反応室101内にマスフローコントローラ
MFC1,2を調整して塩素および酸素を各々80sc
cmおよび720sccmの流量で供給する。そして、
コントロールバルブCVを調整して15mTorrの圧
力に調整する。さらに、誘導結合コイル105および基
板に高周波電源RF1、2から各々500Wおよび20
0Wの高周波電力を印加してプラズマを生成させる。こ
のプラズマで生成した主に酸素イオンまたは酸素ラジカ
ルとルテニウム膜55との反応によりエッチングを行
う。The mass flow controllers MFC1 and MFC2 were adjusted in the reaction chamber 101 to supply chlorine and oxygen at 80 sc each.
cm and 720 sccm. And
Adjust the control valve CV to a pressure of 15 mTorr. Further, the inductive coupling coil 105 and the substrate are supplied with 500 W
A plasma is generated by applying a high-frequency power of 0 W. Etching is performed mainly by a reaction between oxygen ions or oxygen radicals generated by the plasma and the ruthenium film 55.
【0123】また、このような条件で100%のオーバ
ーエッチングを行う。ここで本明細書におけるオーバー
エッチングの概念を図14を用いて説明する。図14
は、たとえばチタンを含む下地膜(たとえば窒化チタン
膜(TiN膜))上のルテニウム膜をエッチングした場
合のプラズマ発光強度を処理時間についてプロットした
グラフである。プラズマ発光は、たとえばチタンの発光
ピークである波長が406nmの光をモニタできる。時
刻t=0でエッチングを開始する。Ru膜がエッチング
されている途中(時刻t=0〜T1)では、未だTiN
膜は露出していないので406nm光の発光強度は低い
レベルで維持される。時刻t=T1に達すると、エッチ
ングレートの相対的に速いウェハセンタの部分でRuO
2 /Ru膜のエッチングが終了し、下地のTiN膜が露
出しはじめる。この結果、406nm光の発光強度が上
昇しはじめ、時間の経過すなわち下地のTiN膜の露出
面積の増加に従い、406nm光の発光強度が上昇す
る。時刻t=T2に達すると、エッチングレートの相対
的に遅いウェハセンタの部分でもRu膜のエッチングが
終了し、下地TiN膜の全面が露出する。この結果、4
06nm光の発光強度は高いレベルでほぼ一定に維持さ
れる。この時刻t=T2をジャストエッチング時刻と定
義し、t=0〜T2の時間をメインエッチング時間と定
義する。さらにエッチングを継続し、時刻t=T3でエ
ッチングを終了する。t=T2〜T3の時間をオーバー
エッチング時間と定義する。したがって、オーバーエッ
チングは、(T3−T2)/(T2−0)×100
(%)と定義できる。なお、処理圧力が15mTorr
の場合を例示しているが、処理圧力はプラズマが安定に
生成する圧力であれば良く、100mTorrから0.1
mTorrの範囲、さらに好ましくは30mTorrか
ら1mTorrの範囲で選択できる。Under such conditions, 100% over-etching is performed. Here, the concept of over-etching in this specification will be described with reference to FIG. FIG.
Is a graph plotting plasma emission intensity with respect to processing time when a ruthenium film on a base film containing titanium (for example, a titanium nitride film (TiN film)) is etched. Plasma emission can monitor light having a wavelength of 406 nm, which is the emission peak of titanium, for example. Etching starts at time t = 0. While the Ru film is being etched (time t = 0 to T1), TiN
Since the film is not exposed, the emission intensity of 406 nm light is maintained at a low level. When the time t = T1, the RuO in the portion of the wafer center where the etching rate is relatively fast is increased.
2 / The etching of the Ru film is completed, and the underlying TiN film starts to be exposed. As a result, the emission intensity of the 406 nm light starts to increase, and as the time elapses, that is, the exposed area of the underlying TiN film increases, the emission intensity of the 406 nm light increases. At time t = T2, the etching of the Ru film is completed even in the portion of the wafer center where the etching rate is relatively slow, and the entire surface of the underlying TiN film is exposed. As a result, 4
The emission intensity of the 06 nm light is kept almost constant at a high level. The time t = T2 is defined as the just etching time, and the time from t = 0 to T2 is defined as the main etching time. The etching is further continued, and the etching ends at time t = T3. The time of t = T2 to T3 is defined as the over-etching time. Therefore, over-etching is (T3−T2) / (T2−0) × 100.
(%). The processing pressure is 15 mTorr.
However, the processing pressure may be a pressure at which the plasma is stably generated, and is from 100 mTorr to 0.1.
It can be selected in the range of mTorr, more preferably in the range of 30 mTorr to 1 mTorr.
【0124】ルテニウム膜55は、側壁付着性の部材で
あり、白金族等であるため、エッチング過程において反
応生成物がエッチング側壁に付着し、エッチングの異方
性を阻害してテーパ形状を呈する。しかし、前記のよう
な条件でエッチングを行うことによりルテニウム膜55
をエッチングした下部電極51の断面形状はほぼ垂直
(テーパ角が89度)で形成できる。なお、側壁付着性
の部材とは、ドライエッチング時に生成物の蒸気圧が低
いために側壁に付着する傾向が強く、微細なエッチング
が困難とされるものをいい、主に、白金族元素それらを
含む酸化物または副酸化物(白金族等)、ペロブスカイ
ト等のABO3 型遷移金属酸化物等をいう。ここで、白
金族元素またはその酸化物というときには、白金族元素
およびそれらを含む酸化物、白金元素およびそれらの構
成元素を含む酸化物ならびにそれらの構成元素の複数の
元素を含むまたは他の族と白金族元素を含む複酸化物、
それらの固溶体等を含む概念である。Since the ruthenium film 55 is a member having an adhesive property on the side wall and is made of a platinum group or the like, a reaction product adheres to the etching side wall during the etching process, and inhibits the anisotropy of the etching and takes a tapered shape. However, by performing etching under the above conditions, the ruthenium film 55
The cross-sectional shape of the lower electrode 51 obtained by etching is substantially perpendicular (the taper angle is 89 degrees). The side wall-adhering member refers to a member that tends to adhere to the side wall due to the low vapor pressure of the product at the time of dry etching, making fine etching difficult. Oxides or sub-oxides (such as platinum group metals), and ABO 3 transition metal oxides such as perovskite. Here, when a platinum group element or an oxide thereof is referred to, a platinum group element and an oxide containing the same, an oxide containing a platinum element and a constituent element thereof and an oxide containing a plurality of the constituent elements or another group are included. A complex oxide containing a platinum group element,
It is a concept including those solid solutions and the like.
【0125】このようにエッチング特性が改善されるの
は、第1にエッチングガスが大流量で供給されるため、
生成された反応生成物(主にRuO4 、RuOX )が高
速で排気されるためである。白金族元素のエッチングで
は、蒸気圧の低い反応生成物(特にRuOX )が形成さ
れるため、側壁付着しやすく、この付着物がエッチング
形状を阻害するが、高速排気されれば側壁付着する確率
が低下し、エッチング形状が改善される。なお、オーバ
ーエッチングが20%程度であっても、高速排気するだ
けでエッチング形状のテーパ角は84度程度に改善され
る。The reason that the etching characteristics are improved as described above is that the etching gas is supplied at a large flow rate first,
This is because generated reaction products (mainly RuO 4 and RuO X ) are exhausted at high speed. In the etching of a platinum group element, a reaction product (especially RuO x ) having a low vapor pressure is formed, so that it easily adheres to the side wall, and this adhering substance hinders the etched shape. And the etched shape is improved. Even if over-etching is about 20%, the taper angle of the etched shape is improved to about 84 degrees only by high-speed exhaust.
【0126】また、エッチング特性が改善されるのは、
第2にオーバーエッチングを100%行うためである。
つまり、ルテニウム膜55のエッチングはあるテーパ角
をもって終了しているため、オーバーエッチングの状況
下では、下地材料である窒化チタン膜47が露出してい
る。この窒化チタン膜は酸素イオンあるは酸素ラジカル
によりエッチングされることがないため、エッチング底
面からの反応生成物は発生せず、側壁への反応生成物の
飛来はない。側壁部においては酸素イオンあるは酸素ラ
ジカルによるエッチングと側壁部で発生した反応生成物
の再付着との競合が生じているが、前記したエッチング
状況下のように底部からの反応生成物の飛来が無い分だ
け反応生成物の飛来が減少し、エッチングが勝ることと
なる。このため、オーバーエッチング時の側壁付着物は
極めて少なくなり、これがテーパ角上昇の原因となる。The reason why the etching characteristics are improved is as follows.
Second, 100% over-etching is performed.
That is, since the etching of the ruthenium film 55 ends at a certain taper angle, the titanium nitride film 47 as a base material is exposed under over-etching conditions. Since this titanium nitride film is not etched by oxygen ions or oxygen radicals, no reaction product is generated from the etched bottom surface, and no reaction product is scattered to the side wall. In the side wall portion, competition between etching by oxygen ions or oxygen radicals and reattachment of the reaction product generated in the side wall portion has occurred, but as in the above-described etching situation, the reaction product from the bottom portion may fly. As a result, the amount of the reaction product is reduced, and the etching is superior. For this reason, the amount of deposits on the side wall at the time of over-etching is extremely reduced, which causes the taper angle to increase.
【0127】このように、前記条件下、すなわち、反応
圧力15mTorr、プラズマソースパワー500W、
FRバイアスパワー200W、酸素および塩素流用72
0sccmおよび80sccm(総流量約800scc
m)の条件下で、オーバーエッチング量を100%とす
ることにより、エッチング異方性をテーパ角で表して8
9度に向上することができる。As described above, under the above conditions, that is, at a reaction pressure of 15 mTorr, a plasma source power of 500 W,
FR bias power 200W, oxygen and chlorine flow 72
0 sccm and 80 sccm (total flow rate about 800 sccc
Under the condition of m), by setting the over-etching amount to 100%, the etching anisotropy is expressed by a taper angle of 8%.
It can be improved to 9 degrees.
【0128】このようにルテニウム膜55をテーパ角8
9度でエッチングできることは、ルテニウム等の白金族
元素系の金属あるいはその酸化物の垂直形状のエッチン
グが原理的に困難である、すなわち、反応生成物のの蒸
気圧が低く、側壁付着性の高い反応性生成物が生じるエ
ッチング系であることを考慮すれば、極めて顕著な効果
であり、1GビットDRAM級の微細加工を可能ならし
めるものである。As described above, the ruthenium film 55 is formed with a taper angle of 8
The fact that etching can be performed at 9 degrees makes it difficult in principle to vertically etch a platinum group metal such as ruthenium or an oxide thereof, that is, the vapor pressure of the reaction product is low and the side wall adhesion is high. Considering that the etching system generates a reactive product, this is a very remarkable effect, and enables fine processing of 1 Gbit DRAM class.
【0129】また、このようなエッチング方法を用いる
ことにより、パターン幅およびスペースが0.13μmと
いう微細なパターン形状において、しかもパターン高さ
が0.45μm(アスペクト比約3.5、すなわちアスペク
ト比2あるいは3以上の高アスペクト領域)というエッ
チング加工においては極めて厳しい状況下で、テーパ角
が89度という理想的な柱状パターン(内部の詰まった
ものの他、シリンダー様のものも含む)の形成が実現で
きる。なお、本願で柱状パターンというときは、円柱や
正角柱に限らず、錐状や縦横の長さが異なるもの等を含
む。Further, by using such an etching method, a fine pattern having a pattern width and a space of 0.13 μm and a pattern height of 0.45 μm (aspect ratio of about 3.5, ie, aspect ratio of 2) Under an extremely severe condition in the etching process of three or more high aspect regions, an ideal columnar pattern having a taper angle of 89 degrees (including a cylinder-like one as well as a clogged one) can be realized. . In the present application, the term “columnar pattern” is not limited to a cylinder or a regular prism, but also includes a conical shape, a pattern having different vertical and horizontal lengths, and the like.
【0130】これは、また、エッチングの微細加工マー
ジンが大きいことを示しており、リソグラフィの限界が
伸びて、更に微細なマスクの形成が可能となった場合に
は、本技術を用いて十分に微細な加工(パターン幅およ
びスペースが0.13μm以下の微細パターンの加工)が
可能であることを意味する。This also indicates that the fine processing margin of etching is large. If the limit of lithography is extended and a finer mask can be formed, it is possible to sufficiently use this technique. This means that fine processing (processing of a fine pattern with a pattern width and space of 0.13 μm or less) is possible.
【0131】なお、前記のエッチング条件では、ルテニ
ウム膜55に対するシリコン酸化膜52(PTEOS
膜)のエッチング選択比は約10である。従って、0.4
5μmのルテニウム膜55のエッチングにおいてハード
マスクであるシリコン酸化膜52は45nm程度その膜
厚が減少することとなるが、大きなオーバーエッチング
(100%)を施しているため、シリコン酸化膜52の
ファセットが大きくなり、エッチング後のシリコン酸化
膜52は図11(d)に示すような錐形状となる。その
高さは図示の通り約100nmである。Note that, under the above etching conditions, the silicon oxide film 52 (PTEOS
The etching selectivity of the film is about 10. Therefore, 0.4
In etching the 5 μm ruthenium film 55, the thickness of the silicon oxide film 52, which is a hard mask, is reduced by about 45 nm. However, since a large over-etching (100%) is performed, the facet of the silicon oxide film 52 is As a result, the silicon oxide film 52 after the etching has a conical shape as shown in FIG. Its height is about 100 nm as shown.
【0132】また、このルテニウム膜55のエッチング
ではフォトレジスト膜をマスクとしては用いず、シリコ
ン酸化膜をハードマスクに用いる。これは、フォトレジ
スト膜よりもシリコン酸化膜の方がルテニウムとのエッ
チング選択比を大きくすることができるとともに、フォ
トレジスト膜からの有機物の離脱による側壁付着の生成
を防止してエッチング形状を改善できるという効果を有
する。In the etching of the ruthenium film 55, the silicon oxide film is used as a hard mask without using the photoresist film as a mask. This is because the silicon oxide film can have a higher etching selectivity with ruthenium than the photoresist film, and can prevent the formation of the side wall adhesion due to the detachment of the organic substance from the photoresist film, thereby improving the etching shape. It has the effect of.
【0133】次に、図11(e)に示すように、シリコ
ン酸化膜52をマスクとしてルテニウム膜55の下地で
ある窒化チタン膜47をエッチングする。窒化チタン膜
47のエッチングは、たとえばECR(Electron Cycro
tron Resonance)プラズマを用いて行うことができる。
エッチング条件は、たとえば処理圧力を8mTorr、
μ波電力を300W、周波数800kHzのRFバイア
ス電力を70W、エッチングガスを三塩化ボロン(BC
l3 )および塩素(Cl2 )を各々30sccmおよび
70sccm、基板温度を50℃とすることができる。
窒化チタン膜47のエッチング処理によりシリコン酸化
膜52(マスク)も一部削れ、その膜厚が図示するよう
に減少する。なお、シリコン酸化膜52の稜部は前記の
ような工程で削られるため丸みを帯びる。このような丸
みを有しているため、次工程のBST膜58の堆積が被
覆性よく行えるというメリットがある。Next, as shown in FIG. 11E, using the silicon oxide film 52 as a mask, the titanium nitride film 47 as the base of the ruthenium film 55 is etched. The etching of the titanium nitride film 47 is performed, for example, by ECR (Electron Cycro
tron Resonance) plasma.
The etching conditions are, for example, a processing pressure of 8 mTorr,
Microwave power of 300 W, RF bias power of 800 kHz frequency of 70 W, etching gas of boron trichloride (BC
l 3 ) and chlorine (Cl 2 ) can be 30 sccm and 70 sccm, respectively, and the substrate temperature can be 50 ° C.
The silicon oxide film 52 (mask) is partially removed by the etching of the titanium nitride film 47, and its thickness is reduced as shown in the figure. The ridge of the silicon oxide film 52 is rounded because it is cut in the above-described process. Due to such roundness, there is an advantage that the deposition of the BST film 58 in the next step can be performed with good coverage.
【0134】次に、図11(f)に示すように、シリコ
ン酸化膜52を除去することなくBST膜58を堆積す
る。BST膜58はCVD法により堆積でき、その膜厚
は20nmとする。BST膜58はCVD法により形成
されるため、本実施の形態のような微細加工され、アス
ペクト比が高い下部電極51上にも均一に膜形成を行う
ことができる。なお、BST膜58に代えて他の高誘電
体膜、たとえば酸化タンタル膜、PZT、PLZT等を
用いてもよい。Next, as shown in FIG. 11F, a BST film 58 is deposited without removing the silicon oxide film 52. The BST film 58 can be deposited by a CVD method, and its thickness is set to 20 nm. Since the BST film 58 is formed by the CVD method, the film can be uniformly formed on the lower electrode 51 which is finely processed and has a high aspect ratio as in this embodiment. Note that, instead of the BST film 58, another high dielectric film, for example, a tantalum oxide film, PZT, PLZT, or the like may be used.
【0135】このようにシリコン酸化膜52を除去する
ことなくBST膜58を堆積するため、シリコン酸化膜
52の除去処理に伴う下部電極51の形状の変化、一般
に下部電極51パターンの細り、下部電極51の稜部の
丸まり等の微細加工にとって好ましくない形状変化を防
止することができる。可能な限り微細に加工した後に生
じるパターンの形状変化は、微細に加工したが故にその
影響が大きく、せっかく微細に加工できてもその後に形
状が変化してしまっては微細加工を行った意義が半減し
好ましくない。そこで、本発明では加工形状を阻害する
シリコン酸化膜52の除去処理を省略し、最も精密に加
工された下部電極51の状態を維持するものである。As described above, since the BST film 58 is deposited without removing the silicon oxide film 52, the shape of the lower electrode 51 changes due to the removal process of the silicon oxide film 52, generally, the pattern of the lower electrode 51 becomes thinner and the lower electrode 51 becomes thinner. It is possible to prevent a change in shape unfavorable for fine processing such as rounding of the ridge portion of 51. The shape change of the pattern that occurs after processing as fine as possible has a large effect because it is processed finely, and even if it can be processed finely, the significance of performing fine processing if the shape changes afterwards It is not preferable because it is reduced by half. Therefore, in the present invention, the removal process of the silicon oxide film 52 that hinders the processed shape is omitted, and the state of the lower electrode 51 that has been most precisely processed is maintained.
【0136】また、シリコン酸化膜52を除去しないこ
とにより、シリコン酸化膜52の除去処理工程で発生す
るであろう下部電極51表面の荒れを防止できる。シリ
コン酸化膜52を除去すれば、シリコン酸化膜52のエ
ッチング処理に伴い、下部電極51の表面に荒れが発生
する。このような荒れ(粗面化)は、BST膜58の接
着性を低下し、情報蓄積容量素子Cの信頼性を低下させ
る要因となり、著しい場合にはBST膜58の剥離を生
じてDRAMの歩留まりを低下させる恐れもある。そこ
で、本発明ではこのような荒れの発生を未然に防止する
ためにシリコン酸化膜52を残存させるものである。Further, by not removing the silicon oxide film 52, it is possible to prevent the surface of the lower electrode 51 from being roughened which may occur in the step of removing the silicon oxide film 52. If the silicon oxide film 52 is removed, the surface of the lower electrode 51 becomes rough due to the etching of the silicon oxide film 52. Such roughness (roughening) lowers the adhesiveness of the BST film 58 and lowers the reliability of the information storage capacitor C. In a severe case, the BST film 58 is peeled off and the yield of the DRAM is increased. May be reduced. Therefore, in the present invention, the silicon oxide film 52 is left in order to prevent the occurrence of such roughness.
【0137】さらに、シリコン酸化膜52の除去工程を
省略することにより、シリコン酸化膜52の除去工程自
体がなくなり、DRAMの製造工程が簡略化されるばか
りでなく、エッチング処理(シリコン酸化膜52の除去
工程)の後の洗浄工程等除去工程に付随する処理工程を
も省略してDRAM製造工程を簡略化することができ
る。Further, omitting the step of removing the silicon oxide film 52 eliminates the step of removing the silicon oxide film 52 itself, which simplifies the manufacturing process of the DRAM and also performs the etching process (the process of removing the silicon oxide film 52). The processing steps accompanying the removal step such as the cleaning step after the removal step) can be omitted, and the DRAM manufacturing step can be simplified.
【0138】下部電極51の上部にシリコン酸化膜52
を残存させることにより前記のような工程上あるいはD
RAMの性能上のメリットがある。一方、前記したとお
りシリコン酸化膜52を残存させることによるデメリッ
トは存在するが、本実施の形態のような寸法で微細加工
される下部電極51に適用する限り、そのデメリットは
さほど支配的で無いことは前記した通りである。A silicon oxide film 52 is formed on the lower electrode 51.
Is left on the above process or D
There is an advantage in RAM performance. On the other hand, as described above, there is a demerit caused by leaving the silicon oxide film 52, but the demerit is not so dominant as long as it is applied to the lower electrode 51 which is finely processed with dimensions as in the present embodiment. Is as described above.
【0139】次に、図11(g)に示すように、BST
膜58を酸素雰囲気で熱処理(アニール)を行なう。熱
処理温度は約700℃である。この熱処理によりBST
膜58の酸素欠陥をなくすことができる。700℃とい
う温度条件は、酸素雰囲気における熱処理により下部電
極51およびその上面の残留物が膨張等体積変化をしな
いという要件から選択される。シリコン酸化膜52は7
00℃の酸素雰囲気熱処理で体積膨張することがなく、
前記要件を満足する。Next, as shown in FIG.
The film 58 is heat-treated (annealed) in an oxygen atmosphere. The heat treatment temperature is about 700 ° C. By this heat treatment, BST
Oxygen defects in the film 58 can be eliminated. The temperature condition of 700 ° C. is selected from the requirement that the lower electrode 51 and the residue on the upper surface do not undergo volume changes such as expansion due to heat treatment in an oxygen atmosphere. The silicon oxide film 52 has a thickness of 7
No volume expansion by oxygen atmosphere heat treatment at 00 ° C,
Satisfies the above requirements.
【0140】次に、図11(h)に示すように、BST
膜58上にルテニウム膜59を堆積し、図12(i)に
示すようにルテニウム膜59上にフォトレジスト膜60
を形成する。フォトレジスト膜60はDRAMのメモリ
セル領域を覆うように形成する。次に、図12(j)に
示すようにこのフォトレジスト膜60をマスクとしてル
テニウム膜59およびBST膜58をエッチングし、容
量絶縁膜53および上部電極54を形成する。その後、
フォトレジスト膜60をアッシング等により除去し、ル
テニウムからなる下部電極51、BSTからなる容量絶
縁膜53およびルテニウムからなる上部電極54を有す
る情報蓄積容量素子Cを完成する(図12(k))。こ
れにより、メモリセル選択用MISFETQsとこれに
直列に接続された情報蓄積容量素子Cとで構成されるD
RAMのメモリセルが完成する。Next, as shown in FIG.
A ruthenium film 59 is deposited on the film 58, and a photoresist film 60 is formed on the ruthenium film 59 as shown in FIG.
To form The photoresist film 60 is formed so as to cover the memory cell region of the DRAM. Next, as shown in FIG. 12 (j), the ruthenium film 59 and the BST film 58 are etched using the photoresist film 60 as a mask to form a capacitance insulating film 53 and an upper electrode 54. afterwards,
The photoresist film 60 is removed by ashing or the like to complete an information storage capacitor C having a lower electrode 51 made of ruthenium, a capacitance insulating film 53 made of BST, and an upper electrode 54 made of ruthenium (FIG. 12 (k)). As a result, a memory cell selecting MISFET Qs and an information storage capacitor C connected in series
The memory cell of the RAM is completed.
【0141】ルテニウム膜59の堆積にはたとえばスパ
ッタ法またはCVD法を用いることができる。また、ル
テニウム膜59およびBST膜58のエッチングには、
前記した図13に示すエッチング装置を用いることがで
きる。エッチング条件は、たとえば反応圧力2mTor
r、プラズマソースパワー300W、FRバイアスパワ
ー600W、四フッ化炭素(CF4 )およびアルゴン
(Ar)を各々10sccmおよび40sccmで、オ
ーバーエッチング量を10%とすることができる。この
ような条件では、エッチング形状は異方性を発揮せず、
テーパ角は約60度となるが、ここでは微細加工を要求
されるわけではないので不都合はない。For the deposition of the ruthenium film 59, for example, a sputtering method or a CVD method can be used. Further, for etching the ruthenium film 59 and the BST film 58,
The etching apparatus shown in FIG. 13 can be used. The etching condition is, for example, a reaction pressure of 2 mTorr.
r, plasma source power 300 W, FR bias power 600 W, carbon tetrafluoride (CF 4 ) and argon (Ar) are 10 sccm and 40 sccm, respectively, and the amount of overetching can be 10%. Under such conditions, the etched shape does not exhibit anisotropy,
Although the taper angle is about 60 degrees, there is no inconvenience because fine processing is not required here.
【0142】なお、上部電極54上には、適当なバリア
メタルを形成してもよい。また、上部電極54を構成す
る材料としては、二酸化ルテニウム膜に代えて、窒化チ
タン膜、ルテニウム膜、あるいはタングステン膜を用い
ることができる。Note that an appropriate barrier metal may be formed on the upper electrode. Further, as a material forming the upper electrode 54, a titanium nitride film, a ruthenium film, or a tungsten film can be used instead of the ruthenium dioxide film.
【0143】次に、図15に示すように、情報蓄積容量
素子Cの上部にSOGからなるシリコン酸化膜61を形
成する。シリコン酸化膜61にSOG膜を用いた場合に
はメモリセルの形成された領域を平坦化すると同時に、
周辺回路領域との段差を緩和することができる。なお、
情報蓄積容量素子Cの上部とシリコン酸化膜61との間
に膜厚40nm程度のたとえばオゾン(O3 )とテトラエ
トキシシラン(TEOS)とをソースガスに用いたプラ
ズマCVD法で堆積されたシリコン酸化膜を形成しても
良い。Next, as shown in FIG. 15, a silicon oxide film 61 made of SOG is formed on the information storage capacitor C. When the SOG film is used for the silicon oxide film 61, the region where the memory cell is formed is flattened,
The step with the peripheral circuit region can be reduced. In addition,
Silicon oxide deposited by a plasma CVD method using, for example, ozone (O 3 ) and tetraethoxysilane (TEOS) having a thickness of about 40 nm as a source gas between the upper portion of the information storage capacitor C and the silicon oxide film 61. A film may be formed.
【0144】次に、フォトレジスト膜をマスクにしたド
ライエッチングで周辺回路の第1層配線38の上部のシ
リコン酸化膜61、46、45、SOG膜44およびシ
リコン窒化膜40を除去することにより、スルーホール
62を形成する。また、同様に上部電極54の上部のシ
リコン酸化膜61を除去することにより、スルーホール
63を形成する。その後、スルーホール62、63の内
部にプラグ64を形成し、続いてシリコン酸化膜61の
上部に第2層配線65を形成する。プラグ64は、シリ
コン酸化膜61の上部にスパッタリング法で膜厚100
nm程度のTiN膜を堆積し、さらにその上部にCVD法
で膜厚500nm程度のW膜を堆積した後、これらの膜を
エッチバックしてスルーホール62、63の内部に残す
ことにより形成する。第2層配線65は、シリコン酸化
膜61の上部にスパッタリング法で膜厚50nm程度のT
iN膜、膜厚500nm程度のAl(アルミニウム)膜、
膜厚50nm程度のTi膜を堆積した後、フォトレジスト
膜をマスクにしたドライエッチングでこれらの膜をパタ
ーニングして形成する。Next, the silicon oxide films 61, 46, 45, the SOG film 44 and the silicon nitride film 40 above the first layer wiring 38 of the peripheral circuit are removed by dry etching using a photoresist film as a mask. A through hole 62 is formed. Similarly, a through hole 63 is formed by removing the silicon oxide film 61 on the upper electrode 54. After that, a plug 64 is formed inside the through holes 62 and 63, and then a second layer wiring 65 is formed above the silicon oxide film 61. The plug 64 has a thickness of 100 over the silicon oxide film 61 by a sputtering method.
A TiN film having a thickness of about 500 nm is deposited, and a W film having a thickness of about 500 nm is further deposited thereon by a CVD method. Then, these films are etched back and left inside the through holes 62 and 63. The second layer wiring 65 is formed on the silicon oxide film 61 by a sputtering method so as to have a thickness of about 50 nm.
an iN film, an Al (aluminum) film having a thickness of about 500 nm,
After a Ti film having a thickness of about 50 nm is deposited, these films are formed by patterning by dry etching using a photoresist film as a mask.
【0145】その後、層間絶縁膜を介して第3層配線を
形成し、その上部にシリコン酸化膜とシリコン窒化膜と
で構成されたパッシベーション膜を堆積するが、その図
示は省略する。以上の工程により、本実施の形態のDR
AMが略完成する。Thereafter, a third layer wiring is formed via an interlayer insulating film, and a passivation film composed of a silicon oxide film and a silicon nitride film is deposited thereon, but is not shown. Through the above steps, the DR of the present embodiment
AM is almost completed.
【0146】なお、第3層配線およびそれに接続するプ
ラグは第2層配線の場合と同様に形成することができ、
層間絶縁膜は、たとえば膜厚300nm程度のシリコン酸
化膜、膜厚400nm程度のSOG膜および膜厚300nm
程度のシリコン酸化膜で構成できる。シリコン酸化膜
は、たとえばオゾン(O3 )とテトラエトキシシラン
(TEOS)とをソースガスに用いたプラズマCVD法
で堆積できる。The third-layer wiring and the plugs connected to it can be formed in the same manner as the second-layer wiring.
The interlayer insulating film includes, for example, a silicon oxide film having a thickness of about 300 nm, an SOG film having a thickness of about 400 nm, and a thickness of 300 nm.
It can be composed of a silicon oxide film of a degree. The silicon oxide film can be deposited by, for example, a plasma CVD method using ozone (O 3 ) and tetraethoxysilane (TEOS) as a source gas.
【0147】本実施の形態によれば、下部電極51の材
料としてBSTのような強誘電性の容量絶縁膜53に親
和性のよいルテニウムを用い、この下部電極51のエッ
チングの際にハードマスクであるシリコン酸化膜52を
残存させ、シリコン酸化膜52を残存させた状態で容量
絶縁膜53を形成する。これにより、シリコン酸化膜5
2の除去工程を省略して工程を簡略化することができ、
また、除去工程で発生するであろう下部電極51上面の
荒れ、あるいは、下地の荒れを防ぎ、容量絶縁膜53を
信頼性良く形成することができる。さらに、シリコン酸
化膜52の除去工程で生じるであろう下部電極51のパ
ターンの鈍りあるいは細りを防止して、微細に加工形成
されたル下部電極51の形状を保持することができる。According to the present embodiment, as the material of the lower electrode 51, ruthenium having a good affinity for the ferroelectric capacitor insulating film 53 such as BST is used. A certain silicon oxide film 52 is left, and a capacitor insulating film 53 is formed with the silicon oxide film 52 remaining. Thereby, the silicon oxide film 5
Step 2 can be simplified by omitting the removal step 2,
In addition, it is possible to prevent the upper surface of the lower electrode 51 or the underlayer from being roughened which may occur in the removing step, and to form the capacitor insulating film 53 with high reliability. Furthermore, the pattern of the lower electrode 51 which is likely to be generated in the step of removing the silicon oxide film 52 can be prevented from being dull or thinned, and the shape of the finely formed lower electrode 51 can be maintained.
【0148】なお、本実施の形態では、下部電極51が
ルテニウム膜の場合を説明したが、二酸化ルテニウム、
あるいはルテニウムと二酸化ルテニウムとの積層膜とす
ることもできる。In this embodiment, the case where the lower electrode 51 is made of a ruthenium film has been described.
Alternatively, a laminated film of ruthenium and ruthenium dioxide can be used.
【0149】また、本実施の形態では、ルテニウム膜5
5のエッチングストッパとして窒化チタン膜47を用い
たが、窒化チタン膜47に代えてシリコン窒化膜を用い
ることができる。すなわち、シリコン窒化膜も窒化チタ
ン膜47と同様に酸素ラジカルを主体とするエッチング
作用に対して大きなエッチング選択比を有するため、本
実施の形態のエッチングストッパに用いることができ
る。この場合、シリコン窒化膜は不導体であるため、ル
テニウム膜55のエッチング後つまり下部電極51の形
成後にエッチングして除去する必要がなく、前記図11
(e)の工程は必要なくなる。この場合には、図11
(d)の工程の後のBST膜58を形成すればよい。従
って、工程を簡略化できる。ただし、下部電極51上に
は比較的厚いシリコン酸化膜52が残存する。しかし、
このようなシリコン酸化膜52が情報蓄積容量素子Cの
性能を阻害するものではないことは前記した通りであ
る。Further, in the present embodiment, the ruthenium film 5
Although the titanium nitride film 47 was used as the etching stopper of No. 5, a silicon nitride film can be used instead of the titanium nitride film 47. That is, the silicon nitride film also has a large etching selectivity to the etching action mainly composed of oxygen radicals like the titanium nitride film 47, and thus can be used as the etching stopper of the present embodiment. In this case, since the silicon nitride film is a non-conductor, it is not necessary to remove the silicon nitride film by etching after etching the ruthenium film 55, that is, after forming the lower electrode 51.
The step (e) becomes unnecessary. In this case, FIG.
The BST film 58 after the step (d) may be formed. Therefore, the steps can be simplified. However, a relatively thick silicon oxide film 52 remains on the lower electrode 51. But,
As described above, the silicon oxide film 52 does not hinder the performance of the information storage capacitor C.
【0150】(実施の形態2)本実施の形態2のDRA
Mは、実施の形態1のDRAMと情報蓄積容量素子Cの
構成および製造方法において相違するのみで、他の構成
および製造方法は実施の形態1と同様である。従って、
情報蓄積容量素子Cの製造方法について説明し、その他
の説明は省略する。(Embodiment 2) DRA of Embodiment 2
M differs from the DRAM of the first embodiment only in the configuration and the manufacturing method of the information storage capacitor C, and other configurations and the manufacturing method are the same as those of the first embodiment. Therefore,
A method of manufacturing the information storage capacitor C will be described, and other description will be omitted.
【0151】図16は、実施の形態2のDRAMの情報
蓄積容量素子の製造工程の一例を工程順に示した断面図
である。図16は、図11および図12と同様に、図1
0(a)におけるB−B線断面を示し、また、DRAM
の情報蓄積容量素子Cの領域のみを示している。FIG. 16 is a cross-sectional view showing an example of a manufacturing process of the information storage capacitor of the DRAM according to the second embodiment in the order of processes. FIG. 16 is similar to FIG. 1 and FIG.
0 (a) shows a cross section taken along line BB, and
3 shows only the area of the information storage capacitance element C.
【0152】実施の形態1の図8の工程の後、図16
(a)に示すように、窒化チタン膜47上にルテニウム
膜55および白金膜66を形成し、白金膜66上にパタ
ーニングされたフォトレジスト膜67を形成する。After the step of FIG. 8 of the first embodiment, FIG.
As shown in (a), a ruthenium film 55 and a platinum film 66 are formed on a titanium nitride film 47, and a patterned photoresist film 67 is formed on the platinum film 66.
【0153】ルテニウム膜55については、実施の形態
1と同様であるため詳細な説明は省略する。白金膜66
は、ルテニウム膜55をエッチングする際のハードマス
クとして機能し、また下部電極の一部として機能するも
のである。その膜厚は後のエッチング工程で減少するこ
とを考慮して0.1μmとする。Since the ruthenium film 55 is the same as that of the first embodiment, a detailed description is omitted. Platinum film 66
Functions as a hard mask when the ruthenium film 55 is etched and also functions as a part of the lower electrode. The thickness is set to 0.1 μm in consideration of a decrease in a later etching step.
【0154】フォトレジスト膜67は、白金膜66をパ
ターニングする際のマスクに用いられ、通常のフォトリ
ソグラフィ工程により形成する。フォトレジスト膜67
のパターニングは、実施の形態1の場合と相違し、白金
膜66のエッチングの際の側壁部着物による底面積の増
加を考慮してあらかじめその幅を小さく形成する。すな
わち、図示するようにパターン幅を0.1μmとして形成
する。また、パターン間隔は190nmとする。フォト
レジスト膜67の膜厚は、白金膜66のエッチングの際
の減少分を考慮して300nmとする。フォトレジスト
膜67にEB(Electron Beam )レジストを用いること
ができることは実施の形態1と同様である。なお、フォ
トレジスト膜67は、その上部(稜部)が丸みを帯びた
形状、あるいは面取り形状、すなわちラウンドレジスト
で形成される。このようにフォトレジスト膜67をラウ
ンドレジストで形成することにより白金のエッチングの
際の側壁付着物を低減して異方性よく白金をエッチング
することができる。The photoresist film 67 is used as a mask when patterning the platinum film 66, and is formed by a usual photolithography process. Photoresist film 67
Unlike the first embodiment, the patterning is formed to have a small width in advance in consideration of an increase in the bottom area due to the side wall attached when the platinum film 66 is etched. That is, as shown in the figure, the pattern width is set to 0.1 μm. The pattern interval is 190 nm. The thickness of the photoresist film 67 is set to 300 nm in consideration of a decrease in the etching of the platinum film 66. As in the first embodiment, an EB (Electron Beam) resist can be used for the photoresist film 67. The photoresist film 67 is formed with a rounded or chamfered upper part (ridge), that is, a round resist. By forming the photoresist film 67 with a round resist as described above, it is possible to reduce the amount of deposits on the side wall during the etching of platinum and to etch platinum with good anisotropy.
【0155】次に、図16(b)に示すように、フォト
レジスト膜67をマスクとして白金膜66をパターニン
グし、白金からなるハードマスク68を形成する。白金
膜66のエッチングには、たとえばマグネトロン反応性
イオンエッチングを用いることができる。エッチング条
件は、たとえば反応圧力を5mTorr、RF電力を2
kW、エッチングガスをアルゴン15sccm、基板温
度を30℃とすることができる。すなわちスパッタリン
グで白金膜をエッチングする。このようなエッチング条
件では、白金のエッチングレートは約150nm/mi
nでありフォトレジスト膜67に対する選択比は約1で
ある。このため、白金膜66のエッチング完了時には約
200nmの膜厚のフォトレジスト膜67がハードマス
ク68の上部に残存する。また、フォトレジスト膜67
およびハードマスク68の側壁には側壁付着物69が形
成される。側壁付着物69は、白金エッチングの際に生
成する反応生成物の蒸気圧が低いため、再付着により形
成されるものであり、容易に形成できる。本実施の形態
では、この側壁付着物69を次工程のルテニウム膜55
のエッチングマスクに積極的に利用するものである。側
壁付着物69が形成されることにより、ハードマスク6
8とともにマスクとして作用する領域が広がり、その領
域の底面部でルテニウム膜55のパターニング寸法とし
て意図する0.13μmになるようにする。これにより0.
13μm幅の下部電極パターンが形成される。Next, as shown in FIG. 16B, the platinum film 66 is patterned using the photoresist film 67 as a mask to form a hard mask 68 made of platinum. For etching the platinum film 66, for example, magnetron reactive ion etching can be used. The etching conditions are, for example, a reaction pressure of 5 mTorr and an RF power of 2
kW, an etching gas of 15 sccm of argon, and a substrate temperature of 30 ° C. That is, the platinum film is etched by sputtering. Under such etching conditions, the etching rate of platinum is about 150 nm / mi.
n, and the selectivity to the photoresist film 67 is about 1. Therefore, when the etching of the platinum film 66 is completed, the photoresist film 67 having a thickness of about 200 nm remains on the hard mask 68. Also, the photoresist film 67
In addition, a side wall deposit 69 is formed on the side wall of the hard mask 68. The side wall deposit 69 is formed by reattachment because the reaction product generated during platinum etching has a low vapor pressure, and can be easily formed. In the present embodiment, this side wall deposit 69 is transferred to the ruthenium film 55 in the next step.
This is positively used for the etching mask. By forming the side wall deposits 69, the hard mask 6
The patterning area of the ruthenium film 55 is set to 0.13 μm as intended as the patterning dimension of the ruthenium film 55 at the bottom surface of the area which acts as a mask together with 8. This gives 0.
A lower electrode pattern having a width of 13 μm is formed.
【0156】次に、図16(c)に示すように、フォト
レジスト膜67を除去する。フォトレジスト膜67の除
去は実施の形態1と同様である。Next, as shown in FIG. 16C, the photoresist film 67 is removed. The removal of the photoresist film 67 is the same as in the first embodiment.
【0157】次に、図16(d)に示すように、ハード
マスク68および側壁付着物69をマスクとしてルテニ
ウム膜55をエッチングすることにより下部電極51を
形成する。ルテニウム膜55のエッチングは、実施の形
態1と同様に行う。従って、ルテニウム膜55は、異方
性よくテーパ角89度でほぼ垂直に形成される。なお、
ルテニウム膜55のエッチングに際して、ハードマスク
68の稜部および側壁付着物69の突出部がエッチング
されて丸みを帯びる。Next, as shown in FIG. 16D, the lower electrode 51 is formed by etching the ruthenium film 55 using the hard mask 68 and the side wall deposit 69 as a mask. The etching of the ruthenium film 55 is performed in the same manner as in the first embodiment. Therefore, the ruthenium film 55 is formed almost anisotropically with an anisotropic taper angle of 89 degrees. In addition,
When the ruthenium film 55 is etched, the ridges of the hard mask 68 and the protrusions of the side wall deposits 69 are etched and rounded.
【0158】次に、図16(e)に示すように、ハード
マスク68および側壁付着物69をマスクとしてルテニ
ウム膜55の下地である窒化チタン膜47をエッチング
する。窒化チタン膜47のエッチングは、実施の形態1
と同様である。窒化チタン膜47のエッチング処理によ
りハードマスク68および側壁付着物69も一部削れ、
その膜厚が図示するように減少する。なお、ハードマス
ク68および側壁付着物69の稜部は前記のような工程
で削られるためさらに丸みを帯びる。このような丸みを
有しているため、次工程のBST膜58の堆積が被覆性
よく行えるというメリットがある。Next, as shown in FIG. 16E, the titanium nitride film 47, which is the base of the ruthenium film 55, is etched using the hard mask 68 and the side wall deposits 69 as a mask. The etching of the titanium nitride film 47 is performed in the first embodiment.
Is the same as By the etching treatment of the titanium nitride film 47, a part of the hard mask 68 and the side wall deposit 69 are also cut off,
The film thickness decreases as shown. Note that the ridges of the hard mask 68 and the side wall deposits 69 are further rounded because they are cut in the above-described steps. Due to such roundness, there is an advantage that the deposition of the BST film 58 in the next step can be performed with good coverage.
【0159】次に、図16(f)に示すように、ハード
マスク68および側壁付着物69を除去することなくB
ST膜58を堆積する。BST膜58は実施の形態1と
同様に形成できる。このようにハードマスク68および
側壁付着物69を除去することなくBST膜58を堆積
するメリットは、実施の形態1で説明したメリットと同
様である。その後の工程は実施の形態1と同様であるた
め説明を省略する。なお、下部電極51の表面に残存す
るハードマスク68は白金で構成されるため、耐熱性に
優れ、BST膜58の酸化雰囲気における熱処理によっ
ても体積増加が発生しないばかりか変質も起こらない。Next, as shown in FIG. 16F, B is removed without removing the hard mask 68 and the side wall deposits 69.
An ST film 58 is deposited. The BST film 58 can be formed in the same manner as in the first embodiment. The merit of depositing the BST film 58 without removing the hard mask 68 and the side wall deposits 69 is the same as the merit described in the first embodiment. Subsequent steps are the same as in the first embodiment, and a description thereof will not be repeated. Since the hard mask 68 remaining on the surface of the lower electrode 51 is made of platinum, the hard mask 68 has excellent heat resistance, and the heat treatment of the BST film 58 in an oxidizing atmosphere does not cause an increase in volume and does not cause deterioration.
【0160】本実施の形態によれば、実施の形態1で説
明した効果に加えて、下部電極51上部に残存させたハ
ードマスク68が導電体である白金からなるため、ハー
ドマスク68も下部電極51の一部として機能させるこ
とができ、ハードマスク68の上部に相当する面積分だ
け下部電極面積を増加できる。これにより、情報蓄積容
量素子Cの蓄積容量を増加してDRAMの性能向上を図
ることができる。なお、側壁付着物69は一般に導電体
ではなく、側壁付着物69がBST膜58と接する部分
はキャパシタとして機能することは期待できないが、こ
のような場合であっても、実施の形態1で説明したよう
に、その不利益の影響は余り大きくない。According to the present embodiment, in addition to the effects described in the first embodiment, since hard mask 68 remaining on lower electrode 51 is made of platinum which is a conductor, hard mask 68 is also formed of lower electrode. 51, and the area of the lower electrode can be increased by an area corresponding to the upper part of the hard mask 68. Thereby, the storage capacity of the information storage capacitor C can be increased to improve the performance of the DRAM. It should be noted that the side wall deposit 69 is generally not a conductor, and the portion where the side wall deposit 69 is in contact with the BST film 58 cannot be expected to function as a capacitor. However, even in such a case, the first embodiment will be described. As you can see, the impact of that disadvantage is not very large.
【0161】なお、下部電極51を二酸化ルテニウム、
あるいはルテニウムと二酸化ルテニウムとの積層膜とす
ることができること、窒化チタン膜47をシリコン窒化
膜に代えることができることは実施の形態1と同様であ
る。The lower electrode 51 is made of ruthenium dioxide,
Alternatively, as in the first embodiment, a laminated film of ruthenium and ruthenium dioxide can be used, and titanium nitride film 47 can be replaced with a silicon nitride film.
【0162】(実施の形態3)本実施の形態3のDRA
Mは、実施の形態1のDRAMと情報蓄積容量素子Cの
構成および製造方法において相違するのみで、他の構成
および製造方法は実施の形態1と同様である。従って、
情報蓄積容量素子Cの製造方法について説明し、その他
の説明は省略する。(Embodiment 3) DRA of Embodiment 3
M differs from the DRAM of the first embodiment only in the configuration and the manufacturing method of the information storage capacitor C, and other configurations and the manufacturing method are the same as those of the first embodiment. Therefore,
A method of manufacturing the information storage capacitor C will be described, and other description will be omitted.
【0163】図17は、実施の形態3のDRAMの情報
蓄積容量素子の製造工程の一例を工程順に示した断面図
である。図17は、図11および図12と同様に、図1
0(a)におけるB−B線断面を示し、また、DRAM
の情報蓄積容量素子Cの領域のみを示している。FIG. 17 is a cross-sectional view showing one example of the manufacturing process of the information storage capacitor of the DRAM according to the third embodiment in the order of processes. FIG. 17 is similar to FIG. 1 and FIG.
0 (a) shows a cross section taken along line BB, and
3 shows only the area of the information storage capacitance element C.
【0164】実施の形態1の図8の工程の後、図17
(a)に示すように、窒化チタン膜47上にルテニウム
膜55および白金膜66を形成し、白金膜66上にパタ
ーニングされたフォトレジスト膜70を形成する。After the step of FIG. 8 of the first embodiment, FIG.
As shown in (a), a ruthenium film 55 and a platinum film 66 are formed on a titanium nitride film 47, and a patterned photoresist film 70 is formed on the platinum film 66.
【0165】ルテニウム膜55については、実施の形態
1と同様であるため詳細な説明は省略する。白金膜66
は、ルテニウム膜55をエッチングする際のハードマス
クとして機能し、また下部電極の一部として機能するも
のである。その膜厚は後のエッチング工程で減少するこ
とを考慮して0.1μmとする。Since the ruthenium film 55 is the same as that of the first embodiment, a detailed description is omitted. Platinum film 66
Functions as a hard mask when the ruthenium film 55 is etched and also functions as a part of the lower electrode. The thickness is set to 0.1 μm in consideration of a decrease in a later etching step.
【0166】フォトレジスト膜70は、白金膜66をパ
ターニングする際のマスクに用いられ、通常のフォトリ
ソグラフィ工程により形成する。フォトレジスト膜70
のパターニングは、実施の形態1の場合と相違し、白金
膜66のエッチングの際のテーパ部の形成による底面積
の増加を考慮してあらかじめその幅を小さく形成する。
すなわち、図示するようにパターン幅を0.08μmとし
て形成する。また、パターン間隔は260nmとする。
フォトレジスト膜70の膜厚は、白金膜66のエッチン
グの際の減少分を考慮して300nmとする。フォトレ
ジスト膜70にEB(Electron Beam )レジストを用い
ることができることは実施の形態1と同様である。な
お、フォトレジスト膜70は、実施の形態2と同様にそ
の上部(稜部)が丸みを帯びた形状、あるいは面取り形
状、すなわちラウンドレジストで形成される。The photoresist film 70 is used as a mask when patterning the platinum film 66, and is formed by a usual photolithography process. Photoresist film 70
Unlike the first embodiment, the patterning is formed to have a small width in advance in consideration of an increase in the bottom area due to the formation of the tapered portion when the platinum film 66 is etched.
That is, as shown in the figure, the pattern width is formed to be 0.08 μm. The pattern interval is 260 nm.
The thickness of the photoresist film 70 is set to 300 nm in consideration of a decrease in the etching of the platinum film 66. As in the first embodiment, an EB (Electron Beam) resist can be used for the photoresist film 70. Note that the photoresist film 70 is formed in a rounded or chamfered shape at its upper portion (ridge) as in the second embodiment, that is, a round resist.
【0167】次に、図17(b)に示すように、フォト
レジスト膜70をマスクとして白金膜66をパターニン
グし、白金からなるハードマスク68を形成する。白金
膜66のエッチングには、実施の形態2と同様にマグネ
トロン反応性イオンエッチングを用いることができる
が、エッチングの条件が相違する。すなわちエッチング
条件は、たとえば反応圧力を1mTorr、RF電力を
2kW、エッチングガスを塩素(Cl2 )15scc
m、基板温度を30℃とする。すなわち実施の形態2で
はスパッタリングで白金膜をエッチングしたが、実施の
形態3では塩素ラジカルによる化学的な作用により白金
膜66をエッチングする。このようなエッチング条件で
は、白金のエッチングレートは約150nm/minで
ありフォトレジスト膜70に対する選択比は約0.5とな
る。すなわち、フォトレジスト膜70は大量に削られ、
エッチング終了時にはパターニングされた白金膜66
(ハードマスク68)に僅かに残存する程度までその膜
厚が減少する。しかし、パターニングされたハードマス
ク68の側壁には、側壁付着物が形成されない。これは
塩素ラジカルによって側壁付着物が削りとられたためで
ある。ただし、白金膜66の異方性は悪く、テーパ角が
約75度となる。このためハードマスク68の底部が当
初のフォトレジスト膜70のパターン幅より太り、エッ
チング終了時にハードマスク68底部の幅が0.13μm
となる。これにより0.13μm幅の下部電極パターンが
形成される。Next, as shown in FIG. 17B, the platinum film 66 is patterned using the photoresist film 70 as a mask to form a hard mask 68 made of platinum. For etching the platinum film 66, magnetron reactive ion etching can be used as in the second embodiment, but the etching conditions are different. That is, the etching conditions include, for example, a reaction pressure of 1 mTorr, an RF power of 2 kW, and an etching gas of chlorine (Cl 2 ) 15 scc.
m, and the substrate temperature is 30 ° C. That is, in the second embodiment, the platinum film is etched by sputtering, but in the third embodiment, the platinum film 66 is etched by a chemical action of chlorine radicals. Under such etching conditions, the etching rate of platinum is about 150 nm / min, and the selectivity to the photoresist film 70 is about 0.5. That is, the photoresist film 70 is shaved in large quantities,
At the end of the etching, the patterned platinum film 66
(Hard mask 68) The film thickness is reduced to such an extent that it remains slightly. However, no side wall deposits are formed on the side walls of the patterned hard mask 68. This is because the side wall deposits were scraped off by chlorine radicals. However, the anisotropy of the platinum film 66 is poor, and the taper angle is about 75 degrees. Therefore, the bottom of the hard mask 68 is thicker than the original pattern width of the photoresist film 70, and the width of the bottom of the hard mask 68 is 0.13 μm at the end of etching.
Becomes As a result, a lower electrode pattern having a width of 0.13 μm is formed.
【0168】次に、図17(c)に示すように、フォト
レジスト膜70を除去する。フォトレジスト膜70の除
去は実施の形態1と同様である。Next, as shown in FIG. 17C, the photoresist film 70 is removed. The removal of the photoresist film 70 is the same as in the first embodiment.
【0169】次に、図17(d)に示すように、ハード
マスク68をマスクとしてルテニウム膜55をエッチン
グすることにより下部電極51を形成する。ルテニウム
膜55のエッチングは、実施の形態1と同様に行う。従
って、ルテニウム膜55は、異方性よくテーパ角89度
でほぼ垂直に形成される。なお、ルテニウム膜55のエ
ッチングに際して、ハードマスク68も一部エッチング
されその膜厚が70nmまで減少する。Next, as shown in FIG. 17D, the lower electrode 51 is formed by etching the ruthenium film 55 using the hard mask 68 as a mask. The etching of the ruthenium film 55 is performed in the same manner as in the first embodiment. Therefore, the ruthenium film 55 is formed almost anisotropically with an anisotropic taper angle of 89 degrees. During the etching of the ruthenium film 55, the hard mask 68 is also partially etched, and its thickness is reduced to 70 nm.
【0170】次に、図17(e)に示すように、ハード
マスク68をマスクとしてルテニウム膜55の下地であ
る窒化チタン膜47をエッチングする。窒化チタン膜4
7のエッチングは、実施の形態1と同様である。窒化チ
タン膜47のエッチング処理によりハードマスク68も
一部削れ、その膜厚が図示するように減少する。なお、
ハードマスク68の稜部は前記のような工程で削られる
ためさらに丸みを帯びる。このような丸みを有している
ため、次工程のBST膜58の堆積が被覆性よく行える
というメリットがある。Next, as shown in FIG. 17E, the titanium nitride film 47 as the base of the ruthenium film 55 is etched using the hard mask 68 as a mask. Titanium nitride film 4
The etching of 7 is the same as that of the first embodiment. The hard mask 68 is partially removed by the etching of the titanium nitride film 47, and its thickness is reduced as shown in the figure. In addition,
The ridge of the hard mask 68 is further rounded because it is cut in the above-described process. Due to such roundness, there is an advantage that the deposition of the BST film 58 in the next step can be performed with good coverage.
【0171】次に、図17(f)に示すように、ハード
マスク68を除去することなくBST膜58を堆積す
る。BST膜58は実施の形態1と同様に形成できる。
このようにハードマスク68を除去することなくBST
膜58を堆積するメリットは、実施の形態1で説明した
メリットと同様である。その後の工程は実施の形態1と
同様であるため説明を省略する。なお、下部電極51の
表面に残存するハードマスク68は白金で構成されるた
め、耐熱性に優れ、BST膜58の酸化雰囲気における
熱処理によっても体積増加が発生しないばかりか変質も
起こらないことは実施の形態2と同様である。Next, as shown in FIG. 17F, a BST film 58 is deposited without removing the hard mask 68. The BST film 58 can be formed in the same manner as in the first embodiment.
Thus, the BST can be performed without removing the hard mask 68.
The merit of depositing the film 58 is the same as the merit described in the first embodiment. Subsequent steps are the same as in the first embodiment, and a description thereof will not be repeated. Since the hard mask 68 remaining on the surface of the lower electrode 51 is made of platinum, the hard mask 68 has excellent heat resistance, and the heat treatment in the oxidizing atmosphere of the BST film 58 does not cause the volume increase but also the deterioration. This is the same as in Embodiment 2.
【0172】本実施の形態によれば、実施の形態1で説
明した効果に加えて、下部電極51上部に残存させたハ
ードマスク68が導電体である白金からなるためハード
マスク68も下部電極51の一部として機能し、また、
ハードマスク68の側面に側壁付着物が形成されないた
め、BST膜58と接するハードマスク68の全領域を
キャパシタとして機能させることができる。すなわち、
ハードマスク68の上面だけでなく、ハードマスク68
の側面をもキャパシタとして機能させることができ。こ
れにより、下部電極51およびハードマスク68表面の
全表面積がキャパシタに寄与し、情報蓄積容量素子Cの
蓄積容量を実施の形態2に比較してさらに増加しDRA
Mの性能向上を図ることができる。つまり、実施の形態
1で説明したようなハードマスク68を残存させること
による効果が得られるにもかかわらず、ハードマスク6
8を残存させることによる不利益が存在しない。According to the present embodiment, in addition to the effects described in the first embodiment, since hard mask 68 remaining on lower electrode 51 is made of platinum which is a conductor, hard mask 68 is also formed of lower electrode 51. Function as part of
Since no side wall deposit is formed on the side surface of the hard mask 68, the entire region of the hard mask 68 in contact with the BST film 58 can function as a capacitor. That is,
Not only the upper surface of the hard mask 68 but also the hard mask 68
Can also function as a capacitor. As a result, the entire surface area of the lower electrode 51 and the surface of the hard mask 68 contributes to the capacitor, and the storage capacitance of the information storage capacitor C is further increased as compared with the second embodiment.
The performance of M can be improved. That is, despite the effect obtained by leaving the hard mask 68 as described in the first embodiment, the hard mask 6
There is no penalty for leaving 8.
【0173】なお、下部電極51を二酸化ルテニウム、
あるいはルテニウムと二酸化ルテニウムとの積層膜とす
ることができること、窒化チタン膜47をシリコン窒化
膜に代えることができることは実施の形態1と同様であ
る。The lower electrode 51 is made of ruthenium dioxide,
Alternatively, as in the first embodiment, a laminated film of ruthenium and ruthenium dioxide can be used, and titanium nitride film 47 can be replaced with a silicon nitride film.
【0174】(実施の形態4)本実施の形態4のDRA
Mは、実施の形態1のDRAMと情報蓄積容量素子Cの
構成および製造方法において相違するのみで、他の構成
および製造方法は実施の形態1と同様である。従って、
情報蓄積容量素子Cの製造方法について説明し、その他
の説明は省略する。(Embodiment 4) DRA of Embodiment 4
M differs from the DRAM of the first embodiment only in the configuration and the manufacturing method of the information storage capacitor C, and other configurations and the manufacturing method are the same as those of the first embodiment. Therefore,
A method of manufacturing the information storage capacitor C will be described, and other description will be omitted.
【0175】図18は、実施の形態4のDRAMの情報
蓄積容量素子の製造工程の一例を工程順に示した断面図
である。図18は、図11および図12と同様に、図1
0(a)におけるB−B線断面を示し、また、DRAM
の情報蓄積容量素子Cの領域のみを示している。FIG. 18 is a cross-sectional view showing an example of a manufacturing process of the information storage capacitor of the DRAM according to the fourth embodiment in the order of processes. FIG. 18 is similar to FIG. 1 and FIG.
0 (a) shows a cross section taken along line BB, and
3 shows only the area of the information storage capacitance element C.
【0176】実施の形態1の図8の工程の後、図18
(a)に示すように、窒化チタン膜47上にルテニウム
膜55、白金膜66およびシリコン酸化膜71を形成
し、シリコン酸化膜71上にパターニングされたフォト
レジスト膜70を形成する。After the step of FIG. 8 of the first embodiment, FIG.
7A, a ruthenium film 55, a platinum film 66, and a silicon oxide film 71 are formed on a titanium nitride film 47, and a patterned photoresist film 70 is formed on the silicon oxide film 71.
【0177】ルテニウム膜55、白金膜66について
は、実施の形態3と同様であるため詳細な説明は省略す
る。また、シリコン酸化膜71は、実施の形態1のシリ
コン酸化膜56と同様である。白金膜66はルテニウム
膜55をエッチングする際のハードマスクとして機能
し、また下部電極の一部として機能するものである。そ
の膜厚は後のエッチング工程で減少することを考慮して
0.1μmとする。また、シリコン酸化膜56は白金膜6
6をエッチングする際のハードマスクとして機能するも
のであり、その膜厚は後のエッチング工程で減少するこ
とを考慮して0.3μmとする。Since the ruthenium film 55 and the platinum film 66 are the same as in the third embodiment, detailed description will be omitted. The silicon oxide film 71 is similar to the silicon oxide film 56 of the first embodiment. The platinum film 66 functions as a hard mask when etching the ruthenium film 55, and also functions as a part of the lower electrode. Considering that the film thickness will decrease in the subsequent etching process
0.1 μm. Further, the silicon oxide film 56 is formed of the platinum film 6.
6 functions as a hard mask when etching, and its thickness is set to 0.3 μm in consideration of a decrease in a later etching step.
【0178】フォトレジスト膜70は、シリコン酸化膜
71をパターニングする際のマスクに用いられ、通常の
フォトリソグラフィ工程により形成する。フォトレジス
ト膜70のパターニングは、実施の形態3の場合と同様
に、白金膜66のエッチングの際のテーパ部の形成によ
る底面積の増加を考慮してあらかじめその幅を小さく形
成する。しかし、本実施の形態では白金膜66のエッチ
ングを実施の形態3よりも異方性よく形成するため、パ
ターン幅を若干大きくし0.1μmとして形成する。ま
た、パターン間隔は190nmとする。フォトレジスト
膜70の膜厚は、シリコン酸化膜71のエッチングの際
の減少分を考慮して300nmとする。フォトレジスト
膜70にEB(Electron Beam )レジストを用いること
ができることは実施の形態1〜3と同様である。The photoresist film 70 is used as a mask when patterning the silicon oxide film 71, and is formed by a usual photolithography process. As in the case of the third embodiment, the width of the photoresist film 70 is reduced in advance in consideration of an increase in the bottom area due to the formation of the tapered portion when the platinum film 66 is etched. However, in the present embodiment, since the etching of the platinum film 66 is formed with better anisotropy than in the third embodiment, the pattern width is slightly increased to 0.1 μm. The pattern interval is 190 nm. The thickness of the photoresist film 70 is set to 300 nm in consideration of a decrease in the etching of the silicon oxide film 71. As in the first to third embodiments, an EB (Electron Beam) resist can be used for the photoresist film 70.
【0179】次に、図18(b)に示すように、フォト
レジスト膜70をマスクとしてシリコン酸化膜71をエ
ッチングし、白金膜66をパターニングするためのハー
ドマスク72を形成する。シリコン酸化膜は異方性よく
形成されるため、フォトレジスト膜70のパターンを忠
実に再現し、ハードマスク72の底部においてもパター
ン幅100nm、パターン間隔190nmで形成され
る。Next, as shown in FIG. 18B, the silicon oxide film 71 is etched using the photoresist film 70 as a mask to form a hard mask 72 for patterning the platinum film 66. Since the silicon oxide film is formed with good anisotropy, the pattern of the photoresist film 70 is faithfully reproduced, and the bottom of the hard mask 72 is also formed with a pattern width of 100 nm and a pattern interval of 190 nm.
【0180】次に、図18(c)に示すように、フォト
レジスト膜70を除去する。フォトレジスト膜70の除
去は実施の形態1と同様である。Next, as shown in FIG. 18C, the photoresist film 70 is removed. The removal of the photoresist film 70 is the same as in the first embodiment.
【0181】次に、図18(d)に示すように、シリコ
ン酸化膜からなるハードマスク72をマスクとして白金
膜66をパターニングし、白金からなるハードマスク6
8を形成する。白金膜66のエッチングには、実施の形
態2、3と同様にマグネトロン反応性イオンエッチング
を用いることができるが、エッチングの条件が相違す
る。すなわちエッチング条件は、たとえば反応圧力を5
mTorr、RF電力を1.2kW、エッチングガスを酸
素(O2 )および塩素(Cl2 )を各々80sccmお
よび20sccm、オーバーエッチングを100%、基
板温度を160℃とする。すなわち実施の形態2ではス
パッタリングで白金膜をエッチングし、実施の形態3で
は塩素ラジカルによる化学的エッチングを行ったが、実
施の形態4では酸素ラジカルによる化学的な作用により
白金膜66を基板温度160℃という高温状態でエッチ
ングする。このようなエッチング条件では、白金のエッ
チングレートは約150nm/minでありシリコン酸
化膜からなるハードマスク72に対する選択比は約1と
なる。このような条件では、ハードマスク68の側壁に
は側壁付着物が形成されず、また、白金エッチングの異
方性は実施の形態3よりも改善されてハードマスク68
のテーパ角は約85度となる。このため、ハードマスク
68の底部が当初のハードマスク72のパターン幅より
太り、エッチング終了時にハードマスク68底部の幅が
0.13μmとなる。これにより0.13μm幅のラインア
ンドスペースパターンが形成される。このように白金膜
66のエッチング特性が改善されるため、エッチング工
程のマージンが増加し、また、より高集積に対応が可能
な微細加工を行うことができる。Next, as shown in FIG. 18D, the platinum film 66 is patterned using the hard mask 72 made of a silicon oxide film as a mask, and the hard mask 6 made of platinum is formed.
8 is formed. For etching the platinum film 66, magnetron reactive ion etching can be used as in the second and third embodiments, but the etching conditions are different. That is, the etching conditions are, for example, a reaction pressure of 5
mTorr, RF power is 1.2 kW, etching gas is 80 sccm and 20 sccm of oxygen (O 2 ) and chlorine (Cl 2 ), over-etching is 100%, and substrate temperature is 160 ° C. That is, in the second embodiment, the platinum film is etched by sputtering, and in the third embodiment, chemical etching is performed by chlorine radicals. However, in the fourth embodiment, the platinum film 66 is heated to a substrate temperature of 160 by chemical action of oxygen radicals. Etching is performed at a high temperature of ℃. Under such etching conditions, the etching rate of platinum is about 150 nm / min, and the selectivity to the hard mask 72 made of a silicon oxide film is about 1. Under such conditions, no side wall deposits are formed on the side walls of the hard mask 68, and the anisotropy of the platinum etching is improved as compared with the third embodiment.
Is about 85 degrees. For this reason, the bottom of the hard mask 68 is thicker than the original pattern width of the hard mask 72, and the width of the bottom of the hard mask 68 becomes smaller at the end of etching.
0.13 μm. As a result, a line and space pattern having a width of 0.13 μm is formed. Since the etching characteristics of the platinum film 66 are improved as described above, the margin of the etching process is increased, and fine processing capable of coping with higher integration can be performed.
【0182】次に、図18(e)に示すように、ハード
マスク68をマスクとしてルテニウム膜55をエッチン
グすることにより下部電極51を形成する。なお、この
段階でハードマスク72も一部が削られ、その膜厚が減
少する。ルテニウム膜55のエッチングは、実施の形態
1と同様に行う。従って、ルテニウム膜55は、異方性
よくテーパ角89度でほぼ垂直に形成される。Next, as shown in FIG. 18E, the lower electrode 51 is formed by etching the ruthenium film 55 using the hard mask 68 as a mask. At this stage, a part of the hard mask 72 is also shaved, and its film thickness is reduced. The etching of the ruthenium film 55 is performed in the same manner as in the first embodiment. Therefore, the ruthenium film 55 is formed almost anisotropically with an anisotropic taper angle of 89 degrees.
【0183】次に、図18(f)に示すように、ハード
マスク68をマスクとしてルテニウム膜55の下地であ
る窒化チタン膜47をエッチングする。この段階でハー
ドマスク72が削られ、ほぼ消滅する。窒化チタン膜4
7のエッチングは、実施の形態1と同様である。窒化チ
タン膜47のエッチング処理によりハードマスク68も
一部削れ、その膜厚が図示するように減少する。Next, as shown in FIG. 18F, the titanium nitride film 47 which is the base of the ruthenium film 55 is etched using the hard mask 68 as a mask. At this stage, the hard mask 72 is shaved and almost disappears. Titanium nitride film 4
The etching of 7 is the same as that of the first embodiment. The hard mask 68 is partially removed by the etching of the titanium nitride film 47, and its thickness is reduced as shown in the figure.
【0184】次に、図18(g)に示すように、ハード
マスク68を除去することなくBST膜58を堆積す
る。BST膜58は実施の形態1と同様に形成できる。
このようにハードマスク68を除去することなくBST
膜58を堆積するメリットは、実施の形態1で説明した
メリットと同様である。その後の工程は実施の形態1と
同様であるため説明を省略する。なお、下部電極51の
表面に残存するハードマスク68は白金で構成されるた
め、耐熱性に優れ、BST膜58の酸化雰囲気における
熱処理によっても体積増加が発生しないばかりか変質も
起こらないことは実施の形態2と同様である。Next, as shown in FIG. 18G, a BST film 58 is deposited without removing the hard mask 68. The BST film 58 can be formed in the same manner as in the first embodiment.
Thus, the BST can be performed without removing the hard mask 68.
The merit of depositing the film 58 is the same as the merit described in the first embodiment. Subsequent steps are the same as in the first embodiment, and a description thereof will not be repeated. Since the hard mask 68 remaining on the surface of the lower electrode 51 is made of platinum, the hard mask 68 has excellent heat resistance, and the heat treatment in the oxidizing atmosphere of the BST film 58 does not cause the volume increase but also the deterioration. This is the same as in Embodiment 2.
【0185】本実施の形態によれば、実施の形態1で説
明した効果に加えて、下部電極51上部に残存させたハ
ードマスク68が導電体である白金からなるためハード
マスク68も下部電極51の一部として機能し、また、
ハードマスク68の側面に側壁付着物が形成されないた
め、BST膜58と接するハードマスク68の全領域を
キャパシタとして機能させることができる。すなわち、
ハードマスク68の上面だけでなく、ハードマスク68
の側面をもキャパシタとして機能させることができ。こ
れにより、下部電極51およびハードマスク68表面の
全表面積がキャパシタに寄与し、情報蓄積容量素子Cの
蓄積容量を実施の形態2に比較してさらに増加しDRA
Mの性能向上を図ることができる。さらに、本実施の形
態では最初のパターニングを行うフォトレジスト膜70
を実施の形態3よりも幅広に形成できるため、フォトリ
ソグラフィマージンを増加できる。逆にいえば、本実施
の形態の方が微細加工性に優れている。According to the present embodiment, in addition to the effects described in the first embodiment, since hard mask 68 remaining on lower electrode 51 is made of platinum which is a conductor, hard mask 68 is also made of lower electrode 51. Function as part of
Since no side wall deposit is formed on the side surface of the hard mask 68, the entire region of the hard mask 68 in contact with the BST film 58 can function as a capacitor. That is,
Not only the upper surface of the hard mask 68 but also the hard mask 68
Can also function as a capacitor. As a result, the entire surface area of the lower electrode 51 and the surface of the hard mask 68 contributes to the capacitor, and the storage capacitance of the information storage capacitor C is further increased as compared with the second embodiment.
The performance of M can be improved. Further, in this embodiment, the photoresist film 70 for performing the first patterning is used.
Can be formed wider than in Embodiment 3, so that the photolithography margin can be increased. Conversely, the present embodiment is more excellent in fine workability.
【0186】なお、下部電極51を二酸化ルテニウム、
あるいはルテニウムと二酸化ルテニウムとの積層膜とす
ることができること、窒化チタン膜47をシリコン窒化
膜に代えることができることは実施の形態1と同様であ
る。The lower electrode 51 is made of ruthenium dioxide,
Alternatively, as in the first embodiment, a laminated film of ruthenium and ruthenium dioxide can be used, and titanium nitride film 47 can be replaced with a silicon nitride film.
【0187】(実施の形態5)本実施の形態5のDRA
Mは、実施の形態1のDRAMと情報蓄積容量素子Cの
構成および製造方法において相違するのみで、他の構成
および製造方法は実施の形態1と同様である。従って、
情報蓄積容量素子Cの製造方法について説明し、その他
の説明は省略する。(Embodiment 5) DRA of Embodiment 5
M differs from the DRAM of the first embodiment only in the configuration and the manufacturing method of the information storage capacitor C, and other configurations and the manufacturing method are the same as those of the first embodiment. Therefore,
A method of manufacturing the information storage capacitor C will be described, and other description will be omitted.
【0188】図19は、実施の形態5のDRAMの情報
蓄積容量素子の製造工程の一例を工程順に示した断面図
である。図19は、図11および図12と同様に、図1
0(a)におけるB−B線断面を示し、また、DRAM
の情報蓄積容量素子Cの領域のみを示している。FIG. 19 is a cross-sectional view showing one example of a manufacturing process of the information storage capacitor of the DRAM according to the fifth embodiment in the order of the processes. FIG. 19 is similar to FIG. 1 and FIG.
0 (a) shows a cross section taken along line BB, and
3 shows only the area of the information storage capacitance element C.
【0189】実施の形態1の図8の工程の後、図19
(a)に示すように、窒化チタン膜47上にルテニウム
膜55およびBST膜73を形成し、BST膜73上に
パターニングされたフォトレジスト膜70を形成する。After the step of FIG. 8 of the first embodiment, FIG.
As shown in FIG. 3A, a ruthenium film 55 and a BST film 73 are formed on a titanium nitride film 47, and a patterned photoresist film 70 is formed on the BST film 73.
【0190】ルテニウム膜55については、実施の形態
1と同様であるため詳細な説明は省略する。BST膜7
3は、ルテニウム膜55をエッチングする際のハードマ
スクとして機能し、また容量絶縁膜の一部として機能す
るものである。その膜厚は後のエッチング工程で減少す
ることを考慮して0.1μmとする。Since the ruthenium film 55 is the same as in the first embodiment, a detailed description is omitted. BST film 7
Numeral 3 functions as a hard mask when the ruthenium film 55 is etched and also functions as a part of the capacitance insulating film. The thickness is set to 0.1 μm in consideration of a decrease in a later etching step.
【0191】フォトレジスト膜70は、BST膜73を
パターニングする際のマスクに用いられ、通常のフォト
リソグラフィ工程により形成する。フォトレジスト膜7
0のパターニングは、実施の形態2の場合と同様に、B
ST膜73のエッチングの際のテーパ部の形成による底
面積の増加を考慮してあらかじめその幅を小さく形成す
る。すなわち、図示するようにパターン幅を0.1μmと
して形成する。また、パターン間隔は190nmとす
る。フォトレジスト膜70の膜厚は、BST膜73のエ
ッチングの際の減少分を考慮して300nmとする。フ
ォトレジスト膜70にEB(Electron Beam )レジスト
を用いることができることは実施の形態1と同様であ
る。なお、フォトレジスト膜70は、実施の形態2と同
様にその上部(稜部)が丸みを帯びた形状、あるいは面
取り形状、すなわちラウンドレジストで形成される。The photoresist film 70 is used as a mask when patterning the BST film 73, and is formed by a usual photolithography process. Photoresist film 7
0 is patterned in the same manner as in the second embodiment.
The width of the ST film 73 is reduced in advance in consideration of the increase in the bottom area due to the formation of the tapered portion when etching the ST film 73. That is, as shown in the figure, the pattern width is set to 0.1 μm. The pattern interval is 190 nm. The thickness of the photoresist film 70 is set to 300 nm in consideration of a decrease in the etching of the BST film 73. As in the first embodiment, an EB (Electron Beam) resist can be used for the photoresist film 70. Note that the photoresist film 70 is formed in a rounded or chamfered shape at its upper portion (ridge) as in the second embodiment, that is, a round resist.
【0192】次に、図19(b)に示すように、フォト
レジスト膜70をマスクとしてBST膜73をパターニ
ングし、BSTからなるハードマスク74を形成する。
BST膜73のエッチングには、実施の形態3と同様に
行う。すなわちエッチング条件は、たとえば反応圧力を
1mTorr、RF電力を2kW、エッチングガスを塩
素(Cl2 )15sccm、基板温度を30℃とする。
このようなエッチング条件では、BST膜73のエッチ
ングレートは約150nm/minでありフォトレジス
ト膜70に対する選択比は約1となる。エッチング終了
時にはパターニングされたBST膜73(ハードマスク
74)のテーパ角は70度から80度となり、ハードマ
スク74の底部が当初のフォトレジスト膜70のパター
ン幅より太り、エッチング終了時にハードマスク74底
部の幅が0.13μmとなる。これにより0.13μm幅の
ラインアンドスペースパターンが形成される。Next, as shown in FIG. 19B, the BST film 73 is patterned using the photoresist film 70 as a mask to form a hard mask 74 made of BST.
The etching of the BST film 73 is performed in the same manner as in the third embodiment. That is, as the etching conditions, for example, the reaction pressure is 1 mTorr, the RF power is 2 kW, the etching gas is chlorine (Cl 2 ) 15 sccm, and the substrate temperature is 30 ° C.
Under such etching conditions, the etching rate of the BST film 73 is about 150 nm / min, and the selectivity to the photoresist film 70 is about 1. At the end of etching, the taper angle of the patterned BST film 73 (hard mask 74) changes from 70 degrees to 80 degrees, the bottom of the hard mask 74 becomes wider than the original pattern width of the photoresist film 70, and the bottom of the hard mask 74 at the end of etching. Is 0.13 μm. As a result, a line and space pattern having a width of 0.13 μm is formed.
【0193】次に、図19(c)に示すように、フォト
レジスト膜70を除去する。フォトレジスト膜70の除
去は実施の形態1と同様である。Next, as shown in FIG. 19C, the photoresist film 70 is removed. The removal of the photoresist film 70 is the same as in the first embodiment.
【0194】次に、図19(d)に示すように、ハード
マスク74をマスクとしてルテニウム膜55をエッチン
グすることにより下部電極51を形成する。ルテニウム
膜55のエッチングは、実施の形態1と同様に行う。従
って、ルテニウム膜55は、異方性よくテーパ角89度
でほぼ垂直に形成される。なお、ルテニウム膜55のエ
ッチングに際して、ハードマスク74も一部エッチング
される。Next, as shown in FIG. 19D, the lower electrode 51 is formed by etching the ruthenium film 55 using the hard mask 74 as a mask. The etching of the ruthenium film 55 is performed in the same manner as in the first embodiment. Therefore, the ruthenium film 55 is formed almost anisotropically with an anisotropic taper angle of 89 degrees. Note that when the ruthenium film 55 is etched, the hard mask 74 is also partially etched.
【0195】次に、図19(e)に示すように、ハード
マスク74をマスクとして窒化チタン膜47をエッチン
グする。窒化チタン膜47のエッチングは、実施の形態
1と同様である。窒化チタン膜47のエッチング処理に
よりハードマスク74も一部削れ、その膜厚が減少す
る。Next, as shown in FIG. 19E, the titanium nitride film 47 is etched using the hard mask 74 as a mask. The etching of the titanium nitride film 47 is the same as in the first embodiment. The hard mask 74 is partially removed by the etching of the titanium nitride film 47, and its thickness is reduced.
【0196】次に、図19(f)に示すように、ハード
マスク74を除去することなくBST膜58を堆積す
る。BST膜58は実施の形態1と同様に形成できる。
このようにハードマスク74を除去することなくBST
膜58を堆積するメリットは、実施の形態1で説明した
メリットと同様である。Next, as shown in FIG. 19F, a BST film 58 is deposited without removing the hard mask 74. The BST film 58 can be formed in the same manner as in the first embodiment.
Thus, the BST can be performed without removing the hard mask 74.
The merit of depositing the film 58 is the same as the merit described in the first embodiment.
【0197】次に、図19(g)に示すように、BST
膜58に酸素雰囲気で熱処理を施す。このときBSTか
らなるハードマスク74をBST膜58とが一体化す
る。その後の工程は実施の形態1と同様であるため説明
を省略する。Next, as shown in FIG.
The film 58 is subjected to a heat treatment in an oxygen atmosphere. At this time, the hard mask 74 made of BST is integrated with the BST film 58. Subsequent steps are the same as in the first embodiment, and a description thereof will not be repeated.
【0198】本実施の形態によれば、実施の形態1で説
明した効果に加えて、下部電極51上部に残存させたハ
ードマスク74がBSTからなるため、ハードマスク7
4とBST膜58とが一体化して形成される。このた
め、下部電極51上部のBST膜58の接着性が極めて
良好になる。これにより情報蓄積容量素子Cを信頼性よ
く形成できる。また、BSTは強誘電材料であるため、
下部電極51上部におけるキャパシタ容量値への寄与が
実施の形態1と比較して幾分大きくなる。このため情報
蓄積容量素子Cの蓄積容量が大きくできる。According to the present embodiment, in addition to the effect described in the first embodiment, the hard mask 74 left over the lower electrode 51 is made of BST,
4 and the BST film 58 are integrally formed. For this reason, the adhesiveness of the BST film 58 on the lower electrode 51 becomes extremely good. Thereby, the information storage capacitor C can be formed with high reliability. Also, since BST is a ferroelectric material,
The contribution of the upper part of the lower electrode 51 to the capacitance of the capacitor is somewhat larger than that of the first embodiment. Therefore, the storage capacitance of the information storage capacitor C can be increased.
【0199】なお、下部電極51を二酸化ルテニウム、
あるいはルテニウムと二酸化ルテニウムとの積層膜とす
ることができること、窒化チタン膜47をシリコン窒化
膜に代えることができることは実施の形態1と同様であ
る。The lower electrode 51 is made of ruthenium dioxide,
Alternatively, as in the first embodiment, a laminated film of ruthenium and ruthenium dioxide can be used, and titanium nitride film 47 can be replaced with a silicon nitride film.
【0200】(実施の形態6)本実施の形態6のDRA
Mは、実施の形態1のDRAMと情報蓄積容量素子Cの
構成および製造方法において相違するのみで、他の構成
および製造方法は実施の形態1と同様である。ただし、
本実施の形態では、実施の形態1の窒化チタン膜47に
代えて、酸化チタン膜75を用いる。酸化チタン膜75
はCVD法またはスパッタ法により形成でき、膜厚は3
0nmとする。従って、情報蓄積容量素子Cの製造方法
について説明し、その他の説明は省略する。(Embodiment 6) DRA of Embodiment 6
M differs from the DRAM of the first embodiment only in the configuration and the manufacturing method of the information storage capacitor C, and other configurations and the manufacturing method are the same as those of the first embodiment. However,
In this embodiment, a titanium oxide film 75 is used instead of the titanium nitride film 47 of the first embodiment. Titanium oxide film 75
Can be formed by a CVD method or a sputtering method, and the film thickness is 3
It is set to 0 nm. Therefore, a method of manufacturing the information storage capacitor C will be described, and other description will be omitted.
【0201】図20は、実施の形態6のDRAMの情報
蓄積容量素子の製造工程の一例を工程順に示した断面図
である。図20は、図11および図12と同様に、図1
0(a)におけるB−B線断面を示し、また、DRAM
の情報蓄積容量素子Cの領域のみを示している。FIG. 20 is a cross-sectional view showing an example of the manufacturing process of the information storage capacitor element of the DRAM according to the sixth embodiment in the order of steps. FIG. 20 is similar to FIG. 1 and FIG.
0 (a) shows a cross section taken along line BB, and
3 shows only the area of the information storage capacitance element C.
【0202】実施の形態1の図8の工程の後(ただし窒
化チタン膜47に代えて酸化チタン膜75を形成してい
る。)、図20(a)に示すように、酸化チタン膜75
上にルテニウム膜55および酸化チタン膜76を形成
し、酸化チタン膜76上にパターニングされたフォトレ
ジスト膜70を形成する。After the step of FIG. 8 of the first embodiment (however, a titanium oxide film 75 is formed instead of the titanium nitride film 47), as shown in FIG.
A ruthenium film 55 and a titanium oxide film 76 are formed thereon, and a patterned photoresist film 70 is formed on the titanium oxide film 76.
【0203】ルテニウム膜55については、実施の形態
1と同様である。酸化チタン膜76は、ルテニウム膜5
5をエッチングする際のハードマスクとして機能するも
のである。酸化チタン膜76の膜厚は30nmとする。The ruthenium film 55 is the same as in the first embodiment. The titanium oxide film 76 is formed of the ruthenium film 5
5 functions as a hard mask when etching. The thickness of the titanium oxide film 76 is 30 nm.
【0204】フォトレジスト膜70は、酸化チタン膜7
6をパターニングする際のマスクに用いられ、通常のフ
ォトリソグラフィ工程により形成する。フォトレジスト
膜70のパターニングは、実施の形態1と同様にする。The photoresist film 70 is made of titanium oxide film 7
6 is used as a mask when patterning, and is formed by a normal photolithography process. The patterning of the photoresist film 70 is performed in the same manner as in the first embodiment.
【0205】次に、図20(b)に示すように、フォト
レジスト膜70をマスクとして酸化チタン膜76をパタ
ーニングし、ハードマスク77を形成する。酸化チタン
膜76のエッチングは、実施の形態3と同様に行うこと
ができる。また、酸化チタン膜76は30nmと薄いの
で、エッチング異方性は問題にならず、フォトレジスト
膜70とほぼ同一の寸法でハードマスク77がパターニ
ングされる。これにより0.13μm幅のラインアンドス
ペースパターンが形成される。Next, as shown in FIG. 20B, using the photoresist film 70 as a mask, the titanium oxide film 76 is patterned to form a hard mask 77. The etching of the titanium oxide film 76 can be performed in the same manner as in Embodiment 3. Further, since the titanium oxide film 76 is as thin as 30 nm, the etching anisotropy does not matter, and the hard mask 77 is patterned to have substantially the same dimensions as the photoresist film 70. As a result, a line and space pattern having a width of 0.13 μm is formed.
【0206】次に、図20(c)に示すように、フォト
レジスト膜70を除去する。フォトレジスト膜70の除
去は実施の形態1と同様である。Next, as shown in FIG. 20C, the photoresist film 70 is removed. The removal of the photoresist film 70 is the same as in the first embodiment.
【0207】次に、図20(d)に示すように、ハード
マスク77をマスクとしてルテニウム膜55をエッチン
グすることにより下部電極51を形成する。ルテニウム
膜55のエッチングは、実施の形態1と同様に行う。Next, as shown in FIG. 20D, the lower electrode 51 is formed by etching the ruthenium film 55 using the hard mask 77 as a mask. The etching of the ruthenium film 55 is performed in the same manner as in the first embodiment.
【0208】次に、図20(e)に示すように、ハード
マスク77(酸化チタン膜)および酸化チタン膜75を
エッチングする。Next, as shown in FIG. 20E, the hard mask 77 (titanium oxide film) and the titanium oxide film 75 are etched.
【0209】次に、図20(f)に示すように、BST
膜58を堆積する。BST膜58は実施の形態1と同様
に形成できる。このようにハードマスク77として酸化
チタンを用いて前記実施の形態1〜5と同様に下部電極
51を形成できる。なお、酸化チタン膜に代えて酸化タ
ンタルを用いることもできる。Next, as shown in FIG.
A film 58 is deposited. The BST film 58 can be formed in the same manner as in the first embodiment. In this manner, the lower electrode 51 can be formed using titanium oxide as the hard mask 77 in the same manner as in the first to fifth embodiments. Note that tantalum oxide can be used instead of the titanium oxide film.
【0210】(実施の形態7)本実施の形態7のDRA
Mは、実施の形態1のDRAMと情報蓄積容量素子Cの
構成および製造方法において相違するのみで、他の構成
および製造方法は実施の形態1と同様である。従って、
情報蓄積容量素子Cの製造方法について説明し、その他
の説明は省略する。(Embodiment 7) DRA of Embodiment 7
M differs from the DRAM of the first embodiment only in the configuration and the manufacturing method of the information storage capacitor C, and other configurations and the manufacturing method are the same as those of the first embodiment. Therefore,
A method of manufacturing the information storage capacitor C will be described, and other description will be omitted.
【0211】図21は、実施の形態7のDRAMの情報
蓄積容量素子の製造工程の一例を工程順に示した断面図
である。図21は、図11および図12と同様に、図1
0(a)におけるB−B線断面を示し、また、DRAM
の情報蓄積容量素子Cの領域のみを示している。FIG. 21 is a sectional view showing an example of a manufacturing process of the information storage capacitor of the DRAM according to the seventh embodiment in the order of processes. FIG. 21 is similar to FIG. 1 and FIG.
0 (a) shows a cross section taken along line BB, and
3 shows only the area of the information storage capacitance element C.
【0212】実施の形態1の図8の工程の後(ただし、
実施の形態1の窒化チタン膜47に代えてシリコン窒化
膜78を形成する。)、図21(a)に示すように、シ
リコン窒化膜78上にルテニウム膜55、白金膜79お
よびシリコン酸化膜71を形成し、シリコン酸化膜71
上にパターニングされたフォトレジスト膜70を形成す
る。After the step of FIG. 8 in the first embodiment (however,
A silicon nitride film 78 is formed instead of the titanium nitride film 47 of the first embodiment. 21), a ruthenium film 55, a platinum film 79 and a silicon oxide film 71 are formed on a silicon nitride film 78, as shown in FIG.
A patterned photoresist film 70 is formed thereon.
【0213】ルテニウム膜55については、実施の形態
3と同様であるため詳細な説明は省略する。白金膜79
は、ルテニウム膜55をエッチングする際の一種のブロ
ッキング膜であり、下部電極51の表面を保護する機能
を有する。また、白金膜79は下部電極51の一部とし
て機能する。白金膜79の膜厚は30nmである。Since the ruthenium film 55 is the same as that of the third embodiment, a detailed description is omitted. Platinum film 79
Is a kind of blocking film when the ruthenium film 55 is etched, and has a function of protecting the surface of the lower electrode 51. Further, the platinum film 79 functions as a part of the lower electrode 51. The thickness of the platinum film 79 is 30 nm.
【0214】シリコン酸化膜71は、実施の形態1のシ
リコン酸化膜56と同様である。シリコン酸化膜56は
白金膜79およびルテニウム膜55をエッチングする際
のハードマスクとして機能するものであり、その膜厚は
後のエッチング工程で減少することを考慮して0.3μm
とする。The silicon oxide film 71 is similar to the silicon oxide film 56 of the first embodiment. The silicon oxide film 56 functions as a hard mask when the platinum film 79 and the ruthenium film 55 are etched, and the thickness thereof is 0.3 μm in consideration of a decrease in a later etching step.
And
【0215】フォトレジスト膜70は、シリコン酸化膜
71をパターニングする際のマスクに用いられ、通常の
フォトリソグラフィ工程により形成する。フォトレジス
ト膜70のパターニングは、実施の形態1の場合と同様
である。The photoresist film 70 is used as a mask when patterning the silicon oxide film 71, and is formed by a usual photolithography process. The patterning of the photoresist film 70 is the same as in the first embodiment.
【0216】次に、図21(b)に示すように、フォト
レジスト膜70をマスクとしてシリコン酸化膜71をエ
ッチングし、シリコン酸化膜からなるハードマスク72
を形成する。シリコン酸化膜は異方性よく形成されるた
め、フォトレジスト膜70のパターンを忠実に再現し、
ハードマスク72の底部においてもパターン幅130n
m、パターン間隔130nmで形成される。Next, as shown in FIG. 21B, the silicon oxide film 71 is etched using the photoresist film 70 as a mask to form a hard mask 72 made of a silicon oxide film.
To form Since the silicon oxide film is formed with good anisotropy, the pattern of the photoresist film 70 is faithfully reproduced.
The pattern width is 130n even at the bottom of the hard mask 72.
m, and a pattern interval of 130 nm.
【0217】次に、図21(c)に示すように、フォト
レジスト膜70を除去する。フォトレジスト膜70の除
去は実施の形態1と同様である。Next, as shown in FIG. 21C, the photoresist film 70 is removed. The removal of the photoresist film 70 is the same as in the first embodiment.
【0218】次に、図21(d)に示すように、シリコ
ン酸化膜からなるハードマスク72をマスクとして白金
膜79およびルテニウム膜55をエッチングする。ルテ
ニウム膜55のエッチングは、実施の形態1と同様に行
う。従って、ルテニウム膜55は、異方性よくテーパ角
89度でほぼ垂直に形成される。これにより下部電極5
1を形成する。なお、下部電極51の上面には白金膜7
9が形成されており、白金膜はこのエッチング工程でほ
とんど削れないためルテニウム膜の肩削れを防止するこ
とができる。また、ハードマスク72は大きく削られ、
下部電極51の上部に僅かに残存する程度にその膜厚が
減少する。Next, as shown in FIG. 21D, the platinum film 79 and the ruthenium film 55 are etched using the hard mask 72 made of a silicon oxide film as a mask. The etching of the ruthenium film 55 is performed in the same manner as in the first embodiment. Therefore, the ruthenium film 55 is formed almost anisotropically with an anisotropic taper angle of 89 degrees. Thereby, the lower electrode 5
Form one. The platinum film 7 is provided on the upper surface of the lower electrode 51.
9 are formed, and the platinum film is hardly scraped in this etching step, so that the ruthenium film can be prevented from being shaved. Also, the hard mask 72 is sharply shaved,
The film thickness is reduced to such an extent that the film slightly remains on the upper portion of the lower electrode 51.
【0219】次に、図21(e)に示すように、ハード
マスク72を除去する。このハードマスク72の除去工
程では白金膜79はほとんど削られない。なお、下地は
シリコン窒化膜78で構成されるため、下地が過剰にエ
ッチングされることもない。Next, as shown in FIG. 21E, the hard mask 72 is removed. In the step of removing the hard mask 72, the platinum film 79 is hardly scraped. Since the underlayer is formed of the silicon nitride film 78, the underlayer is not excessively etched.
【0220】次に、図21(f)に示すように、白金膜
79を除去することなくBST膜58を堆積する。BS
T膜58は実施の形態1と同様に形成できる。このよう
に白金膜79を除去することなくBST膜58を堆積す
るメリットは、実施の形態1で説明したメリットと同様
である。その後の工程は実施の形態1と同様であるため
説明を省略する。Next, as shown in FIG. 21F, a BST film 58 is deposited without removing the platinum film 79. BS
The T film 58 can be formed in the same manner as in the first embodiment. The merit of depositing the BST film 58 without removing the platinum film 79 is the same as the merit described in the first embodiment. Subsequent steps are the same as in the first embodiment, and a description thereof will not be repeated.
【0221】なお、下部電極51の表面に残存するのは
白金膜79であるため、耐熱性に優れ、BST膜58の
酸化雰囲気における熱処理によっても体積増加が発生し
ないばかりか変質も起こらない。また、白金膜79は下
部電極51の一部として機能し、BST膜58と接する
下部電極51の全表面をキャパシタとして機能させるこ
とができる。これにより、下部電極51の全表面積がキ
ャパシタに寄与し、情報蓄積容量素子Cの蓄積容量を増
加しDRAMの性能向上を図ることができる。Since the platinum film 79 remains on the surface of the lower electrode 51, the heat resistance is excellent, and the BST film 58 does not undergo any heat treatment in an oxidizing atmosphere, and does not undergo any alteration. Also, the platinum film 79 functions as a part of the lower electrode 51, and the entire surface of the lower electrode 51 in contact with the BST film 58 can function as a capacitor. Thereby, the entire surface area of the lower electrode 51 contributes to the capacitor, the storage capacity of the information storage capacitor C is increased, and the performance of the DRAM can be improved.
【0222】なお、下部電極51を二酸化ルテニウム、
あるいはルテニウムと二酸化ルテニウムとの積層膜とす
ることができることは実施の形態1と同様である。Note that the lower electrode 51 is made of ruthenium dioxide,
Alternatively, it can be a laminated film of ruthenium and ruthenium dioxide as in the first embodiment.
【0223】(実施の形態8)本実施の形態8のDRA
Mは、実施の形態1のDRAMと情報蓄積容量素子Cの
構成および製造方法において相違するのみで、他の構成
および製造方法は実施の形態1と同様である。従って、
情報蓄積容量素子Cの製造方法について説明し、その他
の説明は省略する。(Embodiment 8) DRA of Embodiment 8
M differs from the DRAM of the first embodiment only in the configuration and the manufacturing method of the information storage capacitor C, and other configurations and the manufacturing method are the same as those of the first embodiment. Therefore,
A method of manufacturing the information storage capacitor C will be described, and other description will be omitted.
【0224】図22は、実施の形態8のDRAMの情報
蓄積容量素子の製造工程の一例を工程順に示した断面図
である。図22は、図11および図12と同様に、図1
0(a)におけるB−B線断面を示し、また、DRAM
の情報蓄積容量素子Cの領域のみを示している。FIG. 22 is a cross-sectional view showing an example of a manufacturing process of the information storage capacitor of the DRAM according to the eighth embodiment in the order of processes. FIG. 22 is similar to FIG. 1 and FIG.
0 (a) shows a cross section taken along line BB, and
3 shows only the area of the information storage capacitance element C.
【0225】実施の形態1の図8の工程の後、図22
(a)に示すように、窒化チタン膜47上にルテニウム
膜55およびシリコン窒化膜80を形成し、シリコン窒
化膜80上にパターニングされたフォトレジスト膜70
を形成する。After the step of FIG. 8 of the first embodiment, FIG.
As shown in (a), a ruthenium film 55 and a silicon nitride film 80 are formed on a titanium nitride film 47, and a patterned photoresist film 70 is formed on the silicon nitride film 80.
To form
【0226】ルテニウム膜55については、実施の形態
1と同様であるため詳細な説明は省略する。シリコン窒
化膜80は、ルテニウム膜55をエッチングする際のハ
ードマスクとして機能し、その膜厚はルテニウム膜55
のエッチングの際の膜厚減少分を考慮して60nmとす
る。Since the ruthenium film 55 is the same as that of the first embodiment, a detailed description is omitted. The silicon nitride film 80 functions as a hard mask when the ruthenium film 55 is etched, and has a thickness of the ruthenium film 55.
The thickness is set to 60 nm in consideration of the decrease in film thickness during the etching.
【0227】フォトレジスト膜70は、シリコン窒化膜
80をパターニングする際のマスクに用いられ、通常の
フォトリソグラフィ工程により形成する。フォトレジス
ト膜70のパターニングは、実施の形態1の場合と同様
である。The photoresist film 70 is used as a mask when patterning the silicon nitride film 80, and is formed by a usual photolithography process. The patterning of the photoresist film 70 is the same as in the first embodiment.
【0228】次に、図22(b)に示すように、フォト
レジスト膜70をマスクとしてシリコン窒化膜80をエ
ッチングし、シリコン窒化膜からなるハードマスク81
を形成する。シリコン窒化膜は異方性よく形成されるた
め、フォトレジスト膜70のパターンを忠実に再現し、
ハードマスク81の底部においてもパターン幅130n
m、パターン間隔130nmで形成される。Next, as shown in FIG. 22B, the silicon nitride film 80 is etched using the photoresist film 70 as a mask to form a hard mask 81 made of a silicon nitride film.
To form Since the silicon nitride film is formed with good anisotropy, the pattern of the photoresist film 70 is faithfully reproduced,
The pattern width is 130n even at the bottom of the hard mask 81.
m, and a pattern interval of 130 nm.
【0229】次に、図22(c)に示すように、フォト
レジスト膜70を除去する。フォトレジスト膜70の除
去は実施の形態1と同様である。Next, as shown in FIG. 22C, the photoresist film 70 is removed. The removal of the photoresist film 70 is the same as in the first embodiment.
【0230】次に、図22(d)に示すように、シリコ
ン酸化膜からなるハードマスク81をマスクとしてルテ
ニウム膜55をエッチングする。ルテニウム膜55のエ
ッチングは、実施の形態1と同様に行う。従って、ルテ
ニウム膜55は、異方性よくテーパ角89度でほぼ垂直
に形成される。これにより下部電極51を形成する。な
お、このエッチング工程でハードマスク81は幾分エッ
チングされ、その膜厚は40nmに減少する。Next, as shown in FIG. 22D, the ruthenium film 55 is etched using the hard mask 81 made of a silicon oxide film as a mask. The etching of the ruthenium film 55 is performed in the same manner as in the first embodiment. Therefore, the ruthenium film 55 is formed almost anisotropically with an anisotropic taper angle of 89 degrees. Thereby, the lower electrode 51 is formed. In this etching step, the hard mask 81 is slightly etched, and its thickness is reduced to 40 nm.
【0231】次に、図22(e)に示すように、窒化チ
タン膜47を除去する。この窒化チタン膜の除去工程で
は、ハードマスク81がさらに削られ、その稜部が丸み
を帯びるようになる。この結果、次工程のBST膜58
の被覆性を向上し、情報蓄積容量素子Cの信頼性を向上
できる。Next, as shown in FIG. 22E, the titanium nitride film 47 is removed. In the step of removing the titanium nitride film, the hard mask 81 is further shaved, so that the ridge is rounded. As a result, the BST film 58 in the next step
And the reliability of the information storage capacitor C can be improved.
【0232】次に、図22(f)に示すように、ハード
マスク81を除去することなくBST膜58を堆積す
る。BST膜58は実施の形態1と同様に形成できる。
このようにハードマスク81を除去することなくBST
膜58を堆積するメリットは、実施の形態1で説明した
メリットと同様である。さらに、本実施の形態ではハー
ドマスク81として、シリコン酸化膜よりも誘電率の高
いシリコン窒化膜を用いているため、実施の形態1の場
合と比較して下部電極51上部のキャパシタ容量値に寄
与する割合が大きくなる。その後の工程は実施の形態1
と同様であるため説明を省略する。Next, as shown in FIG. 22F, a BST film 58 is deposited without removing the hard mask 81. The BST film 58 can be formed in the same manner as in the first embodiment.
Thus, the BST can be performed without removing the hard mask 81.
The advantage of depositing the film 58 is the same as the advantage described in the first embodiment. Further, in the present embodiment, a silicon nitride film having a higher dielectric constant than the silicon oxide film is used as the hard mask 81, so that the hard mask 81 contributes to the capacitance value of the capacitor above the lower electrode 51 as compared with the first embodiment. The rate of doing it increases. Subsequent steps are described in Embodiment 1.
The description is omitted because it is the same as.
【0233】なお、下部電極51を二酸化ルテニウム、
あるいはルテニウムと二酸化ルテニウムとの積層膜とす
ることができることは実施の形態1と同様である。Note that the lower electrode 51 is made of ruthenium dioxide,
Alternatively, it can be a laminated film of ruthenium and ruthenium dioxide as in the first embodiment.
【0234】(実施の形態9)本実施の形態9のDRA
Mは、実施の形態1のDRAMと情報蓄積容量素子Cの
構成および製造方法において相違するのみで、他の構成
および製造方法は実施の形態1と同様である。従って、
情報蓄積容量素子Cの製造方法について説明し、その他
の説明は省略する。(Embodiment 9) DRA of Embodiment 9
M differs from the DRAM of the first embodiment only in the configuration and the manufacturing method of the information storage capacitor C, and other configurations and the manufacturing method are the same as those of the first embodiment. Therefore,
A method of manufacturing the information storage capacitor C will be described, and other description will be omitted.
【0235】図23は、実施の形態9のDRAMの情報
蓄積容量素子の製造工程の一例を工程順に示した断面図
である。図23は、図11および図12と同様に、図1
0(a)におけるB−B線断面を示し、また、DRAM
の情報蓄積容量素子Cの領域のみを示している。FIG. 23 is a cross-sectional view showing one example of the manufacturing process of the information storage capacitor of the DRAM according to the ninth embodiment in the order of processes. FIG. 23 is similar to FIG. 1 and FIG.
0 (a) shows a cross section taken along line BB, and
3 shows only the area of the information storage capacitance element C.
【0236】実施の形態1の図8の工程の後(ただし、
実施の形態1の窒化チタン膜47に代えてシリコン窒化
膜78を形成する。)、図23(a)に示すように、シ
リコン窒化膜78上にルテニウム膜55およびシリコン
酸化膜82を形成し、シリコン酸化膜82上にパターニ
ングされたフォトレジスト膜70を形成する。After the step of FIG. 8 of the first embodiment (however,
A silicon nitride film 78 is formed instead of the titanium nitride film 47 of the first embodiment. 23, a ruthenium film 55 and a silicon oxide film 82 are formed on a silicon nitride film 78, and a patterned photoresist film 70 is formed on the silicon oxide film 82, as shown in FIG.
【0237】ルテニウム膜55については、実施の形態
1と同様であるため詳細な説明は省略する。シリコン酸
化膜82は、ルテニウム膜55をエッチングする際のハ
ードマスクとして機能し、その膜厚はルテニウム膜55
のエッチングが完了した時点でちょうど消失するように
膜厚を選択する。たとえば150nmとする。Since the ruthenium film 55 is the same as that of the first embodiment, a detailed description is omitted. The silicon oxide film 82 functions as a hard mask when the ruthenium film 55 is etched.
Is selected so that it just disappears when the etching is completed. For example, it is set to 150 nm.
【0238】フォトレジスト膜70は、シリコン酸化膜
82をパターニングする際のマスクに用いられ、通常の
フォトリソグラフィ工程により形成する。フォトレジス
ト膜70のパターニングは、シリコン酸化膜82の膜厚
も考慮したうえで、ルテニウム膜55のエッチングが完
了した時点でちょうどシリコン酸化膜82が消失するよ
うに選択する。シリコン酸化膜82の膜厚が150nm
の場合、たとえばパターン幅を80nm、パターン間隔
を180nmとする。The photoresist film 70 is used as a mask when patterning the silicon oxide film 82, and is formed by a usual photolithography process. The patterning of the photoresist film 70 is selected in consideration of the film thickness of the silicon oxide film 82 so that the silicon oxide film 82 just disappears when the etching of the ruthenium film 55 is completed. The thickness of the silicon oxide film 82 is 150 nm
In this case, for example, the pattern width is set to 80 nm and the pattern interval is set to 180 nm.
【0239】次に、図23(b)に示すように、フォト
レジスト膜70をマスクとしてシリコン酸化膜82をエ
ッチングし、シリコン窒化膜からなるハードマスク83
を形成する。シリコン酸化膜は異方性よく形成されるた
め、フォトレジスト膜70のパターンを忠実に再現し、
ハードマスク83の底部においてもパターン幅80n
m、パターン間隔180nmが維持される。Next, as shown in FIG. 23B, the silicon oxide film 82 is etched using the photoresist film 70 as a mask to form a hard mask 83 made of a silicon nitride film.
To form Since the silicon oxide film is formed with good anisotropy, the pattern of the photoresist film 70 is faithfully reproduced.
Even at the bottom of the hard mask 83, the pattern width is 80n.
m, and a pattern interval of 180 nm is maintained.
【0240】次に、図23(c)に示すように、フォト
レジスト膜70を除去する。フォトレジスト膜70の除
去は実施の形態1と同様である。Next, as shown in FIG. 23C, the photoresist film 70 is removed. The removal of the photoresist film 70 is the same as in the first embodiment.
【0241】次に、図23(d)に示すように、シリコ
ン酸化膜からなるハードマスク83をマスクとしてルテ
ニウム膜55をエッチングする。ルテニウム膜55のエ
ッチングは、実施の形態1のエッチング条件を若干変更
し、ルテニウム膜55のエッチング形状が若干テーパ形
状を有する条件を選択する。たとえば実施の形態1では
オーバーエッチングを100%行っているが、これを3
0%にする。その他の条件は実施の形態1の場合と同様
とする。このような条件では。ルテニウム膜55はテー
パ角89度にエッチングされず、85度程度でエッチン
グされる。また、前記の通りルテニウム膜55のエッチ
ング終了時点でハードマスク83が消失するようにその
膜厚およびパターン幅を選択している。この結果、エッ
チングが終了した時点で、下部電極51の断面形状は、
図示するように、三角形状になる。このように本実施の
形態では下部電極51の形成完了時点でハードマスク8
3が消失しており、これをエッチングして除去する必要
がない。この結果、工程を簡略し、また、下部電極51
の加工形状を悪化させず、さらに、下地を荒れさせるこ
ともない。Next, as shown in FIG. 23D, the ruthenium film 55 is etched using the hard mask 83 made of a silicon oxide film as a mask. The etching of the ruthenium film 55 is slightly changed from the etching condition of the first embodiment, and a condition in which the etching shape of the ruthenium film 55 has a slightly tapered shape is selected. For example, in the first embodiment, 100% over-etching is performed.
0%. Other conditions are the same as in the first embodiment. Under such conditions. The ruthenium film 55 is not etched at a taper angle of 89 degrees, but is etched at about 85 degrees. Further, as described above, the film thickness and the pattern width are selected so that the hard mask 83 disappears when the etching of the ruthenium film 55 is completed. As a result, when the etching is completed, the sectional shape of the lower electrode 51 becomes
As shown in the figure, the shape becomes triangular. As described above, in the present embodiment, the hard mask 8 is formed when the formation of the lower electrode 51 is completed.
3 has disappeared and need not be removed by etching. As a result, the process is simplified and the lower electrode 51
Does not degrade the processed shape and does not roughen the base.
【0242】次に、図23(e)に示すように、BST
膜58を堆積する。BST膜58は実施の形態1と同様
に形成できる。Next, as shown in FIG.
A film 58 is deposited. The BST film 58 can be formed in the same manner as in the first embodiment.
【0243】このように本実施の形態ではハードマスク
83を除去する必要がないため、実施の形態1で説明し
たと同様の効果が得られるさらに、本実施の形態では下
部電極51とBST膜58との間に、容量値を低下させ
るような物質が形成されておらず、下部電極51の全表
面積を有効に使用することができる。As described above, in the present embodiment, it is not necessary to remove the hard mask 83, so that the same effect as that described in the first embodiment can be obtained. Further, in the present embodiment, the lower electrode 51 and the BST film 58 can be obtained. Since no substance that reduces the capacitance value is formed between them, the entire surface area of the lower electrode 51 can be used effectively.
【0244】なお、下部電極51を二酸化ルテニウム、
あるいはルテニウムと二酸化ルテニウムとの積層膜とす
ることができることは実施の形態1と同様である。ま
た、シリコン窒化膜78を窒化チタン膜に代えることが
できる。この場合、図23(d)工程の後に、窒化チタ
ン膜をエッチングする必要がある。エッチング工程の増
加を考慮すればシリコン窒化膜78用いる方が好まし
い。The lower electrode 51 is made of ruthenium dioxide,
Alternatively, it can be a laminated film of ruthenium and ruthenium dioxide as in the first embodiment. Further, the silicon nitride film 78 can be replaced with a titanium nitride film. In this case, it is necessary to etch the titanium nitride film after the step of FIG. Considering an increase in the etching process, it is preferable to use the silicon nitride film 78.
【0245】(実施の形態10)本実施の形態10のD
RAMは、実施の形態1のDRAMと情報蓄積容量素子
Cの構成および製造方法において相違し、またその他の
構成は各部材の寸法の点で相違する。すなわち、実施の
形態1では、下部電極51が図10(a)におけるB−
B線方向に260μmピッチで形成されるが、本実施の
形態では160μmピッチで形成される。つまり、本実
施の形態のDRAMは4〜16Gbitの集積度を有す
るデバイスに適用されるものである。従って、情報蓄積
容量素子C以外の部分の寸法は、前記160μmピッチ
の適合するように形成される。(Embodiment 10) D of Embodiment 10
The RAM differs from the DRAM of the first embodiment in the configuration and manufacturing method of the information storage capacitor C, and the other configurations differ in the dimensions of each member. That is, in the first embodiment, the lower electrode 51 is connected to B-
Although formed at a pitch of 260 μm in the B-line direction, in the present embodiment, they are formed at a pitch of 160 μm. That is, the DRAM of the present embodiment is applied to a device having an integration degree of 4 to 16 Gbit. Therefore, the dimensions of the portion other than the information storage capacitance element C are formed so as to conform to the 160 μm pitch.
【0246】図24は、実施の形態10のDRAMの情
報蓄積容量素子の製造工程の一例を工程順に示した断面
図である。図24は、図11および図12と同様に、図
10(a)におけるB−B線断面を示し、また、DRA
Mの情報蓄積容量素子Cの領域のみを示している。FIG. 24 is a cross-sectional view showing an example of a manufacturing process of the information storage capacitor of the DRAM according to the tenth embodiment in the order of processes. FIG. 24 shows a cross section taken along line BB in FIG. 10A, as in FIGS.
Only the area of the M information storage capacitor C is shown.
【0247】実施の形態1の図8の工程の後(ただし各
部材は前記した寸法に適合するように形成される。ま
た、窒化チタン膜47に代えて酸化チタン膜75を形成
している。)、図24(a)に示すように、シリコン窒
化膜75上にイリジウム膜84、ルテニウム膜85およ
びシリコン酸化膜86を形成し、シリコン酸化膜86上
にパターニングされたフォトレジスト膜70を形成す
る。After the step of FIG. 8 of the first embodiment (however, each member is formed so as to conform to the dimensions described above. In addition, a titanium oxide film 75 is formed instead of the titanium nitride film 47. 24, an iridium film 84, a ruthenium film 85 and a silicon oxide film 86 are formed on a silicon nitride film 75, and a patterned photoresist film 70 is formed on the silicon oxide film 86, as shown in FIG. .
【0248】イリジウム膜84は、たとえばCVD法ま
たはスパッタ法により形成され、下部電極51の一部と
なるものである。その膜厚はたとえば300nmとす
る。ルテニウム膜85は、イリジウム膜84のエッチン
グの際のハードマスクの一部として用いられるものであ
り、100nmの膜厚で形成される。シリコン酸化膜8
6は、実施の形態1のシリコン酸化膜56と同様であ
り、ルテニウム膜85をエッチングする際のハードマス
クとして機能する。その膜厚は後のエッチング工程で減
少することを考慮して100nmとする。The iridium film 84 is formed by, for example, a CVD method or a sputtering method, and becomes a part of the lower electrode 51. The thickness is, for example, 300 nm. The ruthenium film 85 is used as a part of a hard mask when etching the iridium film 84, and is formed with a thickness of 100 nm. Silicon oxide film 8
6 is the same as the silicon oxide film 56 of the first embodiment, and functions as a hard mask when the ruthenium film 85 is etched. The thickness is set to 100 nm in consideration of a decrease in a later etching step.
【0249】フォトレジスト膜70は、シリコン酸化膜
86をパターニングする際のマスクに用いられ、通常の
フォトリソグラフィ工程により形成する。フォトレジス
ト膜70のパターニングは、実施の形態1の場合と同様
に形成する。ただし、パターン寸法は実施の形態1より
も小さく、パターン幅を80nm、パターン間隔を80
nmとする。フォトレジスト膜70の膜厚は、シリコン
酸化膜86のエッチングの際の減少分を考慮して300
nmとする。フォトレジスト膜70にEB(Electron B
eam )レジストを用いることができることは実施の形態
1と同様である。The photoresist film 70 is used as a mask when patterning the silicon oxide film 86, and is formed by a usual photolithography process. The patterning of the photoresist film 70 is performed in the same manner as in the first embodiment. However, the pattern size is smaller than in the first embodiment, the pattern width is 80 nm, and the pattern interval is 80
nm. The thickness of the photoresist film 70 is set to 300 in consideration of a decrease in etching the silicon oxide film 86.
nm. EB (Electron B)
eam) As in the first embodiment, a resist can be used.
【0250】次に、図24(b)に示すように、フォト
レジスト膜70をマスクとしてシリコン酸化膜86をエ
ッチングし、ルテニウム膜85をパターニングするため
のハードマスク87を形成する。シリコン酸化膜は異方
性よく形成されるため、フォトレジスト膜70のパター
ンを忠実に再現し、ハードマスク87の底部においても
パターン幅80nm、パターン間隔80nmで形成され
る。Next, as shown in FIG. 24B, the silicon oxide film 86 is etched using the photoresist film 70 as a mask to form a hard mask 87 for patterning the ruthenium film 85. Since the silicon oxide film is formed with good anisotropy, the pattern of the photoresist film 70 is faithfully reproduced, and the bottom of the hard mask 87 is also formed with a pattern width of 80 nm and a pattern interval of 80 nm.
【0251】次に、図24(c)に示すように、フォト
レジスト膜70を除去する。フォトレジスト膜70の除
去は実施の形態1と同様である。Next, as shown in FIG. 24C, the photoresist film 70 is removed. The removal of the photoresist film 70 is the same as in the first embodiment.
【0252】次に、図24(d)に示すように、シリコ
ン酸化膜からなるハードマスク87をマスクとしてルテ
ニウム膜85をパターニングし、ルテニウムからなるハ
ードマスク88を形成する。ルテニウム膜85のエッチ
ングには、実施の形態1の図11(d)工程で説明した
ルテニウムの高異方性エッチングを用いる。このような
エッチング条件では、ルテニウム膜85のエッチングレ
ートは約112nm/minでありシリコン酸化膜から
なるハードマスク87に対する選択比は約10と大き
い。このような条件では、ハードマスク88のテーパ角
は89度とほぼ垂直に形成され、ハードマスク87のパ
ターンを忠実に再現したハードマスク88のパターンが
形成される。なお、この段階でハードマスク87も一部
が削られ、その膜厚が減少する。Next, as shown in FIG. 24D, the ruthenium film 85 is patterned using the hard mask 87 made of a silicon oxide film as a mask to form a hard mask 88 made of ruthenium. For the etching of the ruthenium film 85, the highly anisotropic etching of ruthenium described in the step of FIG. 11D of the first embodiment is used. Under such etching conditions, the etching rate of the ruthenium film 85 is about 112 nm / min, and the selectivity to the hard mask 87 made of a silicon oxide film is as large as about 10. Under such conditions, the taper angle of the hard mask 88 is formed substantially perpendicular to 89 degrees, and a pattern of the hard mask 88 that faithfully reproduces the pattern of the hard mask 87 is formed. At this stage, a part of the hard mask 87 is also shaved, and its film thickness is reduced.
【0253】次に、図24(e)に示すように、ハード
マスク87、88をマスクとしてイリジウム膜84をエ
ッチングすることにより下部電極51を形成する。な
お、この段階でハードマスク87がさらに削られ、その
膜厚がさらに減少する。イリジウム膜84のエッチング
は、前工程のルテニウム膜85のエッチングと同様に行
う。従って、イリジウム膜84は、異方性よくテーパ角
89度でほぼ垂直に形成される。Next, as shown in FIG. 24E, the lower electrode 51 is formed by etching the iridium film 84 using the hard masks 87 and 88 as masks. At this stage, the hard mask 87 is further removed, and the film thickness is further reduced. The etching of the iridium film 84 is performed in the same manner as the etching of the ruthenium film 85 in the previous step. Accordingly, the iridium film 84 is formed almost anisotropically with a taper angle of 89 degrees with good anisotropy.
【0254】次に、図24(f)に示すように、ハード
マスク87、88を除去することなくPZT膜89を堆
積する。PZT膜89はたとえばスパッタ法またはCV
D法により形成できる。このようにハードマスク87、
88を除去することなくPZT膜89を堆積するメリッ
トは、実施の形態1で説明したメリットと同様である。
なお、下部電極51の表面部分に形成されたハードマス
ク88はルテニウムで構成されるため、耐熱性に優れ、
PZT膜89との親和性も高い。さらに、ハードマスク
88の側面部分はキャパシタ容量値に寄与することがで
きる。ただし、ハードマスク87はシリコン酸化膜で構
成されるため、その部分はキャパシタ容量値に寄与しな
い。このようにキャパシタ容量値に寄与しない部分があ
っても、容量値全体の低下率は許容できる範囲であるこ
とは実施の形態1と同様である。Next, as shown in FIG. 24F, a PZT film 89 is deposited without removing the hard masks 87 and 88. The PZT film 89 is formed, for example, by sputtering or CV.
It can be formed by Method D. Thus, the hard mask 87,
The merit of depositing the PZT film 89 without removing the 88 is similar to the merit described in the first embodiment.
Since the hard mask 88 formed on the surface of the lower electrode 51 is made of ruthenium, it has excellent heat resistance,
The affinity with the PZT film 89 is also high. Further, the side portion of the hard mask 88 can contribute to the capacitance value of the capacitor. However, since the hard mask 87 is composed of a silicon oxide film, that portion does not contribute to the capacitance value of the capacitor. As described in the first embodiment, even if there is a portion that does not contribute to the capacitance value of the capacitor, the reduction rate of the entire capacitance value is within an allowable range.
【0255】その後の工程は実施の形態1とほぼ同様で
あるため説明を省略する。ただし、PZT膜89のアニ
ールは約500℃で行い、上部電極としてはイリジウム
膜を用いる。The subsequent steps are substantially the same as those in Embodiment 1 and will not be described. However, annealing of the PZT film 89 is performed at about 500 ° C., and an iridium film is used as the upper electrode.
【0256】本実施の形態によれば、実施の形態1で説
明した効果に加えて、さらに高集積な情報蓄積容量素子
Cが形成できる。これにより4〜16Gbitクラスの
DRAMを製造できる。According to the present embodiment, in addition to the effects described in the first embodiment, a highly integrated information storage capacitor C can be formed. As a result, a DRAM of 4 to 16 Gbit class can be manufactured.
【0257】なお、下部電極51を酸化イリジウム、あ
るいはイリジウムと酸化イリジウムとの積層膜とするこ
とができる。また、前記図24(e)の工程の後、シリ
コン窒化膜75をエッチングするとともにハードマスク
87を除去することもできる。この場合、ハードマスク
87が存在しなくなり、ハードマスク88の上面部もキ
ャパシタの容量値に寄与することができる。これにより
蓄積容量の増加を図ることができる。The lower electrode 51 can be made of iridium oxide or a laminated film of iridium and iridium oxide. After the step of FIG. 24E, the hard mask 87 can be removed while the silicon nitride film 75 is etched. In this case, the hard mask 87 does not exist, and the upper surface of the hard mask 88 can also contribute to the capacitance value of the capacitor. Thereby, the storage capacity can be increased.
【0258】(実施の形態11)図25および図26
は、実施の形態11のFeRAMの製造工程の一例をそ
の情報蓄積容量素子Cの部分について工程順に示した断
面図である。本実施の形態のFeRAMは、選択MIS
FETおよび周辺回路の部分は実施の形態1と同様であ
る。以下、情報蓄積容量素子Cの部分についてのみ説明
する。(Embodiment 11) FIGS. 25 and 26
FIG. 39 is a cross-sectional view showing an example of the manufacturing process of the FeRAM according to the eleventh embodiment with respect to the information storage capacitor C in the order of processes. The FeRAM of the present embodiment has a selection MIS
The parts of the FET and the peripheral circuit are the same as in the first embodiment. Hereinafter, only the information storage capacitor C will be described.
【0259】実施の形態1の図8の工程の後、図25
(a)に示すように、膜厚20nmのチタン膜90、膜
厚150nmのイリジウム膜91、膜厚20nmの白金
膜92、膜厚250nmのPZT膜93、膜厚150n
mのイリジウム膜94、および膜厚20nmの白金膜9
5を順次堆積する。さらに、白金膜95上に実施の形態
2で説明したと同様なラウンドレジスト膜96を形成す
る。ラウンドレジスト膜96は、プラグ49上に形成す
る。After the step of FIG. 8 of the first embodiment, FIG.
As shown in (a), a titanium film 90 having a thickness of 20 nm, an iridium film 91 having a thickness of 150 nm, a platinum film 92 having a thickness of 20 nm, a PZT film 93 having a thickness of 250 nm, and a film thickness of 150 n
m iridium film 94 and a 20 nm-thick platinum film 9
5 are sequentially deposited. Further, a round resist film 96 similar to that described in the second embodiment is formed on the platinum film 95. The round resist film 96 is formed on the plug 49.
【0260】次に、図25(b)に示すように、ラウン
ドレジスト膜96をマスクにして白金膜95をエッチン
グする。この白金膜95のエッチングは、たとえばマグ
ネトロン反応性イオンエッチング法を用いることができ
る。エッチング条件は、たとえば反応圧力を5mTor
r、RF電力を1.2kW、エッチングガスを塩素(Cl
2 )およびアルゴンを各々20sccmおよび10sc
cm、基板温度を30℃とすることができる。このよう
な条件の場合、テーパ角が70度程度の異方性を発現す
る。このエッチングでは、ラウンドレジスト膜96が形
成されているため、エッチングされた白金膜95の側壁
に不着物は発生しない。Next, as shown in FIG. 25B, the platinum film 95 is etched using the round resist film 96 as a mask. The etching of the platinum film 95 can be performed by using, for example, a magnetron reactive ion etching method. The etching conditions are, for example, a reaction pressure of 5 mTorr.
r, RF power of 1.2 kW, etching gas of chlorine (Cl
2 ) and 20 sccm and 10 sc argon respectively
cm and the substrate temperature can be 30 ° C. Under such conditions, the taper angle exhibits anisotropy of about 70 degrees. In this etching, since the round resist film 96 is formed, no deposit is generated on the side wall of the etched platinum film 95.
【0261】次に、図25(c)に示すように、ラウン
ドレジスト膜96をアッシング等で除去し、エッチング
された白金膜95をマスクにしてイリジウム膜94をエ
ッチングする(図25(d))。このイリジウム膜94
のエッチングも前記白金膜95のエッチングと同様に行
う。エッチングされたイリジウム膜94のテーパ角はほ
ぼ70度となり、側壁付着物は発生しない。Next, as shown in FIG. 25C, the round resist film 96 is removed by ashing or the like, and the iridium film 94 is etched using the etched platinum film 95 as a mask (FIG. 25D). . This iridium film 94
Is also performed in the same manner as the etching of the platinum film 95. The taper angle of the etched iridium film 94 is approximately 70 degrees, and no side wall deposits are generated.
【0262】次に、イリジウム膜94のエッチングの際
のハードマスクとして用いた白金膜95を除去すること
なく、エッチングされたイリジウム膜94を覆うように
レジスト膜97を形成する(図25(e))。その後、
レジスト膜97をマスクにしてPZT膜93をエッチン
グする(図25(f))。PZT膜93のエッチング
は、白金膜95のエッチングと同様に行う。エッチング
されたPZT膜93のテーパ角はほぼ70度となり、側
壁付着物は発生しない。Next, a resist film 97 is formed so as to cover the etched iridium film 94 without removing the platinum film 95 used as a hard mask at the time of etching the iridium film 94 (FIG. 25E). ). afterwards,
The PZT film 93 is etched using the resist film 97 as a mask (FIG. 25F). The etching of the PZT film 93 is performed in the same manner as the etching of the platinum film 95. The taper angle of the etched PZT film 93 is about 70 degrees, and no side wall deposits are generated.
【0263】次に、レジスト膜97を除去し(図25
(g))、エッチングされたPZT膜93を覆うように
レジスト膜98を形成する。その後、レジスト膜98を
マスクにして白金膜92をエッチングする(図25
(h))。さらに、レジスト膜98およびエッチングさ
れた白金膜92をマスクにして、イリジウム膜91、チ
タン膜90をエッチングする(図25(i))。最後に
レジスト膜98をアッシング等で除去する(図25
(j))。Next, the resist film 97 is removed (FIG. 25).
(G)) A resist film 98 is formed so as to cover the etched PZT film 93. Thereafter, the platinum film 92 is etched using the resist film 98 as a mask (FIG. 25).
(H)). Further, using the resist film 98 and the etched platinum film 92 as a mask, the iridium film 91 and the titanium film 90 are etched (FIG. 25 (i)). Finally, the resist film 98 is removed by ashing or the like (FIG. 25).
(J)).
【0264】このようにして、パターニングされた白金
膜95およびイリジウム膜94からなる上部電極と、パ
ターニングされたPZT膜93からなる誘電体膜と、パ
ターニングされた白金膜92およびイリジウム膜91か
らなる下部電極とからなるキャパシタが形成される。Thus, the upper electrode composed of the patterned platinum film 95 and the iridium film 94, the dielectric film composed of the patterned PZT film 93, and the lower electrode composed of the patterned platinum film 92 and the iridium film 91 A capacitor comprising the electrodes is formed.
【0265】本実施の形態によれば、白金膜95、92
を用いてイリジウム膜94、91をエッチングすること
ができ、精度よくFeRAMのキャパシタを形成でき
る。According to the present embodiment, the platinum films 95, 92
Can be used to etch the iridium films 94 and 91, and a FeRAM capacitor can be formed accurately.
【0266】なお、白金に代えてルテニウムを用いるこ
とができる。この場合のエッチングは、実施の形態1で
説明したルテニウム膜のエッチング方法を用いることが
できる。また、PZTに代えてBSTを用いることもで
きる。Incidentally, ruthenium can be used instead of platinum. In this case, the etching method of the ruthenium film described in Embodiment 1 can be used. Further, BST can be used instead of PZT.
【0267】以上、本発明者によってなされた発明を実
施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は前記
実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。As described above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention. It goes without saying that it is possible.
【0268】たとえば、実施の形態2では、ルテニウム
膜55のエッチングの際のハードマスクに白金を用いて
いるが、下部電極51をイリジウム、酸化イリジウム、
あるいはイリジウムと酸化イリジウムとの積層膜とする
ことができる。この場合下部電極51となるイリジウム
等導電膜の膜厚を300nm、フォトレジスト膜67の
寸法を、パターン幅60nm、パターン間隔100nm
とすることができる。また、容量絶縁膜としてPZT膜
を用い、上部電極としてリジウム、酸化イリジウム、あ
るいはイリジウムと酸化イリジウムとの積層膜を適用す
ることができる。このような構成において実施の形態2
の製造方法を適用すれば、実施の形態10と同様に4〜
16GbitクラスのDRAMを製造できる。For example, in the second embodiment, platinum is used as a hard mask when etching the ruthenium film 55, but the lower electrode 51 is made of iridium, iridium oxide,
Alternatively, a stacked film of iridium and iridium oxide can be used. In this case, the thickness of the conductive film such as iridium to be the lower electrode 51 is 300 nm, the dimension of the photoresist film 67 is 60 nm in pattern width, and 100 nm in pattern interval.
It can be. Alternatively, a PZT film can be used as the capacitor insulating film, and iridium, iridium oxide, or a stacked film of iridium and iridium oxide can be used as the upper electrode. Embodiment 2 in such a configuration
By applying the manufacturing method described in
A 16 Gbit class DRAM can be manufactured.
【0269】また、PZT膜をイリジウム、酸化イリジ
ウム、あるいはイリジウムと酸化イリジウムとの積層膜
のエッチングマスク(ハードマスク)に適用することも
できる。実施の形態5のルテニウム膜55をイリジウ
ム、酸化イリジウム、あるいはイリジウムと酸化イリジ
ウムとの積層膜に置き換え、BST膜73をPZT膜に
置き換え、フォトレジスト膜70の寸法を、パターン幅
60nm、パターン間隔100nmとし、実施の形態5
の加工方法を適用してイリジウム等からなる下部電極を
形成することができる。このような構成においても実施
の形態10と同様に4〜16GbitクラスのDRAM
を製造できる。なお、この場合、容量絶縁膜としてPZ
T膜を用い、上部電極としてリジウム、酸化イリジウ
ム、あるいはイリジウムと酸化イリジウムとの積層膜を
適用することは前記と同様である。Further, the PZT film can be applied to an etching mask (hard mask) of iridium, iridium oxide, or a laminated film of iridium and iridium oxide. The ruthenium film 55 of the fifth embodiment is replaced with iridium, iridium oxide, or a laminated film of iridium and iridium oxide, the BST film 73 is replaced with a PZT film, and the dimensions of the photoresist film 70 are changed to a pattern width of 60 nm and a pattern interval of 100 nm. Embodiment 5
By applying the processing method described above, a lower electrode made of iridium or the like can be formed. In such a configuration, as in the tenth embodiment, a DRAM of 4 to 16 Gbit class is used.
Can be manufactured. In this case, PZ is used as the capacitance insulating film.
The use of a T film and a laminated film of iridium, iridium oxide, or iridium and iridium oxide as the upper electrode is the same as described above.
【0270】[0270]
【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。Advantageous effects obtained by typical ones of the inventions disclosed by the present application will be briefly described as follows.
It is as follows.
【0271】(1)BST等の強誘電体膜に適したルテ
ニウムあるいは酸化ルテニウム等の微細なエッチング加
工を実現できる。(1) Fine etching of ruthenium or ruthenium oxide suitable for a ferroelectric film such as BST can be realized.
【0272】(2)窒化チタン膜等のハードマスクの除
去工程に伴うパターンの細り、パターン上面の荒れの発
生、下地絶縁膜の削れを防止し、高信頼な容量絶縁膜の
形成ができる。(2) It is possible to prevent the thinning of the pattern, the occurrence of roughening of the upper surface of the pattern, and the shaving of the underlying insulating film due to the step of removing the hard mask such as the titanium nitride film, thereby forming a highly reliable capacitive insulating film.
【0273】(3)蓄積容量形成工程が簡略化できる。(3) The storage capacitor forming step can be simplified.
【図1】実施の形態1のDRAMを形成した半導体チッ
プの全体平面図である。FIG. 1 is an overall plan view of a semiconductor chip on which a DRAM according to a first embodiment is formed.
【図2】実施の形態2のDRAMの等価回路図である。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a DRAM according to a second embodiment.
【図3】実施の形態1のDRAMの製造工程の一例を工
程順に示した断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the manufacturing process of the DRAM of the first embodiment in the order of steps;
【図4】実施の形態1のDRAMの製造工程の一例を工
程順に示した断面図である。FIG. 4 is a sectional view illustrating an example of a manufacturing process of the DRAM of the first embodiment in the order of steps;
【図5】実施の形態1のDRAMの製造工程の一例を工
程順に示した断面図である。FIG. 5 is a sectional view illustrating an example of a manufacturing process of the DRAM of the first embodiment in the order of steps.
【図6】実施の形態1のDRAMの製造工程の一例を工
程順に示した断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of the manufacturing process of the DRAM according to the first embodiment in the order of steps;
【図7】実施の形態1のDRAMの製造工程の一例を工
程順に示した断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of the manufacturing process of the DRAM of the first embodiment in the order of steps;
【図8】実施の形態1のDRAMの製造工程の一例を工
程順に示した断面図である。FIG. 8 is a sectional view illustrating an example of a manufacturing process of the DRAM of the first embodiment in the order of steps.
【図9】実施の形態1のDRAMの製造工程の一例を工
程順に示した断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of the manufacturing process of the DRAM of the first embodiment in the order of steps;
【図10】実施の形態1のDRAMの製造工程の一例を
工程順に示した断面図である。FIG. 10 is a sectional view illustrating an example of a manufacturing process of the DRAM of the first embodiment in the order of steps;
【図11】実施の形態1のDRAMの製造工程の一例を
工程順に示した断面図である。FIG. 11 is a sectional view illustrating an example of a manufacturing process of the DRAM of the first embodiment in the order of steps.
【図12】実施の形態1のDRAMの製造工程の一例を
工程順に示した断面図である。FIG. 12 is a sectional view illustrating an example of a manufacturing process of the DRAM of the first embodiment in the order of steps;
【図13】ルテニウム膜のエッチングに使用するエッチ
ング装置の一例を示した断面概念図である。FIG. 13 is a conceptual sectional view showing an example of an etching apparatus used for etching a ruthenium film.
【図14】オーバーエッチングの概念を説明するグラフ
である。FIG. 14 is a graph illustrating the concept of over-etching.
【図15】実施の形態1のDRAMの製造工程の一例を
工程順に示した断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view showing an example of the manufacturing process of the DRAM of the first embodiment in the order of steps;
【図16】実施の形態2のDRAMの情報蓄積容量素子
の製造工程の一例を工程順に示した断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view showing an example of a manufacturing process of the information storage capacitor of the DRAM according to the second embodiment in order of process;
【図17】実施の形態3のDRAMの情報蓄積容量素子
の製造工程の一例を工程順に示した断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view showing an example of the manufacturing process of the information storage capacitor of the DRAM according to the third embodiment in the order of steps;
【図18】実施の形態4のDRAMの情報蓄積容量素子
の製造工程の一例を工程順に示した断面図である。FIG. 18 is a cross-sectional view showing an example of a manufacturing step of the information storage capacitor element of the DRAM according to the fourth embodiment in the order of steps;
【図19】実施の形態5のDRAMの情報蓄積容量素子
の製造工程の一例を工程順に示した断面図である。FIG. 19 is a cross-sectional view showing an example of a manufacturing step of the information storage capacitor of the DRAM according to the fifth embodiment in the order of steps;
【図20】実施の形態6のDRAMの情報蓄積容量素子
の製造工程の一例を工程順に示した断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view showing an example of the manufacturing process of the information storage capacitor of the DRAM according to the sixth embodiment in the order of processes;
【図21】実施の形態7のDRAMの情報蓄積容量素子
の製造工程の一例を工程順に示した断面図である。FIG. 21 is a cross-sectional view showing an example of the manufacturing process of the information storage capacitor of the DRAM according to the seventh embodiment in the order of steps;
【図22】実施の形態8のDRAMの情報蓄積容量素子
の製造工程の一例を工程順に示した断面図である。FIG. 22 is a cross-sectional view showing an example of the manufacturing process of the information storage capacitor of the DRAM according to the eighth embodiment in the order of processes;
【図23】実施の形態9のDRAMの情報蓄積容量素子
の製造工程の一例を工程順に示した断面図である。FIG. 23 is a cross-sectional view showing an example of a manufacturing step of the information storage capacitor element of the DRAM according to the ninth embodiment in the order of steps;
【図24】実施の形態10のDRAMの情報蓄積容量素
子の製造工程の一例を工程順に示した断面図である。FIG. 24 is a cross-sectional view showing an example of a manufacturing step of the information storage capacitor element of the DRAM according to the tenth embodiment in the order of steps;
【図25】実施の形態11のFeRAMの製造工程の一
例をその情報蓄積容量素子の部分について工程順に示し
た断面図である。FIG. 25 is a cross-sectional view showing an example of the manufacturing process of the FeRAM according to the eleventh embodiment with respect to the information storage capacitor element in the order of processes.
【図26】実施の形態11のFeRAMの製造工程の一
例をその情報蓄積容量素子の部分について工程順に示し
た断面図である。FIG. 26 is a cross-sectional view showing an example of the manufacturing process of the FeRAM according to the eleventh embodiment with respect to the information storage capacitor element in the order of manufacturing steps;
【図27】テーパ角と微細パターン形状との関係を模式
的に示した断面図である。FIG. 27 is a cross-sectional view schematically showing a relationship between a taper angle and a fine pattern shape.
1 集積回路基体 1A 半導体チップ 5 溝 5 素子分離溝 6 シリコン酸化膜 7 シリコン酸化膜 10 n型半導体領域 11 p型ウエル 12 n型ウエル 13 ゲート酸化膜 14A ゲート電極 14B ゲート電極 14C ゲート電極 15 シリコン窒化膜 16 フォトレジスト膜 17 p- 型半導体領域 18 n- 型半導体領域 19 n型半導体領域 20 シリコン窒化膜 20a サイドウォールスペーサ 21 フォトレジスト膜 22 p+ 型半導体領域 23 n+ 型半導体領域 24 SOG膜 25 シリコン酸化膜 26 シリコン酸化膜 28 コンタクトホール 29 コンタクトホール 30 プラグ 31 シリコン酸化膜 34 コンタクトホール 36 コンタクトホール 38 第1層配線 40 シリコン窒化膜 43 サイドウォールスペーサ 44 SOG膜 45 シリコン酸化膜 46 シリコン酸化膜 47 窒化チタン膜 48 スルーホール 49 プラグ 50 バリアメタル 51 下部電極 51a 上面部 51b 側面部 52 シリコン酸化膜 53 容量絶縁膜 54 上部電極 55 ルテニウム膜 56 シリコン酸化膜 57 フォトレジスト膜 58 BST膜 59 ルテニウム膜 60 フォトレジスト膜 61 シリコン酸化膜 62 スルーホール 63 スルーホール 64 プラグ 65 第2層配線 66 白金膜 67 フォトレジスト膜 68 ハードマスク 69 側壁付着物 70 フォトレジスト膜 71 シリコン酸化膜 72 ハードマスク 73 BST膜 74 ハードマスク 75 シリコン窒化膜 75 酸化チタン膜 76 酸化チタン膜 77 ハードマスク 78 シリコン窒化膜 79 白金膜 80 シリコン窒化膜 81 ハードマスク 82 シリコン酸化膜 83 ハードマスク 84 イリジウム膜 85 ルテニウム膜 86 シリコン酸化膜 87 ハードマスク 88 ハードマスク 89 PZT膜 90 チタン膜 91 イリジウム膜 92 白金膜 93 PZT膜 94 イリジウム膜 95 白金膜 96 ラウンドレジスト膜 97 レジスト膜 98 レジスト膜 100 オーバーエッチング量 101 反応室 102 真空配管 103 試料台 104 石英筒 105 誘導結合コイル 110 ガス供給ノズル BL ビット線 BST 強誘電材料 C 情報蓄積容量素子 CV コントロールバルブ MARY メモリアレイ MBP メカニカルブースターポンプ MFC1 マスフローコントローラ MFC2 マスフローコントローラ Qn nチャネル型MISFET Qp pチャネル型MISFET Qs メモリセル選択用MISFET RF1 高周波電源 RF2 高周波電力 RV 荒引きバルブ S1 第1の面積 S2 第2の面積 SA センスアンプ TMP ターボ分子ポンプ WD ワードドライバ WL ワード線 t 時刻Reference Signs List 1 integrated circuit substrate 1A semiconductor chip 5 groove 5 element isolation groove 6 silicon oxide film 7 silicon oxide film 10 n-type semiconductor region 11 p-type well 12 n-type well 13 gate oxide film 14A gate electrode 14B gate electrode 14C gate electrode 15 silicon nitride Film 16 photoresist film 17 p - type semiconductor region 18 n - type semiconductor region 19 n-type semiconductor region 20 silicon nitride film 20a sidewall spacer 21 photoresist film 22 p + type semiconductor region 23 n + type semiconductor region 24 SOG film 25 Silicon oxide film 26 Silicon oxide film 28 Contact hole 29 Contact hole 30 Plug 31 Silicon oxide film 34 Contact hole 36 Contact hole 38 First layer wiring 40 Silicon nitride film 43 Sidewall spacer 44 SOG film 45 Recon oxide film 46 Silicon oxide film 47 Titanium nitride film 48 Through hole 49 Plug 50 Barrier metal 51 Lower electrode 51a Upper surface portion 51b Side surface portion 52 Silicon oxide film 53 Capacitive insulating film 54 Upper electrode 55 Ruthenium film 56 Silicon oxide film 57 Photoresist film 58 BST film 59 Ruthenium film 60 Photoresist film 61 Silicon oxide film 62 Through hole 63 Through hole 64 Plug 65 Second layer wiring 66 Platinum film 67 Photoresist film 68 Hard mask 69 Side wall deposit 70 Photoresist film 71 Silicon oxide film 72 Hard mask 73 BST film 74 Hard mask 75 Silicon nitride film 75 Titanium oxide film 76 Titanium oxide film 77 Hard mask 78 Silicon nitride film 79 Platinum film 80 Silicon nitride film 81 Hard mass 82 silicon oxide film 83 hard mask 84 iridium film 85 ruthenium film 86 silicon oxide film 87 hard mask 88 hard mask 89 PZT film 90 titanium film 91 iridium film 92 platinum film 93 PZT film 94 iridium film 95 platinum film 96 round resist film 97 resist Film 98 Resist film 100 Overetching amount 101 Reaction chamber 102 Vacuum piping 103 Sample table 104 Quartz tube 105 Inductive coupling coil 110 Gas supply nozzle BL Bit line BST Ferroelectric material C Information storage capacitor CV Control valve MARY Memory array MBP Mechanical booster pump MFC1 Mass Flow Controller MFC2 Mass Flow Controller Qn N-channel MISFET Qp P-channel MISFET Qs Memory cell Selecting MISFET RF1 frequency power source RF2 frequency power RV roughing valve S1 first area S2 second area SA the sense amplifier TMP turbomolecular pump WD word driver WL the word line t time
─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成11年2月16日(1999.2.1
6)[Submission date] February 16, 1999 (1999.2.1
6)
【手続補正1】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0263[Correction target item name] 0263
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0263】次に、レジスト膜97を除去し(図26
(g))、エッチングされたPZT膜93を覆うように
レジスト膜98を形成する。その後、レジスト膜98を
マスクにして白金膜92をエッチングする(図26
(h))。さらに、レジスト膜98およびエッチングさ
れた白金膜92をマスクにして、イリジウム膜91、チ
タン膜90をエッチングする(図26(i))。最後に
レジスト膜98をアッシング等で除去する(図26
(j))。Next, the resist film 97 is removed (FIG. 26).
(G)) A resist film 98 is formed so as to cover the etched PZT film 93. Thereafter, the platinum film 92 is etched using the resist film 98 as a mask (FIG. 26).
(H)). Further, using the resist film 98 and the etched platinum film 92 as a mask, the iridium film 91 and the titanium film 90 are etched (FIG. 26 (i)). Finally, the resist film 98 is removed by ashing or the like (FIG. 26).
(J)).
【手続補正2】[Procedure amendment 2]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図26[Correction target item name] FIG. 26
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図26】 FIG. 26
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大路 譲 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 Fターム(参考) 5F083 AD21 AD56 AD60 FR01 GA21 HA02 JA15 JA17 JA19 JA32 JA38 JA39 JA40 JA42 JA43 KA01 KA05 LA03 LA12 LA16 LA29 LA30 NA01 PR03 PR12 PR21 PR33 PR36 PR40 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Joe Yuji 3-16-6 Shinmachi, Ome-shi, Tokyo F-term in Hitachi Device Co., Ltd. F-term (reference) 5F083 AD21 AD56 AD60 FR01 GA21 HA02 JA15 JA17 JA19 JA32 JA38 JA39 JA40 JA42 JA43 KA01 KA05 LA03 LA12 LA16 LA29 LA30 NA01 PR03 PR12 PR21 PR33 PR36 PR40
Claims (33)
製造方法: (a)集積回路ウェハの主面上にメモリセルの情報蓄積
容量素子の下部電極を構成すべき第1の導電膜を形成す
る工程; (b)前記第1の導電膜上に高誘電体または強誘電体膜
からなる第1の誘電体膜パターンを形成する工程; (c)前記第1の誘電体膜パターンがある状態で、前記
第1の導電膜に対して、ドライエッチングを施すことに
よって、前記第1の導電膜をパターニングする工程; (d)パターニングされた前記第1の導電膜および前記
第1の誘電体膜パターン表面に前記メモリセルの情報蓄
積容量素子の容量絶縁膜を構成すべき高誘電体または強
誘電体膜からなる第2の誘電体膜を形成する工程; (e)前記第2の誘電体膜上に前記メモリセルの情報蓄
積容量素子の上部電極を構成すべき第2の導電膜を形成
する工程。1. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device including the following steps: (a) forming a first conductive film to form a lower electrode of an information storage capacitor of a memory cell on a main surface of an integrated circuit wafer; (B) forming a first dielectric film pattern made of a high-dielectric or ferroelectric film on the first conductive film; (c) a state in which the first dielectric film pattern is present Patterning the first conductive film by subjecting the first conductive film to dry etching; and (d) patterning the first conductive film and the first dielectric film. Forming a second dielectric film made of a high dielectric or ferroelectric film to form a capacitance insulating film of the information storage capacitor of the memory cell on the pattern surface; (e) the second dielectric film The information storage capacity of the memory cell Forming a second conductive film for constituting an upper electrode of the child.
造方法であって、前記(c)工程ではフォトレジストパ
ターンは使用しないことを特徴とする半導体集積回路装
置の製造方法。2. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein a photoresist pattern is not used in the step (c).
造方法であって、前記第1の誘電体膜と前記第2の誘電
体膜は、実質的に同一の分子構造を有する物質からなる
ことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。3. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 2, wherein said first dielectric film and said second dielectric film are made of a substance having substantially the same molecular structure. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device.
造方法であって、前記第1の導電膜は白金族元素または
その酸化物からなることを特徴とする半導体集積回路装
置の製造方法。4. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 3, wherein said first conductive film is made of a platinum group element or an oxide thereof.
製造方法: (a)集積回路ウェハの主面上にメモリセルの情報蓄積
容量素子の下部電極を構成すべき白金族またはその酸化
物からなる第1の導電膜を形成する工程; (b)前記第1の導電膜上に第1の無機膜パターンを形
成する工程; (c)前記第1の無機膜パターンがある状態で、前記第
1の導電膜に対して、ドライエッチングを施すことによ
って、前記第1の導電膜をパターニングする工程; (d)パターニングされた前記第1の導電膜および前記
第1の無機膜パターン表面に前記メモリセルの情報蓄積
容量素子の容量絶縁膜を構成すべき第2の誘電体膜を形
成する工程; (e)前記第2の誘電体膜上に前記メモリセルの情報蓄
積容量素子の上部電極を構成すべき第2の導電膜を形成
する工程。5. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device including the following steps: (a) A platinum group or an oxide thereof to form a lower electrode of an information storage capacitor of a memory cell on a main surface of an integrated circuit wafer Forming a first inorganic film pattern on the first conductive film; and (c) forming a first inorganic film pattern on the first conductive film. Patterning the first conductive film by subjecting the first conductive film to dry etching; and (d) forming the memory on the patterned first conductive film and the first inorganic film pattern surface. Forming a second dielectric film that is to constitute a capacitive insulating film of the information storage capacitor of the cell; (e) forming an upper electrode of the information storage capacitor of the memory cell on the second dielectric film The second conductive film to be The step of forming.
造方法であって、前記(c)工程ではフォトレジストパ
ターンは使用しないことを特徴とする半導体集積回路装
置の製造方法。6. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 5, wherein a photoresist pattern is not used in the step (c).
造方法であって、前記第1の無機膜パターンはシリコン
酸化膜からなることを特徴とする半導体集積回路装置の
製造方法。7. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 6, wherein said first inorganic film pattern is made of a silicon oxide film.
造方法であって、前記第1の無機膜パターンは金属と窒
素を含む化合物からなることを特徴とする半導体集積回
路装置の製造方法。8. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 6, wherein said first inorganic film pattern is made of a compound containing metal and nitrogen.
製造方法: (a)集積回路ウェハの主面上にメモリセルの情報蓄積
容量素子の下部電極を構成すべきルテニウム、イリジウ
ムまたはそれらの酸化物からなる第1の導電膜を形成す
る工程; (b)前記第1の導電膜上に第1の白金膜パターンを形
成する工程; (c)前記第1の白金膜パターンがある状態で、前記第
1の導電膜に対して、ドライエッチングを施すことによ
って、前記第1の導電膜をパターニングする工程; (d)パターニングされた前記第1の導電膜および前記
第1の白金膜パターン表面に前記メモリセルの情報蓄積
容量素子の容量絶縁膜を構成すべき高誘電体または強誘
電体膜からなる第1の誘電体膜を形成する工程; (e)前記第1の誘電体膜上に前記メモリセルの情報蓄
積容量素子の上部電極を構成すべき第2の導電膜を形成
する工程。9. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device including the following steps: (a) Ruthenium, iridium, or their oxidation to constitute a lower electrode of an information storage capacitor element of a memory cell on a main surface of an integrated circuit wafer (B) forming a first platinum film pattern on the first conductive film; (c) forming a first platinum film pattern on the first conductive film; Patterning the first conductive film by subjecting the first conductive film to dry etching; (d) forming a pattern on the surface of the patterned first conductive film and the first platinum film pattern; Forming a first dielectric film made of a high dielectric or ferroelectric film to form a capacitance insulating film of the information storage capacitor of the memory cell; (e) forming a first dielectric film on the first dielectric film; Memory cell Forming a second conductor film for constituting an upper electrode of the multi-address storage capacitor element.
製造方法であって、前記(c)工程ではフォトレジスト
パターンは使用しないことを特徴とする半導体集積回路
装置の製造方法。10. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 9, wherein a photoresist pattern is not used in the step (c).
の製造方法であって、前記第1の導電膜は、ルテニウム
またはその酸化物からなることを特徴とする半導体集積
回路装置の製造方法。11. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 10, wherein said first conductive film is made of ruthenium or an oxide thereof.
の製造方法であって、前記第1の導電膜は、イリジウム
またはその酸化物からなることを特徴とする半導体集積
回路装置の製造方法。12. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 10, wherein said first conductive film is made of iridium or its oxide.
体; (b)前記第1の主面上にその幅と同程度またはそれ以
下の間隔を置いて配置され、それぞれメモリセルの情報
蓄積容量素子を構成する複数の柱状下部電極; (c)前記柱状下部電極の各々の側面および上面に設け
られたメモリセルの情報蓄積容量素子の容量絶縁膜を構
成する高誘電体または強誘電体膜からなる第1の誘電体
膜; (d)前記柱状下部電極の各々の側面および上面に設け
られた前記第1の誘電体膜上に設けられたメモリセルの
情報蓄積容量素子を構成する単一または複数の上部電
極; を有し、前記複数の柱状下部電極の各々は、その上面の
面積がその底面の面積の25%以下となるように、その
側面がテーパを有していることを特徴とする半導体集積
回路装置。13. (a) an integrated circuit substrate having a first main surface; (b) being disposed on the first main surface at an interval equal to or less than the width thereof, and A plurality of columnar lower electrodes constituting an information storage capacitor; (c) a high dielectric or ferroelectric material constituting a capacitance insulating film of an information storage capacitor of a memory cell provided on each side and upper surface of the columnar lower electrode; A first dielectric film made of a body film; (d) constituting an information storage capacitor element of a memory cell provided on the first dielectric film provided on each of the side and top surfaces of the columnar lower electrode; A single or a plurality of upper electrodes; and each of the plurality of columnar lower electrodes has a tapered side surface such that the area of the upper surface is 25% or less of the area of the bottom surface. A semiconductor integrated circuit device characterized by the above-mentioned.
であって、前記複数の柱状下部電極の少なくとも一部
は、その幅が狭い方向の断面がほぼ三角形の形状を有す
ることを特徴とする半導体集積回路装置。14. The semiconductor integrated circuit device according to claim 13, wherein at least a part of the plurality of columnar lower electrodes has a substantially triangular cross section in a direction in which the width is small. Integrated circuit device.
であって、前記複数の柱状下部電極の各々はその幅が狭
い方向の断面形状が2以上のアスペクト比を有すること
を特徴とする半導体集積回路装置。15. The semiconductor integrated circuit device according to claim 14, wherein each of said plurality of columnar lower electrodes has an aspect ratio of 2 or more in a direction in which a width of said lower electrode is narrower. Circuit device.
であって、前記複数の柱状下部電極の各々はその幅が狭
い方向の断面形状が3以上のアスペクト比を有すること
を特徴とする半導体集積回路装置。16. The semiconductor integrated circuit device according to claim 14, wherein each of the plurality of columnar lower electrodes has an aspect ratio of 3 or more in a direction in which the width of the lower electrode is narrower. Circuit device.
体; (b)前記第1の主面上にその幅と同程度またはそれ以
下の間隔を置いて配置され、それぞれメモリセルの情報
蓄積容量素子を構成する複数の柱状下部電極; (c)前記柱状下部電極の各々の側面および上面に設け
られたメモリセルの情報蓄積容量素子の容量絶縁膜を構
成する高誘電体または強誘電体膜からなる第1の誘電体
膜; (d)前記柱状下部電極の各々の側面および上面に設け
られた前記第1の誘電体膜上に設けられたメモリセルの
情報蓄積容量素子を構成する単一または複数の上部電
極; を有し、前記複数の柱状下部電極の各々の上面に対応す
る部分の対応するメモリセルの情報蓄積容量素子に対す
る容量の寄与は3%以下であることを特徴とする半導体
集積回路装置。17. An integrated circuit substrate having a first main surface; and (b) being disposed on the first main surface at an interval equal to or less than the width thereof, and A plurality of columnar lower electrodes constituting an information storage capacitor; (c) a high dielectric or ferroelectric material constituting a capacitance insulating film of an information storage capacitor of a memory cell provided on each side and upper surface of the columnar lower electrode; A first dielectric film made of a body film; (d) constituting an information storage capacitor element of a memory cell provided on the first dielectric film provided on each of the side and top surfaces of the columnar lower electrode; A single or a plurality of upper electrodes; and a portion corresponding to the upper surface of each of the plurality of columnar lower electrodes has a capacitance contribution to the information storage capacitor element of the corresponding memory cell of 3% or less. Semiconductor integrated circuit device
であって、前記複数の柱状下部電極の少なくとも一部は
その幅が狭い方向の断面がほぼ三角形の形状を有するこ
とを特徴とする半導体集積回路装置。18. The semiconductor integrated circuit device according to claim 17, wherein at least a part of the plurality of columnar lower electrodes has a substantially triangular cross section in a direction in which the width is smaller. Circuit device.
であって、前記複数の柱状下部電極の各々はその幅が狭
い方向の断面形状が2以上のアスペクト比を有すること
を特徴とする半導体集積回路装置。19. The semiconductor integrated circuit device according to claim 18, wherein each of the plurality of columnar lower electrodes has a cross-sectional shape in a direction in which the width is smaller has an aspect ratio of 2 or more. Circuit device.
であって、前記複数の柱状下部電極の各々はその幅が狭
い方向の断面形状が3以上のアスペクト比を有すること
を特徴とする半導体集積回路装置。20. The semiconductor integrated circuit device according to claim 18, wherein each of the plurality of columnar lower electrodes has an aspect ratio of 3 or more in a direction in which the width is narrow. Circuit device.
体; (b)前記第1の主面上にその幅と同程度またはそれ以
下の間隔を置いて配置され、それぞれメモリセルの情報
蓄積容量素子を構成する複数の柱状下部電極; (c)前記柱状下部電極の各々の側面および上面に設け
られたメモリセルの情報蓄積容量素子の容量絶縁膜を構
成する高誘電体または強誘電体膜からなる第1の誘電体
膜; (d)前記柱状下部電極の各々の側面および上面に設け
られた前記第1の誘電体膜上に設けられたメモリセルの
情報蓄積容量素子を構成する単一または複数の上部電
極; を有し、前記複数の柱状下部電極の各々はその最大の容
積を占める下部電極主要部とその上面を覆うように配置
された材質の異なる下部電極上端部を含み、この下部電
極上端部の頭部両端部には前記下部電極主要部の頭部両
端部の断面形状と比較して大きな面取り形状を有してい
ることを特徴とする半導体集積回路装置。21. (a) an integrated circuit substrate having a first main surface; and (b) disposed on the first main surface at an interval equal to or less than the width thereof, and A plurality of columnar lower electrodes constituting an information storage capacitor; (c) a high dielectric or ferroelectric material constituting a capacitance insulating film of an information storage capacitor of a memory cell provided on each side and upper surface of the columnar lower electrode; A first dielectric film made of a body film; (d) constituting an information storage capacitor element of a memory cell provided on the first dielectric film provided on each of the side and top surfaces of the columnar lower electrode; A single or a plurality of upper electrodes; each of the plurality of columnar lower electrodes includes a lower electrode main portion occupying a maximum volume thereof and a lower electrode upper end portion of a different material arranged to cover the upper surface thereof. The head of the upper end of this lower electrode The semiconductor integrated circuit device, characterized by having a large chamfered shape compared to the cross-sectional shape of the head end portions of the lower electrode main portion at both ends.
であって、前記複数の柱状下部電極の各々の下部電極上
端部は台形状の断面を有することを特徴とする半導体集
積回路装置。22. The semiconductor integrated circuit device according to claim 21, wherein the lower electrode upper end of each of the plurality of columnar lower electrodes has a trapezoidal cross section.
であって、前記複数の柱状下部電極の各々の下部電極上
端部は三角形状の断面を有することを特徴とする半導体
集積回路装置。23. The semiconductor integrated circuit device according to claim 21, wherein an upper end portion of each of the plurality of columnar lower electrodes has a triangular cross section.
であって、前記複数の柱状下部電極の各々の下部電極上
端部は頭部側面が厚さ方向に半分以上切り取られた長方
形状の断面を有することを特徴とする半導体集積回路装
置。24. The semiconductor integrated circuit device according to claim 21, wherein the upper end of the lower electrode of each of the plurality of columnar lower electrodes has a rectangular cross section in which the side surface of the head is cut out in the thickness direction by half or more. A semiconductor integrated circuit device comprising:
であって、前記複数の柱状下部電極の各々の下部電極上
端部は頭部側面が厚さ方向に半分以上に渡って丸みを帯
びさせた断面形状を有することを特徴とする半導体集積
回路装置。25. The semiconductor integrated circuit device according to claim 21, wherein the upper end of the lower electrode of each of the plurality of columnar lower electrodes is rounded so that the side surface of the head is more than half in the thickness direction. A semiconductor integrated circuit device having a cross-sectional shape.
体; (b)前記第1の主面上にその幅と同程度またはそれ以
下の間隔を置いて配置され、それぞれメモリセルの情報
蓄積容量素子を構成するルテニウムまたはその酸化物を
主要な構成要素とする複数の柱状下部電極; (c)前記複数の柱状下部電極の各々の上端部に設けら
れた白金からなる導電膜; (d)前記柱状下部電極の各々の側面および上面に設け
られたメモリセルの情報蓄積容量素子の容量絶縁膜を構
成する高誘電体または強誘電体膜からなる第1の誘電体
膜; (e)前記柱状下部電極の各々の側面および上面に設け
られた前記第1の誘電体膜上に設けられたメモリセルの
情報蓄積容量素子を構成する単一または複数の上部電
極; を有することを特徴とする半導体集積回路装置。26. (a) an integrated circuit substrate having a first main surface; and (b) being disposed on the first main surface at an interval equal to or less than the width thereof, and (C) a plurality of pillar-shaped lower electrodes mainly composed of ruthenium or an oxide thereof constituting the information storage capacitor; (c) a conductive film made of platinum provided on the upper end of each of the plurality of pillar-shaped lower electrodes; d) a first dielectric film made of a high dielectric or ferroelectric film constituting a capacitance insulating film of an information storage capacitor element of a memory cell provided on each of the side and top surfaces of the columnar lower electrode; A single or a plurality of upper electrodes constituting an information storage capacitor element of a memory cell provided on the first dielectric film provided on each side and upper surface of the columnar lower electrode; Semiconductor integrated circuit device .
であって、前記複数の柱状下部電極の各々の厚さはその
上に形成された前記導電膜よりも厚いことを特徴とする
半導体集積回路装置。27. The semiconductor integrated circuit device according to claim 26, wherein each of said plurality of columnar lower electrodes is thicker than said conductive film formed thereon. apparatus.
であって、前記複数の柱状下部電極の各々の厚さはその
上に形成された前記導電膜よりも2倍以上厚いことを特
徴とする半導体集積回路装置。28. The semiconductor integrated circuit device according to claim 27, wherein the thickness of each of the plurality of columnar lower electrodes is at least twice as thick as the conductive film formed thereon. Semiconductor integrated circuit device.
体; (b)前記第1の主面上にその幅と同程度またはそれ以
下の間隔を置いて配置され、それぞれダイナミックRA
Mのメモリセルの情報蓄積容量素子を構成するイリジウ
ムまたはその酸化物を主要な構成要素とする複数の柱状
下部電極; (c)前記複数の柱状下部電極の各々の上端部に設けら
れた白金からなる導電膜; (d)前記柱状下部電極の各々の側面および上面に設け
られたメモリセルの情報蓄積容量素子の容量絶縁膜を構
成する高誘電体または強誘電体膜からなる第1の誘電体
膜; (e)前記柱状下部電極の各々の側面および上面に設け
られた前記第1の誘電体膜上に設けられたメモリセルの
情報蓄積容量素子を構成する単一または複数の上部電
極; を有することを特徴とする半導体集積回路装置。29. (a) an integrated circuit substrate having a first main surface; and (b) a dynamic RA which is arranged on the first main surface at an interval equal to or less than the width thereof.
A plurality of columnar lower electrodes mainly composed of iridium or an oxide thereof constituting the information storage capacitor element of the M memory cell; (c) a platinum lower electrode provided at the upper end of each of the columnar lower electrodes; (D) a first dielectric made of a high dielectric or ferroelectric film constituting a capacitive insulating film of an information storage capacitor element of a memory cell provided on each of the side and top surfaces of the columnar lower electrode; (E) a single or a plurality of upper electrodes constituting an information storage capacitor element of a memory cell provided on the first dielectric film provided on each of the side and upper surfaces of the columnar lower electrode; A semiconductor integrated circuit device comprising:
であって、前記複数の柱状下部電極の各々の厚さはその
上に形成された前記導電膜よりも厚いことを特徴とする
半導体集積回路装置。30. The semiconductor integrated circuit according to claim 29, wherein each of said plurality of columnar lower electrodes is thicker than said conductive film formed thereon. apparatus.
であって、前記複数の柱状下部電極の各々の厚さはその
上に形成された前記導電膜よりも2倍以上厚いことを特
徴とする半導体集積回路装置。31. The semiconductor integrated circuit device according to claim 30, wherein the thickness of each of the plurality of columnar lower electrodes is at least twice as large as the thickness of the conductive film formed thereon. Semiconductor integrated circuit device.
体; (b)前記第1の主面上に設けられた第1の膜パター
ン; (c)前記第1の膜パターン上に設けられた白金族元素
またはその酸化物からなる第2の膜パターン; (d)前記第2の膜パターンをドライエッチングにより
パターニングする際に、その側面に付着した側壁付着
膜; (e)前記側壁付着膜および前記第2の膜パターンを覆
うように、前記第1の膜パターン上に直接または間接に
形成された絶縁膜; を有することを特徴とする半導体集積回路装置。32. (a) an integrated circuit substrate having a first main surface; (b) a first film pattern provided on the first main surface; and (c) a first film pattern on the first film pattern. A second film pattern made of a platinum group element or an oxide thereof provided; (d) a side wall adhered film adhered to a side surface when the second film pattern is patterned by dry etching; An insulating film formed directly or indirectly on the first film pattern so as to cover the adhesion film and the second film pattern.
の製造方法: (a)集積回路ウェハの主面上に第1の膜を形成する工
程; (b)前記第1の膜上に無機部材からなる第2の膜を形
成する工程; (c)前記第2の膜上にフォトレジスト膜を形成する工
程; (d)前記フォトレジスト膜をパターニングする工程; (e)パターニングされた前記フォトレジスト膜がある
状態で、前記第2の膜に対してドライエッチング処理を
施すことによって、前記第2の膜をパターニングすると
ともに、そのパターニングの側面に側壁付着膜を形成す
る工程; (f)パターニングされ、側壁付着膜を有する前記第2
の膜のある状態で、前記第1の膜に対して、ドライエッ
チング処理を施すことによって、前記第1の膜をパター
ニングする工程。33. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device including the following steps: (a) forming a first film on a main surface of an integrated circuit wafer; (b) an inorganic member on the first film (C) forming a photoresist film on the second film; (d) patterning the photoresist film; and (e) patterning the photoresist. Performing a dry etching process on the second film in a state where the film is present, thereby patterning the second film and forming a sidewall adhesion film on a side surface of the patterning; The second having a sidewall adhesion film
Patterning the first film by performing a dry etching process on the first film in a state where the film is present.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10352559A JP2000183303A (en) | 1998-12-11 | 1998-12-11 | Semiconductor integrated circuit device and manufacture of the same |
SG9905883A SG79292A1 (en) | 1998-12-11 | 1999-11-24 | Semiconductor integrated circuit and its manufacturing method |
CN99124794A CN1259765A (en) | 1998-12-11 | 1999-12-10 | Semiconductor integrated circuit and mfg. method therefor |
KR1019990056427A KR20000048060A (en) | 1998-12-11 | 1999-12-10 | Semiconductor integrated circuit device and method of manufacturing the same |
US09/459,343 US6451665B1 (en) | 1998-12-11 | 1999-12-13 | Method of manufacturing a semiconductor integrated circuit |
US09/575,442 US6326218B1 (en) | 1998-12-11 | 2000-05-22 | Semiconductor integrated circuit and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10352559A JP2000183303A (en) | 1998-12-11 | 1998-12-11 | Semiconductor integrated circuit device and manufacture of the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000183303A true JP2000183303A (en) | 2000-06-30 |
Family
ID=18424897
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10352559A Pending JP2000183303A (en) | 1998-12-11 | 1998-12-11 | Semiconductor integrated circuit device and manufacture of the same |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000183303A (en) |
KR (1) | KR20000048060A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6559000B2 (en) | 2000-12-29 | 2003-05-06 | Hynix Semiconductor Inc. | Method of manufacturing a capacitor in a semiconductor device |
US6664184B2 (en) | 2001-06-18 | 2003-12-16 | Hitachi, Ltd. | Method for manufacturing semiconductor device having an etching treatment |
US6764896B2 (en) | 2002-01-30 | 2004-07-20 | Renesas Technology Corp. | Semiconductor manufacturing method including patterning a capacitor lower electrode by chemical etching |
JP2006019693A (en) * | 2004-06-30 | 2006-01-19 | Hynix Semiconductor Inc | Gate structure of semiconductor memory device |
KR100583113B1 (en) * | 2000-12-26 | 2006-05-24 | 주식회사 하이닉스반도체 | A method for forming a memory cell |
-
1998
- 1998-12-11 JP JP10352559A patent/JP2000183303A/en active Pending
-
1999
- 1999-12-10 KR KR1019990056427A patent/KR20000048060A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100583113B1 (en) * | 2000-12-26 | 2006-05-24 | 주식회사 하이닉스반도체 | A method for forming a memory cell |
US6559000B2 (en) | 2000-12-29 | 2003-05-06 | Hynix Semiconductor Inc. | Method of manufacturing a capacitor in a semiconductor device |
US6664184B2 (en) | 2001-06-18 | 2003-12-16 | Hitachi, Ltd. | Method for manufacturing semiconductor device having an etching treatment |
US6764896B2 (en) | 2002-01-30 | 2004-07-20 | Renesas Technology Corp. | Semiconductor manufacturing method including patterning a capacitor lower electrode by chemical etching |
JP2006019693A (en) * | 2004-06-30 | 2006-01-19 | Hynix Semiconductor Inc | Gate structure of semiconductor memory device |
JP4573653B2 (en) * | 2004-06-30 | 2010-11-04 | 株式会社ハイニックスセミコンダクター | Method for manufacturing gate structure of semiconductor memory device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20000048060A (en) | 2000-07-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6326218B1 (en) | Semiconductor integrated circuit and its manufacturing method | |
JP3676958B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor integrated circuit device | |
JP3086747B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
US6174766B1 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the semiconductor device | |
US6777305B2 (en) | Method for fabricating semiconductor device | |
US20070221974A1 (en) | Method for Forming Ferroelectric Memory Capacitor | |
JP2003243534A (en) | Semiconductor device | |
KR20000017559A (en) | method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device | |
WO1999066558A1 (en) | Semiconductor device and production method thereof | |
JP2002100685A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
US6432835B1 (en) | Process for fabricating an integrated circuit device having a capacitor with an electrode formed at a high aspect ratio | |
JP3994017B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP2003273326A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
JP3666877B2 (en) | Semiconductor memory device and manufacturing method thereof | |
JP3166746B2 (en) | Capacitor and method of manufacturing the same | |
JP2000183303A (en) | Semiconductor integrated circuit device and manufacture of the same | |
JP2000223671A (en) | Semiconductor integrated circuit device and its manufacture | |
JP2003224207A (en) | Semiconductor device and its fabricating method | |
JPH1117144A (en) | Semiconductor integrated circuit device and manufacture thereof | |
JPH1174354A (en) | Semiconductor integrated circuit device and manufacture thereof | |
JPH1050951A (en) | Semiconductor device, and its manufacture | |
US20070184626A1 (en) | Method of manufacturing ferroelectric capacitor and method of manufacturing semiconductor memory device | |
JP2004282041A (en) | Manufacturing method for semiconductor device | |
JPH1126715A (en) | Semiconductor integrated circuit device and manufacture thereof | |
US6080619A (en) | Method for manufacturing DRAM capacitor |