JP2002057306A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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Abstract
耐圧のトランジスタを形成することなく容易に絶縁破壊
することができるアンチヒューズを有する半導体装置及
びその製造方法を提供する。 【解決手段】 蓄積電極80と同一の導電層よりなる下
部電極81と、下部電極81上に形成され、キャパシタ
誘電体膜と同一の誘電体膜よりなる誘電体膜86と、誘
電体膜86上に形成され、プレート電極88と同一の導
電層よりなる上部電極89と、下部電極81と上部電極
89とが対向する領域の誘電体膜86と下部電極81と
の間又はその近傍に形成された導電膜78とを有するア
ンチヒューズとを有する。
Description
技術に係り、特に、DRAM型の記憶素子を有する半導
体装置及びその製造方法に関する。
シタでメモリセルを構成できる半導体記憶装置である。
DRAMでは、多数のメモリセルが集積化されている
が、これらのメモリセルのすべてが必ずしも正常に動作
するとは限らない。そこで、不良なメモリセルを、正常
なメモリセルに置き換えることにより、歩留りを向上す
る技術が提案されている。
き換えるためには、回路の切り換えを行う必要がある。
提案されている半導体装置には、回路を切り換えるため
のアンチヒューズが設けられており、このアンチヒュー
ズを短絡することにより回路の切り換えができる。な
お、一般にヒューズとは回路を開放するものであるが、
ここでいうヒューズは回路を短絡するものであり、アン
チヒューズと呼ばれている。
は、メモリセルのキャパシタと同様の構造のキャパシタ
により構成されている。即ち、対向する2つの電極と、
この2つの電極の間に挟まれた誘電体膜とにより、アン
チヒューズが構成されている。2つの電極の間に所定値
以上の電圧を印加すると、誘電体膜が絶縁破壊されて2
つの電極間が短絡され、これにより回路の切り換えが可
能となる。
れている半導体装置では、アンチヒューズの絶縁破壊を
行うための高耐圧トランジスタを形成しなければなら
ず、半導体装置の小型化、高集積化、低コスト化におけ
る阻害要因となっていた。
は、十分な信頼性を確保することが必要なため、通常印
加される電圧によって容易に破壊されないようにするこ
とが必要となる。一方、アンチヒューズにはメモリセル
のキャパシタと同様の構造のキャパシタが用いられてい
るため、メモリセルに通常印加される電圧より十分に高
い電圧を印加しなければ誘電体膜を絶縁破壊することが
できない。アンチヒューズに高い電圧を印加できるよう
にするためには、高耐圧のトランジスタを別途形成しな
ければならず、高耐圧のトランジスタはサイズが大きい
ため、チップサイズの増大を招いていた。半導体装置の
製造コストは、チップサイズとほぼ比例関係にあり、製
造コストの増大を招いていた。また、高耐圧のトランジ
スタを形成するためには、厚いゲート絶縁膜を形成しな
ければならず、このため、製造工程の増大を招いてい
た。また、高耐圧のトランジスタと他のトランジスタと
を電気的に分離するためには、高耐圧の素子分離領域を
形成しなければならず、そのための工程を追加する必要
があり、製造コストの増大を招いていた。
に形成することができ、高耐圧のトランジスタを形成す
ることなく容易に絶縁破壊することができるアンチヒュ
ーズを有する半導体装置及びその製造方法を提供するこ
とにある。
成された蓄積電極と、前記蓄積電極上に形成された第1
の誘電体膜と、前記第1の誘電体膜上に形成されたプレ
ート電極とを有するキャパシタと、前記基板上に形成さ
れ、前記蓄積電極と同一の導電層よりなる下部電極と、
前記下部電極上に形成され、前記第1の誘電体膜と同一
の誘電体膜よりなる第2の誘電体膜と、前記誘電体膜上
に形成され、前記プレート電極と同一の導電層よりなる
上部電極と、前記下部電極と前記上部電極とが対向する
領域の前記第2の誘電体膜と前記下部電極との間又はそ
の近傍に形成された導電膜とを有するアンチヒューズと
を有し、前記アンチヒューズの絶縁耐圧は、前記キャパ
シタの絶縁耐圧より低いことを特徴とする半導体装置に
よって達成される。
と、前記蓄積電極と同一の導電層よりなり、露出面の少
なくとも一部に前記蓄積電極と異なる導電層よりなる導
電膜が形成された下部電極とを形成する工程と、前記蓄
積電極上及び前記下部電極上に誘電体膜を形成する工程
と、前記誘電体膜上に、前記蓄積電極に対向するプレー
ト電極と、前記下部電極に対向する上部電極とを形成す
る工程とを有し、前記蓄積電極と前記誘電体膜と前記プ
レート電極とを有するキャパシタと、前記下部電極と前
記誘電体膜と前記上部電極とをアンチヒューズを形成す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法によっても達
成される。
施形態による半導体装置及びその製造方法について図1
乃至図7を用いて説明する。図1は本実施形態による半
導体装置の構造を示す断面図及び平面図である。図2乃
至図7は本実施形態による半導体装置の製造方法を示す
工程断面図である。
構造について図1を用いて説明する。なお、図1(a)
は本実施形態による半導体装置の断面図を示すものであ
り、図面右側がヒューズ領域の断面を、図面左側がメモ
リセル領域の断面を示している。また、図1(b)は本
実施形態による半導体装置のメモリセル領域の平面図を
示すものであり、図1(a)のメモリセル領域の断面図
は図1(b)のA−A′線断面に沿った断面図を表した
ものである。
する素子分離膜12が形成されている。素子領域上に
は、ゲート電極20とソース/ドレイン拡散層26、2
8とを有するメモリセルトランジスタと、ゲート電極2
2とソース/ドレイン拡散層30とを有するヒューズ用
トランジスタとが形成されている。ゲート電極20は、
図1(b)に示すようにワード線を兼ねる導電膜として
も機能する。
ランジスタが形成されたシリコン基板10上には、層間
絶縁膜32、46が形成されている。層間絶縁膜46上
には、プラグ40を介してソース/ドレイン拡散層26
に接続されたビット線54が形成されている。
に、ワード線と交わる方向に延在して複数形成されてい
る。ビット線54が形成された層間絶縁膜46上には、
層間絶縁膜58が形成されている。
密着層78、プラグ62及びプラグ42を介してソース
/ドレイン拡散層28に接続されたシリンダ状の蓄積電
極80が形成されている。
着層78、プラグ63及びプラグ44を介してソース/
ドレイン拡散層30に接続されたシリンダ状の下部電極
81が形成されている。下部電極81は、蓄積電極80
と同一の導電膜により構成されている。
パ膜64、層間絶縁膜66、エッチングストッパ膜68
が形成されている。
86を介してプレート電極88が形成されている。
86を介して上部電極89が形成されている。上部電極
89は、プレート電極88と同一の導電膜により構成さ
れている。
よりなるメモリセルを有するDRAMが構成されてい
る。
ューズの下部電極81と上部電極89とが対向する領域
において、密着層78がキャパシタ誘電体膜86に接触
していることに主な特徴がある。即ち、密着層78はキ
ャパシタ誘電体膜86との相性が一般に悪いため、密着
層78とキャパシタ誘電体膜86とが接すると、キャパ
シタ誘電体膜86の絶縁性が劣化する。本実施形態で
は、下部電極81と上部電極89とが対向する領域にお
いて、下部電極81の側面に密着層78が形成されてい
るので、キャパシタ誘電体膜86の絶縁性を劣化するこ
とができる。このため、本実施形態によれば、高電圧を
印加することなく容易にアンチヒューズを絶縁破壊する
ことができる。
極80とプレート電極88とが対向する領域において、
密着層78がキャパシタ誘電体膜86に接触していな
い。密着層78は間隙の部分においてキャパシタ誘電体
膜86に接触しているが、この間隙の部分においてはキ
ャパシタ誘電体膜86の厚さが厚くなっている。このた
め、メモリセルのキャパシタにおいては、キャパシタ誘
電体膜86の絶縁性は高く確保されている。
ヒューズにおけるキャパシタ誘電体膜86の絶縁性を劣
化させる一方、メモリセルにおけるキャパシタ誘電体膜
86の絶縁性を高く確保しているので、高電圧を印加す
ることなくアンチヒューズを絶縁破壊することが可能で
ある。本実施形態によれば、高耐圧のトランジスタを形
成することなく、メモリセルトランジスタと同様の小型
のトランジスタを用いてアンチヒューズを破壊すること
ができるので、半導体装置の小型化、高集積化、低コス
ト化に寄与することができる。また、本実施形態によれ
ば、高耐圧のトランジスタのための厚いゲート絶縁膜や
高耐圧の素子分離領域を形成する必要がないので、製造
工程の簡略化を実現することができ、ひいては半導体装
置の低コスト化に寄与することができる。
方法について図2乃至図7を用いて説明する。なお、図
2及び図4乃至図7において、各図右側はヒューズ領域
の工程断面図を表し、各図左側は図1(b)のA−A′
線断面における工程断面図を表している。また、図3
は、図1(b)のB−B′線断面における工程断面図を
表している。
ばSTI(Shallow Trench Isolation)法により素子分
離膜12を形成する。
数の素子領域上に、例えば熱酸化法により、シリコン酸
化膜よりなるゲート絶縁膜14、16を形成する。な
お、ゲート絶縁膜14はメモリセルトランジスタのゲー
ト絶縁膜であり、ゲート絶縁膜16はヒューズ用トラン
ジスタのゲート絶縁膜であるものとする。
えば多結晶シリコン膜とシリコン窒化膜とを順次堆積し
た後、この積層膜をパターニングし、上面がシリコン窒
化膜18により覆われた多結晶シリコン膜よりなるゲー
ト電極20、22を形成する。ここで、ゲート電極20
はメモリセルトランジスタのゲート電極であり、ゲート
電極22はヒューズ用トランジスタのゲート電極である
ものとする。なお、ゲート電極20、22は、多結晶シ
リコン膜に限られるものではなく、ポリサイド構造、ポ
リメタル構造、或いは、金属膜等を適用してもよい。
てイオン注入を行い、ゲート電極20の両側のシリコン
基板10中にソース/ドレイン拡散層26、28を形成
し、ゲート電極22の両側のシリコン基板10中にLD
D領域或いはエクステンション領域を形成する。
えばシリコン窒化膜を堆積した後にエッチバックし、ゲ
ート電極20、22及びシリコン窒化膜18の側壁にシ
リコン窒化膜よりなるサイドウォール絶縁膜24を形成
する。
絶縁膜24をマスクとしてイオン注入を行い、ゲート電
極22の両側のシリコン基板10中に、ソース/ドレイ
ン拡散層30を形成する。
20と、その両側のシリコン基板10中に形成されたソ
ース/ドレイン拡散層26、28とを有するメモリセル
トランジスタを形成し、ヒューズ領域に、ゲート電極2
2と、その両側のシリコン基板10中に形成されたソー
ス/ドレイン拡散層30とを有するヒューズ用トランジ
スタを形成する(図2(a)、図3(a)参照)。
ばシリコン酸化膜を堆積した後、CMP(化学的機械的
研磨:Chemical Mechanical Polishing)法あるいはエ
ッチバック法等によりシリコン窒化膜18が露出するま
でその表面を研磨し、表面が平坦化されたシリコン酸化
膜よりなる層間絶縁膜32を形成する。
チング技術により、層間絶縁膜32に、ソース/ドレイ
ン拡散層26に達するスルーホール34と、ソース/ド
レイン拡散層28に達するコンタクトホール36と、ソ
ース/ドレイン拡散層30に達するスルーホール38と
を、ゲート電極20、22及びサイドウォール絶縁膜2
4に対して自己整合的に形成する(図2(b)、図3
(b)参照)。
クトホール34、36、38内に、プラグ40、42、
44をそれぞれ埋め込む(図2(c)、図3(c)参
照)。例えば、CVD法により多結晶シリコン膜を堆積
してエッチバックすることによりコンタクトホール3
4、36、38内のみに多結晶シリコン膜を残存させた
後、イオン注入法により多結晶シリコン膜にドーピング
して低抵抗化し、ドープトポリシリコンよりなるプラグ
40、42、44を形成する。なお、イオン注入法を用
いずに、初めからドープトポリシリコンを形成してもよ
い。
えば膜厚50〜100nmのシリコン酸化膜を堆積し、
シリコン酸化膜よりなる層間絶縁膜46を形成する。
チング技術により、プラグ40に達するコンタクトホー
ル48を層間絶縁膜46に形成する(図2(d)、図3
(d)参照)。なお、図2(d)に示す断面にはプラグ
40に達するコンタクトホールは現れないが、他の構成
要素との位置関係を明確にするため、以降の図面におい
て破線で表すこととする。
N(窒化チタン)膜とW(タングステン)膜とシリコン
窒化膜とを順次堆積してパターニングし、上面がシリコ
ン窒化膜52により覆われプラグ40を介してソース/
ドレイン拡散層26に接続されたビット線54を形成す
る(図2(e)、図3(e)参照)。なお、図3(e)
に示す断面にはビット線54は現れないが、他の構成要
素との位置関係を明確にするため、以降の図面において
破線で表すこととする。
ン窒化膜を堆積した後にエッチバックし、ビット線54
及びシリコン窒化膜52の側壁にサイドウォール絶縁膜
(図示せず)を形成する。
えば膜厚500nmのシリコン酸化膜を堆積し、CMP
法によりシリコン窒化膜52が露出するまでその表面を
研磨し、表面が平坦化されたシリコン酸化膜よりなる層
間絶縁膜58を形成する。
チング技術により、プラグ42、44に達するコンタク
トホール60、61を層間絶縁膜58、46に形成する
(図4(a)参照)。コンタクトホール60は、ビット
線54上に形成されたシリコン窒化膜52及びビット線
54の側壁に形成されたサイドウォール絶縁膜(図示せ
ず)に対して自己整合的に開口することができる。
コンタクトホール60、61内に、プラグ62、63を
埋め込む(図4(b)参照)。例えば、CVD法によ
り、例えばTi(チタン)膜とTiN膜とW膜とを順次
堆積した後、CMP法或いはエッチバック法によってコ
ンタクトホール60、61内にW膜、TiN膜及びTi
膜を残存させることにより、プラグ62、63を形成す
る。
法により、例えば膜厚40nm程度のシリコン窒化膜を
堆積し、シリコン窒化膜よりなるエッチングストッパ膜
64を形成する。
えばCVD法により、例えば膜厚100nmのシリコン
酸化膜を堆積し、シリコン酸化膜よりなる層間絶縁膜6
6を形成する。
法により、例えば膜厚40nm程度のシリコン窒化膜を
形成し、シリコン窒化膜よりなるエッチングストッパ膜
68を形成する。
えばCVD法により、例えば膜厚700nmのシリコン
酸化膜を堆積し、シリコン酸化膜よりなる層間絶縁膜7
0を形成する。
法により、例えば膜厚50nmのアモルファスシリコン
膜を堆積し、アモルファスシリコン膜よりなるハードマ
スク72を形成する(図4(c)参照)。
70をエッチングする際にフォトレジスト膜だけでは十
分なマスク性を得られない場合を考慮したものであり、
フォトレジスト膜に十分な耐性があるときには必ずしも
形成する必要はない。また、エッチングストッパ膜64
及び層間絶縁膜66は、後工程でメモリセル領域の層間
絶縁膜70を選択的に除去する際に、蓄積電極80や下
部電極81が剥がれたり、倒れたりするのを防止するた
めのものである。したがって、蓄積電極80や下部電極
81が剥がれる虞がない場合には、エッチングストッパ
膜64及び層間絶縁膜66を形成せずに、層間絶縁膜5
8上に直にエッチングストッパ膜68、層間絶縁膜70
及びハードマスク72を堆積してもよい。
チング技術により、ハードマスク72をパターニングす
る。この後、ハードマスク72をマスクとして、層間絶
縁膜70、エッチングストッパ膜68、層間絶縁膜6
6、エッチングストッパ膜64を異方性エッチングし、
プラグ62、63に達する開口部74、75を形成す
る。開口部74は、蓄積電極80の形成予定領域に開口
され、開口部75は、下部電極81の形成予定領域に開
口される(図5(a)参照)。
えば膜厚5〜10nmのTiN膜と、例えば膜厚30n
mのRu膜とを堆積する。なお、Ru膜は、蓄積電極8
0及び下部電極81となる膜である。また、TiN膜
は、蓄積電極80とプラグ62との間、下部電極81と
プラグ63との間、並びに、蓄積電極80とエッチング
ストッパ膜64、68及び層間絶縁膜66との間の密着
性を高めるための密着層78となるものである。
膜は、後に形成するキャパシタ誘電体膜86との相性に
応じて適宜選択する。例えば、キャパシタ誘電体膜86
としてTa2O5のような誘電体膜を用いる場合には、プ
レート電極62としてRu(ルテニウム)、RuOx
(酸化ルテニウム)、W(タングステン)、WN(窒化
タングステン)などを用いることができる。また、キャ
パシタ誘電体86としてBST(BaSrTiOx)や
ST(SrTiOx)のような誘電体膜を用いる場合に
は、プレート電極62としてはPt(プラチナ)、R
u、RuOx、W、SRO(SrRuO3)などを用い
ることができる。また、キャパシタ誘電体膜86として
ON(SiO2/SiN)膜などの誘電体膜を用いる場
合には、プレート電極62としてドープトポリシリコン
などを用いることができる。更に、キャパシタ誘電体膜
86としてPZTのような誘電体膜を用いる場合には、
プレート電極62としてPtやIrOx(酸化イリジウ
ム)などを用いることができる。その他、TiOx(酸
化チタン)、SiN(窒化シリコン)、SiON(窒化
酸化シリコン)、Al2O3(アルミナ)、SBT(Sr
BiTiOx)などの誘電体膜を用いる場合にも、これ
ら誘電体膜との相性に応じて適宜選択すればよい。
は蓄積電極80とプラグ62或いは蓄積電極80とエッ
チングストッパ膜64、68及び層間絶縁膜66との間
の密着性に優れた材料とする。例えば、蓄積電極80と
してRu(ルテニウム)、Pt(プラチナ)、W(タン
グステン)、SRO(SrRuO3)などを用いる場合
には、密着層78としてTiN(窒化チタン)やWN
(窒化タングステン)などを用いることができる。本実
施形態では、蓄積電極80としてRu膜を想定し、密着
層78をTiN膜により構成するものとする。
り、例えばSOG膜を堆積する。SOG膜は、後工程で
研磨により蓄積電極80及び密着層78を形成する際に
蓄積電極の内側の領域を保護する内側保護膜として機能
するものであり、SOG膜の代わりに例えばフォトレジ
スト膜を適用してもよい。
70が表面に露出するまで、SOG膜、Ru膜、TiN
膜、及び、ハードマスク72を平坦に除去する。これに
より、開口部74内に形成されたTiN膜よりなる密着
層78と、開口部74内に形成されたRu膜よりなる蓄
積電極80と、密着層78及び蓄積電極80が形成され
た開口部74内に埋め込まれたSOG膜よりなる内側保
護膜82とを形成する。また、開口部75内に形成され
たTiN膜よりなる密着層78と、開口部75内に形成
されたRu膜よりなる下部電極81と、密着層78及び
下部電極81が形成された開口部75内に埋め込まれた
SOG膜よりなる内側保護膜82とを形成する(図5
(b)参照)。
エッチングにより、エッチングストッパ膜68をストッ
パとして、メモリセル領域の層間絶縁膜70及び内側保
護膜82をエッチングする。SOG膜よりなる内側保護
膜82はCVD法により堆積したシリコン酸化膜等と比
較してエッチングレートが高いため、層間絶縁膜70の
エッチングと同時に完全に除去される(図6(a)参
照)。
ォトレジスト膜を形成する。この後、フォトリソグラフ
ィ技術を用いてフォトレジスト膜をパターニングし、こ
れにより、メモリセル領域を開口し、ヒューズ領域を覆
うフォトレジストマスク84を形成する。
水素とを含む水溶液により、フォトレジストマスク8
4、蓄積電極80、エッチングストッパ膜68、及び層
間絶縁膜66に対して選択的にエッチングする。このエ
ッチングは、密着層78と後に形成するキャパシタ誘電
体膜86との相性が悪いためであり、少なくとも、エッ
チングストッパ膜68及び層間絶縁膜66と蓄積電極8
0との間に間隙が形成されるまで密着層78をエッチン
グする。なお、密着層とキャパシタ誘電体膜との相性に
よるキャパシタ特性の劣化を防止する技術に関しては、
本出願人による特願平10−315370号明細書に詳
述されている(図6(b)参照)。
えば膜厚10〜30nmのTa2O5膜或いはBST膜を
堆積し、Ta2O5或いはBSTよりなるキャパシタ誘電
体膜86を形成する。間隙の部分では、キャパシタ誘電
体膜86と密着層78とが接触することとなるが、間隙
の部分ではキャパシタ誘電体膜86が厚くなっているた
め、キャパシタ誘電体膜86と密着層78との相性が悪
い場合であっても、大きなリーク電流が生じることはな
い。一方、アンチヒューズの下部電極81の側面では、
下部電極81とキャパシタ誘電体膜86との間に密着層
78が形成されているので、キャパシタ誘電体膜86の
絶縁性が劣化する。このため、高耐圧のトランジスタを
用いることなく、アンチヒューズを絶縁破壊することが
可能となる(図7(a)参照)。
えば膜厚50〜300nmのRu膜を堆積した後、通常
のリソグラフィー技術及びエッチング技術によりこのR
u膜をパターニングし、Ru膜よりなるプレート電極8
8及び上部電極89を形成する(図7(b)参照)。な
お、プレート電極88や上部電極89を構成する材料
は、蓄積電極80や下部電極81と同様に、キャパシタ
誘電体膜86との相性に応じて適宜選択する。
よりなるDRAMを製造することができる。
よる半導体装置及びその製造方法を図8乃至図9を用い
て説明する。図8は、本実施形態による半導体装置を示
す断面図である。図9は、本実施形態による半導体装置
の製造方法を示す工程断面図である。図1乃至図7に示
す第1実施形態による半導体装置及びその製造方法と同
一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略また
は簡潔にする。
構造について図8用いて説明する。
体装置は、基本的な構造は図1に示す第1実施形態によ
る半導体装置と同様である。
ル領域を除く領域に、蓄積電極80の高さとほぼ等しい
高さの層間絶縁膜70が形成されており、これにより、
メモリセル領域とその他の領域との間のグローバル段差
が緩和されていることに主な特徴がある。本実施形態に
よれば、メモリセル領域とその他の領域とのグローバル
段差が緩和されているので、層間絶縁膜70上に配線層
を形成する場合においても、微細なリソグラフィーが容
易となり、また、配線の信頼性をも高めることができ
る。
ヒューズの下部電極81の上部において、密着層78と
キャパシタ誘電体膜86とが接触し、この部分でキャパ
シタ誘電体膜86の絶縁性が劣化するようになってい
る。従って、本実施形態によっても、第1実施形態によ
る半導体装置と同様に、高電圧を印加することなくアン
チヒューズを絶縁破壊することができる。
方法について図9を用いて説明する。
1実施形態による半導体装置の製造方法と同様にして、
開口部74内に形成されたTiN膜よりなる密着層78
と、開口部74内に形成されたRu膜よりなる蓄積電極
80と、密着層78及び蓄積電極80が形成された開口
部74内に埋め込まれた内側保護膜82とを形成する。
また、開口部75内に形成されたTiN膜よりなる密着
層78と、開口部75内に形成されたRu膜よりなる下
部電極81と、密着層78及び下部電極81が形成され
た開口部75内に埋め込まれたSOG膜よりなる内側保
護膜82とを形成する。
ォトレジスト膜を形成する。この後、フォトリソグラフ
ィ技術を用いてフォトレジスト膜をパターニングし、こ
れにより、メモリセル領域を開口し、ヒューズ領域を覆
うフォトレジストマスク91を形成する。
エッチングにより、エッチングストッパ膜68をストッ
パとして、メモリセル領域の層間絶縁膜70及び内側保
護膜82をエッチングする。なお、ここでドライエッチ
ングを用いてもよいが、ウエットエッチングのように若
干等方性のあるエッチングを行った方が、逆テーパの部
分に層間絶縁膜70や内側保護膜82の残渣が残るのを
防止することができる(図9(a)参照)。
水素とを含む水溶液により、フォトレジストマスク9
1、蓄積電極80、エッチングストッパ膜68、及び層
間絶縁膜66に対して選択的にエッチングする。この
際、第1実施形態と同様に、少なくとも、エッチングス
トッパ膜68及び層間絶縁膜66と蓄積電極80との間
に間隙が形成されるまで密着層78をエッチングする
(図9(b)参照)。
(a)及び図7(b)に示す第1実施形態による半導体
装置の製造方法と同様であるので、説明を省略する。
よりなるDRAMを製造することができる。
る半導体装置及びその製造方法を図10及び図11を用
いて説明する。図10は、本変形例による半導体装置を
示す断面図である。図11は、本変形例による半導体装
置の製造方法を示す工程断面図である。
すように、アンチヒューズの下部電極81の内側に内側
保護膜82が埋め込まれていないことに主な特徴があ
る。
の内側に内側保護膜が埋め込まれていない場合であって
も、図8に示す第2実施形態による半導体装置と同様
に、アンチヒューズの下部電極81の上部において、密
着層78とキャパシタ誘電体膜86とが接触し、この部
分でキャパシタ誘電体膜86の絶縁性が劣化する。従っ
て、本変形例によっても、図8に示す第2実施形態によ
る半導体装置と同様に、高耐圧トランジスタを用いるこ
となく容易にアンチヒューズを絶縁破壊することができ
る。
法を図11を用いて説明する。
1実施形態による半導体装置の製造方法と同様にして、
開口部74内に形成されたTiN膜よりなる密着層78
と、開口部74内に形成されたRu膜よりなる蓄積電極
80と、密着層78及び蓄積電極80が形成された開口
部74内に埋め込まれた内側保護膜82とを形成する。
また、開口部75内に形成されたTiN膜よりなる密着
層78と、開口部75内に形成されたRu膜よりなる下
部電極81と、密着層78及び下部電極81が形成され
た開口部75内に埋め込まれたSOG膜よりなる内側保
護膜82とを形成する。
2実施形態による半導体装置の製造方法と同様にして、
密着層78をエッチングする。
側に埋め込まれている内側保護膜82をエッチングす
る。内側保護膜82が例えばフォトレジストにより形成
されている場合には、フォトレジストマスク91と内側
保護膜82とを同じ工程で除去することができる(図1
1参照)。
(a)及び図7(b)に示す第1実施形態による半導体
装置の製造方法と同様であるので、説明を省略する。
造することができる。
よる半導体装置及びその製造方法について図12及び図
13を用いて説明する。図12は、本実施形態による半
導体装置を示す断面図である。図13は、本実施形態に
よる半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。な
お、図1乃至図11に示す第1又は第2実施形態による
半導体装置及びその製造方法と同一の構成要素には同一
の符号を付し説明を省略し或いは簡略にする。
て図12を用いて説明する。
導体装置は、基本的な構造は図1に示す第1実施形態に
よる半導体装置と同様である。
タとアンチヒューズの構造がシリンダ状ではなく柱状で
ある点に主な特徴がある。
ヒューズの下部電極81aの上部において、密着層78
とキャパシタ誘電体膜86とが接触し、この部分でキャ
パシタ誘電体膜86の絶縁性が劣化するようになってい
る。従って、本実施形態によっても、第1実施形態によ
る半導体装置と同様に、高電圧を印加することなくアン
チヒューズを絶縁破壊することができる。
方法について図13を用いて説明する。
示す第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様に
して、層間絶縁膜70、エッチングストッパ膜68、層
間絶縁膜66、及びエッチングストッパ膜64を貫きプ
ラグ62、63を露出する開口部74、75を形成す
る。
えば膜厚10nmのTiN膜と、例えば膜厚30nmの
Ru膜とを堆積する。なお、Ru膜は蓄積電極80a及
び下部電極81aとなる膜であり、TiN膜は密着層7
8となる膜である。
70が表面に露出するまで、Ru膜、TiN膜、及び、
ハードマスク72を平坦に除去し、開口部74内に形成
されたTiN膜よりなる密着層78と、開口部74、7
5内に埋め込まれたRu膜よりなる柱状の蓄積電極80
a及び下部電極81aとを形成する(図13(a)参
照)。
態による半導体装置の製造方法と同様にして、層間絶縁
膜70をエッチングする(図13(b)参照)。
(b)乃至図7(b)に示す第1実施形態による半導体
装置の製造方法と同様であるので説明を省略する。
よりなるDRAMを製造することができる。
限らず種々の変形が可能である。
ストッパ膜64、層間絶縁膜66、エッチングストッパ
膜68を形成することなく、半導体装置を構成してもよ
い。また、図14に示すように、導体プラグと一体に蓄
積電極80bや下部電極81bを形成してもよい。この
ような半導体装置の製造方法は、本出願人による特願平
10−315370号明細書、又は特願2000−18
5176号明細書を適宜参照されたい。
よる半導体装置及びその製造方法に柱状キャパシタを適
用した例を説明したが、第2実施形態による半導体装置
及びその製造方法においても同様にして柱状キャパシタ
を適用することができる。
積電極との間の密着性を向上するための密着層を利用し
てアンチヒューズの絶縁耐圧を低下したが、アンチヒュ
ーズの下部電極上に誘電体膜の膜質を劣化しうる他の導
電層を選択的に形成するようにしてもよい。この場合、
密着層は形成しなくてもよい。
願平10−315370号明細書、又は特願2000−
185176号明細書に記載された半導体装置及びその
製造方法に適宜適用可能である。
タと同時にアンチヒューズを形成する場合であっても、
アンチヒューズにおけるキャパシタ誘電体膜の絶縁性を
劣化させ、メモリセルにおけるキャパシタ誘電体膜の絶
縁性を高く確保することができるので、高耐圧のトラン
ジスタを形成することなく、メモリセルトランジスタと
同様の小型のトランジスタを用いてアンチヒューズを破
壊することができる。従って、本発明によれば、半導体
装置の小型化、高集積化、低コスト化に寄与することが
できる。
を示す断面図及び平面図である。
方法を示す工程断面図(その1)である。
方法を示す工程断面図(その2)である。
方法を示す工程断面図(その3)である。
方法を示す工程断面図(その4)である。
方法を示す工程断面図(その5)である。
方法を示す工程断面図(その6)である。
断面図である。
方法を示す工程断面図である。
装置を断面図である。
装置の製造方法を示す工程断面図である。
造を示す断面図である。
造方法を示す工程断面図である。
す断面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 基板上に形成された蓄積電極と、前記蓄
積電極上に形成された第1の誘電体膜と、前記第1の誘
電体膜上に形成されたプレート電極とを有するキャパシ
タと、 前記基板上に形成され、前記蓄積電極と同一の導電層よ
りなる下部電極と、前記下部電極上に形成され、前記第
1の誘電体膜と同一の誘電体膜よりなる第2の誘電体膜
と、前記誘電体膜上に形成され、前記プレート電極と同
一の導電層よりなる上部電極と、前記下部電極と前記上
部電極とが対向する領域の前記第2の誘電体膜と前記下
部電極との間又はその近傍に形成された導電膜とを有す
るアンチヒューズとを有し、 前記アンチヒューズの絶縁耐圧は、前記キャパシタの絶
縁耐圧より低いことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置において、 前記基板と前記蓄積電極との間に、前記導電膜と同一の
導電層よりなり、前記蓄積電極と前記プレート電極とが
対向する領域の前記第1の誘電体膜と前記蓄積電極との
間又はその近傍に延在しない密着層を更に有することを
特徴とする半導体装置。 - 【請求項3】 請求項1又は2記載の半導体装置におい
て、 前記導電層は、前記基板と前記下部電極との間に延在し
て形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項4】 基板上に、蓄積電極と、前記蓄積電極と
同一の導電層よりなり、露出面の少なくとも一部に前記
蓄積電極と異なる導電層よりなる導電膜が形成された下
部電極とを形成する工程と、 前記蓄積電極上及び前記下部電極上に誘電体膜を形成す
る工程と、 前記誘電体膜上に、前記蓄積電極に対向するプレート電
極と、前記下部電極に対向する上部電極とを形成する工
程とを有し、 前記蓄積電極と前記誘電体膜と前記プレート電極とを有
するキャパシタと、前記下部電極と前記誘電体膜と前記
上部電極とをアンチヒューズを形成することを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
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JP2000242538A JP3895099B2 (ja) | 2000-08-10 | 2000-08-10 | 半導体装置及びその製造方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2004071759A (ja) * | 2002-08-05 | 2004-03-04 | Fujitsu Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
US7102189B2 (en) | 2003-01-17 | 2006-09-05 | Fujitsu Limited | Semiconductor device suitable for forming conductive film such as platinum with good coverage, and its manufacture |
US7268036B2 (en) | 2002-03-28 | 2007-09-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor device and method for fabricating the same |
JP2007317882A (ja) * | 2006-05-25 | 2007-12-06 | Renesas Technology Corp | 半導体装置 |
-
2000
- 2000-08-10 JP JP2000242538A patent/JP3895099B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7268036B2 (en) | 2002-03-28 | 2007-09-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor device and method for fabricating the same |
JP2004071759A (ja) * | 2002-08-05 | 2004-03-04 | Fujitsu Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
JP4632620B2 (ja) * | 2002-08-05 | 2011-02-16 | 富士通セミコンダクター株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
US7102189B2 (en) | 2003-01-17 | 2006-09-05 | Fujitsu Limited | Semiconductor device suitable for forming conductive film such as platinum with good coverage, and its manufacture |
US7470595B2 (en) | 2003-01-17 | 2008-12-30 | Fujitsu Limited | Oxidizing a metal layer for a dielectric having a platinum electrode |
JP2007317882A (ja) * | 2006-05-25 | 2007-12-06 | Renesas Technology Corp | 半導体装置 |
US8331185B2 (en) | 2006-05-25 | 2012-12-11 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device having electrical fuses with less power consumption and interconnection arrangement |
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