JP2000340772A - Cmp阻止膜を使用する集積回路素子のキャパシタ製造方法 - Google Patents
Cmp阻止膜を使用する集積回路素子のキャパシタ製造方法Info
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Abstract
子のキャパシタの製造方法を提供する。 【解決手段】 表面段差を有する層間絶縁膜上に下部犠
牲酸化膜、CMP阻止膜及び上部犠牲酸化膜が順次に積
層された絶縁膜を成膜し、層間絶縁膜が露出するまで絶
縁膜の所定領域をエッチングして下部電極が形成される
トレンチを形成し、トレンチの内部及び上部犠牲酸化膜
上に導電膜を成膜し、CMP阻止膜の上部面が露出する
まで導電膜および上部犠牲酸化膜をCMP工程で平坦化
させて各トレンチの内部に相互隔離した下部電極を形成
し、CMP阻止膜の低い部位上に残存する上部犠牲酸化
膜の残余物、CMP阻止膜及び下部犠牲酸化膜を順次に
除去して下部電極の外側壁を露出させる工程を含む集積
回路素子のキャパシタの製造方法。これにより、キャパ
シタの製造コストを低減させ得るだけではなく、製造工
程を単純化させ得る。
Description
キャパシタ製造方法に関するものであり、特にCMP
(Chemical Mechanical Poli
shing)工程を省略しうる集積回路素子のキャパシ
タ製造方法に関するものである。
ルを含み、メモリセルはDRAM素子の情報が貯えられ
る1ビット分の作用をする。各メモリセルは一般に1つ
のストレージキャパシタと1つのトランジスタ(アクセ
ストランジスタ)とで構成される。トランジスタのドレ
ーン(又はソース)はストレージキャパシタの一方の電
極と接続される。トランジスタのソース(又はドレー
ン)及びゲート電極はそれぞれビットラインと呼ばれる
外部配線及びワードラインに接続される。キャパシタの
もう一方の電極には基準電圧が加えられる。
ジスタ、キャパシタ及び外部回路と連結のためのコンタ
クトを形成する工程を含む。今までDRAMメモリセル
に主に使用されてきたキャパシタは比較的簡単な工程で
形成することが可能な平板型(planner typ
e)のキャパシタであった。
めにはメモリセルをサブミクロンのサイズに縮小しなけ
ればならない。これによりキャパシタが占める面積が縮
小し、この場合に、平板キャパシタのキャパシタンスは
大きく減少する。このようにセルキャパシタンスが減少
すると、信号対雑音比率が減少してアルファ粒子(al
pha particle)の干渉に起因するソフトエ
ラーが増加する。このため、小さいメモリセルを平板キ
ャパシタで製造する場合には信頼性が落ちる。
り、ストレージキャパシタに貯えられた電荷をより頻繁
にリフレッシュしなければならないので、DRAM素子
の機能はさらに劣化する。従って、ストレージキャパシ
タの誘電膜としてタンタル酸化膜(Ta2O5)のような
高誘電膜を使用しても、平板キャパシタは高性能DRA
M素子に十分なキャパシタンスを提供できない。
チキャパシタ(米国特許第5374580号)及びスタ
ックキャパシタ(米国特許第5021357号)の開発
が行われてきた。しかし、トレンチキャパシタはよく知
られるように誘電体膜のリーク電流の問題のため実用化
は困難である。従って、最近はスタックキャパシタが広
く用いられている。
国特許第5668036号及び米国特許第571723
6号はスタックキャパシタの下部に形成される層間絶縁
膜に対してCMP工程を適用するスタックキャパシタを
開示する。従来の方法では、CMPは層間絶縁膜を平坦
化させる工程だけではなく、下部電極を相互に隔離する
ための工程においても使用される。
ト、低生産性、工程の複雑化及び高欠陥密度等の問題点
がある。従って、CMP工程の回数が少ないキャパシタ
製造方法の開発が求められている。
発明は、CMPの使用を最低限にするスタックキャパシ
タの形成方法を提供することを目的とする。
略することを目的とする。
するための本発明の特徴1つは下部犠牲酸化膜上にCM
P工程の終点検出のためのCMP阻止膜を成膜すること
にある。このCMP阻止膜により層間絶縁膜に対するC
MP工程の省略が可能になる。
限定する工程、トランジスタを形成する工程及びビット
ラインを形成する工程を経た集積回路基板上に層間絶縁
膜を成膜する。セルアレイ領域にはトランジスタ及びビ
ットラインが高密度で形成され、周辺回路領域にはトラ
ンジスタのみが低密度で形成されるため、セルアレイ領
域及び周辺回路領域の間に層間絶縁膜の表面段差が発生
する。層間絶縁膜はBPSG(borophospho
silicate glass)膜及びUSG(und
oped silicate glass)膜の少なく
ともいずれか1つで成膜することが望ましい。特に、層
間絶縁膜をBPSG膜で成膜する場合には、CVD(化
学蒸着法)工程でBPSG膜を蒸着した後所定の温度で
リフローすることによりBPSG膜の表面トポロジーが
緩和される。
セルアレイ領域上に成膜された層間絶縁膜は比較的平ら
な表面を有する反面、周辺回路領域のパターン密度は低
いので周辺回路領域上に成膜された層間絶縁膜の表面は
凹凸を有する。
成される。コンタクトプラグは集積回路基板と電気的に
接続される。従来技術と異なり、層間絶縁膜に対してC
MP工程は実施しない。
ーに沿って下部犠牲酸化膜を成膜する。下部犠牲酸化膜
は少なくとも形成しようとする下部電極(storag
enode)の高さと同一の厚さに成膜する。この下部
犠牲酸化膜にはBPSG膜、USG膜、PSG(pho
sphosilicate glass)膜、HSQ
(hydrogen silsesquioxane)
膜又はPE−TEOS(plasma enhance
d tetraethylorthosilicat
e)等が成膜される。その後、下部犠牲酸化膜上に下部
犠牲酸化膜の表面トポロジーに沿ったCMP阻止膜を成
膜する。CMP阻止膜は窒化シリコン膜、酸化アルミニ
ウム膜(Al2O3)、ダイヤモンド構造を有する炭素
膜、窒化アルミニウム膜及び窒化ボロン膜からなる群よ
り選択される少なくとも1つの膜を成膜するのが望まし
い。後工程のCMP工程に対して工程的に余裕を持たせ
るために、CMP阻止膜上に上部犠牲酸化膜が成膜され
る。
化膜、CMP阻止膜及び下部犠牲酸化膜をエッチングし
てコンタクトプラグを露出させるトレンチを形成する。
トレンチ内部及び上部犠牲酸化膜上に下部電極を形成す
るための導電物質を蒸着する。そして、CMP阻止膜が
露出するまでCMP工程により導電物質を及び上部犠牲
酸化膜平坦化してトレンチ内に下部電極を形成する。続
いて、CMP阻止膜及びCMP阻止膜の低い部位に残存
する上部犠牲酸化膜を除去する。
る前にエッチング阻止膜を追加で成膜してもよい。より
詳細には、コンタクトプラグを形成した後に層間絶縁膜
及びコンタクトプラグ上に窒化膜より成るエッチング阻
止膜を成膜する。エッチング阻止膜は下部犠牲酸化膜内
にトレンチを形成する工程に余裕を持たせる、即ちエッ
チング余裕度を増加させる。また、このエッチング阻止
膜はキャパシタの面積をさらに広げるために効果的に利
用できる。
を除去した後に、下部電極の外部の下部犠牲酸化膜を除
去して下部電極の外側壁を露出させる。層間絶縁膜上に
エッチング阻止膜を成膜した場合には、下部犠牲酸化膜
を除去した後に前記エッチング阻止膜を追加で除去する
ことができる。
部面上に半球形グレーン(HSG;hemispher
ical grain)のシリコン膜を成膜する工程を
含んでもよい。これは下部電極の表面積を広げてキャパ
シタンスを増加させるためである。
タを形成することもできる。これを詳しく説明する。下
部犠牲酸化膜、CMP阻止膜及び上部犠牲酸化膜より成
る絶縁膜内に下部電極のためのトレンチを形成した後
に、トレンチが形成された半導体基板の表面上にトレン
チの表面段差に沿った導電物質を蒸着する。続いて、導
電物質上にトレンチを完全に充填する平坦化絶縁膜を成
膜する。この平坦化絶縁膜は後述するCMP工程を実施
する際のトレンチ内部への損傷及び汚染を防止する。C
MP阻止膜が露出するまで平坦化絶縁膜、導電膜及び上
部犠牲酸化膜をCMP工程で平坦化する。残存する上部
犠牲酸化膜及びCMP阻止膜を除去した後、トレンチの
内部に残存する平坦化絶縁膜を除去してシリンダ型の下
部電極の内面を露出させる。これにより、トレンチの内
部にシリンダ型下部電極が形成される。
出した表面上に半球形グレーン(HSG)のシリコン膜
を成膜する工程を追加してもよい。これにより下部電極
の表面積を広げ、キャパシタのキャパシタンスを増加さ
せるためである。半球形グレーンのシリコン膜は導電膜
を成膜した後、または平坦化絶縁膜を除去した後、のい
ずれで成膜してもよい。
段差を有する層間絶縁膜を成膜する段階と、前記層間絶
縁膜を貫通して前記集積回路基板と電気的に接続された
コンタクトプラグを形成する段階と、前記層間絶縁膜及
び前記コンタクトプラグ上にCMP阻止膜を含むフレー
ム(frame)絶縁膜を成膜する段階と、前記フレー
ム絶縁膜をエッチングして前記各コンタクトプラグを露
出させるトレンチを形成する段階と、前記トレンチの内
部及び前記フレーム絶縁膜上に導電膜を成膜する段階
と、前記CMP阻止膜の上部面が露出するまで前記導電
膜及び前記フレーム絶縁膜を平坦化して前記トレンチの
内部に相互隔離した下部電極を形成する段階と、前記層
間絶縁膜が露出するまで前記フレーム絶縁膜の残余物を
除去する段階とを含むことを特徴とする集積回路素子の
キャパシタ製造方法である。
する前に前記層間絶縁膜上にエッチング阻止膜を成膜す
る段階と、前記フレーム絶縁膜を除去した後に前記エッ
チング阻止膜を除去する段階とをさらに含むことを特徴
とする前記記載の集積回路素子のキャパシタ製造方法で
ある。
膜及びUSG膜のいずれかで成膜することを特徴とする
前記記載の集積回路素子のキャパシタ製造方法である。
化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、ダイヤモンド構造
を有する炭素膜、窒化アルミニウム膜及び窒化ボロン膜
からなる群より選択される少なくとも1種類の膜を含む
ことを特徴とする前記記載の集積回路素子のキャパシタ
製造方法である。
リコン膜、酸化アルミニウム膜、ダイヤモンド構造を有
する炭素膜、窒化アルミニウム膜及び窒化ボロン膜から
なる群より選択される少なくとも1種類の膜を含むこと
を特徴とする前記記載の集積回路素子のキャパシタ製造
方法である。
記フレーム絶縁膜を成膜する段階は、前記層間絶縁膜上
に下部犠牲酸化膜を成膜する段階と、前記下部犠牲酸化
膜上に前記CMP阻止膜を成膜する段階と、前記CMP
阻止膜上に上部犠牲酸化膜を成膜する段階とを含むこと
を特徴とする前記記載の集積回路素子のキャパシタ製造
方法である。
SG膜、PSG膜、SOG(spin on glas
s)膜、HSQ膜及びPE−TEOS膜からなる群より
選択される少なくとも1種類の膜で成膜することを特徴
とする前記記載の集積回路素子のキャパシタ製造方法で
ある。
ム絶縁膜を平坦化する段階は前記CMP阻止膜の上部面
が露出するまで前記導電膜及び前記上部犠牲酸化膜を平
坦化することを特徴とする前記記載の集積回路素子のキ
ャパシタ製造方法である。
まで前記フレーム絶縁膜の残余物を除去する段階は、前
記CMP阻止膜上に残存する上部犠牲酸化膜の残余物を
除去する段階と、前記CMP阻止膜を除去する段階と、
前記下部犠牲酸化膜を除去する段階とを含むことを特徴
とする前記記載の集積回路素子のキャパシタ製造方法で
ある。
は、前記フレーム絶縁膜及び前記トレンチの内壁上に表
面段差に沿うコンフォーマル(conformal)な
導電膜を成膜する段階と、前記導電膜に囲まれたトレン
チを完全に充填する平坦化絶縁膜を成膜する段階であ
り、前記下部電極内側壁間に残存する前記平坦化絶縁膜
は前記フレーム絶縁膜の残余物と共に除去するか、また
は前記フレーム絶縁膜の残余物を除去した後で除去する
ことを特徴とする前記記載の集積回路素子のキャパシタ
製造方法である。
物を除去した後に前記下部電極の表面上に半球形グレー
ンシリコン膜を成膜する段階をさらに含むことを特徴と
する前記記載の集積回路素子のキャパシタ製造方法であ
る。
膜を成膜した後に前記導電膜上に、または前記コンフォ
ーマルな導電膜からなる下部電極の外側壁および内側壁
の全面上に、半球形グレーンシリコン膜を成膜する段階
をさらに含むことを特徴とする前記記載の集積回路素子
のキャパシタ製造方法である。
基板上に層間絶縁膜を成膜する段階と、前記層間絶縁膜
をパターニングして前記集積回路基板を露出させるコン
タクトホールを形成する段階と、前記コンタクトホール
内に導電物質より成るコンタクトプラグを形成する段階
と、前記層間絶縁膜及び前記コンタクトプラグを覆う下
部犠牲酸化膜を成膜する段階と、前記下部犠牲酸化膜上
にCMP阻止膜及び上部犠牲酸化膜を順次成膜する段階
と、前記下部犠牲酸化膜、前記CMP阻止膜及び前記上
部犠牲酸化膜をパターニングして前記コンタクトプラグ
を露出させるトレンチを形成する段階と、前記トレンチ
内部及び前記上部犠牲酸化膜上に導電膜を成膜する段階
と、前記CMP阻止膜の上部面が露出するまで前記導電
膜及び前記上部犠牲酸化膜を平坦化させて前記トレンチ
内に下部電極を形成する段階と、前記CMP阻止膜の低
い部位上に残存する前記上部犠牲酸化膜の残余物を除去
する段階と、前記CMP阻止膜及び前記下部犠牲酸化膜
を除去して前記下部電極の外側壁を露出させる段階とを
含むことを特徴とする集積回路素子のキャパシタ製造方
法である。
する前にエッチング阻止膜を成膜する段階をさらに含
み、前記エッチング阻止膜は前記下部犠牲酸化膜に対し
てエッチング選択比を有する物質を含むことを特徴とす
る前記記載の集積回路素子のキャパシタ製造方法であ
る。
SG膜、PSG膜、SOG膜、HSQ膜及びPE−TE
OS膜からなる群より選択される少なくとも1種類の膜
で成膜することを特徴とする前記記載の集積回路素子の
キャパシタ製造方法である。
化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、ダイヤモンド構造
を有する炭素膜、窒化アルミニウム膜及び窒化ボロン膜
からなる群より選択される少なくとも1種類の膜を含む
ことを特徴とする前記記載の集積回路素子のキャパシタ
製造方法である。
部犠牲酸化膜及び前記上部犠牲酸化膜に対してエッチン
グ選択比を有する物質で成膜することを特徴とする前記
記載の集積回路素子のキャパシタ製造方法である。
リコン膜、酸化アルミニウム膜、ダイヤモンド構造を有
する炭素膜、窒化アルミニウム膜及び窒化ボロン膜から
なる群より選択される少なくとも1種類の膜を含むこと
を特徴とする前記記載の集積回路素子のキャパシタ製造
方法である。
記上部犠牲酸化膜は別々に成膜し、各々はBPSG膜、
PSG膜、SOG膜、HSQ膜及びPE−TEOS膜か
らなる群より選択される少なくとも1種類の膜で成膜す
ることを特徴とする前記記載の集積回路素子のキャパシ
タ製造方法である。
膜又はPSG膜で成膜することを特徴とする前記記載の
集積回路素子のキャパシタ製造方法。
出させた後に前記下部電極の表面上に半球形グレーンシ
リコン膜を成膜する段階をさらに含むことを特徴とする
前記記載の集積回路素子のキャパシタ製造方法である。
路領域を有する集積回路基板を準備する段階と、前記セ
ルアレイ領域内に複数の第1トランジスタを形成する段
階と、前記周辺回路領域内に複数の第2トランジスタを
形成する段階と、前記第1トランジスタの間にセルパッ
ドを形成する段階と、前記第1トランジスタ、前記第2
トランジスタ及び前記セルパッドが形成された前記集積
回路基板の表面を覆う下部層間絶縁膜を成膜する段階
と、前記セルアレイ領域内の前記下部層間絶縁膜上に複
数のビットラインを形成する段階と、前記周辺回路領域
内の前記下部層間絶縁膜上に前記ビットラインより低密
度な複数の局部配線を形成する段階と、前記ビットライ
ン、前記局部配線および前記下部層間絶縁膜上に前記ビ
ットライン及び前記局部配線の表面段差に沿うコンフォ
ーマルな上部層間絶縁膜を成膜する段階と、前記上部層
間絶縁膜及び前記下部層間絶縁膜をパターニングして前
記複数のセルパッドのうち所定のセルパッドを露出させ
るコンタクトホールを形成する段階と、前記コンタクト
ホール内に導電物質より成るコンタクトプラグを形成す
る段階と、前記上部層間絶縁膜及び前記コンタクトプラ
グを覆うエッチング阻止膜を成膜する段階と、前記エッ
チング阻止膜上に下部犠牲酸化膜、CMP阻止膜及び上
部犠牲酸化膜を順次成膜する段階と、前記上部犠牲酸化
膜、前記CMP阻止膜、前記下部犠牲酸化膜及び前記エ
ッチング阻止膜をパターニングして前記コンタクトプラ
グを露出させる複数のトレンチを形成する段階と、前記
トレンチ内部及び前記上部犠牲酸化膜上に導電膜を成膜
する段階と、前記CMP阻止膜の上部面が露出するまで
前記導電膜及び前記上部犠牲酸化膜を平坦化させて前記
各トレンチ内に下部電極を形成する段階と、前記周辺回
路領域内の前記CMP阻止膜の低い部位上に残存する前
記上部犠牲酸化膜の残余物を除去する段階と、前記CM
P阻止膜及び前記下部犠牲酸化膜を除去して前記下部電
極の外側壁を露出させる段階とを含むことを特徴とする
集積回路素子のキャパシタ製造方法である。
前記CMP阻止膜は別々に成膜し、各々は窒化シリコン
膜、酸化アルミニウム膜、ダイヤモンド構造を有する炭
素膜、窒化アルミニウム膜及び窒化ボロン膜からなる群
より選択される少なくとも1種類の膜で成膜し、前記下
部犠牲酸化膜及び上部犠牲酸化膜は別々に成膜し、各々
はBPSG膜、PSG膜、SOG膜、HSQ膜及びPE
−TEOS膜からなる群より選択される少なくとも1種
類の膜で成膜することを特徴とする前記記載の集積回路
素子のキャパシタ製造方法である。
出させた後に前記下部電極の表面上に半球形グレーンシ
リコン膜を成膜する段階をさらに含むことを特徴とする
前記記載の集積回路素子のキャパシタ製造方法である。
発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。なお、素子
分離膜及びトランジスタ形成法等、広く知られている工
程は、簡単にまたは省略して説明する。
タックキャパシタの製造方法を説明するための断面図で
ある。
基板200、望ましくはシリコン基板または半導体基板
が提供される。DRAM素子作成に際して、半導体基板
は情報を貯えるメモリセルが形成されるセルアレイ領域
及びメモリセルを駆動させるための集積回路が形成され
る周辺回路領域から構成される。素子分離工程により半
導体基板の所定領域に活性領域を限定するための素子分
離膜を成膜する。素子分離工程としてはトレンチアイソ
レーション技術又はLOCOS技術が広く用いられてい
る。
トランジスタ202を形成する(発明の明瞭な説明のた
めに図1〜図8の周辺回路領域にのみ複数のトランジス
タを示した)。よく知られるように、セルアレイ領域に
形成されるトランジスタの密度は高く、周辺回路領域に
形成されるトランジスタの密度は低い。このため、セル
アレイ領域内にコンタクトホールを形成する際には、精
巧なフォトリソグラフィー工程が要求される。セルアレ
イ領域にポリシリコン膜のような導電物質膜でセルパッ
ド203を形成する。トランジスタ202及びセルパッ
ド203を形成する工程は既に広く知られているのでこ
れらに対する詳細な説明は省略する。
を形成した後に、表面上に下部層間絶縁膜204を通常
のCVD技術を使用して約7000〜9000Åの厚さ
に成膜する。下部層間絶縁膜204は、広く知られてい
るUSG膜又はBPSG膜のような絶縁膜で成膜するの
が望ましい。
れたセルパッド(図示せず)を通じてトランジスタのソ
ース(又はドレーン)と電気的に連結されたビットライ
ンパターン206を形成する。図面に示すように、セル
アレイ領域に形成されるビットラインパターン206の
密度は高く、周辺回路領域に形成されるビットラインパ
ターン206の密度は低い。ここで、周辺回路領域に形
成されるビットラインパターン206は局部配線の役割
を果たす。
面上に上部層間絶縁膜208を成膜する。上部層間絶縁
膜208はビットラインパターン206の表面プロファ
イルに沿って形成されるため凹凸のある表面を有する。
即ち、ビットラインパターン206の密度が低い周辺回
路領域に形成される上部層間絶縁膜208の表面には段
差「H1」ができる。上部層間絶縁膜208はBPSG
膜又はPSG膜のようなよく知られた酸化膜で成膜する
のが望ましい。例えば、BPSG膜は約400℃の温度
でBPSG物質を蒸着して、BPSG物質を800〜8
50℃の温度でリフローさせて成膜する。
ては後工程でCMP阻止膜が成膜されるので上部層間絶
縁膜208に対するCMP工程を省略し得る。
形成されるキャパシタの下部電極(下部電極)と接続さ
れるセルパッド203を露出させるため、上部層間絶縁
膜208及び下部層間絶縁膜204をパターニングして
コンタクトホールを形成する。上部層間絶縁膜208上
にコンタクトホールを充填する導電膜、例えば、ポリシ
リコン膜を成膜し、上部層間絶縁膜208の上部面が露
出するまで導電膜をエッチバックしてコンタクトホール
の内部にコンタクトプラグ212を形成する。
上部層間絶縁膜208及びコンタクトプラグ212上に
トレンチエッチング阻止膜210を10〜2000Åの
厚さに成膜する。トレンチエッチング阻止膜210は後
工程で成膜される下部犠牲酸化膜に対してエッチング選
択比を有する物質膜、例えば窒化シリコン膜で成膜する
のが望ましい。なお、トレンチエッチング阻止膜210
は成膜しなくてもよい。この窒化シリコン膜は下部犠牲
酸化膜をエッチングしてトレンチを形成する時エッチン
グ阻止膜の役割を果たす。しかし、トレンチエッチング
阻止膜210は窒化シリコン膜以外の適切な物質膜、例
えば酸化アルミニウム膜、ダイヤモンド構造を有する炭
素膜、窒化アルミニウム膜又は窒化ボロン膜等で成膜し
てもよい。
絶縁膜204を貫通するコンタクトホールを形成する前
に上部層間絶縁膜208上にエッチング阻止膜210を
成膜してもよい。この際、エッチング阻止膜210、上
部層間絶縁膜208及び下部層間絶縁膜204をパター
ニングしてコンタクトホールを形成する。その後、コン
タクトホール内にコンタクトプラグ212を形成する。
グ阻止膜210及びコンタクトプラグ212が形成され
た基板上にフレーム絶縁膜を成膜する。そして、フレー
ム絶縁膜及びエッチング阻止膜210をパターニングし
てコンタクトプラグ212を露出させるトレンチ220
を形成する。
CMP阻止膜216及び上部犠牲酸化膜218を順次積
層させて成膜するのが望ましい。下部犠牲酸化膜214
の厚さによりキャパシタの下部電極の高さが決定する。
この実施形態では、下部犠牲酸化膜214は5000〜
20000Åの厚さに成膜するのが好ましい。また、下
部犠牲酸化膜214はBPSG膜、USG膜、PSG
膜、SOG膜、HSQ膜又はPE−TEOS膜で成膜す
るのが望ましい。このとき、下部犠牲酸化膜214の表
面は図に示すような第2段差「H2」を有するプロファ
イルを示す。
チング選択比を有する物質膜で成膜することが望まし
い。CMP阻止膜216は窒化シリコン膜であることが
より望ましい。しかし、CMP阻止膜216は窒化シリ
コン膜以外に酸化アルミニウム膜、ダイヤモンド構造を
有する炭素膜、窒化アルミニウム膜又は窒化ボロン膜等
で成膜してもよい。
厚さに成膜するのが望ましい。後工程で形成されるキャ
パシタの下部電極を電気的に相互隔離するCMP工程を
実施する際、CMP阻止膜216はエッチング阻止膜の
役割を果たす。また、これにより、全ての下部電極を均
一な高さにすることができる。上部犠牲酸化膜218も
下部犠牲酸化膜214と同じくBPSG膜、USG膜、
PSG膜、SOG膜、HSQ膜又はPE−TEOS膜で
成膜するのが望ましい。
酸化膜218上にトレンチ220を充填する導電膜22
2a、例えばポリシリコン膜を望ましくはCVDを用い
て成膜する。この際、ポリシリコン膜は2000〜10
000Åの厚さに成膜するのが望ましい。
P阻止膜216が露出するまで導電膜222a及び上部
犠牲酸化膜218を平坦化させ、各トレンチ220内に
導電膜パターン、即ち下部電極224aを形成する。こ
の際、周辺回路領域のCMP阻止膜216の低い部位上
に上部犠牲酸化膜の残余物218aが残存する。上部犠
牲酸化膜の残余物218aを通常の酸化膜エッチング工
程で除去し、図6に示すように周辺回路領域のCMP阻
止膜216の表面全体を露出させる。
チング阻止膜210の上部面が露出するまで下部犠牲酸
化膜214を除去して図7に示すように下部電極224
aの外側壁を露出させる。エッチング阻止膜210は下
部犠牲酸化膜214を除去した後に除去してもよい。
16を成膜しない場合には、2回のCMP工程が必要と
なる。すなわち、上部犠牲酸化膜218の上部面が露出
するまでの第1CMP工程と、上部犠牲酸化膜218の
低い部位上に残存するポリシリコン等の残余物を完全に
除去するまでの第2CMP工程の実施をしなければなら
ない。ここで、第2CMP工程は余分なコストを発生さ
せると同時に工程の複雑性を招く。
aの表面積を広げるために通常の方法で下部電極224
aの表面上に半球形グレーンのシリコン膜226aを成
膜する。続けて、下部電極224a上に表面段差に沿う
コンフォーマルなキャパシタ誘電体膜(図示せず)を成
膜する。この誘電体膜は窒化膜/酸化膜の二層膜、酸化
膜/窒化膜/酸化膜の三層膜、又は酸化タンタル膜(T
a2O5)のような高誘電体膜で成膜することができる。
そして、誘電体膜上に望ましくは化学気相蒸着工程を使
用して上部電極(図示せず)を形成する。上部電極が形
成された基板上に配線を施し、パッシベーション工程を
通常の方法で実施する。
膜上にCMP阻止膜を成膜することにより上部層間絶縁
膜208に対するCMP工程が不必要なキャパシタ製造
方法が提供される。その結果、製造工程のコストを低減
させうるだけではなく、製造工程を単純化することもで
きる。
る他の実施形態を説明する。本発明の第2実施形態は上
記説明した第1実施形態と異なり、シリンダ型キャパシ
タの形成方法に関するものである。図9〜図12におい
て、図1〜図8に示したものと同一の機能を有する構成
要素に対しては同じ参照番号で表示し、これらに対する
説明は省略する。また、第2実施形態のトレンチを形成
する方法は図1〜図3で説明した第1実施形態のトレン
チを形成する方法と同一である。従って、これらに対す
る説明も省略する。
レンチを形成した後に、図9に示すように、上部犠牲酸
化膜218の上部及びトレンチの内部に表面段差に沿う
コンフォーマルな導電膜222bを成膜する。導電膜2
22bは100〜1000Åの厚さを有するポリシリコ
ン膜で成膜するのが望ましい。しかし、導電膜222b
の厚さは工程条件により変えてもよい。
トレンチを完全に充填する平坦化絶縁膜228aを成膜
する。平坦化絶縁膜228aは100〜5000Åの厚
膜に成膜してトレンチの内部を完全に充填する。この平
坦化絶縁膜228aは後で平坦化工程が実施される際、
トレンチ内部の導電膜222bを保護する役割を果た
す。平坦化絶縁膜228aはBPSG膜、USG膜、P
SG膜、SOG膜、HSQ膜及びPE−TEOS膜から
なる群より選択される少なくとも1種類の膜が成膜され
ることが望ましい。
で平坦化絶縁膜228a、導電膜222b及び上部犠牲
酸化膜218をCMP工程で平坦化させ、周辺回路領域
のCMP阻止膜216の低い部位上に残存する上部犠牲
酸化膜の残余物及びCMP阻止膜216を第1実施形態
と同一方法で除去する。
ンチの内部に残存する平坦化絶縁膜228a及び下部犠
牲酸化膜214を除去して図11に示すようにシリンダ
型の下部電極224bの内面壁及び外側壁を露出させ
る。下部電極の表面積を広げるために、下部電極の露出
した表面上に図12に示すように半球形グレーンのシリ
コン膜226bを成膜する。
うコンフォーマルな誘電体膜(図示せず)及び上部電極
(図示せず)を順次に形成する。誘電体膜及び上部電極
は本発明の第1実施形態と同一方法で形成する。
に係るキャパシタ形成方法を説明するための断面図であ
る。本発明の第3実施形態は第2実施形態と同じくシリ
ンダ型のキャパシタ製造方法に関するものである。しか
し、第3実施形態の半球形グレーンのシリコン膜を成膜
する工程段階は、第2実施形態の半球形グレーンのシリ
コン膜を成膜する工程段階と異なる。図13及び図14
において、図9〜図11に示したものと同一の機能を有
する構成要素については同一の参照番号で表示してこれ
らに対する説明は省略する。
bに該当する導電膜222cを成膜した後に、導電膜2
22c上に半球形グレーンのシリコン膜226cを成膜
し、半球形グレーンのシリコン膜226c上にトレンチ
を完全に充填する平坦化絶縁膜228bを成膜する。C
MP阻止膜216の上部面が露出するまで平坦化絶縁膜
228b、半球形グレーンのシリコン膜226c、導電
膜222c及び上部犠牲酸化膜218をCMP工程で平
坦化させ、各トレンチ内にシリンダ型の下部電極224
cを形成する。次に、周辺回路領域のCMP阻止膜21
6の低い部位上に残存する上部犠牲酸化膜及びCMP阻
止膜216を第2実施形態と同一方法で除去する。続い
て、図14に示すように、シリンダ型の下部電極224
c内に残存する平坦化絶縁膜を除去して下部電極224
cの内面、即ち下部電極224cの内面に形成された半
球形グレーンのシリコン膜226cを露出させる。
のシリコン膜226cは図14に示すようにシリンダ型
の下部電極224cの内壁面にのみ形成される。下部電
極224c内に残存する平坦化絶縁膜228bを除去す
る際に、下部犠牲酸化膜214を共に除去してもよい。
程の回数を減少させることができ、キャパシタの製造コ
ストを低減させるだけではなく、製造工程を単純化させ
ることが可能になった。
部電極形成方法で、上部層間絶縁膜を成膜した後の断面
図である。
部電極形成方法で、エッチング阻止膜を成膜した後の断
面図である。
部電極形成方法で、コンタクトプラグを露出させた後の
断面図である。
部電極形成方法で、導電膜を成膜した後の断面図であ
る。
部電極形成方法で、CMP阻止膜が露出するまでCMP
工程を行った後の断面図である。
部電極形成方法で、上部犠牲酸化膜の残余物を除去した
後の断面図である。
部電極形成方法で、下部電極を露出させた後の断面図で
ある。
部電極形成方法で、下部電極表面上に半球形グレーンの
シリコン膜を成膜した後の断面図である。
下部電極形成方法で、コンフォーマルな導電膜を成膜し
た後の断面図である。
下部電極形成方法で、平坦化絶縁膜を成膜した後の断面
図である。
下部電極形成方法で、シリンダ型の下部電極を露出させ
た後の断面図である。
下部電極形成方法で、下部電極上に半球形グレーンのシ
リコン膜を成膜した後の断面図である。
シタの下部電極形成方法で、平坦化絶縁膜を成膜した後
の断面図である。
シタの下部電極形成方法で、シリンダ型の下部電極内に
残存する平坦化絶縁膜を除去した後の断面図である。
Claims (24)
- 【請求項1】 集積回路基板上に表面段差を有する層間
絶縁膜を成膜する段階と、前記層間絶縁膜を貫通して前
記集積回路基板と電気的に接続されたコンタクトプラグ
を形成する段階と、前記層間絶縁膜及び前記コンタクト
プラグ上にCMP阻止膜を含むフレーム絶縁膜を成膜す
る段階と、前記フレーム絶縁膜をエッチングして前記各
コンタクトプラグを露出させるトレンチを形成する段階
と、前記トレンチの内部及び前記フレーム絶縁膜上に導
電膜を成膜する段階と、前記CMP阻止膜の上部面が露
出するまで前記導電膜及び前記フレーム絶縁膜を平坦化
して前記トレンチの内部に相互隔離した下部電極を形成
する段階と、前記層間絶縁膜が露出するまで前記フレー
ム絶縁膜の残余物を除去する段階とを含むことを特徴と
する集積回路素子のキャパシタ製造方法。 - 【請求項2】 前記フレーム絶縁膜を成膜する前に前記
層間絶縁膜上にエッチング阻止膜を成膜する段階と、前
記フレーム絶縁膜を除去した後に前記エッチング阻止膜
を除去する段階とをさらに含むことを特徴とする請求項
1に記載の集積回路素子のキャパシタ製造方法。 - 【請求項3】 前記層間絶縁膜はBPSG膜またはUS
G膜で成膜することを特徴とする請求項1または請求項
2に記載の集積回路素子のキャパシタ製造方法。 - 【請求項4】 前記エッチング阻止膜は窒化シリコン
膜、酸化アルミニウム膜、ダイヤモンド構造を有する炭
素膜、窒化アルミニウム膜及び窒化ボロン膜からなる群
より選択される少なくとも1種類の膜を含むことを特徴
とする請求項2に記載の集積回路素子のキャパシタ製造
方法。 - 【請求項5】 前記CMP阻止膜は窒化シリコン膜、酸
化アルミニウム膜、ダイヤモンド構造を有する炭素膜、
窒化アルミニウム膜及び窒化ボロン膜からなる群より選
択される少なくとも1種類の膜を含むことを特徴とする
請求項1〜4のいずれか1項に記載の集積回路素子のキ
ャパシタ製造方法。 - 【請求項6】 前記CMP阻止膜を含む前記フレーム絶
縁膜を成膜する段階は、前記層間絶縁膜上に下部犠牲酸
化膜を成膜する段階と、前記下部犠牲酸化膜上に前記C
MP阻止膜を成膜する段階と、前記CMP阻止膜上に上
部犠牲酸化膜を成膜する段階とを含むことを特徴とする
請求項1〜5のいずれか1項に記載の集積回路素子のキ
ャパシタ製造方法。 - 【請求項7】 前記下部犠牲酸化膜はBPSG膜、PS
G膜、SOG膜、HSQ膜及びPE−TEOS膜からな
る群より選択される少なくとも1種類の膜で成膜するこ
とを特徴とする請求項6に記載の集積回路素子のキャパ
シタ製造方法。 - 【請求項8】 前記導電膜及び前記フレーム絶縁膜を平
坦化する段階は前記CMP阻止膜の上部面が露出するま
で前記導電膜及び前記上部犠牲酸化膜を平坦化すること
を特徴とする請求項6または請求項7に記載の集積回路
素子のキャパシタ製造方法。 - 【請求項9】 前記層間絶縁膜が露出するまで前記フレ
ーム絶縁膜の残余物を除去する段階は、前記CMP阻止
膜上に残存する上部犠牲酸化膜の残余物を除去する段階
と、前記CMP阻止膜を除去する段階と、前記下部犠牲
酸化膜を除去する段階とを含むことを特徴とする請求項
6〜8のいずれか1項に記載の集積回路素子のキャパシ
タ製造方法。 - 【請求項10】 前記導電膜を成膜する段階は、前記フ
レーム絶縁膜及び前記トレンチの内壁上に表面段差に沿
うコンフォーマルな導電膜を成膜する段階と、前記導電
膜に囲まれたトレンチを完全に充填する平坦化絶縁膜を
成膜する段階であり、前記下部電極内側壁間に残存する
前記平坦化絶縁膜は前記フレーム絶縁膜の残余物と共に
除去するか、または前記フレーム絶縁膜の残余物を除去
する前に除去することを特徴とする請求項1〜9のいず
れか1項に記載の集積回路素子のキャパシタ製造方法。 - 【請求項11】 前記フレーム絶縁膜の残余物を除去し
た後に前記下部電極の表面上に半球形グレーンシリコン
膜を成膜する段階をさらに含むことを特徴とする請求項
1〜9のいずれか1項に記載の集積回路素子のキャパシ
タ製造方法。 - 【請求項12】 前記コンフォーマルな導電膜を成膜し
た後に前記導電膜上に、または前記コンフォーマルな導
電膜からなる下部電極の外側壁および内側壁の全面上
に、半球形グレーンシリコン膜を成膜する段階をさらに
含むことを特徴とする請求項10に記載の集積回路素子
のキャパシタ製造方法。 - 【請求項13】 表面段差を有する集積回路基板上に層
間絶縁膜を成膜する段階と、前記層間絶縁膜をパターニ
ングして前記集積回路基板を露出させるコンタクトホー
ルを形成する段階と、前記コンタクトホール内に導電物
質より成るコンタクトプラグを形成する段階と、前記層
間絶縁膜及び前記コンタクトプラグを覆う下部犠牲酸化
膜を成膜する段階と、前記下部犠牲酸化膜上にCMP阻
止膜及び上部犠牲酸化膜を順次成膜する段階と、前記上
部犠牲酸化膜、前記CMP阻止膜及び前記下部犠牲酸化
膜をパターニングして前記コンタクトプラグを露出させ
るトレンチを形成する段階と、前記トレンチ内部及び前
記上部犠牲酸化膜上に導電膜を成膜する段階と、前記C
MP阻止膜の上部面が露出するまで前記導電膜及び前記
上部犠牲酸化膜を平坦化させて前記トレンチ内に下部電
極を形成する段階と、前記CMP阻止膜の低い部位上に
残存する前記上部犠牲酸化膜の残余物を除去する段階
と、前記CMP阻止膜及び前記下部犠牲酸化膜を除去し
て前記下部電極の外側壁を露出させる段階とを含むこと
を特徴とする集積回路素子のキャパシタ製造方法。 - 【請求項14】 前記下部犠牲酸化膜を成膜する前にエ
ッチング阻止膜を成膜する段階をさらに含み、前記エッ
チング阻止膜は前記下部犠牲酸化膜に対してエッチング
選択比を有する物質を含むことを特徴とする請求項13
に記載の集積回路素子のキャパシタ製造方法。 - 【請求項15】 前記下部犠牲酸化膜はBPSG膜、P
SG膜、SOG膜、HSQ膜及びPE−TEOS膜から
なる群より選択される少なくとも1種類の膜で成膜する
ことを特徴とする請求項13または請求項14に記載の
集積回路素子のキャパシタ製造方法。 - 【請求項16】 前記エッチング阻止膜は窒化シリコン
膜、酸化アルミニウム膜、ダイヤモンド構造を有する炭
素膜、窒化アルミニウム膜及び窒化ボロン膜からなる群
より選択される少なくとも1種類の膜を含むことを特徴
とする請求項14に記載の集積回路素子のキャパシタ製
造方法。 - 【請求項17】 前記CMP阻止膜は前記下部犠牲酸化
膜及び前記上部犠牲酸化膜に対してエッチング選択比を
有する物質で成膜することを特徴とする請求項13〜1
6のいずれか1項に記載の集積回路素子のキャパシタ製
造方法。 - 【請求項18】 前記CMP阻止膜は窒化シリコン膜、
酸化アルミニウム膜、ダイヤモンド構造を有する炭素
膜、窒化アルミニウム膜及び窒化ボロン膜からなる群よ
り選択される少なくとも1種類の膜を含むことを特徴と
する請求項13〜17に記載の集積回路素子のキャパシ
タ製造方法。 - 【請求項19】 前記下部犠牲酸化膜及び前記上部犠牲
酸化膜は別々に成膜し、各々はBPSG膜、PSG膜、
SOG膜、HSQ膜及びPE−TEOS膜からなる群よ
り選択される少なくとも1種類の膜で成膜することを特
徴とする請求項13〜18のいずれか1項に記載の集積
回路素子のキャパシタ製造方法。 - 【請求項20】 前記層間絶縁膜はBPSG膜又はPS
G膜で成膜することを特徴とする請求項13〜19のい
ずれか1項に記載の集積回路素子のキャパシタ製造方
法。 - 【請求項21】 前記下部電極の外側壁を露出させた後
に前記下部電極の表面上に半球形グレーンシリコン膜を
成膜する段階をさらに含むことを特徴とする請求項13
〜20のいずれか1項に記載の集積回路素子のキャパシ
タ製造方法。 - 【請求項22】 セルアレイ領域及び周辺回路領域を有
する集積回路基板を準備する段階と、前記セルアレイ領
域内に複数の第1トランジスタを形成する段階と、前記
周辺回路領域内に複数の第2トランジスタを形成する段
階と、前記第1トランジスタの間にセルパッドを形成す
る段階と、前記第1トランジスタ、前記第2トランジス
タ及び前記セルパッドが形成された前記集積回路基板の
表面を覆う下部層間絶縁膜を成膜する段階と、前記セル
アレイ領域内の前記下部層間絶縁膜上に複数のビットラ
インを形成する段階と、前記周辺回路領域内の前記下部
層間絶縁膜上に前記ビットラインより低密度な複数の局
部配線を形成する段階と、前記ビットライン、前記局部
配線および前記下部層間絶縁膜上に前記ビットライン及
び前記局部配線の表面段差に沿うコンフォーマルな上部
層間絶縁膜を成膜する段階と、前記上部層間絶縁膜及び
前記下部層間絶縁膜をパターニングして前記複数のセル
パッドのうち所定のセルパッドを露出させるコンタクト
ホールを形成する段階と、前記コンタクトホール内に導
電物質より成るコンタクトプラグを形成する段階と、前
記上部層間絶縁膜及び前記コンタクトプラグを覆うエッ
チング阻止膜を成膜する段階と、前記エッチング阻止膜
上に下部犠牲酸化膜、CMP阻止膜及び上部犠牲酸化膜
を順次成膜する段階と、前記上部犠牲酸化膜、前記CM
P阻止膜、前記下部犠牲酸化膜及び前記エッチング阻止
膜をパターニングして前記コンタクトプラグを露出させ
る複数のトレンチを形成する段階と、前記トレンチ内部
及び前記上部犠牲酸化膜上に導電膜を成膜する段階と、
前記CMP阻止膜の上部面が露出するまで前記導電膜及
び前記上部犠牲酸化膜を平坦化させて前記各トレンチ内
に下部電極を形成する段階と、前記周辺回路領域内の前
記CMP阻止膜の低い部位上に残存する前記上部犠牲酸
化膜の残余物を除去する段階と、前記CMP阻止膜及び
前記下部犠牲酸化膜を除去して前記下部電極の外側壁を
露出させる段階とを含むことを特徴とする集積回路素子
のキャパシタ製造方法。 - 【請求項23】 前記エッチング阻止膜及び前記CMP
阻止膜は別々に成膜し、各々は窒化シリコン膜、酸化ア
ルミニウム膜、ダイヤモンド構造を有する炭素膜、窒化
アルミニウム膜及び窒化ボロン膜からなる群より選択さ
れる少なくとも1種類の膜で成膜し、前記下部犠牲酸化
膜及び前記上部犠牲酸化膜は別々に成膜し、各々はBP
SG膜、PSG膜、SOG膜、HSQ膜及びPE−TE
OS膜からなる群より選択される少なくとも1種類の膜
で成膜することを特徴とする請求項22に記載の集積回
路素子のキャパシタ製造方法。 - 【請求項24】 前記下部電極の外側壁を露出させた後
に前記下部電極の表面上に半球形グレーンシリコン膜を
成膜する段階をさらに含むことを特徴とする請求項22
または請求項23に記載の集積回路素子のキャパシタ製
造方法。
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