JP2001210804A - キャパシタの電極製造方法 - Google Patents
キャパシタの電極製造方法Info
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Abstract
方法を提供する。 【解決手段】 半導体基板上に支持用絶縁膜、酸化タン
タル膜を含む蝕刻終了膜及びモールド用犠牲絶縁膜を順
次に形成する。モールド用犠牲絶縁膜、蝕刻終了膜及び
支持用絶縁膜を順次にパターニングし、ストレージ電極
が3次元的な形状を持つように誘導するモールドを形成
する。モールド上にモールドの内側面を覆うストレージ
電極膜を形成した後、キャパシタ別にストレージ電極を
分離する。残留するモールド用犠牲絶縁膜を酸化タンタ
ル膜を蝕刻終了点として選択的に湿式蝕刻して除去す
る。
Description
に係り、特に絶縁膜を利用して3次元形状のキャパシタ
電極を製造する方法に関する。
キャパシタが占める面積が小さくなる反面、キャパシタ
に要求される静電容量は増大する。これにより、DRA
M装置のような半導体装置に採用されるストレージ電極
の誘電膜に対する有効表面積を拡張させる方案が提示さ
れている。
方案は米国特許第5,162,248号(「Optim
ized contained stacked ca
pacitor DRAM cell utilizi
ng sacrificial oxide depo
sition and chemical mecha
nical polishing」、Charles
H. Dennison et al.)で開示される
ようにストレージ電極の形状を3次元的な形状に誘導す
るために犠牲酸化膜を導入する方案が一般的である。
キャパシタの誘電膜として五酸化二タンタル(Ta
2O5)またはBST((Ba、Sr)TiO3)などの
ような高誘電率の物質を使用する方案に提示されてい
る。このような高誘電率の物質を誘電膜として利用する
場合、キャパシタの電極として導電性ポリシリコンの代
りに窒化チタニウム(TiN)膜のような金属膜からな
される電極が要求されている。すなわち、キャパシタの
構造としてMIM(Metal−Insulator−
Metal)構造を使用する方案が提示されている。
のように犠牲酸化膜を導入してストレージ電極を、シリ
ンダまたはコンテナ状、またはスタック状などの3次元
的な構造に形成するのが困難になる。
形成するために導入される犠牲酸化膜は、ストレージ電
極の形状を3次元的な形状へ誘導するためのモールドと
して使われる。この時、ストレージ電極を分離するため
に別の犠牲酸化膜が追加として導入されることもある。
このような犠牲酸化膜は、ストレージ電極の有効表面を
最大限得るために、後続工程から除去されることが望ま
しい。
工程で行われる。このような湿式蝕刻工程を制御するた
めには犠牲酸化膜の下方に蝕刻終了膜を導入することが
必須である。このような蝕刻終了膜として窒化シリコン
膜が導入されている。このような窒化シリコン膜を蝕刻
終了膜として導入する場合に、上記の犠牲酸化膜を除去
する湿式蝕刻工程により蝕刻終了膜の下方に導入される
下部絶縁膜が損傷する不良が生じうる。
液が、窒化シリコン膜とストレージ電極の界面に沿って
にしみ込んでしまい、下方の絶縁膜をとかし出すことが
ある。このような現象は窒化シリコン膜と金属電極との
低い接着特性に大きく起因する。
ジ電極を支持する役割を果たすので、前記のように下部
の絶縁膜がとける現象によりストレージ電極が倒れたり
傾いたりして電極不良が生じうる。したがって、金属電
極をキャパシタの電極として利用するためには、前記の
ような蝕刻終了膜下部の絶縁膜が蝕刻液により侵蝕され
ることを防止できる新たな蝕刻終了膜を導入することが
求められる。
技術的課題は、犠牲絶縁膜を導入して3次元形状のキャ
パシタ電極を形成する時、残留する犠牲絶縁膜を除去す
る湿式蝕刻工程により下方の絶縁膜がとけたり形成され
た電極が倒れたり陥没したりすることを防止できる新た
な蝕刻終了膜を導入するキャパシタの電極製造方法を提
供するところにある。
ための本発明の一観点は次の通りである。半導体基板上
に前記半導体基板に電気的に連結する導電性プラグをつ
つむ下部絶縁膜を形成する。その後、前記下部絶縁膜上
に支持用絶縁膜を形成する。前記支持用絶縁膜上に酸化
タンタル膜を含んでなされる蝕刻終了膜を形成する。前
記蝕刻終了膜上にモールド用犠牲絶縁膜を形成する。
膜及び前記支持用絶縁膜を順次にパターニングして前記
導電性プラグを露出するモールドを形成する。前記モー
ルドを形成するパターニング工程は乾式蝕刻方法で行わ
れ、このような乾式蝕刻の蝕刻終了を制御するための補
助蝕刻終了膜を前記の酸化タンタル膜上部または下部に
さらに形成できる。前記補助蝕刻終了膜としては酸化ア
ルミニウム膜または窒化タンタル膜を導入できる。
ドの内側面を覆って前記導電性プラグに電気的に連結す
るストレージ電極膜を形成する。前記ストレージ電極膜
を分離してストレージ電極を形成する。分離された前記
ストレージ電極により露出される残留する前記モールド
用犠牲絶縁膜を前記蝕刻終了膜を蝕刻終了点として選択
的に蝕刻して除去する。
などのように3次元形状を持つストレージ電極が形成さ
れる。
階は、窒化チタニウム膜、窒化アルミニウムチタニウム
膜、窒化タンタル膜、窒化タングステン膜、白金膜、ル
テニウム膜、イリジウム膜、酸化ルテニウム膜、酸化ス
トロンチウムルテニウム膜および導電性ポリシリコン膜
からなされる一群の導電膜から選択される何れか一つの
導電膜を形成する段階を含む。
前記モールドの前記導電性プラグを露出する凹んだ部分
を埋込む段階を含み、前記ストレージ電極を分離する段
階は、前記ストレージ電極膜の全面を平坦化して前記ス
トレージ電極膜下部の前記モールド用犠牲絶縁膜を露出
する段階を含む。
前記モールド用犠牲絶縁膜が露出されるよう化学機械的
研磨またはエッチバック段階を含む。
前記モールドの前記導電性プラグを露出する凹んだ部分
の形による凹部を持つように前記モールドの内側面を覆
うストレージ電極膜を形成する段階を含み、前記ストレ
ージ電極を分離する段階は、前記ストレージ電極膜上に
前記ストレージ電極膜の凹部を埋込む分離用犠牲絶縁膜
を形成する段階と、前記分離用犠牲絶縁膜及び前記スト
レージ電極膜の前記モールド用犠牲絶縁膜の上側を覆う
部分を順次に平坦化して前記ストレージ電極膜の下方の
前記モールド用犠牲絶縁膜を露出する段階とを含む。
前記モールドの前記導電性プラグを露出する凹んだ部分
の形による凹部を持つように前記モールドの内側面を覆
うストレージ電極膜を形成する段階を含み、前記ストレ
ージ電極を分離する段階は、前記ストレージ電極膜上に
前記ストレージ電極膜の凹部を埋込む誘電膜を形成する
段階と、前記誘電膜及び前記ストレージ電極膜の前記モ
ールド用犠牲絶縁膜の上側を覆う部分を順次に平坦化し
て前記ストレージ電極膜下部の前記モールド用犠牲絶縁
膜を露出する段階とを含む。
する段階は、前記酸化タンタル膜により蝕刻終了が制御
される湿式蝕刻方法を使用して行われる。半導体基板上
に前記半導体基板に電気的に連結する導電性プラグをつ
つむ下部絶縁膜を形成する段階と、前記下部絶縁膜上に
支持用絶縁膜を形成する段階と、前記支持用絶縁膜上に
酸化タンタル膜を含んでなされる蝕刻終了膜を形成する
段階と、前記蝕刻終了膜上にモールド用犠牲絶縁膜を形
成する段階と、前記モールド用犠牲絶縁膜、前記蝕刻終
了膜及び前記支持用絶縁膜を順次に選択的にパターニン
グし、前記導電性プラグを露出するモールドを形成する
段階と、前記モールド上に前記導電性プラグに電気的に
連結するストレージ電極膜を前記モールドの内側面に沿
って形成する段階と、前記ストレージ電極膜上に前記モ
ールドの形状により生じる凹部を埋込む分離用犠牲絶縁
膜を形成する段階と、前記モールド用犠牲絶縁膜が露出
されるよう前記分離用犠牲絶縁膜及び前記ストレージ電
極膜の前記モールド用犠牲絶縁膜の上側を覆う部分を順
次に平坦化してシリンダ状のストレージ電極を分離する
段階と、分離された前記ストレージ電極により露出され
る残留する前記モールド用犠牲絶縁膜及び前記分離用犠
牲絶縁膜を前記酸化タンタル膜を蝕刻終了点として選択
的に蝕刻して除去する段階とを含む。
の実施例を詳細に説明する。しかし、本発明の実施例は
さまざまな他の形に変形でき、本発明の範囲が後述する
実施例により限定されるものと解釈されてはならない。
本発明の実施例は当業界で平均的な知識を持った者に本
発明をより完全に説明するために提供されるのである。
したがって、図面での要素の形状はより明確な説明を強
調するために誇張されたものであり、図面上で同じ符号
で表示された要素は同じ要素を意味する。さらに、ある
膜が他の膜または半導体基板の「上」にあると記載され
る場合には、前記ある膜は前記他の膜または半導体基板
に直接接触して存在してもよく、あるいはその間に第3
の膜が介在されてもよい。
シリンダ状またはスタック状などの3次元形状のキャパ
シタ電極を形成する時、犠牲絶縁膜の除去工程を制御す
る新たな蝕刻終了膜を提示する。提示される蝕刻終了膜
は犠牲絶縁膜を除去する湿式蝕刻工程において蝕刻終了
点として作用し、さらにキャパシタ電極が3次元形状を
持つように誘導するためのモールドを形成するのに用い
られる乾式蝕刻工程の蝕刻終了点としても作用する。
て本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明は、これ
に限定されず犠牲絶縁膜を導入するさまざまな3次元形
状を持つキャパシタ電極製造に適用できる。
るキャパシタの電極製造方法を概略的に示すための図で
ある。
00およびモールド用犠牲絶縁膜450を形成する段階
を概略的に示した断面図である。
設コンタクト(buried contact)工程を
利用してストレージ電極に電気的に連結する導電性プラ
グ310を形成する。この時、導電性プラグ310は、
下部絶縁膜200につつまれ半導体基板100上に形成
されたゲートなどのような他の導電性パターン(図示せ
ず)と絶縁され、半導体基板100の活性領域に電気的
に連結する。すなわち、埋設コンタクトとして作用す
る。下部絶縁膜200は必要に応じて他の厚さに形成さ
れうるが、導電性プラグ310の厚さによりだいたい4
000Åないし5000Å程度の厚さに形成されうる。
質から形成できる。たとえば、導電性ポリシリコンから
形成でき、導電性プラグ310の上側を覆う拡散障壁膜
330をさらに導入できる。この時、拡散障壁膜330
はオーム接触のためのオーム膜をさらに含むことができ
る。
てトポロジーがある半導体基板100上に支持用絶縁膜
410を形成する。支持用絶縁膜410は、3次元的な
形状からなされるストレージ電極が倒れたり崩れたりし
ないようにおさえて支持する役割を果たす。したがっ
て、一般的に半導体装置を製造するのに用いられる絶縁
物質から形成されうる。たとえば、酸化シリコン(Si
O2)膜を下部絶縁膜200上に導電性プラグ310な
どを覆うように蒸着して支持用絶縁膜410を形成す
る。さらに支持用絶縁膜410はストレージ電極を支持
する最小限の厚さ以上に形成されねばならない。たとえ
ば、だいたい2000Åないし3000Å程度の厚さに
形成されうる。
工程で使われる蝕刻終了膜500を形成する。本発明の
実施例では前記蝕刻終了膜500が酸化タンタル膜51
0を含むように形成する。たとえば、前記の支持用絶縁
膜410上にスパッタリング法またはCVD(Chem
ical Vapour Deposition)法な
どを利用して五酸化二タンタル(Ta2O5)からなされ
る酸化タンタル膜510を形成する。このような酸化タ
ンタル膜510は蝕刻終了の役割を発揮できる最小限の
厚さ以上に形成されることが望ましい。たとえば、だい
たい10Åないし90Å程度の厚さに形成されうるが、
後続の蝕刻工程によりその厚さを異ならせることができ
る。
途の補助蝕刻終了膜550をさらに形成できる。補助蝕
刻終了膜550は酸化タンタル膜510の上方または下
方に形成され、後続の乾式蝕刻工程時に乾式蝕刻工程を
制御する乾式蝕刻用蝕刻の終了点として作用する。この
ような補助蝕刻終了膜550としては窒化シリコン膜ま
たは酸化アルミニウム(Al2O3)膜を利用できる。こ
のような窒化シリコン膜または酸化アルミニウム膜はス
パッタリング法またはCVD法で形成される。
用犠牲絶縁膜450を形成する。モールド用犠牲絶縁膜
450は、続けてパターニングされてストレージ電極を
3次元的な形状を持つように誘導するモールドを構成す
る役割を果たす。さらに、モールド用犠牲絶縁膜450
の厚さは必要により異なって設定できるが、ストレージ
電極の高さを考慮してその厚さを設定することが望まし
い。たとえば、酸化シリコン膜をだいたい10000Å
ないし12000Å程度の厚さに形成してモールド用犠
牲絶縁膜450として利用できる。
ルド410、500、450を形成する段階を概略的に
示した断面図である。
てモールド用犠牲絶縁膜450をパターニングする。モ
ールド用犠牲絶縁膜450上に写真工程を利用してフォ
トレジストパターンなどのような蝕刻マスク(図示せ
ず)を形成した後、モールド用犠牲絶縁膜450として
利用された酸化シリコンを蝕刻するのに適切な蝕刻ガス
を使用して露出されるモールド用犠牲絶縁膜450を蝕
刻する。たとえば、C4F8ガスなどのようなフッ化物系
ガスに酸素ガスおよびアルゴン(Ar)を追加して前記
蝕刻ガスに利用する。
により蝕刻終了を制御できる。すなわち、蝕刻終了膜5
00に含まれた酸化タンタル膜510は、前記モールド
用犠牲絶縁膜450に対して乾式蝕刻選択比を持ち、乾
式蝕刻終了の役割を果たせる。たとえば、C4F8ガス、
酸素ガスおよびアルゴンを含む蝕刻ガスを使用する場
合、他の蝕刻条件により変化されうるが、酸化シリコン
に対して五酸化二タンタルはだいたい2:1程度の蝕刻
選択比を示す。したがって、酸化シリコンからなされる
モールド用犠牲絶縁膜450を乾式蝕刻する時、その終
了点として前記酸化タンタル膜510を利用できる。
制御するためには、前述したように酸化タンタル膜51
0の上方に別途の補助蝕刻終了膜550を導入してもよ
い。補助蝕刻終了膜550は前記モールド用犠牲絶縁膜
450に対して乾式蝕刻選択比を持つ物質に形成される
ことが望ましい。
ルゴンを含む蝕刻ガスを使用する場合、他の蝕刻条件に
より変化されうるが、酸化シリコンに対して窒化シリコ
ンはだいたい10:1程度の蝕刻選択比を示す。さら
に、酸化シリコンに対して酸化アルミニウムはだいたい
5:1程度の蝕刻選択比を示す。したがって、前記補助
蝕刻終了膜550として酸化アルミニウム膜または窒化
シリコン膜を導入することにより、前記乾式蝕刻の終了
をより精巧に制御できる。
膜510または補助蝕刻終了膜550により蝕刻終了点
の検出がなされる。蝕刻終了点の検出がなされた後も前
記の乾式蝕刻工程を一定時間続けて進行することによ
り、すなわちタイム蝕刻方式で過度蝕刻を行うことによ
り、下部の導電性プラグ310、実質的には拡散障壁膜
330が露出されるようにする。
ルド用犠牲絶縁膜450、蝕刻終了膜500及び支持用
絶縁膜410が順次にパターニングされ、ストレージ電
極を3次元的な形状へ誘導するためのモールド410、
500、450が形成される。
蝕刻終了膜550が酸化タンタル膜510の上部に形成
される場合を例示したが、工程の必要に応じて補助蝕刻
終了膜550を酸化タンタル膜510の下に導入でき
る。さらに、補助蝕刻終了膜550と酸化タンタル膜5
10が相互離隔して導入されてもよい。
にストレージ電極膜600を形成する段階を概略的に示
した断面図である。
0が形成された結果物上にストレージ電極膜600を形
成する。この時、ストレージ電極膜600は必要に応じ
てその厚さが変わりうる。たとえば、シリンダ状でスト
レージ電極を誘導する場合にはモールド410、50
0、450の内側面に沿ってストレージ電極膜600が
蒸着され、結局モールド410、500、450の形状
により凹部が発生するようになる。このようなストレー
ジ電極膜600は下方の導電性プラグ310と電気的に
連結するように形成される。
パシタの静電容量の増大を具現するために、金属膜を含
むように形成されることが望ましい。たとえば、窒化チ
タニウム(TiN)膜、窒化アルミニウムチタニウム
(TiAlN)膜、窒化タンタル(TaN)膜または窒
化タングステン(WN)膜などのような窒化金属膜でス
トレージ電極膜600を形成できる。または白金(P
t)膜、ルテニウム(Ru)膜またはイリジウム(I
r)膜などのような白金系の金属膜でストレージ電極膜
600を形成できる。または、酸化ルテニウム(RuO
2)膜または酸化ストロンチウムルテニウム(SrRu
O3)膜などのような酸化金属膜を利用できる。そし
て、すでに常用されている導電性ポリシリコン膜でも前
記ストレージ電極膜600を形成できる。
犠牲絶縁膜700を形成する段階を概略的に示した断面
図である。
離用犠牲絶縁膜700を形成する。分離用犠牲絶縁膜7
00は化学的機械的研磨またはエッチバックなどによる
平坦化のために導入される。この時、分離用犠牲絶縁膜
700はストレージ電極膜600上にストレージ電極膜
600が形成された結果物の凹んだ部位を埋込むように
形成される。分離用犠牲絶縁膜700はストレージ電極
膜600を分離するのに利用された後で除去されねばな
らないので、多様な絶縁物質から形成されうる。たとえ
ば、酸化シリコンで形成される。
工程を行った結果を概略的にした断面図である。
された結果物の凹部を埋込む分離用犠牲絶縁膜700上
に平坦化工程を行う。たとえば、分離用犠牲絶縁膜70
0が形成された結果物上を化学的機械的に研磨する。ま
たはエッチバック工程を利用して平坦化を行うことがで
きる。このような化学的機械的な研磨またはエッチバッ
クはモールド用犠牲絶縁膜450が露出されるまで行わ
れることが望ましい。これにより、分離用犠牲絶縁膜7
00の下方でモールド用犠牲絶縁膜450の上方に存在
するストレージ電極膜600の一部は除去され、分離さ
れたストレージ電極650が形成される。したがって、
分離されたストレージ電極650はモールド450、5
00、410の内側面に沿って蒸着されたストレージ電
極膜600部分が残留してなされる。
0及び分離用犠牲絶縁膜700を除去する段階を概略的
に示した断面図である。
50を形成した後、残留するモールド用犠牲絶縁膜45
0及び分離用犠牲絶縁膜700を選択的に除去する。ス
トレージ電極650は残留させなくてはならないので、
モールド用犠牲絶縁膜450及び分離用犠牲絶縁膜70
0を湿式蝕刻して選択的に除去する。湿式蝕刻方法にて
用いられる蝕刻液としては通常の選択的湿式蝕刻工程に
用いられる蝕刻液を使用できる。たとえば、LAL溶液
またはHF溶液を含む蝕刻液を使用してモールド用犠牲
絶縁膜450及び分離用犠牲絶縁膜700を選択的に湿
式蝕刻できる。
ンタル膜510を含む蝕刻終了膜500により蝕刻終了
され制御される。酸化タンタル膜510が湿式蝕刻の終
了点として利用される場合、前記の蝕刻液が酸化タンタ
ル膜510とストレージ電極650との界面を通じてし
み込み、下方の支持用絶縁膜410または下部絶縁膜2
00などをぬらすことが抑制される。このような結果は
次の図7ないし図9のSEM写真により立証される。
刻の蝕刻終了として用いた場合に生じる問題点を概略的
に示すための図である。
縁膜または分離用犠牲絶縁膜を除去する湿式蝕刻工程の
蝕刻終了のために通常の窒化シリコン膜を導入する場
合、湿式蝕刻に用いられる蝕刻液により下方の支持用絶
縁膜または下部絶縁膜がとける現象が生じうる。すなわ
ち、図7の参照番号Aに示したように支持用絶縁膜に蝕
刻液がしみこんで支持用絶縁膜がとける現象が見られ
る。このような現象が深刻化すれば、図8の参照番号B
に示したようにストレージ電極が倒れたり陥没したりす
る不良につながる。
導入する場合、窒化シリコン膜とストレージ電極との界
面特性が相対的に劣悪で、このような界面を通じて蝕刻
液が下方にしみ込むことがあるという問題点を示唆す
る。
膜を湿式蝕刻の蝕刻終了に用いた場合の結果物を概略的
に示す走査電子顕微鏡写真を示す図である。
タル膜を湿式蝕刻の蝕刻終了膜として用いた場合、図9
に示すように下方の支持用絶縁膜または下部絶縁膜に対
する蝕刻液の損傷現象の発生防止がなされた。このよう
な結果は本発明の実施例による酸化タンタル膜が、下方
の支持用絶縁膜または下部絶縁膜に蝕刻液が入り込んだ
りまたはしみ込んだりすることを防止できることを立証
する。
方の支持用絶縁膜410または下部絶縁膜200が蝕刻
液により損傷されることを抑制し、湿式蝕刻で残留する
モールド用犠牲絶縁膜450および分離用犠牲絶縁膜7
00を除去しシリンダ状のストレージ電極650を完成
できる。
キャパシタ製造工程を利用し、誘電膜(図示せず)を形
成した後でプレート電極(図示せず)を形成し半導体装
置のキャパシタを完成できる。
によるキャパシタの電極製造方法を概略的に示す図であ
る。
り、犠牲絶縁膜を導入するキャパシタ電極製造方法によ
りスタック状のストレージ電極を形成する場合について
説明する。このような第2実施例から、本発明が第1実
施例で説明したようなシリンダ状のストレージ電極を製
造するのに利用されるだけでなくスタック状のような他
の形の3次元形状のストレージ電極製造にも利用されう
ることを提示する。第2実施例において第1実施例と同
一の参照符号を付したものは同じ部材を意味する。
うにモールド用犠牲絶縁膜450、蝕刻終了膜500及
び支持用絶縁膜410を順次にパターニングしてモール
ド450、500、410を形成する。
の凹部を埋込むストレージ電極膜800を形成する段階
を概略的に示した断面図である。
00、410の凹部、すなわち、下部の導電性プラグ3
10、実質的には拡散障壁膜330を露出する開口部を
埋込むストレージ電極膜800をモールド用犠牲絶縁膜
450上に形成する。このようなストレージ電極膜80
0は第1実施例で説明したようなストレージ電極膜(図
3の600)と実質的に同じ方法で形成される。ただ
し、第2実施例でのストレージ電極膜800は前記の開
口部分を完全に埋込むように形成される。
完成される段階を概略的にした断面図である。
を化学的機械的な研磨またはエッチバックして下部のモ
ールド用犠牲絶縁膜450が露出するよう平坦化してス
トレージ電極850を分離する。その後、図6に示した
ように残留するモールド用犠牲絶縁膜450を湿式蝕刻
方法で除去する。この時、図6を参照して説明したよう
に酸化タンタル膜510で湿式蝕刻終了を検出すること
により、下部の支持用絶縁膜410が蝕刻液によりとけ
る現象を防止できる。
スタック状のストレージ電極850を完成できる。その
後、誘電膜及びプレート電極を形成してキャパシタを完
成できる。
シタの電極製造方法を概略的に示した断面図である。
い、分離用犠牲絶縁膜を形成する代わりに、別途の誘電
膜を利用してシリンダ状のストレージ電極を分離する場
合について説明する。第3実施例において第1実施例と
同じ参照符号を付したものは同じ部材を意味する。
トレージ電極膜(図3の600)を形成する。その後、
ストレージ電極膜の凹部を埋込む誘電膜750を形成す
る。すなわち、図4ではストレージ電極膜(図4の60
0)上に凹部を埋込む分離用犠牲絶縁膜700を導入す
る場合を説明したが、図12に示したように第3実施例
では誘電膜750をこのような凹部を埋込むことができ
る。その後、誘電膜750上を化学的機械的な研磨また
はエッチバックを利用して平坦化することにより、スト
レージ電極650を単位キャパシタ別に分離する。
するモールド用犠牲絶縁膜450を湿式蝕刻方法で除去
する。この時、図6を参照して説明したように酸化タン
タル膜510で湿式蝕刻終了を検出することにより、下
方の支持用絶縁膜410が蝕刻液によりとける現象を防
止できる。このようにしてキャパシタ別に分離された形
状のストレージ電極650を完成できる。
牲絶縁膜または分離用犠牲絶縁膜などのようにキャパシ
タ電極が3次元形状を持つように誘導するために導入さ
れる犠牲絶縁膜を除去する湿式蝕刻工程の蝕刻終了膜と
して酸化タンタル膜を導入できる。このような酸化タン
タル膜は、前記の湿式蝕刻工程に用いられる蝕刻液が酸
化タンタル膜の下方の支持用絶縁膜または下部絶縁膜な
どをとかし出すことを防止できる。これにより、形成さ
れるシリンダ状またはスタック状などのような3次元形
状のキャパシタ電極が倒れたり陥没したりすることを防
止できる。
細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の
技術的思想内で当分野の通常の知識を持った者によりそ
の変形や改良が可能であることは明白である。
犠牲絶縁膜を形成する段階を概略的に示した断面図であ
る。
段階を概略的に示した断面図である。
階を概略的に示した断面図である。
成する段階を概略的に示した断面図である。
果を概略的にした断面図である。
離用犠牲絶縁膜700を除去する段階を概略的に示した
断面図である。
用いた場合に生じる問題点を説明するための走査電子顕
微鏡写真を示す図である。
用いた場合に生じる問題点を説明するための走査電子顕
微鏡写真を示す図である。
蝕刻の蝕刻終了に用いた場合の結果物を概略的に示す走
査電子顕微鏡を示す図である。
を形成する段階を概略的に示した断面図である。
を概略的にした断面図である。
極製造方法を説明するために概略的に図示した断面図で
ある。
Claims (17)
- 【請求項1】 半導体基板上に前記半導体基板に電気的
に連結する導電性プラグをつつむ下部絶縁膜を形成する
段階と、 前記下部絶縁膜上に支持用絶縁膜を形成する段階と、 前記支持用絶縁膜上に酸化タンタル膜を含んでなされる
蝕刻終了膜を形成する段階と、 前記蝕刻終了膜上にモールド用犠牲絶縁膜を形成する段
階と、 前記モールド用犠牲絶縁膜、前記蝕刻終了膜及び前記支
持用絶縁膜を順次にパターニングして前記導電性プラグ
を露出するモールドを形成する段階と、 前記モールド上に前記モールドの内側面を覆って前記導
電性プラグに電気的に連結するストレージ電極膜を形成
する段階と、 前記ストレージ電極膜を分離してストレージ電極を形成
する段階と、 分離された前記ストレージ電極により露出される残留す
る前記モールド用犠牲絶縁膜を前記蝕刻終了膜を蝕刻終
了点として選択的に蝕刻して除去する段階とを含むこと
を特徴とするキャパシタの電極製造方法。 - 【請求項2】 前記モールドを形成する段階は、 乾式蝕刻方法を利用して行われることを特徴とする請求
項1に記載のキャパシタの電極製造方法。 - 【請求項3】 前記蝕刻終了膜を形成する段階は、 前記酸化タンタル膜の上方または下方に前記乾式蝕刻の
蝕刻終了のための別途の補助蝕刻終了膜を形成する段階
をさらに含むことを特徴とする請求項2に記載のキャパ
シタの電極製造方法。 - 【請求項4】 前記補助蝕刻終了膜を形成する段階は、 酸化アルミニウム膜または窒化シリコン膜を形成する段
階を含むことを特徴とする請求項3に記載のキャパシタ
の電極製造方法。 - 【請求項5】 前記ストレージ電極膜を形成する段階
は、 窒化チタニウム膜、窒化アルミニウムチタニウム膜、窒
化タンタル膜、窒化タングステン膜、白金膜、ルテニウ
ム膜、イリジウム膜、酸化ルテニウム膜、酸化ストロン
チウムルテニウム膜および導電性ポリシリコン膜からな
される一群の導電膜から選択される何れか一つの導電膜
を形成する段階を含むことを特徴とする請求項1に記載
のキャパシタの電極製造方法。 - 【請求項6】 前記ストレージ電極膜を形成する段階
は、 前記モールドの前記導電性プラグを露出する凹んだ部分
を埋込む段階を含み、 前記ストレージ電極を分離する段階は、 前記ストレージ電極膜の全面を平坦化して前記ストレー
ジ電極膜の下方の前記モールド用犠牲絶縁膜を露出する
段階を含むことを特徴とする請求項1に記載のキャパシ
タの電極製造方法。 - 【請求項7】 前記平坦化は、 前記分離用犠牲絶縁膜上を前記モールド用犠牲絶縁膜が
露出されるよう化学機械的研磨またはエッチバック段階
を含むことを特徴とする請求項6に記載のキャパシタの
電極製造方法。 - 【請求項8】 前記ストレージ電極膜を形成する段階
は、 前記モールドの前記導電性プラグを露出する凹んだ部分
の形による凹部を持つように前記モールドの内側面を覆
うストレージ電極膜を形成する段階を含み、 前記ストレージ電極を分離する段階は、 前記ストレージ電極膜上に前記ストレージ電極膜の凹部
を埋込む分離用犠牲絶縁膜を形成する段階と、 前記分離用犠牲絶縁膜及び前記ストレージ電極膜の前記
モールド用犠牲絶縁膜の上側を覆う部分を順次に平坦化
して前記ストレージ電極膜の下方の前記モールド用犠牲
絶縁膜を露出する段階とを含むことを特徴とする請求項
1に記載のキャパシタの電極製造方法。 - 【請求項9】 前記ストレージ電極膜を形成する段階
は、 前記モールドの前記導電性プラグを露出する凹んだ部分
の形による凹部を持つように前記モールドの内側面を覆
うストレージ電極膜を形成する段階を含み、 前記ストレージ電極を分離する段階は、 前記ストレージ電極膜上に前記ストレージ電極膜の凹部
を埋込む誘電膜を形成する段階と、 前記誘電膜及び前記ストレージ電極膜の前記モールド用
犠牲絶縁膜の上側を覆う部分を順次に平坦化して前記ス
トレージ電極膜下部の前記モールド用犠牲絶縁膜を露出
する段階とを含むことを特徴とする請求項1に記載のキ
ャパシタの電極製造方法。 - 【請求項10】 残留する前記モールド用犠牲絶縁膜を
除去する段階は、 前記酸化タンタル膜により蝕刻終了が制御される湿式蝕
刻方法を使用して行われることを特徴とする請求項1に
記載のキャパシタの電極製造方法。 - 【請求項11】 半導体基板上に前記半導体基板に電気
的に連結する導電性プラグをつつむ下部絶縁膜を形成す
る段階と、 前記下部絶縁膜上に支持用絶縁膜を形成する段階と、 前記支持用絶縁膜上に酸化タンタル膜を含んでなされる
蝕刻終了膜を形成する段階と、 前記蝕刻終了膜上にモールド用犠牲絶縁膜を形成する段
階と、 前記モールド用犠牲絶縁膜、前記蝕刻終了膜及び前記支
持用絶縁膜を順次に選択的にパターニングし、前記導電
性プラグを露出するモールドを形成する段階と、 前記モールド上に前記導電性プラグに電気的に連結する
ストレージ電極膜を前記モールドの内側面に沿って形成
する段階と、 前記ストレージ電極膜上に前記モールドの形状により生
じる凹部を埋込む分離用犠牲絶縁膜を形成する段階と、 前記モールド用犠牲絶縁膜が露出されるよう前記分離用
犠牲絶縁膜及び前記ストレージ電極膜の前記モールド用
犠牲絶縁膜の上側を覆う部分を順次に平坦化してシリン
ダ状のストレージ電極を分離する段階と、 分離された前記ストレージ電極により露出される残留す
る前記モールド用犠牲絶縁膜及び前記分離用犠牲絶縁膜
を前記酸化タンタル膜を蝕刻終了点として選択的に蝕刻
して除去する段階とを含むことを特徴とするキャパシタ
の電極製造方法。 - 【請求項12】 前記モールドを形成する段階は、 乾式蝕刻方法を利用して行われることを特徴とする請求
項11に記載のキャパシタの電極製造方法。 - 【請求項13】 前記蝕刻終了膜を形成する段階は、 前記酸化タンタル膜の上方または下方に前記乾式蝕刻の
蝕刻終了のための別途の補助蝕刻終了膜を形成する段階
をさらに含むことを特徴とする請求項12に記載のキャ
パシタの電極製造方法。 - 【請求項14】 前記補助蝕刻終了膜を形成する段階
は、 酸化アルミニウム膜または窒化シリコン膜を形成する段
階を含むことを特徴とする請求項13に記載のキャパシ
タの電極製造方法。 - 【請求項15】 前記ストレージ電極膜を形成する段階
は、 窒化チタニウム膜、窒化アルミニウムチタニウム膜、窒
化タンタル膜、窒化タングステン膜、白金膜、ルテニウ
ム膜、イリジウム膜、酸化ルテニウム膜、酸化ストロン
チウムルテニウム膜および導電性ポリシリコン膜からな
される一群の導電膜から選択される何れか一つの導電膜
を形成する段階を含むことを特徴とする請求項11に記
載のキャパシタの電極製造方法。 - 【請求項16】 残留する前記モールド用犠牲絶縁膜お
よび前記分離用犠牲絶縁膜を除去する段階は、 湿式蝕刻方法を使用して行われることを特徴とする請求
項11に記載のキャパシタの電極製造方法。 - 【請求項17】 前記平坦化は、 前記分離用犠牲絶縁膜上を前記モールド用犠牲絶縁膜が
露出されるよう化学機械的研磨またはエッチバック段階
を含むことを特徴とする請求項11に記載のキャパシタ
の電極製造方法。
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