JP2002076306A - Semiconductor integrated circuit and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor integrated circuit and its manufacturing method

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JP2002076306A
JP2002076306A JP2000262952A JP2000262952A JP2002076306A JP 2002076306 A JP2002076306 A JP 2002076306A JP 2000262952 A JP2000262952 A JP 2000262952A JP 2000262952 A JP2000262952 A JP 2000262952A JP 2002076306 A JP2002076306 A JP 2002076306A
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Shinpei Iijima
晋平 飯島
Yoshitaka Nakamura
吉孝 中村
Keiji Kuroki
啓二 黒木
Takenobu Ikeda
武信 池田
Masahiko Hiratani
正彦 平谷
Yuichi Matsui
裕一 松井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent peel-off at the interface between a platinum-family metal film for composing the lower electrode of a capacitive element and a silicon oxide film. SOLUTION: On the inner wall of a groove 29 opened in the silicon oxide film 24, the lower electrode 32 of the capacitive element C for accumulating information is formed. At the interface between an Ru film 32a for composing the lower electrode 32 and the silicon oxide film 24, the bonding layer composed by a TaN film 30 is interposed for preventing the interface between the Ru film 32a and silicon oxide film 24 from peeling off when the dielectric film 34 deposited on the lower electrode 32 is heat-treated. Also, the upper end section of the TaN film 30 for composing the bonding layer is recessed to the lower portion than the opening end section of the groove 29, and is completely covered with the Ru film 32a for composing the lower electrode 32.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路装
置およびその製造技術に関し、特に、DRAM(Dynami
c Random Access Memory)を有する半導体集積回路装置
に適用して有効な技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device and its manufacturing technique, and more particularly to a DRAM (Dynami
(c) Random Access Memory).

【0002】[0002]

【従来の技術】DRAMのメモリセルは、一般に、半導
体基板の主面上にマトリクス状に配置された複数のワー
ド線と複数のビット線との交点に配置される。1個のメ
モリセルは、それを選択する1個のMISFET(Metal
Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)
と、このMISFETに直列に接続された1個の情報蓄
積用容量素子(キャパシタ)とで構成される。
2. Description of the Related Art Generally, memory cells of a DRAM are arranged at intersections of a plurality of word lines and a plurality of bit lines arranged in a matrix on a main surface of a semiconductor substrate. One memory cell is connected to one MISFET (Metal
Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)
And one information storage capacitor (capacitor) connected in series to the MISFET.

【0003】メモリセル選択用MISFETは、周囲を
素子分離領域で囲まれた活性領域に形成され、主として
ゲート絶縁膜、ワード線と一体に構成されたゲート電極
およびソース、ドレインを構成する一対の半導体領域に
よって構成される。メモリセル選択用MISFETは、
通常1つの活性領域に2個形成され、これら2個のMI
SFETのソース、ドレイン(半導体領域)の一方が活
性領域の中央部で共有される。
A memory cell selecting MISFET is formed in an active region surrounded by an element isolation region, and mainly includes a gate insulating film, a gate electrode integrally formed with a word line, and a pair of semiconductors forming a source and a drain. It is composed of regions. MISFET for memory cell selection
Usually, two are formed in one active region, and these two MIs
One of the source and the drain (semiconductor region) of the SFET is shared in the center of the active region.

【0004】ビット線は、上記メモリセル選択用MIS
FETの上部に配置され、多結晶シリコンなどからなる
プラグが埋め込まれた接続孔を通じてソース、ドレイン
(半導体領域)の一方(2個のMISFETに共有され
た半導体領域)と電気的に接続される。また、情報蓄積
用容量素子は、ビット線の上部に配置され、同じく多結
晶シリコンなどからなるプラグが埋め込まれた接続孔を
通じてメモリセル選択用MISFETのソース、ドレイ
ン(半導体領域)の他方と電気的に接続される。
The bit line is connected to the memory cell selecting MIS.
It is arranged above the FET and is electrically connected to one of a source and a drain (semiconductor region) (a semiconductor region shared by two MISFETs) through a connection hole in which a plug made of polycrystalline silicon or the like is embedded. The information storage capacitor is disposed above the bit line, and is electrically connected to the other of the source and drain (semiconductor region) of the memory cell selection MISFET through a connection hole in which a plug made of polycrystalline silicon or the like is embedded. Connected to.

【0005】このように、近年のDRAMは、メモリセ
ルの微細化に伴う蓄積電荷量の減少を補う対策として、
情報蓄積用容量素子をビット線の上部に配置する立体構
造を採用している。しかし、メモリセルの微細化がさら
に進む256メガビット以降の大容量DRAMの場合
は、情報蓄積用容量素子を立体化するだけでは蓄積電荷
量の減少を補うことが困難であると考えられている。
As described above, in recent DRAMs, as a countermeasure to compensate for the decrease in the amount of stored charge due to the miniaturization of memory cells,
A three-dimensional structure in which an information storage capacitor is arranged above a bit line is employed. However, in the case of a large-capacity DRAM of 256 megabits or more, in which the miniaturization of memory cells is further advanced, it is considered that it is difficult to compensate for a decrease in the amount of stored charges only by making the information storage capacitor three-dimensional.

【0006】そこで、情報蓄積用容量素子の誘電体膜と
して、酸化タンタル(Ta25)、チタン酸ストロンチ
ウム(STO)、チタン酸バリウムストロンチウム(B
ST)などの高誘電体(強誘電体)材料を採用すること
が検討されている。すなわち、酸化タンタルは、比誘電
率が40程度、STO、BSTは200〜500程度と
高いことから、これらの高(強)誘電体材料を誘電体膜
として用いることにより、窒化シリコン(比誘電率=7
〜8)などを誘電体膜に用いる場合に比べて蓄積電荷量
の大幅な増加が期待できるからである。
Therefore, tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), strontium titanate (STO), and barium strontium titanate (B) are used as the dielectric film of the information storage capacitor.
The use of a high dielectric (ferroelectric) material such as ST) has been studied. That is, since tantalum oxide has a relative dielectric constant of about 40 and STO and BST of about 200 to 500, these high (ferro) dielectric materials can be used as a dielectric film to form silicon nitride (relative dielectric constant). = 7
This is because a large increase in the amount of stored charges can be expected as compared with the case where the above-described (8) and the like are used for the dielectric film.

【0007】しかし、これらの高(強)誘電体材料は、
単に成膜しただけでは高い比誘電率が得られず、かつ膜
のリーク電流も大きいため、成膜後に750℃以上の酸
素雰囲気中で熱処理を行うことによって、結晶化および
膜質の改善を図る必要がある。そのため、情報蓄積用容
量素子の誘電体膜に高(強)誘電体材料を用いる場合
は、この高温熱処理によるMISFETの特性変動とい
った問題が生じる。
However, these high (ferro) dielectric materials are:
Simply forming a film does not provide a high relative dielectric constant and a large leak current. Therefore, it is necessary to improve crystallization and film quality by performing a heat treatment in an oxygen atmosphere at 750 ° C. or more after the film formation. There is. Therefore, when a high (ferro) dielectric material is used for the dielectric film of the information storage capacitor element, there arises a problem such as a change in the characteristics of the MISFET due to the high-temperature heat treatment.

【0008】そこで、誘電体膜に高(強)誘電体材料を
用いる場合には、その下地となる下部電極にRu(ルテ
ニウム)、Pt(プラチナ)、Ir(イリジウム)など
の白金族金属が使用される。これらの金属表面に高
(強)誘電体膜を堆積した場合には、650℃〜600
℃といった通常の熱処理より100℃以上も低温の熱処
理で膜の結晶化および膜質の改善を図ることができるた
め、製造工程全体の熱処理量を低減し、MISFETの
特性変動を防止することができる。
Therefore, when a high (ferro) dielectric material is used for the dielectric film, a platinum group metal such as Ru (ruthenium), Pt (platinum), and Ir (iridium) is used for the lower electrode serving as a base. Is done. When a high (ferro) dielectric film is deposited on these metal surfaces,
Since the crystallization of the film and the improvement of the film quality can be achieved by a heat treatment at a temperature lower by 100 ° C. or more than the ordinary heat treatment such as the temperature of ℃, the amount of heat treatment in the whole manufacturing process can be reduced, and the characteristic fluctuation of the MISFET can be prevented.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、256
メガビット以降のDRAMを開発するにあたり、ビット
線の上部に厚い酸化シリコン膜を堆積し、次いでこの酸
化シリコン膜をエッチングして深い溝を形成した後、こ
の溝の内壁に白金族金属膜を堆積することによって表面
積の大きい下部電極を形成する、というプロセスを検討
している。
SUMMARY OF THE INVENTION
In developing a mega-bit DRAM or later, a thick silicon oxide film is deposited on top of a bit line, and then the silicon oxide film is etched to form a deep groove, and then a platinum group metal film is deposited on the inner wall of the groove. We are now studying a process to form a lower electrode with a large surface area.

【0010】ところが、Ruなどの白金族金属は、一般
に酸化シリコンなどの絶縁膜に対する接着性が乏しいた
め、下部電極の上部に高(強)誘電体膜を堆積した後の
熱処理工程などにおいて金属膜に体積変化が生じた際、
酸化シリコン膜との界面で剥離が生じ易いという問題が
ある。そのため、誘電体膜を高(強)誘電体材料で構成
し、その下地の電極をRu、Pt、Irなどの白金族金
属で構成した容量素子を有するDRAMにおいては、白
金族金属膜と酸化シリコン膜との界面での剥離を防止す
る対策が不可欠となる。
However, a platinum group metal such as Ru generally has poor adhesion to an insulating film such as silicon oxide. Therefore, in a heat treatment step after a high (ferro) dielectric film is deposited on a lower electrode, a metal film is used. When a volume change occurs in
There is a problem that separation easily occurs at the interface with the silicon oxide film. Therefore, in a DRAM having a capacitor in which the dielectric film is made of a high (ferro) dielectric material and the underlying electrode is made of a platinum group metal such as Ru, Pt or Ir, a platinum group metal film and a silicon oxide It is essential to take measures to prevent separation at the interface with the film.

【0011】なお、上記のような問題について対策した
技術として、本願の出願人と同一の出願人が日本国に出
願した特願平12−63735号がある。
Japanese Patent Application No. 12-63735 filed in Japan by the same applicant as the present invention as a technique for solving the above-mentioned problem.

【0012】本発明の目的は、容量素子の下部電極を構
成する白金族金属膜と酸化シリコン膜との接着性を向上
させる技術を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a technique for improving the adhesion between a platinum group metal film and a silicon oxide film constituting a lower electrode of a capacitor.

【0013】本発明の他の目的は、容量素子の表面積を
増やすと共に誘電体膜の高誘電率化を図ることによっ
て、メモリセルを微細化した場合においても所望する蓄
積電荷量値を確保することのできる技術を提供すること
にある。
Another object of the present invention is to increase a surface area of a capacitive element and increase a dielectric constant of a dielectric film, thereby ensuring a desired value of accumulated charge even when a memory cell is miniaturized. It is to provide the technology that can do.

【0014】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows.

【0016】本発明の半導体集積回路装置は、半導体基
板の主面上の絶縁膜に開孔された溝または孔の内部に第
1電極、誘電体膜および第2電極からなる容量素子が形
成され、前記溝または孔の側壁と前記第1電極との間に
TaN層が介在しているものである。
In a semiconductor integrated circuit device according to the present invention, a capacitive element comprising a first electrode, a dielectric film and a second electrode is formed inside a groove or hole formed in an insulating film on a main surface of a semiconductor substrate. A TaN layer is interposed between the side wall of the groove or hole and the first electrode.

【0017】本発明の半導体集積回路装置の製造方法
は、半導体基板の主面上に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜
に溝または孔を開孔した後、前記溝または孔の側壁にT
aN層を形成する工程と、前記TaN層の上部に金属膜
からなる第1電極、誘電体膜および第2電極からなる容
量素子を形成する工程とを有している。
According to the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention, an insulating film is formed on a main surface of a semiconductor substrate, a groove or a hole is formed in the insulating film, and a T or T is formed on a sidewall of the groove or the hole.
The method includes a step of forming an aN layer, and a step of forming a capacitive element including a first electrode made of a metal film, a dielectric film, and a second electrode on the TaN layer.

【0018】上記した手段によれば、容量素子の誘電体
膜に高温熱処理を施したときに第1電極が絶縁膜から剥
離する不具合を防止できる。
According to the above-described means, it is possible to prevent a problem that the first electrode is separated from the insulating film when the dielectric film of the capacitor is subjected to a high-temperature heat treatment.

【0019】本発明の半導体集積回路装置の製造方法
は、半導体基板の主面上に第1絶縁膜を形成し、前記第
1絶縁膜に複数の溝または孔を開孔した後、前記溝また
は孔の側壁にTaN層を形成する工程と、塩素を含む雰
囲気中でのドライエッチングによって、前記第1絶縁膜
の上部の前記TaN膜を選択的に除去する工程と、前記
溝または孔の内部に金属膜からなる第1電極、誘電体膜
および第2電極からなる容量素子を形成する工程とを有
している。
According to the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention, a first insulating film is formed on a main surface of a semiconductor substrate, and a plurality of grooves or holes are formed in the first insulating film. Forming a TaN layer on the side wall of the hole, selectively removing the TaN film on the first insulating film by dry etching in an atmosphere containing chlorine, Forming a capacitive element comprising a first electrode made of a metal film, a dielectric film and a second electrode.

【0020】上記した手段によれば、塩素を含む雰囲気
中でTaN膜をドライエッチングすることにより、第1
絶縁膜に対するTaN膜のエッチング選択比が大きくな
るので、TaN膜をエッチングする際に生じる第1絶縁
膜の目減り量を低減することができる。
According to the above-described means, the first etching is performed by dry-etching the TaN film in an atmosphere containing chlorine.
Since the etching selectivity of the TaN film with respect to the insulating film is increased, the loss of the first insulating film that occurs when the TaN film is etched can be reduced.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一の機能を有する部材には同
一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In all the drawings for describing the embodiments, members having the same functions are denoted by the same reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted.

【0022】(実施の形態1)図1は、本実施形態のD
RAMを形成したシリコンチップ1Aの全体平面図であ
る。長方形のシリコンチップ1Aの主面には、例えば2
56Mbit(メガビット)〜1Gbit(ギガビット)の記憶容
量を有するDRAMが形成されている。このDRAM
は、複数のメモリアレイ(MARY)に分割された記憶
部とそれらの周囲に配置された周辺回路部(PC)とで
構成されている。シリコンチップ1Aの主面の中央部に
は、ワードドライバWD、データ線選択回路などの制御
回路や、入出力回路、ボンディングパッドBPなどが配
置されている。また、メモリアレイ(MARY)の間に
は、センスアンプSAが配置されている。
(Embodiment 1) FIG.
FIG. 2 is an overall plan view of a silicon chip 1A on which a RAM is formed. On the main surface of the rectangular silicon chip 1A, for example, 2
A DRAM having a storage capacity of 56 Mbit (megabit) to 1 Gbit (gigabit) is formed. This DRAM
Is composed of a storage section divided into a plurality of memory arrays (MARY) and a peripheral circuit section (PC) arranged around the storage section. At the center of the main surface of the silicon chip 1A, control circuits such as a word driver WD and a data line selection circuit, input / output circuits, bonding pads BP, and the like are arranged. A sense amplifier SA is arranged between the memory arrays (MARY).

【0023】メモリアレイ(MARY)は、マトリクス
状に配置された複数のワード線およびビット線と、それ
らの交点に配置された複数のメモリセルとによって構成
されている。図2および図3は、DRAMのメモリアレ
イ(MARY)の一部を示すシリコン基板(以下、単に
基板という)1の断面図である。
The memory array (MARY) is composed of a plurality of word lines and bit lines arranged in a matrix and a plurality of memory cells arranged at intersections thereof. 2 and 3 are cross-sectional views of a silicon substrate (hereinafter, simply referred to as a substrate) 1 showing a part of a memory array (MARY) of a DRAM.

【0024】1ビットの情報を記憶する1個のメモリセ
ルは、基板1のp型ウエル3に形成された1個のメモリ
セル選択用MISFETQsとこれに直列に接続された
1個の情報蓄積用容量素子(キャパシタ)Cとで構成さ
れている。メモリセル選択用MISFETQsは、主と
してゲート電極6(ワード線WL)、ソース、ドレイン
(n型半導体領域8)およびこれらの図には示さないゲ
ート絶縁膜5によって構成されている。メモリセル選択
用MISFETQsのソース、ドレイン(n型半導体領
域8)の一方は情報蓄積用容量素子Cと電気的に接続さ
れ、他方はビット線BLと電気的に接続されている。
One memory cell for storing one bit of information is composed of one memory cell selecting MISFET Qs formed in the p-type well 3 of the substrate 1 and one information storing serially connected thereto. And a capacitance element (capacitor) C. The memory cell selecting MISFET Qs mainly includes a gate electrode 6 (word line WL), a source and a drain (n-type semiconductor region 8), and a gate insulating film 5 not shown in these figures. One of the source and drain (n-type semiconductor region 8) of the memory cell selection MISFET Qs is electrically connected to the information storage capacitor C, and the other is electrically connected to the bit line BL.

【0025】図示のように、メモリセルは、情報蓄積容
量部である情報蓄積用容量素子Cをメモリセル選択用M
ISFETQsの上部に配置するスタックド・キャパシ
タ(Stacked capacitor)構造を採用している。情報蓄積
用容量素子Cは、Ru(ルテニウム)を主成分として含
む金属からなる下部電極(ストレージノード)32と、
下部電極32の上部に形成されたTa25(酸化タンタ
ル)を主成分として含む誘電体膜34と、誘電体膜34
の上部に形成されたRu膜およびW(タングステン)膜
を主成分として含む金属からなる上部電極(プレート電
極)35とによって構成されている。この情報蓄積用容
量素子Cは、メモリセル選択用MISFETQsの上部
の厚い膜厚の酸化シリコン膜24に形成された高アスペ
クト比の溝29の内部に形成されている。
As shown in the figure, the memory cell includes an information storage capacitor C, which is an information storage capacitor, and a memory cell selection M.
A stacked capacitor structure arranged above the ISFET Qs is employed. The information storage capacitor C includes a lower electrode (storage node) 32 made of a metal containing Ru (ruthenium) as a main component;
A dielectric film 34 formed on the lower electrode 32 and containing Ta 2 O 5 (tantalum oxide) as a main component;
And an upper electrode (plate electrode) 35 made of a metal containing a Ru film and a W (tungsten) film as main components. The information storage capacitor C is formed inside a high aspect ratio groove 29 formed in the thick silicon oxide film 24 on the upper part of the memory cell selection MISFET Qs.

【0026】情報蓄積用容量素子Cの下部電極32とメ
モリセル選択用MISFETQsのソース、ドレインの
一方(n型半導体領域8)とは、コンタクトホール12
およびその上部のスルーホール19を通じて電気的に接
続されている。コンタクトホール12およびスルーホー
ル19のそれぞれの内部には、多結晶シリコン膜からな
るプラグ13、22が埋め込まれている。
The lower electrode 32 of the information storage capacitor C and one of the source and drain (n-type semiconductor region 8) of the memory cell selecting MISFET Qs are connected to the contact hole 12
And is electrically connected through a through hole 19 on the upper portion thereof. Plugs 13 and 22 made of a polycrystalline silicon film are embedded in each of contact hole 12 and through hole 19.

【0027】情報蓄積用容量素子Cの下部電極32とそ
の下部のスルーホール19に埋め込まれたプラグ22と
の界面には、下部電極32を構成するRuとプラグ22
を構成する多結晶シリコンとが、製造工程の途中で行わ
れる熱処理によって不所望のシリサイド反応を引き起こ
すのを防ぐために、TaN(窒化タンタル)などからな
るバリア層25が形成されている。また、下部電極32
が形成された溝29の内壁には、下部電極32を構成す
るRuと酸化シリコン膜24との剥離を防ぐための接着
層として、TaN膜30が形成されている。
At the interface between the lower electrode 32 of the information storage capacitive element C and the plug 22 embedded in the through hole 19 below it, Ru and the plug 22 forming the lower electrode 32 are disposed.
A barrier layer 25 made of TaN (tantalum nitride) or the like is formed in order to prevent an undesired silicide reaction from being caused by the heat treatment performed during the manufacturing process with the polycrystalline silicon constituting. Also, the lower electrode 32
A TaN film 30 is formed on the inner wall of the groove 29 in which the TaN film 30 is formed as an adhesive layer for preventing separation of Ru constituting the lower electrode 32 and the silicon oxide film 24.

【0028】次に、本実施形態のDRAMの製造方法を
図4〜図65を用いて工程順に説明する。なお、以下で
説明するDRAMの製造工程のうち、基板1の主面上に
メモリセル選択用MISFETQsを形成し、続いてメ
モリセル選択用MISFETQsの上部にビット線BL
を形成するまでの工程については、例えば特願平11−
166320号(松岡ら)に詳細な記載がある。従っ
て、本実施形態では、ビット線BLを形成するまでの工
程についてはその概要を記載するに止め、主要な構成部
分である情報蓄積用容量素子Cの製造工程について詳述
する。なお、ビット線BLを形成するまでの工程は、以
下で説明する工程に限定されるものではない。
Next, a method of manufacturing the DRAM of this embodiment will be described in the order of steps with reference to FIGS. In the DRAM manufacturing process described below, a memory cell selecting MISFET Qs is formed on the main surface of the substrate 1, and then a bit line BL is formed on the memory cell selecting MISFET Qs.
The steps up to the formation of
No. 166320 (Matsuoka et al.) Has a detailed description. Therefore, in the present embodiment, the outline of the steps up to the formation of the bit line BL will be described, and the steps of manufacturing the information storage capacitor C, which is a main component, will be described in detail. Note that the steps up to the formation of the bit line BL are not limited to the steps described below.

【0029】まず、図4(メモリアレイの要部平面
図)、図5(図4のA−A線に沿った断面図)、図6
(図4のB−B線に沿った断面図)および図7(図4の
C−C線に沿った断面図)に示すように、例えばp型の
単結晶シリコンからなる基板1の主面の素子分離領域に
素子分離溝2を形成する。素子分離溝2は、基板1の表
面をエッチングして深さ300〜400nm程度の溝を
形成し、続いてこの溝の内部を含む基板1上にCVD(C
hemical Vapor Deposition)法で酸化シリコン膜4(膜
厚600nm程度)を堆積した後、酸化シリコン膜4を
化学機械研磨(Chemical Mechanical Polishing;CMP)
法で研磨、平坦化することによって形成する。酸化シリ
コン膜4は、例えば酸素(またはオゾン)とテトラエト
キシシラン(TEOS)とをソースガスに用いたプラズ
マCVD法で堆積し、その後、1000℃程度のドライ
酸化を行って膜を緻密化(デンシファイ)する。
First, FIG. 4 (a plan view of a main part of the memory array), FIG. 5 (a cross-sectional view along the line AA in FIG. 4), FIG.
As shown in FIG. 4 (cross-sectional view along line BB in FIG. 4) and FIG. 7 (cross-sectional view along line CC in FIG. 4), the main surface of the substrate 1 made of, for example, p-type single crystal silicon The element isolation groove 2 is formed in the element isolation region. The element isolation groove 2 is formed by etching the surface of the substrate 1 to form a groove having a depth of about 300 to 400 nm. Then, the CVD (C) is formed on the substrate 1 including the inside of the groove.
After depositing a silicon oxide film 4 (thickness of about 600 nm) by a chemical vapor deposition (chemical vapor deposition) method, the silicon oxide film 4 is subjected to chemical mechanical polishing (CMP).
It is formed by polishing and flattening by a method. The silicon oxide film 4 is deposited by a plasma CVD method using, for example, oxygen (or ozone) and tetraethoxysilane (TEOS) as a source gas, and then is subjected to dry oxidation at about 1000 ° C. to densify the film (densification). ).

【0030】図4に示すように、上記素子分離溝2を形
成することにより、素子分離溝2によって周囲を囲まれ
た細長い島状の活性領域(L)が同時に多数形成され
る。後述するように、これらの活性領域(L)のそれぞ
れには、ソース、ドレインの一方を共有するメモリセル
選択用MISFETQsが2個ずつ形成される。
As shown in FIG. 4, by forming the element isolation grooves 2, a large number of elongated island-shaped active regions (L) surrounded by the element isolation grooves 2 are simultaneously formed. As described later, each of these active regions (L) is formed with two memory cell selecting MISFETs Qs sharing one of a source and a drain.

【0031】次に、基板1にB(ホウ素)をイオン打ち
込みすることによってp型ウエル3を形成し、続いてp
型ウエル3の表面をHF(フッ酸)系の洗浄液で洗浄し
た後、基板1を熱酸化することによってp型ウエル3の
活性領域(L)の表面に酸化シリコン系の清浄なゲート
絶縁膜5(膜厚6nm程度)を形成する。なお、ゲート
絶縁膜5は、基板1の熱酸化によって形成される酸化シ
リコン系絶縁膜の他、それよりも誘電率が大きい窒化シ
リコン系絶縁膜、金属酸化物系絶縁膜(酸化タンタル
膜、酸化チタン膜など)であってもよい。これらの高誘
電体絶縁膜は、基板1上にCVD法やスパッタリング法
で成膜することによって形成する。
Next, a p-type well 3 is formed by ion-implanting B (boron) into the substrate 1 and then p-type well 3 is formed.
After cleaning the surface of the p-type well 3 with a HF (hydrofluoric acid) -based cleaning solution, the substrate 1 is thermally oxidized to form a silicon oxide-based clean gate insulating film 5 on the surface of the active region (L) of the p-type well 3. (Thickness: about 6 nm). Note that the gate insulating film 5 is not only a silicon oxide-based insulating film formed by thermal oxidation of the substrate 1, but also a silicon nitride-based insulating film and a metal oxide-based insulating film (a tantalum oxide film, an oxide Titanium film). These high dielectric insulating films are formed on the substrate 1 by a CVD method or a sputtering method.

【0032】次に、図8〜図10に示すように、ゲート
絶縁膜5の上部にゲート電極6を形成する。ゲート電極
6は、活性領域(L)以外の領域ではワード線(WL)
として機能する。ゲート電極6(ワード線WL)は、例
えばゲート絶縁膜5の上部にP(リン)などをドープし
たn型多結晶シリコン膜(膜厚70nm程度)、WN
(窒化タングステン)またはTiN(窒化チタン)から
なるバリアメタル膜(膜厚5nm〜10nm程度)、W
(タングステン)膜(膜厚100nm程度)および窒化
シリコン膜7(膜厚150nm程度)を順次堆積した
後、フォトレジスト膜をマスクにしてこれらの膜をドラ
イエッチングすることによって形成する。多結晶シリコ
ン膜および窒化シリコン膜7はCVD法で堆積し、バリ
アメタル膜およびW膜はスパッタリング法で堆積する。
Next, as shown in FIGS. 8 to 10, a gate electrode 6 is formed on the gate insulating film 5. The gate electrode 6 is connected to the word line (WL) in a region other than the active region (L).
Function as The gate electrode 6 (word line WL) is made of, for example, an n-type polycrystalline silicon film (about 70 nm thick) doped with P (phosphorus) or the like on the gate insulating film 5, WN
(Tungsten nitride) or TiN (titanium nitride) barrier metal film (about 5 nm to 10 nm thick), W
After sequentially depositing a (tungsten) film (thickness of about 100 nm) and a silicon nitride film 7 (thickness of about 150 nm), these films are formed by dry etching using a photoresist film as a mask. The polycrystalline silicon film and the silicon nitride film 7 are deposited by a CVD method, and the barrier metal film and the W film are deposited by a sputtering method.

【0033】次に、図11〜図13に示すように、p型
ウエル3にAs(ヒ素)またはP(リン)をイオン打ち
込みしてゲート電極6の両側のp型ウエル3にn型半導
体領域8(ソース、ドレイン)を形成する。ここまでの
工程により、メモリセル選択用MISFETQsが略完
成する。
Next, as shown in FIGS. 11 to 13, As (arsenic) or P (phosphorus) is ion-implanted into the p-type well 3 to form an n-type semiconductor region in the p-type well 3 on both sides of the gate electrode 6. 8 (source, drain) is formed. Through the steps so far, the memory cell selecting MISFET Qs is substantially completed.

【0034】次に、図14〜図17に示すように、基板
1上にCVD法で窒化シリコン膜9(膜厚50nm)お
よび酸化シリコン膜10(膜厚600nm程度)を堆積
し、続いて酸化シリコン膜10の表面を化学機械研磨法
で平坦化した後、フォトレジスト膜(図示せず)をマス
クにして酸化シリコン膜10および窒化シリコン膜9を
ドライエッチングすることにより、メモリセル選択用M
ISFETQsのソース、ドレイン(n型半導体領域
8)の上部にコンタクトホール11、12を形成する。
酸化シリコン膜10のエッチングは、窒化シリコンに対
する選択比が大きい条件で行い、窒化シリコン膜9のエ
ッチングは、シリコンや酸化シリコンに対するエッチン
グ選択比が大きい条件で行う。これにより、コンタクト
ホール11、12をゲート電極6(ワード線WL)に対
して自己整合(セルフアライン)で形成することができ
る。
Next, as shown in FIGS. 14 to 17, a silicon nitride film 9 (thickness: 50 nm) and a silicon oxide film 10 (thickness: approximately 600 nm) are deposited on the substrate 1 by the CVD method. After the surface of the silicon film 10 is flattened by a chemical mechanical polishing method, the silicon oxide film 10 and the silicon nitride film 9 are dry-etched using a photoresist film (not shown) as a mask, thereby forming a memory cell selecting M.
Contact holes 11 and 12 are formed above the source and drain (n-type semiconductor region 8) of ISFET Qs.
The etching of the silicon oxide film 10 is performed under the condition that the selectivity to silicon nitride is large, and the etching of the silicon nitride film 9 is performed under the condition that the etching selectivity to silicon or silicon oxide is large. Thereby, the contact holes 11 and 12 can be formed by self-alignment (self-alignment) with the gate electrode 6 (word line WL).

【0035】次に、図18および図19に示すように、
コンタクトホール11、12の内部にプラグ13を形成
する。プラグ13を形成するには、酸化シリコン膜10
の上部にPをドープしたn型多結晶シリコン膜をCVD
法で堆積することによってコンタクトホール11、12
の内部にn型多結晶シリコン膜を埋め込んだ後、コンタ
クトホール11、12の外部のn型多結晶シリコン膜を
化学機械研磨法(またはドライエッチング)で除去す
る。
Next, as shown in FIGS. 18 and 19,
A plug 13 is formed inside the contact holes 11 and 12. To form the plug 13, the silicon oxide film 10
P-doped n-type polycrystalline silicon film on top of
Contact holes 11 and 12
After the n-type polycrystalline silicon film is embedded in the inside of the substrate, the n-type polycrystalline silicon film outside the contact holes 11 and 12 is removed by a chemical mechanical polishing method (or dry etching).

【0036】次に、酸化シリコン膜10の上部にCVD
法で酸化シリコン膜14(膜厚150nm程度)を堆積
した後、図20〜図22に示すように、フォトレジスト
膜(図示せず)をマスクにしてコンタクトホール11の
上部の酸化シリコン膜14をドライエッチングすること
により、後の工程で形成されるビット線(BL)とコン
タクトホール11とを接続するためのスルーホール15
を形成する。
Next, CVD is performed on the silicon oxide film 10.
After depositing a silicon oxide film 14 (having a thickness of about 150 nm) by a method, as shown in FIGS. 20 to 22, a photoresist film (not shown) is used as a mask to form the silicon oxide film 14 over the contact hole 11. By dry etching, a through hole 15 for connecting a bit line (BL) formed in a later step and the contact hole 11 is formed.
To form

【0037】次に、図23および図24に示すように、
スルーホール15の内部にプラグ16を形成する。プラ
グ16を形成するには、酸化シリコン膜14の上部に例
えばスパッタリング法でTiNからなるバリアメタル膜
を堆積し、続いてバリアメタル膜の上部にCVD法でW
膜を堆積することによってスルーホール15の内部にこ
れらの膜を埋め込んだ後、スルーホール15の外部のこ
れらの膜を化学機械研磨法で除去する。
Next, as shown in FIGS. 23 and 24,
A plug 16 is formed inside the through hole 15. In order to form the plug 16, a barrier metal film made of TiN is deposited on the silicon oxide film 14 by, for example, a sputtering method, and then W is deposited on the barrier metal film by a CVD method.
After embedding these films inside the through holes 15 by depositing films, these films outside the through holes 15 are removed by chemical mechanical polishing.

【0038】次に、図25〜図28に示すように、酸化
シリコン膜14の上部にビット線BLを形成する。ビッ
ト線BLを形成するには、例えば酸化シリコン膜14の
上部にスパッタリング法でTiN膜(膜厚10nm程
度)を堆積し、続いてTiN膜の上部にCVD法でW膜
(膜厚50nm程度)を堆積した後、フォトレジスト膜
をマスクにしてこれらの膜をドライエッチングする。ビ
ット線BLは、その下部のスルーホール15に埋め込ま
れたプラグ16およびさらにその下部のコンタクトホー
ル11に埋め込まれたプラグ13を介してメモリセル選
択用MISFETQsのソース、ドレイン(n型半導体
領域8)の一方と電気的に接続される。
Next, as shown in FIGS. 25 to 28, a bit line BL is formed on the silicon oxide film 14. In order to form the bit line BL, for example, a TiN film (about 10 nm thick) is deposited on the silicon oxide film 14 by a sputtering method, and then a W film (about 50 nm thick) is formed on the TiN film by a CVD method. Are deposited, these films are dry-etched using the photoresist film as a mask. The bit line BL is connected to the source / drain (n-type semiconductor region 8) of the memory cell selection MISFET Qs via the plug 16 embedded in the lower through hole 15 and the plug 13 embedded in the lower contact hole 11. Is electrically connected to one of them.

【0039】次に、図29〜図32に示すように、ビッ
ト線BLの上部にCVD法で膜厚300nm程度の酸化
シリコン膜17および膜厚200nm程度の窒化シリコ
ン膜18を堆積した後、フォトレジスト膜(図示せず)
をマスクにして窒化シリコン膜18および酸化シリコン
膜17をドライエッチングすることにより、プラグ13
が埋め込まれたコンタクトホール11の上部にスルーホ
ール19を形成する。
Next, as shown in FIGS. 29 to 32, a silicon oxide film 17 having a thickness of about 300 nm and a silicon nitride film 18 having a thickness of about 200 nm are deposited on the bit line BL by CVD. Resist film (not shown)
The silicon nitride film 18 and the silicon oxide film 17 are dry-etched using
A through hole 19 is formed above the contact hole 11 in which is embedded.

【0040】スルーホール19は、その径がその下部の
コンタクトホール11の径よりも小さくなるように形成
する。具体的には、窒化シリコン膜18の上部にCVD
法で多結晶シリコン膜20を堆積し、続いてスルーホー
ル19を形成する領域の多結晶シリコン膜20をドライ
エッチングして孔を形成した後、多結晶シリコン膜20
の上部にさらに多結晶シリコン膜(図示せず)を堆積す
る。次に、多結晶シリコン膜20の上部の多結晶シリコ
ン膜を異方性エッチングすることによって孔の側壁にサ
イドウォールスペーサ21を形成し、続いて多結晶シリ
コン膜20とサイドウォールスペーサ21とをマスクに
用いて孔の底部の窒化シリコン膜18および酸化シリコ
ン膜17をドライエッチングする。
The through hole 19 is formed such that its diameter is smaller than the diameter of the contact hole 11 below it. Specifically, the CVD is performed on the silicon nitride film 18.
After a polycrystalline silicon film 20 is deposited by a method and a hole is formed by dry-etching the polycrystalline silicon film 20 in a region where a through hole 19 is to be formed, the polycrystalline silicon film 20 is formed.
A polycrystalline silicon film (not shown) is further deposited on the upper surface. Next, a sidewall spacer 21 is formed on the side wall of the hole by anisotropically etching the polycrystalline silicon film on the polycrystalline silicon film 20. Subsequently, the polycrystalline silicon film 20 and the sidewall spacer 21 are masked. The silicon nitride film 18 and the silicon oxide film 17 at the bottom of the hole are dry-etched.

【0041】また、図29および図32に示すように、
スルーホール19は、その中心がその下部のコンタクト
ホール11の中心よりもビット線BLから離れる方向に
オフセットされる。このように、スルーホール19の径
をその下部のコンタクトホール11の径よりも小さく
し、かつその中心をビット線BLから離れる方向にオフ
セットさせることにより、メモリセルサイズを縮小した
場合においても自己整合コンタクト(Self Align Contac
t;SAC)技術を用いることなく、スルーホール19
(の内部に埋め込まれるプラグ22)とビット線BLと
のショートを防止することができる。また、スルーホー
ル19の径をその下部のコンタクトホール11の径より
も小さくすることにより、それらの中心をずらしても両
者のコンタクト面積を十分に確保することができる。
As shown in FIGS. 29 and 32,
The center of the through hole 19 is offset from the center of the lower contact hole 11 in a direction away from the bit line BL. As described above, the diameter of the through hole 19 is made smaller than the diameter of the contact hole 11 thereunder, and the center thereof is offset in a direction away from the bit line BL, so that even when the memory cell size is reduced, self-alignment is achieved. Contact (Self Align Contac
t; SAC) without using the through hole 19
(A plug 22 embedded inside) and the bit line BL can be prevented from being short-circuited. Further, by making the diameter of the through hole 19 smaller than the diameter of the contact hole 11 therebelow, a sufficient contact area between them can be ensured even if their centers are shifted.

【0042】次に、スルーホール19の形成に用いたマ
スク(多結晶シリコン膜20およびサイドウォールスペ
ーサ21)をドライエッチングで除去した後、図33お
よび図34に示すように、スルーホール19の内部にプ
ラグ22を形成する。プラグ22を形成するには、まず
窒化シリコン膜18の上部にPをドープしたn型多結晶
シリコン膜をCVD法で堆積することによって、スルー
ホール19の内部に多結晶シリコン膜を埋め込み、続い
てスルーホール19の外部の多結晶シリコン膜を化学機
械研磨法(またはドライエッチング)で除去する。この
とき、多結晶シリコン膜をオーバー研磨(またはオーバ
ーエッチング)することによって、プラグ22の表面の
高さをスルーホール19の上端部より下方に後退させ
る。
Next, after the mask (polycrystalline silicon film 20 and side wall spacer 21) used for forming through hole 19 is removed by dry etching, the inside of through hole 19 is removed as shown in FIGS. The plug 22 is formed. To form the plug 22, first, a P-doped n-type polycrystalline silicon film is deposited on the silicon nitride film 18 by a CVD method to bury the polycrystalline silicon film in the through hole 19, and then, The polycrystalline silicon film outside the through hole 19 is removed by a chemical mechanical polishing method (or dry etching). At this time, the height of the surface of the plug 22 is lowered below the upper end of the through hole 19 by overpolishing (or overetching) the polycrystalline silicon film.

【0043】次に、図35および図36に示すように、
プラグ22の上部にバリア層25を形成する。バリア層
25を形成するには、窒化シリコン膜18の上部にスパ
ッタリング法でTaN膜を堆積した後、続いてスルーホ
ール19の外部のTaN膜を化学機械研磨法(またはド
ライエッチング)で除去する。バリア層25は、後述す
る製造工程の途中で行われる熱処理によって、下部電極
32を構成するRuとプラグ22を構成する多結晶シリ
コンとが不所望のシリサイド反応を引き起こすのを防ぐ
ために形成する。
Next, as shown in FIGS. 35 and 36,
A barrier layer 25 is formed on the plug 22. To form the barrier layer 25, a TaN film is deposited on the silicon nitride film 18 by a sputtering method, and then the TaN film outside the through hole 19 is removed by a chemical mechanical polishing method (or dry etching). The barrier layer 25 is formed in order to prevent an undesired silicide reaction between Ru forming the lower electrode 32 and polycrystalline silicon forming the plug 22 by a heat treatment performed during a manufacturing process described later.

【0044】次に、図37および図38に示すように、
窒化シリコン膜18の上部にCVD法で酸化シリコン膜
24を堆積する。情報蓄積用容量素子Cの下部電極32
は、次の工程で酸化シリコン膜24に形成される溝29
の内部に形成される。従って、酸化シリコン膜24の膜
厚がこの下部電極32の高さを規定するので、下部電極
32の表面積を大きくして蓄積電荷量を増やすために
は、酸化シリコン膜24を2μm程度の厚い膜厚で堆積
する。酸化シリコン膜24は、例えば酸素とテトラエト
キシシラン(TEOS)とをソースガスに用いたプラズ
マCVD法で堆積し、その後、必要に応じてその表面を
化学機械研磨法で平坦化する。
Next, as shown in FIGS. 37 and 38,
A silicon oxide film 24 is deposited on the silicon nitride film 18 by a CVD method. Lower electrode 32 of information storage capacitor C
Is a groove 29 formed in the silicon oxide film 24 in the next step.
Is formed inside. Accordingly, since the thickness of the silicon oxide film 24 defines the height of the lower electrode 32, in order to increase the surface area of the lower electrode 32 and increase the amount of accumulated charges, the silicon oxide film 24 must be formed as a thick film of about 2 μm. Deposit thick. The silicon oxide film 24 is deposited by a plasma CVD method using, for example, oxygen and tetraethoxysilane (TEOS) as a source gas, and then, if necessary, its surface is flattened by a chemical mechanical polishing method.

【0045】次に、図39および図40に示すように、
酸化シリコン膜24の上部にスパッタリング法で膜厚2
00nm程度のW膜26を堆積し、続いてW膜26の上
部に反射防止膜27を塗布した後、反射防止膜27の上
部にフォトレジスト膜28を形成する。W膜26は、酸
化シリコン膜24に対するエッチング選択比がフォトレ
ジスト膜に比べて大きいので、厚い膜厚の酸化シリコン
膜24をエッチングする際のマスクとして使用される。
Next, as shown in FIGS. 39 and 40,
The film thickness 2 is formed on the silicon oxide film 24 by a sputtering method.
After a W film 26 having a thickness of about 00 nm is deposited and an antireflection film 27 is applied on the W film 26, a photoresist film 28 is formed on the antireflection film 27. The W film 26 is used as a mask for etching the thick silicon oxide film 24 because the W film 26 has a larger etching selectivity to the silicon oxide film 24 than the photoresist film.

【0046】次に、図41および図42に示すように、
フォトレジスト膜28をマスクにして反射防止膜27を
ドライエッチングし、続いて図43および図44に示す
ように、W膜26をドライエッチングすることによっ
て、酸化シリコン膜24をエッチングするためのマスク
パターン(W膜28)を形成する。
Next, as shown in FIGS. 41 and 42,
A mask pattern for etching the silicon oxide film 24 by dry-etching the anti-reflection film 27 using the photoresist film 28 as a mask and then dry-etching the W film 26 as shown in FIGS. (W film 28) is formed.

【0047】次に、フォトレジスト膜28および反射防
止膜27を除去した後、図45および図46に示すよう
に、W膜28をマスクにして酸化シリコン膜24をドラ
イエッチングすることにより、その底部にスルーホール
19内のバリア層25の表面が露出する深い溝29を形
成する。溝29の形成には、例えばC58+O2+Ar
(アルゴン)ガスをエッチングガスに用いた平行平板型
反応性イオンエッチング装置を使用し、酸化シリコン膜
24を異方的にドライエッチングする。図47に示すよ
うに、溝29は、ワード線WLの延在方向に長辺を有
し、かつビット線BLの延在方向に短辺を有する矩形の
平面パターンで構成される。
Next, after removing the photoresist film 28 and the antireflection film 27, the silicon oxide film 24 is dry-etched using the W film 28 as a mask, as shown in FIGS. Then, a deep groove 29 exposing the surface of the barrier layer 25 in the through hole 19 is formed. For forming the groove 29, for example, C 5 F 8 + O 2 + Ar
The silicon oxide film 24 is anisotropically dry-etched using a parallel plate type reactive ion etching apparatus using (argon) gas as an etching gas. As shown in FIG. 47, the trench 29 is formed of a rectangular planar pattern having a long side in the extending direction of the word line WL and a short side in the extending direction of the bit line BL.

【0048】特に限定はされないが、本実施形態では、
酸化シリコン膜24をドライエッチングして上記溝29
を形成した後、フッ酸系のエッチング液(HF:NH4
F=1:200)を使って溝29の内壁の酸化シリコン
膜24をウェットエッチングする。このウェットエッチ
ングを行うことにより、溝29の内壁が等方的にエッチ
ングされ、溝29の径が僅かに大きくなると共に、図4
8および図49に示すように、溝29の側壁下端部と底
面部分との間(図の矢印で示す領域)の酸化シリコン膜
24に丸みが付く。この丸みを効果的に付けるために
は、酸化シリコン膜24をドライエッチングして溝29
を形成する際、溝29の底部のエッチング量を少なくす
ることによって、あらかじめ溝29の底部近傍の径を上
部の径より細くしておき、その後、溝29の内壁の酸化
シリコン膜24をウェットエッチングするとよい。
Although not particularly limited, in this embodiment,
The silicon oxide film 24 is dry etched to form the groove 29
Is formed, a hydrofluoric acid-based etchant (HF: NH 4
F = 1: 200), the silicon oxide film 24 on the inner wall of the groove 29 is wet-etched. By performing this wet etching, the inner wall of the groove 29 is isotropically etched, and the diameter of the groove 29 is slightly increased.
As shown in FIG. 8 and FIG. 49, the silicon oxide film 24 between the lower end of the side wall of the groove 29 and the bottom surface (region indicated by the arrow in the figure) is rounded. In order to effectively add this roundness, the silicon oxide film 24 is dry-etched to form the groove 29.
When forming the trench 29, the diameter near the bottom of the groove 29 is made smaller in advance than the upper diameter by reducing the etching amount at the bottom of the groove 29, and then the silicon oxide film 24 on the inner wall of the groove 29 is wet-etched. Good to do.

【0049】このように、溝29の側壁下端部と底面部
分との間の酸化シリコン膜24に丸みを付けておくこと
により、後の工程で溝29の内部に堆積する接着層(T
aN膜30)や下部電極材料(Ru膜32a)がその後
の熱処理によって体積変化した場合でも、溝29の側壁
下端部と底面部分との間の領域で剥離を引き起こすこと
がない。
As described above, by rounding the silicon oxide film 24 between the lower end portion of the side wall and the bottom surface portion of the groove 29, an adhesive layer (T) deposited inside the groove 29 in a later step is formed.
Even when the volume of the aN film 30) or the lower electrode material (Ru film 32a) changes due to the subsequent heat treatment, the separation does not occur in the region between the lower end of the sidewall of the groove 29 and the bottom surface.

【0050】次に、酸化シリコン膜24のエッチングマ
スクとして使用したW膜26を過酸化水素水で除去した
後、図50および図51に示すように、溝29の内部を
含む酸化シリコン膜24の上部に膜厚15nm程度のT
aN膜30をスパッタリング法で堆積する。TaN膜3
0は、後の工程で溝29の内部に堆積する下部電極材料
(Ru膜32a)および酸化シリコン膜24のいずれに
対しても接着性が高いという特徴があるため、下部電極
材料(Ru膜32a)と酸化シリコン膜24との界面剥
離を防ぐ接着層として機能する。
Next, after removing the W film 26 used as an etching mask for the silicon oxide film 24 with a hydrogen peroxide solution, the silicon oxide film 24 including the inside of the groove 29 is removed as shown in FIGS. On top, T with a thickness of about 15 nm
An aN film 30 is deposited by a sputtering method. TaN film 3
No. 0 has a feature that it has a high adhesiveness to both the lower electrode material (Ru film 32a) and the silicon oxide film 24 deposited in the groove 29 in a later step, and therefore, the lower electrode material (Ru film 32a ) And the silicon oxide film 24 function as an adhesive layer for preventing separation at the interface.

【0051】次に、図52および図53に示すように、
溝29の内部に絶縁膜31を堆積した後、溝29の外部
のTaN膜30をドライエッチングによって除去する。
絶縁膜31は、溝29の底部のTaN膜30がエッチン
グイオンによって削られるのを防ぐマスクとして使用す
るので、溝29の内部全体に埋め込む必要はなく、少な
くとも溝29の底部近傍を覆う程度の膜厚で堆積すれば
よい。絶縁膜31は、例えばフォトレジストやスピンオ
ングラスなどで構成する。絶縁膜31をフォトレジスト
で構成する場合は、ポジ型のフォトレジスト膜を溝29
の内部を含む酸化シリコン膜24の上部にスピン塗布し
た後、全面露光および現像を行って溝29の外部の露光
部を除去し、溝29の内部に未露光部を残せばよい。
Next, as shown in FIGS. 52 and 53,
After depositing the insulating film 31 inside the groove 29, the TaN film 30 outside the groove 29 is removed by dry etching.
Since the insulating film 31 is used as a mask for preventing the TaN film 30 at the bottom of the groove 29 from being etched by etching ions, it is not necessary to embed the insulating film 31 in the entire inside of the groove 29, and the film covers at least the vicinity of the bottom of the groove 29. What is necessary is just to deposit in thickness. The insulating film 31 is made of, for example, a photoresist or spin-on-glass. When the insulating film 31 is made of a photoresist, a positive photoresist film is formed in the groove 29.
After the spin coating is performed on the silicon oxide film 24 including the inside of the groove 29, the entire surface is exposed and developed to remove the exposed portion outside the groove 29 and leave the unexposed portion inside the groove 29.

【0052】図54(a)は、溝29の側壁上端部の拡
大図である。図示のように、溝29の外部のTaN膜3
0をドライエッチングによって除去する際は、溝29の
側壁上端部のTaN膜30も除去し、TaN膜30の上
端部を溝29の開孔端部よりも下方に後退(リセス)さ
せると共にテーパ状に加工する。TaN膜30の上端部
のリセス量は、例えば100nm程度とし、テーパ角
(θ)は、例えば45°以下とする。また、酸化シリコ
ン膜24に対するTaN膜30のエッチング選択比を十
分に確保するため、TaN膜30をエッチングするガス
は、塩素ガスまたは塩素ガスとAr(アルゴン)との混
合ガスを使用する。
FIG. 54 (a) is an enlarged view of the upper end portion of the side wall of the groove 29. As shown, the TaN film 3 outside the groove 29
When removing 0 by dry etching, the TaN film 30 at the upper end of the side wall of the groove 29 is also removed, and the upper end of the TaN film 30 is recessed (recessed) below the opening end of the groove 29 and is tapered. Process into The recess amount at the upper end of the TaN film 30 is, eg, about 100 nm, and the taper angle (θ) is, eg, 45 ° or less. Further, in order to secure a sufficient etching selectivity of the TaN film 30 with respect to the silicon oxide film 24, a gas for etching the TaN film 30 is chlorine gas or a mixed gas of chlorine gas and Ar (argon).

【0053】次に、溝29の内部の絶縁膜31をアッシ
ング処理などによって除去した後、図55、図56およ
び図54(b)に示すように、溝29の内部を含む酸化
シリコン膜24の上部にRu膜32aを堆積する。Ru
膜32aは、スパッタリング法で堆積した膜厚15nm
程度の膜とCVD法で堆積した膜厚35nm程度の膜と
の積層膜で構成する。スパッタリング法で堆積したRu
膜は、CVD法で堆積したRu膜に比べて酸化シリコン
膜24との接着性がよいという特徴がある。一方、CV
D法で堆積したRu膜は、スパッタリング法で堆積した
Ru膜に比べて段差被覆性がよいため、深い溝29の底
部および側壁をほぼ均一な膜厚で覆うことができる。
Next, after the insulating film 31 inside the groove 29 is removed by ashing or the like, as shown in FIGS. 55, 56 and 54B, the silicon oxide film 24 including the inside of the groove 29 is removed. A Ru film 32a is deposited on the upper part. Ru
The film 32a has a thickness of 15 nm deposited by a sputtering method.
It is composed of a laminated film of a film having a thickness of about 35 nm and a film having a thickness of about 35 nm deposited by the CVD method. Ru deposited by sputtering
The film is characterized in that it has better adhesion to the silicon oxide film 24 than the Ru film deposited by the CVD method. On the other hand, CV
Since the Ru film deposited by the method D has better step coverage than the Ru film deposited by the sputtering method, the bottom and side walls of the deep groove 29 can be covered with a substantially uniform film thickness.

【0054】次に、700℃、1分程度の熱処理を行っ
てRu膜32aをデンシファイ(緻密化)した後、図5
7および図58に示すように、溝29の内部に絶縁膜3
3を埋め込み、溝29の外部のRu膜32aをドライエ
ッチングによって除去する。絶縁膜33は、溝29の底
部のRu膜32aがエッチングイオンによって削られる
のを防ぐマスクとして使用され、例えばフォトレジスト
やスピンオングラスなどで構成する。
Next, after performing a heat treatment at 700 ° C. for about 1 minute to densify (densify) the Ru film 32a, FIG.
As shown in FIG. 7 and FIG.
3 is buried, and the Ru film 32a outside the groove 29 is removed by dry etching. The insulating film 33 is used as a mask for preventing the Ru film 32a at the bottom of the groove 29 from being etched by etching ions, and is made of, for example, a photoresist or spin-on glass.

【0055】前述したように、本実施形態では、TaN
膜30の上端部を溝29の開孔端部よりも下方にリセス
させる。そのため、図54(c)に拡大して示すよう
に、溝29の外部のRu膜32aを除去した際、溝29
の側壁に残ったRu膜32aの上端部にTaN膜30が
露出することはない。また、TaN膜30の上端部をテ
ーパ状に加工したことにより、TaN膜30の上端部近
傍においてRu膜32aの膜厚が薄くなることもない。
As described above, in this embodiment, TaN
The upper end of the film 30 is recessed below the opening end of the groove 29. Therefore, as shown in the enlarged view of FIG. 54C, when the Ru film 32a outside the groove 29 is removed, the groove 29 is removed.
The TaN film 30 is not exposed at the upper end of the Ru film 32a remaining on the side wall of the substrate. Further, since the upper end of the TaN film 30 is processed into a tapered shape, the thickness of the Ru film 32a does not become thin near the upper end of the TaN film 30.

【0056】次に、図59および図60に示すように、
溝29の内部に埋め込んだ絶縁膜33をアッシング処理
などによって除去する。ここまでの工程により、溝29
の内壁にRu膜32aによって構成される下部電極32
が形成される。下部電極32は、その下部のスルーホー
ル19およびさらにその下部のコンタクトホール12を
通じてメモリセル選択用MISFETQsのn型半導体
領域8(ソース、ドレイン)の他方と電気的に接続され
る。
Next, as shown in FIGS. 59 and 60,
The insulating film 33 embedded in the groove 29 is removed by ashing or the like. By the steps so far, the groove 29
Electrode 32 composed of a Ru film 32a on the inner wall of
Is formed. The lower electrode 32 is electrically connected to the other one of the n-type semiconductor regions 8 (source and drain) of the memory cell selecting MISFET Qs through the lower through hole 19 and the lower contact hole 12.

【0057】次に、図61および図62に示すように、
下部電極32が形成された溝29の内壁および酸化シリ
コン膜24の表面に酸化タンタルからなる膜厚10nm
程度の誘電体膜34を堆積する。酸化タンタル膜は、例
えば原料ガスにペンタエトキシタンタル(Ta(OC2
55)と酸素とを用い、温度430℃、圧力50Pa
の条件で堆積し、その後、膜の結晶化と膜質の改善とを
図るために、酸素雰囲気中で650°程度の熱処理を行
う。
Next, as shown in FIGS. 61 and 62,
The inner wall of the groove 29 where the lower electrode 32 is formed and the surface of the silicon oxide film 24 have a thickness of 10 nm made of tantalum oxide.
A degree of dielectric film 34 is deposited. The tantalum oxide film is formed, for example, by using pentaethoxy tantalum (Ta (OC 2
H 5) 5) and with oxygen, the temperature 430 ° C., the pressure 50Pa
Then, a heat treatment of about 650 ° is performed in an oxygen atmosphere in order to achieve crystallization of the film and improvement of the film quality.

【0058】本実施形態では、TaN膜30の上端部を
溝29の開孔端部よりも下方にリセスさせ、TaN膜3
0をRu膜32aで完全に覆うようにしたので、図54
(d)に拡大して示すように、溝29の内壁および酸化
シリコン膜24の表面に酸化タンタルからなる誘電体膜
34を堆積したときに、TaN膜30と誘電体膜34と
が接触することはない。
In this embodiment, the upper end of the TaN film 30 is recessed below the opening end of the groove 29, and the TaN film 3
0 is completely covered with the Ru film 32a.
As shown in FIG. 3D, when the dielectric film 34 made of tantalum oxide is deposited on the inner wall of the groove 29 and the surface of the silicon oxide film 24, the TaN film 30 and the dielectric film 34 come into contact with each other. There is no.

【0059】これにより、酸化タンタル膜を酸素雰囲気
中で熱処理した際、酸化タンタル膜中の酸素がTaN膜
30中に拡散することがないので、TaN膜30が酸化
されることによって生じる形状異常(ふくれ)や、酸化
シリコン膜24との界面での剥がれを防止することがで
きる。また、酸化タンタル膜が還元されて導電性を持っ
た金属タンタルとなることによるリーク電流の増加を防
止することができる。
Thus, when the tantalum oxide film is heat-treated in an oxygen atmosphere, oxygen in the tantalum oxide film does not diffuse into the TaN film 30, so that the shape abnormality caused by oxidation of the TaN film 30 ( Blistering) and peeling at the interface with the silicon oxide film 24 can be prevented. In addition, it is possible to prevent an increase in leakage current due to the reduction of the tantalum oxide film to metal tantalum having conductivity.

【0060】次に、図63および図64に示すように、
誘電体膜34の上部にスパッタリング法およびCVD法
で膜厚100nm程度のRu膜35aを堆積し、続いて
Ru膜35aの上部にスパッタリング法で膜厚100n
m程度のW膜35bを堆積した後、図65および図66
に示すように、フォトレジスト膜36をマスクにしたド
ライエッチングでメモリアレイ(MARY)以外の領域
のW膜35bおよびRu膜35aを除去することによっ
て上部電極35を形成する。このエッチングを行う際
は、図65に示すように、フォトレジスト膜35の端部
をラウンド状に加工しておくとよい。これにより、W膜
35bおよびRu膜35aの端部側壁にエッチングの反
応生成物が付着し難くなるので、これらの膜のエッチン
グ制御性が向上する。
Next, as shown in FIGS. 63 and 64,
A Ru film 35a having a thickness of about 100 nm is deposited on the dielectric film 34 by a sputtering method and a CVD method.
65 and 66 after depositing about m of the W film 35b.
As shown in (1), the upper electrode 35 is formed by removing the W film 35b and the Ru film 35a in a region other than the memory array (MARY) by dry etching using the photoresist film 36 as a mask. When performing this etching, as shown in FIG. 65, it is preferable to process the end of the photoresist film 35 into a round shape. This makes it difficult for the reaction product of the etching to adhere to the end side walls of the W film 35b and the Ru film 35a, thereby improving the etching controllability of these films.

【0061】ここまでの工程により、下部電極32、誘
電体膜34および上部電極35によって構成される情報
蓄積用容量素子Cが完成し、前記図2および図3に示し
たような、メモリセル選択用MISFETQsとこれに
直列に接続された情報蓄積容量素子Cとで構成されるメ
モリセルが略完成する。
By the steps up to this point, the information storage capacitor C composed of the lower electrode 32, the dielectric film 34 and the upper electrode 35 is completed, and the memory cell selection as shown in FIGS. A memory cell composed of the MISFET Qs for use and the information storage capacitor C connected in series to the MISFET Qs is substantially completed.

【0062】その後、情報蓄積用容量素子Cの上部に層
間絶縁膜を挟んで2層程度のAl配線を形成し、最上層
のAl配線の上部にパッシベーション膜を形成するが、
これらの図示は省略する。
Thereafter, about two layers of Al wiring are formed above the information storage capacitive element C with an interlayer insulating film interposed therebetween, and a passivation film is formed above the uppermost Al wiring.
Illustration of these is omitted.

【0063】以上詳述したように、本実施形態によれ
ば、酸化シリコン膜24に開孔した溝29の内壁に情報
蓄積用容量素子Cの下部電極32を形成するに際し、下
部電極32を構成するRu膜32aと酸化シリコン膜2
4との界面に、TaN膜30によって構成される接着層
を介在させることにより、Ru膜32aの剥離を確実に
防止することができる。
As described above in detail, according to the present embodiment, when the lower electrode 32 of the information storage capacitor C is formed on the inner wall of the groove 29 formed in the silicon oxide film 24, the lower electrode 32 is formed. Ru film 32a and silicon oxide film 2
By interposing an adhesive layer composed of the TaN film 30 at the interface with the film 4, the peeling of the Ru film 32a can be reliably prevented.

【0064】また、酸化シリコン膜24に開孔した溝2
9の側壁下端部と底面部分との間に丸みを付けることに
より、溝29の内部に堆積する接着層(TaN膜30)
や下部電極材料(Ru膜32a)がその後の熱処理によ
って体積変化した場合でも、溝29の側壁下端部と底面
部分との間の領域で剥離を引き起こすことがない。
The groove 2 formed in the silicon oxide film 24
An adhesive layer (TaN film 30) deposited inside the groove 29 by rounding between the lower end portion of the side wall and the bottom surface portion 9
Even when the volume of the lower electrode material (Ru film 32 a) changes due to the subsequent heat treatment, separation does not occur in the region between the lower end of the side wall of the groove 29 and the bottom surface.

【0065】また、接着層を構成するTaN膜30の上
端部を溝29の開孔端部よりも下方にリセスさせ、Ta
N膜30をRu膜32aで完全に覆うことにより、Ta
N膜30と誘電体膜34との接触を確実に防ぐことがで
きるので、TaN膜30の形状異常(ふくれ)や剥がれ
を防止することができると共に、誘電体膜34のリーク
電流の増加を防止することができる。
Also, the upper end of the TaN film 30 constituting the adhesive layer is recessed below the opening end of the groove 29, and
By completely covering the N film 30 with the Ru film 32a, Ta
Since the contact between the N film 30 and the dielectric film 34 can be reliably prevented, the abnormal shape (bulging) and peeling of the TaN film 30 can be prevented, and an increase in the leak current of the dielectric film 34 can be prevented. can do.

【0066】なお、情報蓄積用容量素子Cの下部電極材
料は、本実施形態で用いたRuに限定されるものではな
く、Pt(プラチナ)、Ir(イリジウム)など、Ru
以外の白金族金属で構成することもできる。本実施形態
で使用したRuは、過剰な酸化性雰囲気中で熱処理した
場合、Ru自身が酸化されて酸化ルテニウムを形成し、
後の工程で不都合を生じる場合があるが、Ptはこのよ
うな酸化物を形成しないという利点がある。
The material of the lower electrode of the information storage capacitor C is not limited to Ru used in the present embodiment, but may be Ru, such as Pt (platinum) or Ir (iridium).
It can also be composed of other platinum group metals. When Ru used in the present embodiment is heat-treated in an excessive oxidizing atmosphere, Ru itself is oxidized to form ruthenium oxide,
Pt has the advantage that it does not form such oxides, although problems may occur in later steps.

【0067】また、情報蓄積用容量素子Cの誘電体膜材
料は、本実施形態で用いた酸化タンタルに限定されるも
のではなく、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウ
ム、チタン酸バリウムストロンチウム、チタン酸鉛、チ
タン酸ジルコン酸鉛などのペロブスカイト型金属酸化物
からなる高(強)誘電体またはそれらの積層体で構成す
ることもできる。これらの高(強)誘電体材料を使用す
る場合でも、成膜後に膜を結晶化または改質する熱処理
工程が必須となるため、酸化タンタルを使用する本実施
形態と同様の効果が得られる。
The material of the dielectric film of the information storage capacitor C is not limited to the tantalum oxide used in the present embodiment, but may be barium titanate, strontium titanate, barium strontium titanate, or lead titanate. And a high (ferro) dielectric made of a perovskite-type metal oxide such as lead zirconate titanate or a laminate thereof. Even when these high (ferro) dielectric materials are used, a heat treatment step of crystallizing or modifying the film after film formation is essential, and the same effects as those of the embodiment using tantalum oxide can be obtained.

【0068】さらに、情報蓄積用容量素子Cの上部電極
材料は、本実施形態で用いたRuとWとの積層体に限定
されるものではなく、W、Ru、Pt、Irなどの金属
またはこれらの金属とTiNとを積層したものなどで構
成することもできる。
Further, the material of the upper electrode of the information storage capacitor C is not limited to the laminate of Ru and W used in the present embodiment, but may be a metal such as W, Ru, Pt, Ir or the like. And a laminate of the above metal and TiN.

【0069】(実施の形態2)本実施形態の製造方法
は、酸化シリコン膜24に溝29を形成し、続いて溝2
9の内部を含む酸化シリコン膜24の上部にTaN膜3
0を堆積するまでの工程(前記図4〜図51の工程)が
前記実施の形態1と同一であるため、その説明は省略
し、以降の工程についてのみ説明する。
(Embodiment 2) In the manufacturing method of this embodiment, a groove 29 is formed in a silicon oxide film
The TaN film 3 is formed on the silicon oxide film 24 including the inside of
Since the steps up to depositing 0 (the steps in FIGS. 4 to 51) are the same as those in the first embodiment, description thereof will be omitted, and only the subsequent steps will be described.

【0070】まず、前記図51に示した工程に引き続
き、図67に示すように、溝29の内部に絶縁膜31を
堆積し、溝29の外部のTaN膜30をドライエッチン
グによって除去する。エッチングガスは、塩素ガスまた
は塩素ガスとAr(アルゴン)との混合ガスを使用す
る。
First, following the step shown in FIG. 51, as shown in FIG. 67, an insulating film 31 is deposited inside the groove 29, and the TaN film 30 outside the groove 29 is removed by dry etching. As the etching gas, chlorine gas or a mixed gas of chlorine gas and Ar (argon) is used.

【0071】次に、溝29の内部の絶縁膜31をアッシ
ング処理などによって除去した後、図68に示すよう
に、溝29の内部に残ったTaN膜30の表面にRu膜
32bを形成する。このRu膜32bは、Ruが金属の
表面に選択的に成長し、酸化シリコンなどの絶縁膜の表
面には成長しないという性質を利用した選択CVD法に
よって形成する。ここまでの工程により、溝29の内壁
にRu膜32bによって構成される下部電極32が形成
される。
Next, after the insulating film 31 inside the trench 29 is removed by ashing or the like, as shown in FIG. 68, a Ru film 32b is formed on the surface of the TaN film 30 remaining inside the trench 29. The Ru film 32b is formed by a selective CVD method utilizing the property that Ru selectively grows on the surface of a metal and does not grow on the surface of an insulating film such as silicon oxide. Through the steps so far, the lower electrode 32 composed of the Ru film 32b is formed on the inner wall of the groove 29.

【0072】次に、図69に示すように、下部電極32
が形成された溝29の内壁および酸化シリコン膜24の
表面に、前記実施の形態1と同様の方法で酸化タンタル
からなる誘電体膜34を堆積し、続いて膜の結晶化と膜
質の改善とを図るために、酸素雰囲気中で650°程度
の熱処理を行う。
Next, as shown in FIG.
A dielectric film 34 of tantalum oxide is deposited on the inner wall of the groove 29 in which is formed and the surface of the silicon oxide film 24 in the same manner as in the first embodiment, and subsequently, the film is crystallized and the film quality is improved. Is performed in an oxygen atmosphere at about 650 °.

【0073】ここで、前記図67に示した工程で行われ
るTaN膜30のエッチング量と誘電体膜34の特性と
の関係について、図70を用いて説明する。
Here, the relationship between the etching amount of the TaN film 30 performed in the step shown in FIG. 67 and the characteristics of the dielectric film 34 will be described with reference to FIG.

【0074】図70(a)は、溝29の外部、すなわち
酸化シリコン膜24の上部のTaN膜30をドライエッ
チングによって除去する際、下地の酸化シリコン膜24
との選択比を小さくし、酸化シリコン膜24の上面をあ
る程度エッチングした場合である。この場合は、溝29
の内部に残ったTaN膜30の上端部が酸化シリコン膜
24の上面よりも上方に突き出た状態となる。
FIG. 70A shows that when the TaN film 30 outside the trench 29, that is, the TaN film 30 on the silicon oxide film 24 is removed by dry etching, the underlying silicon oxide film 24 is removed.
Is selected, and the upper surface of the silicon oxide film 24 is etched to some extent. In this case, the groove 29
The upper end of the TaN film 30 remaining inside the silicon oxide film 24 projects above the upper surface of the silicon oxide film 24.

【0075】この状態でTaN膜30の表面にRu膜3
2bを選択成長させると、TaN膜30の上端部に選択
成長したRu膜32bが酸化シリコン膜24の上面より
も上方に突き出た状態となる。そのため、この領域に電
界が集中し、その後に堆積する誘電体膜34のリーク電
流がこの領域で増大してしまう。
In this state, the Ru film 3 is formed on the surface of the TaN film 30.
When 2b is selectively grown, the Ru film 32b selectively grown on the upper end of the TaN film 30 projects above the upper surface of the silicon oxide film 24. Therefore, the electric field concentrates in this region, and the leakage current of the dielectric film 34 deposited thereafter increases in this region.

【0076】図70(b)は、TaN膜30の上端部が
酸化シリコン膜24の上面と同じ高さになるようにエッ
チングした場合である。この場合も、TaN膜30の上
端部に選択成長したRu膜32bが酸化シリコン膜24
の上面よりも上方に突き出た状態となるため、その後に
堆積する誘電体膜34のリーク電流がこの領域で増大し
てしまう。
FIG. 70 (b) shows a case where the TaN film 30 is etched so that the upper end thereof is at the same height as the upper surface of the silicon oxide film 24. Also in this case, the Ru film 32b selectively grown on the upper end of the TaN film 30 is
Is projected above the upper surface of the dielectric film 34, and the leakage current of the dielectric film 34 deposited thereafter increases in this region.

【0077】図70(c)は、TaN膜30の上端部が
酸化シリコン膜24の上面よりも下方にリセスするよう
にエッチングした場合である。ここでのリセス量は、R
u膜32bの膜厚(例えば50nm)と同程度とする。
FIG. 70C shows the case where the etching is performed so that the upper end of the TaN film 30 is recessed below the upper surface of the silicon oxide film 24. The recess amount here is R
The thickness is approximately equal to the thickness (for example, 50 nm) of the u film 32b.

【0078】この場合は、TaN膜30の上端部に選択
成長したRu膜32bの上端部が酸化シリコン膜24の
上面と同じ高さになり、それよりも上方に突き出ること
はない。従って、Ru膜32bの上端部に電界が集中す
ることはないので、その後に堆積する誘電体膜34のリ
ーク電流がこの領域で増大することはない。
In this case, the upper end of the Ru film 32b selectively grown on the upper end of the TaN film 30 has the same height as the upper surface of the silicon oxide film 24 and does not protrude upward. Therefore, since the electric field does not concentrate on the upper end of the Ru film 32b, the leakage current of the subsequently deposited dielectric film 34 does not increase in this region.

【0079】図70(d)は、同図(c)と同じくTa
N膜30の上端部が酸化シリコン膜24の上面よりも下
方にリセスするようにエッチングした場合であるが、リ
セス量は、Ru膜32bの膜厚以上とする。この場合
は、同図(c)と同じくTaN膜30の上端部に選択成
長したRu膜32bの上端部に電界が集中することはな
いので、その後に堆積する誘電体膜34のリーク電流が
この領域で増大することはない。しかし、TaN膜30
のリセス量が大きくなった分、TaN膜30の表面に選
択成長するRu膜32bのリセス量も大きくなるため、
Ru膜32bによって構成される下部電極32の表面積
が低減し、その分、情報蓄積用容量素子Cの蓄積電荷量
が減少してしまう。
FIG. 70 (d) shows the same Ta value as in FIG.
In this case, the etching is performed so that the upper end of the N film 30 is recessed below the upper surface of the silicon oxide film 24. The recess amount is set to be equal to or larger than the thickness of the Ru film 32b. In this case, the electric field does not concentrate on the upper end of the Ru film 32b selectively grown on the upper end of the TaN film 30, as in FIG. It does not increase in the area. However, the TaN film 30
Is increased, the recess amount of the Ru film 32b selectively grown on the surface of the TaN film 30 is increased.
The surface area of the lower electrode 32 constituted by the Ru film 32b decreases, and the amount of charge stored in the information storage capacitor C decreases accordingly.

【0080】以上のことから、前記図67に示した工程
でTaN膜30をエッチングする際には、リーク電流の
低減の観点から、TaN膜30の上端部を酸化シリコン
膜24の上面よりも下方にリセスさせる必要がある。こ
のときのTaN膜30のリセス量は、少なくともTaN
膜30の上端部に選択成長させるRu膜32bの上端部
が酸化シリコン膜24の上面よりも上方に突き出ない
量、すなわちTaN膜30の表面に選択成長させるRu
膜32bの膜厚以上とする。一方、蓄積電荷量の減少を
最小限に止める観点から、リセス量の上限は、Ru膜3
2bの膜厚の3倍以下、より好ましくは2倍以下(Ru
膜32bの膜厚を50nmとした場合は、100nm以
下)とするのがよい。
As described above, when etching the TaN film 30 in the step shown in FIG. 67, the upper end of the TaN film 30 is positioned lower than the upper surface of the silicon oxide film 24 from the viewpoint of reducing the leakage current. Need to be recessed. At this time, the recess amount of the TaN film 30 is at least TaN.
The amount by which the upper end of the Ru film 32b selectively grown on the upper end of the film 30 does not protrude above the upper surface of the silicon oxide film 24, that is, the Ru which is selectively grown on the surface of the TaN film 30.
The thickness is set to be equal to or larger than the thickness of the film 32b. On the other hand, from the viewpoint of minimizing the decrease in the accumulated charge amount, the upper limit of the recess amount is determined by the Ru film 3.
3b or less, more preferably 2 times or less (Ru
When the thickness of the film 32b is 50 nm, it is preferable that the thickness be 100 nm or less.

【0081】その後、図71に示すように、前記実施の
形態1の図63〜図66に示す工程に従い、誘電体膜3
4の上部に上部電極35を形成することにより、下部電
極32、誘電体膜34および上部電極35によって構成
される情報蓄積用容量素子Cが完成し、メモリセル選択
用MISFETQsとこれに直列に接続された情報蓄積
容量素子Cとで構成されるメモリセルが略完成する。
Thereafter, as shown in FIG. 71, the dielectric film 3 is formed in accordance with the steps shown in FIGS.
By forming the upper electrode 35 on the upper part of 4, the information storage capacitance element C constituted by the lower electrode 32, the dielectric film 34 and the upper electrode 35 is completed, and is connected in series with the memory cell selecting MISFET Qs. A memory cell composed of the information storage capacitor C thus completed is substantially completed.

【0082】本実施形態によれば、前記実施の形態1と
同様の効果が得られることに加え、酸化シリコン膜24
に開孔した溝29の内部に絶縁膜を埋め込む工程が前記
実施の形態1の2回から1回に減少すると共に、Ru膜
32bをエッチングする工程も不要となるので、DRA
Mの製造工程を短縮することができる。
According to the present embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained, and in addition, the silicon oxide film 24
The number of steps of embedding the insulating film in the groove 29 formed in the first embodiment is reduced from two times in the first embodiment to one time, and the step of etching the Ru film 32b is not required.
The manufacturing process of M can be shortened.

【0083】以上、本発明者によってなされた発明を実
施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は前記
実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment, the invention is not limited to the embodiment, and various modifications may be made without departing from the gist of the invention. It goes without saying that it is possible.

【0084】前記実施の形態1、2では、下部電極の剥
離を防止する接着層(TaN膜30)と誘電体膜との接
触を防止する方法として、接着層を構成するTaN膜3
0をリセスさせる方法(実施の形態1)、またはTaN
膜30の表面に下部電極材料を選択成長させる方法(実
施の形態2)を用いたが、これらの方法は、TaN以外
の材料、例えばTiNやTiを接着層として用いる場合
にも適用することができる。
In the first and second embodiments, as a method for preventing the contact between the adhesive layer (TaN film 30) for preventing separation of the lower electrode and the dielectric film, the TaN film 3 forming the adhesive layer is used.
0 to recess (Embodiment 1) or TaN
Although the method (Embodiment 2) of selectively growing the lower electrode material on the surface of the film 30 is used, these methods can be applied to the case where a material other than TaN, for example, TiN or Ti is used as the adhesive layer. it can.

【0085】前記実施の形態1、2では、DRAMおよ
びその製造プロセスに適用した場合について説明した
が、本発明は、汎用DRAMのみならず、ロジック混載
DRAMやFeRAMなどにも適用することができる。
In the first and second embodiments, the case where the present invention is applied to a DRAM and its manufacturing process has been described. However, the present invention can be applied not only to a general-purpose DRAM, but also to a logic embedded DRAM, an FeRAM, or the like.

【0086】[0086]

【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。 (1)本発明によれば、メモリセルの微細化がより一層
進み、容量素子の下部電極とその下部の接続孔との合わ
せずれが不可避となった場合でも、下部電極のパターニ
ング時に接続孔内のバリア層がエッチングされてシリコ
ンプラグの表面が露出する不具合を防止すことができ
る。 (2)本発明によれば、容量素子の下部電極上に形成し
た誘電体膜を酸素雰囲気中で熱処理する際、下部電極を
透過した酸素がバリア層自体を酸化して、高抵抗、低誘
電率の酸化物層を形成する不具合を防止することができ
る。 (3)本発明によれば、容量素子の下部電極を構成する
白金族金属膜と酸化シリコン膜との接着性を向上させる
ことができる。 (4)本発明によれば、容量素子の表面積を増やすと共
に誘電体膜の高誘電率化を図ることによって、メモリセ
ルを微細化した場合においても所望する蓄積電荷量値を
確保することができる。
Advantageous effects obtained by typical ones of the inventions disclosed by the present application will be briefly described as follows.
It is as follows. (1) According to the present invention, even when the miniaturization of the memory cell further advances and the misalignment between the lower electrode of the capacitive element and the connection hole thereunder becomes unavoidable, the inside of the connection hole is patterned when the lower electrode is patterned. Can prevent the problem that the surface of the silicon plug is exposed by etching the barrier layer. (2) According to the present invention, when a dielectric film formed on a lower electrode of a capacitor is subjected to a heat treatment in an oxygen atmosphere, oxygen transmitted through the lower electrode oxidizes the barrier layer itself, resulting in high resistance and low dielectric constant. The problem of forming an oxide layer with a high efficiency can be prevented. (3) According to the present invention, the adhesiveness between the platinum group metal film and the silicon oxide film constituting the lower electrode of the capacitor can be improved. (4) According to the present invention, by increasing the surface area of the capacitive element and increasing the dielectric constant of the dielectric film, a desired accumulated charge amount value can be secured even when the memory cell is miniaturized. .

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

【図1】本発明の一実施の形態であるDRAMを形成し
たシリコンチップの全体平面図である。
FIG. 1 is an overall plan view of a silicon chip on which a DRAM according to an embodiment of the present invention is formed.

【図2】本発明の一実施の形態であるDRAMを形成し
た半導体基板の要部断面図である。
FIG. 2 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate on which a DRAM according to an embodiment of the present invention is formed.

【図3】本発明の一実施の形態であるDRAMを形成し
た半導体基板の要部断面図である。
FIG. 3 is a sectional view of a main part of a semiconductor substrate on which a DRAM according to an embodiment of the present invention is formed.

【図4】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造方
法を示す半導体基板の要部平面図である。
FIG. 4 is a plan view of a main part of a semiconductor substrate, illustrating a method for manufacturing a DRAM according to an embodiment of the present invention;

【図5】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造方
法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 5 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図6】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造方
法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 6 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図7】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造方
法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 7 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図8】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造方
法を示す半導体基板の要部平面図である。
FIG. 8 is a plan view of a principal part of a semiconductor substrate showing a method of manufacturing a DRAM according to an embodiment of the present invention;

【図9】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造方
法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 9 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図10】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 10 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図11】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 11 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図12】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 12 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図13】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 13 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図14】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部平面図である。
FIG. 14 is a fragmentary plan view of a semiconductor substrate, illustrating a method of manufacturing a DRAM according to an embodiment of the present invention;

【図15】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 15 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図16】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 16 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図17】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 17 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図18】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 18 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図19】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 19 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図20】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部平面図である。
FIG. 20 is a plan view of a principal part of a semiconductor substrate, illustrating a method for manufacturing a DRAM according to an embodiment of the present invention;

【図21】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 21 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図22】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 22 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図23】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 23 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図24】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 24 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図25】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部平面図である。
FIG. 25 is a main-portion plan view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図26】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 26 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図27】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 27 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図28】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 28 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図29】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部平面図である。
FIG. 29 is a fragmentary plan view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing a DRAM according to an embodiment of the present invention;

【図30】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 30 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図31】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 31 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図32】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 32 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図33】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 33 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図34】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 34 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図35】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 35 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図36】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 36 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図37】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 37 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図38】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 38 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図39】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 39 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図40】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 40 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図41】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 41 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図42】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 42 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図43】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 43 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図44】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 44 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図45】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 45 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図46】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 46 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図47】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部平面図である。
FIG. 47 is a main part plan view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図48】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 48 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図49】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 49 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図50】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 50 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図51】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 51 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図52】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 52 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図53】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 53 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図54】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 54 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図55】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 55 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図56】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 56 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図57】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 57 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図58】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 58 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図59】本発明の他の実施の形態であるDRAMの製
造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 59 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to another embodiment of the present invention;

【図60】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 60 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図61】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 61 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図62】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 62 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図63】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 63 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図64】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 64 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図65】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 65 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図66】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 66 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図67】本発明の他の実施の形態であるDRAMの製
造方法を示す半導体基板の要部拡大断面図である。
FIG. 67 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a semiconductor substrate, illustrating a method of manufacturing a DRAM according to another embodiment of the present invention;

【図68】本発明の他の実施の形態であるDRAMの製
造方法を示す半導体基板の要部拡大断面図である。
FIG. 68 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a semiconductor substrate, illustrating a method of manufacturing a DRAM according to another embodiment of the present invention;

【図69】本発明の他の実施の形態であるDRAMの製
造方法を示す半導体基板の要部拡大断面図である。
FIG. 69 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a semiconductor substrate, illustrating a method of manufacturing a DRAM according to another embodiment of the present invention;

【図70】TaN膜のエッチング形状、選択CVD−R
u膜の形状および酸化タンタル膜の特性を説明する図で
ある。
FIG. 70: Etching shape of TaN film, selective CVD-R
FIG. 4 is a diagram illustrating the shape of a u film and characteristics of a tantalum oxide film.

【図71】本発明の他の実施の形態であるDRAMの製
造方法を示す半導体基板の要部拡大断面図である。
FIG. 71 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a semiconductor substrate, illustrating a method of manufacturing a DRAM according to another embodiment of the present invention;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 1A シリコンチップ 2 素子分離溝 3 p型ウエル 4 酸化シリコン膜 5 ゲート絶縁膜 6 ゲート電極 7 酸化シリコン膜 8 n型半導体領域(ソース、ドレイン) 9 窒化シリコン膜 10 酸化シリコン膜 11、12 コンタクトホール 13 プラグ 14 酸化シリコン膜 15 スルーホール 16 プラグ 17 酸化シリコン膜 18 窒化シリコン膜 19 スルーホール 20 多結晶シリコン膜 21 サイドウォールスペーサ 22 プラグ 24 酸化シリコン膜 25 バリア層 26 W膜 27反射防止膜 28 フォトレジスト膜 29 溝 30 TaN膜(接着層) 31 フォトレジスト膜 32 下部電極(ストレージノード) 32a、32b Ru膜 33 フォトレジスト膜 34 誘電体膜 35 上部電極(プレート電極) 35a Ru膜 35b W膜 36 フォトレジスト膜 BL ビット線 BP ボンディングパッド C 情報蓄積容量素子(キャパシタ) L 活性領域 MARY メモリアレイ PC 周辺回路部 Qs メモリセル選択用MISFET SA センスアンプ WD ワードドライバ WL ワード線 Reference Signs List 1 silicon substrate 1A silicon chip 2 element isolation groove 3 p-type well 4 silicon oxide film 5 gate insulating film 6 gate electrode 7 silicon oxide film 8 n-type semiconductor region (source, drain) 9 silicon nitride film 10 silicon oxide film 11, 12 Contact hole 13 Plug 14 Silicon oxide film 15 Through hole 16 Plug 17 Silicon oxide film 18 Silicon nitride film 19 Through hole 20 Polycrystalline silicon film 21 Side wall spacer 22 Plug 24 Silicon oxide film 25 Barrier layer 26 W film 27 Anti-reflection film 28 Photoresist film 29 Groove 30 TaN film (adhesive layer) 31 Photoresist film 32 Lower electrode (storage node) 32a, 32b Ru film 33 Photoresist film 34 Dielectric film 35 Upper electrode (plate electrode) 35a Ru film 3 b W film 36 a photoresist film BL bit line BP bonding pads C information storage capacitor element (capacitor) L active region MARY memory array PC peripheral circuit portion Qs for memory cell selection MISFET SA the sense amplifier WD word driver WL the word line

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯島 晋平 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者 中村 吉孝 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者 黒木 啓二 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者 池田 武信 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者 平谷 正彦 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 松井 裕一 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Fターム(参考) 5F083 AD24 AD48 GA06 GA09 JA06 JA14 JA15 JA38 JA39 JA40 LA29 MA06 MA17 MA20 NA01 NA08 PR07 PR09 PR12 PR33 PR40  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shinpei Iijima 5-2-1, Josuihonmachi, Kodaira-shi, Tokyo Within the Semiconductor Group, Hitachi, Ltd. 20-1 chome, Hitachi, Ltd. Semiconductor Group (72) Inventor Keiji Kuroki 5-20-1, Josuihoncho, Kodaira-shi, Tokyo Co., Ltd. Within Hitachi Semiconductor Group, (72) Inventor Takenobu Ikeda Tokyo 5-20-1, Josuihonmachi, Kodaira-shi Within Hitachi Semiconductor Co., Ltd. 1-280 Higashi-Koigakubo, Tokyo-Kokubunji-shi F-term (reference) in Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. 5F083 AD24 AD48 GA06 GA09 JA06 JA14 JA15 JA38 JA39 JA40 LA29 MA06 MA17 MA20 NA01 NA08 PR07 PR09 PR12 PR33 PR40

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板の主面上に、溝または孔が形
成された絶縁膜と、前記溝または孔の内部に形成された
第1電極、前記第1電極の上部に形成された誘電体膜お
よび前記誘電体膜の上部に形成された第2電極からなる
容量素子とを有する半導体集積回路装置であって、 前記溝または孔の側壁と前記第1電極との間にTaN層
が介在していることを特徴とする半導体集積回路装置。
An insulating film having a groove or a hole formed on a main surface of a semiconductor substrate, a first electrode formed inside the groove or a hole, and a dielectric formed on the first electrode. A semiconductor integrated circuit device having a film and a capacitance element including a second electrode formed on the dielectric film, wherein a TaN layer is interposed between a side wall of the groove or the hole and the first electrode. And a semiconductor integrated circuit device.
【請求項2】 請求項1記載の半導体集積回路装置にお
いて、前記容量素子の第1電極は、Ruからなることを
特徴とする半導体集積回路装置。
2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein said first electrode of said capacitance element is made of Ru.
【請求項3】 請求項1記載の半導体集積回路装置にお
いて、前記溝または孔のアスペクト比は、10以上であ
ることを特徴とする半導体集積回路装置。
3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein an aspect ratio of said groove or hole is 10 or more.
【請求項4】 以下の工程を有する半導体集積回路装置
の製造方法;(a)半導体基板の主面上に絶縁膜を形成
し、前記絶縁膜に溝または孔を開孔する工程、(b)前
記溝または孔の側壁にTaN層を形成する工程、(c)
前記TaN層の上部に容量素子の第1電極を構成する金
属膜を形成する工程、(d)前記Ru膜の上部に前記容
量素子の誘電体膜を形成し、前記誘電体膜の上部に前記
容量素子の第2電極を形成する工程。
4. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device having the following steps: (a) forming an insulating film on a main surface of a semiconductor substrate and forming a groove or hole in the insulating film; (b) Forming a TaN layer on the side wall of the groove or hole, (c).
Forming a metal film constituting a first electrode of the capacitive element on the TaN layer; (d) forming a dielectric film of the capacitive element on the Ru film, and forming the dielectric film on the dielectric film; Forming a second electrode of the capacitor;
【請求項5】 請求項4記載の半導体集積回路装置の製
造方法において、前記容量素子の第1電極を構成する金
属膜は、Ruからなることを特徴とする半導体集積回路
装置の製造方法。
5. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 4, wherein the metal film forming the first electrode of the capacitance element is made of Ru.
【請求項6】 請求項4記載の半導体集積回路装置の製
造方法において、前記容量素子の誘電体膜は、酸化タン
タルからなることを特徴とする半導体集積回路装置の製
造方法。
6. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 4, wherein the dielectric film of said capacitance element is made of tantalum oxide.
【請求項7】 請求項4記載の半導体集積回路装置の製
造方法において、前記半導体基板を熱処理する工程をさ
らに有することを特徴とする半導体集積回路装置の製造
方法。
7. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 4, further comprising a step of heat-treating said semiconductor substrate.
【請求項8】 請求項7記載の半導体集積回路装置の製
造方法において、前記半導体基板を熱処理する工程は、
前記容量素子の第1電極を構成する金属膜をデンシファ
イする工程であることを特徴とする半導体集積回路装置
の製造方法。
8. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 7, wherein the step of heat-treating the semiconductor substrate comprises:
A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising densifying a metal film constituting a first electrode of the capacitor.
【請求項9】 請求項7記載の半導体集積回路装置の製
造方法において、前記熱処理工程は、前記容量素子の誘
電体膜を結晶化する工程であることを特徴とする半導体
集積回路装置の製造方法。
9. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 7, wherein said heat treatment step is a step of crystallizing a dielectric film of said capacitance element. .
【請求項10】 請求項7記載の半導体集積回路装置の
製造方法において、前記熱処理工程は、前記容量素子の
誘電体膜を改質する工程であることを特徴とする半導体
集積回路装置の製造方法。
10. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 7, wherein said heat treatment step is a step of modifying a dielectric film of said capacitance element. .
【請求項11】 以下の工程を有する半導体集積回路装
置の製造方法; (a)半導体基板の主面上に第1絶縁膜を形成し、前記
第1絶縁膜に溝または孔を開孔する工程、(b)前記溝
または孔の内部を含む前記第1絶縁膜の上部にTaN膜
を形成する工程、(c)塩素を含む雰囲気中でのドライ
エッチングによって、前記第1絶縁膜の上部の前記Ta
N膜を選択的に除去する工程。
11. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device having the following steps: (a) forming a first insulating film on a main surface of a semiconductor substrate and forming a groove or hole in the first insulating film; (B) forming a TaN film on the first insulating film including the inside of the groove or the hole, and (c) performing dry etching in an atmosphere containing chlorine to form the TaN film on the first insulating film. Ta
A step of selectively removing the N film.
【請求項12】 請求項11記載の半導体集積回路装置
の製造方法において、前記TaN膜を形成した後、前記
溝または孔の内部に第2絶縁膜を埋め込む工程をさらに
有し、前記TaN膜のドライエッチングは、前記第1絶
縁膜の上部の前記第2絶縁膜を除去した状態で行われる
ことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
12. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 11, further comprising, after forming said TaN film, burying a second insulating film inside said groove or hole. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, wherein the dry etching is performed in a state where the second insulating film on the first insulating film is removed.
【請求項13】 以下の工程を有する半導体集積回路装
置の製造方法; (a)半導体基板の主面上に第1絶縁膜を形成し、前記
第1絶縁膜に複数の溝または孔を開孔する工程、(b)
前記溝または孔の内部を含む前記第1絶縁膜の上部にT
aN膜を形成する工程、(c)塩素を含む雰囲気中での
ドライエッチングによって、前記複数の溝または孔の間
に位置する前記第1絶縁膜の上部の前記TaN膜を選択
的に除去する工程、(d)前記溝または孔の内部に容量
素子の第1電極を形成し、前記第1電極の上部に前記容
量素子の誘電体膜を形成し、前記誘電体膜の上部に前記
容量素子の第2電極を形成する工程。
13. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device having the following steps: (a) forming a first insulating film on a main surface of a semiconductor substrate, and forming a plurality of grooves or holes in the first insulating film; (B)
T is formed on the first insulating film including the inside of the groove or the hole.
forming an aN film, and (c) selectively removing the TaN film on the first insulating film located between the plurality of grooves or holes by dry etching in an atmosphere containing chlorine. (D) forming a first electrode of the capacitive element inside the groove or the hole, forming a dielectric film of the capacitive element on the first electrode, and forming a dielectric film of the capacitive element on the dielectric film; Forming a second electrode;
【請求項14】 請求項13記載の半導体集積回路装置
の製造方法において、前記TaN膜を形成した後、前記
溝または孔の内部に第2絶縁膜を埋め込む工程をさらに
有することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
法。
14. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 13, further comprising, after forming the TaN film, burying a second insulating film inside the groove or the hole. A method for manufacturing an integrated circuit device.
【請求項15】 請求項13記載の半導体集積回路装置
の製造方法において、前記第1絶縁膜は、酸化シリコン
からなることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
法。
15. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 13, wherein said first insulating film is made of silicon oxide.
【請求項16】 請求項13記載の半導体集積回路装置
の製造方法において、前記溝または孔のアスペクト比
は、10以上であることを特徴とする半導体集積回路装
置の製造方法。
16. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 13, wherein an aspect ratio of said groove or hole is 10 or more.
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