JP2003142605A - 半導体記憶装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体記憶装置及びその製造方法Info
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Abstract
きなキャパシタ容量を確保できる半導体記憶装置及びそ
の製造方法を提供する。 【解決手段】 半導体基板1表面に絶縁性台座部材50
によって、底部が保持され、且つ誘電体膜62を介して
下部電極61と上部電極63とが対向配置された複数の
シリンダー型スタックドキャパシタ60を具備し、互い
に近接する前記複数のスタックドキャパシタ60の前記
下部電極61が、その上端と前記絶縁性台座部材50と
間の対向側面部において、少なくとも一つの絶縁体梁2
00で連結されてなることを特徴とする。
Description
びその製造方法に関し、特に半導体記憶装置のシリンダ
ー型スタックドキャパシタ電極の構造とその製造方法に
関する。
み、読み出しが可能なDRAMがある。このDRAMに
おけるメモリセルは、1個のスイッチング・トランジス
タと、1個のキャパシタとからなるものが構造的に簡単
であり、半導体記憶装置の高集積化に最も適するものと
して広く用いられている。
は、DRAMの更なる高集積化に伴い、縮小した占有面
積の中で、ある一定以上のキャパシタ容量が確保できる
3次元構造のものが開発され使用されてきている。この
3次元構造のキャパシタには、スタック型のものとトレ
ンチ型のものとがあるが、スタック型のものは、α線の
入射あるいは回路等のからのノイズに対する耐圧が高
く、比較的に容量値が小さい場合でも安定動作する。こ
のために、スタッド型のキャパシタが有効であるとされ
ている。
ックド・キャパシタと呼称する)として、シリンダ構造
の下部電極のものが精力的に検討され、種々の改良が加
えられてきている。そこで、このシリンダー構造のスタ
ックド・キャパシタを有する従来のメモリセルについ
て、図53乃至図55を参照して説明する。
造を示す図で、図53はその平面図、図54は図53中
のA−A’線に沿う断面図、図55は図54中のL−
L’線に沿う断面図を示している。
素子分離領域502が選択的に形成され、それらにより
取り囲まれた素子形成領域503には、互いに離間され
たソース/ドレインとしての拡散層504a、504
b、この拡散層504a、504b間にゲート絶縁膜5
05を介して設けられ、且つ窒化シリコン膜506で被
覆されたゲート電極507等からなるMOSトランジス
タ(以下、単にトランジスタという)Tr1、Tr2…
が、例えばマトリックス状に配列されている。
(紙面左右方向)に連続して形成され、行方向に隣接す
るトランジスタ同士で共通とされ、ワード線W1,W
2、…として機能する。
拡散層504a及び504b上にそれぞれ多結晶シリコ
ンからなるキャパシタ用プラグ510及びビット線用プ
ラグ511が埋め込まれた第1の層間絶縁膜(酸化シリ
コン膜)520が形成されている。
線用プラグ511を含む前記第1の層間絶縁膜520上
には、第2の層間絶縁膜(酸化シリコン膜)530が形
成され、この第2の層間絶縁膜530には、前記ビット
線用プラグ511と連結する例えばタングステンからな
るビット線コンタクトプラグ512が埋め込まれてい
る。
タングステンからなるビット線BL0、BL1…が列方
向(紙面垂直方向)に形成され、このビット線BL0,
BL1…は、前記ビット線コンタクトプラグ512を介
して前記ビット線用プラグ511に電気的接続されてい
る。
第3の層間絶縁膜(酸化シリコン膜)540が、このビ
ット線BL0、BL1…を埋め込むように形成されてい
る。
記第3の層間絶縁膜540及び前記第2の層間絶縁膜5
30を貫通して前記キャパシタ用プラグ510に達する
キャパシタ用コンタクトプラグ513が形成され、この
キャパシタ用コンタクトプラグ513及び前記キャパシ
タ用プラグ510によりキャパシタ用導電プラグ515
が形成されている。
を含む前記第3の層間絶縁膜540上には、キャパシタ
の台座となる例えば窒化シリコン膜からなる絶縁性台座
部材550が形成されている。
パシタ用導電プラグ515に達するスルーホール551
が形成され、このスルーホール551内に底部が埋設さ
れて支持され、前記キャパシタ用プラグ515を介して
前記拡散層504aに電気的接続され、且つ前記絶縁性
台座部材550上に突出した平面四角形のシリンダー構
造の下部電極561が形成されている。
体膜562が形成され、この誘電体膜562を介して上
部電極563が形成され、前記下部電極561、前記誘
電体膜562及び前記上部電極563によりなるキャパ
シタ560が形成されている。
は、絶縁膜570が形成され、且つ図示しないが所定の
上部電極との配線等が施されてトランジスタとシリンダ
ー構造のキャパシタとを有するメモリセルが構成されて
いる。
て、図56乃至図63を参照して説明する。図56乃至
図63は、各製造工程における工程断面図で、図56中
のA―A’線、B−B’線、またはC−C’線に沿う工
程断面図である。
に素子分離領域502を選択的に形成した後、それらに
より取り囲まれた素子形成領域503上にゲート絶縁膜
505を介して多結晶シリコン層とタングステンシリサ
イド層との積層構造を有し、且つ表面全体が窒化シリコ
ン膜506で覆われたゲート電極507を形成する。次
いで、そのゲート電極507をマスクにして前記半導体
基板501表面にn型不純物を注入してn型のソース/
ドレインとしての拡散層504a及び504bを形成し
て、MOSトランジスタを形成する(図56(a))。
導体基板501上にプラズマCVD(化学気相成長:Ch
emical Vapor Deposition)法により酸化シリコン膜を
堆積した後、CMP化学的機械的研磨:Chemical Mecha
nical polishing)法により前記ゲート電極507上面
の窒化シリコン膜506が露出するまで平坦化処理を行
い、前記ゲート電極507間に第1の層間絶縁膜520
を埋め込む(図56(b))。
上の前記第1の層間絶縁膜520を選択的に除去して開
口部520a及び520bをそれぞれ設ける。このと
き、この開口部520bは、前記拡散層504bから前
記素子分離領域502上まで達する大きさに形成され
る。次いで、LP−CVD(低圧−化学気相成長:Low-
Pressure Chemical Vapor Deposition )法でリンドー
プ多結晶シリコン膜を堆積した後、CMP法による平坦
化処理を行い、前記拡散層504a,504b上部の前
記開口部520a及び520b内に低抵抗の多結晶シリ
コン膜からなるキャパシタ用プラグ510及びビット線
用プラグ511をそれぞれ埋め込み形成する(図56
(c)、(c’))。
前記ビット線用プラグ511が埋め込まれた前記第1の
層間絶縁膜520上に、酸化シリコン等の第2の層間絶
縁膜530を形成した後、この第2の層間絶縁膜530
に前記ビット線用プラグ511を露出する開口部530
aを形成し、この開口部530aの内壁面にバリアメタ
ル膜531を形成する。
うに、第2の層間絶縁膜530上にタングステン等の導
電膜を堆積した後、CMP法による平坦化処理を施して
前記開口部530a内にタングステンからなるビット線
コンタクト512を埋め込む(図57(d)、
(d’))。
後、このタングステン膜上に設けた所定パターンの窒化
シリコン膜541をマスクにしてタングステン膜をパタ
ーニングし、前記ビット線コンタクト512を介して前
記ビット線用プラグ511bに接続されたビット線BL
を形成する(図57(e)、(e’))。
層間絶縁膜530上に酸化シリコン膜等の第3の層間絶
縁膜を堆積した後、CMP法による平坦化処理を施して
そのビット線BL間に第3の層間絶縁膜540を埋め込
み形成する(図58(f)、(f’))。
間絶縁膜540及び前記第2の層間絶縁膜530を貫通
して、前記キャパシタ用プラグ510に達するスルーホ
ール540aを形成した後、このスルーホール540a
の内壁面にバリアメタル膜532を形成する(図59
(g)、(g’))。
込むように、第3の層間絶縁膜540上にタングステン
等の導電膜を堆積した後、CMP法による平坦化処理を
施してこのスルーホール540a内にタングステンから
なるキャパシタ用コンタクト513を埋め込み、このキ
ャパシタ用コンタクト513及びキャパシタ用プラグ5
10により、拡散層504aに電気的接続されたキャパ
シタ用導電プラグ515を形成する(図60(h)、
(h’))。
タの下部電極を支えるための窒化シリコン膜等からなる
絶縁性台座部材550を堆積し、更に酸化シリコン膜等
の犠牲絶縁膜膜580を順次堆積する。
チング技術により、前記犠牲絶縁膜580及び前記絶縁
性台座部材550をパターニングし、前記キャパシタ用
コンタクトプラグ513を露出させるスルーホール55
1を形成する(図61(i))。
面、底面、及び前記犠牲絶縁膜580上面に、LP−C
VD法により下部電極561となる導電膜、例えば、ル
テニウム(Ru)膜を形成した後、前記スルーホール5
51内が十分に埋まる膜厚にフォトレジスト590を塗
布する(図60(j))。
法により平坦化処理して、前記スルーホール551内を
フォトレジスト590で充填させると共に、前記犠牲絶
縁膜580上の下部電極561を除去する(図62
(k))。
んでいた前記フォトレジスト590をシンナーで除去し
た後、引続いて前記スルーホール551が形成された前
記犠牲絶縁膜580をフッ酸水溶液で除去して、前記キ
ャパシタ用導電プラグ515上に配設され、前記絶縁性
台座部材550で底部が支えられた四角筒形状の下部電
極561を形成する(図62(l))。
覆う誘電体膜562、例えばTaO膜を形成する。続い
て、前記誘電体膜562の表面に、LP−CVD法によ
り上部電極563となる導電膜、例えば、Ru膜を形成
し、導電膜をパターニングし、上部電極563を形成し
て、この下部電極561、誘電体膜562及び上部電極
563により、キャパシタ560形成する(図63
(m))。
物570を堆積し、平坦化処理を施す(図63
(n))。
電極との配線等が施されて、1個のトランジスタと1個
のシリンダー構造のキャパシタとを有するメモリセルが
形成される。
うな従来のメモリセルでは、次のような問題がある。
縁性台座部材550によって底部が取り囲まれて支持さ
れており、この絶縁性台座部材550で取り囲まれた外
表面は、誘電体膜562及び上部電極563が形成され
ないため、キャパシタとして動作には寄与しない。
集積化の要請に伴い、キャパシタの形成される領域の床
面積は更に縮小する傾向にある。その一方、DRAMの
メモリセルでは、α線ソフトエラーの問題や読み出し時
の信号強度の確保のためには、キャパシタの容量は、ほ
ぼ一定の値になるように維持する必要がある。従って、
キャパシタの高さは、ますます増大するようになる。
くして十分なキャパシタンス容量を確保しようとする
と、下部電極561の機械的強度(自立能力)が低下す
るため、スタックドキャパシタの製造工程時に、下部電
極561が転倒する恐れがあり、一方、下部電極561
の転倒を防止するために、絶縁性台座部材550の膜厚
を厚くすると、必要なキャパシタ容量が確保できないと
言う問題がある。
ては、次のような問題がある。
と薄く、機械的に弱い。しかもこの下部電極561は絶
縁性台座部材550によって底部が支持されているのみ
である。従って、下部電極間の犠牲絶縁膜の選択エッチ
ング工程、下部電極内のフォトレジストの除去工程、下
部電極表面への誘電体膜及び上部電極の形成工程、並び
にキャパシタの内外部分への絶縁物の埋め込み形成工程
等の処理において、下部電極が転倒し、歩留まりが低下
する。
もので、シリンダー型スタックドキャパシタの転倒を防
止するとともに、必要なキャパシタ容量が確保すること
が可能な半導体記憶装置及びその製造方法を提供するこ
とにある。
に、第1の発明(請求項1)に係わる半導体記憶装置
は、半導体基板表面に絶縁性台座部材によって、底部が
保持され、且つ誘電体膜を介して下部電極と上部電極と
が対向配置された複数のシリンダー型スタックドキャパ
シタを具備し、互いに近接する前記複数のスタックドキ
ャパシタの前記下部電極が、その上端と前記絶縁性台座
部材と間の対向側面部において、少なくとも一つの絶縁
体梁で連結されてなることを特徴としている。
憶装置は、半導体基板表面に形成されたトランジスタ
と、前記トランジスタを被覆するように形成された絶縁
性台座部材と、底部が前記絶縁性台座部材を貫通して前
記トランジスタの拡散層に電気的接続されたシリンダー
型下部電極、前記下部電極の内外周面を覆う誘電体膜、
及び前記誘電体膜上に形成された上部電極を有する複数
のシリンダー型スタックドキャパシタとを具備し、互い
に近接する前記複数のスタックドキャパシタの前記下部
電極が、その上端と前記絶縁性台座部材との間の対向側
面部において、少なくとも一つの絶縁体梁で連結されて
なることを特徴としている。
トランジスタの拡散層と前記シリンダー型下部電極との
電気的接続は、導電プラグによっておこなわれことが好
ましい。
複数のスタクッドキャパシタの全てが、前記絶縁体梁で
連結されてもよい。
複数のスタクッドキャパシタの内、所定方向に配列され
たスタックドキャパシタのみが、前記絶縁体梁で連結さ
れてもよい。
絶縁体梁が、シリンダー軸に沿って複数段配置されても
よい。
絶縁体梁が、シリンダーの全長に亘って形成されてもよ
い。
絶縁体梁が、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化タンタ
ル、酸化アルミニウム、BST、STO、BTO、PZT、SBTのい
ずれかから形成されてなることが望ましい。
憶装置の製造方法は、半導体基板上面に拡散層と電気的
接続された導電プラグが埋め込まれた層間絶縁膜を形成
する工程と、前記層間絶縁膜上に絶縁性台座部材となる
第1の絶縁膜を形成する工程と、前記第1の絶縁膜上に
第1の犠牲絶縁膜を形成する工程と、前記第1の犠牲絶縁
膜上に絶縁体梁となる第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の絶縁膜をパターニングして絶縁体梁を形成す
る工程と、前記第1の犠牲絶縁膜上に前記第2の絶縁膜
とエッチング特性が異なる第2の犠牲絶縁膜を、前記絶
縁体梁を埋め込むように形成する工程と、前記第1、第
2の犠牲絶縁膜及び前記第1の絶縁膜を選択的に除去
し、外表面の一部が前記絶縁体梁に接触し、かつ底部が
前記導電プラグに達するスルーホールを形成する工程
と、前記スルーホール内表面及び底部に連続した下部電
極となる第1の導電膜を形成する工程と、前記第1及び
第2の犠牲絶縁膜だけを前記絶縁体梁及び前記第1絶縁
膜に対し選択的に除去して、前記下部電極、前記絶縁体
梁及び前記第1の絶縁膜だけを残す工程、前記下部電極
の内外表面を覆う誘電体膜を形成する工程と、前記誘電
体膜上に上部電極となる第2の導電膜を形成する工程と
を含むことを特徴としている。
記憶装置の製造方法は、拡散層を有する半導体基板上に
層間絶縁膜を形成する工程と、前記層間絶縁膜に前記拡
散層に達する第1のスルーホールを形成する工程と、前
記第1のスルーホール内に導電プラグとなる第1の導電膜
を埋め込み形成する工程と、前記導電プラグを含む前記
層間絶縁膜上に絶縁性台座部材となる第1の絶縁膜を形
成する工程と、前記第1の絶縁膜上に第1の犠牲絶縁膜
を形成する工程と、前記第1の犠牲絶縁膜上に絶縁体梁
となる第2の絶縁膜を形成する工程と、前記第2の絶縁
膜をパターニングし、前記導電プラグ上方に位置する絶
縁体梁を形成する工程と、前記第1の犠牲絶縁膜上に前
記第2の絶縁膜とエッチング特性が異なる第2の犠牲絶
縁膜を、前記絶縁体梁を埋め込むように形成する工程
と、前記第2の犠牲絶縁膜、第2の絶縁膜、第1の犠牲
絶縁膜及び前記第1の絶縁膜を選択的に除去し、外表面
の一部が前記絶縁体梁に接触し、かつ底部が前記導電プ
ラグに達する第2のスルーホールを形成する工程と、前
記第2のスルーホールの内表面に下部電極となる第2の
導電膜を形成し、更に前記導電プラグと電気的接続させ
る工程と、前記第1及び第2の犠牲絶縁膜だけを前記絶縁
体梁及び前記第1の絶縁膜に対し選択的に除去して、前
記下部電極と前記絶縁体梁だけを残す工程と、前記下部
電極の内外表面を覆う誘電体膜を形成する工程と、前記
誘電体膜上に上部電極となる第3の導電膜を形成する工
程とを含むことを特徴としている。
記憶装置の製造方法は、半導体基板上面に拡散層と電気
的接続された導電プラグが埋め込まれた層間絶縁膜を形
成する工程と、前記層間絶縁膜上に絶縁性台座部材とな
る第1の絶縁膜を形成する工程と、前記第1の絶縁膜上
に絶縁体梁となる第2の絶縁膜を形成する工程と、前記
第2の絶縁膜をパターニングして絶縁体梁を形成する工
程と、前記絶縁体梁間に前記第2の絶縁膜とエッチング
特性が異なる第1の犠牲絶縁膜を形成する工程と、前記
絶縁体梁を分断するように、前記絶縁体梁、第1の犠牲
絶縁膜及び前記第1の絶縁膜を選択的に除去し、外表面
の一部が前記絶縁体梁に接触し、かつ底部が前記導電プ
ラグに達するスルーホールを形成する工程と、前記スル
ーホール内表面及び底部に連続した下部電極となる第1
の導電膜を形成する工程と、前記第1及び第2の犠牲絶
縁膜だけを前記絶縁体梁及び前記第1絶縁膜に対し選択
的に除去して前記下部電極、前記絶縁体梁及び前記第1
の絶縁膜だけを残す工程、前記下部電極の内外表面を覆
う誘電体膜を形成する工程と、前記誘電体膜上に上部電
極となる第2の導電膜を形成する工程とを含むことを特
徴としている。
記憶装置の製造方法は、半導体基板上面に拡散層と電気
的接続された導電プラグが埋め込まれた層間絶縁膜を形
成する工程と、前記層間絶縁膜上に絶縁性台座部材とな
る第1の絶縁膜を形成する工程と、前記第1の絶縁膜上
に第1の犠牲絶縁膜を形成する工程と、前記第1の犠牲
絶縁膜をパターニングして当該犠牲絶縁膜上面に所定パ
ターンの溝を形成する工程と、前記第1の犠牲絶縁膜の
溝内に絶縁体梁となる第2の絶縁膜を埋め込む工程と、
少なくとも前記第1の犠牲絶縁膜及び第1の絶縁膜を選
択的に除去し、外表側面の一部が前記絶縁体梁に接触
し、かつ底部が前記導電プラグに達するスルーホールを
形成する工程と、前記スルーホール内表面及び底部に連
続した下部電極となる第1の導電膜を形成する工程と、
前記第1及び第2の犠牲絶縁膜だけを前記絶縁体梁及び
前記第1絶縁膜に対し選択的に除去して、前記下部電
極、前記絶縁体梁及び前記第1の絶縁膜だけを残す工
程、前記下部電極の内外表面を覆う誘電体膜を形成する
工程と、前記誘電体膜上に上部電極となる第2の導電膜
を形成する工程とを含むことを特徴としている。
記憶装置の製造方法は、半導体基板上面に拡散層と電気
的接続された導電層が埋め込まれた層間絶縁膜を形成す
る工程と、前記層間絶縁膜上に絶縁性台座部材となる第
1の絶縁膜を形成する工程と、前記第1の絶縁膜上に第
1の犠牲絶縁膜を形成する工程と、前記第1の犠牲絶縁
膜上に絶縁体梁となる第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の絶縁膜をパターニングして絶縁体梁を形成す
る工程と、前記第1の犠牲絶縁膜上に前記第2の絶縁膜
とエッチング特性が異なる第2の犠牲絶縁膜を、前記絶
縁体梁を埋め込むように形成する工程と、前記絶縁体梁
を形成する工程と前記前記絶縁体梁を埋め込むように第
2の犠牲絶縁膜を形成する工程とを複数回交互に行う工
程と、前記第1、第2の犠牲絶縁膜及び前記第1の絶縁
膜を選択的に除去し、外表面の一部が複数層の前記絶縁
体梁に接触し、かつ底部が前記導電プラグに達するスル
ーホールを形成する工程と、前記スルーホール内表面及
び底部に連続した下部電極となる第1の導電膜を形成す
る工程と、前記第1及び第2の犠牲絶縁膜だけを前記絶
縁体梁及び前記第1絶縁膜に対し選択的に除去して、前
記下部電極、前記絶縁体梁及び前記第1の絶縁膜だけを
残す工程、前記下部電極の内外表面を覆う誘電体膜を形
成する工程と、前記誘電体膜上に上部電極となる第2の
導電膜を形成する工程とを含むことを特徴としている。
ば、隣接するキャパシタの下部電極は、絶縁性台座部材
と下部電極の上端との間の対向側面部において、絶縁体
梁で機械的に連結支持しているため、絶縁性台座部材の
膜厚を最小限にできる。しかも、絶縁体梁による下部電
極の連結は、対向面の一部で行われるため、キャパシタ
に寄与しない面積は極めて小さく、絶縁性台座部材及び
絶縁体梁の両者によるキャパシタとして寄与しない面積
は、絶縁性台座のみで支持する場合に比べて、低減で
き、キャパシタ容量を増加できる。
支持することにより、下部電極の機械的強度を確保で
き、下部電極の高さを増大することができるため、大き
なキャパシタ容量を確保することができる。
製造方法によれば、膜厚が薄く、機械的強度の弱い下部
電極を、絶縁性台座と下部電極の上部との間の対向面に
おいて、絶縁体梁で連結支持することにより、機械的強
度を確保する。その後、下部電極間の犠牲絶縁膜の選択
エッチング工程、下部電極表面への誘電体膜及び上部電
極の形成工程、並びにキャパシタの内外部分への絶縁物
の埋め込み形成工程等の処理を行っている。そのため、
下部電極の転倒を防止でき、半導体記憶装置の製造歩留
まりの向上がはかれる。
の実施の形態について説明する。 (第1の実施の形態)まず、本発明の第1の実施形態に
係わる半導体記憶装置の構造について、図1乃至図3を
用いて説明する。図1は半導体記憶装置を模式的に示す
平面図、図2(a)は図1中のA−A’線に沿う断面
図、図2(a’)は図2(a)中のD−D’線に沿う断
面図、図3は図1中のB−B’線に沿う断面図を示して
いる。
に素子分離領域2が選択的に形成され、それらにより取
り囲まれた素子形成領域3には、互いに離間されたn型
のソース/ドレインとしての拡散層4a、4b、前記拡
散層4a、4b間にゲート絶縁膜5を介して設けられ、
且つ窒化シリコン膜6で覆われた、多結晶シリコン層/
タングステンシリサイド層の積層構造のゲート電極7等
からなるトランジスタTr1,Tr2…が、例えば、マ
トリックス状に配列されている。
面左右方向)に連続して形成され、行方向に隣接するト
ランジスタ同士で共通とされ、ワード線W1,W2、…
として機能する。
層4a及び4b上に、導電層、例えば多結晶シリコンか
らなるキャパシタ用プラグ10及びビット線用プラグ1
1がそれぞれ埋め込まれた第1の層間絶縁膜20、例え
ば酸化シリコン膜が形成されている。
用プラグ11を含む第1の層間絶縁膜20上には、第2
の層間絶縁膜30、例えば酸化シリコン膜が形成され、
この第2の層間絶縁膜30には、前記ビット線用プラグ
11と連結する例えばタングステンからなるビット線コ
ンタクトプラグ12が埋め込まれている。
タングステンからなるビット線BL0、BL1…が列方
向(紙面垂直方向)に形成され、このビット線BL0,
BL1…は、ビット線コンタクトプラグ12を介して前
記ビット線用プラグ11に電気的接続されている。
3の層間絶縁膜40が、前記ビット線BL0、BL1…
を埋め込むように形成されている。
の第3の層間絶縁膜40及び前記第2の層間絶縁膜30
を貫通してキャパシタ用プラグ10に達するキャパシタ
用コンタクトプラグ13が形成され、このキャパシタ用
コンタクトプラグ13及びキャパシタ用プラグ10によ
りキャパシタ用導電プラグ15が形成されている。
含む前記第3の層間絶縁膜40上には、キャパシタの台
座の役目をする絶縁性台座部材50、例えば窒化シリコ
ン膜が膜厚約(200nm)に形成されている。この絶
縁性台座部材50は、エッチングストッパーとしての役
目も担っている。
シタ用コンタクトプラグ13に達するスルーホール51
が形成され、このスルーホール51内に底部が埋設され
て支持され、且つ前記キャパシタ用導電プラグ15を介
して前記拡散層4aに電気的接続され、前記絶縁性台座
部材50上に突出したシリンダー構造の下部電極61が
形成されている。ここでは、下部電極61は、例えば、
肉厚30nm、長辺300nm×短辺200nmの平面
四角形で、高さ1000nmの筒状に形成している。
端部と前記絶縁性台座部材50との間の各対向側面部に
おいて、互いに絶縁体梁200によって連結され支持さ
れている。即ち、各下部電極61は、その4つの側面の
各々が、隣接する下部電極61の側面と絶縁体梁200
によって連結されている。ここでは、絶縁体梁200
は、例えば、窒化シリコン膜からなり、50nm×50
nmの断面四角形に形成されている。また、絶縁体梁2
00としては、窒化シリコン膜以外に、HDP−TEO
S膜等の酸化シリコン膜、酸化タンタル(TaO)膜、
酸化アルミニウム(Al2O3)膜、BST膜、STO
膜、BST膜、PZT膜、SBT膜等を用いることがで
きる。
は、誘電体膜62、例えば、Ta2O5膜が膜厚約10n
mに形成されている。この誘電体膜62としては、Ta
2O5膜以外に、SrBi2Ta2O9(SBT)、BaS
rTiO3(BST)、Al2O3等の高誘電体膜を用い
てもよい。
この誘電体膜62を介して上部電極63、例えばルテニ
ウム(Ru)が形成されている。こうして、下部電極5
0、誘電体膜51及び上部電極52よりなるキャパシタ
60が構成される。なお、本明細書にいう「シリンダー
構造」とは、筒状に中央部が刳り抜かれているようなパ
ターンで形成されていることを意味するものであり、そ
の平面形状は四角形や円形に限られるものではない。
ャパシタ60間には、絶縁膜70が埋め込まれ、図示し
ないが、この絶縁膜70上、或いはこの絶縁膜70介し
て所定の配線、例えば上部電極取り出し配線等が形成さ
れる。
いて、図4乃至図16を用いて説明する。図4乃至図1
6は、図1中のA−A’線、B−B’線、またはC−
C’線に沿う工程図で、図10(j’)、図11
(k’)及び図14(o’)は、それぞれ図10
(j)、図11(k)及び図14(o)の平面図、また
図15(p’)及び図16(q’)は、それぞれ図15
(P)のE−E’線及び図16(q)のF−F’線の沿
う平面図を示している。
子分離領域2を選択的に形成した後、それらにより取り
囲まれた素子形成領域3上にゲート絶縁膜5、多結晶シ
リコン層、タングステンシリサイド層、窒化シリコン膜
を順次積層形成する。次いで、通常のリソグラフィー技
術及びエッチング技術により、この窒化シリコン膜をパ
ターニングし、これをマスクに用いて前記タングステン
シリサイド層及び多結晶シリコン層を順次パターニング
した後、これら層の側面を窒化シリコン膜6で被覆する
ことにより、窒化シリコン膜6で覆われた多結晶シリコ
ン層及びタングステンシリサイド層からなる積層構造の
ゲート電極7を形成する。
前記半導体基板1の表面にn型不純物を注入してn型ソ
ース/ドレインとしての拡散層4a及び4bを形成して
MOSスイッチング・トランジスタを形成する。このト
ランジスタのゲート電極7は、行方向(紙面左右方向)
に連続して形成し、行方向に隣接するトランジスタのゲ
ート電極7同士を連結して図示しないワード線W0,W1
…を形成する(図4(a))。
基板11全面に、例えばCVD法により、酸化シリコン
膜を堆積した後、CMP法により、前記ゲート電極7上
面の前記窒化シリコン膜6が露出するまで平坦化処理す
る。こうして、前記ゲート電極7間に、例えば酸化シリ
コン膜よりなり、表面が平坦化された第1の層間絶縁膜
20を埋め込み形成する(図4(b))。
するのは後工程で、この第1の層間絶縁膜20にプラグ
を埋め込むためであり、プラグを形成しない場合には、
必ずしも平坦化する必要はない。
ッチング技術により、前記拡散層4a及び4b上の前記
第1の層間絶縁膜20を選択的に除去して開口部20a
及び20bをそれぞれ設ける。このとき、この開口部2
0bは、前記拡散層4bから前記素子分離領域2上まで
達する大きさに形成される。次いで、LP−CVD法で
リンドープ多結晶シリコン膜を堆積した後、CMP法に
よる平坦化処理を行い、前記拡散層4a,4b上部の前
記開口部20a、20b内に低抵抗の多結晶シリコン膜
からなるキャパシタ用プラグ10及びビット線用プラグ
11をそれぞれ埋め込み形成する(図4(c)、
(c’))。
ット線用プラグ11が埋め込まれた前記第1の層間絶縁
膜20上に、例えば、CVD法により、酸化シリコン膜
を堆積し、第2の層間絶縁膜30を形成する。
通常のリソグラフィー技術及びエッチング技術により、
この第2の層間絶縁膜30に前記ビット線用プラグ11
を露出する開口部30bを形成し、この開口部30bの
内壁面に、例えば窒化チタン(TiN)膜/チタン(T
i)膜の積層構造のバリアメタル膜31を形成する。
に、前記第2の層間絶縁膜30上にタングステン等の導
電膜を堆積した後、CMP法による平坦化処理を施して
この開口部30b内にタングステンからなるビット線コ
ンタクトプラグ12を埋め込む(図5(d)、
(d’))。
後、このタングステン膜上に設けた所定パターンの窒化
シリコン膜41をマスクにしてタングステン膜をパター
ニングし、前記ビット線コンタクトプラグ12を介して
前記ビット線用プラグ11に接続されたビット線BLを
形成する(図5(e)、(e’))。
層間絶縁膜30上に、例えばCVD法により、例えば、
酸化シリコン膜からなる第3の層間絶縁膜を堆積した
後、CMP法による平坦化処理を施してそのビット線B
L間に第3の層間絶縁膜40を埋め込み形成する(図6
(f)、(f’))。
チング技術により、前記ビット線BL間における前記第
3の層間絶縁膜40及び前記第2の層間絶縁膜30を貫
通して、前記キャパシタ用プラグ10に達するスルーホ
ール(第1のスルーホール)40aを形成した後、この
スルーホール40aの内壁面にTiN膜/Ti膜の積層
構造のバリアメタル膜42を形成する(図7(g)、
(g’))。
むように、前記第3の層間絶縁膜40上にタングステン
等の導電膜を堆積した後、CMP法による平坦化処理を
施してこのスルーホール40a内にタングステンからな
るキャパシタ用コンタクトプラグ13を埋め込み、この
キャパシタ用コンタクトプラグ13及び前記キャパシタ
用プラグ10により、前記拡散層4aに電気的接続され
たキャパシタ用導電プラグ15を形成する(図8
(h)、(h’))。
グ13を埋め込んだ前記第3の層間絶縁膜40上に、キ
ャパシタの下部電極を支えるための絶縁性台座部材50
を堆積する。例えば、LP−CVD法により膜厚約20
0nmの窒化シリコン膜を堆積し、絶縁性台座部材50
とする。なお、この絶縁性台座部材50は、後工程でエ
ッチングストッパ膜として機能する。
ッチング特性の異なる材料からなる第1の犠牲絶縁膜8
0を形成する。例えば、LP−CVD法により、膜厚約
500nmの酸化シリコン膜を堆積し、第1の犠牲絶縁
膜とする。なお、この第1の犠牲絶縁膜80としては、
例えば、BPSG膜等の不純物をドープした酸化シリコ
ン膜やノンドープド酸化シリコン膜等を適用することが
できる。
絶縁膜80の表面を研磨し、表面を平坦化する。続い
て、この第1の犠牲絶縁膜80上に、後工程でスタック
ドキャパシタ間を連結する絶縁体梁を形成するための絶
縁梁膜200aを形成する。例えば、LP−CVD法に
より、膜厚約50nmの窒化シリコン膜を堆積し、絶縁
梁膜200aとする(図9(i))。
記第1の犠牲絶縁膜80とエッチング特性が異なる絶縁
膜を選択することが望ましく、例えば、窒化シリコン膜
以外に、HDP−TEOS膜等の酸化シリコン膜、酸化
タンタル(TaO)膜、酸化アルミニウム(Al2O3)
膜、BST膜、STO膜、BST膜、PZT膜、SBT
膜等を適用することができる。
ば、格子幅約50nmの微細な格子状のフォトレジスト
パターン90を形成する。
をマスクとして前記絶縁梁膜200aをドライエッチン
グ法でエッチングし、前記キャパシタ用コンタクトプラ
グ13上方に交点を有する格子状の絶縁体梁200を形
成する(図10(j)、(j’))。
を除去した後、前記絶縁体梁200を含む前記第1の犠
牲絶縁膜80上に、第2の犠牲絶縁膜81を形成する。
mの酸化シリコン膜を堆積し、第2の犠牲絶縁膜81と
する。なお、この第2の犠牲絶縁膜81としては、前記
絶縁体梁200とエッチング特性が異なり、前記第1の
犠牲絶縁膜80とエッチング特性がほぼ等しい絶縁膜を
選択することが望ましく、例えば、BPSG膜等の不純
物をドープド酸化シリコン膜やノンドープド酸化シリコ
ン膜を適用することができる。
点上に四角形状の開口部91aを有する格子状のフォト
レジストパターン91を形成する(図11(k)、
(k’))。ここで、開口部91aは、例えば、長辺3
00nm×短辺200nmの平面四角形状に形成する。
をマスクとして、前記第2の犠牲絶縁膜81、前記絶縁
体梁200の交点部分、前記第1の犠牲絶縁膜80及び
前記絶縁性台座部材50を順次ドライエッチング法でエ
ッチングし、前記キャパシタ用コンタクトプラグ13の
表面を露出させるスルーホール51を形成した後、前記
フォトレジストパターン111を除去する(図12
(l))。
記スルーホール51間の前記第2の犠牲絶縁膜81及び
前記キャパシタ用コンタクトプラグ13の表面に、キャ
パシタの下部電極61となる第1の導電膜を成膜する。
例えば、CVD法により、Ru膜を膜厚約30nmに成
膜して下部電極とする。この下部電極61として、Ru
膜以外に、プラチナ(Pt)膜、窒化チタン(TiN)
膜等の導電膜を適用することができる。
に埋まる膜厚のフォトレジスト92を堆積する。その
後、ドライエッチング法により、このフォトレジスト9
2をエッチングバックして前記スルーホール51内をこ
のフォトレジスト92で充填させる。(図12
(m))。
エッチング:Reactive Ion Etching)法等により、前記
スルーホール51間における前記第2の犠牲絶縁膜81
上の前記下部電極膜61を除去し電気的に分離する(図
13(n))。
ォトレジスト92をシンナー等の溶剤で除去する。シン
ナーを用いることにより、前記第2の犠牲絶縁膜81及
び前記下部電極61にダメージを与えることなく、前記
フォトレジス92を選択的に除去することができる。
2の犠牲絶縁膜81をフッ酸水溶液で除去する。これに
より、四角筒形状の前記下部電極61は、前記絶縁性台
座部材50で底部が支持される。また、隣接する前記下
部電極61は、前記絶縁性台座部材50と前記下部電極
上部61との間、例えば、中間位置において、対向面の
一部に連結された格子状の前記絶縁体梁200で互いに
連結されて支持されている(図14(o)、
(o’))。
覆う誘電体膜62を形成する。例えば、CVD法によ
り、膜厚約10nmのTa2O5膜を堆積し、酸化シリコ
ン膜換算で例えば膜厚約1.3nmの誘電体膜を形成す
る。この誘電体膜62は、SrBi2Ta2O9(SB
T)、BaSrTiO3(BST)、Al2O3等の高誘
電体膜を用いてもよい。
前記下部電極61の内外表面に、LP−CVD法により
上部電極63となる導電膜、例えば、Ru膜を形成して
上部電極を形成し、この上部電極63、前記誘電体膜6
2及び前記下部電極61により、キャパシタ60形成す
る(図15(p)、(p’))。
物70を堆積し、平坦化処理を施した後、通常の配線技
術により所定の上部電極との配線等が施されて、1個の
トランジスタと1個のシリンダー構造のキャパシタとを
有するメモリセルが形成される(図16(q)、
(q’))。
するキャパシタ60の下部電極61は、絶縁性台座部材
50と下部電極61上部との間において、互いに、絶縁
体梁200により連結支持されて機械的強度が高められ
ている。従って、絶縁性台座部材50の膜厚を最小限に
できる。しかも、絶縁体梁200による下部電極61の
連結は、対向面の一部で行われるため、キャパシタに寄
与しない連結部分の面積(以下、キャパシタとして寄与
しない面積を、単に、無効面積という)は極めて小さ
い。例えば、四角筒形状の下部電極61が、長辺約30
0nm×短辺約200nm、高さ約1、000nmで、
絶縁性台座部材50が膜厚約300nmとした従来技術
の場合、絶縁性台座部材50による無効面積は300,
000nm2で、且つキャパシタ容量は39.8fFであ
る。
部材50が膜厚約200nmと薄く、絶縁性台座部材5
0による無効面積は200,000nm2で、一方、絶
縁体梁200の断面積を50nm×50nmとすると、
1つの絶縁体梁200による無効面積は2,500nm2
で、1つのキャパシタにおいて4個の絶縁体梁200が
連結されているので、絶縁体梁200による無効面積は
10,000nm2となり、絶縁性台座部材50と絶縁体
梁200の両者による無効面積は210,000nm
2で、従来技術の場合に比べて、30%低減でき、その
結果、キャパシタ容量は42.2fFでキャパシタ容量を
6%増加できる。
00で連結支持しているため、下部電極61の機械的強
度を確保でき、下部電極61の高さを高くすることがで
き、大きなキャパシタ容量を確保することができる。
方法では、次のような効果を有する。即ち、一般に、下
部電極61は、膜厚約30nmと薄く、機械的に弱い
が、本実施形態では、隣接する前記下部電極61は、絶
縁性台座部材50と前記下部電極の上部との間の各対向
面において、絶縁体梁200で連結支持することによ
り、機械的強度を確保した後、下部電極間の第2の犠牲
絶縁膜及び第1の犠牲絶縁膜の選択エッチング工程、下
部電極内のフォトレジスト除去工程、下部電極表面への
誘電体膜及び上部電極の形成工程、並びにキャパシタの
内外部分への絶縁物の埋め込み工程等の処理を行ってい
る。そのため、下部電極の転倒を防止でき、歩留まり向
上がはかれる。 (第2の実施の形態)次に、本発明の第2の実施の形態
に係わる半導体記憶装置及びその製造方法について、図
17乃至図23を参照して説明する。なお、図におい
て、上記第1の実施の形態と同一構成要素には、同一符
号を付して重複部分の説明は省略し、以下、相違する部
分のみ説明する。
体記憶装置の構造を示す断面図で、図17(a)は、図
1中のA−A’線に沿う断面図、図17(a’)は、図
17(a)中のG−G’線に沿う平面図を示している。
体記憶装置では、格子状に配列された複数の下部電極6
1の内、所定方向、例えば行方向(紙面左右方向、また
は水平方向)に配列された、隣接する前記下部電極61
間にのみ、絶縁体梁210を配置している。そして、前
記絶縁体梁210は、前記下部電極61の上端と絶縁性
台座部材50との間で、前記対向側面の一部において連
結し、隣接する前記下部電極61を、互いに、支持して
いる。それ以外の構成要素については、上記第1の実施
の形態と同じ構成となっている。
造方法について、図18及び図23を参照して説明す
る。図18及び図23は本実施形態による半導体記憶装
置の製造方法を示す工程図で、図18(a)、図19
(b)、図20(c)、図21、図22及び図23
(g)は、図1中のA−A’線に沿う工程断面図、図1
9(b’)、図20(c’)及び図23(g’)は、い
ずれも図19(b)、図20(c)及び図23(g)の
平面図を示している。
は、上記第1の実施の形態における図4乃至図8に示す
ように、キャパシタ用コンタクトプラグ13を形成する
工程までは同じである。
を埋め込んだ第3の層間絶縁膜40上に、キャパシタの
下部電極を支えるための絶縁性台座部材50を堆積す
る。例えば、LP−CVD法により膜厚約200nmの
窒化シリコン膜を堆積し、絶縁性台座部材50とする。
なお、この絶縁性台座部材50は、後工程でエッチング
ストッパ膜として機能する。
ッチング特性の異なる材料からなる第1の犠牲絶縁膜8
0を形成する。例えば、LP−CVD法により、膜厚約
500nmの酸化シリコン膜を堆積し、第1の犠牲絶縁
膜80とする。なお、この第1の犠牲絶縁膜80として
は、例えばBPSG膜等の不純物をドープした酸化シリ
コン膜やノンドープド酸化シリコン膜等を適用すること
ができる。
絶縁膜80の表面を研磨し、表面を平坦化する。続い
て、この第1の犠牲絶縁膜80上に、後工程でスタック
キャパシタ間を連結する絶縁体梁を形成するための絶縁
梁膜210aを形成する。例えば、LP−CVD法によ
り、膜厚約50nmの窒化シリコン膜を堆積し、絶縁梁
膜200aとする(図18(a))。
記第1の犠牲絶縁膜80とエッチング特性が異なる絶縁
膜を選択することが望ましく、例えば、窒化シリコン膜
以外にTaO膜、Al2O3膜、BST膜、STO膜、B
ST膜、PZT膜、SBT膜等を適用することできる。
ば、幅約50nmの微細な直線状のフォトレジストパタ
ーン93を行方向に沿って形成する。
ーン93をマスクとして前記絶縁梁膜210aをドライ
エッチング法でエッチングし、格子状に配列されたキャ
パシタ用コンタクトプラグ13の内、行方向に配列され
た複数のキャパシタ用コンタクトプラグ13上を横切る
ように一方向に延びる直線状の絶縁体梁210を形成す
る(図19(b)、(b’))。
11と同様に、前記フォトレジストパターン93を除去
した後、前記絶縁体梁210を含む前記第1の犠牲絶縁
膜80上に、第2の犠牲絶縁膜81を形成する。例え
ば、CVD法により、膜厚約500nmの酸化シリコン
膜を堆積し、第2の犠牲絶縁膜81とする。なお、この
第2の犠牲絶縁膜81としては、前記絶縁体梁200と
エッチング特性が異なり、前記第1の犠牲絶縁膜80と
エッチング特性がほぼ等しい絶縁膜を選択することが望
ましく、例えば、BPSG膜等の不純物をドープド酸化
シリコン膜やノンドープド酸化シリコン膜を適用するこ
とができる。
状に配列された四角形状の開口部94aを有するフォト
レジストパターン94を形成する(図20(c)、
(c’))。
00nm×短辺200nmの平面四角形状に形成する。
12(l)と同様に、前記フォトレジストパターン94
をマスクとして、前記第2の犠牲絶縁膜81、前記絶縁
体梁210の前記キャパシタ用コンタクトプラグ13上
に位置する部分、前記第1の犠牲絶縁膜80及び絶縁性
台座部材50を順次ドライエッチング法でエッチング
し、キャパシタ用コンタクトプラグ13の表面を露出さ
せるスルーホール51を形成する(図21(d))。
12(m)と同様に、前記スルーホール51の内面、前
記スルーホール51間の前記第2の犠牲絶縁膜81及び
前記キャパシタ用コンタクトプラグ13の表面に、キャ
パシタの下部電極61となるRu膜を、例えば、CVD
法により膜厚約30nm成膜する。
に埋まる膜厚のフォトレジスト95を堆積し、前記スル
ーホール51内をこのフォトレジスト95で充填させ
る。(図21(e))。
13(n)と同様に、CMP法、RIE法等により、前
記スルーホール51間における前記第2の犠牲絶縁膜8
1上の前記下部電極膜61を除去し電気的に分離する
(図22(f))。
14(o)と同様に、前記スルーホール51内の前記フ
ォトレジスト95をシンナー等の溶剤で除去する。シン
ナーを用いることにより、前記第2の犠牲絶縁膜81及
び前記下部電極61にダメージを与えることなく、前記
フォトレジス92を選択的に除去することができる。
2の犠牲絶縁膜81をフッ酸水溶液で除去する。これに
より、四角筒形状の前記下部電極61は、前記絶縁性台
座部材50で底部が支持される。また、所定方向におい
て隣接するキャパシタの下部電極61は、絶縁性台座部
材50と前記下部電極61上端との間において、互い
に、絶縁体梁210により連結支持されて(図23
(g)、(g’))。
15以降と同様な、誘電体膜の形成工程、上部電極の形
成工程、キャパシタの内外部分への絶縁膜の埋め込み工
程及び配線の形成工程等を経て、図17に示すような、
トランジスタとシリンダ構造のキャパシタとを有するメ
モリセルが形成される。
所定方向において隣接するキャパシタの下部電極61
は、絶縁性台座部材50と前記下部電極61上端との間
において、互いに、絶縁体梁210により連結支持され
て機械的強度が高められている。従って、上記第1の実
施の形態と同様に、キャパシタ容量の増加、または大き
なキャパシタ容量を確保できる。しかも、本実施の形態
では、前記下部電極と絶縁体梁との連結は、下部電極に
おける四辺の外周面の内、一辺同士で行われるため、上
記第1の実施の形態よりも、大きなキャパシタ容量を確
保できる。
記第1の実施の形態と同様に、下部電極の転倒を防止で
きるため、歩留まり向上がはかれる。 (第3の実施の形態)以下、本発明の第3の実施の形態
に係わる半導体記憶装置及びその製造方法を図24乃至
図30を参照して説明する。なお、図において、上記第
1の実施の形態と同一構成要素には同一符号を付して重
複部分の説明は省略し、以下、相違する部分のみ説明す
る。
装置の構造を示す断面図で、図24(a)は図1中のA
−A’線に沿う断面図、図24(a’)は図24(a)
中のH−H’線に沿う断面図を示している。
憶装置では、格子状に配列された複数の下部電極61の
内、所定方向、例えば、行方向の各列において、隣接す
る2個の前記下部電極61を1組として区分する。そし
て、各組の隣接する前記下部電極61間にのみ、絶縁体
梁220を配置し、隣接する各組間には、前記絶縁体梁
220を配置しない。また、各組において、前記絶縁体
梁220は、前記下部電極61上端と絶縁性台座部材5
0との間で、前記対向側面の一部において連結し、隣接
する前記下部電極61を、互いに、支持している。それ
以外の構成要素については、上記第1の実施の形態と同
じ構成となっている。
造方法について、図22及び図23を参照して説明す
る。図25及び図30は本実施の形態による半導体記憶
装置の製造方法を示す工程図で、図25(a)、図26
(b)、図27(c)、図28(d)、(e)、29
(f)及び図30(g)は、図1中のA−A’線に沿う
断面図、図26(b’)、図27(c’)及び図30
(g’)は、それぞれ図26(b)、図27(c)及び
図30(g)の平面図を示している。
は、上記第1の実施の形態における図4乃至図8に示す
ように、キャパシタ用コンタクトプラグ13を形成する
工程までは同じである。
を埋め込んだ第3の層間絶縁膜40上に、キャパシタの
下部電極を支えるための絶縁性台座部材50を堆積す
る。例えば、LP−CVD法により膜厚約200nmの
窒化シリコン膜を堆積し、絶縁性台座部材50とする。
なお、この絶縁性台座部材50は、後工程でエッチング
ストッパ膜として機能する。
ッチング特性の異なる材料からなる第1の犠牲絶縁膜8
0を形成する。例えば、LP−CVD法により、膜厚約
500nmの酸化シリコン膜を堆積し、第1の犠牲絶縁
膜80とする。なお、この第1の犠牲絶縁膜80として
は、例えばBPSG膜等の不純物をドープした酸化シリ
コン膜やノンドープド酸化シリコン膜等を適用すること
ができる。
絶縁膜80の表面を研磨し、表面を平坦化する。続い
て、この第1の犠牲絶縁膜80上に、後工程でスタック
キャパシタ間を連結する絶縁体梁を形成するための絶縁
梁膜220aを形成する。例えば、LP−CVD法によ
り、膜厚約50nmの窒化シリコン膜を堆積し、絶縁梁
膜220aとする(図25(a))。
記第1の犠牲絶縁膜80とエッチング特性が異なる絶縁
膜を選択することが望ましく、例えば、窒化シリコン膜
以外にTaO膜、Al2O3膜、BST膜、STO膜、B
ST膜、PZT膜、SBT膜等を適用することできる。
0a上に、例えば、幅約50nmの微細な直線状のフォ
トレジストパターン96を行方向に沿って所定間隔をお
いて形成する。前記フォトレジストパターン96は、行
方向に配列されたキャパシタ用コンタクトプラグ13の
各列に、しかも前記キャパシタ用コンタクトプラグ13
の中央部上方に位置するように設けられる。
は、各キャパシタ用コンタクトプラグ13列において、
隣接する2個の前記キャパシタ用コンタクトプラグ13
を1組として区分される、各組の隣接する前記キャパシ
タ用コンタクトプラグ13間にのみ設けられ、隣接する
各組間には、設けない。そして、前記フォトレジストパ
ターン96の直線状の長さは、各組の隣接する前記キャ
パシタ用コンタクトプラグ13間に跨る長さに形成され
ている。
ーン96をマスクとして前記絶縁梁膜220aをドライ
エッチング法でエッチングし、行方向のキャパシタ用コ
ンタクトプラグ13列の各列において、各組の隣接する
キャパシタ用コンタクトプラグ13間を跨く直線状の絶
縁体梁220を、各々、形成する(図26(b)、
(b’))。
11と同様に、前記フォトレジストパターン95を除去
した後、前記絶縁体梁220を含む前記第1の犠牲絶縁
膜80上に、第2の犠牲絶縁膜81を形成する。例え
ば、CVD法により、膜厚約500nmの酸化シリコン
膜を堆積し、第2の犠牲絶縁膜81とする。
は、前記絶縁体梁200とエッチング特性が異なり、前
記第1の犠牲絶縁膜80とエッチング特性がほぼ等しい
絶縁膜を選択することが望ましく、例えば、BPSG膜
等の不純物をドープド酸化シリコン膜やノンドープド酸
化シリコン膜を適用することができる。
状に配列された四角形状の開口部97aを有するフォト
レジストパターン97を形成する(図27(c)、
(c’))。
00nm×短辺200nmの平面四角形状に形成する。
12と同様に、前記フォトレジストパターン97をマス
クとして、前記第2の犠牲絶縁膜81、前記絶縁体梁2
20aの前記キャパシタ用コンタクトプラグ13上に位
置する部分、前記第1の犠牲絶縁膜80及び前記絶縁性
台座部材50を順次ドライエッチング法でエッチング
し、キャパシタ用コンタクトプラグ13の表面を露出さ
せるスルーホール51を形成する(図28(d))。
12(m)と同様に、前記スルーホール51の内面、前
記スルーホール51間の前記第2の犠牲絶縁膜81及び
前記キャパシタ用コンタクトプラグ13の表面に、キャ
パシタの下部電極61となるRu膜を、例えば、CVD
法により膜厚約30nm成膜する。
に埋まる膜厚のフォトレジスト98を堆積し、前記スル
ーホール51内をこのフォトレジスト98で充填させ
る。(図28(e))。
13(n)と同様に、CMP法、RIE法等により、前
記スルーホール51間における前記第2の犠牲絶縁膜8
1上の前記下部電極膜61を除去し電気的に分離する
(図28(f))。
14(o)と同様に、前記スルーホール51内の前記フ
ォトレジスト98をシンナー等の溶剤で除去する。シン
ナーを用いることにより、前記第2の犠牲絶縁膜81及
び前記下部電極61にダメージを与えることなく、前記
フォトレジス98を選択的に除去することができる。
2の犠牲絶縁膜81をフッ酸水溶液で除去する。これに
より、四角筒形状の前記下部電極61は、前記絶縁性台
座部材50で底部が支持される。また、行方向の各列に
おいて、隣接する2個の前記下部電極61を1組とし、
各組内の隣接する前記下部電極61は、絶縁体梁220
により、絶縁性台座部材50と前記下部電極61上端と
の間において、互いに、連結され、支持されている(図
30(g)、(g’))。
15以降と同様な、誘電体膜の形成工程、上部電極の形
成工程、キャパシタの内外部分への絶縁膜の埋め込み工
程及び配線の形成工程等を経て、図24に示すような、
トランジスタとシリンダ構造のキャパシタとを有するメ
モリセルが形成される。
所定方向において隣接する2個のキャパシタの下部電極
61を1組として、各組の前記下部電極61は、絶縁性
台座部材50と前記下部電極61上端との間において、
互いに、絶縁体梁220により連結支持されて機械的強
度が高められている。従って、上記第1の実施の形態と
同様に、キャパシタ容量の増加、または大きなキャパシ
タ容量を確保できる。しかも、本実施の形態では、各下
部電極において前記絶縁体梁との連結は、下部電極にお
ける四辺の外周側面の内、一側面のみで行われるため、
上記第1及び第1の実施の形態よりも、大きなキャパシ
タ容量を確保できる。
記第1及び第2の実施の形態と同様に、下部電極の転倒
を防止できるため、歩留まり向上がはかれる。 (第4の実施の形態)以下、本発明の第4の実施の形態
に係わる半導体記憶装置及びその製造方法を図31及び
図38を参照して説明する。なお、図において、上記第
1の実施の形態と同一構成要素には同一符号を付して重
複部分の説明は省略し、以下、相違する部分のみ説明す
る。
装置の構造を示す断面図で、図31(a)は、図1中の
A−A’線に沿う断面図、図31(a’)は、図31
(a)中のI−I’線に沿う断面図、図32は、図1中
のB−B’線に沿う断面図を示している。
する下部電極61は、その上端と絶縁性台座部材50と
の間に、2個の絶縁体梁230、240を上下に配置
し、且つ対向する四辺の各対向側面部の一部と連結する
ことにより、互いに、支持している。それ以外の構成要
素については、上記第1の実施の形態と同じ構成となっ
ている。
造方法について、図33乃至図38を参照して説明す
る。
導体記憶装置の製造方法を示す工程図で、図33
(a)、図34(b)、図35(c)、図36(d)、
(e)及び図37(f)及び図38(g)は、いずれも
図1中のA−A’線に沿う断面図、図34(b’)、図
35(c’)及び図37(f’)は、いずれも図34
(b)、図35(c)及び図37(f)の平面図を示し
ている。
では、上記第1の実施の形態における図4乃至図10の
第1の犠牲絶縁膜80上に、前記キャパシタ用コンタク
トプラグ13上方に交点を有する格子状の第1の絶縁体
梁230(第1の実施形態では、100)を形成する工
程までは、同じである。
ーニングに用いたフォトレジストパターンを除去した
後、前記第1の絶縁体梁230を含む前記第1の犠牲絶
縁膜80上に、例えば、CVD法により、膜厚約300
nmの酸化シリコン膜を堆積し、第2の犠牲絶縁膜81
を形成する。なお、前記第2の犠牲絶縁膜81として
は、前記第1の絶縁梁230の材料とエッチング特性が
異なり、前記第1の犠牲絶縁膜80とエッチング特性が
ほぼ等しい絶縁膜を選択することが望ましく、例えば、
BPSG膜等の不純物をドープド酸化シリコン膜やノン
ドープド酸化シリコン膜を適用することができる。
絶縁膜81の表面を研磨し、前記第2の犠牲絶縁膜81
の表面を平坦化する。続いて、前記第2の犠牲絶縁膜8
1上に、後工程でスタックキャパシタ間を連結する第2
の絶縁体梁を形成するための第2の絶縁梁膜240aを
形成する。例えば、LP−CVD法により、膜厚約50
nmの窒化シリコン膜を堆積し、絶縁梁膜とする(図3
3(a))。
は、前記第1の犠牲絶縁膜80及び第2の犠牲絶縁膜8
1とエッチング特性が異なる絶縁膜を選択することが望
ましく、例えば、窒化シリコン膜以外に、HDP−TE
OS膜等の酸化シリコン膜、酸化タンタル(TaO)
膜、酸化アルミニウム(Al2O3)膜、BST膜、ST
O膜、BST膜、PZT膜、SBT膜等を適用すること
ができる。
に、例えば、格子幅約50nmの微細な格子状のフォト
レジストパターン99を形成する。
をマスクとして前記第2の絶縁梁膜240aをドライエ
ッチング法でエッチングし、前記キャパシタ用コンタク
トプラグ13上方に交点を有する格子状の第2の絶縁性
体240を形成する(図34(b)))。
第1の絶縁体梁230と同じ形状を有し、且つ前記第1
の絶縁体梁230上方に形成している。
を除去した後、前記第2の絶縁体梁240を含む前記第
2の犠牲絶縁膜81上に、例えば、CVD法により、膜
厚約300nmの酸化シリコン膜を堆積し、第3の犠牲
絶縁膜82を形成する。なお、前記第3の犠牲絶縁膜8
2としては、前記第2の絶縁梁240の材料とエッチン
グ特性が異なり、前記第1の犠牲絶縁膜80及び前記第
2の犠牲絶縁膜81とエッチング特性がほぼ等しい絶縁
膜を選択することが望ましく、例えば、BPSG膜等の
不純物をドープド酸化シリコン膜やノンドープド酸化シ
リコン膜を適用することができる。
0の交点上に四角形状の開口部100aを有する格子状
のフォトレジストパターン100を形成する(図35
(c)、(c’))。ここで、開口部98aは、例え
ば、長辺約300nm)×短辺約200nmの平面四角
形状に形成する。
0をマスクとして、前記第3の犠牲絶縁膜82、前記第
2の絶縁体梁240の交点部分、前記第2の犠牲絶縁膜
81、前記第1の絶縁体梁230の交点部分、前記第1
の犠牲絶縁膜80及び前記絶縁性台座部材50を順次ド
ライエッチング法でエッチングし、トランジスタの前記
キャパシタ用コンタクトプラグ13の表面を露出させる
スルーホール51を形成する。
した後、前記スルーホール51の内表面、前記スルーホ
ール51間の前記第3の犠牲絶縁膜82及び前記キャパ
シタ用コンタクトプラグ13表面に、キャパシタの下部
電極61となる第1の導電膜を成膜する。例えば、CV
D法により、Ru膜を膜厚約30nmに成膜して下部電
極とする。前記下部電極61として、Ru膜以外に、P
t膜、TiN膜等の導電膜を適用することができる(図
36(d))。
に埋まる膜厚のフォトレジスト101を堆積した後、ド
ライエッチング法により、前記フォトレジスト101を
エッチングバックして前記スルーホール51内を前記フ
ォトレジスト101で充填させる。
スルーホール51間における前記第3の犠牲絶縁膜82
上の前記下部電極膜61を除去し、電気的に分離する
(図36(e))。
トレジスト101をシンナー等の溶剤で除去する。シン
ナーを用いることにより、前記第3の犠牲絶縁膜82及
び前記下部電極61にダメージを与えることなく、前記
フォトレジスト101を選択的に除去することができ
る。
3の犠牲絶縁膜82、前記第2の犠牲絶縁膜81及び前
記第1の犠牲絶縁膜80をフッ酸水溶液で除去する。こ
れにより、四角筒形状の前記下部電極61は、前記絶縁
性台座部材50で底部が支持される。また、隣接する前
記下部電極61は、前記絶縁性台座部材50と前記下部
電極61上端との間において、上下に所定間隔をおいて
配置され、且つ対向面の一部に連結された格子状の前記
第1の絶縁体梁230及び前記第2の絶縁体梁240で
互いに連結されて支持されている(図37(f)、
(f’))。
誘電体膜62を形成する。例えば、CVD法により、膜
厚約10nmのTa2O5膜を堆積し、酸化膜換算で例え
ば膜厚約(1.3nm)の誘電体膜を形成する。前記誘
電体膜62は、SrBi2Ta 2O9(SBT)、BaS
rTiO3(BST)、Al2O3等の高誘電体膜を用い
てもよい。
前記下部電極61の間隙及び前記下部電極50の筒内外
表面に、LP−CVD法により上部電極63となる第2
の導電膜、例えば、Ru膜を形成し、この上部電極6
3、前記誘電体膜62及び前記下部電極61により、キ
ャパシタ60を形成する(図38(g))。
絶縁物70を堆積し、平坦化処理を施した後、通常の配
線技術により所定の上部電極との配線等が施されて、図
31及び図32に示すような、1個のトランジスタと1
個のシリンダー構造のキャパシタとを有するメモリセル
が形成される。
隣接するキャパシタの下部電極61は、その上端と絶縁
性台座部材50との間の各対向面の中間位置において、
上下、2段に設けられた第1の絶縁体梁230及び第2
の絶縁体梁240により、互いに、連結して支持してい
る。
態に比べて、シリンダー型スタックキャパシタの機械的
強度をより高められるため、下部電極をより高くでき
る。したがって、より大きなキャパシタ容量を確保でき
る。
上記第1乃至第3の実施形態に比べて、キャパシタの転
倒をより確実に防止でき、歩留まり向上が更にはかれ
る。 (第5の実施の形態)以下、本発明の第5の実施の形態
に係わる半導体記憶装置及びその製造方法について図3
9乃至45を参照して説明する。なお、図において、上
記第1の実施の形態と同一構成要素には同一符号を付し
て重複説明は省略し、以下、相違する部分のみ説明す
る。
装置の構造を示す断面図で、図39(a)は、図1中の
A−A’線に沿う断面図、図39(a’)は、図39中
のJ−J’線に沿う断面図を示している。
憶装置では、隣接するシリンダー構造の下部電極61に
は、四辺の各対向側面部の中央部にシリンダーの全長に
亘って衝立状の絶縁体梁250が形成され、且つこの衝
立て状の絶縁体梁250によって、隣接する前記下部電
極61が、互いに、連結されて支持されている。ここで
は、前記絶縁体梁250は、例えば、窒化シリコン膜か
らなり、厚み約50nm×縦長さ約1、000nmに形
成されている。前記絶縁体梁250としては、窒化シリ
コン膜以外に、HDP−TEOS膜等の酸化シリコン
膜、酸化タンタル(TaO)膜、酸化アルミニウム(A
l2O3)膜、BST膜、STO膜、BST膜、PZT
膜、SBT膜等を用いることができる。なお、それ以外
の構成要素は、上記第1の実施の形態の構成と同じであ
る。
いて、図40乃至図45を用いて説明する。
記憶装置の製造方法を示す工程図で、図40(a)、図
43(c)、図44(d)、(e)及び図45は、図1
中のA−A’線に沿う工程断面図、図41及び図42
は、図1中のA−A’に沿う斜視図、図40(a’)及
び図45(f’)は、それぞれ図40(a)及び図45
(f’)の平面図を示している。
では、上記第1の実施の形態における図4乃至図8に示
すように、キャパシタ用コンタクトプラグ13を形成す
る工程までは、同じである。
が埋め込んだ第3の層間絶縁膜40上に、キャパシタの
下部電極を支えるための絶縁性台座部材50を堆積す
る。例えば、LP−CVD法により膜厚約200nmの
窒化シリコン膜を堆積し、絶縁性台座部材50とする。
なお、この絶縁性台座部材50は、エッチングストッパ
膜として機能する。
工程でスタックキャパシタ間を連結する絶縁体梁を形成
するための絶縁梁膜250aを形成する。例えば、LP
−CVD法により膜厚約1、000nmの窒化シリコン
膜を堆積し、絶縁梁膜250aとする。
化シリコン膜以外に、HDP−TEOS膜等の酸化シリ
コン膜、酸化タンタル(TaO)膜、酸化アルミニウム
(Al2O3)膜、BST膜、STO膜、BST膜、PZ
T膜、SBT膜等を用いることができる。
状の微細なフォトレジストパターン102を形成する
(図40(a)、(a‘’))。このフォトレジストパ
ターン102は、格子幅約50nmで、格子の交点が前
記キャパシタ用コンタクトプラグ13上に位置するパタ
ーンに形成される。
2をマスクとして前記絶縁梁膜250aをドライエッチ
ング法でエッチングし、前記キャパシタ用コンタクトプ
ラグ13上方に交点を有する格子状の絶縁体梁250を
形成する(図41(b))。
した後、格子状の前記絶縁体梁250を埋めるように前
記絶縁性台座部材50上に、犠牲絶縁膜80を形成し、
CMP法により平坦化する。例えば、CVD法により、
膜厚約1,000nmの酸化シリコン膜を堆積し、犠牲
絶縁膜80とする(図41(c))。
絶縁梁膜250aとエッチング特性が異なる絶縁膜を選
択することが望ましく、例えば、BPSG膜等の不純物
をドープドSiO2膜やノンドープドSiO2膜を適用す
ることができる。
点上に平面四角形状の開口部103aを有する格子状の
フォトレジストパターン103を形成する(図)42
(d))。ここで、この開口部103aは、例えば、長
辺約300nm×短辺約200nmの大きさに形成す
る。
3をマスクとして、前記犠牲絶縁膜30、前記絶縁体梁
250の交点部分、及び前記絶縁性台座部材50を順次
ドライエッチング法でエッチングし、前記キャパシタ用
コンタクトプラグ13の表面を露出させるスルーホール
51を形成する(図43(c)、(c’))。
3を除去した後、前記スルーホール51の内表面、前記
スルーホール51間の前記犠牲絶縁膜80及び前記キャ
パシタ用コンタクトプラグ13表面に、キャパシタの下
部電極61となる導電膜を成膜する。例えば、CVD法
により、Ru膜を約30nm成膜して下部電極61とす
る。前記下部電極61として、Ru膜以外に、Pt(プ
ラチナ)膜、TiN(窒化チタン)膜等の導電膜を適用
することができる。
に埋まる膜厚のフォトレジスト104を堆積した後、C
MP法、RIE法等により、前記フォトレジスト104
をエッチングバックして前記スルーホール51内を前記
フォトレジスト104で充填させる(図44(d))。
記スルーホール51間における前記絶縁体梁250及び
前記犠牲絶縁膜80上の前記下部電極膜61を除去し、
電気的に分離する(図44(e))。
トレジスト104をシンナー等の溶剤で除去する。シン
ナーを用いることにより、前記犠牲絶縁膜80及び前記
下部電極61にダメージを与えることなく、前記フォト
レジスト104を選択的に除去することができる。
牲絶縁膜80をフッ酸水溶液で除去する。これにより、
四角筒形状の前記下部電極61は、前記絶縁性台座部材
50で底部が支持される。また、隣接する前記下部電極
61は、対向する四辺の各対向面の中央部で、且つ筒全
長に亘って形成された衝立て状の前記絶縁体梁250で
互いに連結されて支持されている(図)45(f)、
(f’)。
15以降と同様な、誘電体膜の形成工程、上部電極の形
成工程、キャパシタの内外部分への絶縁膜の埋め込み工
程及び配線工程を経て、図39に示すような1個のトラ
ンジスタと1個のシリンダ構造のキャパシタとを有する
メモリセルが形成される。
接するキャパシタの下部電極61は、対向する四辺の各
対向側面部に、筒全長に亘って形成した衝立て状の絶縁
体梁250により連結支持されて機械的強度が高められ
ている。従って、下部電極61の高さを高くすることが
でき、大きなキャパシタ容量を確保することができる。
次のような効果を有する。即ち、一般に、下部電極61
は、膜厚約30nmと薄く、機械的に弱いが、本実施形
態では、隣接する下部電極61の各対向側面部は、筒全
長に亘たる、衝立て状の絶縁体梁250で連結支持する
ことにより、機械的強度を確保した後、下部電極間の犠
牲絶縁膜及び絶縁性台座部材の選択エッチング工程、下
部電極内のフォトレジスト除去工程、下部電極表面への
誘電体膜の形成工程、並びに上部電極の形成工程、キャ
パシタの内外部への絶縁物の埋め込み工程等の処理を行
っている。そのため、下部電極の転倒を防止でき、歩留
まり向上がはかれる。
絶縁体梁250は、前記下部電極61の各辺に形成した
が、上記第2の実施の形態のように、格子状に配列され
た複数の下部電極61の内、所定方向、例えば行方向に
配列された、隣接する前記下部電極61間にのみに配置
してもよい。
子状に配列された複数の下部電極61の内、所定方向、
例えば、行方向の各列において、隣接する2個の前記下
部電極を1組として区分し、そして、各組の隣接する前
記下部電極間にのみに配置し、隣接する各組間には配置
しないようにしてもよい。
接する下部電極61間を互に連結するように設けず、途
中で切断された構造に形成してもよい。(第6の実施の
形態)以下、本発明の第6の実施の形態に係わる半導体
記憶装置及びその製造方法について、図46乃至図52
を参照して説明する。なお、図において、上記第1の実
施の形態と同一構成要素には同一符号を付して重複部分
の説明は省略し、以下、相違する部分のみ説明する。
装置の構造を示す断面図で、図46(a)は、図1中の
A−A’に沿う断面図、図46(b)は、図46(a)
中のJ−J’線に沿う断面図を示している。
憶装置では、行方向に配列された各列におけるシリンダ
-構造の下部電極61の両側には、列全長に亘る長さの
直線状の絶縁体梁260が配置されている。また、前記
絶縁体梁260は、前記下部電極61の上端部の位置に
設けられている。各列の下部電極61は、その上端部の
両外側面部が前記絶縁体梁260に連結されて支持され
ている。ここでは、前記絶縁体梁260は、例えば、窒
化シリコン膜からなり、幅約100nm×厚み約50n
mの断面四角形に形成されている。前記絶縁体梁260
としては、窒化シリコン膜以外に、HDP−TEOS膜
等の酸化シリコン膜、酸化タンタル(TaO)膜、酸化
アルミニウム(Al2O3)膜、BST膜、STO膜、B
ST膜、PZT膜、SBT膜等を用いることができる。
それ以外の構成要素については、上記第1の実施の形態
と同じ構成となっている。
いて、図47乃至図52を用いて説明する。図47乃至
図52は本実施の形態の半導体記憶装置の製造方法を示
す工程図で、図47(a)は、図1中のA−A’線に沿
う工程断面図、図48、図49(d)、図50、図51
及び図53(i)は、いずれも図1中のB−B’線に沿
う工程断面図、図47(a’)、図49(d’)及び図
52(i’)は、それぞれ図47(a)、図49(d)
及び図52(i)を示している。
では、上記第1の実施の形態における図4乃至図9に示
すように、キャパシタ用コンタクトプラグ13を形成す
る工程までは、同じである。
を埋め込んだ第3の層間絶縁膜40上に、キャパシタの
下部電極を支えるための絶縁性台座部材50を堆積す
る。例えば、LP−CVD法により膜厚約200nmの
窒化シリコン膜を堆積し、絶縁性台座部材とする。な
お、この絶縁性台座部材50は、後工程でエッチングス
トッパとして機能する。
ッチング特性の異なる材料となる犠牲絶縁膜80を形成
する。例えば、LP−CVD法により、膜厚約1、00
0nmの酸化シリコン膜を堆積し、犠牲絶縁膜とする。
シリコン膜以外に、例えば、BPSG膜等の不純物をド
ープした酸化シリコン膜やノンドープド酸化シリコン膜
等を適用することができる。
80の表面を研磨し、表面を平坦化する。
のフォトレジストパターン105を形成する。このフォ
トレジストパターン105は、行方向に配列された各列
のキャパシタ用コンタクトプラグ13上に列に沿って列
全長に亘って形成される(図47(a)、(a’))。
ここでは、例えば、幅約200nmで、間隔約100n
mに形成される。
5をマスクとしてRIE法により、前記犠牲絶縁膜80
に、直線状の溝80aを形成する。この溝80aは、行
方向に配列された各列のキャパシタ用コンタクトプラグ
13両側の上方に、水平方向で、且つ行全長に亘る長さ
に形成する。また、深さ50nmに形成する(図48
(b))。
膜80上に、後工程でスタックキャパシタ間を連結する
絶縁体梁を形成するための絶縁梁膜260a、例えば窒
化シリコンをLP−CVD法により堆積し、次に、CM
P法を用いて、前記犠牲絶縁膜80の表面が露出するま
で前記絶縁梁膜260aを平坦化し、前記溝80a内に
のみ前記絶縁梁膜を埋め込み、絶縁体梁260を形成す
る(図48(c)))。
記犠牲絶縁膜80とエッチング特性が異なる絶縁膜を選
択することが望ましく、例えば、窒化シリコン膜以外
に、HDP−TEOS膜等の酸化シリコン膜、酸化タン
タル(TaO)膜、酸化アルミニウム(Al2O3)膜、
BST膜、STO膜、BST膜、PZT膜、SBT膜等
を適用することができる。
対して垂直に直線状のフォトレジストパターン106を
形成する。前記フォトレジストパターン106は、列方
向のキャパシタ用コンタクトプラグ13列に対して、各
列の前記キャパシタ用コンタクトプラグ13の両側に、
各々、位置するように形成する(図49(d)、
(d’))。
絶縁梁膜260aにより、前記キャパシタ用コンタクト
プラグ13上に平面四角形状の開口部120を形成す
る。ここで、開口部120は、例えば、長辺約300n
m×短辺約200nmの大きさに形成する。
6と前記絶縁梁膜260aをマスクとして、前記開口部
120内の前記犠牲絶縁膜80及び前記絶縁性台座部材
50を順次ドライエッチング法でエッチングし、自己整
合的に、前記キャパシタ用コンタクトプラグ13の表面
を露出させるスルーホール51を形成する(図50
(e))。
6を除去した後、前記スルーホール51の内表面、前記
スルーホール51間の前記犠牲絶縁膜80及び前記キャ
パシタ用コンタクトプラグ13表面に、キャパシタの下
部電極61となる導電膜を成膜する。例えば、CVD法
により、Ru膜を膜厚約30nmに成膜して下部電極と
する(図50(f))。前記下部電極61として、Ru
膜以外に、Pt(プラチナ)膜、TiN(窒化チタン)
膜等の導電膜を適用することができる。
に埋まる膜厚のフォトレジスト107を堆積した後、ド
ライエッチング法により、前記フォトレジスト107を
エッチングバックして前記スルーホール51内を前記フ
ォトレジスト107で充填させる(図51(g))。
記スルーホール51間における前記犠牲絶縁膜80上の
前記下部電極膜61を除去し、電気的に分離する。
トレジスト107をシンナー等の溶剤で除去する。シン
ナーを用いることにより、前記犠牲絶縁膜80及び前記
下部電極61にダメージを与えることなく、前記フォト
レジスト107を選択的に除去することができる。
牲絶縁膜80をフッ酸水溶液で除去する。これにより、
四角筒形状の前記下部電極61は、前記絶縁性台座部材
50で底部が支持される。また、行方向に配列された各
下部電極61は、その上端の両側に配置された前記絶縁
体梁260で互いに連結されて支持されている(図52
(i)、(i’))。
15以降と同様な、誘電体膜の形成工程、上部電極の形
成工程、キャパシタの内外部分への絶縁膜の埋め込み工
程及び配線工程を経て、図46に示すような1個のトラ
ンジスタと1個のシリンダ構造のキャパシタとを有する
メモリセルが形成される。
方向に配列された各列の下部電極61上端部の両側に直
線状の絶縁体梁260を配置し、前記下部電極61の両
外側面部と前記絶縁体梁260とを連結することによ
り、各列の下部電極61は前記絶縁体梁260に支持さ
れ、機械的強度が高められている。従って、下部電極6
1の高さを高くすることができ、大きなキャパシタ容量
を確保することができる。
次のような効果を有する。即ち、行方向に配列された各
下部電極61は、その上端両側に配置した絶縁体梁26
0で連結支持することにより、機械的強度を確保した
後、下部電極間の犠牲絶縁膜及び絶縁性台座部材の選択
エッチング工程、下部電極内のフォトレジスト除去工
程、下部電極表面への誘電体膜の形成工程、並びに上部
電極の形成工程、キャパシタの内外部分への絶縁物の埋
め込み工程等の処理を行っている。そのため、下部電極
の転倒を防止でき、歩留まり向上がはかれる。
60は、各列の下部電極61の両側に設けたが、各列の
下部電極の片側にのみ設けてもよく、前記下部電極61
の上端部に限らず、前記下部電極61の上端と前記絶縁
性台座部材50との間に設けてもよい。
ず、筒長方向に複数層設けてもよい。
された前記下部電極61列に限らず、列方向(紙面垂直
方向、または垂直方向)に配列された前記下部電極61
の各列に対して設けてもよい。
によれば、シリンダー型スタックドキャパシタの下部電
極を、その上端、若しくはその上端と絶縁性台座部材と
の間において、絶縁体梁で連結支持して下部電極の機械
的強度を高めているため、前記絶縁性台座位部材の厚み
を最小限にでき、キャパシタ容量の増加が図れる。
キャパシタ容量を確保することができる。
によれば、下部電極を、その上端、若しくはその上端と
絶縁性台座位部材との間に絶縁体梁を配置し、下部電極
の外側面部を前記絶縁体梁に連結支持することにより、
機械的強度を確保した後、下部電極間の犠牲絶縁膜及び
絶縁性台座部材の選択エッチング工程、下部電極内のホ
トレジスト除去工程、下部電極表面への誘電体膜の形成
工程、並びに上部電極の形成工程、キャパシタの内外部
分への絶縁物の埋め込み工程等の処理を行っている。そ
のため、下部電極の転倒を防止でき、半導体記憶装置の
製造歩留まり向上がはかれる。
置を模式的に示す平面図。
置を示す断面図で、図2(a)は図1中のA−A’線に
沿う断面図、図2(a’)は図2(a)中のD−D‘’
線に沿う断面図。
置の図1中のB−B’線に沿う断面図。
置の製造工程を示す工程断面図で、図4(a)乃至図4
(c)は、いずれも図1中のA−A’線に沿う工程断面
図、図4(c’)は、図1中のC−C’線に沿う工程断
面図。
置の製造工程を示す工程断面図で、図5(d)及び図5
(e)は、いずれも図1中のA−A’線に沿う工程断面
図、図5(d’)及び図5(e’)は、いずれも図1中
のC−C’線に沿う工程断面図。
置の製造工程を示す工程断面図で、図6(f)は、図1
中のA−A’線に沿う工程断面図、図6(f’)は、図
1中のC−C’線に沿う工程断面図。
置の製造工程を示す工程断面図で、図7(g)は、図1
中のA−A’線に沿う工程断面図、図7(g’)は、図
1中のB−B’線に沿う工程断面図。
置の製造工程を示す工程断面図で、図8(h)は、図1
中のA−A’線に沿う工程断面図、図8(h’)は、図
1中のB−B’線に沿う工程断面図。
置の製造工程を示す工程断面図で、図1中のA−A’線
に沿う工程断面図。
装置の製造工程を示す工程図で、図10(j)は、図1
中のA−A’線に沿う工程断面図、図10(j’)は、
図10(j)の工程平面図。
装置の製造工程を示す工程図で、図11(k)は、図1
中のA−A’線に沿う工程断面図、図11(k’)は、
図111(k)の工程平面図。
装置の製造工程を示す工程断面図で、図1中のA−A’
線に沿う工程断面図。
装置の製造工程を示す工程断面図で、図1中のA−A’
線に沿う工程断面図。
装置の製造工程を示す工程図で、図14(o)は、図1
中のA−A’線に沿う工程断面図、図14(o’)は、
図14(o)の工程平面図。
装置の製造工程を示す工程図で、図15(p)は、図1
中のA−A’線に沿う工程断面図、図15(p’)は、
図15(p)中のE−E’線に沿う工程断面図。
装置の製造工程を示す工程図で、図16(g)は、図1
中のA−A’線に沿う工程断面図、図16(g’)は、
図16中のF−F’線に沿う工程断面図。
装置を示す図で、図17(a)は、図1中のA−A’線
に沿う断面図、図17(a’)は、図17(a)1中の
G−G’線に沿う断面図。
装置の製造工程を示す工程図で、図1中のA−A’線に
沿う工程断面図。
装置の製造工程を示す工程図で、図19(b)は、図1
中のA−A’線に沿う工程断面図、図19(b’)は、
図19の工程平面図。
装置の製造工程を示す工程図で、図20(c)は、図1
中のA−A’線に沿う工程断面図、図20(c’)は、
図20(c)の工程平面図。
装置の製造工程を示す工程図で、図1中のA−A’線に
沿う工程断面図。
装置の製造工程を示す工程図で、図1中のA−A’線に
沿う工程断面図。
装置の製造工程を示す工程図で、図23(g)は、図1
中のA−A’線に沿う工程断面図、図23(g’)は、
図23(g)の工程平面図。
装置を示す図で、図24(a)は、図1中のA−A’線
に沿う断面図、図24(a’)は、図24(a)中のH
−H’に沿う断面図。
装置の製造工程を示す工程図で、図25は、図1中のA
−A’線に沿う工程断面図。
装置の製造工程を示す工程図で、図26(b)は、図1
中のA−A’線に沿う工程断面図、図26(b’)は、
図26(b)の工程平面図。
装置の製造工程を示す工程図で、図27(c)は、図1
中のA−A’線に沿う工程断面図、図27(c’)は、
図27(c)の工程平面図。
装置の製造工程を示す工程図で、図28(d)及び図2
8(e)は、いずれも図1中のA−A’線に沿う工程断
面図。
装置の製造工程を示す工程図で、図1中のA−A’線に
沿う工程断面図。
装置の製造工程を示す工程図で、図30(g)は、図1
中のA−A’線に沿う工程断面図、図30(g’)は、
図30(g)の工程平面図。
装置を示す図で、図31(a)は、図1中のA−A’線
に沿う断面図、図31(a’)は、図31(a)I−
I’線に沿う断面図。
装置を示す図で、図1中のB−B’線に沿う断面図。
装置の製造工程を示す工程図で、図1中のA−A’線に
沿う工程断面図。
装置の製造工程を示す工程図で、図34(b)は、図1
中のA−A’線に沿う工程断面図、図34(b’)は、
図34(b)の工程平面図。
装置の製造工程を示す工程図で、図35(c)は、図1
中のA−A’線に沿う工程断面図、図35(c’)は、
図35(c)の工程平面図。
装置の製造工程を示す工程図で、図1中のA−A’線に
沿う工程断面図。
装置の製造工程を示す工程図で、図37(f)は、図1
中のA−A’線に沿う工程断面図、図37(f’)は、
図37(f)の工程平面図。
装置の製造工程を示す工程図で、図1中のA−A’線に
沿う工程断面図。
装置を示す図で、図39(a)は、図1中のA−A’線
に沿う断面図、図39(a’)は、図39(a)1中の
J−J’線に沿う断面図。
装置の製造工程を示す工程図で、図40(a)は、図1
中のA−A’線に沿う工程断面図、図40(a’)は、
図40(a)の工程平面図。
装置の製造工程を示す工程図で、図1中のA−A’線に
沿う工程斜視図。
装置の製造工程を示す工程図で、図1中のA−A’線に
沿う工程斜視図。
装置の製造工程を示す工程図で、図43(c)は、図1
中のA−A’線に沿う工程断面図、図43(c’)は、
図43(c)の工程平面図。
装置の製造工程を示す工程図で、図1中のA−A’線に
沿う工程断面図。
装置の製造工程を示す工程図で、図45(f)は、図1
中のA−A’線に沿う工程断面図、図45(f’)は、
図45(f)の工程平面図。
装置を示す図で、図46(a)は、図1中のA−A’線
に沿う断面図、図46(a’)は、図46(a)中のK
−K’に沿う断面図。
装置の製造工程を示す工程図で、図47(a)は、図1
中のA−A’線に沿う工程断面図、図47(a’)は、
図47(a)の工程平面図。
装置の製造工程を示す工程図で、図1中のB−B’線に
沿う工程断面図。
装置の製造工程を示す工程図で、図48(d)は、図1
中のA−A’線に沿う工程断面図、図49(d’)は、
図49(d)の工程平面図。
装置の製造工程を示す工程図で、図1中のB−B’線に
沿う工程断面図。
装置の製造工程を示す工程図で、図1中のB−B’線に
沿う工程断面図。
装置の製造工程を示す工程図で、図52(i)は、図1
中のB−B’線に沿う工程断面図、図52(i’)は、
図52(i)の工程平面図。
図。
のA−A’線に沿う断面図。
のB−B’線に沿う断面図。
図で、図56(a)、図56(b)及び図56(c)
は、図53中のA−A’線に沿う工程断面図、図56
(c’)は、図56(c)の工程平面図。
図で、図57(d)及び図57(e)は、いずれも図5
3中のA−A’線に沿う工程断面図、図57(d’)及
び図57(e’)は、いずれも図53中のC−C’線に
沿う工程断面図。
図で、図58(f)は、図53中のA−A’線に沿う工
程断面図、図58(f’)は、図53中のC−C’線に
沿う工程断面図。
図で、図59(g)は、図53中のA−A’線に沿う工
程断面図、図59(g’)は、図53中のB−B’線に
沿う工程断面図。
図で、図60(h)は、図53中のA−A’線に沿う工
程断面図、図60(h’)は、図53中のB−B’線に
沿う工程断面図。
図で、図53中のA−A’線に沿う工程断面図。
図で、図53中のA−A’線に沿う工程断面図。
図で、図53中のA−A’線に沿う工程断面図。
103a 120,520a,520b,530a…開口部 30、530…第2の層間絶縁膜 40、540…第3の層間絶縁膜 40a、540a…スルーホール(第1のスルーホー
ル) 42、531、532…バリアメタル膜 50、550…絶縁性台座部材 51、551…スルーホール(第2のスルーホール) 60、560…キャパシタ 61、561…下部電極 62、562…誘電体膜 63、563…上部電極 70、570…絶縁物 80、580…第1の犠牲絶縁膜(犠牲絶縁膜) 81…第2の犠牲絶縁膜 82…第3の犠牲絶縁膜 80a…溝 94、96、97、99、100、102、103、1
04、105、106…フォトレジストパターン 95、98、107、590…フォトレジスト 200、210、220、230、240、250、2
60…絶縁体梁 200a、210a、220a,240a、260a…
絶縁梁膜 BL…ビット線 W…ワード線 Tr…トランジスタ
Claims (13)
- 【請求項1】半導体基板表面に絶縁性台座部材によっ
て、底部が保持され、且つ誘電体膜を介して下部電極と
上部電極とが対向配置された複数のシリンダー型スタッ
クドキャパシタを具備し、互いに近接する前記複数のス
タックドキャパシタの前記下部電極が、その上端と前記
絶縁性台座部材と間の対向側面部において、少なくとも
一つの絶縁体梁で連結されてなることを特徴とする半導
体記憶装置。 - 【請求項2】半導体基板表面に形成されたトランジスタ
と、前記トランジスタを被覆するように形成された絶縁
性台座部材と、底部が前記絶縁性台座部材を貫通して前
記トランジスタの拡散層に電気的接続されたシリンダー
型下部電極、前記下部電極の内外周面を覆う誘電体膜、
及び前記誘電体膜上に形成された上部電極を有する複数
のシリンダー型スタックドキャパシタとを具備し、互い
に近接する前記複数のスタックドキャパシタの前記下部
電極が、その上端と前記絶縁性台座部材との間の対向側
面部において、少なくとも一つの絶縁体梁で連結されて
なることを特徴とする半導体記憶装置。 - 【請求項3】前記トランジスタの拡散層と前記シリンダ
ー型下部電極との電気的接続は、導電プラグによってお
こなわれることを特徴とする請求項2に記載の半導体記
憶装置。 - 【請求項4】前記複数のスタクッドキャパシタの全てが
前記絶縁体梁で連結されてなることを特徴とする請求項
1乃至請求項3に記載の半導体記憶装置。 - 【請求項5】前記複数のスタクッドキャパシタの内、所
定方向に配列されたスタックドキャパシタのみが前記絶
縁体梁で連結されてなることを特徴とする請求項1乃至
請求項3に記載の半導体記憶装置。 - 【請求項6】前記絶縁体梁がシリンダー軸に沿って複数
段配置されてなることを特徴とする請求項1乃至5のい
ずれか1項に記載の半導体記憶装置。 - 【請求項7】前記絶縁体梁がシリンダーの全長に亘って
形成されてなることを特徴とする請求項1乃至6のいず
れか1項に記載の半導体記憶装置。 - 【請求項8】前記絶縁体梁が窒化シリコン、酸化シリコ
ン、酸化タンタル、酸化アルミニウム、BST、STO、BT
O、PZT、SBTのいずれかから形成されてなることを特徴
とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の半導体記
憶装置。 - 【請求項9】半導体基板上面に拡散層と電気的接続され
た導電プラグが埋め込まれた層間絶縁膜を形成する工程
と、 前記層間絶縁膜上に絶縁性台座部材となる第1の絶縁膜
を形成する工程と、 前記第1の絶縁膜上に第1の犠牲絶縁膜を形成する工程
と、 前記第1の犠牲絶縁膜上に絶縁体梁となる第2の絶縁膜
を形成する工程と、 前記第2の絶縁膜をパターニングして絶縁体梁を形成す
る工程と、 前記第1の犠牲絶縁膜上に前記第2の絶縁膜とエッチン
グ特性が異なる第2の犠牲絶縁膜を、前記絶縁体梁を埋
め込むように形成する工程と、 前記第1、第2の犠牲絶縁膜及び前記第1の絶縁膜を選択
的に除去し、外表面の一部が前記絶縁体梁に接触し、か
つ底部が前記導電プラグに達するスルーホールを形成す
る工程と、 前記スルーホール内表面及び底部に連続した下部電極と
なる第1の導電膜を形成する工程と、 前記第1及び第2の犠牲絶縁膜だけを前記絶縁体梁及び前
記第1絶縁膜に対し選択的に除去して、前記下部電極、
前記絶縁体梁及び前記第1の絶縁膜だけを残す工程、 前記下部電極の内外表面を覆う誘電体膜を形成する工程
と、前記誘電体膜上に上部電極となる第2の導電膜を形
成する工程とを含むことを特徴とする半導体記憶装置の
製造方法。 - 【請求項10】拡散層を有する半導体基板上に層間絶縁
膜を形成する工程と、 前記層間絶縁膜に前記拡散層に達する第1のスルーホー
ルを形成する工程と、 前記第1のスルーホール内に導電プラグとなる第1の導電
膜を埋め込み形成する工程と、前記導電プラグを含む前
記層間絶縁膜上に絶縁性台座部材となる第1の絶縁膜を
形成する工程と、 前記第1の絶縁膜上に第1の犠牲絶縁膜を形成する工程
と、 前記第1の犠牲絶縁膜上に絶縁体梁となる第2の絶縁膜
を形成する工程と、前記第2の絶縁膜をパターニング
し、前記導電プラグ上方に位置する絶縁体梁を形成する
工程と、 前記第1の犠牲絶縁膜上に前記第2の絶縁膜とエッチン
グ特性が異なる第2の犠牲絶縁膜を、前記絶縁体梁を埋
め込むように形成する工程と、 前記第2の犠牲絶縁膜、第2の絶縁膜、第1の犠牲絶縁
膜及び前記第1の絶縁膜を選択的に除去し、外表面の一
部が前記絶縁体梁に接触し、かつ底部が前記導電プラグ
に達する第2のスルーホールを形成する工程と、 前記第2のスルーホールの内表面に下部電極となる第2
の導電膜を形成し、更に前記導電プラグと電気的接続さ
せる工程と、 前記第1及び第2の犠牲絶縁膜だけを前記絶縁体梁及び前
記第1の絶縁膜に対し選択的に除去して、前記下部電極
と前記絶縁体梁だけを残す工程と、 前記下部電極の内外表面を覆う誘電体膜を形成する工程
と、前記誘電体膜上に上部電極となる第3の導電膜を形
成する工程とを含むことを特徴とする半導体記憶装置の
製造方法。 - 【請求項11】半導体基板上面に拡散層と電気的接続さ
れた導電プラグが埋め込まれた層間絶縁膜を形成する工
程と、 前記層間絶縁膜上に絶縁性台座部材となる第1の絶縁膜
を形成する工程と、 前記第1の絶縁膜上に絶縁体梁となる第2の絶縁膜を形
成する工程と、 前記第2の絶縁膜をパターニングして絶縁体梁を形成す
る工程と、前記絶縁体梁間に前記第2の絶縁膜とエッチ
ング特性が異なる第1の犠牲絶縁膜を形成する工程と、 前記絶縁体梁を分断するように、前記絶縁体梁、第1の
犠牲絶縁膜及び前記第1の絶縁膜を選択的に除去し、外
表面の一部が前記絶縁体梁に接触し、かつ底部が前記導
電プラグに達するスルーホールを形成する工程と、 前記スルーホール内表面及び底部に連続した下部電極と
なる第1の導電膜を形成する工程と、 前記第1及び第2の犠牲絶縁膜だけを前記絶縁体梁及び前
記第1絶縁膜に対し選択的に除去して、前記下部電極、
前記絶縁体梁及び前記第1の絶縁膜だけを残す工程、 前記下部電極の内外表面を覆う誘電体膜を形成する工程
と、前記誘電体膜上に上部電極となる第2の導電膜を形
成する工程とを含むことを特徴とする半導体記憶装置の
製造方法。 - 【請求項12】半導体基板上面に拡散層と電気的接続さ
れた導電プラグが埋め込まれた層間絶縁膜を形成する工
程と、 前記層間絶縁膜上に絶縁性台座部材となる第1の絶縁膜
を形成する工程と、 前記第1の絶縁膜上に第1の犠牲絶縁膜を形成する工程
と、前記第1の犠牲絶縁膜をパターニングして当該犠牲
絶縁膜上面に所定パターンの溝を形成する工程と、 前記第1の犠牲絶縁膜の溝内に絶縁体梁となる第2の絶
縁膜を埋め込む工程と、 少なくとも前記第1の犠牲絶縁膜及び第1の絶縁膜を選
択的に除去し、外表面の一部が前記絶縁体梁に接触し、
かつ底部が前記導電プラグに達するスルーホールを形成
する工程と、 前記スルーホール内表面及び底部に連続した下部電極と
なる第1の導電膜を形成する工程と、 前記第1及び第2の犠牲絶縁膜だけを前記絶縁体梁及び前
記第1絶縁膜に対し選択的に除去して、前記下部電極、
前記絶縁体梁及び前記第1の絶縁膜だけを残す工程、 前記下部電極の内外表面を覆う誘電体膜を形成する工程
と、前記誘電体膜上に上部電極となる第2の導電膜を形
成する工程とを含むことを特徴とする半導体記憶装置の
製造方法。 - 【請求項13】半導体基板上面に拡散層電気的に接続さ
れた導電プラグが埋め込まれた層間絶縁膜を形成する工
程と、 前記層間絶縁膜上に絶縁性台座部材となる第1の絶縁膜
を形成する工程と、 前記第1の絶縁膜上に第1の犠牲絶縁膜を形成する工程
と、 前記第1の犠牲絶縁膜上に絶縁体梁となる第2の絶縁膜
を形成する工程と、前記第2の絶縁膜をパターニングし
て絶縁体梁を形成する工程と、 前記第1の犠牲絶縁膜上に前記第2の絶縁膜とエッチン
グ特性が異なる第2の犠牲絶縁膜を、前記絶縁体梁を埋
め込むように形成する工程と、 前記絶縁体梁を形成する工程と前記前記絶縁体梁を埋め
込むように第2の犠牲絶縁膜を形成する工程とを複数回
交互に行う工程と、 前記第1、第2の犠牲絶縁膜及び前記第1の絶縁膜を選択
的に除去し、外表面の一部が複数層の前記絶縁体梁に接
触し、かつ底部が前記導電プラグに達するスルーホール
を形成する工程と、 前記スルーホール内表面及び底部に連続した下部電極と
なる第1の導電膜を形成する工程と、 前記第1及び第2の犠牲絶縁膜だけを前記絶縁体梁及び前
記第1絶縁膜に対し選択的に除去して、前記下部電極、
前記絶縁体梁及び前記第1の絶縁膜だけを残す工程、 前記下部電極の内外表面を覆う誘電体膜を形成する工程
と、 前記誘電体膜上に上部電極となる第2の導電膜を形成す
る工程とを含むことを特徴とする半導体記憶装置の製造
方法。
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