JP2002076303A - 半導体装置の製造方法と半導体装置 - Google Patents
半導体装置の製造方法と半導体装置Info
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Abstract
の破壊を防止できる半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 半導体装置の製造方法は、(ア)半導体
素子を形成した半導体基板上に第1層間絶縁膜を形成す
る工程と、(イ)前記第1層間絶縁膜中に接続孔を形成
する工程と、(ウ)前記接続孔を埋めて、窒化可能な導
電体のプラグを形成する工程と、(エ)窒化性雰囲気中
で前記半導体基板を加熱し、前記プラグを表面から窒化
する工程とを含む。
Description
方法と半導体装置に関し、特にキャパシタを有する半導
体装置の製造方法とキャパシタを有する半導体装置とに
関する。
す高集積化が要求されている。キャパシタを用いた半導
体メモリ装置においては、メモリセルの微細化と共にキ
ャパシタを立体的な3次元構造で作成することが必要と
なる。
電極の組み合わせと見ることができる。3次元構造にお
いては、下部電極を3次元構造とし、その表面上に誘電
体膜、上部電極を形成する。キャパシタ電極面積を小さ
くし、十分な容量を確保するためには、キャパシタ誘電
体膜を高い誘電率を有する高誘電体、たとえば酸化タン
タル(化学量論的組成はTa2O5、TaOと略記す
る)、で形成することが望まれる。ここで高い誘電率と
は、約20以上の比誘電率を指す。
と、電源を切り離しても記憶状態を保持できる不揮発性
メモリを構成できる。強誘電体としては、チタン酸スト
ロンチュ−ム(SrTiO3、STOと略記する)、チ
タン酸バリウムストロンチューム(BaxSr1-xTiO
3.BSTと略記する)、チタン酸鉛ジルコニューム
(Pb1-xZrxTiO3、PZTと略記する)等が用い
られる。
酸素を含む酸化性雰囲気中で熱処理(アニール)するこ
とが望まれる。このため、下部電極は耐酸化性の高い金
属、酸化しても導電性を保つ金属またはその酸化物で形
成することが望まれる。このような金属としてRu、I
r、Ptのようなレアメタルが検討されている。なお、
レアメタルは貴金属を含む概念である。
合、いくつかの問題がある。レアメタルをシリコン上に
直接接触させると、加熱された時シリサイドを形成す
る。シリサイドの抵抗率はメタルの抵抗率より高く、深
さ方向に均一に反応がおこらない(表面凹凸が大きくな
る)。シリサイドを形成しないようにするには、レアメ
タルとシリコンとの間にバリアメタル層を挿入すること
が望まれる。バリアメタルとしては、TiN、WNxな
どの単一金属の窒化物、TiAlN等の2種類以上の金
属の窒化物などが研究されている。
せる性質を有する。下層にAl、Cu、W等の一般的な
配線材料の金属層が存在する場合、レアメタル層を透過
した酸素により下層金属層が酸化されると、抵抗率を上
げる、絶縁体となる、体積を膨張させる等の現象が生じ
る。
Wプラグが用いられる。Wプラグ上に例えばスパッタリ
ングでRu層をある程度堆積し、その後酸素触媒を用い
たRuの化学気相堆積(CVD)を行なう。この時Wプ
ラグが酸化されると、体積膨張によりWプラグとその上
の構造が破壊されることがある。
れる誘電体層によって構成される。電極が平面状の場
合、電極間に形成される電界はほぼ均一である。しかし
ながら、電極が3次元構造を有する場合、誘電体膜内に
発生する電界は必ずしも均一とはならない。
極がカップ型形状を有する。下部電極の頂面は、化学機
械研磨(CMP)等によって成形され、側面とほぼ直交
する。この場合、下部電極の頂面と側面との境界部分に
おいて電界集中が発生する。均一な膜厚の誘電体膜を形
成した場合、頂面と側面との境界部分の誘電体膜におい
て誘電破壊の生じる可能性が強くなる。誘電破壊が生じ
ないように誘電体膜を厚くすると、平坦な表面の部分に
おいては、不必要に厚い誘電体膜を形成することにな
る。
ングすると、表面上にフェンスと呼ばれるエッチング生
成物が堆積する。この生成物は一旦形成されると除去が
難しい。
水素雰囲気中でアニールされる。この時、Ruは触媒作
用で水素のラジカルを発生させると考えられている。キ
ャパシタの酸化物誘電体膜が還元され、特性が変化して
しまうことがある。
る場合を説明したが、レアメタルを電極材料として用い
ると、同様の問題が生じ得る。
半導体メモリ装置において、構造が微細化されるにつ
れ、種々の解決すべき問題が生じている。
る際、プラグが酸化し、破壊される危険性がある。
シタを形成する際、プラグの破壊を防止できる半導体装
置の製造方法を提供することである。
と、キャパシタの下部電極と上部電極との間に挟まれる
誘電体膜の誘電破壊の問題が深刻化する。電極の厚さが
誘電体膜の厚さとコンパラブルになると、誘電破壊の可
能性は指数関数的に増大する。
パシタを、誘電破壊の問題を効率的に解決しつつ製造す
ることのできる半導体装置の製造方法を提供することで
ある。
成すると、電極パターニング時にエッチング生成物が生
じ、また水素中アニ−リング時にキャパシタの特性変化
の可能性を有する。
素中アニーリングにおける問題を低減したキャパシタ構
造を有する半導体装置の製造方法を提供することであ
る。
を低減することのできる半導体装置を提供することであ
る。
ば、(ア)半導体素子を形成した半導体基板上に第1層
間絶縁膜を形成する工程と、(イ)前記第1層間絶縁膜
中に接続孔を形成する工程と、(ウ)前記接続孔を埋め
て、窒化可能な導電体のプラグを形成する工程と、
(エ)窒化性雰囲気中で前記半導体基板を加熱し、前記
プラグを表面から窒化する工程とを含む半導体装置の製
造方法。が提供される。
素子を形成した半導体基板上に、頂面と側面を有する下
部電極を形成する工程と、(イ)前記下部電極表面上
に、前記頂面と側面との境界近傍で相対的に厚く、前記
側面下方で相対的に薄く、かつほぼ均一な厚さを有する
誘電体膜を形成する工程と、(ウ)前記誘電体膜上に上
部電極を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法。
が提供される。本発明のさらに他の観点によれば、
(ア)半導体素子を形成した半導体基板上にレアメタル
層を形成する工程と、(イ)前記レアメタル層上にTa
O膜を形成する工程と、(ウ)前記TaO膜をレジスト
パターンを用いてパターニングする工程と、(エ)前記
パターニングされたTaO膜を用いて前記レアメタル層
をパターニングする工程とを含む半導体装置の製造方法
が提供される。本発明の他の観点によれば、半導体素子
を形成した半導体基板と、前記半導体基板上に形成され
た層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜を貫通し、表面から深
さ方向に従って窒素濃度が減少するWNxプラグとを有
する半導体装置が提供される。
施例を説明する。なお、本実施例は複数の課題を同時に
解決することの出来るものであるが、各課題の解決は必
ずしも他の課題の解決と組み合わされることを要せず、
それぞれ独立した技術思想を構成する。従って、本実施
例の一部と従来技術との組み合わせは多様に存在する。
有するSi基板11表面にシャロートレンチアイソレー
ション(STI)によりSiO2の分離領域12を形成
する。分離領域12で画定された活性領域表面に絶縁ゲ
ート電極13を形成する。
は、Si表面に形成されたSiO2層のゲート絶縁膜2
1と、その上に形成された多結晶シリコンの下層ゲート
電極22と、その上に形成されたタングステンシリサイ
ド(WSiと略記する)等の上層ゲート電極23と、そ
の上に形成されたSiN等のエッチストッパ層24と、
ゲート電極側壁を覆う窒化シリコン(SiNx、SiN
と略記する)等のサイドウォールエッチストッパ25と
を有する。なお、図示の簡略化のため、以降の図面にお
いても絶縁ゲート電極は簡略化した構成13で示す。
2等の第1層間絶縁膜14を形成する。第1層間絶縁膜
14の所要個所にコンタクト孔を開口し、多結晶シリコ
ンのプラグ15を形成する。なお、プラグの形成は、化
学気相堆積(CVD)による堆積と化学機械研磨(CM
P)等による不要部除去によって行なう。
等の第2層間絶縁膜16を形成する。なお、第2層間絶
縁膜16は、一旦途中のレベルまで絶縁層を堆積し、ビ
ット線BLを形成した後、ビット線BLを埋め込んで残
りの部分の絶縁層の堆積を行なう。第2層間絶縁膜16
を貫通してプラグ15に達する接続孔を形成する。この
接続孔の内部を埋め込むように、Wのブランケット成長
を行ない、CMPによって第2層間絶縁膜16上のW層
を除去する。このようにして、Wプラグ17が形成され
る。
(SiN)層を形成する。CVDによりSiN層を形成
する場合、ソースガスとしてジクロルシラン等のポリク
ロルシランやポリシラン、アンモニアの混合ガスを用い
る。
ガスのみを流し、基板を600℃〜850℃の範囲の温
度に加熱する。すると、Wプラグ17表面において、ア
ンモニアNH3とWとの反応が生じ、タングステンWが
窒化タングステン(WNと略記する)に変換される。
Wの変化をX線回折により求めた結果を示す。純粋なW
の場合、W(110)のビークのみが観察される。Wが
W2Nに変化すると、W2N(111)、W2N(20
0)のピークが観察されるようになる。
がほとんど進行しない。850℃を越える温度において
は、窒化反応と脱窒素反応とが競合し、実効的な窒化反
応が低減する。図から明らかなように、750℃近傍に
おいて最も窒化反応が進行し、効率的にWNが形成され
ている。
を熱処理することにより、Wプラグの表面から窒化領域
17sが形成される。WNは、Wと較べ、著しく酸化さ
れにくい性質を有する。なお、窒化領域17s内におい
てNの濃度は、表面から深さ方向に進むに従って次第に
低減しているものと考えられる。
までWをCVDで堆積し、その後WNをCVDで堆積し
てWN/Wのプラグを形成することもできる。また、こ
の組み合わせCVDと窒化処理とを組み合わせることも
できる。
N成膜温度に設定し、アンモニアガスとジクロルシラン
との混合ガスを供給することにより、第2層間絶縁膜1
6表面上にSiN層31を成膜する。このSiN層31
は、その上に形成する酸化膜のエッチングにおいてエッ
チストッパの機能を有する。
成膜後、SiO2層32を形成し、さらにSiN層33
を形成する。SiN層33はその上に形成する酸化膜等
の犠牲膜のエッチングにおいてエッチストッパとして機
能する。SiN層31、33は、例えば共に厚さ40n
mとし、SiO2層32は厚さ100nmとする。これ
らの層31、32、33は、後に形成するキャパシタの
下部電極に対する支持力を増強するために台座を構成す
る部分である。
トッパ層は、酸化膜のエッチレートに対し、選択比が1
0以上あることが望ましい。SiNの他、TaO、Nb
O等を用いることができる。TaOやNbOを用いる場
合は、10nm以上の膜厚とすることが好ましい。さら
に、TiO、アルミナ等を用いることも可能であろう。
ン層34を形成する。酸化シリコン層34は、台座とな
る絶縁層31、32、33と共にキャパシタの下部電極
を形成する際の型を提供する部材であり、後に除去され
る犠牲膜である。例えば、約800nmのキャパシタに
合わせた厚さを有する。
塗布し、露光現像することによりレジストパターンPR
1を形成する。レジストパターンPR1は、キャパシタ
を形成する領域に開口を有する。なお、開口の直径は、
例えば約130nmである。
クとし、酸化シリコン層34を反応性イオンエッチング
(RIE)により異方的にエッチングする。このエッチ
ングは上側SiN層33でストップする。エッチング条
件を切り換えてSiN層33をエッチングした後、さら
に下のSiO2層32を酸化シリコンエッチングにより
エッチングする。この酸化シリコンのエッチングは、下
側SiN層31表面でストップする。
N層は約1/10以下のエッチレートしか有さず、Si
O2層32を完全にエッチングしても、SiN層31は
十分量残存する。ここで再びエッチング条件を変更し、
SiN層31をエッチングし、プラグ17の表面を露出
する。なお、プラグ17の表面層には窒化領域17sが
形成されている。WNはWと較べて著しく酸化されにく
いが、それでも酸化可能な材料である。
層34のエッチングが終了した後、SiN層31のエッ
チングを行なうまでの期間にアッシングにより除去する
ことが好ましい。アッシング時にプラグ17の表面をS
iN層31で覆うことにより、プラグの酸化をより安全
に防止できる。
形成されたキャパシタ用開口SN内に、Ru、Pt等の
レアメタルを用い、例えば厚さ約30nmの下部電極層
36を堆積する。アスペクト比の高い開口内に均一な厚
さを有する電極を形成するためにはCVDが適してい
る。しかしながら、レアメタルのCVDにおいては一般
的に酸素を触媒として用いる。プラグ17表面には窒化
領域17sが形成されているが、直接酸素と接すること
は好ましくない。
件において純粋なレアメタル層、例えばRu層36−1
を形成し、その後CVDにより残りのレアメタル層、例
えばRu層36−2を形成する。CVDは、例えばRu
(EtCp)2、又はRu(Cp)2をソースガスとし、
酸素を含む触媒ガスを添加し、ソースガスの分解を促進
する。それぞれのソースガスをTHF(Tetrahy
drofuran(C4H8O))等の溶媒に溶かして供
給しても良い。
う場合は、触媒としての酸素の量を減らすことができ
る。プラグ表面が既にRu層36−1で覆われ、さらに
触媒の酸素を減らせるので、プラグ17の酸化を効率的
に防止できる。先に酸素を用いない条件でRu層36−
1を形成しているが、さらにプラグの酸化を防ぐため、
ソースガスであるRu(EtCp)2又はRu(Cp)2
を先に流し、表面に十分吸着させた後酸素を流すことが
さらに好ましい。
層36は除去する。この除去のためのCMPにおいて、
開口SN内に加工時のゴミが残ったり、ダメージが入る
のを防ぐため、開口SNを詰め物SFで充填する。詰め
物SFとしては、レジスト、スピンオングラス(SO
G)等を用いることができる。
後、CMPを行なって酸化シリコン層34表面上の詰め
物SF及びRu層36を除去する。
を示す。Ruの下部電極36は、開口SN内の内壁上に
ほぼ一定の厚さで堆積され、CMPで形成された頂面
は、側面に対しほぼ直角の角度を形成している。
34及び開口SN内の詰め物SFを除去する。詰め物S
FがSOGの場合は、酸化シリコン層34と詰め物を同
時に除去することができる。詰め物SFがレジストの場
合には、酸化シリコン層34を除去した後、開口SN内
に残ったレジストをレジスト剥離剤等により除去する。
は、希弗酸によるウエットエッチングで行ないSiN層
33によってストップされる。このように、SiN層3
1、SiO2層32、SiN層33が残ることにより、
下部電極36はその下部でこれら3層による台座部分に
より支持され、倒れ等が防止される。
極36の表面にTaO等の酸化物誘電体膜37を形成す
る。この酸化物誘電体膜37は、下部電極36の頂面近
傍で厚く、側面下方ではほぼ均一な厚さとなるように形
成する。均一な領域での誘電体膜の厚さを8nm〜20
nmに選択した場合、上部における誘電体膜の厚さは、
より厚く、均一部分の厚さよりも5nm〜20nm厚く
することが好ましい。
厚くすることにより、頂面と側面との交差部が形成する
下部電極の角部における電界集中を有効に緩和すること
ができる。
反応律速のCVD温度に加熱し、Ta(O(C2H5))
5とO2による減圧化学気相成長(LP−CVD)により
均一な厚さを有する下側誘電体膜37sを成膜する。反
応律速となる温度領域は、例えば550℃より低い温度
である。なお、図5(A)に示すように、まず均一な厚
さの誘電体膜を先に形成すると、シリンダに対する支持
力が増強される効果が得られる。
の誘電体膜37sを成膜した後、シリンダ形状の下部電
極36の上部で膜厚が厚くなる条件で残りの誘電体膜を
成膜する。
ッタリングや蒸着等の物理気相堆積(PVD)、供給律
速となる温度範囲における減圧化学気相堆積(LP−C
VD)、ソース供給量を制限したことにより供給律速と
なる化学気相堆積、比較的高い圧力での減圧化学気相堆
積等によって行なうことができる。
2H5))5とO2によるCVDの場合、500℃以上の温
度であり、ソース供給量による供給律速となる流量は、
たとえば16mg/min以下であり、比較的圧力の高
い領域とは1.0Torr以上である。このようにし
て、シリンダ状の下部電極36の上部で厚く、下部で薄
く、かつほぼ均一な厚さを有する誘電体膜37fが形成
される。
部で厚い誘電体膜の形成とは、そのどちらを先に行なっ
てもよい。
に均一な厚さの誘電体膜37−1を形成し、次に上部で
厚い誘電体膜37−2を形成して、上部で厚く下部で薄
くかつ均一な厚さを有する誘電体膜37fを作成する場
合を示す。
部で厚く下部で薄い誘電体膜37−3を形成する場合を
示す。このような誘電体膜37−3の形成は、例えばス
パッタリングや蒸着により行なうことができ、酸素を用
いない条件で製膜を行なうことによりプラグの酸化を有
効に防止できる。
さを有する誘電体膜37―4を成長する。下地として誘
電体膜37―3が形成されていると、CVDにより均一
な厚さの誘電体膜37―4を形成する場合、触媒となる
酸素の量を減少させることが可能となる。このように、
プロセスに使用する酸素の量を低減することにより、プ
ラグ上面の酸化をより効率的に低減することができる。
他、NbO膜、TiO膜、WO膜、アルミナ膜、STO
膜、BST膜、PZT膜、それらの組み合わせを用いる
こともできる。
を作成した後、上部電極であるRu層38を形成する。
キャパシタの上部電極は、プレート電極となる電極であ
る。例えば、Ru(EtCp)2とO2を用い、CVDに
よりRu層38を形成する。
を用いる成膜の2段階に分けて、上部電極を成膜しても
よい。この場合、上部電極と誘電体膜の界面付近に酸素
を含む層がないため、後工程の熱処理で酸素が上部電極
に引き抜かれる現象が生じ得る。すると、誘電体膜の特
性が劣化する原因となる。
成せず、始めからCVDによりRu層を形成することに
より、誘電体膜との界面に酸素濃度の高い層を形成する
ことができる。さらに、始めにO2ガスを流し、十分に
誘電体膜表面にOを吸着させた後ソースガスであるRu
(EtCp)2を流すことにより、誘電体膜との界面に
十分な酸素濃度を有する成膜を行なうことができる。
を行なう。上部から物理堆積によりTiN層39を形成
する。なお、物理堆積に代え化学気相堆積を用いても良
い。この場合は、均一な厚さのTiN層39が形成され
る。
により成膜する。図7(B)に示すように、TaO層4
1、TiN層39、上部電極層38のパターニングを行
なう。このパターニングにおいて、TaO層41の上に
レジストパターンを形成し、このレジストパターンをエ
ッチングマスクとしてTaO層41をパターニングす
る。TaOはエッチング可能であり、マスクとしての機
能を果たすことができる。レジストマスクはこの段階で
除去する。
TiN層39、上部電極38をパターニングする。Ti
N層39、Ru層38のエッチングにおいては、レジス
トマスクが存在しないため、蒸発したRuとレジストの
反応などによる生成物の発生を低減することができる。
その後酸化シリコン、BPSG等の層間絶縁膜42を形
成して半導体装置を完成させる。
ない。Ru層38の上に、直接TaO層41を形成して
もよい。この場合にも、TaO層のエッチング終了後レ
ジストマスクを除去することにより、エッチング生成物
を低減することができる。なお、TiN層を用いる場
合、TiN層はRu層38を覆う遮蔽膜としての役割の
他、Ru層とその上に形成される絶縁層との間の接着層
としての機能も果たし得る。接着層としての機能は、T
iN層に限らず、TaN、NbN、WN等によっても得
ることができる。
H2アニールによるキャパシタの劣化を防ぐことが可能
となる。
シタを形成し、その表面上にTaO層を形成し、パター
ニングに利用する場合を説明した。この構成は、シリン
ダ状キャパシタに制限されず、一般的に利用することが
できる。
利用する製造方法を説明する断面図である。下地基板S
の上に、Ruなどのレアメタル層38が形成されてい
る。このレアメタル層38の上に、TiN等の中間層3
9、TaO層41を積層する。TaO層41の上にレジ
ストパターンPR2を形成する。
ンPR2をマスクとし、TaO層をエッチングし、パタ
ーニングされたTaO層41pを作成する。その後レジ
ストパターンPR2は除去する。
をマスクとし、その下の中間層、レアメタル層をエッチ
ングし、パターニングされた中間層39p、パターニン
グされたレアメタル層38pを得る。このエッチングに
おいて、レアメタル層38からエッチング生成物が発生
し得るが、レジストは存在しないため、除去し難い生成
物などが発生する可能性が低減する。TaO層41p
は、そのまま残し層間絶縁膜の一部としても、パターニ
ング後除去しても良い。
ば厚さ約300nm程度積層してもよい。レアメタル層
のエッチングにおいて、レジストマスクで、まずSiO
2層とTaO層との積層をエッチングする。次にレジス
トマスクを除去し、レアメタル層をエッチングする。さ
らにHF溶液でSiO2層を除去する。レアメタルによ
るエッチング浅さは除去される。
Al2O3やNbOやTiOxで形成することもできる。
これらの材料を用いた場合の、マスク層はパターニング
後除去しても、そのまま残して層間絶縁膜の一部として
も良い。
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば種々
の変更、改良、組み合わせが可能なことは当業者に自明
であろう。
半導体基板上に第1層間絶縁膜を形成する工程と、
(イ)前記第1層間絶縁膜中に接続孔を形成する工程
と、(ウ)前記接続孔を埋めて、窒化可能な導電体のプ
ラグを形成する工程と、(エ)窒化性雰囲気中で前記半
導体基板を加熱し、前記プラグを表面から窒化する工程
とを含む半導体装置の製造方法。
を加熱し、SiNのソースガスを前記半導体基板上に供
給して、前記プラグを覆うSiN層を前記第1層間絶縁
膜上に化学気相堆積で形成する工程を含む付記1記載の
半導体装置の製造方法。
性雰囲気はアンモニアを含む雰囲気であり、前記工程
(オ)におけるSiNのソースガスはアンモニアを含む
ガスである付記2記載の半導体装置の製造方法。
または3記載の半導体装置の製造方法。
の上にさらに絶縁層を積奏して第2層間絶縁膜を形成す
る工程と、(キ)前記第2層間絶縁膜を貫通して前記プ
ラグ表面に達する開口を形成する工程と、(ク)前記開
口中にレアメタル層を、初めは酸素を用いない物理気相
堆積で、次に酸素を用いる化学気相堆積で、形成する工
程を含む付記2〜4のいずれか1項記載の半導体装置の
製造方法。
基板と、前記半導体基板上に形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜を貫通し、表面から深さ方向に従って窒
素濃度が減少するWN xプラグとを有する半導体装置。
半導体基板上に、頂面と側面を有する下部電極を形成す
る工程と、(イ)前記下部電極表面上に、前記頂面と側
面との境界近傍で相対的に厚く、前記側面下方で相対的
に薄く、かつほぼ均一な厚さを有する誘電体膜を形成す
る工程と、(ウ)前記誘電体膜上に上部電極を形成する
工程とを含む半導体装置の製造方法。
を有し、前記誘電体膜が前記シリンダの内壁の側面上か
ら頂面上を越え、外壁の側面上に延在する付記7記載の
半導体装置の製造方法。
カバレージの良い成膜工程とステップカバレージの悪い
成膜工程の組み合わせで行なわれる付記7又は8記載の
半導体装置の製造方法。
悪い成膜工程は、物理気相堆積、供給律速の化学気相堆
積、約1Torr以上の圧力での低圧化学気相堆積のい
ずれかまたはそれらの組み合わせで行なわれる付記9記
載の半導体装置の製造方法。
で形成され、前記工程(ア)が酸化可能な材料で形成さ
れたプラグを露出した下地表面上で行なわれ、初めに酸
素を用いない条件で成膜を行なう成膜工程と、つづいて
酸素を用いる条件で成膜を行なう成膜工程とを含む付記
7〜10のいずれか1項記載の半導体装置の製造方法。
第1の濃度の酸素を含む条件でレアメタルの上部電極下
層を化学気相堆積で成膜する工程と、つづいて第1の濃
度より低い酸素濃度を含む条件でレアメタルの上部電極
上部を化学気相堆積で成膜する工程を含む付記7〜11
のいずれか1項記載の半導体装置の製造方法。
体基板と、前記半導体基板表面上に配置され、頂面と側
面を有する下部電極と、前記下部電極表面上に形成さ
れ、前記頂面と側面との境界近傍で相対的に厚く、前記
側面下方では相対的に薄く、かつほぼ均一な厚さを有す
る誘電体膜と、前記誘電体膜上に形成された上部電極と
を有する半導体装置。
た半導体基板上にレアメタル層を形成する工程と、
(イ)前記レアメタル層上にTaO膜を形成する工程
と、(ウ)前記TaO膜をレジストパターンを用いてパ
ターニングする工程と、(エ)前記パターニングされた
TaO膜を用いて前記レアメタル層をパターニングする
工程とを含む半導体装置の製造方法。
(ア)の後、前記工程(イ)の前に、前記レアメタル層
上に金属窒化物層を形成する工程を含み、前記工程
(ウ)は、前記レアメタル層を露出することなく終了
し、前記工程(エ)は、前記パターニングされたTaO
膜を用いて前記金属窒化物層と前記レアメタル層とをパ
ターニングする付記14記載の半導体装置の製造方法。
含まないガスおよび雰囲気を用いて金属窒化物層を形成
する付記15記載の半導体装置の製造方法。
を覆って、前記半導体基板上に層間絶縁膜を形成する工
程と、(キ)前記半導体基板を水素を含むガス中でアニ
ールする工程と、を含む付記14〜16のいずれか1項
記載の半導体装置の製造方法。
体基板と、前記半導体基板上に配置されたレアメタル層
と、前記レアメタル層上に配置され、前記レアメタル層
と同一平面形状を有するTaO膜とを有する半導体装
置。
Wプラグの表面が窒化されるため、酸素が侵入してもW
プラグが体積膨張し、装置性能に影響を与えることを低
減することができる。
ることにより、電界集中による誘電破壊を効率的に防止
することができる。
り、レアメタルパターニングによる悪影響を低減するこ
とができるだけでなくH2の侵入を防ぐ効果が期待でき
る。
の主要工程を示す半導体基板の断面図である。
の主要工程を示す半導体基板の断面図である。
の主要工程を示す半導体基板の断面図である。
の主要工程を示す半導体基板の断面図である。
で薄い誘電体膜を成膜する方法を説明する断面図であ
る。
の主要工程を示す半導体基板の断面図である。
ニングに用いる半導体装置の製造方法を示す半導体基板
の断面図である。
8)
を行なう。上部から物理堆積によりTiN層39を形成
する。この場合、金属窒化物層を水素を含むガスや水素
を含む雰囲気を用いずに形成することができる。なお、
物理堆積に代え化学気相堆積を用いても良い。この場合
は、均一な厚さのTiN層39が形成される。
により成膜する。図7(B)に示すように、TaO層4
1、TiN層39、上部電極層38のパターニングを行
なう。このパターニングにおいて、TaO層41の上に
レジストパターンを形成し、このレジストパターンをエ
ッチングマスクとしてTaO層41をパターニングす
る。TaOはエッチング可能であり、別のエッチング工
程においてはマスクとしての機能を果たすことができ
る。レジストマスクはこの段階で除去する。
H2アニールによるキャパシタの劣化を防ぐことが可能
となる。
代え、Al2O3やNbOやTiOxで形成することもで
きる。これらの材料を用いた場合の、マスク層はパター
ニング後除去しても、そのまま残して層間絶縁膜の一部
としても良い。
Claims (9)
- 【請求項1】 (ア)半導体素子を形成した半導体基板
上に第1層間絶縁膜を形成する工程と、 (イ)前記第1層間絶縁膜中に接続孔を形成する工程
と、 (ウ)前記接続孔を埋めて、窒化可能な導電体のプラグ
を形成する工程と、 (エ)窒化性雰囲気中で前記半導体基板を加熱し、前記
プラグを表面から窒化する工程とを含む半導体装置の製
造方法。 - 【請求項2】 さらに(オ)前記半導体基板を加熱し、
SiNのソースガスを前記半導体基板上に供給して、前
記プラグを覆うSiN層を前記第1層間絶縁膜上に化学
気相堆積で形成する工程を含む請求項1記載の半導体装
置の製造方法。 - 【請求項3】 半導体素子を形成した半導体基板と、 前記半導体基板上に形成された層間絶縁膜と、 前記層間絶縁膜を貫通し、表面から深さ方向に従って窒
素濃度が減少するWN xプラグとを有する半導体装置。 - 【請求項4】 (ア)半導体素子を形成した半導体基板
上に、頂面と側面を有する下部電極を形成する工程と、 (イ)前記下部電極表面上に、前記頂面と側面との境界
近傍で相対的に厚く、前記側面下方で相対的に薄く、か
つほぼ均一な厚さを有する誘電体膜を形成する工程と、 (ウ)前記誘電体膜上に上部電極を形成する工程とを含
む半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 前記工程(イ)が、ステップカバレージ
の良い成膜工程とステップカバレージの悪い成膜工程の
組み合わせで行なわれる請求項4記載の半導体装置の製
造方法。 - 【請求項6】 半導体素子を形成した半導体基板と、 前記半導体基板表面上に配置され、頂面と側面を有する
下部電極と、 前記下部電極表面上に形成され、前記頂面と側面との境
界近傍で相対的に厚く、前記側面下方では相対的に薄
く、かつほぼ均一な厚さを有する誘電体膜と、 前記誘電体膜上に形成された上部電極とを有する半導体
装置。 - 【請求項7】 (ア)半導体素子を形成した半導体基板
上にレアメタル層を形成する工程と、 (イ)前記レアメタル層上にTaO膜を形成する工程
と、 (ウ)前記TaO膜をレジストパターンを用いてパター
ニングする工程と、 (エ)前記パターニングされたTaO膜を用いて前記レ
アメタル層をパターニングする工程とを含む半導体装置
の製造方法。 - 【請求項8】 さらに、(オ)前記工程(ア)の後、前
記工程(イ)の前に、前記レアメタル層上に金属又は金
属窒化物層を形成する工程を含み、 前記工程(ウ)は、前記レアメタル層を露出することな
く終了し、 前記工程(エ)は、前記パターニングされたTaO膜を
用いて前記金属窒化物層と前記レアメタル層とをパター
ニングする請求項8記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項9】 半導体素子を形成した半導体基板と、 前記半導体基板上に配置されたレアメタル層と、 前記レアメタル層上に配置され、前記レアメタル層と同
一平面形状を有するTaO膜とを有する半導体装置。
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004193608A (ja) * | 2002-12-10 | 2004-07-08 | Samsung Electronics Co Ltd | ストレージ電極との接触面積をさらに確保するためにビットライン方向に拡張されたコンタクト体を含む半導体素子の製造方法 |
JP2006157002A (ja) * | 2004-11-29 | 2006-06-15 | Samsung Electronics Co Ltd | キャパシタの製造方法及び半導体装置の製造方法 |
JP2006191025A (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-20 | Hynix Semiconductor Inc | シリンダ構造のキャパシタを有する半導体メモリ装置の製造方法 |
JP2007284681A (ja) * | 2006-04-19 | 2007-11-01 | Samsung Electronics Co Ltd | 樹脂組成物、これを利用したパターン形成方法、及びキャパシタ形成方法 |
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Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100429876B1 (ko) * | 2001-07-27 | 2004-05-04 | 삼성전자주식회사 | 고밀도 씨딩층을 갖는 루테늄막을 구비하는 반도체 소자의제조 방법 및 그러한 반도체 소자를 형성하기 위한 제조장비 |
US6914286B2 (en) * | 2002-06-27 | 2005-07-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor memory devices using sidewall spacers |
US7247537B2 (en) * | 2003-08-18 | 2007-07-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor device including an improved capacitor and method for manufacturing the same |
KR100538098B1 (ko) * | 2003-08-18 | 2005-12-21 | 삼성전자주식회사 | 개선된 구조적 안정성 및 향상된 캐패시턴스를 갖는캐패시터를 포함하는 반도체 장치 및 그 제조 방법 |
KR100669655B1 (ko) * | 2003-12-31 | 2007-01-15 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 소자의 캐패시터 및 그 제조방법 |
KR100549951B1 (ko) * | 2004-01-09 | 2006-02-07 | 삼성전자주식회사 | 반도체 메모리에서의 식각정지막을 이용한 커패시터형성방법 |
KR100657956B1 (ko) * | 2005-04-06 | 2006-12-14 | 삼성전자주식회사 | 다치 저항체 메모리 소자와 그 제조 및 동작 방법 |
CN100539079C (zh) * | 2006-12-27 | 2009-09-09 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 制造dram电容器结构的方法 |
JP2008186926A (ja) * | 2007-01-29 | 2008-08-14 | Fujitsu Ltd | 半導体装置とその製造方法 |
KR101661305B1 (ko) | 2010-08-13 | 2016-09-30 | 삼성전자 주식회사 | 커패시터를 포함하는 반도체 메모리 소자 및 그 제조방법 |
KR20130074246A (ko) * | 2011-12-26 | 2013-07-04 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 반도체 장치의 캐패시터 제조방법 |
US9633835B2 (en) * | 2013-09-06 | 2017-04-25 | Intel Corporation | Transistor fabrication technique including sacrificial protective layer for source/drain at contact location |
US9362382B1 (en) * | 2014-11-17 | 2016-06-07 | United Microelectronics Corporation | Method for forming semiconductor device with low sealing loss |
US10121660B2 (en) | 2016-08-18 | 2018-11-06 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method for fabricating semiconductor device |
US10847410B2 (en) | 2018-09-13 | 2020-11-24 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Ruthenium-containing semiconductor structure and method of manufacturing the same |
CN110277428B (zh) * | 2019-03-29 | 2022-05-20 | 云谷(固安)科技有限公司 | 一种柔性有机发光显示面板及显示装置 |
Family Cites Families (31)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07114260B2 (ja) * | 1989-11-23 | 1995-12-06 | 財団法人韓国電子通信研究所 | コップ状のポリシリコン貯蔵電極を有するスタック構造のdramセル,およびその製造方法 |
JPH06151749A (ja) * | 1992-11-04 | 1994-05-31 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
JP2788835B2 (ja) * | 1993-03-17 | 1998-08-20 | 日本電気株式会社 | 薄膜キャパシタおよびその製造方法 |
US5665640A (en) * | 1994-06-03 | 1997-09-09 | Sony Corporation | Method for producing titanium-containing thin films by low temperature plasma-enhanced chemical vapor deposition using a rotating susceptor reactor |
JPH11307633A (ja) * | 1997-11-17 | 1999-11-05 | Sony Corp | 低誘電率膜を有する半導体装置、およびその製造方法 |
JP2956582B2 (ja) | 1995-04-19 | 1999-10-04 | 日本電気株式会社 | 薄膜キャパシタ及びその製造方法 |
EP0740347B1 (de) * | 1995-04-24 | 2002-08-28 | Infineon Technologies AG | Halbleiter-Speichervorrichtung unter Verwendung eines ferroelektrischen Dielektrikums und Verfahren zur Herstellung |
US5780908A (en) * | 1995-05-09 | 1998-07-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor apparatus with tungstein nitride |
US5633781A (en) * | 1995-12-22 | 1997-05-27 | International Business Machines Corporation | Isolated sidewall capacitor having a compound plate electrode |
US5650351A (en) * | 1996-01-11 | 1997-07-22 | Vanguard International Semiconductor Company | Method to form a capacitor having multiple pillars for advanced DRAMS |
JPH09266289A (ja) | 1996-03-29 | 1997-10-07 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体記憶装置およびその製造方法 |
JPH10107218A (ja) | 1996-09-26 | 1998-04-24 | Toshiba Corp | 電極配線 |
JPH10173152A (ja) | 1996-12-16 | 1998-06-26 | Hitachi Ltd | 半導体集積回路装置の製造方法 |
JP3060995B2 (ja) * | 1997-05-29 | 2000-07-10 | 日本電気株式会社 | 半導体容量素子構造および製造方法 |
US6287965B1 (en) * | 1997-07-28 | 2001-09-11 | Samsung Electronics Co, Ltd. | Method of forming metal layer using atomic layer deposition and semiconductor device having the metal layer as barrier metal layer or upper or lower electrode of capacitor |
KR100252889B1 (ko) * | 1997-11-14 | 2000-04-15 | 김영환 | 백금식각방법 |
US6635523B1 (en) * | 1997-12-04 | 2003-10-21 | Fujitsu Limited | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
KR100269323B1 (ko) * | 1998-01-16 | 2000-10-16 | 윤종용 | 반도체장치의백금막식각방법 |
US6287975B1 (en) * | 1998-01-20 | 2001-09-11 | Tegal Corporation | Method for using a hard mask for critical dimension growth containment |
JPH11217672A (ja) * | 1998-01-30 | 1999-08-10 | Sony Corp | 金属窒化物膜の化学的気相成長方法およびこれを用いた電子装置の製造方法 |
JPH11251540A (ja) * | 1998-02-26 | 1999-09-17 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
KR100319879B1 (ko) * | 1998-05-28 | 2002-08-24 | 삼성전자 주식회사 | 백금족금속막식각방법을이용한커패시터의하부전극형성방법 |
JP2000183299A (ja) | 1998-12-16 | 2000-06-30 | Hitachi Ltd | 半導体集積回路装置およびその製造方法 |
US6303956B1 (en) * | 1999-02-26 | 2001-10-16 | Micron Technology, Inc. | Conductive container structures having a dielectric cap |
TW408485B (en) * | 1999-03-05 | 2000-10-11 | United Microelectronics Corp | The manufacture method of the DRAM capacitor |
KR100324316B1 (ko) * | 1999-03-26 | 2002-02-16 | 김영환 | 반도체 소자의 커패시터 및 그 제조방법 |
US6420272B1 (en) * | 1999-12-14 | 2002-07-16 | Infineon Technologies A G | Method for removal of hard mask used to define noble metal electrode |
JP2001210798A (ja) | 1999-12-22 | 2001-08-03 | Texas Instr Inc <Ti> | コンデンサ構造の保護のための絶縁性と導電性の障壁の使用 |
US6303426B1 (en) * | 2000-01-06 | 2001-10-16 | Agere Systems Guardian Corp. | Method of forming a capacitor having a tungsten bottom electrode in a semiconductor wafer |
JP4286439B2 (ja) * | 2000-08-11 | 2009-07-01 | 富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
US6692648B2 (en) * | 2000-12-22 | 2004-02-17 | Applied Materials Inc. | Method of plasma heating and etching a substrate |
-
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004193608A (ja) * | 2002-12-10 | 2004-07-08 | Samsung Electronics Co Ltd | ストレージ電極との接触面積をさらに確保するためにビットライン方向に拡張されたコンタクト体を含む半導体素子の製造方法 |
JP2006157002A (ja) * | 2004-11-29 | 2006-06-15 | Samsung Electronics Co Ltd | キャパシタの製造方法及び半導体装置の製造方法 |
JP2006191025A (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-20 | Hynix Semiconductor Inc | シリンダ構造のキャパシタを有する半導体メモリ装置の製造方法 |
JP2007284681A (ja) * | 2006-04-19 | 2007-11-01 | Samsung Electronics Co Ltd | 樹脂組成物、これを利用したパターン形成方法、及びキャパシタ形成方法 |
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