JP2001189435A - Stacked capacitor and method of manufacturing the same - Google Patents
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- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ダイナミック・ラ
ンダム・アクセス・メモリ(DRAM)におけるスタッ
クキャパシタ、及びその製造方法に関する。The present invention relates to a stacked capacitor in a dynamic random access memory (DRAM) and a method for manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】DRAMは、スイッチ用のMIS型半導
体素子(例えば、MOSFET)とメモリキャパシタか
ら成るメモリセルの複数から構成されている。そして、
半導体デバイスにおけるプロセスドライバーとして、学
会レベルにおいては数ギガバイトの容量を有するDRA
Mも発表されるなど、近年、益々微細化され、大容量
化、高集積化が進められている。この微細化に伴い、メ
モリセルの縮小化が図られており、メモリキャパシタの
占有面積も縮小している。2. Description of the Related Art A DRAM is composed of a plurality of memory cells including a MIS type semiconductor element (for example, MOSFET) for a switch and a memory capacitor. And
DRA with a capacity of several gigabytes at the academic level as a process driver in semiconductor devices
In recent years, for example, M has been announced. With this miniaturization, memory cells are being reduced in size, and the area occupied by memory capacitors is also being reduced.
【0003】DRAMのメモリキャパシタにおいて最も
重要な事項は、データ(情報)記憶の信頼性を高めるた
めに、メモリキャパシタの蓄積容量を必要量確保するこ
とである。蓄積容量の必要量は、通常、以下の観点から
決定され、通常、20〜40pF程度である。 (1)DRAMの世代に拘わらず、アルファー線による
ソフトエラーに対して十分な耐性を有していなければな
らない。 (2)チップ面積削減のためにビット線に接続されるメ
モリセル数が増加する結果、ビット線の総容量や総リー
ク電流が増加することに十分対処できなければならな
い。 (3)スイッチ用のMIS型半導体素子のリーク電流の
観点から閾値電圧Vthを下げることができないにも拘わ
らず、低電源化が進行し、それに伴い、蓄積信号電圧が
下がる傾向にある。The most important matter in a memory capacitor of a DRAM is to secure a required storage capacity of the memory capacitor in order to enhance the reliability of data (information) storage. The required amount of the storage capacitor is usually determined from the following viewpoint, and is usually about 20 to 40 pF. (1) Regardless of the DRAM generation, it must have sufficient resistance to soft errors due to alpha rays. (2) It is necessary to sufficiently cope with an increase in the total capacity and the total leak current of the bit lines as a result of an increase in the number of memory cells connected to the bit lines to reduce the chip area. (3) In spite of the fact that the threshold voltage Vth cannot be reduced from the viewpoint of the leakage current of the MIS type semiconductor element for the switch, the power supply has been reduced, and the stored signal voltage tends to decrease accordingly.
【0004】従って、メモリキャパシタは、メモリセル
が微細化するに従い、その占有面積が縮小化されるにも
拘わらず、蓄積容量を必要量を確保しなければならず、
そのために、様々な工夫がなされている。[0004] Therefore, the memory capacitor has to secure a required storage capacity in spite of the occupied area being reduced as the memory cell is miniaturized.
To that end, various ideas have been devised.
【0005】また、論理回路(周辺回路とも呼ばれる)
とDRAMとが混載されたDRAM混載ロジック集積回
路へ適用する場合、論理回路に使用されるサリサイド
(Self-Aligned Silicide)技術、及び、デュアルゲー
ト(Dual Gate、Dual Work Function Gate あるいは、
表面チャネル型CMOSFETとも呼ばれる)技術など
の耐熱性の低いプロセスとの整合性の観点から、メモリ
キャパシタを作製する際のプロセス温度の低温化が強く
要求されている。Further, a logic circuit (also called a peripheral circuit)
When applied to a DRAM integrated logic integrated circuit in which a DRAM and a DRAM are mixed, a salicide (Self-Aligned Silicide) technology used for the logic circuit and a dual gate (Dual Gate, Dual Work Function Gate or
From the viewpoint of compatibility with a process having low heat resistance such as a technology (also referred to as a surface channel type CMOSFET), there is a strong demand for lowering the process temperature when fabricating a memory capacitor.
【0006】以上に説明した背景から、メモリキャパシ
タとして、600゜C以下の低温プロセスで形成が可能
なMIM(Metal-Insulator-Metal)構造をベースとし
たメモリキャパシタが開発されている。このMIM構造
のメモリキャパシタにおいては、キャパシタ電極材料
(特に、下部電極を構成する電極材料)及びキャパシタ
誘電体膜の構成材料を改良することによってメモリキャ
パシタに対する要求を満足させる試みがなされており、
キャパシタ誘電体膜の構成材料として、金属酸化物、例
えば、Ta2O5といった高誘電体材料や、BST(バリ
ウム・ストロンチウム・チタン・オキサイド)、STO
(ストロンチウム・チタン・オキサイド)といった強誘
電体材料が開発されている。また、特に下部電極を構成
する電極材料として、キャパシタ誘電体膜と接触した状
態で熱処理が行われたとき、酸化されて絶縁体とならな
いような材料、例えば、耐酸化性の高いW2NやPt、
酸化されても導電性を示す材料、例えば、Ru、Irな
どが開発されている。From the background described above, a memory capacitor based on an MIM (Metal-Insulator-Metal) structure which can be formed by a low-temperature process at 600 ° C. or less has been developed as a memory capacitor. In the memory capacitor having the MIM structure, attempts have been made to satisfy the demand for the memory capacitor by improving the material of the capacitor electrode (particularly, the electrode material forming the lower electrode) and the material of the capacitor dielectric film.
As a constituent material of the capacitor dielectric film, a metal oxide, for example, a high dielectric material such as Ta 2 O 5 , BST (barium strontium titanium oxide), or STO
Ferroelectric materials such as (strontium / titanium / oxide) have been developed. Particularly, as an electrode material constituting the lower electrode, a material which is not oxidized to become an insulator when heat treatment is performed in contact with the capacitor dielectric film, for example, W 2 N having high oxidation resistance, Pt,
Materials that exhibit conductivity even when oxidized, such as Ru and Ir, have been developed.
【0007】ところで、上記の下部電極を構成する電極
材料は加工が比較的困難である。それ故、一般に、ハー
ドマスクをエッチング用マスクとして用いて、スパッタ
成分の多いエッチングによって下部電極を形成してい
る。Incidentally, the electrode material constituting the lower electrode is relatively difficult to process. Therefore, in general, the lower electrode is formed by etching using a hard mask as an etching mask and having many sputter components.
【0008】また、通常、メモリキャパシタは、シリコ
ン半導体基板に形成されたスイッチ用のMIS型半導体
素子を被覆する層間絶縁層上に形成されており、下部電
極はMIS型半導体素子を構成する一方のソース/ドレ
イン領域と層間絶縁層に形成されたコンタクトプラグを
介して電気的に接続されている。通常、層間絶縁層上に
絶縁層を形成し、かかる絶縁層に凹部を設け、凹部内に
下部電極を形成する。凹部の底部にはコンタクトプラグ
の頂面が露出している。高アスペクト比の凹部内にMO
CVD法にて下部電極を構成する電極材料を堆積させる
方法も検討されているが、用いられるソース原料に起因
した残留不純物が下部電極中に残存する可能性があり、
メモリセルへの悪影響が懸念される。それ故、高アスペ
クト比の凹部内にスパッタ法にて下部電極を構成する電
極材料を堆積させることはカバレッジの観点から困難な
場合であるものの、現状では、スパッタ法を採用せざる
を得ない。In general, a memory capacitor is formed on an interlayer insulating layer covering a switch MIS semiconductor element formed on a silicon semiconductor substrate, and a lower electrode is provided on one side of the MIS semiconductor element. They are electrically connected to the source / drain regions via contact plugs formed in the interlayer insulating layer. Usually, an insulating layer is formed on an interlayer insulating layer, a concave portion is provided in the insulating layer, and a lower electrode is formed in the concave portion. The top surface of the contact plug is exposed at the bottom of the recess. MO in high aspect ratio recess
Although a method of depositing the electrode material constituting the lower electrode by the CVD method is also being studied, there is a possibility that residual impurities due to the used source material may remain in the lower electrode,
There is a concern that the memory cells may be adversely affected. Therefore, although it is difficult from the viewpoint of coverage to deposit the electrode material constituting the lower electrode in the recess having a high aspect ratio by the sputtering method, it is inevitable to use the sputtering method at present.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】このような、下部電極
の形成における問題を解決するための手段を、本発明者
は、特願平9−51237号(特開平10−25649
7号公報)にて提案した。この方法においては、コンタ
クト部7に連続し、且つ、コンタクト部7を覆う電極材
料膜20を層間絶縁層3上に形成する。次いで、電極材
料膜20の上部をエッチングして、凸パターン21を電
極材料膜20の上部におけるコンタクト部7の略垂直上
位置に形成する。その後、凸パターン21の側壁部にサ
イドウオール22を形成する。次いで、サイドウオール
22をマスクとして電極材料膜20をエッチングして、
有底筒状の下部電極23を形成する。The present inventor has disclosed a means for solving such a problem in the formation of the lower electrode in Japanese Patent Application No. 9-51237 (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 10-25649).
No. 7). In this method, an electrode material film 20 which is continuous with the contact portion 7 and covers the contact portion 7 is formed on the interlayer insulating layer 3. Next, the upper part of the electrode material film 20 is etched to form the convex pattern 21 at a position substantially vertically above the contact part 7 on the upper part of the electrode material film 20. After that, a sidewall 22 is formed on the side wall of the convex pattern 21. Next, the electrode material film 20 is etched using the sidewall 22 as a mask,
A bottomed cylindrical lower electrode 23 is formed.
【0010】この特許公開公報に開示された方法は、高
アスペクト比の凹部内にスパッタ法にて下部電極を構成
する電極材料を堆積させる必要がなく、下部電極を形成
するための優れた方法である。しかしながら、本明細書
に添付した図21の(A)に模式的な一部端面図を示す
ように、電極材料膜20の上部をエッチングして凸パタ
ーン21を形成したとき、凸パターン21が若干上窄ま
り(テーパー状)となる。そして、凸パターン21の側
壁部にサイドウオール22を形成した後(図21の
(B)参照)、サイドウオール22をマスクとして電極
材料膜20をエッチングしたとき、サイドウオール22
と接する電極材料膜20の部分のエッチングが殆ど進行
せず、電極材料膜20に鋭角部位が生ずる場合がある。
サイドウオール22を除去した後に得られる構造を、図
21の(C)に示す。The method disclosed in this patent publication is an excellent method for forming the lower electrode without the necessity of depositing the electrode material constituting the lower electrode by sputtering in the concave portion having a high aspect ratio. is there. However, when the upper part of the electrode material film 20 is etched to form the convex pattern 21 as shown in a schematic partial end view of FIG. It becomes an upper constriction (taper shape). After the sidewalls 22 are formed on the side walls of the convex pattern 21 (see FIG. 21B), the sidewalls 22 are etched when the electrode material film 20 is etched using the sidewalls 22 as a mask.
The etching of the portion of the electrode material film 20 in contact with the electrode material film hardly progresses, and an acute portion may be formed in the electrode material film 20.
The structure obtained after removing the sidewalls 22 is shown in FIG.
【0011】このように、電極材料膜20に鋭角部位が
生ずると、キャパシタ誘電体膜のカバレッジが問題とな
るばかりか、鋭角部位に電界が集中する結果、メモリキ
ャパシタの特性劣化や信頼性低下といった問題が生じ
る。また、鋭角部位の高さは不均一であり、鋭角部位は
制御された状態で形成されるわけではないでの、キャパ
シタ段差に一定性がなくなり、それ以降の半導体装置の
製造工程に悪影響が生じる場合がある。As described above, when an acute angle portion is formed in the electrode material film 20, not only the coverage of the capacitor dielectric film becomes a problem, but also an electric field is concentrated on the acute angle portion, so that the characteristics and reliability of the memory capacitor are deteriorated. Problems arise. In addition, the height of the acute angle portion is not uniform, and the acute angle portion is not formed in a controlled state, so that the step of the capacitor becomes inconsistent and adversely affects the subsequent manufacturing process of the semiconductor device. There are cases.
【0012】従って、本発明の第1の目的は、高アスペ
クト比の凹部内にスパッタ法にて下部電極を構成する電
極材料を堆積させる必要がなく、安定して所望の形状を
有する下部電極を確実に形成し得るスタックキャパシタ
の製造方法を提供することにある。また、本発明の第2
の目的は、電界集中の生じ難い構造の下部電極を有する
スタックキャパシタを提供することにある。Accordingly, a first object of the present invention is to provide a lower electrode having a desired shape stably without the necessity of depositing an electrode material constituting the lower electrode by sputtering in a recess having a high aspect ratio. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a stack capacitor that can be reliably formed. Further, the second aspect of the present invention
It is an object of the present invention to provide a stacked capacitor having a lower electrode having a structure in which electric field concentration hardly occurs.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】上記の第1の目的を達成
するための本発明の第1の態様に係るスタックキャパシ
タの製造方法は、下部電極と、上部電極と、下部電極と
上部電極によって挟まれた誘電体膜とから成り、半導体
層に形成されたMIS型半導体素子を被覆する層間絶縁
層上に形成され、該層間絶縁層に形成されたコンタクト
プラグを介してMIS型半導体素子を構成する一方のソ
ース/ドレイン領域と下部電極が電気的に接続されたス
タックキャパシタの製造方法であって、(イ)層間絶縁
層上に導電体層を形成する工程と、(ロ)パターニング
された第1のマスク層を導電体層上に形成する工程と、
(ハ)第1のマスク層をエッチング用マスクとして用い
てコンタクトプラグの上方の導電体層をエッチングし、
底部に導電体層が残された凹部を導電体層に形成する工
程と、(ニ)導電体層に形成された凹部内に第2のマス
ク層を形成する工程と、(ホ)導電体層上の第1のマス
ク層を除去し、次いで、導電体層から突出した第2のマ
スク層の側壁にサイドウオールを形成する工程と、
(ヘ)サイドウオール及び第2のマスク層をエッチング
用マスクとして用いて導電体層をエッチングし、導電体
層から成り、コンタクトプラグに接続された有底筒状の
下部電極を形成した後、サイドウオール及び第2のマス
ク層を除去する工程と、(ト)下部電極の表面に誘電体
膜を形成した後、誘電体膜を覆う上部電極を形成する工
程、から成ることを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a stacked capacitor, comprising: a lower electrode; an upper electrode; and a lower electrode and an upper electrode. A MIS-type semiconductor element formed on the interlayer insulating layer covering the MIS-type semiconductor element formed in the semiconductor layer, and comprising a contact plug formed in the interlayer insulating layer. A method of manufacturing a stacked capacitor in which one of the source / drain regions and the lower electrode are electrically connected, comprising: (a) forming a conductor layer on an interlayer insulating layer; Forming one mask layer on the conductor layer;
(C) etching the conductor layer above the contact plug using the first mask layer as an etching mask;
(E) forming a second mask layer in the recess formed in the conductor layer, and (e) forming a second mask layer in the recess formed in the conductor layer. Removing the upper first mask layer, and then forming sidewalls on sidewalls of the second mask layer protruding from the conductor layer;
(F) The conductor layer is etched using the sidewall and the second mask layer as an etching mask to form a bottomed cylindrical lower electrode made of the conductor layer and connected to the contact plug. The method comprises the steps of: removing the wall and the second mask layer; and (g) forming a dielectric film on the surface of the lower electrode, and then forming an upper electrode covering the dielectric film.
【0014】上記の第1の目的を達成するための本発明
の第2の態様に係るスタックキャパシタの製造方法は、
下部電極と、上部電極と、下部電極と上部電極によって
挟まれた誘電体膜とから成り、半導体層に形成されたM
IS型半導体素子を被覆する層間絶縁層上に形成され、
該層間絶縁層に形成されたコンタクトプラグを介してM
IS型半導体素子を構成する一方のソース/ドレイン領
域と下部電極が電気的に接続されたスタックキャパシタ
の製造方法であって、(イ)層間絶縁層上に導電体層を
形成する工程と、(ロ)パターニングされた第1のマス
ク層を導電体層上に形成する工程と、(ハ)第1のマス
ク層をエッチング用マスクとして用いてコンタクトプラ
グの上方の導電体層をエッチングし、底部に導電体層が
残された凹部を導電体層に形成した後、導電体層上の第
1のマスク層の側壁を後退させる工程と、(ニ)導電体
層に形成された凹部内及び導電体層上の第1のマスク層
の側壁によって囲まれた領域に第2のマスク層を形成す
る工程と、(ホ)導電体層上の第1のマスク層を除去す
る工程と、(ヘ)第2のマスク層をエッチング用マスク
として用いて導電体層をエッチングし、導電体層から成
り、コンタクトプラグに接続された有底筒状の下部電極
を形成した後、第2のマスク層を除去する工程と、
(ト)下部電極の表面に誘電体膜を形成した後、誘電体
膜を覆う上部電極を形成する工程、から成ることを特徴
とする。A method for manufacturing a stacked capacitor according to a second aspect of the present invention for achieving the first object is as follows.
A lower electrode, an upper electrode, and a dielectric film sandwiched between the lower electrode and the upper electrode;
Formed on an interlayer insulating layer covering the IS type semiconductor element,
M via a contact plug formed in the interlayer insulating layer.
A method for manufacturing a stack capacitor in which one source / drain region and a lower electrode constituting an IS type semiconductor element are electrically connected, the method comprising: (a) forming a conductor layer on an interlayer insulating layer; B) a step of forming a patterned first mask layer on the conductor layer, and (c) etching the conductor layer above the contact plug using the first mask layer as an etching mask to form a bottom portion. Forming a recess in which the conductor layer is left in the conductor layer, and then retreating the side wall of the first mask layer on the conductor layer; and (d) the inside of the recess formed in the conductor layer and the conductor. Forming a second mask layer in a region surrounded by sidewalls of the first mask layer on the layer; (e) removing the first mask layer on the conductor layer; Conduction using the second mask layer as an etching mask The layers were etched consists conductive layer, after forming the bottomed cylindrical lower electrode connected to the contact plug, and removing the second mask layer,
(G) forming a dielectric film on the surface of the lower electrode, and then forming an upper electrode covering the dielectric film.
【0015】上記の第1の目的を達成するための本発明
の第3の態様に係るスタックキャパシタの製造方法は、
下部電極と、上部電極と、下部電極と上部電極によって
挟まれた誘電体膜とから成り、半導体層に形成されたM
IS型半導体素子を被覆する層間絶縁層上に形成され、
該層間絶縁層に形成されたコンタクトプラグを介してM
IS型半導体素子を構成する一方のソース/ドレイン領
域と下部電極が電気的に接続されたスタックキャパシタ
の製造方法であって、(イ)層間絶縁層上に導電体層を
形成する工程と、(ロ)パターニングされた第1のマス
ク層を導電体層上に形成する工程と、(ハ)第1のマス
ク層の側壁に、第2のマスク層をサイドウオール状に形
成する工程と、(ニ)第1のマスク層及び第2のマスク
層をエッチング用マスクとして用いて、導電体層の一部
分をエッチングする工程と、(ホ)第1のマスク層を除
去する工程と、(ヘ)残された第2のマスク層をエッチ
ング用マスクとして用いてコンタクトプラグの上方の導
電体層をエッチングし、導電体層から成り、コンタクト
プラグに接続された有底筒状の下部電極を形成する工程
と、(ト)下部電極の表面に誘電体膜を形成した後、誘
電体膜を覆う上部電極を形成する工程、から成ることを
特徴とする。A method for manufacturing a stacked capacitor according to a third aspect of the present invention for achieving the above first object is as follows.
A lower electrode, an upper electrode, and a dielectric film sandwiched between the lower electrode and the upper electrode;
Formed on an interlayer insulating layer covering the IS type semiconductor element,
M via a contact plug formed in the interlayer insulating layer.
A method for manufacturing a stack capacitor in which one source / drain region and a lower electrode constituting an IS type semiconductor element are electrically connected, the method comprising: (a) forming a conductor layer on an interlayer insulating layer; (B) a step of forming a patterned first mask layer on the conductor layer; (c) a step of forming a second mask layer in a side wall shape on a side wall of the first mask layer; A) a step of etching a part of the conductor layer using the first mask layer and the second mask layer as an etching mask; (e) a step of removing the first mask layer; Etching the conductive layer above the contact plug using the second mask layer as an etching mask to form a bottomed cylindrical lower electrode composed of the conductive layer and connected to the contact plug; (G) Lower power After forming the dielectric film on the surface of, characterized in that it comprises the step, of forming an upper electrode which covers the dielectric film.
【0016】本発明の第3の態様に係るスタックキャパ
シタの製造方法にあっては、工程(ロ)にて、パターニ
ングされた多重の環状の第1のマスク層を導電体層上に
形成し、工程(ハ)において、環状の第1のマスク層の
それぞれの側壁に、第2のマスク層をサイドウオール状
に形成すれば、最終的に、多重シリンダー構造の下部電
極を形成することができる。あるいは又、工程(ロ)に
おいて、パターニングされた第1のマスク層を導電体層
上に形成した後、工程(ハ)において、第1のマスク層
の側壁に、第2のマスク層をサイドウオール状に形成
し、更に、サイドウオール状の第2のマスク層の側壁に
サイドウオール状の第1のマスク層を形成し、サイドウ
オール状の第1のマスク層の側壁にサイドウオール状の
第2のマスク層を形成するといった工程を繰り返し、最
終的に、最も外側をサイドウオール状の第2のマスク層
とすることによっても、多重シリンダー構造の下部電極
を形成することができる。In the method for manufacturing a stacked capacitor according to a third aspect of the present invention, in step (b), a plurality of patterned annular first mask layers are formed on a conductor layer; In the step (c), if the second mask layer is formed in a side wall shape on each side wall of the annular first mask layer, a lower electrode having a multi-cylinder structure can be finally formed. Alternatively, in the step (b), after the patterned first mask layer is formed on the conductor layer, in the step (c), the side wall of the first mask layer is provided with a side wall of the second mask layer. In addition, a sidewall-shaped first mask layer is formed on the sidewall of the sidewall-shaped second mask layer, and the sidewall-shaped second mask layer is formed on the sidewall of the sidewall-shaped first mask layer. The lower electrode having a multi-cylinder structure can also be formed by repeating the step of forming a mask layer of the above, and finally forming the outermost side as the second mask layer having a sidewall shape.
【0017】上記の第1の目的を達成するための本発明
の第4の態様に係るスタックキャパシタの製造方法は、
下部電極と、上部電極と、下部電極と上部電極によって
挟まれた誘電体膜とから成り、半導体層に形成されたM
IS型半導体素子を被覆する層間絶縁層上に形成され、
該層間絶縁層に形成されたコンタクトプラグを介してM
IS型半導体素子を構成する一方のソース/ドレイン領
域と下部電極が電気的に接続されたスタックキャパシタ
の製造方法であって、(イ)層間絶縁層上に導電体層を
形成する工程と、(ロ)パターニングされた第1のマス
ク層を導電体層上に形成する工程と、(ハ)第1のマス
ク層の側壁に、第2のマスク層をサイドウオール状に形
成する工程と、(ニ)露出している導電体層上に第3の
マスク層を形成する工程と、(ホ)第1のマスク層を除
去する工程と、(ヘ)第2のマスク層及び第3のマスク
層をエッチング用マスクとして用いて、導電体層の一部
分をエッチングする工程と、(ト)第3のマスク層を除
去する工程と、(チ)残された第2のマスク層をエッチ
ング用マスクとして用いてコンタクトプラグの上方の導
電体層をエッチングし、導電体層から成り、コンタクト
プラグに接続された有底筒状の下部電極を形成する工程
と、(リ)下部電極の表面に誘電体膜を形成した後、誘
電体膜を覆う上部電極を形成する工程、から成ることを
特徴とする。A method of manufacturing a stacked capacitor according to a fourth aspect of the present invention for achieving the first object is as follows.
A lower electrode, an upper electrode, and a dielectric film sandwiched between the lower electrode and the upper electrode;
Formed on an interlayer insulating layer covering the IS type semiconductor element,
M via a contact plug formed in the interlayer insulating layer.
A method for manufacturing a stack capacitor in which one source / drain region and a lower electrode constituting an IS type semiconductor element are electrically connected, the method comprising: (a) forming a conductor layer on an interlayer insulating layer; (B) a step of forming a patterned first mask layer on the conductor layer; (c) a step of forming a second mask layer in a side wall shape on a side wall of the first mask layer; A) forming a third mask layer on the exposed conductor layer; e) removing the first mask layer; and f) forming the second mask layer and the third mask layer. A step of etching a part of the conductor layer using the etching mask; (g) a step of removing the third mask layer; and (h) using the remaining second mask layer as an etching mask. Etch the conductive layer above the contact plug A step of forming a bottomed cylindrical lower electrode made of a conductor layer and connected to the contact plug; and (iii) forming a dielectric film on the surface of the lower electrode and then covering the dielectric film with the upper electrode. Forming a step.
【0018】本発明の第4の態様に係るスタックキャパ
シタの製造方法にあっては、工程(ロ)において、パタ
ーニングされた第1のマスク層を導電体層上に形成した
後、工程(ハ)において、第1のマスク層の側壁に、第
2のマスク層をサイドウオール状に形成し、工程(ニ)
において、サイドウオール状の第2のマスク層の側壁に
サイドウオール状の第3のマスク層を形成し、サイドウ
オール状の第3のマスク層の側壁にサイドウオール状の
第2のマスク層を形成するといった工程を繰り返すこと
によって、多重シリンダー構造の下部電極を形成するこ
とができる。In the method for manufacturing a stacked capacitor according to a fourth aspect of the present invention, in the step (b), after the patterned first mask layer is formed on the conductor layer, the step (c) Forming a second mask layer in a side wall shape on a side wall of the first mask layer;
Forming a side wall-shaped third mask layer on a side wall of the side wall-shaped second mask layer, and forming a side wall-shaped second mask layer on a side wall of the side wall-shaped third mask layer By repeating such steps, a lower electrode having a multi-cylinder structure can be formed.
【0019】上記の第2の目的を達成するための本発明
のスタックキャパシタは、下部電極と、上部電極と、下
部電極と上部電極によって挟まれた誘電体膜とから成
り、半導体層に形成されたMIS型半導体素子を被覆す
る層間絶縁層上に形成され、該層間絶縁層に形成された
コンタクトプラグを介してMIS型半導体素子を構成す
る一方のソース/ドレイン領域と下部電極が電気的に接
続されたスタックキャパシタであって、下部電極は有底
筒状であり、下部電極の上端部と誘電体膜との間にはマ
スク材料層が存在することを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided a stacked capacitor including a lower electrode, an upper electrode, and a dielectric film sandwiched between the lower electrode and the upper electrode. Is formed on an interlayer insulating layer covering the MIS type semiconductor device, and one of the source / drain regions constituting the MIS type semiconductor device is electrically connected to the lower electrode via a contact plug formed in the interlayer insulating layer. Wherein the lower electrode has a cylindrical shape with a bottom, and a mask material layer exists between the upper end of the lower electrode and the dielectric film.
【0020】例えば、本発明の第3の態様あるいは第4
の態様に係るスタックキャパシタの製造方法によって本
発明のスタックキャパシタを製造した場合、本発明のス
タックキャパシタにおける下部電極の上端部と誘電体膜
との間に存在するマスク材料層は、第2のマスク層に相
当する。For example, the third embodiment or the fourth embodiment of the present invention
When the stack capacitor of the present invention is manufactured by the method for manufacturing a stack capacitor according to the aspect of the present invention, the mask material layer present between the upper end of the lower electrode and the dielectric film in the stack capacitor of the present invention includes Corresponds to a layer.
【0021】本発明の第1の態様〜第4の態様に係るス
タックキャパシタの製造方法、あるいは、本発明のスタ
ックキャパシタにおいては、スタックキャパシタはシリ
ンダ形状を有することが好ましい。また、本発明の第1
の態様〜第4の態様に係るスタックキャパシタの製造方
法においては、前記工程(イ)に先立ち、層間絶縁層と
導電体層との間にエッチングストッパ膜を形成すること
が望ましい。エッチングストッパ膜を層間絶縁層上に形
成することによって、サイドウオールや第2のマスク層
を除去するとき、層間絶縁層に損傷が発生することを確
実に防止することができる。エッチングストッパ膜を構
成する材料とは、サイドウオールや第2のマスク層を構
成する材料との間にエッチング選択比があることが好ま
しく、例えば窒化シリコン(SiN)を挙げることがで
きる。In the method for manufacturing a stacked capacitor according to the first to fourth aspects of the present invention, or in the stacked capacitor of the present invention, the stacked capacitor preferably has a cylindrical shape. In addition, the first aspect of the present invention
In the method for manufacturing a stacked capacitor according to the first to fourth aspects, it is preferable that an etching stopper film is formed between the interlayer insulating layer and the conductor layer before the step (a). By forming the etching stopper film on the interlayer insulating layer, it is possible to reliably prevent the interlayer insulating layer from being damaged when the sidewalls and the second mask layer are removed. The material forming the etching stopper film preferably has an etching selectivity between the material forming the sidewalls and the material forming the second mask layer, and examples thereof include silicon nitride (SiN).
【0022】本発明の第1の態様に係るスタックキャパ
シタの製造方法においては、第1のマスク層を構成する
材料(ハードマスク材料)と第2のマスク層を構成する
材料(ハードマスク材料)との間にはエッチング選択比
があり、第2のマスク層を構成する材料とサイドウオー
ルを構成する材料との間にもエッチング選択比があるこ
とが好ましく、この条件を満足する限りにおいて、絶縁
材料であるか導電性材料であるかを本質的には問わな
い。第1のマスク層を構成する材料/第2のマスク層を
構成する材料/サイドウオールを構成する材料の組合せ
として、PSG(PhosphoSicicate Glass)/NSG(N
on-doped Silicate Glass)/NSG、NSG/PSG
/PSGの組合せを例示することができる。In the method of manufacturing a stacked capacitor according to the first aspect of the present invention, the material forming the first mask layer (hard mask material) and the material forming the second mask layer (hard mask material) Between the material constituting the second mask layer and the material constituting the side wall, it is preferable that there is an etching selectivity. Or a conductive material. As a combination of a material forming the first mask layer / a material forming the second mask layer / a material forming the sidewall, PSG (PhosphoSicicate Glass) / NSG (N
on-doped Silicate Glass) / NSG, NSG / PSG
/ PSG combination can be exemplified.
【0023】また、本発明の第2の態様に係るスタック
キャパシタの製造方法においては、第1のマスク層を構
成する材料(ハードマスク材料)と第2のマスク層(ハ
ードマスク材料)を構成する材料との間にはエッチング
選択比があることが好ましく、この条件を満足する限り
において、絶縁材料であるか導電性材料であるかを本質
的には問わない。第1のマスク層を構成する材料/第2
のマスク層を構成する材料の組合せとして、PSG/N
SG、NSG/PSGを例示することができる。Further, in the method for manufacturing a stacked capacitor according to the second aspect of the present invention, the material forming the first mask layer (hard mask material) and the second mask layer (hard mask material) are formed. It is preferable that there is an etching selectivity between the material and the material, and as long as this condition is satisfied, it does not matter essentially whether the material is an insulating material or a conductive material. Material constituting first mask layer / Second mask layer
PSG / N as a combination of materials constituting the mask layer of
SG and NSG / PSG can be exemplified.
【0024】更には、本発明の第3の態様に係るスタッ
クキャパシタの製造方法においても、第1のマスク層を
構成する材料(ハードマスク材料)と第2のマスク層
(ハードマスク材料)を構成する材料との間にはエッチ
ング選択比があることが好ましく、この条件を満足する
限りにおいて、絶縁材料であるか導電性材料であるかを
本質的には問わない。第1のマスク層を構成する材料/
第2のマスク層を構成する材料の組合せとして、具体的
には、SiO2/SiN、PSG/SiO2、SiO2/
Si、カーボン/SiO2、カーボン/SiNの組合せ
を例示することができる。Further, in the method of manufacturing a stacked capacitor according to the third aspect of the present invention, the material forming the first mask layer (hard mask material) and the second mask layer (hard mask material) are formed. It is preferable that there is an etching selectivity between the material and the material to be formed, and as long as this condition is satisfied, it does not matter essentially whether the material is an insulating material or a conductive material. Material for forming first mask layer /
As the combination of the materials constituting the second mask layer, specifically, SiO 2 / SiN, PSG / SiO 2 , SiO 2 /
Examples of combinations of Si, carbon / SiO 2 , and carbon / SiN can be given.
【0025】また、本発明の第4の態様に係るスタック
キャパシタの製造方法においては、第1のマスク層を構
成する材料(ハードマスク材料)と、第2のマスク層を
構成する材料(ハードマスク材料)及び第3のマスク層
を構成する材料(ハードマスク材料)との間にはエッチ
ング選択比があり、且つ、第2のマスク層を構成する材
料(ハードマスク材料)と第3のマスク層を構成する材
料(ハードマスク材料)との間にはエッチング選択比が
あることが好ましく、この条件を満足する限りにおい
て、絶縁材料であるか導電性材料であるかを本質的には
問わない。第1のマスク層を構成する材料/第2のマス
ク層を構成する材料/第3のマスク層を構成する材料の
組合せとして、SOG(Spin On Glass)/SiN/S
iO2、カーボン/SiO2/SiN、SiO2/SiN
/SiO2を例示することができる。Further, in the method for manufacturing a stacked capacitor according to the fourth aspect of the present invention, the material forming the first mask layer (hard mask material) and the material forming the second mask layer (hard mask) There is an etching selectivity between the material constituting the third mask layer and the material constituting the third mask layer (hard mask material), and the material constituting the second mask layer (hard mask material) and the third mask layer It is preferable that there is an etching selectivity between the material constituting the material (hard mask material) and the material is not limited to an insulating material or a conductive material as long as this condition is satisfied. As a combination of a material forming the first mask layer / a material forming the second mask layer / a material forming the third mask layer, SOG (Spin On Glass) / SiN / S
iO 2 , carbon / SiO 2 / SiN, SiO 2 / SiN
/ SiO 2 .
【0026】更には、本発明の各種の態様に係るスタッ
クキャパシタの製造方法においては、第1のマスク層、
第2のマスク層、第3のマスク層、サイドウオールを構
成する材料を、例えば、基本的には、酸化シリコン(S
iO2)から構成し、酸化シリコンに含有された不純物
の含有量を変えることによってエッチングレートを変え
ることで、エッチング選択比を適切な値とすることが可
能である。PSGの代わりに、BPSG(Boro-Phospho
Sicicate Glass)、BSG、AsSG、PbSG、Sb
SG、あるいは、カーボン系材料を用いることもできる
し、NSGの代わりにカーボン系材料を用いることもで
きる。Further, in the method for manufacturing a stacked capacitor according to various aspects of the present invention, the first mask layer,
The material constituting the second mask layer, the third mask layer, and the sidewall is, for example, basically, silicon oxide (S
consisted iO 2), by changing the etching rate by changing the amount of impurities contained in the silicon oxide, it is possible to make the etching selection ratio with the appropriate value. Instead of PSG, BPSG (Boro-Phospho
Sicicate Glass), BSG, AsSG, PbSG, Sb
SG or a carbon-based material can be used, and a carbon-based material can be used instead of NSG.
【0027】本発明の第1の態様〜第4の態様に係るス
タックキャパシタの製造方法、あるいは本発明のスタッ
クキャパシタ(以下、これらを総称して、単に本発明と
呼ぶ場合がある)においては、半導体層として、シリコ
ン半導体基板、スピネル上にシリコンやSi−Ge混晶
系をエピタキシャル成長させた基板、サファイヤ上にシ
リコンやSi−Ge混晶系をエピタキシャル成長させた
基板、絶縁膜上に多結晶シリコンを溶融、再結晶させた
基板を例示することができる。シリコン半導体基板とし
ては、n型の不純物がドープされたn型シリコン半導体
基板やp型の不純物がドープされたp型シリコン半導体
基板を用いることができる。In the method for manufacturing the stacked capacitor according to the first to fourth aspects of the present invention, or the stacked capacitor of the present invention (hereinafter, these may be collectively simply referred to as the present invention). As a semiconductor layer, a silicon semiconductor substrate, a substrate on which silicon or Si-Ge mixed crystal is epitaxially grown on spinel, a substrate on which sapphire is epitaxially grown with silicon or Si-Ge mixed crystal, and a polycrystalline silicon on an insulating film. A melted and recrystallized substrate can be exemplified. As the silicon semiconductor substrate, an n-type silicon semiconductor substrate doped with an n-type impurity or a p-type silicon semiconductor substrate doped with a p-type impurity can be used.
【0028】更には、半導体層として、SOI(Semico
nductor On Insulator)基板を用いることもできる。S
OI基板の製造方法として、 (1)半導体基板と支持基板とを絶縁層を介して張り合
わせた後、半導体基板を裏面から研削、研磨することに
よって、支持基板から成る支持体と、絶縁層と、研削、
研磨後の半導体基板から成る半導体層を得る、基板張り
合わせ法 (2)半導体基板上に絶縁層を形成した後、半導体基板
に水素イオンをイオン注入し、剥離層を半導体基板内部
に形成した後、半導体基板と支持基板とを絶縁層を介し
て張り合わせ、次いで、熱処理を行うことによって剥離
層から半導体基板を剥離(劈開)し、残された半導体基
板を裏面から研削、研磨することによって、支持基板か
ら成る支持体と、絶縁層と、研削、研磨後の半導体基板
から成る半導体層を得る、スマート・カット法 (3)半導体基板の内部に酸素イオンをイオン注入した
後、熱処理を行うことによって、半導体基板の内部に絶
縁層を形成し、絶縁層の下に半導体基板の一部から成る
支持体を、また、絶縁層の上に半導体基板の一部から成
る半導体層を、それぞれ得るSIMOX(Separation b
y IMplanted OXygen)法 (4)支持体に相当する半導体基板上に形成された絶縁
層上に気相又は固相で単結晶半導体層を形成することに
よって、半導体基板から成る支持体と、絶縁層と、単結
晶半導体層から成る半導体層を得る方法 (5)陽極酸化によって半導体基板の表面を部分的に多
孔質化して絶縁層を形成することによって、絶縁層の下
に半導体基板の一部から成る支持体を、また、絶縁層の
上に半導体基板の一部から成る半導体層を、それぞれ得
る方法 を挙げることができる。Further, as a semiconductor layer, SOI (Semico)
nductor On Insulator) substrate can also be used. S
As a method of manufacturing an OI substrate, (1) After bonding a semiconductor substrate and a support substrate via an insulating layer, the semiconductor substrate is ground and polished from the back surface, so that a support made of the support substrate, an insulating layer, grinding,
A substrate bonding method for obtaining a semiconductor layer composed of a polished semiconductor substrate. (2) After an insulating layer is formed on the semiconductor substrate, hydrogen ions are ion-implanted into the semiconductor substrate to form a peeling layer inside the semiconductor substrate. The semiconductor substrate and the supporting substrate are attached to each other with an insulating layer interposed therebetween, and then the semiconductor substrate is separated (cleaved) from the separation layer by performing a heat treatment, and the remaining semiconductor substrate is ground and polished from the back surface to thereby form the supporting substrate. (3) Obtaining a semiconductor layer composed of a support, an insulating layer, and a semiconductor substrate after grinding and polishing. (3) Oxygen ions are implanted into the semiconductor substrate, and then heat treatment is performed. Forming an insulating layer inside a semiconductor substrate, a support formed of part of the semiconductor substrate below the insulating layer, and a semiconductor layer formed of part of the semiconductor substrate on the insulating layer, Re can each SIMOX (Separation b
y IMplanted OXygen) method (4) A single-crystal semiconductor layer is formed in a gas phase or a solid phase on an insulating layer formed on a semiconductor substrate corresponding to a support, whereby a support made of a semiconductor substrate and an insulating layer are formed. And (5) forming an insulating layer by partially making the surface of the semiconductor substrate porous by anodic oxidation, thereby forming a portion of the semiconductor substrate below the insulating layer. And a method for obtaining a semiconductor layer comprising a part of a semiconductor substrate on an insulating layer.
【0029】ゲート電極は、例えば、不純物を含有した
ポリシリコン層、不純物を含有したポリシリコン層とシ
リサイド層の2層構成のポリサイド構造、不純物を含有
したポリシリコン層と金属層の2層構成のポリメタル構
造から構成することができ、周知の方法で形成すること
ができる。ソース/ドレイン領域及びチャネル形成領域
も周知の構成でよく、周知の方法で形成することができ
る。The gate electrode has, for example, a polysilicon layer containing impurities, a polycide structure having a two-layer structure of a polysilicon layer containing impurities and a silicide layer, and a two-layer structure of a polysilicon layer containing impurities and a metal layer. It can be composed of a polymetal structure and can be formed by a known method. The source / drain region and the channel formation region may have a known configuration, and can be formed by a known method.
【0030】層間絶縁層を構成する材料として、酸化シ
リコン(SiO2)、SOG(SpinOn Glass)、PS
G、BPSG、BSG、AsSG、PbSG、SbS
G、NSG、LTO(Low Temperature Oxide、低温C
VD−SiO2)、SiN、SiON、比誘電率が3.
5以下の低誘電率絶縁材料(例えば、ポリアリールエー
テル、シクロパーフルオロカーボンポリマー、ベンゾシ
クロブテン)、ポリイミド等の有機高分子材料、あるい
はこれらの材料を積層したものを挙げることができる。As materials for forming the interlayer insulating layer, silicon oxide (SiO 2 ), SOG (SpinOn Glass), PS
G, BPSG, BSG, AsSG, PbSG, SbS
G, NSG, LTO (Low Temperature Oxide, low temperature C
VD-SiO 2 ), SiN, SiON, and a relative dielectric constant of 3.
An organic polymer material such as a low dielectric constant insulating material (e.g., polyaryl ether, cycloperfluorocarbon polymer, benzocyclobutene) of 5 or less, polyimide, or a laminate of these materials can be given.
【0031】コンタクトプラグを構成する材料として、
不純物を含有したポリシリコン、各種金属、金属化合
物、合金(これらを総称して、便宜上、コンタクトプラ
グ材料と呼ぶ)を挙げることができる。コンタクトプラ
グは、ソース/ドレイン領域の上方の層間絶縁層に開口
部を形成し、開口部内を含む層間絶縁層上にコンタクト
プラグ材料から成るコンタクトプラグ材料層をスパッタ
法やCVD法にて形成した後、層間絶縁層上のコンタク
トプラグ材料層を化学的/機械的研磨法(CMP法)や
エッチバック法にて除去することによって形成すること
ができる。あるいは又、コンタクトプラグは、以下の方
法に基づき形成することもできる。即ち、半導体層上に
層間絶縁層をCVD法にて形成し、CMP法等によって
層間絶縁層の平坦化処理を行った後、全面に、ポリシリ
コンから成るハードマスク層をCVD法にて形成する。
その後、リソグラフィ技術及びドライエッチング技術に
基づき、ハードマスク層及び層間絶縁層に開口部を形成
する。次いで、開口部内を含むハードマスク層上にポリ
シリコン層を形成し、かかるポリシリコン層をエッチバ
ックすることによって、開口部内に開口部径縮小用マス
クを形成する。そして、ハードマスク層及び開口部径縮
小用マスクをエッチング用マスクとして用いて、ドライ
エッチング技術に基づき、ソース/ドレイン領域に達す
る開口部を層間絶縁層に形成する。その後、開口部内を
含む全面にコンタクトプラグ材料層を堆積させ、エッチ
バック法あるいはCMP法によって、コンタクトプラグ
材料層、ハードマスク層及び開口部径縮小用マスクを除
去し、コンタクトプラグ材料によって開口部内が埋め込
まれたコンタクトプラグを完成させる。As a material for forming the contact plug,
Examples include polysilicon containing impurities, various metals, metal compounds, and alloys (these are collectively referred to as a contact plug material for convenience). The contact plug is formed by forming an opening in the interlayer insulating layer above the source / drain region and forming a contact plug material layer made of a contact plug material on the interlayer insulating layer including the inside of the opening by sputtering or CVD. It can be formed by removing the contact plug material layer on the interlayer insulating layer by a chemical / mechanical polishing method (CMP method) or an etch back method. Alternatively, the contact plug can be formed based on the following method. That is, an interlayer insulating layer is formed on a semiconductor layer by a CVD method, and after a planarization process of the interlayer insulating layer is performed by a CMP method or the like, a hard mask layer made of polysilicon is formed on the entire surface by a CVD method. .
Thereafter, based on the lithography technique and the dry etching technique, openings are formed in the hard mask layer and the interlayer insulating layer. Next, a polysilicon layer is formed on the hard mask layer including the inside of the opening, and the polysilicon layer is etched back to form an opening diameter reducing mask in the opening. Then, using the hard mask layer and the opening diameter reducing mask as etching masks, an opening reaching the source / drain region is formed in the interlayer insulating layer based on a dry etching technique. After that, a contact plug material layer is deposited on the entire surface including the inside of the opening, and the contact plug material layer, the hard mask layer, and the opening diameter reduction mask are removed by an etch-back method or a CMP method. Complete the embedded contact plug.
【0032】本発明においては、下部電極若しくは導電
体層を構成する材料として、タングステン(W)、耐酸
化性の高いW2NやPt、Pd、Pt/Tiの積層構
造、Pt/Taの積層構造、Pt/Ti/Taの積層構
造、La0.5Sr0.5CoO3(LSCO)、Pt/LS
COの積層構造、YBa2Cu3O7、酸化されても導電
性を示す材料、例えば、Ru、Ir、あるいは又、Ru
O2、IrO2といった金属酸化物、RuO2/Ruの積
層構造、IrO2/Irの積層構造、不純物を含有する
ポリシリコンを挙げることができる。尚、積層構造にお
いては、「/」の後に記載された材料がコンタクトプラ
グ側を構成する。導電体層の形成はスパッタ法にて行う
ことができる。In the present invention, as a material constituting the lower electrode or the conductor layer, tungsten (W), W 2 N having high oxidation resistance, a laminated structure of Pt, Pd, Pt / Ti, and a laminated structure of Pt / Ta are used. structure, laminated structure of Pt / Ti / Ta, La 0.5 Sr 0.5 CoO 3 (LSCO), Pt / LS
A layered structure of CO, YBa 2 Cu 3 O 7 , a material exhibiting conductivity even when oxidized, for example, Ru, Ir, or Ru
Metal oxides such as O 2 and IrO 2 , a RuO 2 / Ru laminated structure, an IrO 2 / Ir laminated structure, and polysilicon containing impurities can be given. In the laminated structure, the material described after “/” forms the contact plug side. The formation of the conductor layer can be performed by a sputtering method.
【0033】また、上部電極を構成する材料として、T
iN、タングステン(W)、白金(Pt)、W2N、R
u、RuO2、更には、上記の下部電極を構成する各種
材料として挙げた材料を例示することができる。上部電
極はプレート線を兼ねていてもよいし、上部電極とは別
にプレート線を設けてもよい。As a material forming the upper electrode, T
iN, tungsten (W), platinum (Pt), W 2 N, R
u, RuO 2 , and the materials mentioned as various materials constituting the lower electrode can be exemplified. The upper electrode may also serve as a plate line, or a plate line may be provided separately from the upper electrode.
【0034】誘電体膜を構成する材料として、金属酸化
物、例えば、Ta2O5といった高誘電体材料を挙げるこ
とができる。あるいは又、BST(バリウム・ストロン
チウム・チタン・オキサイド)、STO(ストロンチウ
ム・チタン・オキサイド)、PbTiO3、ペロブスカ
イト型構造を有するPbZrO3とPbTiO3の固溶体
であるチタン酸ジルコン酸鉛[PZT,Pb(Z
r1-y,Tiy)O3(但し、0<y<1)]、PZTに
Laを添加した金属酸化物であるPLZT、あるいはP
ZTにNbを添加した金属酸化物であるPNZTといっ
たPZT系化合物、Bi系層状構造ペロブスカイト型の
強誘電体材料を挙げることができる。Bi系層状構造ペ
ロブスカイト型の強誘電体材料は、所謂不定比化合物に
属し、金属元素、アニオン(O等)元素の両サイトにお
ける組成ずれに対する寛容性がある。また、化学量論的
組成からやや外れたところで最適な電気的特性を示すこ
とも珍しくない。Bi系層状構造ペロブスカイト型の強
誘電体材料は、例えば、一般式(Bi2O2)2+(Am-1
BmO3m+1)2-で表すことができる。ここで、「A」
は、Bi、Pb、Ba、Sr、Ca、Na、K、Cd等
の金属から構成された群から選択された1種類の金属を
表し、「B」は、Ti、Nb、Ta、W、Mo、Fe、
Co、Crから成る群から選択された1種類、若しくは
複数種の任意の比率による組み合わせを表す。また、m
は1以上の整数である。あるいは又、Bi系層状構造ペ
ロブスカイト型の強誘電体材料は、 BiX(Sr,Ca,Ba)Y(TaZ,Nb1-Z)2Od (1) (但し、1.7≦X≦2.5、0.6≦Y≦1.2、0
≦Z≦1.0、8.0≦d≦10.0)で表される結晶
相を主たる結晶相として含んでいることが好ましい。
尚、「(Sr,Ca,Ba)」は、Sr、Ca及びBa
から構成された群から選択された1種類の元素を意味す
る。あるいは又、強誘電体材料は、 BiXSrYTa2Od (2) (但し、1.7≦X≦2.5、0.6≦Y≦1.2、
8.0≦d≦10.0)で表される結晶相を主たる結晶
相として含んでいることが好ましい。これらの場合、式
(1)若しくは式(2)で表される結晶相を主たる結晶
相として85%以上含んでいることが一層好ましい。
尚、式(1)若しくは式(2)で表される結晶相を主た
る結晶相として含む強誘電体材料には、Biの酸化物、
TaやNbの酸化物、Bi、TaやNbの複合酸化物が
若干含まれている場合もあり得る。ここで、式(1)で
表される強誘電体材料の組成を化学量論的組成で表せ
ば、例えば、Bi2SrTa2O9、Bi2SrNb2O9、
Bi2BaTa2O9、Bi2SrTaNbO9等を挙げる
ことができる。あるいは又、強誘電体材料として、Bi
4SrTi4O15、Bi4Ti3O12、Bi2PbTa2O9
等を例示することもできるが、これらの場合において
も、各金属元素の比率は、結晶構造が変化しない程度に
変化させ得る。As a material for forming the dielectric film, a metal oxide, for example, a high dielectric material such as Ta 2 O 5 can be used. Alternatively, lead zirconate titanate [PZT, Pb (BZ) is a solid solution of BST (barium strontium titanium oxide), STO (strontium titanium oxide), PbTiO 3 , and PbZrO 3 and PbTiO 3 having a perovskite structure. Z
r 1-y , Ti y ) O 3 (where 0 <y <1)], PLZT which is a metal oxide obtained by adding La to PZT, or P
PZT-based compounds such as PNZT, which is a metal oxide obtained by adding Nb to ZT, and a Bi-based layered structure perovskite-type ferroelectric material can be used. The Bi-based layered structure perovskite type ferroelectric material belongs to a so-called nonstoichiometric compound, and has tolerance to a composition deviation at both sites of a metal element and an anion (O or the like) element. Also, it is not uncommon for the composition to exhibit optimal electrical characteristics at a position slightly deviating from the stoichiometric composition. The Bi-based layered structure perovskite-type ferroelectric material has, for example, the general formula (Bi 2 O 2 ) 2+ (A m-1
B m O 3m + 1) can be represented by 2. Where "A"
Represents one kind of metal selected from the group consisting of metals such as Bi, Pb, Ba, Sr, Ca, Na, K, and Cd, and “B” represents Ti, Nb, Ta, W, and Mo. , Fe,
One type selected from the group consisting of Co and Cr, or a combination of a plurality of types at an arbitrary ratio. Also, m
Is an integer of 1 or more. Alternatively, the Bi-based layered structure perovskite type ferroelectric material is represented by Bi x (Sr, Ca, Ba) Y (Ta Z , Nb 1 -Z ) 2 O d (1) (where 1.7 ≦ X ≦ 2.5, 0.6 ≦ Y ≦ 1.2, 0
≦ Z ≦ 1.0, 8.0 ≦ d ≦ 10.0) as a main crystal phase.
Note that “(Sr, Ca, Ba)” represents Sr, Ca, and Ba.
Means one element selected from the group consisting of Alternatively, ferroelectric materials, Bi X Sr Y Ta 2 O d (2) ( where, 1.7 ≦ X ≦ 2.5,0.6 ≦ Y ≦ 1.2,
(8.0 ≦ d ≦ 10.0) as a main crystal phase. In these cases, it is more preferable that the crystal phase represented by the formula (1) or (2) be contained at 85% or more as a main crystal phase.
The ferroelectric material containing the crystal phase represented by the formula (1) or (2) as a main crystal phase includes Bi oxide,
Oxides of Ta and Nb, and composite oxides of Bi, Ta and Nb may be slightly contained. Here, if the composition of the ferroelectric material represented by the formula (1) is represented by a stoichiometric composition, for example, Bi 2 SrTa 2 O 9 , Bi 2 SrNb 2 O 9 ,
Bi 2 BaTa 2 O 9 and Bi 2 SrTaNbO 9 can be exemplified. Alternatively, as a ferroelectric material, Bi
4 SrTi 4 O 15 , Bi 4 Ti 3 O 12 , Bi 2 PbTa 2 O 9
And the like, but also in these cases, the ratio of each metal element can be changed to such an extent that the crystal structure does not change.
【0035】本発明の第1の態様あるいは第2の態様に
係るスタックキャパシタの製造方法においては、平坦な
導電体層を形成し、底部に導電体層が残された凹部を導
電体層に形成した後、導電体層をエッチングして有底筒
状の下部電極を形成するので、また、本発明の第3の態
様あるいは第4の態様に係るスタックキャパシタの製造
方法においては、第2のマスク層をエッチング用マスク
として用いてコンタクトプラグの上方の導電体層をエッ
チングし、導電体層から成り、コンタクトプラグに接続
された有底筒状の下部電極を形成するので、従来の技術
と異なり、高アスペクト比の凹部内にスパッタ法にて下
部電極を構成する電極材料を堆積させる必要がなく、例
えばスパッタ法にて平坦な層間絶縁層上に導電体層を形
成すればよい。また、本発明の第1の態様あるいは第2
の態様に係るスタックキャパシタの製造方法において
は、導電体層に形成された凹部を第2のマスク層で被覆
した状態で、あるいは又、本発明の第3の態様あるいは
第4の態様に係るスタックキャパシタの製造方法におい
ては、第2のマスク層をエッチング用マスクとして用い
て、導電体層をエッチングして有底筒状の下部電極を形
成するので、下部電極の上端部に鋭角部位が生ずること
が無い。本発明のスタックキャパシタにおいては、下部
電極の上端部と誘電体膜との間にマスク材料層が存在す
るので、下部電極の上端部に鋭角部位が生ずることが無
い。In the method for manufacturing a stacked capacitor according to the first or second aspect of the present invention, a flat conductor layer is formed, and a recess having the conductor layer left at the bottom is formed in the conductor layer. After that, the conductor layer is etched to form a bottomed cylindrical lower electrode. Therefore, in the method for manufacturing a stacked capacitor according to the third or fourth aspect of the present invention, the second mask is formed. Using the layer as an etching mask, the conductive layer above the contact plug is etched to form a bottomed cylindrical lower electrode composed of the conductive layer and connected to the contact plug, which is different from the prior art. It is not necessary to deposit the electrode material constituting the lower electrode by sputtering in the concave portion having a high aspect ratio. For example, a conductor layer may be formed on a flat interlayer insulating layer by sputtering. Further, the first aspect or the second aspect of the present invention.
In the method for manufacturing the stacked capacitor according to the aspect, the concave portion formed in the conductor layer is covered with the second mask layer, or the stack according to the third aspect or the fourth aspect of the present invention. In the method of manufacturing a capacitor, the conductive layer is etched to form a bottomed cylindrical lower electrode using the second mask layer as an etching mask, so that an acute angle portion is formed at the upper end of the lower electrode. There is no. In the stack capacitor of the present invention, since the mask material layer exists between the upper end of the lower electrode and the dielectric film, no acute angle portion is generated at the upper end of the lower electrode.
【0036】[0036]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、発明の実
施の形態(以下、実施の形態と略称する)に基づき本発
明を説明するが、それに先立ち、本発明のスタックキャ
パシタの製造方法に基づき作製された半導体装置(DR
AM)の概要、及び、本発明のスタックキャパシタを説
明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings based on an embodiment of the present invention (hereinafter abbreviated as an embodiment). Prior to that, a method for manufacturing a stacked capacitor according to the present invention will be described. (DR)
AM) and the stacked capacitor of the present invention will be described.
【0037】図1に、本発明のスタックキャパシタの製
造方法に基づき作製された半導体装置(DRAM)の一
例の模式的な一部断面図を示す。この半導体装置の構造
は、従来の半導体装置の構造と同じである。この半導体
装置は、半導体層に相当するシリコン半導体基板30に
形成されたMIS型半導体素子(具体的には、MOSF
ET)を備えている。MIS型半導体素子は、シリコン
半導体基板30の表面に形成されたゲート絶縁膜32、
ゲート絶縁膜32上に形成されたゲート電極33、シリ
コン半導体基板30に形成されたソース/ドレイン領域
34A,34B、ソース/ドレイン領域34A,34B
によって挟まれたシリコン半導体基板30の領域に位置
するチャネル形成領域35から構成されている。尚、各
MIS型半導体素子は、素子分離領域31によって分離
されている。そして、全面に下層絶縁層40が形成され
ており、下層絶縁層40上にはビット線42が設けられ
ている。ビット線42は、ビット線用コンタクトプラグ
41を介して、他方のソース/ドレイン領域34Bに電
気的に接続されている。また、一方のソース/ドレイン
領域34Aの上方の下層絶縁層40にはノード用コンタ
クトプラグ43が形成されている。かかるノード用コン
タクトプラグ43は、例えば、超解像技術や、先に説明
したハードマスク層と開口部径縮小用マスクとの組合せ
によって、下層絶縁層40に開口部を形成し、開口部内
を含む全面にチタン層、TiN層をスパッタ法にて形成
した後、TiN層上にCVD法にてタングステン層を形
成する。そして、下層絶縁層40上のタングステン層、
TiN層、チタン層等をエッチバック法やCMP法に基
づき選択的に除去することによって得ることができる。
但し、ノード用コンタクトプラグ43の形成方法は、か
かる方法に限定するものではない。図においては、ノー
ド用コンタクトプラグ43を1層で表した。FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view of an example of a semiconductor device (DRAM) manufactured based on the method of manufacturing a stacked capacitor according to the present invention. The structure of this semiconductor device is the same as the structure of a conventional semiconductor device. This semiconductor device includes an MIS type semiconductor element (specifically, a MOSF) formed on a silicon semiconductor substrate 30 corresponding to a semiconductor layer.
ET). The MIS type semiconductor device includes a gate insulating film 32 formed on a surface of a silicon semiconductor substrate 30;
Gate electrode 33 formed on gate insulating film 32, source / drain regions 34A and 34B formed on silicon semiconductor substrate 30, source / drain regions 34A and 34B
And a channel forming region 35 located in a region of the silicon semiconductor substrate 30 sandwiched between the two. Note that each MIS type semiconductor element is isolated by an element isolation region 31. A lower insulating layer 40 is formed on the entire surface, and a bit line 42 is provided on the lower insulating layer 40. The bit line 42 is electrically connected to the other source / drain region 34B via the bit line contact plug 41. A node contact plug 43 is formed in the lower insulating layer 40 above one of the source / drain regions 34A. The node contact plug 43 forms an opening in the lower insulating layer 40 by using, for example, the super-resolution technique or the combination of the hard mask layer and the opening diameter reducing mask described above, and includes the inside of the opening. After forming a titanium layer and a TiN layer on the entire surface by a sputtering method, a tungsten layer is formed on the TiN layer by a CVD method. And a tungsten layer on the lower insulating layer 40;
It can be obtained by selectively removing a TiN layer, a titanium layer, and the like based on an etch-back method or a CMP method.
However, the method for forming the node contact plug 43 is not limited to this method. In the figure, the node contact plug 43 is represented by one layer.
【0038】ビット線42上を含む下層絶縁層40上に
は、例えば酸化シリコン(SiO2)から成る層間絶縁
層10が形成されており、層間絶縁層10上にはエッチ
ングストッパ膜12が形成されている。そして、ノード
用コンタクトプラグ43の上方の層間絶縁層10にはコ
ンタクトプラグ11が形成されている。かかるコンタク
トプラグ11は、例えば、超解像技術や、先に説明した
ハードマスク層と開口部径縮小用マスクとの組合せによ
って、エッチングストッパ膜12及び層間絶縁層10に
開口部を形成し、開口部内を含む全面にチタン層、Ti
N層をスパッタ法にて形成した後、TiN層上にCVD
法にてタングステン層を形成する。そして、層間絶縁層
10上のタングステン層、TiN層、チタン層等をエッ
チバック法やCMP法に基づき選択的に除去することに
よって得ることができる。但し、コンタクトプラグ11
の形成方法は、かかる方法に限定するものではない。図
においては、コンタクトプラグ11を1層で表した。On the lower insulating layer 40 including the bit line 42, an interlayer insulating layer 10 made of, for example, silicon oxide (SiO 2 ) is formed. On the interlayer insulating layer 10, an etching stopper film 12 is formed. ing. The contact plug 11 is formed in the interlayer insulating layer 10 above the node contact plug 43. The contact plug 11 forms an opening in the etching stopper film 12 and the interlayer insulating layer 10 by using, for example, a super-resolution technique or a combination of the hard mask layer and the opening diameter reducing mask described above. Titanium layer, Ti
After forming the N layer by the sputtering method, CVD is performed on the TiN layer.
A tungsten layer is formed by a method. Then, it can be obtained by selectively removing the tungsten layer, the TiN layer, the titanium layer, and the like on the interlayer insulating layer 10 based on an etch-back method or a CMP method. However, contact plug 11
The method of forming is not limited to such a method. In the figure, the contact plug 11 is represented by one layer.
【0039】層間絶縁層10の上には、本発明の製造方
法に基づいたスタックキャパシタが形成されている。シ
リンダ形状を有するスタックキャパシタは、下部電極1
8と、上部電極21と、下部電極18と上部電極21に
よって挟まれた誘電体膜20とから成り、下部電極18
は、層間絶縁層10に形成されたコンタクトプラグ1
1、及び下層絶縁層40に形成されたノード用コンタク
トプラグ43を介して一方のソース/ドレイン領域34
Aと電気的に接続されている。On the interlayer insulating layer 10, a stacked capacitor based on the manufacturing method of the present invention is formed. The stack capacitor having a cylindrical shape is composed of a lower electrode 1
8, an upper electrode 21, and a dielectric film 20 sandwiched between the lower electrode 18 and the upper electrode 21.
Is a contact plug 1 formed on an interlayer insulating layer 10.
1 and one source / drain region 34 via a node contact plug 43 formed in the lower insulating layer 40.
A is electrically connected.
【0040】本発明のスタックキャパシタを備えた半導
体装置の模式的な一部断面図を、図2に示す。図2に示
した半導体装置の基本的な構造は、図1に示した半導体
装置と同じである。図2に示した半導体装置が、図1に
示した半導体装置と異なる点は、下部電極18の上端部
と誘電体膜20との間にマスク材料層19が存在する点
にある。このように、マスク材料層19が存在すること
によって、下部電極18の上端部に鋭角部位が生ずるこ
とが無くなり、下部電極18の上端部における電界集中
を緩和することが可能となる。FIG. 2 is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor device having a stack capacitor according to the present invention. The basic structure of the semiconductor device shown in FIG. 2 is the same as that of the semiconductor device shown in FIG. The semiconductor device shown in FIG. 2 differs from the semiconductor device shown in FIG. 1 in that a mask material layer 19 exists between the upper end of the lower electrode 18 and the dielectric film 20. As described above, the presence of the mask material layer 19 eliminates the formation of an acute angle portion at the upper end of the lower electrode 18, and can reduce the electric field concentration at the upper end of the lower electrode 18.
【0041】(実施の形態1)実施の形態1は、本発明
の第1の態様に係るスタックキャパシタの製造方法に関
する。以下、層間絶縁層等の模式的な一部端面図である
図3〜図5を参照して実施の形態1のスタックキャパシ
タの製造方法を説明するが、図3〜図20においては、
MIS型半導体素子等の図示を省略した。尚、実施の形
態1及び実施の形態2においては、図1に示した半導体
装置におけるスタックキャパシタを製造する。Embodiment 1 Embodiment 1 relates to a method for manufacturing a stacked capacitor according to the first aspect of the present invention. Hereinafter, a method of manufacturing the stacked capacitor according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 5 which are schematic partial end views of the interlayer insulating layer and the like.
Illustration of the MIS type semiconductor element and the like is omitted. In the first and second embodiments, the stack capacitor in the semiconductor device shown in FIG. 1 is manufactured.
【0042】[工程−100]下層絶縁層40の上にビ
ット線42を形成した後、酸化シリコン(SiO2)か
ら成る層間絶縁層10をCVD法にて全面に形成し、層
間絶縁層10上に窒化シリコン(SiN)から成るエッ
チングストッパ膜12を形成する。次いで、タングステ
ン(W)等から成るコンタクトプラグ11を形成する。
その後、スパッタ法に基づきコンタクトプラグ11の頂
面を含む層間絶縁層10上に(より具体的には、コンタ
クトプラグ11の頂面を含むエッチングストッパ膜12
上に)、ルテニウム(Ru)から成る導電体層13を形
成する(図3の(A)参照)。導電体層13の厚さが、
スタックキャパシタの高さを規定する。尚、コンタクト
プラグ11を不純物を含有するポリシリコンから構成
し、導電体層を不純物を含有するポリシリコン以外の材
料から構成する場合には、導電体層13を成膜する前
に、例えばTiNやTiONから成るバリア層を全面に
形成することが望ましい。[Step-100] After the bit line 42 is formed on the lower insulating layer 40, an interlayer insulating layer 10 made of silicon oxide (SiO 2 ) is formed on the entire surface by the CVD method. Then, an etching stopper film 12 made of silicon nitride (SiN) is formed. Next, a contact plug 11 made of tungsten (W) or the like is formed.
After that, on the interlayer insulating layer 10 including the top surface of the contact plug 11 based on the sputtering method (more specifically, the etching stopper film 12 including the top surface of the contact plug 11 is formed).
Above), a conductor layer 13 made of ruthenium (Ru) is formed (see FIG. 3A). When the thickness of the conductor layer 13 is
Defines the height of the stack capacitor. When the contact plug 11 is made of polysilicon containing impurities and the conductor layer is made of a material other than polysilicon containing impurities, for example, TiN or the like may be used before the conductor layer 13 is formed. It is desirable to form a barrier layer made of TiON on the entire surface.
【0043】[工程−110]次に、PSG層を導電体
層13上にCVD法にて形成し、リソグラフィ技術及び
ドライエッチング技術に基づきPSG層をパターニング
することによって、パターニングされ、PSGから成る
第1のマスク層14を導電体層13上に形成する。第1
のマスク層14に設けられた開口部の平面形状は、円
形、楕円、矩形、丸みを帯びた矩形等の任意の所望の形
状とすることができる。[Step-110] Next, a PSG layer is formed on the conductor layer 13 by a CVD method, and is patterned by patterning the PSG layer based on a lithography technique and a dry etching technique. One mask layer 14 is formed on the conductor layer 13. First
The planar shape of the opening provided in the mask layer 14 can be any desired shape such as a circle, an ellipse, a rectangle, and a rounded rectangle.
【0044】[工程−120]その後、第1のマスク層
14をエッチング用マスクとして用いてコンタクトプラ
グ11の上方の導電体層13をエッチングし、底部に導
電体層13が残された凹部15を導電体層13に形成す
る。凹部15の軸線から直角の方向に延びる仮想平面で
凹部15を切断したときの凹部15の形状は、円形、楕
円、矩形、丸みを帯びた矩形等の任意の所望の形状とす
ることができる。[Step-120] Thereafter, the conductive layer 13 above the contact plug 11 is etched using the first mask layer 14 as an etching mask, and the recess 15 in which the conductive layer 13 is left at the bottom is formed. Formed on the conductor layer 13. The shape of the concave portion 15 when the concave portion 15 is cut by a virtual plane extending in a direction perpendicular to the axis of the concave portion 15 can be any desired shape such as a circle, an ellipse, a rectangle, and a rounded rectangle.
【0045】[工程−130]次に、凹部15内を含む
第1のマスク層14上にNSG層をCVD法にて堆積さ
せ、エッチバック法やCMP法にて第1のマスク層14
上のNSG層を除去することによって、導電体層13に
形成された凹部15内に、NSGから成る第2のマスク
層16を形成する(図4の(A)参照)。[Step-130] Next, an NSG layer is deposited on the first mask layer 14 including the inside of the recess 15 by the CVD method, and the first mask layer 14 is etched by the etch-back method or the CMP method.
By removing the upper NSG layer, a second mask layer 16 made of NSG is formed in the concave portion 15 formed in the conductor layer 13 (see FIG. 4A).
【0046】[工程−140]その後、NSGとPSG
との間にエッチング選択比があることを利用して、フッ
酸等を用いて、PSGから成る第1のマスク層14を除
去する。次いで、第2のマスク層16及び露出した導電
体層13上を含む全面に再びNSG層をCVD法にて堆
積させ、NSGとPSGとの間にエッチング選択比があ
ることを利用して、NSG層をエッチバックすることに
よって、導電体層13から突出した第2のマスク層16
の側壁16AにNSGから成るサイドウオール17を形
成する(図4の(B)参照)。サイドウオール17の外
端部17Aによって下部電極の外形線が決定される。ま
た、サイドウオール17の幅(導電体層13の頂面と平
行な方向におけるサイドウオール17の幅)によって、
下部電極の上端部の厚さが規定される。[Step-140] Then, NSG and PSG
The first mask layer 14 made of PSG is removed using hydrofluoric acid or the like by utilizing the fact that there is an etching selectivity between the first mask layer 14 and the second mask layer 14. Next, an NSG layer is again deposited on the entire surface including the second mask layer 16 and the exposed conductor layer 13 by the CVD method, and by utilizing the fact that there is an etching selectivity between NSG and PSG, NSG is used. By etching back the layer, the second mask layer 16 protruding from the conductor layer 13 is formed.
A sidewall 17 made of NSG is formed on the side wall 16A (see FIG. 4B). The outer shape of the lower electrode is determined by the outer end portion 17A of the sidewall 17. Also, depending on the width of the sidewall 17 (the width of the sidewall 17 in a direction parallel to the top surface of the conductive layer 13),
The thickness of the upper end of the lower electrode is defined.
【0047】[工程−150]次に、サイドウオール1
7及び第2のマスク層16をエッチング用マスクとして
用いて、導電体層13をエッチングする(図4の(C)
参照)。これによって、導電体層13から成り、コンタ
クトプラグ11に接続された有底筒状の下部電極18を
形成することができる。下部電極18は、MIS型半導
体素子毎に分離された状態である。その後、NSGから
成るサイドウオール17及び第2のマスク層16を除去
する(図5の(A)参照)。エッチングストッパ膜12
が層間絶縁層10上に形成されているので、サイドウオ
ール17及び第2のマスク層16を除去するとき層間絶
縁層10に損傷が発生することを確実に防止することが
できる。[Step-150] Next, sidewall 1
The conductor layer 13 is etched using the mask 7 and the second mask layer 16 as an etching mask (FIG. 4C).
reference). Thereby, a bottomed cylindrical lower electrode 18 made of the conductor layer 13 and connected to the contact plug 11 can be formed. The lower electrode 18 is in a state of being separated for each MIS type semiconductor element. After that, the sidewall 17 and the second mask layer 16 made of NSG are removed (see FIG. 5A). Etching stopper film 12
Is formed on the interlayer insulating layer 10, it is possible to reliably prevent the interlayer insulating layer 10 from being damaged when the sidewalls 17 and the second mask layer 16 are removed.
【0048】[工程−160]その後、下部電極18の
表面に、例えば、厚さ約10nmのTa2O5、あるい
は、厚さ約30nmのBSTから成る誘電体膜20をス
パッタ法にて形成した後(図5の(B)参照)、誘電体
膜20を覆う上部電極21(TiNから成る)をCVD
法、リソグラフィ技術及びドライエッチング技術に基づ
き形成する(図5の(C)参照)。こうして、シリンダ
形状を有するスタックキャパシタを得ることができる。
下部電極18はMIS型半導体素子毎に設けられている
が、誘電体膜20及び上部電極21は複数のMIS型半
導体素子において共通化されている。[Step-160] Thereafter, on the surface of the lower electrode 18, for example, a dielectric film 20 made of Ta 2 O 5 having a thickness of about 10 nm or BST having a thickness of about 30 nm is formed by sputtering. Thereafter (see FIG. 5B), an upper electrode 21 (made of TiN) covering the dielectric film 20 is formed by CVD.
It is formed based on a method, a lithography technique, and a dry etching technique (see FIG. 5C). Thus, a stack capacitor having a cylindrical shape can be obtained.
The lower electrode 18 is provided for each MIS type semiconductor element, but the dielectric film 20 and the upper electrode 21 are shared by a plurality of MIS type semiconductor elements.
【0049】(実施の形態2)実施の形態2は、本発明
の第2の態様に係るスタックキャパシタの製造方法に関
する。以下、層間絶縁層等の模式的な一部端面図である
図6及び図7を参照して実施の形態2のスタックキャパ
シタの製造方法を説明する。Embodiment 2 Embodiment 2 relates to a method for manufacturing a stacked capacitor according to the second aspect of the present invention. Hereinafter, a method of manufacturing the stacked capacitor according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7 which are schematic partial end views of an interlayer insulating layer and the like.
【0050】[工程−200]先ず、酸化シリコン(S
iO2)から成る層間絶縁層10上に(より具体的に
は、コンタクトプラグ11の頂面を含むエッチングスト
ッパ膜12上に)、ルテニウム(Ru)から成る導電体
層13を形成し、PSGから成り、パターニングされた
第1のマスク層114を導電体層13上に形成し、次い
で、第1のマスク層114をエッチング用マスクとして
用いてコンタクトプラグ11の上方の導電体層13をエ
ッチングし、底部に導電体層13が残された凹部15を
導電体層13に形成する。具体的には、実施の形態1の
[工程−100]〜[工程−120]と同様の工程を実
行することによって、図6の(A)に図示する構造を得
ることができる。[Step-200] First, silicon oxide (S
A conductive layer 13 made of ruthenium (Ru) is formed on the interlayer insulating layer 10 made of iO 2 ) (more specifically, on the etching stopper film 12 including the top surface of the contact plug 11), and is formed from PSG. Forming a patterned first mask layer 114 on the conductor layer 13, and then etching the conductor layer 13 above the contact plug 11 using the first mask layer 114 as an etching mask; A recess 15 in which the conductive layer 13 is left at the bottom is formed in the conductive layer 13. Specifically, by performing the same steps as [Step-100] to [Step-120] in Embodiment 1, the structure shown in FIG. 6A can be obtained.
【0051】[工程−210]その後、フッ酸等を用い
てPSGから成る第1のマスク層114を等方的にエッ
チングし、導電体層13上の第1のマスク層114の側
壁114Aを後退させる(図6の(B)参照)。後退し
た第1のマスク層114の側壁114Aによって下部電
極の外形線が決定される。また、第1のマスク層114
の後退量によって、下部電極の上端部の厚さが規定され
る。[Step-210] Thereafter, the first mask layer 114 made of PSG is isotropically etched using hydrofluoric acid or the like, and the side wall 114A of the first mask layer 114 on the conductor layer 13 is receded. (See FIG. 6B). The outline of the lower electrode is determined by the side wall 114A of the receded first mask layer 114. Also, the first mask layer 114
The thickness of the upper end of the lower electrode is defined by the amount of retreat.
【0052】[工程−220]次に、導電体層13に形
成された凹部15内、及び、導電体層13上の第1のマ
スク層114の側壁114Aによって囲まれた領域(即
ち、露出した導電体層13の頂面上)に、NSGから成
る第2のマスク層116を形成する(図6の(C)参
照)。具体的には、凹部15内及び露出した導電体層1
3の頂面上を含む第1のマスク層14上にNSG層をC
VD法にて堆積させ、エッチバック法やCMP法にて第
1のマスク層14上のNSG層を除去することによっ
て、NSGから成る第2のマスク層116を形成するこ
とができる。[Step-220] Next, a region surrounded by the inside of the recess 15 formed in the conductor layer 13 and the side wall 114A of the first mask layer 114 on the conductor layer 13 (that is, the exposed region) A second mask layer 116 made of NSG is formed on the top surface of the conductor layer 13 (see FIG. 6C). Specifically, the conductive layer 1 in the concave portion 15 and the exposed conductive layer 1
3 on the first mask layer 14 including the top surface of
By depositing by the VD method and removing the NSG layer on the first mask layer 14 by the etch-back method or the CMP method, the second mask layer 116 made of NSG can be formed.
【0053】[工程−230]その後、NSGとPSG
との間にエッチング選択比があることを利用して、フッ
酸等を用いて導電体層13上のPSGから成る第1のマ
スク層114を除去する(図7の(A)参照)。[Step-230] Then, NSG and PSG
The first mask layer 114 made of PSG on the conductor layer 13 is removed using hydrofluoric acid or the like by utilizing the fact that there is an etching selectivity between the first and second layers (see FIG. 7A).
【0054】[工程−240]次に、第2のマスク層1
16をエッチング用マスクとして用いて、導電体層13
をエッチングする(図7の(B)参照)。これによっ
て、導電体層13から成り、コンタクトプラグ11に接
続された有底筒状の下部電極18を形成することができ
る。下部電極18は、MIS型半導体素子毎に分離され
た状態である。その後、NSGから成る第2のマスク層
116を除去する(図7の(C)参照)。エッチングス
トッパ膜12が層間絶縁層10上に形成されているの
で、第2のマスク層116を除去するとき層間絶縁層1
0に損傷が発生することを確実に防止することができ
る。[Step-240] Next, the second mask layer 1
16 as an etching mask, the conductive layer 13
Is etched (see FIG. 7B). Thereby, a bottomed cylindrical lower electrode 18 made of the conductor layer 13 and connected to the contact plug 11 can be formed. The lower electrode 18 is in a state of being separated for each MIS type semiconductor element. After that, the second mask layer 116 made of NSG is removed (see FIG. 7C). Since the etching stopper film 12 is formed on the interlayer insulating layer 10, when removing the second mask layer 116, the interlayer insulating layer 1
0 can be reliably prevented from occurring.
【0055】[工程−250]その後、実施の形態1の
[工程−160]と同様の工程を実行することによっ
て、図5の(C)に示したと同様の、シリンダ形状を有
するスタックキャパシタを得ることができる。[Step-250] Thereafter, the same steps as [Step-160] of the first embodiment are performed to obtain a stack capacitor having a cylindrical shape similar to that shown in FIG. 5C. be able to.
【0056】(実施の形態3)実施の形態3は、本発明
の第3の態様に係るスタックキャパシタの製造方法、及
び本発明のスタックキャパシタに関する。以下、層間絶
縁層等の模式的な一部端面図である図8〜図10を参照
して実施の形態3のスタックキャパシタの製造方法を説
明する。Embodiment 3 Embodiment 3 relates to a method for manufacturing a stacked capacitor according to a third aspect of the present invention and a stacked capacitor of the present invention. Hereinafter, a method for manufacturing the stacked capacitor according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 8 to 10 which are schematic partial end views of the interlayer insulating layer and the like.
【0057】[工程−300]先ず、酸化シリコン(S
iO2)から成る層間絶縁層10上に(より具体的に
は、コンタクトプラグ11の頂面を含むエッチングスト
ッパ膜12上に)、ルテニウム(Ru)から成る導電体
層13を形成した後、酸化シリコン(SiO2)から成
り、パターニングされた第1のマスク層214を導電体
層13上に形成する(図8の(A)参照)。第1のマス
ク層214の平面形状は、円形、楕円、矩形、丸みを帯
びた矩形等の任意の所望の形状とすることができる。[Step-300] First, silicon oxide (S
After forming a conductor layer 13 made of ruthenium (Ru) on an interlayer insulating layer 10 made of iO 2 ) (more specifically, on an etching stopper film 12 including a top surface of a contact plug 11), oxidation is performed. A first mask layer 214 made of silicon (SiO 2 ) and patterned is formed on the conductor layer 13 (see FIG. 8A). The planar shape of the first mask layer 214 can be any desired shape, such as a circle, an ellipse, a rectangle, and a rounded rectangle.
【0058】[工程−310]次に、第1のマスク層2
14の側壁に、SiNから成る第2のマスク層216を
サイドウオール状に形成する(図8の(B)参照)。か
かる第2のマスク層216は、全面にSiN層を形成し
た後、SiN層をエッチバックすることによって形成す
ることができる。サイドウオール状の第2のマスク層2
16の外端部216Aによって下部電極の外形線が決定
される。また、第1のマスク層214の形状によって、
有底筒状の下部電極の内側の形状が規定される。[Step-310] Next, the first mask layer 2
A second mask layer 216 made of SiN is formed on the side wall 14 in a sidewall shape (see FIG. 8B). The second mask layer 216 can be formed by forming an SiN layer on the entire surface and then etching back the SiN layer. Sidewall-shaped second mask layer 2
The outer shape of the lower electrode is determined by the outer end 216A of the sixteen. Further, depending on the shape of the first mask layer 214,
The shape inside the bottomed cylindrical lower electrode is defined.
【0059】[工程−320]その後、第1のマスク層
214及び第2のマスク層216をエッチング用マスク
として用いて、導電体層13の一部分を、導電体層13
の厚さ方向にエッチングする(図9の(A)参照)。導
電体層13の厚さ方向のエッチング量によって、後に形
成される有底筒状の下部電極における底部の厚さが規定
される。[Step-320] Then, using the first mask layer 214 and the second mask layer 216 as an etching mask, a part of the conductor layer 13 is
(See FIG. 9A). The thickness of the bottom of the bottomed cylindrical lower electrode formed later is defined by the amount of etching of the conductor layer 13 in the thickness direction.
【0060】[工程−330]次に、第1のマスク層2
14を構成する材料(SiO2)と第2のマスク層21
6を構成する材料(SiN)との間にエッチング選択比
があることを利用して、第1のマスク層214を除去す
る(図9の(B)参照)。[Step-330] Next, the first mask layer 2
14 (SiO 2 ) and second mask layer 21
The first mask layer 214 is removed by utilizing the fact that there is an etching selectivity with the material (SiN) constituting 6 (see FIG. 9B).
【0061】[工程−340]その後、残された第2の
マスク層216をエッチング用マスクとして用いてコン
タクトプラグ11の上方の導電体層13をエッチング
し、導電体層13から成り、コンタクトプラグ11に接
続された有底筒状の下部電極18を形成する(図9の
(C)参照)。エッチング条件を最適化することによっ
て、下部電極18の上端部に、第2のマスク層216の
一部分から成るマスク材料層19を残すことができる。
下部電極18は、MIS型半導体素子毎に分離された状
態である。[Step-340] Thereafter, the conductor layer 13 above the contact plug 11 is etched using the remaining second mask layer 216 as an etching mask, and the conductor layer 13 is formed. To form a bottomed cylindrical lower electrode 18 (see FIG. 9C). By optimizing the etching conditions, a mask material layer 19 composed of a part of the second mask layer 216 can be left at the upper end of the lower electrode 18.
The lower electrode 18 is in a state of being separated for each MIS type semiconductor element.
【0062】[工程−350]次いで、実施の形態1の
[工程−160]と同様の工程を実行することによっ
て、図10あるいは図2に示すシリンダ形状を有するス
タックキャパシタを得ることができる。このスタックキ
ャパシタにあっては、下部電極18の上端部と誘電体膜
20との間にはマスク材料層19が存在する。[Step-350] Then, by performing the same step as [Step-160] of the first embodiment, a stack capacitor having a cylindrical shape as shown in FIG. 10 or FIG. 2 can be obtained. In this stack capacitor, a mask material layer 19 exists between the upper end of the lower electrode 18 and the dielectric film 20.
【0063】(実施の形態4)実施の形態4は、実施の
形態3の変形である。実施の形態4においては、パター
ニングされた多重の環状の第1のマスク層を導電体層上
に形成し、次いで、環状の第1のマスク層のそれぞれの
側壁に、第2のマスク層をサイドウオール状に形成す
る。これによって、最終的に、多重シリンダー構造の下
部電極を形成することができる。以下、層間絶縁層等の
模式的な一部端面図である図11〜図13を参照して実
施の形態4のスタックキャパシタの製造方法を説明す
る。(Fourth Embodiment) The fourth embodiment is a modification of the third embodiment. In the fourth embodiment, a plurality of patterned annular first mask layers are formed on the conductor layer, and then a second mask layer is formed on each side wall of the annular first mask layer. It is formed in a wall shape. As a result, a lower electrode having a multi-cylinder structure can be finally formed. Hereinafter, a method for manufacturing the stacked capacitor according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 11 to 13 which are schematic partial end views of the interlayer insulating layer and the like.
【0064】[工程−400]先ず、酸化シリコン(S
iO2)から成る層間絶縁層10上に(より具体的に
は、コンタクトプラグ11の頂面を含むエッチングスト
ッパ膜12上に)、ルテニウム(Ru)から成る導電体
層13を形成した後、酸化シリコン(SiO2)から成
り、パターニングされた第1のマスク層214を導電体
層13上に形成する(図11の(A)参照)。第1のマ
スク層214の平面形状は、環状(リング状)である。
環状の第1のマスク層214の外形平面形状は、円形、
楕円、矩形、丸みを帯びた矩形等の任意の所望の形状と
することができる。実施の形態4においては、一重の環
状の第1のマスク層214としたが、所望に応じて、多
重の環状の第1のマスク層214とすることができる。[Step-400] First, silicon oxide (S
After forming a conductor layer 13 made of ruthenium (Ru) on an interlayer insulating layer 10 made of iO 2 ) (more specifically, on an etching stopper film 12 including a top surface of a contact plug 11), oxidation is performed. A first mask layer 214 made of silicon (SiO 2 ) and patterned is formed on the conductor layer 13 (see FIG. 11A). The planar shape of the first mask layer 214 is annular (ring-shaped).
The external planar shape of the annular first mask layer 214 is circular,
Any desired shape, such as an ellipse, a rectangle, a rounded rectangle, etc., can be used. In the fourth embodiment, the single annular first mask layer 214 is used. However, multiple annular first mask layers 214 can be used as desired.
【0065】[工程−410]次に、環状の第1のマス
ク層214の最も外側の側壁に、SiNから成る第2の
マスク層216をサイドウオール状に形成し、併せて、
環状の第1のマスク層214における内側の空間(隙
間)をSiNから成る第2のマスク層216で埋め込む
(図11の(B)参照)。かかる第2のマスク層216
は、全面にSiN層を形成した後、SiN層をエッチバ
ックすることによって形成することができる。サイドウ
オール状の第2のマスク層216の外端部によって下部
電極の外形線が決定される。また、第2のマスク層21
6の幅(導電体層13の頂面と平行な方向における第2
のマスク層216の幅)によって、多重シリンダー構造
の下部電極の筒状部分厚さが規定される。[Step-410] Next, a second mask layer 216 made of SiN is formed on the outermost side wall of the first annular mask layer 214 in a side wall shape.
An inner space (gap) in the first annular mask layer 214 is filled with a second mask layer 216 made of SiN (see FIG. 11B). Such a second mask layer 216
Can be formed by forming an SiN layer on the entire surface and then etching back the SiN layer. The outer edge of the sidewall-shaped second mask layer 216 determines the outer shape of the lower electrode. Also, the second mask layer 21
6 (second in a direction parallel to the top surface of the conductive layer 13).
The width of the mask layer 216) defines the cylindrical thickness of the lower electrode of the multi-cylinder structure.
【0066】[工程−420]その後、第1のマスク層
214及び第2のマスク層216をエッチング用マスク
として用いて、導電体層13の一部分を、導電体層13
の厚さ方向にエッチングする(図12の(A)参照)。
導電体層13の厚さ方向のエッチング量によって、後に
形成される多重シリンダー構造の有底筒状の下部電極に
おける底部の厚さが規定される。[Step-420] Then, using the first mask layer 214 and the second mask layer 216 as an etching mask, a part of the conductor layer 13 is
(See FIG. 12A).
The thickness of the bottom of the bottom electrode of the cylindrical bottomed electrode having a multi-cylinder structure to be formed later is defined by the etching amount of the conductor layer 13 in the thickness direction.
【0067】[工程−430]次に、第1のマスク層2
14を構成する材料(SiO2)と第2のマスク層21
6を構成する材料(SiN)との間にエッチング選択比
があることを利用して、第1のマスク層214を除去す
る(図12の(B)参照)。[Step-430] Next, the first mask layer 2
14 (SiO 2 ) and second mask layer 21
The first mask layer 214 is removed by utilizing the fact that there is an etching selectivity with the material (SiN) constituting 6 (see FIG. 12B).
【0068】[工程−440]その後、残された第2の
マスク層216をエッチング用マスクとして用いてコン
タクトプラグ11の上方の導電体層13をエッチング
し、導電体層13から成り、コンタクトプラグ11に接
続された、多重シリンダー構造の有底筒状の下部電極1
8を形成する(図13参照)。エッチング条件を最適化
することによって、下部電極18の上端部に、第2のマ
スク層216の一部分から成るマスク材料層19を残す
ことができる。下部電極18は、MIS型半導体素子毎
に分離された状態である。[Step-440] Then, the conductor layer 13 above the contact plug 11 is etched using the remaining second mask layer 216 as an etching mask, and the conductor layer 13 is formed. Cylindrical bottom electrode 1 with a multi-cylinder structure connected to
8 (see FIG. 13). By optimizing the etching conditions, a mask material layer 19 composed of a part of the second mask layer 216 can be left at the upper end of the lower electrode 18. The lower electrode 18 is in a state of being separated for each MIS type semiconductor element.
【0069】[工程−450]次いで、実施の形態1の
[工程−160]と同様の工程を実行することによっ
て、多重シリンダー構造のスタックキャパシタを得るこ
とができる。このスタックキャパシタにあっては、下部
電極18の上端部と誘電体膜20との間にはマスク材料
層19が存在する。[Step-450] Next, by executing the same step as [Step-160] of the first embodiment, a stacked capacitor having a multi-cylinder structure can be obtained. In this stack capacitor, a mask material layer 19 exists between the upper end of the lower electrode 18 and the dielectric film 20.
【0070】(実施の形態5)実施の形態5は実施の形
態4の変形である。実施の形態5においては、パターニ
ングされた第1のマスク層を導電体層上に形成した後、
第1のマスク層の側壁に、第2のマスク層をサイドウオ
ール状に形成し、更に、サイドウオール状の第2のマス
ク層の側壁にサイドウオール状の第1のマスク層を形成
し、サイドウオール状の第1のマスク層の側壁にサイド
ウオール状の第2のマスク層を形成する。これによって
も、最終的に、多重シリンダー構造の下部電極を形成す
ることができる。以下、層間絶縁層等の模式的な一部端
面図である図14〜図16を参照して実施の形態5のス
タックキャパシタの製造方法を説明する。(Fifth Embodiment) A fifth embodiment is a modification of the fourth embodiment. In Embodiment 5, after forming the patterned first mask layer on the conductor layer,
Forming a second mask layer on the side wall of the first mask layer in a side wall shape, and further forming a first wall layer on the side wall of the second mask layer in a side wall shape; A side wall-shaped second mask layer is formed on a side wall of the wall-shaped first mask layer. Also by this, a lower electrode having a multi-cylinder structure can be finally formed. Hereinafter, a method for manufacturing the stacked capacitor of the fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 14 to 16 which are schematic partial end views of the interlayer insulating layer and the like.
【0071】[工程−500]先ず、酸化シリコン(S
iO2)から成る層間絶縁層10上に(より具体的に
は、コンタクトプラグ11の頂面を含むエッチングスト
ッパ膜12上に)、ルテニウム(Ru)から成る導電体
層13を形成した後、酸化シリコン(SiO2)から成
り、パターニングされた第1のマスク層214Aを導電
体層13上に形成する(図14の(A)参照)。第1の
マスク層214Aの外形平面形状は、円形、楕円、矩
形、丸みを帯びた矩形等の任意の所望の形状とすること
ができる。[Step-500] First, silicon oxide (S
After forming a conductor layer 13 made of ruthenium (Ru) on an interlayer insulating layer 10 made of iO 2 ) (more specifically, on an etching stopper film 12 including a top surface of a contact plug 11), oxidation is performed. A first mask layer 214A made of silicon (SiO 2 ) and patterned is formed on the conductor layer 13 (see FIG. 14A). The external planar shape of the first mask layer 214A can be any desired shape such as a circle, an ellipse, a rectangle, and a rounded rectangle.
【0072】[工程−510]次に、第1のマスク層2
14Aの側壁に、SiNから成る第2のマスク層216
Aをサイドウオール状に形成し、更に、サイドウオール
状の第2のマスク層216Aの側壁に、SiO2から成
るサイドウオール状の第1のマスク層214Bを形成
し、サイドウオール状の第1のマスク層214Bの側壁
に、SiNから成るサイドウオール状の第2のマスク層
216Bを形成する(図14の(B)参照)。サイドウ
オール状の各マスク層は、全面にSiO2層あるいはS
iN層を形成した後、SiO2層あるいはSiN層をエ
ッチバックすることによって形成することができる。
尚、図面においては、場合によっては、第1のマスク層
を参照番号214で表示し、第2のマスク層を参照番号
216で表示する。[Step-510] Next, the first mask layer 2
14A, a second mask layer 216 made of SiN
A is formed in a sidewall shape, and a sidewall-shaped first mask layer 214B made of SiO 2 is formed on the side wall of the sidewall-shaped second mask layer 216A. A sidewall-shaped second mask layer 216B made of SiN is formed on the side wall of the mask layer 214B (see FIG. 14B). Each of the sidewall-shaped mask layers has a SiO 2 layer or an S
After forming the iN layer, it can be formed by etching back the SiO 2 layer or the SiN layer.
In the drawings, the first mask layer is indicated by reference numeral 214 and the second mask layer is indicated by reference numeral 216 in some cases.
【0073】[工程−520]その後、第1のマスク層
214及び第2のマスク層216をエッチング用マスク
として用いて、導電体層13の一部分を、導電体層13
の厚さ方向にエッチングする(図15の(A)参照)。
導電体層13の厚さ方向のエッチング量によって、後に
形成される多重シリンダー構造の有底筒状の下部電極に
おける底部の厚さが規定される。[Step-520] Then, using the first mask layer 214 and the second mask layer 216 as an etching mask, a part of the conductor layer 13 is removed.
(See FIG. 15A).
The thickness of the bottom of the bottom electrode of the cylindrical bottomed electrode having a multi-cylinder structure to be formed later is defined by the etching amount of the conductor layer 13 in the thickness direction.
【0074】[工程−530]次に、第1のマスク層2
14を構成する材料(SiO2)と第2のマスク層21
6を構成する材料(SiN)との間にエッチング選択比
があることを利用して、第1のマスク層214を除去す
る(図15の(B)参照)。[Step-530] Next, the first mask layer 2
14 (SiO 2 ) and second mask layer 21
The first mask layer 214 is removed by utilizing the fact that there is an etching selectivity between the material (SiN) constituting the first mask layer 6 (see FIG. 15B).
【0075】[工程−540]その後、残された第2の
マスク層216をエッチング用マスクとして用いてコン
タクトプラグ11の上方の導電体層13をエッチング
し、導電体層13から成り、コンタクトプラグ11に接
続された、多重シリンダー構造の有底筒状の下部電極1
8を形成する(図16参照)。エッチング条件を最適化
することによって、下部電極18の上端部に、第2のマ
スク層216の一部分から成るマスク材料層19を残す
ことができる。下部電極18は、MIS型半導体素子毎
に分離された状態である。[Step-540] Thereafter, the conductor layer 13 above the contact plug 11 is etched using the remaining second mask layer 216 as an etching mask, and the conductor layer 13 is formed. Cylindrical bottom electrode 1 with a multi-cylinder structure connected to
8 (see FIG. 16). By optimizing the etching conditions, a mask material layer 19 composed of a part of the second mask layer 216 can be left at the upper end of the lower electrode 18. The lower electrode 18 is in a state of being separated for each MIS type semiconductor element.
【0076】[工程−550]次いで、実施の形態1の
[工程−160]と同様の工程を実行することによっ
て、多重シリンダー構造のスタックキャパシタを得るこ
とができる。このスタックキャパシタにあっては、下部
電極18の上端部と誘電体膜20との間にはマスク材料
層19が存在する。[Step-550] Then, by performing the same step as [Step-160] of the first embodiment, a stacked capacitor having a multi-cylinder structure can be obtained. In this stack capacitor, a mask material layer 19 exists between the upper end of the lower electrode 18 and the dielectric film 20.
【0077】(実施の形態6)実施の形態6は、本発明
の第4の態様に係るスタックキャパシタの製造方法に関
する。スタックキャパシタの微細化に伴い、例えば、実
施の形態3の[工程−300]において、パターニング
された第1のマスク層214を導電体層13上に形成し
たとき(図8の(A)参照)、島状にパターニングされ
た第1のマスク層214が倒壊するといった現象が発生
し得る。実施の形態6のスタックキャパシタの製造方法
を採用することによって、このような現象の発生を確実
に防止し得る。以下、層間絶縁層等の模式的な一部端面
図である図17〜図19を参照して実施の形態6のスタ
ックキャパシタの製造方法を説明する。(Embodiment 6) Embodiment 6 relates to a method for manufacturing a stacked capacitor according to the fourth aspect of the present invention. With the miniaturization of the stacked capacitor, for example, when the patterned first mask layer 214 is formed on the conductor layer 13 in [Step-300] of the third embodiment (see FIG. 8A) A phenomenon that the first mask layer 214 patterned in an island shape collapses may occur. By employing the method for manufacturing a stacked capacitor according to the sixth embodiment, the occurrence of such a phenomenon can be reliably prevented. Hereinafter, a method of manufacturing the stacked capacitor according to the sixth embodiment will be described with reference to FIGS. 17 to 19 which are schematic partial end views of the interlayer insulating layer and the like.
【0078】[工程−600]先ず、酸化シリコン(S
iO2)から成る層間絶縁層10上に(より具体的に
は、コンタクトプラグ11の頂面を含むエッチングスト
ッパ膜12上に)、ルテニウム(Ru)から成る導電体
層13を形成した後、SOGから成り、パターニングさ
れた第1のマスク層314を導電体層13上に形成する
(図17の(A)参照)。第1のマスク層314に形成
された凹部314Aの下方に位置する導電体層13に、
後の工程において下部電極が形成される。凹部314A
の平面形状は、円形、楕円、矩形、丸みを帯びた矩形等
の任意の所望の形状とすることができる。凹部314A
の側壁によって、下部電極の外形線が決定される。[Step-600] First, silicon oxide (S
After forming a conductor layer 13 made of ruthenium (Ru) on the interlayer insulating layer 10 made of iO 2 ) (more specifically, on the etching stopper film 12 including the top surface of the contact plug 11), SOG Then, a patterned first mask layer 314 is formed on the conductor layer 13 (see FIG. 17A). The conductor layer 13 located below the concave portion 314A formed in the first mask layer 314 includes:
A lower electrode is formed in a later step. Recess 314A
Can be any desired shape such as a circle, an ellipse, a rectangle, and a rounded rectangle. Recess 314A
Of the lower electrode is determined by the side wall of the lower electrode.
【0079】[工程−610]次に、第1のマスク層3
14の凹部314Aの側壁に、SiNから成る第2のマ
スク層316をサイドウオール状に形成する。かかる第
2のマスク層316は、全面にSiN層を形成した後、
SiN層をエッチバックすることによって形成すること
ができる。サイドウオール状の第2のマスク層316の
外端部316Aによって、有底筒状の下部電極の内側の
形状が規定される。[Step-610] Next, the first mask layer 3
A second mask layer 316 made of SiN is formed on the side wall of the fourteen concave portion 314A in a sidewall shape. The second mask layer 316 is formed by forming a SiN layer on the entire surface,
It can be formed by etching back the SiN layer. The outer end portion 316A of the sidewall-shaped second mask layer 316 defines the shape inside the lower electrode having a bottomed cylindrical shape.
【0080】[工程−620]その後、露出している導
電体層13上に第3のマスク層322を形成する(図1
7の(B)参照)。具体的には、例えば、酸化シリコン
(SiO2)層を全面に形成した後、CMP法にて酸化
シリコン層を研磨することによって、サイドウオール状
の第2のマスク層316によって囲まれた凹部314A
内に第3のマスク層322を埋め込むことができる。[Step-620] Thereafter, a third mask layer 322 is formed on the exposed conductor layer 13 (FIG. 1).
7 (B)). Specifically, for example, after a silicon oxide (SiO 2 ) layer is formed on the entire surface, the silicon oxide layer is polished by a CMP method, so that the concave portion 314A surrounded by the sidewall-shaped second mask layer 316 is formed.
The third mask layer 322 can be embedded therein.
【0081】[工程−630]次に、第1のマスク層を
構成する材料(SOG)と、第2のマスク層を構成する
材料(SiN)及び第3のマスク層を構成する材料(S
iO2)との間にエッチング選択比があることを利用し
て第1のマスク層314を除去することで、図18の
(A)に示す構造を得ることができる。第1のマスク層
314に形成された凹部314A内に第2のマスク層3
16、第3のマスク層322を形成するので、マスク層
の倒壊といった現象が発生することはない。[Step-630] Next, the material forming the first mask layer (SOG), the material forming the second mask layer (SiN), and the material forming the third mask layer (S
The structure shown in FIG. 18A can be obtained by removing the first mask layer 314 by utilizing the fact that there is an etching selectivity with respect to iO 2 ). The second mask layer 3 is formed in the concave portion 314A formed in the first mask layer 314.
16. Since the third mask layer 322 is formed, a phenomenon such as collapse of the mask layer does not occur.
【0082】[工程−640]その後、第2のマスク層
314及び第3のマスク層322をエッチング用マスク
として用いて、導電体層13の一部分を、導電体層13
の厚さ方向にエッチングした後(図18の(B)参
照)、第2のマスク層を構成する材料(SiN)と第3
のマスク層を構成する材料(SiO2)との間にエッチ
ング選択比があること利用して、第3のマスク層を除去
する(図19の(A)参照)。導電体層13の厚さ方向
のエッチング量によって、後に形成される有底筒状の下
部電極における底部の厚さが規定される。[Step-640] Then, using the second mask layer 314 and the third mask layer 322 as an etching mask, a part of the conductor layer 13 is removed.
After etching in the thickness direction (see FIG. 18B), the material (SiN) forming the second mask layer and the third
The third mask layer is removed by utilizing the fact that there is an etching selectivity between the material (SiO 2 ) constituting the mask layer (see FIG. 19A). The thickness of the bottom of the bottomed cylindrical lower electrode formed later is defined by the amount of etching of the conductor layer 13 in the thickness direction.
【0083】[工程−650]その後、残された第2の
マスク層316をエッチング用マスクとして用いてコン
タクトプラグ11の上方の導電体層13をエッチング
し、導電体層13から成り、コンタクトプラグ11に接
続された有底筒状の下部電極18を形成する(図19の
(B)参照)。エッチング条件を最適化することによっ
て、下部電極18の上端部に、第2のマスク層216の
一部分から成るマスク材料層19を残すことができる。
下部電極18は、MIS型半導体素子毎に分離された状
態である。[Step-650] Thereafter, the conductor layer 13 above the contact plug 11 is etched using the remaining second mask layer 316 as an etching mask, and the conductor layer 13 is formed of the conductor layer 13. To form a bottomed cylindrical lower electrode 18 connected to the substrate (see FIG. 19B). By optimizing the etching conditions, a mask material layer 19 composed of a part of the second mask layer 216 can be left at the upper end of the lower electrode 18.
The lower electrode 18 is in a state of being separated for each MIS type semiconductor element.
【0084】[工程−660]次いで、実施の形態1の
[工程−160]と同様の工程を実行することによっ
て、図10あるいは図2に示したと同様のシリンダ形状
を有するスタックキャパシタを得ることができる。この
スタックキャパシタにあっては、下部電極18の上端部
と誘電体膜20との間にはマスク材料層19が存在す
る。[Step-660] Then, by performing the same step as [Step-160] of the first embodiment, a stack capacitor having the same cylinder shape as that shown in FIG. 10 or FIG. 2 can be obtained. it can. In this stack capacitor, a mask material layer 19 exists between the upper end of the lower electrode 18 and the dielectric film 20.
【0085】(実施の形態7)実施の形態7は、実施の
形態6の変形である。実施の形態7においては、パター
ニングされた第1のマスク層を導電体層上に形成した
後、第1のマスク層の側壁に、第2のマスク層をサイド
ウオール状に形成し、その後、サイドウオール状の第2
のマスク層の側壁にサイドウオール状の第3のマスク層
を形成し、サイドウオール状の第3のマスク層の側壁に
サイドウオール状の第2のマスク層を形成するといった
工程を繰り返すことによって、多重シリンダー構造の下
部電極を形成する。以下、層間絶縁層等の模式的な一部
端面図である図20を参照して実施の形態6のスタック
キャパシタの製造方法を説明する。(Embodiment 7) Embodiment 7 is a modification of Embodiment 6. In the seventh embodiment, after a patterned first mask layer is formed on a conductor layer, a second mask layer is formed in a side wall shape on a side wall of the first mask layer. Wall-shaped second
By forming a sidewall-shaped third mask layer on the side wall of the mask layer, and forming a sidewall-shaped second mask layer on the sidewall of the sidewall-shaped third mask layer, A lower electrode having a multi-cylinder structure is formed. Hereinafter, a method for manufacturing the stacked capacitor according to the sixth embodiment will be described with reference to FIG. 20 which is a schematic partial end view of an interlayer insulating layer and the like.
【0086】[工程−700]先ず、実施の形態6の
[工程−600]と同様の工程を実行する。[Step-700] First, the same step as [Step-600] of the sixth embodiment is performed.
【0087】[工程−710]次に、第1のマスク層3
14の凹部314Aの側壁に、SiNから成る第2のマ
スク層316Aをサイドウオール状に形成する。次い
で、サイドウオール状の第2のマスク層316Aの側壁
に、SiO2から成るサイドウオール状の第3のマスク
層322Aを形成し、サイドウオール状の第3のマスク
層322Aの側壁に、SiNから成るサイドウオール状
の第2のマスク層316Bを形成し、サイドウオール状
の第2のマスク層316Bの側壁に、SiO2から成る
サイドウオール状の第3のマスク層322Bを形成する
(図20参照)。これらのサイドウオール状のマスク層
は、全面にSiN層あるいはSiO2層を形成した後、
SiN層あるいはSiO2層をエッチバックすることに
よって形成することができる。[Step-710] Next, the first mask layer 3
A second mask layer 316A made of SiN is formed in a side wall shape on the side wall of the fourteen concave portions 314A. Next, a sidewall-shaped third mask layer 322A made of SiO 2 is formed on the sidewall of the sidewall-shaped second mask layer 316A, and SiN is deposited on the sidewall of the sidewall-shaped third mask layer 322A. A sidewall-shaped second mask layer 316B is formed, and a sidewall-shaped third mask layer 322B made of SiO 2 is formed on the side wall of the sidewall-shaped second mask layer 316B (see FIG. 20). ). These sidewall-shaped mask layers are formed by forming a SiN layer or SiO 2 layer on the entire surface,
It can be formed by etching back the SiN layer or the SiO 2 layer.
【0088】[工程−720]その後、実施の形態6の
[工程−620]〜[工程−660]と同様の工程を実
行することによって、多重シリンダー構造のスタックキ
ャパシタを得ることができる。[Step-720] Thereafter, by performing the same steps as [Step-620] to [Step-660] of the sixth embodiment, a stacked capacitor having a multi-cylinder structure can be obtained.
【0089】以上、本発明を、発明の実施の形態に基づ
き説明したが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。発明の実施の形態にて説明した半導体装置の構造、
スタックキャパシタの製造において使用した材料、加工
条件等は例示であり、適宜変更することができる。実施
の形態1の[工程−130]や実施の形態2の[工程−
220]においては、凹部15を第2のマスク層16,
116で完全に埋め込んだが、第2のマスク層16,1
16は、凹部15内において、少なくとも凹部15の側
壁及び底部を覆っていればよい。実施の形態3〜実施の
形態7において、場合によっては、エッチングストッパ
膜12の形成は不要である。Although the present invention has been described based on the embodiments of the present invention, the present invention is not limited to these embodiments. Structure of the semiconductor device described in the embodiment of the invention,
The materials, processing conditions, and the like used in the manufacture of the stacked capacitor are examples, and can be changed as appropriate. [Step-130] of Embodiment 1 and [Step-130] of Embodiment 2
220], the recess 15 is formed in the second mask layer 16,
116, the second mask layer 16, 1
The recess 16 may cover at least the side wall and the bottom of the recess 15 in the recess 15. In the third to seventh embodiments, the formation of the etching stopper film 12 is not necessary in some cases.
【0090】[0090]
【発明の効果】本発明においては、例えばスパッタ法に
て平坦な層間絶縁層上に導電体層を形成すればよいの
で、従来の技術と異なり、高アスペクト比の凹部内にス
パッタ法にて下部電極を構成する電極材料を堆積させる
必要がないし、CVD法にて下部電極を構成する電極材
料を堆積させる必要がないので、CVD法にて用いられ
るソース原料に起因した残留不純物が下部電極中に残存
するといった可能性がなく、スタックキャパシタの特性
に悪影響が生じる虞がない。また、導電体層に形成され
た凹部を第2のマスク層で被覆した状態で、あるいは
又、第2のマスク層をエッチング用マスクとして、導電
体層をエッチングして有底筒状の下部電極を形成するの
で、下部電極の上端部に鋭角部位が生ずることが無く、
スタックキャパシタの特性劣化や信頼性低下といった問
題が生じることもない。According to the present invention, a conductor layer may be formed on a flat interlayer insulating layer by, for example, a sputtering method. Since there is no need to deposit the electrode material constituting the electrode, and it is not necessary to deposit the electrode material constituting the lower electrode by the CVD method, residual impurities due to the source material used in the CVD method are present in the lower electrode. There is no possibility of remaining, and there is no possibility of adversely affecting the characteristics of the stacked capacitor. Further, the conductive layer is etched in a state where the concave portion formed in the conductive layer is covered with the second mask layer or using the second mask layer as an etching mask, thereby forming a bottomed cylindrical lower electrode. Is formed, so that an acute angle portion does not occur at the upper end of the lower electrode,
There is no problem such as deterioration in characteristics and reliability of the stacked capacitor.
【0091】しかも、スタックキャパシタの製造プロセ
スにおけるサーマル・バジェットの低減が可能となり、
サリサイド技術及びデュアルゲート技術とスタックキャ
パシタの製造プロセスの整合性が良く、DRAM混載ロ
ジック集積回路へ適用が容易となる。Further, the thermal budget in the manufacturing process of the stacked capacitor can be reduced,
The salicide technology and the dual gate technology have good compatibility with the manufacturing process of the stack capacitor, and the application to the DRAM integrated logic integrated circuit becomes easy.
【0092】本発明のスタックキャパシタにおいては、
下部電極の上端部と誘電体膜との間にマスク材料層が存
在するので、下部電極の上端部に鋭角部位が生ずること
が無く、下部電極の上端部における電界集中を緩和する
ことが可能となり、低リーク電流と高歩留が達成でき、
高い信頼性を有するスタックキャパシタを得ることがで
きる。In the stack capacitor of the present invention,
Since the mask material layer exists between the upper end of the lower electrode and the dielectric film, an acute angle portion does not occur at the upper end of the lower electrode, and the electric field concentration at the upper end of the lower electrode can be reduced. , Low leakage current and high yield can be achieved,
A stack capacitor having high reliability can be obtained.
【図1】本発明のスタックキャパシタの製造方法に基づ
き作製された半導体装置(DRAM)の模式的な一部断
面図である。FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor device (DRAM) manufactured based on a method for manufacturing a stack capacitor according to the present invention.
【図2】本発明のスタックキャパシタを備えた半導体装
置(DRAM)の模式的な一部断面図である。FIG. 2 is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor device (DRAM) including a stack capacitor according to the present invention.
【図3】発明の実施の形態1のスタックキャパシタの製
造方法を説明するための、層間絶縁層等の模式的な一部
端面図である。FIG. 3 is a schematic partial end view of an interlayer insulating layer and the like for describing a method of manufacturing the stacked capacitor according to the first embodiment of the present invention;
【図4】図3に引き続き、発明の実施の形態1のスタッ
クキャパシタの製造方法を説明するための、層間絶縁層
等の模式的な一部端面図である。FIG. 4 is a schematic partial end view of an interlayer insulating layer and the like for explaining the method of manufacturing the stacked capacitor according to the first embodiment of the present invention, following FIG. 3;
【図5】図4に引き続き、発明の実施の形態1のスタッ
クキャパシタの製造方法を説明するための、層間絶縁層
等の模式的な一部端面図である。FIG. 5 is a schematic partial end view of an interlayer insulating layer and the like for explaining the method of manufacturing the stacked capacitor according to the first embodiment of the present invention, following FIG. 4;
【図6】発明の実施の形態2のスタックキャパシタの製
造方法を説明するための、層間絶縁層等の模式的な一部
端面図である。FIG. 6 is a schematic partial end view of an interlayer insulating layer and the like for describing a method of manufacturing a stacked capacitor according to Embodiment 2 of the present invention;
【図7】図6に引き続き、発明の実施の形態2のスタッ
クキャパシタの製造方法を説明するための、層間絶縁層
等の模式的な一部端面図である。FIG. 7 is a schematic partial end view of an interlayer insulating layer and the like for explaining the method of manufacturing the stacked capacitor according to the second embodiment of the present invention, following FIG. 6;
【図8】発明の実施の形態3のスタックキャパシタの製
造方法を説明するための、層間絶縁層等の模式的な一部
端面図である。FIG. 8 is a schematic partial end view of an interlayer insulating layer and the like for describing a method for manufacturing a stacked capacitor according to Embodiment 3 of the present invention;
【図9】図8に引き続き、発明の実施の形態3のスタッ
クキャパシタの製造方法を説明するための、層間絶縁層
等の模式的な一部端面図である。FIG. 9 is a schematic partial end view of an interlayer insulating layer and the like for explaining the method for manufacturing the stacked capacitor according to the third embodiment of the present invention, following FIG. 8;
【図10】図9に引き続き、発明の実施の形態3のスタ
ックキャパシタの製造方法を説明するための、層間絶縁
層等の模式的な一部端面図である。FIG. 10 is a schematic partial end view of an interlayer insulating layer and the like for explaining the method for manufacturing the stacked capacitor according to the third embodiment of the present invention, following FIG. 9;
【図11】発明の実施の形態4のスタックキャパシタの
製造方法を説明するための、層間絶縁層等の模式的な一
部端面図である。FIG. 11 is a schematic partial end view of an interlayer insulating layer and the like for describing a method of manufacturing a stacked capacitor according to Embodiment 4 of the present invention;
【図12】図8に引き続き、発明の実施の形態4のスタ
ックキャパシタの製造方法を説明するための、層間絶縁
層等の模式的な一部端面図である。FIG. 12 is a schematic partial end view of an interlayer insulating layer and the like for explaining the method for manufacturing the stacked capacitor according to the fourth embodiment of the invention, following FIG. 8;
【図13】図9に引き続き、発明の実施の形態4のスタ
ックキャパシタの製造方法を説明するための、層間絶縁
層等の模式的な一部端面図である。FIG. 13 is a schematic partial end view of the interlayer insulating layer and the like for illustrating the method of manufacturing the stacked capacitor according to the fourth embodiment of the invention, following FIG. 9;
【図14】発明の実施の形態5のスタックキャパシタの
製造方法を説明するための、層間絶縁層等の模式的な一
部端面図である。FIG. 14 is a schematic partial end view of an interlayer insulating layer and the like for describing a method of manufacturing a stacked capacitor according to a fifth embodiment of the present invention.
【図15】図14に引き続き、発明の実施の形態5のス
タックキャパシタの製造方法を説明するための、層間絶
縁層等の模式的な一部端面図である。FIG. 15 is a schematic partial end view of an interlayer insulating layer and the like for explaining the method of manufacturing the stacked capacitor according to the fifth embodiment of the present invention, following FIG. 14;
【図16】図15に引き続き、発明の実施の形態5のス
タックキャパシタの製造方法を説明するための、層間絶
縁層等の模式的な一部端面図である。FIG. 16 is a schematic partial end view of an interlayer insulating layer and the like for explaining the method of manufacturing the stacked capacitor according to the fifth embodiment of the present invention, following FIG. 15;
【図17】発明の実施の形態6のスタックキャパシタの
製造方法を説明するための、層間絶縁層等の模式的な一
部端面図である。FIG. 17 is a schematic partial end view of an interlayer insulating layer and the like for describing a method of manufacturing a stacked capacitor according to Embodiment 6 of the present invention;
【図18】図17に引き続き、発明の実施の形態6のス
タックキャパシタの製造方法を説明するための、層間絶
縁層等の模式的な一部端面図である。FIG. 18 is a schematic partial end view of the interlayer insulating layer and the like for illustrating the method of manufacturing the stacked capacitor according to the sixth embodiment of the invention, following FIG. 17;
【図19】図18に引き続き、発明の実施の形態6のス
タックキャパシタの製造方法を説明するための、層間絶
縁層等の模式的な一部端面図である。FIG. 19 is a schematic partial end view of the interlayer insulating layer and the like for illustrating the method for manufacturing the stacked capacitor according to the sixth embodiment of the invention, following FIG. 18;
【図20】発明の実施の形態7のスタックキャパシタの
製造方法を説明するための、層間絶縁層等の模式的な一
部端面図である。FIG. 20 is a schematic partial end view of an interlayer insulating layer and the like for describing a method of manufacturing a stacked capacitor according to Embodiment 7 of the present invention;
【図21】従来のスタックキャパシタの製造方法におけ
る問題点を説明するための図である。FIG. 21 is a view for explaining a problem in a conventional method for manufacturing a stacked capacitor.
10・・・層間絶縁層、11・・・コンタクトプラグ、
12・・・エッチングストッパ膜、13・・・導電体
層、14,114,214,314・・・第1のマスク
層、15・・・凹部、16,116,216,316・
・・第2のマスク層、17・・・サイドウオール、18
・・・下部電極、19・・・マスク材料層、20・・・
誘電体膜、21・・・上部電極、314A・・・凹部、
322・・・第3のマスク層、30・・・シリコン半導
体基板、31・・・素子分離領域、32・・・ゲート絶
縁膜、33・・・ゲート電極、34A,34B・・・ソ
ース/ドレイン領域、35・・・チャネル形成領域、4
0・・・下層絶縁層、41・・・ビット線用コンタクト
プラグ、42・・・ビット線、43・・・ノード用コン
タクトプラグ10 ... interlayer insulating layer, 11 ... contact plug,
12 etching stopper film, 13 conductor layer, 14, 114, 214, 314 first mask layer, 15 recess, 16, 116, 216, 316
..Second mask layer, 17 ... side wall, 18
... lower electrode, 19 ... mask material layer, 20 ...
Dielectric film, 21 ... upper electrode, 314A ... recess,
322: third mask layer, 30: silicon semiconductor substrate, 31: element isolation region, 32: gate insulating film, 33: gate electrode, 34A, 34B: source / drain Region, 35 ... channel forming region, 4
0: Lower insulating layer, 41: Contact plug for bit line, 42: Bit line, 43: Contact plug for node
Claims (17)
電極によって挟まれた誘電体膜とから成り、半導体層に
形成されたMIS型半導体素子を被覆する層間絶縁層上
に形成され、該層間絶縁層に形成されたコンタクトプラ
グを介してMIS型半導体素子を構成する一方のソース
/ドレイン領域と下部電極が電気的に接続されたスタッ
クキャパシタの製造方法であって、 (イ)層間絶縁層上に導電体層を形成する工程と、 (ロ)パターニングされた第1のマスク層を導電体層上
に形成する工程と、 (ハ)第1のマスク層をエッチング用マスクとして用い
てコンタクトプラグの上方の導電体層をエッチングし、
底部に導電体層が残された凹部を導電体層に形成する工
程と、 (ニ)導電体層に形成された凹部内に第2のマスク層を
形成する工程と、 (ホ)導電体層上の第1のマスク層を除去し、次いで、
導電体層から突出した第2のマスク層の側壁にサイドウ
オールを形成する工程と、 (ヘ)サイドウオール及び第2のマスク層をエッチング
用マスクとして用いて導電体層をエッチングし、導電体
層から成り、コンタクトプラグに接続された有底筒状の
下部電極を形成した後、サイドウオール及び第2のマス
ク層を除去する工程と、 (ト)下部電極の表面に誘電体膜を形成した後、誘電体
膜を覆う上部電極を形成する工程、から成ることを特徴
とするスタックキャパシタの製造方法。A lower electrode, an upper electrode, a dielectric film sandwiched between the lower electrode and the upper electrode, formed on an interlayer insulating layer covering the MIS type semiconductor element formed on the semiconductor layer; A method for manufacturing a stacked capacitor in which one source / drain region constituting a MIS type semiconductor element and a lower electrode are electrically connected via a contact plug formed in said interlayer insulating layer, comprising: Forming a conductive layer on the conductive layer; (b) forming a patterned first mask layer on the conductive layer; and (c) making contact using the first mask layer as an etching mask. Etch the conductor layer above the plug,
(E) forming a second mask layer in the recess formed in the conductor layer; (e) forming a second mask layer in the recess formed in the conductor layer; Removing the first mask layer above,
Forming a sidewall on the side wall of the second mask layer protruding from the conductor layer; and (f) etching the conductor layer using the sidewall and the second mask layer as an etching mask; Forming a bottomed cylindrical lower electrode connected to the contact plug and then removing the sidewall and the second mask layer; and (g) forming a dielectric film on the surface of the lower electrode. Forming an upper electrode covering the dielectric film.
ることを特徴とする請求項1に記載のスタックキャパシ
タの製造方法。2. The method according to claim 1, wherein the stack capacitor has a cylindrical shape.
電体層との間にエッチングストッパ膜を形成することを
特徴とする請求項1に記載のスタックキャパシタの製造
方法。3. The method according to claim 1, wherein an etching stopper film is formed between the interlayer insulating layer and the conductor layer prior to the step (a).
スク層を構成する材料との間にはエッチング選択比があ
り、第2のマスク層を構成する材料とサイドウオールを
構成する材料との間にもエッチング選択比があることを
特徴とする請求項1に記載のスタックキャパシタの製造
方法。4. An etching selectivity exists between a material forming the first mask layer and a material forming the second mask layer, and forms a sidewall with the material forming the second mask layer. 2. The method according to claim 1, wherein the material has an etching selectivity.
電極によって挟まれた誘電体膜とから成り、半導体層に
形成されたMIS型半導体素子を被覆する層間絶縁層上
に形成され、該層間絶縁層に形成されたコンタクトプラ
グを介してMIS型半導体素子を構成する一方のソース
/ドレイン領域と下部電極が電気的に接続されたスタッ
クキャパシタの製造方法であって、 (イ)層間絶縁層上に導電体層を形成する工程と、 (ロ)パターニングされた第1のマスク層を導電体層上
に形成する工程と、 (ハ)第1のマスク層をエッチング用マスクとして用い
てコンタクトプラグの上方の導電体層をエッチングし、
底部に導電体層が残された凹部を導電体層に形成した
後、導電体層上の第1のマスク層の側壁を後退させる工
程と、 (ニ)導電体層に形成された凹部内及び導電体層上の第
1のマスク層の側壁によって囲まれた領域に第2のマス
ク層を形成する工程と、 (ホ)導電体層上の第1のマスク層を除去する工程と、 (ヘ)第2のマスク層をエッチング用マスクとして用い
て導電体層をエッチングし、導電体層から成り、コンタ
クトプラグに接続された有底筒状の下部電極を形成した
後、第2のマスク層を除去する工程と、 (ト)下部電極の表面に誘電体膜を形成した後、誘電体
膜を覆う上部電極を形成する工程、から成ることを特徴
とするスタックキャパシタの製造方法。5. A semiconductor device comprising: a lower electrode; an upper electrode; and a dielectric film sandwiched between the lower electrode and the upper electrode, formed on an interlayer insulating layer covering the MIS type semiconductor element formed on the semiconductor layer. A method for manufacturing a stacked capacitor in which one source / drain region constituting a MIS type semiconductor element and a lower electrode are electrically connected via a contact plug formed in said interlayer insulating layer, comprising: Forming a conductive layer on the conductive layer; (b) forming a patterned first mask layer on the conductive layer; and (c) making contact using the first mask layer as an etching mask. Etch the conductor layer above the plug,
Forming a recess in which the conductor layer is left at the bottom in the conductor layer, and then retreating the side wall of the first mask layer on the conductor layer; and (d) in the recess formed in the conductor layer and (E) forming a second mask layer on a region of the conductor layer surrounded by sidewalls of the first mask layer; (e) removing the first mask layer on the conductor layer; The conductor layer is etched by using the second mask layer as an etching mask to form a bottomed cylindrical lower electrode composed of the conductor layer and connected to the contact plug. (G) forming a dielectric film on the surface of the lower electrode, and then forming an upper electrode covering the dielectric film.
ることを特徴とする請求項5に記載のスタックキャパシ
タの製造方法。6. The method according to claim 5, wherein the stack capacitor has a cylindrical shape.
電体層との間にエッチングストッパ膜を形成することを
特徴とする請求項5に記載のスタックキャパシタの製造
方法。7. The method according to claim 5, wherein prior to the step (a), an etching stopper film is formed between the interlayer insulating layer and the conductor layer.
スク層を構成する材料との間にはエッチング選択比があ
ることを特徴とする請求項5に記載のスタックキャパシ
タの製造方法。8. The method according to claim 5, wherein there is an etching selectivity between the material forming the first mask layer and the material forming the second mask layer. .
電極によって挟まれた誘電体膜とから成り、半導体層に
形成されたMIS型半導体素子を被覆する層間絶縁層上
に形成され、該層間絶縁層に形成されたコンタクトプラ
グを介してMIS型半導体素子を構成する一方のソース
/ドレイン領域と下部電極が電気的に接続されたスタッ
クキャパシタの製造方法であって、 (イ)層間絶縁層上に導電体層を形成する工程と、 (ロ)パターニングされた第1のマスク層を導電体層上
に形成する工程と、 (ハ)第1のマスク層の側壁に、第2のマスク層をサイ
ドウオール状に形成する工程と、 (ニ)第1のマスク層及び第2のマスク層をエッチング
用マスクとして用いて、導電体層の一部分をエッチング
する工程と、 (ホ)第1のマスク層を除去する工程と、 (ヘ)残された第2のマスク層をエッチング用マスクと
して用いてコンタクトプラグの上方の導電体層をエッチ
ングし、導電体層から成り、コンタクトプラグに接続さ
れた有底筒状の下部電極を形成する工程と、 (ト)下部電極の表面に誘電体膜を形成した後、誘電体
膜を覆う上部電極を形成する工程、から成ることを特徴
とするスタックキャパシタの製造方法。9. A semiconductor device comprising: a lower electrode; an upper electrode; a dielectric film sandwiched between the lower electrode and the upper electrode; formed on an interlayer insulating layer covering the MIS type semiconductor element formed on the semiconductor layer; A method for manufacturing a stacked capacitor in which one source / drain region constituting a MIS type semiconductor element and a lower electrode are electrically connected via a contact plug formed in said interlayer insulating layer, comprising: Forming a conductive layer on the conductive layer; (b) forming a patterned first mask layer on the conductive layer; and (c) forming a second mask on a side wall of the first mask layer. (D) forming a layer in a sidewall shape; (d) etching a part of the conductor layer using the first mask layer and the second mask layer as an etching mask; Remove mask layer And (f) etching the conductor layer above the contact plug using the remaining second mask layer as an etching mask to form a bottomed cylindrical member made of the conductor layer and connected to the contact plug. Forming a lower electrode, and (g) forming a dielectric film on the surface of the lower electrode, and then forming an upper electrode covering the dielectric film.
することを特徴とする請求項9に記載のスタックキャパ
シタの製造方法。10. The method of claim 9, wherein the stacked capacitor has a cylindrical shape.
導電体層との間にエッチングストッパ膜を形成すること
を特徴とする請求項9に記載のスタックキャパシタの製
造方法。11. The method according to claim 9, wherein an etching stopper film is formed between the interlayer insulating layer and the conductor layer prior to the step (a).
マスク層を構成する材料との間にはエッチング選択比が
あることを特徴とする請求項9に記載のスタックキャパ
シタの製造方法。12. The method according to claim 9, wherein there is an etching selectivity between a material forming the first mask layer and a material forming the second mask layer. .
部電極によって挟まれた誘電体膜とから成り、半導体層
に形成されたMIS型半導体素子を被覆する層間絶縁層
上に形成され、該層間絶縁層に形成されたコンタクトプ
ラグを介してMIS型半導体素子を構成する一方のソー
ス/ドレイン領域と下部電極が電気的に接続されたスタ
ックキャパシタの製造方法であって、 (イ)層間絶縁層上に導電体層を形成する工程と、 (ロ)パターニングされた第1のマスク層を導電体層上
に形成する工程と、 (ハ)第1のマスク層の側壁に、第2のマスク層をサイ
ドウオール状に形成する工程と、 (ニ)露出している導電体層上に第3のマスク層を形成
する工程と、 (ホ)第1のマスク層を除去する工程と、 (ヘ)第2のマスク層及び第3のマスク層をエッチング
用マスクとして用いて、導電体層の一部分をエッチング
する工程と、 (ト)第3のマスク層を除去する工程と、 (チ)残された第2のマスク層をエッチング用マスクと
して用いてコンタクトプラグの上方の導電体層をエッチ
ングし、導電体層から成り、コンタクトプラグに接続さ
れた有底筒状の下部電極を形成する工程と、 (リ)下部電極の表面に誘電体膜を形成した後、誘電体
膜を覆う上部電極を形成する工程、から成ることを特徴
とするスタックキャパシタの製造方法。13. A lower electrode, an upper electrode, and a dielectric film sandwiched between the lower electrode and the upper electrode, formed on an interlayer insulating layer covering the MIS type semiconductor element formed on the semiconductor layer; A method for manufacturing a stacked capacitor in which one source / drain region constituting a MIS type semiconductor element and a lower electrode are electrically connected via a contact plug formed in said interlayer insulating layer, comprising: Forming a conductive layer on the conductive layer; (b) forming a patterned first mask layer on the conductive layer; and (c) forming a second mask on a side wall of the first mask layer. (E) forming a third mask layer on the exposed conductor layer; (e) removing the first mask layer; ) Second mask layer and third mask Etching a portion of the conductor layer using the layer as an etching mask; (g) removing the third mask layer; and (h) using the remaining second mask layer as an etching mask. Forming a bottomed cylindrical lower electrode made of a conductive layer and connected to the contact plug by etching the conductive layer above the contact plug using: (i) a dielectric film on the surface of the lower electrode Forming a top electrode covering the dielectric film after the formation of the capacitor.
することを特徴とする請求項13に記載のスタックキャ
パシタの製造方法。14. The method according to claim 13, wherein the stacked capacitor has a cylindrical shape.
導電体層との間にエッチングストッパ膜を形成すること
を特徴とする請求項13に記載のスタックキャパシタの
製造方法。15. The method according to claim 13, wherein an etching stopper film is formed between the interlayer insulating layer and the conductor layer prior to the step (A).
のマスク層を構成する材料及び第3のマスク層を構成す
る材料との間にはエッチング選択比があり、且つ、第2
のマスク層を構成する材料と第3のマスク層を構成する
材料との間にはエッチング選択比があることを特徴とす
る請求項13に記載のスタックキャパシタの製造方法。16. A method for forming a first mask layer, comprising the steps of:
There is an etching selectivity between the material forming the third mask layer and the material forming the third mask layer, and
14. The method according to claim 13, wherein there is an etching selectivity between the material forming the third mask layer and the material forming the third mask layer.
部電極によって挟まれた誘電体膜とから成り、半導体層
に形成されたMIS型半導体素子を被覆する層間絶縁層
上に形成され、該層間絶縁層に形成されたコンタクトプ
ラグを介してMIS型半導体素子を構成する一方のソー
ス/ドレイン領域と下部電極が電気的に接続されたスタ
ックキャパシタであって、 下部電極は有底筒状であり、 下部電極の上端部と誘電体膜との間にはマスク材料層が
存在することを特徴とするスタックキャパシタ。17. A semiconductor device comprising: a lower electrode; an upper electrode; a dielectric film sandwiched between the lower electrode and the upper electrode; formed on an interlayer insulating layer covering the MIS type semiconductor element formed on the semiconductor layer; A stack capacitor in which one of the source / drain regions constituting the MIS type semiconductor element is electrically connected to a lower electrode via a contact plug formed in the interlayer insulating layer, wherein the lower electrode has a bottomed cylindrical shape; A stack capacitor, wherein a mask material layer exists between the upper end of the lower electrode and the dielectric film.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000190637A JP2001189435A (en) | 1999-10-18 | 2000-06-26 | Stacked capacitor and method of manufacturing the same |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29537099 | 1999-10-18 | ||
JP11-295370 | 1999-10-18 | ||
JP2000190637A JP2001189435A (en) | 1999-10-18 | 2000-06-26 | Stacked capacitor and method of manufacturing the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001189435A true JP2001189435A (en) | 2001-07-10 |
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ID=26560230
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000190637A Pending JP2001189435A (en) | 1999-10-18 | 2000-06-26 | Stacked capacitor and method of manufacturing the same |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2001189435A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005064505A (en) * | 2003-08-13 | 2005-03-10 | Samsung Electronics Co Ltd | Semiconductor capacitor structure and method for manufacturing the same |
JP2011176313A (en) * | 2010-02-25 | 2011-09-08 | Samsung Electronics Co Ltd | Capacitor including electrode structure, manufacturing method thereof, and semiconductor device including electrode structure |
WO2016079631A1 (en) * | 2014-11-21 | 2016-05-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and electronic device |
-
2000
- 2000-06-26 JP JP2000190637A patent/JP2001189435A/en active Pending
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