JP2001068640A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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JP2001068640A
JP2001068640A JP23871699A JP23871699A JP2001068640A JP 2001068640 A JP2001068640 A JP 2001068640A JP 23871699 A JP23871699 A JP 23871699A JP 23871699 A JP23871699 A JP 23871699A JP 2001068640 A JP2001068640 A JP 2001068640A
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Japan
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layer
wiring
capacitor
semiconductor device
metal
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JP23871699A
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Japanese (ja)
Inventor
Naoteru Matsubara
直輝 松原
Hideki Mizuhara
秀樹 水原
Makoto Akizuki
誠 秋月
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a semiconductor device having such a structure that can suppress the increase, etc., of the manufacturing man-hour regarding the formation of electrodes while the performance of the device as a capacitor is secured. SOLUTION: In the DRAM and logic circuit forming region of a semiconductor device on which a DRAM and logic circuit are mixedly mounted, contact holes 8 for diffusion layers 6 and metallic wiring M1 are formed at prescribed positions by depositing interlayer insulating films 7 on the diffusion layers 6. Then metallic barrier films 9 are formed on the insulating films 7 and in the contact holes 8 and a filling material 10 is buried in the holes 8. In addition, the storage electrodes 9a of a capacitor are formed by exposing the metallic barrier films 9 by removing the filling material 10 only from the contact holes 8 formed in the memory cell area of the DRAM. Thereafter, high dielectric films 11 are deposited on the storage electrodes 9a and the counter electrodes 12 of the capacitor are formed simultaneously with the metallic wiring M1.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置及び
その製造方法に関し、特に蓄積(スタック)型ダイナミ
ックRAM(DRAM)等にあってそのメモリセルの効
率のよい蓄積容量電極形成に有益な装置構造、及びその
製造方法の具現に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a device structure useful for efficiently forming a storage capacitor electrode in a storage (stack) type dynamic RAM (DRAM) or the like. , And a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、DRAM等の機能回路とマイクロ
プロセッサや特定用途向け集積回路(ASIC)等のロ
ジック回路が同一半導体基板上に混載される半導体装置
においては、DRAMのメモリセルの蓄積容量電極とロ
ジック回路の配線とは別途に形成される。以下に、この
ようなDRAMとロジック回路とが混載される半導体装
置を例示する。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a semiconductor device in which a functional circuit such as a DRAM and a logic circuit such as a microprocessor or an application specific integrated circuit (ASIC) are mounted on the same semiconductor substrate, a storage capacitor electrode of a memory cell of the DRAM is used. And the wiring of the logic circuit are formed separately. Hereinafter, a semiconductor device in which such a DRAM and a logic circuit are mounted together will be exemplified.

【0003】図20に2層のメタル配線からなるDRA
Mと5層のメタル配線からなってDRAMを利用するロ
ジック回路とを同一半導体基板上に混載した従来の半導
体装置の例を示す。ここで図20(a)はDRAM領域
の部分断面構造を示し、図20(b)はロジック回路領
域の部分断面構造を示す。また、図21〜図23にはそ
の製造プロセスの概要を示す。これら図21〜図23に
おいても、各図(a)はDRAM領域の部分断面構造を
示し、各図(b)はロジック回路領域の部分断面構造を
示す。
FIG. 20 shows a DRA comprising two layers of metal wiring.
1 shows an example of a conventional semiconductor device in which a logic circuit using M and five layers of metal wiring and using a DRAM is mounted on the same semiconductor substrate. Here, FIG. 20A shows a partial sectional structure of a DRAM region, and FIG. 20B shows a partial sectional structure of a logic circuit region. 21 to 23 show an outline of the manufacturing process. Also in FIGS. 21 to 23, each figure (a) shows a partial sectional structure of a DRAM region, and each figure (b) shows a partial sectional structure of a logic circuit region.

【0004】以下に、これら図20〜図23を参照し
て、同半導体装置の製造方法の概要を説明する。その製
造に際してはまず、図21(a),(b)に示すよう
に、Si(シリコン)基板1上に素子分離用のフィール
ド酸化膜2を形成した後、ゲート酸化膜3、多結晶シリ
コンからなるトランジスタのゲート電極4、ワード線
(ゲート配線)4a、この上部を覆うシリコン酸化膜
5、及び拡散層6,6aを形成する。この上に層間絶縁
膜217をCVD法により形成した後、フォトレジスト
工程及びドライエッチング工程により同層間絶縁膜21
7の一部をキャパシタ形成のために開口する。
An outline of a method of manufacturing the semiconductor device will be described below with reference to FIGS. At the time of manufacturing, first, as shown in FIGS. 21A and 21B, after forming a field oxide film 2 for element isolation on a Si (silicon) substrate 1, a gate oxide film 3 and polycrystalline silicon are formed. A gate electrode 4, a word line (gate wiring) 4a, a silicon oxide film 5 covering the upper part thereof, and diffusion layers 6 and 6a are formed. After an interlayer insulating film 217 is formed thereon by a CVD method, the interlayer insulating film 21 is formed by a photoresist process and a dry etching process.
7 is opened for forming a capacitor.

【0005】次に、DRAM領域については、薄膜堆
積、フォトレジスト工程、及びドライエッチング工程を
繰り返すことにより、図22(a)に示されるキャパシ
タの蓄積電極201、容量絶縁膜202、対向電極20
3を順次形成する。そして、その上にロジック回路領域
も含めて層間絶縁膜204を形成する。
Next, in the DRAM region, the thin film deposition, the photoresist process, and the dry etching process are repeated, so that the storage electrode 201, the capacitor insulating film 202, and the counter electrode 20 of the capacitor shown in FIG.
3 are sequentially formed. Then, an interlayer insulating film 204 including the logic circuit region is formed thereon.

【0006】次に、同じくDRAM領域については、図
23(a)に示すように、上記配線と層間絶縁膜を交互
に堆積、加工して多結晶シリコン膜とタングステンポリ
サイド膜からなるビット線206、同ビット線206と
拡散層6aとを結ぶコンタクトホール205を形成す
る。その後、ロジック回路領域も含めてその上部を覆う
ように層間絶縁膜207を形成する。
Next, in the DRAM region, as shown in FIG. 23A, the wirings and the interlayer insulating films are alternately deposited and processed to form bit lines 206 made of a polycrystalline silicon film and a tungsten polycide film. Then, a contact hole 205 connecting the bit line 206 and the diffusion layer 6a is formed. After that, an interlayer insulating film 207 is formed so as to cover the upper portion including the logic circuit region.

【0007】そして、図20(a)及び図20(b)に
示すように、DRAMの裏打ち配線208とロジック回
路領域の第1メタル配線M1とを同時に形成し、その上
に層間絶縁膜209を形成する。次に、DRAM領域の
電源線210とロジック回路領域の第2メタル配線M2
も同時に形成する。これにより、DRAM領域のすべて
の配線形成は完成し、電源線210の上にロジック回路
領域も含めてパッシベーション膜(層間絶縁膜)211
を形成する。
[0007] Then, as shown in FIGS. 20A and 20B, the backing wiring 208 of the DRAM and the first metal wiring M1 in the logic circuit area are simultaneously formed, and an interlayer insulating film 209 is formed thereon. Form. Next, the power supply line 210 in the DRAM area and the second metal wiring M2 in the logic circuit area
Are also formed at the same time. As a result, the formation of all the wirings in the DRAM region is completed, and the passivation film (interlayer insulating film) 211 including the logic circuit region on the power supply line 210 is completed.
To form

【0008】その後、ロジック回路領域においては、同
様にしてメタル配線と層間絶縁膜212〜213を交互
に堆積、加工して第3メタル配線M3、第4メタル配線
M4、及び第5メタル配線M5を形成して、図20
(b)に示すようなロジック回路領域の配線形成を完了
し、当該半導体装置の配線が完成する。このように製造
される半導体装置の構造を図24に総括する。
Thereafter, in the logic circuit region, metal wires and interlayer insulating films 212 to 213 are alternately deposited and processed in the same manner to form third metal wires M3, fourth metal wires M4, and fifth metal wires M5. FIG.
The wiring formation in the logic circuit region as shown in FIG. 2B is completed, and the wiring of the semiconductor device is completed. FIG. 24 summarizes the structure of the semiconductor device manufactured as described above.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
DRAM領域のキャパシタの蓄積電極201及び対向電
極203がロジック領域の配線とは別途に形成され、且
つ近年、ロジック領域の配線の多層化が進む現状にあっ
ては、先の図24に示されるように、そのうち3配線が
共通配線として同時形成されるとはいえ、合計では9回
の配線工数が必要となっている。このようにスタック型
メモリセルを有するDRAM領域とロジック回路領域と
を混載するときにあって、上記キャパシタの電極形成に
起因する配線工数の増加は、同半導体装置の製造工数を
増加させ、ひいてはその製造コストを高めることとなっ
ている。
By the way, as described above, the storage electrode 201 and the counter electrode 203 of the capacitor in the DRAM area are formed separately from the wiring in the logic area, and in recent years, the wiring in the logic area has been multi-layered. At present, as shown in FIG. 24, although three wirings are simultaneously formed as common wirings, a total of nine wiring steps are required. As described above, when the DRAM region having the stacked memory cell and the logic circuit region are mixedly mounted, the increase in the number of wiring steps due to the formation of the electrode of the capacitor increases the number of steps of manufacturing the same semiconductor device, and as a result, Manufacturing costs are to be increased.

【0010】また、DRAM単体においても、その高集
積化に伴ってメモリセル部、特に同セル部のキャパシタ
の構造は複雑化し、その周辺回路では回路の高性能化に
伴って配線が多層化する傾向があり、上述したDRAM
領域とロジック回路領域とを混載する場合と同様な課題
も無視できないものとなっている。
[0010] Further, even in a single DRAM, the structure of the memory cell portion, particularly the capacitor of the cell portion, is complicated with the high integration, and the wiring of the peripheral circuit is multi-layered with the high performance of the circuit. DRAM, which tends to be mentioned above
The same problem as in the case where the area and the logic circuit area are mixed is not negligible.

【0011】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、キャパシタとし
ての性能を確保しつつ、その電極形成にかかる製造工数
の増加等を抑制可能な構造を有する半導体装置及びその
製造方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a structure capable of suppressing an increase in the number of manufacturing steps required for forming electrodes while securing performance as a capacitor. And a method of manufacturing the same.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項1に記載の発明では、キャパシタを有する
半導体装置において、前記キャパシタの下部電極が隔層
間導通孔に埋め込まれた金属配線材料を用いて形成され
てなることをその要旨とする。
To achieve the above object, according to the present invention, in a semiconductor device having a capacitor, a metal wiring in which a lower electrode of the capacitor is buried in a conductive hole in an interlayer. Its gist is that it is formed using a material.

【0013】上記構成によれば、半導体基板上の配線領
域を効率よく使用してキャパシタの形成を行うことがで
きるようになる。また請求項2に記載の発明では、請求
項1記載の半導体装置において、前記下部電極となる金
属配線材料は、前記隔層間導通孔にあってその導通対象
となる層材料間での拡散、反応を阻止するバリア金属で
あることをその要旨とする。
According to the above configuration, the capacitor can be formed by efficiently using the wiring region on the semiconductor substrate. According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the first aspect, the metal wiring material serving as the lower electrode diffuses and reacts between the layer materials to be conductive in the inter-layer conductive holes. The gist of the invention is that it is a barrier metal that prevents

【0014】上記構成によれば、キャパシタの下部電極
すなわち蓄積電極が上記隔層間導通孔の内壁や底面を含
んで形成されることとなるため、その電極面積の確保が
容易となり、ひいてはキャパシタとしての実効面積の確
保も容易となる。また、上記下部電極がバリア金属によ
って形成されることで、特性的にもより安定した構造を
もってキャパシタを形成することができるようになる。
According to the above configuration, since the lower electrode of the capacitor, that is, the storage electrode, is formed including the inner wall and the bottom surface of the inter-layer conductive hole, the electrode area can be easily secured, and the capacitor as a capacitor can be easily obtained. It is easy to secure an effective area. In addition, since the lower electrode is formed of a barrier metal, a capacitor can be formed with a more stable structure in characteristics.

【0015】また請求項3に記載の発明では、キャパシ
タを有する半導体装置において、前記キャパシタの下部
電極が隔層間導通孔の内壁及び底面に埋め込まれた第1
の金属配線材料を用いて形成されてなり、同キャパシタ
の上部電極が前記隔層間導通孔に適宜の誘電体膜を介し
て埋め込まれた第2の金属配線材料を用いて形成されて
なることをその要旨とする。
According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor device having the capacitor, the first electrode in which the lower electrode of the capacitor is embedded in the inner wall and the bottom surface of the interlayer conductive hole.
And that the upper electrode of the capacitor is formed using a second metal wiring material embedded in the inter-layer conductive hole via an appropriate dielectric film. This is the gist.

【0016】上記構成によっても、キャパシタの下部電
極すなわち蓄積電極が上記隔層間導通孔の内壁や底面を
含んで形成されることとなるため、その電極面積の確保
が容易となり、ひいてはキャパシタとしての実効面積の
確保も容易となる。
According to the above configuration, the lower electrode of the capacitor, that is, the storage electrode is formed including the inner wall and the bottom surface of the inter-layer conductive hole, so that the electrode area can be easily secured, and the effective capacitor as a capacitor can be obtained. It is easy to secure the area.

【0017】また請求項4に記載の発明では、請求項3
記載の半導体装置において、前記第1の金属配線材料は
Ti(チタン)またはTa(タンタル)を含む金属材料
であり、前記第2の金属配線材料はW(タングステ
ン)、Al(アルミニウム)、またはCu(銅)を含む
金属材料であることをその要旨とする。
According to the fourth aspect of the present invention, in the third aspect,
In the semiconductor device described above, the first metal wiring material is a metal material containing Ti (titanium) or Ta (tantalum), and the second metal wiring material is W (tungsten), Al (aluminum), or Cu. Its gist is that it is a metal material containing (copper).

【0018】Ti(チタン)またはTa(タンタル)を
含む金属材料は上記隔層間導通孔等でのバリア金属とし
て好適な材料であり、またW(タングステン)、Al
(アルミニウム)、またはCu(銅)を含む金属材料は
それら隔層間導通孔への埋め込み金属材料として好適な
材料である。したがって上記構成によれば、特性的にも
安定した構造をもってキャパシタを形成することができ
るようになる。
A metal material containing Ti (titanium) or Ta (tantalum) is a material suitable as a barrier metal in the above-mentioned inter-layer conductive holes, and W (tungsten), Al
A metal material containing (aluminum) or Cu (copper) is a suitable material as a metal material to be buried in the inter-layer conductive holes. Therefore, according to the above configuration, a capacitor can be formed with a structure that is stable in characteristics.

【0019】また請求項5に記載の発明では、請求項1
〜4のいずれかに記載の半導体装置において、前記隔層
間導通孔は、当該半導体装置の半導体基板に形成された
(不純物)拡散層に電気的に接続されるコンタクトホー
ルであることをその要旨とする。
According to the fifth aspect of the present invention, in the first aspect,
5. The semiconductor device according to any one of items 1 to 4, wherein the interlayer conductive hole is a contact hole electrically connected to an (impurity) diffusion layer formed in a semiconductor substrate of the semiconductor device. I do.

【0020】上記構成によれば、キャパシタの下部電極
を半導体基板の直上に、すなわち配線等が施される以前
の段階で形成することができることから、キャパシタ形
成のためにその表面に成膜される誘電体膜についてもこ
れを高熱処理することが可能となる。すなわち、同誘電
体膜とする材料の選択肢が増え、高性能のキャパシタ形
成が可能となる。
According to the above structure, since the lower electrode of the capacitor can be formed immediately above the semiconductor substrate, that is, at a stage before wiring or the like is formed, the lower electrode is formed on the surface for forming the capacitor. The dielectric film can be subjected to high heat treatment. That is, the choice of materials for the dielectric film increases, and a high-performance capacitor can be formed.

【0021】また請求項6に記載の発明では、請求項1
〜4のいずれかに記載の半導体装置において、前記隔層
間導通孔は、当該半導体装置の上層金属配線間の導通を
とるビアホールであることをその要旨とする。
Further, according to the invention described in claim 6, according to claim 1,
In the semiconductor device according to any one of the above (1) to (4), the gist is that the inter-layer conductive hole is a via hole for establishing conduction between upper metal wirings of the semiconductor device.

【0022】上記構成によれば、半導体装置上層の任意
の部位にキャパシタを形成することができるようにな
る。このため、その下部電極である蓄積電極の電極面積
の確保など、キャパシタ形状についての自由度が増し、
キャパシタ性能の確保も容易となる。
According to the above configuration, a capacitor can be formed at an arbitrary position on the upper layer of the semiconductor device. Therefore, the degree of freedom regarding the shape of the capacitor is increased, such as securing the electrode area of the storage electrode, which is the lower electrode, and
Capacitor performance can be easily ensured.

【0023】また請求項7に記載の発明では、キャパシ
タを有する半導体装置において、前記キャパシタの下部
電極が当該半導体装置内のキャパシタ以外の領域で隔層
間導通孔に埋め込まれた金属配線材料の一部を用いて形
成されてなることをその要旨とする。ことを特徴とする
半導体装置。
According to a seventh aspect of the present invention, in the semiconductor device having the capacitor, a part of the metal wiring material in which the lower electrode of the capacitor is embedded in the interlayer conductive hole in a region other than the capacitor in the semiconductor device. The gist of the invention is that it is formed using A semiconductor device characterized by the above-mentioned.

【0024】上記構成によっても、半導体基板上の配線
領域を効率よく使用してキャパシタの形成を行うことが
できるようになる。また同構成によれば、例えば前述の
機能回路とこの機能回路を利用するロジック回路とが同
一半導体基板上に混載されるような半導体装置にあって
も、キャパシタの下部電極形成と例えばロジック回路で
の配線形成とを同時に行うことができるなど、製造工数
(配線工数)の削減も容易となる。
According to the above structure, the capacitor can be formed by efficiently using the wiring region on the semiconductor substrate. According to the same configuration, for example, even in a semiconductor device in which the above-described functional circuit and a logic circuit using this functional circuit are mixedly mounted on the same semiconductor substrate, the formation of the lower electrode of the capacitor and the logic circuit, for example, , And the number of manufacturing steps (wiring steps) can be easily reduced.

【0025】また請求項8に記載の発明では、請求項7
記載の半導体装置において、前記下部電極となる金属配
線材料は、前記隔層間導通孔にあってその導通対象とな
る層材料間での拡散、反応を阻止するバリア金属である
ことをその要旨とする。
According to the invention described in claim 8, according to claim 7,
The semiconductor device according to the aspect, wherein the metal wiring material serving as the lower electrode is a barrier metal that prevents diffusion and reaction between the layer materials to be conductive in the inter-layer conductive holes. .

【0026】上記構成によれば、キャパシタの下部電極
すなわち蓄積電極が上記隔層間導通孔の内壁や底面を含
むかたちで形成可能となる。このため、その電極面積の
確保が容易となり、ひいてはキャパシタとしての実効面
積の確保も容易となる。また、上記下部電極並びにキャ
パシタ以外の領域での配線がバリア金属によって形成さ
れることで、特性的にもより安定した構造をもってキャ
パシタ並びにその周辺回路等を形成することができるよ
うになる。
According to the above configuration, the lower electrode of the capacitor, that is, the storage electrode, can be formed so as to include the inner wall and the bottom surface of the inter-layer conductive hole. Therefore, it is easy to secure the electrode area, and it is also easy to secure the effective area as a capacitor. In addition, since the wiring in the region other than the lower electrode and the capacitor is formed of the barrier metal, the capacitor and its peripheral circuits can be formed with a more stable structure in characteristics.

【0027】また請求項9に記載の発明では、キャパシ
タを有する半導体装置において、前記キャパシタの下部
電極が、当該半導体装置内のキャパシタ以外の領域で隔
層間導通孔の内壁及び底面に埋め込まれた第1の金属配
線材料の一部を用いて形成されてなり、同キャパシタの
上部電極が、対象となる隔層間の導通をとるために前記
隔層間導通孔に埋め込まれた第2の金属配線材料の一部
を用いて形成されてなることをその要旨とする。
According to a ninth aspect of the present invention, in the semiconductor device having a capacitor, the lower electrode of the capacitor is embedded in the inner wall and the bottom surface of the interlayer conductive hole in a region other than the capacitor in the semiconductor device. The upper electrode of the capacitor is formed by using a part of the metal wiring material of the first metal wiring material, and the upper electrode of the second metal wiring material is embedded in the conductive hole of the interlayer in order to establish conduction between the target interlayers. The gist of the invention is that it is formed using a part.

【0028】上記構成によっても、キャパシタの下部電
極すなわち蓄積電極が上記隔層間導通孔の内壁や底面を
含むかたちで形成可能となるため、その電極面積の確保
が容易となり、ひいてはキャパシタとしての実効面積の
確保も容易となる。またこの場合、配線領域における通
常の隔層間導通孔の形成技術を流用して同キャパシタの
形成が可能となることから、その製造も容易である。
According to the above structure, the lower electrode of the capacitor, that is, the storage electrode can be formed so as to include the inner wall and the bottom surface of the inter-layer conductive hole. Therefore, the electrode area can be easily ensured, and the effective area of the capacitor can be improved. Is also easy to secure. Further, in this case, the capacitor can be formed by using a technique for forming a normal inter-layer conductive hole in the wiring region, so that the manufacture thereof is also easy.

【0029】また請求項10に記載の発明では、請求項
9記載の半導体装置において、前記第1の金属配線材料
はTi(チタン)、またはTa(タンタル)を含む金属
材料であり、前記第2の金属配線材料はW(タングステ
ン)、Al(アルミニウム)、またはCu(銅)を含む
金属材料であることをその要旨とする。
According to a tenth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the ninth aspect, the first metal wiring material is a metal material containing Ti (titanium) or Ta (tantalum), and The gist is that the metal wiring material is a metal material containing W (tungsten), Al (aluminum), or Cu (copper).

【0030】上述のように、Ti(チタン)またはTa
(タンタル)を含む金属材料は上記隔層間導通孔等での
バリア金属として好適な材料であり、またW(タングス
テン)、Al(アルミニウム)、またはCu(銅)を含
む金属材料はそれら隔層間導通孔への埋め込み金属材料
として好適な材料である。したがって上記構成によれ
ば、特性的にも安定した構造をもって、キャパシタ並び
にその周辺回路等を形成することができるようになる。
As described above, Ti (titanium) or Ta
A metal material containing (tantalum) is a suitable material as a barrier metal in the above-described inter-layer conductive holes, and a metal material containing W (tungsten), Al (aluminum), or Cu (copper) is used as a conductive material. It is a material suitable as a metal material to be embedded in a hole. Therefore, according to the above configuration, the capacitor and its peripheral circuits can be formed with a structure that is stable in characteristics.

【0031】また請求項11に記載の発明では、キャパ
シタを有する半導体装置の製造方法において、孔の内壁
を含んで2層以上の金属を成膜する工程と、該成膜した
金属膜層の最上層の金属膜の少なくとも一部を除去する
工程とを含み、その後の残存する金属膜層を前記キャパ
シタの下部電極とすることをその要旨とする。
According to the eleventh aspect of the present invention, in the method for manufacturing a semiconductor device having a capacitor, a step of forming two or more layers of metal including the inner wall of the hole, Removing at least a part of the upper metal film, and the remaining metal film layer is used as a lower electrode of the capacitor.

【0032】また請求項12に記載の発明では、キャパ
シタを有する半導体装置の製造方法において、孔の内壁
を含んで2層以上の金属を成膜する工程と、該成膜した
金属膜層の最上層の金属膜の少なくとも一部を除去する
工程と、該最上層の金属膜を除去した面に誘電体膜を成
膜する工程と、該成膜した誘電体膜の表面に更に金属を
成膜する工程と、を含んで前記キャパシタを形成するこ
とをその要旨とする。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a semiconductor device having a capacitor, a step of forming two or more layers of metal including the inner wall of the hole, Removing at least a part of the upper metal film, forming a dielectric film on the surface from which the uppermost metal film has been removed, and further forming a metal on the surface of the formed dielectric film And forming the capacitor including the steps of:

【0033】また請求項13に記載の発明では、請求項
11または12記載の半導体装置の製造方法において、
前記孔は隔層間導通孔であり、前記キャパシタの下部電
極とする金属として、同隔層間導通孔にあってその導通
対象となる層材料間での拡散、反応を阻止するバリア金
属を用いることをその要旨とする。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the eleventh or twelfth aspect,
The hole is an inter-layer conductive hole, and as a metal used as a lower electrode of the capacitor, a barrier metal that prevents diffusion and reaction between layer materials to be conductive in the same inter-layer conductive hole is used. This is the gist.

【0034】上記請求項11〜13に記載の製造方法に
よれば、コンタクトホールやビアホールなど、配線領域
における通常の隔層間導通孔の形成技術を流用して、実
効面積の広い高容量のキャパシタを容易に製造すること
ができるようになる。特に、その下部電極とする金属と
して上記バリア金属が用いられる場合には、特性的にも
より安定した構造をもってキャパシタを有する半導体装
置を製造することができるようになる。
According to the manufacturing method of the present invention, a high-capacitance capacitor having a large effective area can be obtained by diverting a normal technique for forming a conductive hole in a wiring region such as a contact hole or a via hole. It can be easily manufactured. In particular, when the barrier metal is used as the metal for the lower electrode, a semiconductor device having a capacitor with a more stable structure in characteristics can be manufactured.

【0035】また請求項14に記載の発明では、キャパ
シタを有する機能回路と2層以上のメタル配線を有する
ロジック回路とを同一半導体基板上に形成する半導体装
置の製造方法において、前記キャパシタの下部電極と前
記ロジック回路内の隔層間導通孔のバリア層とを同一金
属材料にて同時形成し、前記キャパシタの上部電極と前
記ロジック回路のメタル配線とを同時形成することをそ
の要旨とする。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a semiconductor device, a functional circuit having a capacitor and a logic circuit having two or more layers of metal wiring are formed on the same semiconductor substrate. And the barrier layer of the inter-layer conduction hole in the logic circuit is formed simultaneously with the same metal material, and the upper electrode of the capacitor and the metal wiring of the logic circuit are formed simultaneously.

【0036】上述のように、ロジック回路には複数層か
らなるメタル配線が施され、また積層型機能回路にも容
量素子(キャパシタ)等を含めこれを駆動するための各
種メタル配線が施されるが、同製造方法によれば、キャ
パシタの下部及び上部電極がロジック回路に形成される
バリア金属及びメタル配線と共通に形成されることで、
当該半導体装置としての配線工数が削減されるようにな
る。
As described above, the logic circuit is provided with a plurality of metal wirings, and the stacked functional circuit is provided with various metal wirings for driving the same, including capacitance elements (capacitors). However, according to the manufacturing method, the lower and upper electrodes of the capacitor are formed in common with the barrier metal and metal wiring formed in the logic circuit,
The number of wiring steps as the semiconductor device is reduced.

【0037】また請求項15に記載の発明では、請求項
14記載の半導体装置の製造方法において、前記隔層間
導通孔を当該半導体装置の半導体基板に形成された(不
純物)拡散層とその上層に形成される金属配線とを接続
するように形成し、前記キャパシタの上部電極を同隔層
間導通孔に前記メタル配線材料を埋め込むことで形成す
ることをその要旨とする。
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the fourteenth aspect, the inter-layer conductive hole is formed in an (impurity) diffusion layer formed in a semiconductor substrate of the semiconductor device and an upper layer thereof. The gist of the invention is to form a connection with a metal wiring to be formed, and to form an upper electrode of the capacitor by embedding the metal wiring material in an interlayer conductive hole.

【0038】上記製造方法によれば、キャパシタの下部
及び上部電極の形成に際し、隔層間導通孔を利用してそ
の電極面積を増大させることができ、好適にキャパシタ
容量を増大させることができる。また、配線層数を削減
することができるとともに、キャパシタの誘電体膜につ
いてもこれを高熱処理することが可能となる。すなわ
ち、同誘電体膜とする材料の選択肢が増え、高性能のキ
ャパシタ形成が可能となる。
According to the above-described manufacturing method, when forming the lower and upper electrodes of the capacitor, the electrode area can be increased by using the inter-layer conductive holes, and the capacitance of the capacitor can be suitably increased. In addition, the number of wiring layers can be reduced, and the dielectric film of the capacitor can be subjected to high heat treatment. That is, the choice of materials for the dielectric film increases, and a high-performance capacitor can be formed.

【0039】また請求項16に記載の発明では、請求項
14記載の半導体装置の製造方法において、前記隔層間
導通孔を当該半導体装置の上層金属配線間の導通をとる
ように形成し、前記キャパシタの上部電極を同隔層間導
通孔に前記メタル配線材料を埋め込むことで形成するこ
とをその要旨とする。
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the fourteenth aspect, the inter-layer conductive hole is formed so as to establish electrical continuity between upper metal wirings of the semiconductor device. The gist is that the upper electrode is formed by burying the metal wiring material in the interlayer conductive hole.

【0040】上記製造方法によれば、キャパシタの下部
及び上部電極の形成に際し、隔層間導通孔を利用してそ
の電極面積を増大させることができ、好適にキャパシタ
容量を増大させることができる。また、半導体装置上層
の任意の部位にキャパシタを形成することができるよう
になる。このため、その下部電極である蓄積電極の電極
面積の確保など、キャパシタ形状についての自由度が増
し、キャパシタ性能の確保も容易となる。
According to the above-described manufacturing method, when forming the lower and upper electrodes of the capacitor, the electrode area can be increased by using the inter-layer conductive holes, and the capacitor capacity can be suitably increased. In addition, a capacitor can be formed at an arbitrary position on the upper layer of the semiconductor device. Therefore, the degree of freedom regarding the shape of the capacitor is increased, such as securing the electrode area of the storage electrode serving as the lower electrode, and the performance of the capacitor is easily secured.

【0041】また、請求項17に記載の発明では、積層
型ダイナミックRAMと複数層のメタル配線を有してこ
のダイナミックRAMを利用するロジック回路とを同一
半導体基板上に形成する半導体装置の製造方法におい
て、前記ダイナミックRAM及びロジック回路の形成領
域において、半導体基板に形成される拡散層上に層間絶
縁膜を堆積し、該層間絶縁膜内の所定位置に拡散層とメ
タル配線間を電気的に接続するコンタクトホールを形成
する工程と、前記層間絶縁膜上及び前記コンタクトホー
ル内にバリア金属膜を形成する工程と、前記コンタクト
ホール内に導電材料からなる埋め込み材を埋め込む工程
と、前記コンタクトホールのうち前記ダイナミックRA
Mのメモリセル領域に形成されたコンタクトホールのみ
前記埋め込み材を除去して前記バリア金属膜を露出させ
キャパシタの蓄積電極を形成する工程と、前記蓄積電極
上に高誘電体材料膜を堆積する工程と、前記ダイナミッ
クRAMの形成領域では前記高誘電体材料膜上にキャパ
シタの対向電極を、また前記ロジック回路の形成領域で
はその第1層目のメタル配線をそれぞれ共通の配線層と
して同時形成する工程と、前記キャパシタの対向電極及
び第1層目のメタル配線からなる配線層の上層に、前記
ダイナミックRAMの形成領域では前記対向電極の連結
配線を、前記ロジック回路の形成領域ではその第2層目
のメタル配線をそれぞれ共通の配線層として同時形成す
る工程と、前記対向電極の連結配線及び第2層目のメタ
ル配線からなる配線層のさらに上層に、前記ダイナミッ
クRAMの形成領域ではそのゲート裏打ち配線を、前記
ロジック回路の形成領域ではその第3層目のメタル配線
をそれぞれ共通の配線層として同時形成する工程と、前
記ゲート裏打ち配線及び第3層目のメタル配線からなる
配線層の上層に、前記ダイナミックRAMの形成領域で
はその電源線を、前記ロジック回路の形成領域ではその
第4層目のメタル配線をそれぞれ共通の配線層として同
時形成する工程とを備えることをその要旨とする。
According to the seventeenth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device in which a stacked dynamic RAM and a logic circuit having a plurality of layers of metal wiring and utilizing the dynamic RAM are formed on the same semiconductor substrate. An interlayer insulating film is deposited on a diffusion layer formed on a semiconductor substrate in a region where the dynamic RAM and the logic circuit are formed, and a diffusion layer and a metal wiring are electrically connected at a predetermined position in the interlayer insulating film. Forming a contact hole to be formed, forming a barrier metal film on the interlayer insulating film and in the contact hole, burying a filling material made of a conductive material in the contact hole, The dynamic RA
Removing the filling material only in the contact holes formed in the M memory cell region to expose the barrier metal film to form a storage electrode of a capacitor; and depositing a high dielectric material film on the storage electrode Simultaneously forming a counter electrode of a capacitor on the high-dielectric material film in the formation region of the dynamic RAM, and simultaneously forming a first metal wiring thereof as a common wiring layer in the formation region of the logic circuit. And a connection wiring of the counter electrode in the dynamic RAM forming region, and a second wiring of the second layer in the logic circuit forming region, on an upper layer of a wiring layer including a counter electrode of the capacitor and a first metal wiring. Simultaneously forming each of the metal wirings as a common wiring layer; and forming a wiring comprising a connection wiring of the counter electrode and a metal wiring of a second layer. Forming a gate backing wire in the dynamic RAM forming region and a third metal wiring in the logic circuit forming region as a common wiring layer simultaneously above the layer; The power supply line in the dynamic RAM forming region and the fourth metal wiring in the logic circuit forming region are provided on a common wiring layer above the wiring layer including the wiring and the third metal wiring. And a step of forming them simultaneously.

【0042】上記製造方法によれば、上記積層型ダイナ
ミックRAMとそのロジック回路とが混載される半導体
装置において、その配線層数の大幅な削減を図ることが
できるようになる。また同製造方法によれば、キャパシ
タの下部及び上部電極の形成に際し、隔層間導通孔を利
用してその電極面積を増大させることができ、好適にキ
ャパシタ容量を増大させることができる。
According to the above-described manufacturing method, the number of wiring layers can be significantly reduced in a semiconductor device in which the stacked dynamic RAM and the logic circuit are mounted together. Further, according to the manufacturing method, when forming the lower and upper electrodes of the capacitor, the electrode area can be increased by using the inter-layer conductive hole, and the capacitor capacity can be suitably increased.

【0043】また、請求項18に記載の発明では、積層
型ダイナミックRAMと複数層のメタル配線を有してこ
のダイナミックRAMを利用するロジック回路とを同一
半導体基板上に形成する半導体装置の製造方法におい
て、前記半導体基板上に形成されたトランジスタ上に、
前記ダイナミックRAMの形成領域ではそのビット線
を、前記ロジック回路の形成領域ではその第1層目のメ
タル配線をそれぞれ共通の配線層として同時形成する工
程と、前記ビット線及び第1層目のメタル配線からなる
配線層の上層に、前記ダイナミックRAMの形成領域で
はそのキャパシタの蓄積電極連絡配線を、前記ロジック
回路の形成領域ではその第2層目のメタル配線をそれぞ
れ共通の配線層として同時形成する工程と、前記ダイナ
ミックRAM及びロジック回路の形成領域において、メ
タル配線間層間絶縁膜を堆積し、該層間絶縁膜内の所定
位置にメタル配線間ビアホールを形成する工程と、前記
層間絶縁膜上及び前記ビアホール内にバリア金属膜を形
成する工程と、前記ビアホール内に導電材料からなる埋
め込み材を埋め込む工程と、前記ビアホールのうち前記
ダイナミックRAMのメモリセル領域に形成されたビア
ホールのみ前記埋め込み材を除去して前記バリア金属膜
を露出させキャパシタの蓄積電極を形成する工程と、前
記蓄積電極上に高誘電体材料膜を堆積する工程と、前記
ダイナミックRAMの形成領域では前記高誘電体材料膜
上にキャパシタの対向電極を、また前記ロジック回路の
形成領域ではその第3層目のメタル配線をそれぞれ共通
の配線層として同時形成する工程と、前記キャパシタの
対向電極及び第3層目のメタル配線からなる配線層の上
層に、前記ダイナミックRAMの形成領域ではそのゲー
ト裏打ち配線を、前記ロジック回路の形成領域ではその
第4層目のメタル配線をそれぞれ共通の配線層として同
時形成する工程と、前記ゲート裏打ち配線及び第4層目
のメタル配線からなる配線層のさらに上層に、前記ダイ
ナミックRAMの形成領域では電源線を、前記ロジック
回路の形成領域ではその第5層目のメタル配線をそれぞ
れ共通の配線層として同時形成する工程とを備えること
をその要旨とする。
According to the invention, a method of manufacturing a semiconductor device in which a stacked dynamic RAM and a logic circuit having a plurality of layers of metal wiring and utilizing the dynamic RAM are formed on the same semiconductor substrate. In the above, on a transistor formed on the semiconductor substrate,
Simultaneously forming the bit line in the formation area of the dynamic RAM and the first layer metal wiring as a common wiring layer in the formation area of the logic circuit; On the wiring layer made of wiring, the storage electrode connection wiring of the capacitor is formed simultaneously as the common wiring layer in the formation area of the dynamic RAM, and the second metal wiring is formed as the common wiring layer in the formation area of the logic circuit. Depositing an interlayer insulating film between metal wirings in a formation region of the dynamic RAM and the logic circuit, and forming a via hole between metal wirings at a predetermined position in the interlayer insulating film; Forming a barrier metal film in the via hole, and embedding a filling material made of a conductive material in the via hole Forming a storage electrode of a capacitor by exposing the barrier metal film by removing the burying material only in the via hole formed in the memory cell region of the dynamic RAM among the via holes; A step of depositing a dielectric material film and a common electrode of a capacitor on the high dielectric material film in the formation region of the dynamic RAM, and a third metal wiring in the formation region of the logic circuit. Simultaneously forming a wiring layer of the capacitor, and forming a gate-backed wiring in the formation area of the dynamic RAM on an upper layer of the wiring layer including the counter electrode of the capacitor and the third metal wiring. Then, the step of simultaneously forming the fourth metal wiring as a common wiring layer and the step of forming the gate backing A power supply line is formed in the dynamic RAM forming region, and a fifth metal wiring is formed in the logic circuit forming region in a layer above the wiring layer including the wiring and the fourth metal wiring. And a step of forming them simultaneously.

【0044】上記製造方法によれば、上記積層型ダイナ
ミックRAMとそのロジック回路とが混載される半導体
装置において、その最大限の配線層数の削減を図ること
ができるようになる。そして同製造方法によっても、上
記キャパシタ形成にかかる設計上の自由度が増すととも
に、その蓄積電極及び対向電極を上記ダイナミックRA
Mを形成する回路の上層において平坦に形成することが
できることから、その膜厚が均一化されるなど、素子性
能的にも信頼性の向上が図られるようになる。
According to the above manufacturing method, it is possible to reduce the maximum number of wiring layers in a semiconductor device in which the above-mentioned stacked dynamic RAM and its logic circuit are mixedly mounted. According to this manufacturing method, the degree of freedom in designing the capacitor is increased, and the storage electrode and the counter electrode are formed in the dynamic RA.
Since M can be formed flat in the upper layer of the circuit, the film thickness can be made uniform and the reliability of the device can be improved.

【0045】[0045]

【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)以下、本発
明にかかる半導体装置及びその製造方法の第1の実施の
形態を、図1〜図9に基づき詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) A first embodiment of a semiconductor device and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

【0046】図1に、本実施の形態にかかる半導体装置
として、キャパシタを有する機能回路であるDRAM
と、5層のメタル配線を有して同DRAMを利用するロ
ジック回路とが同一の半導体基板上に形成された半導体
装置の部分断面構造を示す。ここで図1(a)はDRA
Mのメモリセル領域(以下、単にDRAM領域と記す)
の部分断面構造を示し、図1(b)はロジック回路領域
の部分断面構造を示す。
FIG. 1 shows a DRAM which is a functional circuit having a capacitor as a semiconductor device according to the present embodiment.
2 shows a partial cross-sectional structure of a semiconductor device in which a logic circuit having five layers of metal wiring and using the same DRAM is formed on the same semiconductor substrate. Here, FIG.
M memory cell area (hereinafter simply referred to as DRAM area)
1B shows a partial cross-sectional structure, and FIG. 1B shows a partial cross-sectional structure of a logic circuit region.

【0047】まず、同図1を参照して、本実施の形態の
半導体装置における各配線層の配線構造について説明す
る。第1層目の配線は、従来と同様に、DRAM領域及
びロジック回路領域の各領域においてゲート電極4等と
して形成されている。なお、この第1層目においては、
第2層目の配線(第1メタル配線M1等)のバリア金属
膜(第1の金属配線材料)9によって、DRAM領域の
キャパシタの下部電極(蓄積電極)9aが形成されてい
る。
First, the wiring structure of each wiring layer in the semiconductor device of the present embodiment will be described with reference to FIG. The wiring of the first layer is formed as the gate electrode 4 and the like in each of the DRAM region and the logic circuit region as in the related art. In the first layer,
The lower electrode (storage electrode) 9a of the capacitor in the DRAM region is formed by the barrier metal film (first metal wiring material) 9 of the second-layer wiring (the first metal wiring M1 and the like).

【0048】次の第2層目の配線は、DRAM領域にお
いてはキャパシタの対向電極12及びビット線12aと
して、またロジック回路領域においては第1メタル配線
(第2の金属配線材料)M1として共通の配線層に形成
されている。
The next wiring of the second layer is common as the counter electrode 12 and the bit line 12a of the capacitor in the DRAM region, and as the first metal wiring (second metal wiring material) M1 in the logic circuit region. It is formed on the wiring layer.

【0049】次の第3層目の配線は、DRAM領域にお
いては各対向電極12を連結する連結配線17として、
またロジック回路領域においては第2メタル配線M2と
してこれも共通の配線層に形成されている。
The next wiring of the third layer serves as a connecting wiring 17 for connecting the respective counter electrodes 12 in the DRAM region.
In the logic circuit area, the second metal wiring M2 is also formed on a common wiring layer.

【0050】次の第4層目の配線は、DRAM領域にお
いてはゲート裏打ち配線22として、またロジック回路
領域においては第3メタル配線M3として共通の配線層
に形成されている。
The next fourth layer wiring is formed in a common wiring layer as a gate backing wiring 22 in the DRAM area and as a third metal wiring M3 in the logic circuit area.

【0051】次の第5層目の配線は、DRAM領域にお
いては電源線27として、またロジック回路領域におい
ては第4メタル配線M4としてやはり共通の配線層に形
成されている。
The wiring of the fifth layer is formed as a power supply line 27 in the DRAM area and as a fourth metal wiring M4 in the logic circuit area, also in the common wiring layer.

【0052】最後に、第6層目の配線は、ロジック回路
領域のみにおいて第5メタル配線M5として形成されて
いる。同本実施の形態の半導体装置のこうした配線構造
について、それら共通の配線層毎に図2に総括する。
Finally, the sixth layer wiring is formed as a fifth metal wiring M5 only in the logic circuit region. FIG. 2 summarizes such a wiring structure of the semiconductor device of the present embodiment for each common wiring layer.

【0053】次に、本実施の形態の半導体装置の製造方
法を図1及び図3〜図9を併せ参照して説明する。な
お、図3〜図9においても、各図(a)はDRAM領域
の部分断面構造を示し、各図(b)はロジック回路領域
の部分断面構造を示す。
Next, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 1 and FIGS. 3 to 9, each figure (a) shows a partial sectional structure of a DRAM region, and each figure (b) shows a partial sectional structure of a logic circuit region.

【0054】まず、図3(a),(b)に示すように、
Si(シリコン)基板1上に素子分離用のフィールド酸
化膜2を形成した後、ゲート酸化膜3、多結晶シリコン
からなるトランジスタのゲート電極4、この上部を覆う
シリコン酸化膜5、及び拡散層6,6aをDRAM領域
及びロジック回路領域に形成する。なお、DRAM領域
にあっては、ワード線(ゲート配線)4aが上記ゲート
電極4と共に形成される。これらゲート電極4及びワー
ド線(ゲート配線)4aは、それぞれ第1層目の配線と
してDRAM領域及びロジック回路領域で同時に形成さ
れる。その後、上記双方の領域においてその上に第1メ
タル配線下層間絶縁膜7を例えばCVD法により形成す
る。
First, as shown in FIGS. 3A and 3B,
After a field oxide film 2 for element isolation is formed on a Si (silicon) substrate 1, a gate oxide film 3, a gate electrode 4 of a transistor made of polycrystalline silicon, a silicon oxide film 5 covering an upper portion thereof, and a diffusion layer 6 , 6a are formed in the DRAM area and the logic circuit area. In the DRAM area, a word line (gate wiring) 4a is formed together with the gate electrode 4. The gate electrode 4 and the word line (gate wiring) 4a are simultaneously formed in the DRAM region and the logic circuit region, respectively, as a first layer wiring. After that, the first metal wiring interlayer insulating film 7 is formed thereon by, for example, the CVD method in both the above regions.

【0055】続いて、図4(a),(b)に示すよう
に、DRAM領域及びロジック回路領域の所定位置にお
いてコンタクトホール(隔層間導通孔)8を形成する。
その後、例えばTiN(窒化チタン)及びTi(チタ
ン)からなる第1メタル配線M1の下地バリア金属膜9
をスパッタリング法などにより同コンタクトホール8の
内面及び第1メタル配線下層間絶縁膜7上に形成する。
その後、コンタクトホール8をCVD法等によりW(モ
リブデン)等の埋め込み材10にて埋め込む。
Subsequently, as shown in FIGS. 4A and 4B, contact holes (interlayer conductive holes) 8 are formed at predetermined positions in the DRAM region and the logic circuit region.
Thereafter, the underlying barrier metal film 9 of the first metal wiring M1 made of, for example, TiN (titanium nitride) and Ti (titanium)
Is formed on the inner surface of the contact hole 8 and the interlayer insulating film 7 under the first metal wiring by a sputtering method or the like.
Thereafter, the contact hole 8 is buried with a burying material 10 such as W (molybdenum) by a CVD method or the like.

【0056】続いて、図5(a),(b)に示すよう
に、双方の領域にSiO2(酸化シリコン)膜等の絶縁
膜51を堆積し、DRAM領域のキャパシタとなる部分
が露出するようにフォトリソグラフィにより同絶縁膜5
1をパターニングして除去する。
Subsequently, as shown in FIGS. 5A and 5B, an insulating film 51 such as a SiO2 (silicon oxide) film is deposited on both regions so that a portion of the DRAM region to be a capacitor is exposed. Insulating film 5 by photolithography
1 is removed by patterning.

【0057】次にまず、例えば過酸化水素水に侵せきす
ることにより、図6(a)に示すように、DRAM領域
において同絶縁膜51が除かれたコンタクトホール8内
の埋め込み材(タングステン)10を除去し、上記Ti
N/Ti等のバリア金属膜9を露出させる。なお、本実
施の形態においては上述したように、このバリア金属膜
9によってキャパシタの下部電極(蓄積電極)9aが形
成される。
Next, first, as shown in FIG. 6A, by immersing in a hydrogen peroxide solution, a filling material (tungsten) in the contact hole 8 where the insulating film 51 is removed in the DRAM region. 10 and the above Ti
The barrier metal film 9 such as N / Ti is exposed. In the present embodiment, as described above, lower electrode (storage electrode) 9a of the capacitor is formed by barrier metal film 9.

【0058】続いて、図6(a),(b)に示すよう
に、上記各領域において、例えばTa2O5(五酸化二
タンタル)膜のような高誘電体材料膜11をCVD法等
により堆積する。
Subsequently, as shown in FIGS. 6A and 6B, a high dielectric material film 11 such as a Ta2O5 (ditanium pentoxide) film is deposited in each of the above regions by a CVD method or the like. .

【0059】次に、図7(a),(b)に示すように、
DRAM領域のキャパシタとなる部分のみをフォトレジ
スト52で覆った後、ドライエッチング法等により同キ
ャパシタとなる部分以外の第1メタル配線下層間絶縁膜
7上に堆積された上記下地バリア金属膜9、絶縁膜5
1、及び高誘電体材料膜11を除去する。その結果、キ
ャパシタの蓄積電極9aが下地バリア金属膜9によっ
て、また同キャパシタの容量絶縁膜11aが高誘電体材
料膜11によってそれぞれ形成されることとなる。
Next, as shown in FIGS. 7A and 7B,
After covering only the portion to be a capacitor in the DRAM region with the photoresist 52, the base barrier metal film 9, which is deposited on the first metal wiring lower interlayer insulating film 7 except for the portion to be the capacitor by dry etching or the like, Insulating film 5
1 and the high dielectric material film 11 are removed. As a result, the storage electrode 9a of the capacitor is formed by the underlying barrier metal film 9, and the capacitance insulating film 11a of the capacitor is formed by the high dielectric material film 11, respectively.

【0060】すなわち、本実施の形態にあって、DRA
M領域のメモリセルを構成するキャパシタは、上記コン
タクトホール8を利用して形成される。このとき、コン
タクトホール8の内壁を利用して蓄積電極9aが形成さ
れるため、キャパシタとしてのより広い電極面積を確保
することができるようになる。その結果、キャパシタと
して十分な容量を確保することができるとともに、蓄積
電極9aの形成にかかる工数を削減することができるよ
うにもなる。
That is, in this embodiment, the DRA
The capacitor constituting the memory cell in the M region is formed using the contact hole 8. At this time, since the storage electrode 9a is formed using the inner wall of the contact hole 8, a wider electrode area as a capacitor can be secured. As a result, a sufficient capacity as a capacitor can be secured, and the number of steps for forming the storage electrode 9a can be reduced.

【0061】次に、図8(a),(b)に示すように、
上記フォトレジスト52を灰化して除去した後、DRA
M領域にあってはキャパシタの上部電極である対向電極
12及びビット線12aを、またロジック回路領域にあ
っては第1メタル配線M1をそれぞれ第2層目の配線と
して同一材料、例えばアルミニウムにて同時に形成す
る。
Next, as shown in FIGS. 8A and 8B,
After the photoresist 52 is ashed and removed, the DRA
In the M region, the counter electrode 12 and the bit line 12a, which are the upper electrodes of the capacitors, are used. In the logic circuit region, the first metal wiring M1 is used as the second layer wiring, and is made of the same material, for example, aluminum. Form at the same time.

【0062】こうして、上記キャパシタの対向電極12
がロジック回路領域の第1メタル配線M1と同時形成さ
れることで、該対向電極12についてもその形成にかか
る工数が削減されるようになる。また、同キャパシタの
上記蓄積電極9aを形成するバリア金属膜9は、ロジッ
ク回路領域においては上記第1メタル配線M1のバリア
金属膜9となっている。
Thus, the counter electrode 12 of the capacitor
Are formed at the same time as the first metal wiring M1 in the logic circuit region, so that the number of steps required to form the counter electrode 12 is also reduced. Further, the barrier metal film 9 forming the storage electrode 9a of the capacitor serves as the barrier metal film 9 of the first metal wiring M1 in the logic circuit region.

【0063】続いて、図9(a),(b)に示すよう
に、上記各領域において、第1−第2メタル配線間層間
絶縁膜13を堆積し、所定位置に第1−第2メタル配線
間ビアホール(隔層間導通孔)14を形成する。そし
て、例えばTiN/Tiからなる第2メタル配線M2の
下地バリア金属膜15をスパッタリング法などによりビ
アホール14の内壁及び層間絶縁膜13上に形成する。
その後、ビアホール14をCVD法等によりW等の埋め
込み材16で埋め込み、その後、エッチバック法により
TiN/Ti薄膜及び埋め込み材16をビアホール14
部を除いて除去する。
Subsequently, as shown in FIGS. 9A and 9B, a first-second metal wiring interlayer insulating film 13 is deposited in each of the above regions, and the first-second metal A via hole (interlayer conductive hole) 14 between wirings is formed. Then, an underlying barrier metal film 15 of the second metal wiring M2 made of, for example, TiN / Ti is formed on the inner wall of the via hole 14 and on the interlayer insulating film 13 by a sputtering method or the like.
Thereafter, the via hole 14 is filled with a filling material 16 such as W by a CVD method or the like, and then the TiN / Ti thin film and the filling material 16 are filled with the via hole 14 by an etch-back method.
Remove all parts.

【0064】さらに、同じく図9(a),(b)に示す
ように、上記各領域のうち、DRAM領域にあっては対
向電極12を互いに接続する連結配線17を、またロジ
ック回路領域にあっては第2メタル配線M2をそれぞれ
第3層目の配線として同一材料、例えばアルミニウムに
て同時に形成する。
Further, as shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b), a connection line 17 for connecting the counter electrodes 12 to each other is provided in the DRAM region, and a connection is provided in the logic circuit region. In this case, the second metal wirings M2 are simultaneously formed of the same material, for example, aluminum as the wirings of the third layer.

【0065】続いて、先の図1(a),(b)に示され
るように、上記各領域のうち、DRAM領域にあっては
ゲート裏打ち配線22を、またロジック回路領域にあっ
ては第3メタル配線M3をそれぞれ第4層目の配線とし
て同一材料、例えばアルミニウムにて同時に形成する。
その上に層間絶縁膜23を各領域に形成し、ロジック回
路領域にあっては同様にビアホール24を形成し、バリ
ア金属膜25の形成、及びW等の埋め込み材26にて同
ホール24の埋め込みを行う。
Subsequently, as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the gate backing wiring 22 is provided in the DRAM area, and the gate backing wiring 22 is provided in the logic circuit area. The three metal wirings M3 are simultaneously formed of the same material, for example, aluminum as the wiring of the fourth layer.
An interlayer insulating film 23 is formed thereon in each region, and a via hole 24 is similarly formed in the logic circuit region, a barrier metal film 25 is formed, and the hole 24 is buried with a burying material 26 such as W. I do.

【0066】次に、同じく図1(a),(b)に示され
るように、上記各領域のうち、DRAM領域にあっては
電源線27を、またロジック回路領域にあっては第4メ
タル配線M4をそれぞれ第5層目の配線として同一材
料、例えばアルミニウムにて同時に形成する。これによ
り、DRAM領域のすべての配線形成は完成し、電源線
27上にロジック回路領域も含めてパッシベーション膜
(層間絶縁膜)28を形成する。
Next, as shown in FIGS. 1A and 1B, the power supply line 27 is located in the DRAM area, and the fourth metal is located in the logic circuit area. The wiring M4 is simultaneously formed of the same material, for example, aluminum as the fifth layer wiring. As a result, all the wirings in the DRAM region are completed, and a passivation film (interlayer insulating film) 28 is formed on the power supply line 27 including the logic circuit region.

【0067】その後、ロジック回路領域にあっては同図
1(b)に示されるように、同様にビアホール29を形
成し、バリア金属膜30の形成、及びW等の埋め込み材
31で埋め込みを行う。そして、第5メタル配線M5を
第6層目の配線として、例えばアルミニウムにて形成す
る。最後に、ロジック回路領域にパッシベーション膜3
2を形成して、当該半導体装置を完成する。
Thereafter, in the logic circuit region, as shown in FIG. 1B, a via hole 29 is similarly formed, a barrier metal film 30 is formed, and filling is performed with a filling material 31 such as W. . Then, the fifth metal wiring M5 is formed, for example, of aluminum as a sixth-layer wiring. Finally, passivation film 3 is formed in the logic circuit area.
2 is completed to complete the semiconductor device.

【0068】このように、DRAM領域におけるビット
線12aをはじめ、キャパシタの上部電極(対向電極)
12、連結配線17、ゲート裏打ち配線22、及び電源
線27がロジック回路領域の各メタル配線と同時に形成
されることで、従来の半導体装置に比べ、配線にかかる
層数並びに工数が削減されるようになる。
As described above, in addition to the bit line 12a in the DRAM area, the upper electrode (counter electrode) of the capacitor
12, the connection wiring 17, the gate backing wiring 22, and the power supply line 27 are formed simultaneously with each metal wiring in the logic circuit area, so that the number of layers and man-hours required for the wiring can be reduced as compared with the conventional semiconductor device. become.

【0069】以上説明したように、本実施の形態の半導
体装置及びその製造方法によれば、以下のような効果を
得ることができる。 (1)DRAMのメモリセルのキャパシタ蓄積電極9a
が下地バリア金属膜9によって形成される。また、同蓄
積電極9aがコンタクトホール8の内壁を利用して形成
される。そのため、キャパシタとして広い電極面積を確
保することができる、キャパシタとして十分な容量が確
保できるとともに、同蓄積電極9aの形成にかかる工数
を削減することができる。
As described above, according to the semiconductor device of this embodiment and the method of manufacturing the same, the following effects can be obtained. (1) Capacitor storage electrode 9a of DRAM memory cell
Is formed by the underlying barrier metal film 9. The storage electrode 9a is formed using the inner wall of the contact hole 8. Therefore, a large electrode area can be secured as a capacitor, a sufficient capacity can be secured as a capacitor, and the number of steps for forming the storage electrode 9a can be reduced.

【0070】(2)また、キャパシタの上部電極(対向
電極)12についても、コンタクトホール8の内壁を利
用するとともに、ロジック回路領域の第1メタル配線M
1と同時形成されるため、その形成が好適且つ容易とな
る。
(2) For the upper electrode (opposite electrode) 12 of the capacitor, the inner wall of the contact hole 8 is used and the first metal wiring M in the logic circuit region is used.
Since it is formed at the same time as 1, the formation is suitable and easy.

【0071】(3)キャパシタの蓄積電極9aを半導体
基板1の直上に、すなわちアルミニウム配線等が施され
る以前の段階で形成することができることから、キャパ
シタ形成のためにその表面に成膜される高誘電体材料膜
11についてもこれを高熱処理することが可能となる。
すなわち、同誘電体膜とする材料の選択肢が増え、高性
能のキャパシタ形成が可能となる。 (4)本実施の形態では、DRAM領域におけるビット
線12a、キャパシタの上部電極12、連結配線17、
ゲート裏打ち配線22、及び電源線27をロジック回路
領域の各メタル配線と同時に形成する。その結果、従来
のキャパシタを有する機能回路とロジック回路とが同一
の半導体基板上に形成される半導体装置に比べ、その配
線にかかる工数を削減することが可能となる。
(3) Since the storage electrode 9a of the capacitor can be formed immediately above the semiconductor substrate 1, that is, at a stage before aluminum wiring or the like is formed, a film is formed on the surface for forming the capacitor. The high dielectric material film 11 can be subjected to high heat treatment.
That is, the choice of materials for the dielectric film increases, and a high-performance capacitor can be formed. (4) In the present embodiment, the bit line 12a, the upper electrode 12 of the capacitor, the connection wiring 17,
The gate backing wiring 22 and the power supply line 27 are formed simultaneously with each metal wiring in the logic circuit area. As a result, it is possible to reduce the number of steps required for wiring as compared with a conventional semiconductor device in which a functional circuit having a capacitor and a logic circuit are formed on the same semiconductor substrate.

【0072】なお、上記実施の形態は以下のように変更
して実施することもできる。 ・キャパシタの電極断面形状は、先の図8(a)に示し
たものに限られず、その他、例えば図10に示す断面形
状に形成されるものであってもよい。同図10に示す形
状とすることにより、さらに電極面積を大きくすること
ができメモリセルのキャパシタとしての容量をさらに増
加させることができる。
The above embodiment can be modified and implemented as follows. The cross-sectional shape of the electrode of the capacitor is not limited to that shown in FIG. 8A, and may be, for example, a cross-sectional shape shown in FIG. With the shape shown in FIG. 10, the electrode area can be further increased, and the capacity of the memory cell as a capacitor can be further increased.

【0073】(第2の実施の形態)次に、本発明にかか
る半導体装置及びその製造方法の第2の実施の形態を、
図11〜図19に基づき詳細に説明する。なお、前記第
1の実施の形態の半導体装置と同一の要素には同一の符
号を付してその説明を省略するとともに、以下その相違
点を主に説明する。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment of a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described.
This will be described in detail with reference to FIGS. The same elements as those of the semiconductor device according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The differences will be mainly described below.

【0074】図11に、本実施の形態にかかる半導体装
置として、キャパシタを有する機能回路であるDRAM
と5層のメタル配線を有するロジック回路とが同一の半
導体基板上に形成された半導体装置の部分断面構造を示
す。ここで図11(a)は先の図1と同様にDRAM領
域の部分断面構造を示し、同じく図11(b)はロジッ
ク回路領域の部分断面構造を示す。
FIG. 11 shows a DRAM as a functional circuit having a capacitor as a semiconductor device according to the present embodiment.
2 shows a partial cross-sectional structure of a semiconductor device in which a logic circuit having five layers of metal wiring is formed on the same semiconductor substrate. Here, FIG. 11A shows a partial cross-sectional structure of the DRAM region, similarly to FIG. 1, and FIG. 11B shows a partial cross-sectional structure of the logic circuit region.

【0075】以下、まず同図11を参照して、本実施の
形態の半導体装置における各配線層の配線構造について
その概要を説明する。第1層目の配線は、第1の実施の
形態と同様に、DRAM領域及びロジック回路領域の各
領域においてゲート電極4等として形成されている。
First, the outline of the wiring structure of each wiring layer in the semiconductor device of the present embodiment will be described with reference to FIG. The first-layer wiring is formed as the gate electrode 4 and the like in each of the DRAM region and the logic circuit region, as in the first embodiment.

【0076】次の第2層目の配線は、DRAM領域にお
いてはビット線12a等として、またロジック回路領域
においては第1メタル配線M1として共通の配線層に形
成されている。
The next second layer wiring is formed in a common wiring layer as the bit line 12a or the like in the DRAM area, and as the first metal wiring M1 in the logic circuit area.

【0077】次の第3層目の配線は、DRAM領域にお
いてはキャパシタの第2の蓄積電極連絡配線17bとし
て、またロジック回路領域においては第2メタル配線M
2としてこれも共通の配線層に形成されている。なお、
この第3層目においては、以下に述べる第4層目の配線
(第3メタル配線M3等)のバリア金属膜(第1の金属
配線材料)20によって、DRAM領域におけるキャパ
シタの下部電極(蓄積電極)20aが形成されている。
The next third layer wiring is the second storage electrode connecting wiring 17b of the capacitor in the DRAM area, and the second metal wiring M in the logic circuit area.
2 is also formed on a common wiring layer. In addition,
In the third layer, a lower electrode (storage electrode) of the capacitor in the DRAM region is formed by a barrier metal film (first metal wiring material) 20 of a fourth layer wiring (third metal wiring M3 and the like) described below. ) 20a are formed.

【0078】次の第4層目の配線は、DRAM領域にお
いてはキャパシタの対向電極22aとして、またロジッ
ク回路領域においては第3メタル配線(第2の金属配線
材料)M3として共通の配線層に形成されている。
The next wiring of the fourth layer is formed in the common wiring layer as the counter electrode 22a of the capacitor in the DRAM area and as the third metal wiring (second metal wiring material) M3 in the logic circuit area. Have been.

【0079】次の第5層目の配線は、DRAM領域にお
いてはゲート裏打ち配線27aとして、またロジック回
路領域においては第4メタル配線M4としてやはり共通
の配線層に形成されている。
The next fifth layer wiring is also formed in the common wiring layer as a gate backing wiring 27a in the DRAM area and as a fourth metal wiring M4 in the logic circuit area.

【0080】次の第6層目の配線は、DRAM領域にお
いては電源線33として、またロジック回路領域におい
ては第5メタル配線M5としてやはり共通の配線層に形
成されている。
The wiring of the next sixth layer is formed in the same wiring layer as the power supply line 33 in the DRAM area and as the fifth metal wiring M5 in the logic circuit area.

【0081】そして最後に、DRAM領域及びロジック
回路領域にパッシベーション膜34が形成され、当該半
導体装置が完成される。同本実施の形態の半導体装置の
こうした配線構造について、それら共通の配線層毎に図
12に総括する。
Finally, a passivation film 34 is formed in the DRAM region and the logic circuit region, and the semiconductor device is completed. Such a wiring structure of the semiconductor device of the present embodiment is summarized in FIG. 12 for each common wiring layer.

【0082】次に、本実施の形態の半導体装置の製造方
法を図11及び図13〜図19を併せ参照して説明す
る。なお、図13〜図19においても、各図(a)はD
RAM領域の部分断面構造を示し、各図(b)はロジッ
ク回路領域の部分断面構造を示す。
Next, a method of manufacturing the semiconductor device of the present embodiment will be described with reference to FIG. 11 and FIGS. 13 to FIG. 19, each figure (a) is a D
A partial cross-sectional structure of a RAM area is shown, and each figure (b) shows a partial cross-sectional structure of a logic circuit area.

【0083】まず、図13(a),(b)に示すよう
に、Si(シリコン)基板1上に素子分離用のフィール
ド酸化膜2を形成した後、ゲート酸化膜3、多結晶シリ
コンからなるトランジスタのゲート電極4、この上部を
覆うシリコン酸化膜5、及び拡散層6,6aをDRAM
領域及びロジック回路領域に形成する。なお、DRAM
領域にあっては、ワード線(ゲート配線)4aが上記ゲ
ート電極4と共に形成される。これらゲート電極4及び
ワード線(ゲート配線)4aは、それぞれ第1層目の配
線としてDRAM領域及びロジック回路領域で同時に形
成される。その後、上記双方の領域においてその上に第
1メタル配線下層間絶縁膜7を例えばCVD法により形
成する。
First, as shown in FIGS. 13A and 13B, after a field oxide film 2 for element isolation is formed on a Si (silicon) substrate 1, a gate oxide film 3 and polycrystalline silicon are formed. The gate electrode 4 of the transistor, the silicon oxide film 5 covering the upper part thereof, and the diffusion layers 6 and 6a are formed by a DRAM.
Formed in the region and the logic circuit region. In addition, DRAM
In the region, a word line (gate wiring) 4 a is formed together with the gate electrode 4. The gate electrode 4 and the word line (gate wiring) 4a are simultaneously formed in the DRAM region and the logic circuit region, respectively, as a first layer wiring. After that, the first metal wiring interlayer insulating film 7 is formed thereon by, for example, the CVD method in both the above regions.

【0084】続いて、上記各領域において、所定位置に
コンタクトホール(隔層間導通孔)8を形成した後、例
えばTiN/Tiからなる第1メタル配線M1の下地バ
リア金属膜9をスパッタリング法などによりコンタクト
ホール8の内面及び第1メタル配線下層間絶縁膜7上に
形成する。その後、コンタクトホール8をCVD法等に
よりW(タングステン)等の埋め込み材10で埋め込
む。その後、コンタクトホール8部を除き、エッチバッ
ク法により上記バリア金属膜9及び埋め込み材10を除
去する。
Subsequently, in each of the above regions, after a contact hole (interlayer conductive hole) 8 is formed at a predetermined position, the underlying barrier metal film 9 of the first metal wiring M1 made of, for example, TiN / Ti is formed by a sputtering method or the like. It is formed on the inner surface of the contact hole 8 and on the interlayer insulating film 7 under the first metal wiring. Thereafter, the contact hole 8 is buried with a burying material 10 such as W (tungsten) by a CVD method or the like. After that, the barrier metal film 9 and the burying material 10 are removed by an etch-back method except for the contact holes 8.

【0085】この後、図14(a),(b)に示すよう
に、上記各領域のうち、DRAM領域にあってはビット
線12a及び第1の蓄積電極連絡配線12bを、またロ
ジック回路領域にあっては第1メタル配線M1をそれぞ
れ第2層目の配線として同一材料、例えばアルミニウム
にて同時に形成する。
Thereafter, as shown in FIGS. 14A and 14B, the bit line 12a and the first storage electrode connecting wiring 12b are arranged in the DRAM area, and the logic circuit area is formed in the DRAM area. In this case, the first metal wiring M1 is simultaneously formed of the same material, for example, aluminum, as the wiring of the second layer.

【0086】続いて、同じく図14(a),(b)に示
すように、上記各領域において、第1−第2メタル配線
間層間絶縁膜13を堆積し、所定位置に第1−第2メタ
ル配線間ビアホール(隔層間導通孔)14を形成する。
そして、例えばTiN/Tiからなる第2メタル配線M
2の下地のバリア金属膜15をスパッタリング法などに
より上記ビアホール14の内面及び上記層間絶縁膜13
上に形成する。その後、同ビアホール14をCVD法等
によりW(タングステン)等の埋め込み材16にて埋め
込む。その後、ビアホール14部を除き、エッチバック
法により上記バリア金属膜15及び埋め込み材16を除
去する。
Subsequently, as shown in FIGS. 14A and 14B, in each of the above regions, the first and second interlayer insulating films 13 between metal wirings are deposited, and the first and second interlayer insulating films 13 are formed at predetermined positions. A via hole (interlayer conductive hole) 14 between metal wirings is formed.
Then, for example, a second metal wiring M made of TiN / Ti
The barrier metal film 15 of the second base is formed on the inner surface of the via hole 14 and the interlayer insulating film 13 by sputtering or the like.
Form on top. After that, the via hole 14 is filled with a filling material 16 such as W (tungsten) by a CVD method or the like. After that, the barrier metal film 15 and the burying material 16 are removed by an etch-back method except for the via holes 14.

【0087】さらに、同じく図14(a),(b)に示
すように、上記各領域のうち、DRAM領域にあっては
第2の蓄積電極連絡配線17bを、またロジック回路領
域には第2メタル配線M2をそれぞれ第3層目の配線と
して同一材料、例えばアルミニウムにて同時に形成す
る。
Further, as shown in FIGS. 14A and 14B, the second storage electrode connecting wiring 17b is provided in the DRAM area, and the second storage electrode connecting wiring 17b is provided in the logic circuit area. The metal wirings M2 are simultaneously formed of the same material, for example, aluminum, as the third-layer wirings.

【0088】次に、図15(a),(b)に示すよう
に、上記各領域において、第2−第3メタル配線間層間
絶縁膜18を堆積し、所定位置に第2−第3メタル配線
間ビアホール(隔層間導通孔)19,19aを形成す
る。なお、DRAM領域に形成されるビアホール19a
の口径は、同図15(a),(b)に示すようにロジッ
ク回路領域に形成されるビアホール19の口径より大き
なものとされる。
Next, as shown in FIGS. 15A and 15B, in each of the above regions, a second-third metal interlayer insulating film 18 is deposited, and the second-third metal Via holes (interlayer conductive holes) 19 and 19a between wirings are formed. The via hole 19a formed in the DRAM region
Is larger than the diameter of the via hole 19 formed in the logic circuit area as shown in FIGS. 15 (a) and 15 (b).

【0089】そして、例えばTiN/Tiからなる第3
メタル配線M3のバリア金属膜20,20aをスパッタ
リング法などにより上記ビアホール19,19aの内面
及び上記層間絶縁膜18上に形成する。その後、同ビア
ホール19,19aをCVD法等によりW(タングステ
ン)等の埋め込み材21にて埋め込む。その後、ビアホ
ール19,19a部を除き、エッチバック法により上記
バリア金属膜20,20a及び埋め込み材21を除去す
る。続いて、同じく図15(a),(b)に示すよう
に、DRAMのメモリセル領域を除いてフォトレジスト
53にて覆う。
Then, for example, a third layer of TiN / Ti
The barrier metal films 20 and 20a of the metal wiring M3 are formed on the inner surfaces of the via holes 19 and 19a and on the interlayer insulating film 18 by a sputtering method or the like. Thereafter, the via holes 19 and 19a are buried by a burying material 21 such as W (tungsten) by a CVD method or the like. After that, the barrier metal films 20, 20a and the filling material 21 are removed by an etch-back method except for the via holes 19, 19a. Subsequently, as shown in FIGS. 15A and 15B, the photoresist 53 is covered except for the memory cell region of the DRAM.

【0090】次に、図16(a)に示すように、DRA
M領域において、例えばドライエッチバック法により第
2−第3メタル配線間層間絶縁膜18を第2の蓄積電極
連絡配線17bが露出しない程度に除去する。続いて、
例えば過酸化水素水に侵せきすることにより、DRAM
のメモリセル領域の第2−第3メタル配線間ビアホール
19aの埋め込み材21を除去する。これにより、同D
RAM領域においては、第3メタル配線M3のバリア金
属膜20である例えばTiN/Tiのみが配線材料とし
て露出することとなる。本実施の形態においては、この
第3メタル配線M3のバリア金属膜20がキャパシタの
蓄積電極20aを構成することとなる。
Next, as shown in FIG.
In the M region, the interlayer insulating film 18 between the second and third metal wirings is removed by, for example, a dry etch back method so that the second storage electrode connecting wiring 17b is not exposed. continue,
For example, by invading hydrogen peroxide solution, DRAM
The filling material 21 of the via hole 19a between the second and third metal wirings in the memory cell region is removed. Thereby, the D
In the RAM area, only the barrier metal film 20 of the third metal wiring M3, for example, TiN / Ti is exposed as a wiring material. In the present embodiment, the barrier metal film 20 of the third metal wiring M3 forms the storage electrode 20a of the capacitor.

【0091】次に、図17(a),(b)に示すよう
に、上記フォトレジスト53を灰化して除去した後、例
えば上記Ta2O5膜のような高誘電体材料膜11aを
CVD法等により堆積する。
Next, as shown in FIGS. 17A and 17B, after the photoresist 53 is ashed and removed, a high dielectric material film 11a such as the Ta2O5 film is formed by CVD or the like. accumulate.

【0092】次に、図18(a),(b)に示すよう
に、DRAMのメモリセル領域のみフォトレジスト54
にて覆った後、ドライエッチバック法等により、同DR
AMのメモリセル領域以外に堆積された上記高誘電体材
料膜11aを除去する。
Next, as shown in FIGS. 18A and 18B, only the photoresist 54 is provided only in the memory cell region of the DRAM.
After that, the DR
The high dielectric material film 11a deposited outside the memory cell region of the AM is removed.

【0093】次に、図19(a),(b)に示すよう
に、上記フォトレジスト54を灰化して除去した後、D
RAM領域にあってはキャパシタの上部電極である対向
電極22aを、またロジック回路領域にあっては第3メ
タル配線M3をそれぞれ第4層目の配線として同一材
料、例えばアルミニウムにて同時に形成する。
Next, as shown in FIGS. 19A and 19B, after the photoresist 54 is ashed and removed,
In the RAM area, the counter electrode 22a, which is the upper electrode of the capacitor, and in the logic circuit area, the third metal wiring M3 is simultaneously formed as the fourth layer wiring using the same material, for example, aluminum.

【0094】このように本実施の形態においても、DR
AM領域のメモリセルを構成するキャパシタは、第2−
第3メタル配線間ビアホール19aを利用して形成され
る。すなわち、キャパシタの下部電極である蓄積電極2
0aは第3メタル配線M3のバリア金属膜20にて形成
され、同上部電極である対向電極22aは第3メタル配
線M3によって形成される。このとき、前記第1の実施
の形態と同様、ビアホール19aの内壁を利用して蓄積
電極20aが形成されるため、キャパシタとして広い電
極面積を確保することができるようになる。その結果、
キャパシタとして十分な容量を確保することができると
ともに、蓄積電極20aの形成にかかる工数を削減する
ことができるようになる。しかも、本実施の形態におい
ては、このキャパシタが配線層の上層部において形成さ
れるため、同キャパシタ形成にかかる設計上の自由度も
増す。
As described above, also in the present embodiment, DR
The capacitor forming the memory cell in the AM area is the
It is formed using the third metal via hole 19a. That is, the storage electrode 2 which is the lower electrode of the capacitor
Numeral 0a is formed by the barrier metal film 20 of the third metal wiring M3, and the counter electrode 22a as the upper electrode is formed by the third metal wiring M3. At this time, as in the first embodiment, since the storage electrode 20a is formed using the inner wall of the via hole 19a, a wide electrode area can be secured as a capacitor. as a result,
A sufficient capacity as a capacitor can be secured, and the number of steps required for forming the storage electrode 20a can be reduced. Moreover, in the present embodiment, since this capacitor is formed in the upper layer of the wiring layer, the degree of freedom in designing the formation of the capacitor is also increased.

【0095】続いて、先の図11(a),(b)に示す
ように、上記各領域において、第3−第4メタル配線間
層間絶縁膜23を堆積した後、DRAM領域にあっては
ゲート裏打ち配線27aを、またロジック回路領域には
第4メタル配線M4をそれぞれ第5層目の配線として同
一材料、例えばアルミニウムにて同時に形成する。その
後、同図11(a),(b)に示すように、上記各領域
において、第4−第5メタル配線間層間絶縁膜28を堆
積する。そして、ロジック回路領域の所定位置に第4−
第5メタル配線間ビアホール29を形成し、同ビアホー
ル29内にバリア金属膜30を形成し、W(タングステ
ン)等の埋め込み材31を埋め込む。
Subsequently, as shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b), after the third to fourth inter-metal-wiring interlayer insulating films 23 are deposited in each of the above regions, the DRAM regions are not used. The gate backing wiring 27a and the fourth metal wiring M4 in the logic circuit region are formed simultaneously as the fifth layer wiring by using the same material, for example, aluminum. Thereafter, as shown in FIGS. 11A and 11B, the fourth to fifth metal wiring interlayer insulating films 28 are deposited in the respective regions. Then, at the predetermined position in the logic circuit area,
A via hole 29 between fifth metal wirings is formed, a barrier metal film 30 is formed in the via hole 29, and a filling material 31 such as W (tungsten) is buried.

【0096】続いて、同じく図11(a),(b)に示
すように、上記各領域のうち、DRAM領域にあっては
電源線33を、またロジック回路領域には第5メタル配
線M5をそれぞれ第6層目の配線として同一材料、例え
ばアルミニウムにて同時に形成する。そして最後に、D
RAM領域及びロジック回路領域にパッシベーション膜
34を形成して、当該半導体装置が完成される。
Subsequently, as shown in FIGS. 11A and 11B, a power supply line 33 is provided in the DRAM region, and a fifth metal wiring M5 is provided in the logic circuit region. The wiring of the sixth layer is simultaneously formed of the same material, for example, aluminum. And finally, D
The passivation film 34 is formed in the RAM area and the logic circuit area, and the semiconductor device is completed.

【0097】このように、本実施の形態においても、D
RAM領域におけるビット線12aをはじめ、キャパシ
タの上部電極(対向電極)22a、ゲート裏打ち配線2
7a、及び電源線33がロジック回路領域の各メタル配
線と同時に形成されることで、従来の半導体装置に比
べ、配線にかかる層数、並びに工数が削減されるように
なる。
As described above, also in the present embodiment, D
In addition to the bit line 12a in the RAM area, the upper electrode (opposite electrode) 22a of the capacitor, the gate line 2
By forming the power supply line 7a and the power supply line 33 at the same time as each metal wiring in the logic circuit area, the number of wiring layers and the number of steps can be reduced as compared with the conventional semiconductor device.

【0098】以上説明したように、本第2の実施の形態
の半導体装置及びその製造方法によれば、以下のような
効果を得ることができる。 (1)本実施の形態では、キャパシタの下部電極である
蓄積電極20aは第3メタル配線M3のバリア金属膜2
0にて形成され、同上部電極である対向電極22aは第
3メタル配線M3によって形成される。このとき、前記
第1の実施の形態と同様、ビアホール19aの内壁を利
用して蓄積電極20aが形成されるため、キャパシタと
して広い電極面積を確保することができるようになる。
その結果、キャパシタとして十分な容量が確保できると
ともに、蓄積電極20aの形成にかかる工数を削減する
ことができる。しかも、キャパシタがメモリ素子が形成
される配線層の上層部において形成されるため、同キャ
パシタ形成にかかる設計上の自由度も増すこととなる。 (2)本実施の形態では、前記DRAMを構成するキャ
パシタの対向電極27a、ゲート裏打ち配線27a、及
び電源線33が同DRAMを形成する回路の上層でそれ
ぞれ前記ロジック回路の各別のメタル配線と共通化され
る構造とした。そのため、上記ダイナミックRAMのキ
ャパシタ形成にかかる設計上の自由度が増すとともに、
その対向電極22a等を同ダイナミックRAMを形成す
る回路の上層において平坦に形成することができること
から、その膜厚が均一化されるなど、素子性能的にも信
頼性の向上が図られるようになる。
As described above, according to the semiconductor device of the second embodiment and the method of manufacturing the same, the following effects can be obtained. (1) In the present embodiment, the storage electrode 20a, which is the lower electrode of the capacitor, is formed of the barrier metal film 2 of the third metal wiring M3.
0, and the counter electrode 22a as the upper electrode is formed by the third metal wiring M3. At this time, as in the first embodiment, since the storage electrode 20a is formed using the inner wall of the via hole 19a, a wide electrode area can be secured as a capacitor.
As a result, a sufficient capacity can be secured as a capacitor, and the number of steps required for forming the storage electrode 20a can be reduced. In addition, since the capacitor is formed in the upper layer portion of the wiring layer on which the memory element is formed, the degree of freedom in designing the capacitor is increased. (2) In the present embodiment, the counter electrode 27a of the capacitor constituting the DRAM, the gate backing wiring 27a, and the power supply line 33 are each formed on the upper layer of the circuit forming the DRAM by a separate metal wiring of the logic circuit. The structure is shared. Therefore, the degree of freedom in designing the capacitor for the dynamic RAM is increased, and
Since the counter electrode 22a and the like can be formed flat in the upper layer of the circuit forming the same dynamic RAM, the reliability of the element performance can be improved, for example, the film thickness can be made uniform. .

【0099】なお、上記各実施の形態に共通の変形例と
しては次のようなものがある。 ・上記各実施の形態においては、半導体装置を構成する
機能回路として積層型ダイナミックRAMの例を示した
がこれに限定されない。要は、機能回路としてキャパシ
タを備え、同一半導体基板上に混載されるロジック回路
とその配線層がそれぞれ共通の層にて形成されるもので
あればよい。例えば、半導体装置自身を積層型ダイナミ
ックRAMとし、そのメモリセル部が機能回路を構成
し、その周辺回路が多層構造のロジック回路を構成する
ものとして、本発明を同積層型ダイナミックRAMに適
用することができる。
The following modifications are common to the above embodiments. In each of the above embodiments, the example of the stacked dynamic RAM has been described as an example of the functional circuit included in the semiconductor device. However, the present invention is not limited to this. In short, it is only necessary that a logic circuit and a wiring layer to be mounted on the same semiconductor substrate be formed in a common layer, each having a capacitor as a functional circuit. For example, assuming that the semiconductor device itself is a stacked dynamic RAM, the memory cell portion constitutes a functional circuit, and its peripheral circuits constitute a multilayered logic circuit, and the present invention is applied to the stacked dynamic RAM. Can be.

【0100】・上記各実施の形態においては、メモリセ
ルのキャパシタの下部電極(蓄積電極)材料として、T
i,TiN等のTi(チタン)を含む金属を使用する例
を示したが、同電極材料としては、その他TaN(窒化
タンタル)等のTa(タンタル)を含む金属を用いるこ
ともできる。
In each of the above embodiments, the material of the lower electrode (storage electrode) of the capacitor of the memory cell is T
Although an example in which a metal containing Ti (titanium) such as i and TiN is used has been shown, other metals containing Ta (tantalum) such as TaN (tantalum nitride) can also be used as the electrode material.

【0101】・上記各実施の形態においては、キャパシ
タの容量絶縁膜11aとしてTa2O5(五酸化二タン
タル)を使用する例を示したがこれに限られない。その
他、要は低温での形成が可能な、例えばアルミナ絶縁
膜、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウムストロ
ンチウム、チタン酸ジルコニウム鉛等、の膜材を用いる
こともできる。
In each of the above embodiments, an example is shown in which Ta2O5 (tantalum pentoxide) is used as the capacitor insulating film 11a, but the present invention is not limited to this. In addition, a film material such as an alumina insulating film, strontium titanate, barium strontium titanate, or lead zirconium titanate that can be formed at a low temperature can be used.

【0102】・上記各実施の形態においては、メタル配
線をすべてアルミニウムにて形成する例を示したがこれ
に限定されず、例えば各メタル配線あるいは、いずれか
のメタル配線をW(タングステン)、Cu(銅)等にて
形成するものであってもよい。
In each of the above embodiments, the example in which the metal wirings are entirely formed of aluminum is described. However, the present invention is not limited to this. For example, each metal wiring or one of the metal wirings may be formed of W (tungsten), Cu (Copper) or the like may be used.

【0103】・上記各実施の形態においては、バリア金
属膜、埋め込み材、及び層間絶縁膜等をエッチバック法
により除去する例を示したがこれに限られず、その他、
例えばCMP(Chemical Mechanical Polishing)法
によって除去するものであってもよい。 ・上記各実施の形態において示した各領域のメタル配線
数(配線層数)は任意であり、それらに限定されるもの
ではない。
In each of the above embodiments, the example in which the barrier metal film, the burying material, the interlayer insulating film, and the like are removed by the etch-back method has been described. However, the present invention is not limited to this.
For example, it may be removed by a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method. The number of metal wirings (the number of wiring layers) in each region described in each of the above embodiments is arbitrary, and is not limited thereto.

【0104】[0104]

【発明の効果】本発明にかかる半導体装置によれば、例
えば積層型ダイナミックRAMとそのロジック回路とが
混載される半導体装置において、メモリセルのキャパシ
タの上下電極がコンタクトホールやビアホール等の隔層
間導通孔の内壁や底面を含むかたちで形成可能となる。
このため、その電極面積の確保が容易となり、ひいては
キャパシタとしての実効面積の確保も容易となる。ま
た、それら電極形成とロジック回路での配線形成とを同
時に行うことができるなど、製造工数(配線工数)の削
減も容易となる。
According to the semiconductor device of the present invention, for example, in a semiconductor device in which a stacked dynamic RAM and its logic circuit are mixed, the upper and lower electrodes of the capacitor of the memory cell are electrically connected to each other between contact holes and via holes. It can be formed including the inner wall and bottom surface of the hole.
Therefore, it is easy to secure the electrode area, and it is also easy to secure the effective area as a capacitor. In addition, the number of manufacturing steps (wiring steps) can be easily reduced, for example, the electrode formation and the wiring formation in the logic circuit can be performed simultaneously.

【0105】また本発明にかかる半導体装置の製造方法
によれば、例えば積層型ダイナミックRAMとそのロジ
ック回路とが混載される半導体装置の製造において、そ
の配線にかかる工数の大幅な削減を図ることができるよ
うになる。また、メモリセルのキャパシタの下部及び上
部電極の形成に際し、コンタクトホールやビアホールを
利用してその電極面積を増大させることができ、好適に
キャパシタ容量を増大させることができる。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, for example, in the manufacture of a semiconductor device in which a stacked dynamic RAM and its logic circuit are mixedly mounted, it is possible to significantly reduce the number of wiring steps. become able to. Further, when forming the lower and upper electrodes of the capacitor of the memory cell, the electrode area can be increased by using a contact hole or a via hole, and the capacitance of the capacitor can be suitably increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明にかかる半導体装置の第1の実施形態
についてその一部断面構造を示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a partial sectional structure of a first embodiment of a semiconductor device according to the present invention;

【図2】同実施形態の半導体装置の配線層構造を総括し
て示す説明図。
FIG. 2 is an explanatory view generally showing a wiring layer structure of the semiconductor device according to the embodiment;

【図3】同実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面
図。
FIG. 3 is an exemplary sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device of the embodiment;

【図4】同実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面
図。
FIG. 4 is an exemplary sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device of the embodiment;

【図5】同実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面
図。
FIG. 5 is a sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device of the embodiment.

【図6】同実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面
図。
FIG. 6 is a sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device of the embodiment.

【図7】同実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面
図。
FIG. 7 is a sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device of the embodiment.

【図8】同実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面
図。
FIG. 8 is a sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device of the embodiment.

【図9】同実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面
図。
FIG. 9 is a sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device of the embodiment.

【図10】同実施形態の半導体装置の製造方法を示す断
面図。
FIG. 10 is a sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device of the embodiment.

【図11】この発明にかかる半導体装置の第2の実施形
態についてその一部断面構造を示す断面図。
FIG. 11 is a sectional view showing a partial sectional structure of a second embodiment of the semiconductor device according to the present invention;

【図12】同実施形態の半導体装置の配線層構造を総括
して示す説明図。
FIG. 12 is an explanatory view generally showing a wiring layer structure of the semiconductor device according to the first embodiment;

【図13】同実施形態の半導体装置の製造方法を示す断
面図。
FIG. 13 is a sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor device of the embodiment.

【図14】同実施形態の半導体装置の製造方法を示す断
面図。
FIG. 14 is a sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device of the embodiment.

【図15】同実施形態の半導体装置の製造方法を示す断
面図。
FIG. 15 is a sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device of the embodiment.

【図16】同実施形態の半導体装置の製造方法を示す断
面図。
FIG. 16 is a sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor device of the embodiment.

【図17】同実施形態の半導体装置の製造方法を示す断
面図。
FIG. 17 is a sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device of the embodiment.

【図18】同実施形態の半導体装置の製造方法を示す断
面図。
FIG. 18 is a sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device of the embodiment.

【図19】同実施形態の半導体装置の製造方法を示す断
面図。
FIG. 19 is a sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device of the embodiment.

【図20】従来の半導体装置についてその一部断面構造
を示す断面図。
FIG. 20 is a cross-sectional view showing a partial cross-sectional structure of a conventional semiconductor device.

【図21】従来の半導体装置の製造方法を示す断面図。FIG. 21 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a conventional semiconductor device.

【図22】従来の半導体装置の製造方法を示す断面図。FIG. 22 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a conventional semiconductor device.

【図23】従来の半導体装置の製造方法を示す断面図。FIG. 23 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a conventional semiconductor device.

【図24】従来の半導体装置の配線層構造を総括して示
す説明図。
FIG. 24 is an explanatory diagram generally showing a wiring layer structure of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…シリコン基板、2…フィールド酸化膜、3…ゲート
酸化膜、4…ゲート電極(多結晶シリコン)、4a…ワ
ード線(ゲート配線)、5…シリコン酸化膜、6,6a
…拡散層、7…第1メタル配線下層間絶縁膜、8…コン
タクトホール、9…バリア金属膜、9a,20a…キャ
パシタの下部電極(蓄積電極)、9b…ゲート連結配
線、10…埋め込み材、11,11a…高誘電体材料膜
(容量絶縁膜)、12,22a…キャパシタの上部電極
(対向電極)、12a…ビット線、12b…第1の蓄積
電極連絡配線、13…第1−第2メタル配線間層間絶縁
膜、14…第1−第2メタル配線間ビアホール、15…
バリア金属膜、16…埋め込み材、17…キャパシタ対
向電極の連結配線、17b…第2の蓄積電極連絡配線、
18…第3−第4メタル配線間容量絶縁膜、19,19
a…第3−第4メタル配線間ビアホール、20…バリア
金属膜、21…埋め込み材、22,27a…ゲート裏打
ち配線、23…第4−第5メタル配線間層間絶縁膜、2
4…第4−第5メタル配線間ビアホール、25…バリア
金属膜、26…埋め込み材、27,33…電源線、28
…第5−第6メタル配線間層間絶縁膜、29…第5−第
6メタル配線間ビアホール、30…バリア金属膜、31
…埋め込み材、32,34…パッシベーション膜、51
…絶縁膜、52,52,54…フォトレジスト、M1…
第1メタル配線、M2…第2メタル配線、M3…第3メ
タル配線、M4…第4メタル配線、M5…第5メタル配
線。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon substrate, 2 ... Field oxide film, 3 ... Gate oxide film, 4 ... Gate electrode (polycrystalline silicon), 4a ... Word line (gate wiring), 5 ... Silicon oxide film, 6, 6a
... Diffusion layer, 7 ... Interlayer insulating film under first metal wiring, 8 ... Contact hole, 9 ... Barrier metal film, 9a, 20a ... Lower electrode (storage electrode) of capacitor, 9b ... Gate connecting wiring, 10 ... Filling material, 11, 11a: High dielectric material film (capacitive insulating film), 12, 22a: Upper electrode (counter electrode) of capacitor, 12a: Bit line, 12b: First storage electrode connecting wiring, 13: First-second An interlayer insulating film between metal wirings, 14 ... a via hole between the first and second metal wirings, 15 ...
Barrier metal film, 16 buried material, 17 connection wiring of capacitor counter electrode, 17b connection wiring for second storage electrode,
18 ... third-fourth metal wiring capacitance insulating film, 19, 19
a: third to fourth via holes between metal wirings, 20: barrier metal film, 21: filling material, 22, 27a: gate backing wiring, 23: fourth to fifth metal wiring interlayer insulating film, 2
4: Via hole between fourth and fifth metal wirings, 25: barrier metal film, 26: filling material, 27, 33 ... power supply line, 28
... Interlayer insulating film between fifth and sixth metal wirings, 29 ... Via hole between fifth to sixth metal wirings, 30 ... Barrier metal film, 31
... embedding material, 32, 34 ... passivation film, 51
... insulating film, 52, 52, 54 ... photoresist, M1 ...
First metal wiring, M2: second metal wiring, M3: third metal wiring, M4: fourth metal wiring, M5: fifth metal wiring.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/8234 H01L 27/10 681F 27/088 (72)発明者 秋月 誠 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 Fターム(参考) 4M104 AA01 BB14 BB30 BB32 CC01 DD37 DD43 FF16 FF17 FF18 GG08 GG09 GG16 5F038 AC02 AC14 DF05 5F048 AA09 AB01 AC01 BA01 BF02 BF07 BF12 5F083 GA28 JA01 JA06 JA14 JA37 JA39 JA40 KA01 KA05 PR21 PR39 PR40 ZA12 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/8234 H01L 27/10 681F 27/088 (72) Inventor Makoto Akizuki 2 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka 5-5-5 SANYO Electric Co., Ltd. F term (reference) 4M104 AA01 BB14 BB30 BB32 CC01 DD37 DD43 FF16 FF17 FF18 GG08 GG09 GG16 5F038 AC02 AC14 DF05 5F048 AA09 AB01 AC01 BA01 BF02 BF07 BF12 5F083 JA28 JA28 KA01 KA05 PR21 PR39 PR40 ZA12

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】キャパシタを有する半導体装置において、
前記キャパシタの下部電極が隔層間導通孔に埋め込まれ
た金属配線材料を用いて形成されてなることを特徴とす
る半導体装置。
1. A semiconductor device having a capacitor,
A semiconductor device, wherein a lower electrode of the capacitor is formed by using a metal wiring material embedded in an inter-layer conductive hole.
【請求項2】前記下部電極となる金属配線材料は、前記
隔層間導通孔にあってその導通対象となる層材料間での
拡散、反応を阻止するバリア金属である請求項1記載の
半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the metal wiring material serving as the lower electrode is a barrier metal which is present in the inter-layer conductive hole and prevents diffusion and reaction between layer materials to be conductive. .
【請求項3】キャパシタを有する半導体装置において、
前記キャパシタの下部電極が隔層間導通孔の内壁及び底
面に埋め込まれた第1の金属配線材料を用いて形成され
てなり、同キャパシタの上部電極が前記隔層間導通孔に
適宜の誘電体膜を介して埋め込まれた第2の金属配線材
料を用いて形成されてなることを特徴とする半導体装
置。
3. A semiconductor device having a capacitor,
The lower electrode of the capacitor is formed using a first metal wiring material embedded in the inner wall and the bottom surface of the interlayer conductive hole, and the upper electrode of the capacitor has an appropriate dielectric film in the interlayer conductive hole. A semiconductor device formed using a second metal wiring material embedded through the semiconductor device.
【請求項4】前記第1の金属配線材料はTi(チタン)
またはTa(タンタル)を含む金属材料であり、前記第
2の金属配線材料はW(タングステン)、Al(アルミ
ニウム)、またはCu(銅)を含む金属材料である請求
項3記載の半導体装置。
4. The first metal wiring material is Ti (titanium).
4. The semiconductor device according to claim 3, wherein the second metal wiring material is a metal material containing Ta (tantalum), W (tungsten), Al (aluminum), or Cu (copper).
【請求項5】前記隔層間導通孔は、当該半導体装置の半
導体基板に形成された(不純物)拡散層に電気的に接続
されるコンタクトホールである請求項1〜4のいずれか
に記載の半導体装置。
5. The semiconductor according to claim 1, wherein said inter-layer conductive hole is a contact hole electrically connected to an (impurity) diffusion layer formed in a semiconductor substrate of said semiconductor device. apparatus.
【請求項6】前記隔層間導通孔は、当該半導体装置の上
層金属配線間の導通をとるビアホールである請求項1〜
4のいずれかに記載の半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 1, wherein said interlayer conductive hole is a via hole for providing electrical connection between upper metal wirings of said semiconductor device.
5. The semiconductor device according to any one of 4.
【請求項7】キャパシタを有する半導体装置において、
前記キャパシタの下部電極が当該半導体装置内のキャパ
シタ以外の領域で隔層間導通孔に埋め込まれた金属配線
材料の一部を用いて形成されてなることを特徴とする半
導体装置。
7. A semiconductor device having a capacitor,
A semiconductor device, wherein a lower electrode of the capacitor is formed by using a part of a metal wiring material embedded in an interlayer conductive hole in a region other than the capacitor in the semiconductor device.
【請求項8】前記下部電極となる金属配線材料は、前記
隔層間導通孔にあってその導通対象となる層材料間での
拡散、反応を阻止するバリア金属である請求項7記載の
半導体装置。
8. The semiconductor device according to claim 7, wherein said metal wiring material serving as said lower electrode is a barrier metal which is present in said inter-layer conductive hole and prevents diffusion and reaction between layer materials to be conductive. .
【請求項9】キャパシタを有する半導体装置において、
前記キャパシタの下部電極が、当該半導体装置内のキャ
パシタ以外の領域で隔層間導通孔の内壁及び底面に埋め
込まれた第1の金属配線材料の一部を用いて形成されて
なり、同キャパシタの上部電極が、対象となる隔層間の
導通をとるために前記隔層間導通孔に埋め込まれた第2
の金属配線材料の一部を用いて形成されてなることを特
徴とする半導体装置。
9. A semiconductor device having a capacitor,
A lower electrode of the capacitor is formed by using a part of a first metal wiring material embedded in an inner wall and a bottom surface of the interlayer conductive hole in a region other than the capacitor in the semiconductor device, and a lower electrode of the capacitor is formed. An electrode is embedded in the inter-layer conduction hole to establish conduction between the target inter-layers.
A semiconductor device formed by using a part of the metal wiring material.
【請求項10】前記第1の金属配線材料はTi(チタ
ン)、またはTa(タンタル)を含む金属材料であり、
前記第2の金属配線材料はW(タングステン)、Al
(アルミニウム)、またはCu(銅)を含む金属材料で
ある請求項9記載の半導体装置。
10. The first metal wiring material is a metal material containing Ti (titanium) or Ta (tantalum).
The second metal wiring material is W (tungsten), Al
The semiconductor device according to claim 9, wherein the semiconductor device is a metal material containing (aluminum) or Cu (copper).
【請求項11】キャパシタを有する半導体装置の製造方
法において、孔の内壁を含んで2層以上の金属を成膜す
る工程と、該成膜した金属膜層の最上層の金属膜の少な
くとも一部を除去する工程とを含み、その後の残存する
金属膜層を前記キャパシタの下部電極とすることを特徴
とする半導体装置の製造方法。
11. A method of manufacturing a semiconductor device having a capacitor, wherein two or more layers of metal including an inner wall of a hole are formed, and at least a part of a topmost metal film of the formed metal film layer. And removing the remaining metal film layer as a lower electrode of the capacitor.
【請求項12】キャパシタを有する半導体装置の製造方
法において、孔の内壁を含んで2層以上の金属を成膜す
る工程と、該成膜した金属膜層の最上層の金属膜の少な
くとも一部を除去する工程と、該最上層の金属膜を除去
した面に誘電体膜を成膜する工程と、該成膜した誘電体
膜の表面に更に金属を成膜する工程と、を含んで前記キ
ャパシタを形成することを特徴とする半導体装置の製造
方法。
12. A method of manufacturing a semiconductor device having a capacitor, wherein two or more layers of metal are formed including inner walls of holes, and at least a part of the uppermost metal film of the formed metal film layer. Removing, a step of forming a dielectric film on the surface from which the uppermost metal film has been removed, and a step of further forming a metal on the surface of the formed dielectric film, A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming a capacitor.
【請求項13】前記孔は隔層間導通孔であり、前記キャ
パシタの下部電極とする金属として、同隔層間導通孔に
あってその導通対象となる層材料間での拡散、反応を阻
止するバリア金属を用いる請求項11または12記載の
半導体装置の製造方法。
13. A barrier for preventing diffusion and reaction between layer materials to be conducted in the same interlayer conductive hole as a metal serving as a lower electrode of the capacitor. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein a metal is used.
【請求項14】キャパシタを有する機能回路と2層以上
のメタル配線を有するロジック回路とを同一半導体基板
上に形成する半導体装置の製造方法において、 前記キャパシタの下部電極と前記ロジック回路内の隔層
間導通孔のバリア層とを同一金属材料にて同時形成し、
前記キャパシタの上部電極と前記ロジック回路のメタル
配線とを同時形成することを特徴とする半導体装置の製
造方法。
14. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a functional circuit having a capacitor and a logic circuit having two or more layers of metal wiring are formed on the same semiconductor substrate, wherein a lower electrode of the capacitor and an interlayer in the logic circuit are provided. Simultaneously forming the barrier layer of the conduction hole with the same metal material,
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising simultaneously forming an upper electrode of the capacitor and a metal wiring of the logic circuit.
【請求項15】請求項14記載の半導体装置の製造方法
において、前記隔層間導通孔を当該半導体装置の半導体
基板に形成された(不純物)拡散層とその上層に形成さ
れる金属配線とを接続するように形成し、前記キャパシ
タの上部電極を同隔層間導通孔に前記メタル配線材料を
埋め込むことで形成することを特徴とする半導体装置の
製造方法。
15. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 14, wherein said inter-layer conductive hole is connected to an (impurity) diffusion layer formed on a semiconductor substrate of said semiconductor device and a metal wiring formed thereon. And forming an upper electrode of the capacitor by embedding the metal wiring material in the interlayer conductive hole.
【請求項16】請求項14記載の半導体装置の製造方法
において、前記隔層間導通孔を当該半導体装置の上層金
属配線間の導通をとるように形成し、前記キャパシタの
上部電極を同隔層間導通孔に前記メタル配線材料を埋め
込むことで形成することを特徴とする半導体装置の製造
方法。
16. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 14, wherein said inter-layer conductive holes are formed so as to establish conduction between upper metal wirings of said semiconductor device, and upper electrodes of said capacitors are electrically connected to the same inter-layer conductive layers. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the method is formed by embedding the metal wiring material in a hole.
【請求項17】積層型ダイナミックRAMと複数層のメ
タル配線を有してこのダイナミックRAMを利用するロ
ジック回路とを同一半導体基板上に形成する半導体装置
の製造方法において、 前記ダイナミックRAM及びロジック回路の形成領域に
おいて、半導体基板に形成される拡散層上に層間絶縁膜
を堆積し、該層間絶縁膜内の所定位置に拡散層とメタル
配線間を電気的に接続するコンタクトホールを形成する
工程と、 前記層間絶縁膜上及び前記コンタクトホール内にバリア
金属膜を形成する工程と、 前記コンタクトホール内に導電材料からなる埋め込み材
を埋め込む工程と、 前記コンタクトホールのうち前記ダイナミックRAMの
メモリセル領域に形成されたコンタクトホールのみ前記
埋め込み材を除去して前記バリア金属膜を露出させキャ
パシタの蓄積電極を形成する工程と、 前記蓄積電極上に高誘電体材料膜を堆積する工程と、 前記ダイナミックRAMの形成領域では前記高誘電体材
料膜上にキャパシタの対向電極を、また前記ロジック回
路の形成領域ではその第1層目のメタル配線をそれぞれ
共通の配線層として同時形成する工程と、 前記キャパシタの対向電極及び第1層目のメタル配線か
らなる配線層の上層に、前記ダイナミックRAMの形成
領域では前記対向電極の連結配線を、前記ロジック回路
の形成領域ではその第2層目のメタル配線をそれぞれ共
通の配線層として同時形成する工程と、 前記対向電極の連結配線及び第2層目のメタル配線から
なる配線層のさらに上層に、前記ダイナミックRAMの
形成領域ではそのゲート裏打ち配線を、前記ロジック回
路の形成領域ではその第3層目のメタル配線をそれぞれ
共通の配線層として同時形成する工程と、 前記ゲート裏打ち配線及び第3層目のメタル配線からな
る配線層の上層に、前記ダイナミックRAMの形成領域
ではその電源線を、前記ロジック回路の形成領域ではそ
の第4層目のメタル配線をそれぞれ共通の配線層として
同時形成する工程と、 を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
17. A method of manufacturing a semiconductor device in which a stacked dynamic RAM and a logic circuit having a plurality of layers of metal wiring and utilizing the dynamic RAM are formed on the same semiconductor substrate. A step of depositing an interlayer insulating film on the diffusion layer formed in the semiconductor substrate in the formation region, and forming a contact hole at a predetermined position in the interlayer insulating film for electrically connecting the diffusion layer and the metal wiring; Forming a barrier metal film on the interlayer insulating film and in the contact hole; burying a filling material made of a conductive material in the contact hole; forming the contact hole in a memory cell region of the dynamic RAM The buried material is removed only in the contact holes that have been exposed to expose the barrier metal film. Forming a high-dielectric material film on the storage electrode; and forming a counter electrode of the capacitor on the high-dielectric material film in the formation region of the dynamic RAM. In the logic circuit formation region, a step of simultaneously forming the first metal wiring as a common wiring layer, and the step of forming the dynamic layer on the wiring layer comprising the counter electrode of the capacitor and the first metal wiring. A step of simultaneously forming a connection wiring of the counter electrode in a RAM formation region and a second metal wiring thereof as a common wiring layer in a formation region of the logic circuit; In a region where the dynamic RAM is to be formed, the gate backing wiring is further provided above the wiring layer made of the metal wiring of the layer. Simultaneously forming the third-layer metal wiring as a common wiring layer in the formation region, and forming the dynamic RAM above the wiring layer composed of the gate backing wiring and the third-layer metal wiring. Forming a power supply line in a region, and forming a fourth metal wiring of the logic circuit as a common wiring layer in a region where the logic circuit is formed, at the same time.
【請求項18】積層型ダイナミックRAMと複数層のメ
タル配線を有してこのダイナミックRAMを利用するロ
ジック回路とを同一半導体基板上に形成する半導体装置
の製造方法において、 前記半導体基板上に形成されたトランジスタ上に、前記
ダイナミックRAMの形成領域ではそのビット線を、前
記ロジック回路の形成領域ではその第1層目のメタル配
線をそれぞれ共通の配線層として同時形成する工程と、 前記ビット線及び第1層目のメタル配線からなる配線層
の上層に、前記ダイナミックRAMの形成領域ではその
キャパシタの蓄積電極連絡配線を、前記ロジック回路の
形成領域ではその第2層目のメタル配線をそれぞれ共通
の配線層として同時形成する工程と、 前記ダイナミックRAM及びロジック回路の形成領域に
おいて、メタル配線間層間絶縁膜を堆積し、該層間絶縁
膜内の所定位置にメタル配線間ビアホールを形成する工
程と、 前記層間絶縁膜上及び前記ビアホール内にバリア金属膜
を形成する工程と、 前記ビアホール内に導電材料からなる埋め込み材を埋め
込む工程と、 前記ビアホールのうち前記ダイナミックRAMのメモリ
セル領域に形成されたビアホールのみ前記埋め込み材を
除去して前記バリア金属膜を露出させキャパシタの蓄積
電極を形成する工程と、 前記蓄積電極上に高誘電体材料膜を堆積する工程と、 前記ダイナミックRAMの形成領域では前記高誘電体材
料膜上にキャパシタの対向電極を、また前記ロジック回
路の形成領域ではその第3層目のメタル配線をそれぞれ
共通の配線層として同時形成する工程と、 前記キャパシタの対向電極及び第3層目のメタル配線か
らなる配線層の上層に、前記ダイナミックRAMの形成
領域ではそのゲート裏打ち配線を、前記ロジック回路の
形成領域ではその第4層目のメタル配線をそれぞれ共通
の配線層として同時形成する工程と、 前記ゲート裏打ち配線及び第4層目のメタル配線からな
る配線層のさらに上層に、前記ダイナミックRAMの形
成領域では電源線を、前記ロジック回路の形成領域では
その第5層目のメタル配線をそれぞれ共通の配線層とし
て同時形成する工程と、 を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
18. A method of manufacturing a semiconductor device in which a stacked dynamic RAM and a logic circuit having a plurality of layers of metal wiring and utilizing the dynamic RAM are formed on the same semiconductor substrate. Simultaneously forming a bit line in the formation region of the dynamic RAM and a metal wiring of the first layer as a common wiring layer in the formation region of the logic circuit on the transistor; On the wiring layer made of the first metal wiring, the storage electrode connecting wiring of the capacitor is formed in the formation area of the dynamic RAM, and the second metal wiring is formed in the formation area of the logic circuit. Forming simultaneously as a layer, and forming a memory area in the formation area of the dynamic RAM and the logic circuit. Depositing an interlayer insulating film between interconnects and forming via holes between metal interconnects at predetermined positions in the interlayer insulating film; forming a barrier metal film on the interlayer insulating film and in the via holes; Burying a burying material made of a conductive material therein, and removing the burying material only in the via hole formed in the memory cell region of the dynamic RAM to expose the barrier metal film and form a storage electrode of a capacitor. Depositing a high dielectric material film on the storage electrode; forming a counter electrode of a capacitor on the high dielectric material film in the formation region of the dynamic RAM; Simultaneously forming a third layer of metal wiring as a common wiring layer; On the upper layer of the wiring layer composed of the third metal wiring, the gate backing wiring is formed as a common wiring layer in the formation region of the dynamic RAM, and the fourth metal wiring is formed as the common wiring layer in the formation region of the logic circuit. Forming a power supply line in a region where the dynamic RAM is formed, and a fifth line in a region where the logic circuit is formed in a layer further above a wiring layer including the gate backing wiring and the fourth layer metal wiring. Forming a metal wiring simultaneously as a common wiring layer.
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