JP2003229539A - Capacitor and manufacturing method thereof - Google Patents

Capacitor and manufacturing method thereof

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JP2003229539A
JP2003229539A JP2002023979A JP2002023979A JP2003229539A JP 2003229539 A JP2003229539 A JP 2003229539A JP 2002023979 A JP2002023979 A JP 2002023979A JP 2002023979 A JP2002023979 A JP 2002023979A JP 2003229539 A JP2003229539 A JP 2003229539A
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insulating film
lower electrode
film
embedded
buried
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JP2002023979A
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Japanese (ja)
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Takumi Mikawa
巧 三河
Yuuji Soshiro
勇治 十代
Shinya Natsume
進也 夏目
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a capacitor that can uniformly polish a lower electrode and the surface of an insulating film without causing any recesses, scratches, polishing remainder, and peel-off, and to provide a method for manufacturing the capacitor. <P>SOLUTION: A lower electrode 11 is formed on a semiconductor substrate. The lower electrode is covered for sequentially forming first and second buried insulating films 8 and 9 on an entire surface. The second buried insulating film 9 is flattened by a CMP method, the first buried insulating film 8 is exposed on the lower electrode, the first and the second buried insulating films are polished by the CMP method under conditions where the first buried insulating film is easily polished as compared with the second buried insulating film, and the surface of the lower electrode is exposed. A capacity insulating film 5 is formed so that the lower electrode is covered. Then, an upper electrode 6 is formed so that the capacity insulating film is covered. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、強誘電体を容量絶
縁膜とする容量素子およびその製造方法に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a capacitive element using a ferroelectric as a capacitive insulating film and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】強誘電体メモリは、下部電極が上部電極
より大きいプレーナ型構造を使用した1〜64kbit
の小容量のものが量産され始め、下部電極が上部電極よ
り小さいスタック型構造を使用した256kbit〜4
Mbitの大容量のものが開発の中心となってきてい
る。このスタック型構造の強誘電体メモリを実現するこ
とにより、集積度の大幅な向上、不揮発性メモリの信頼
性面での特性の更なる向上が大きく期待されている。
2. Description of the Related Art Ferroelectric memories use a planar structure in which a lower electrode is larger than an upper electrode and have a width of 1 to 64 kbit.
, Which has a small capacity, has begun to be mass-produced, and the lower electrode has a stack type structure smaller than that of the upper electrode.
The large capacity of Mbit has become the center of development. Realization of this stack-type ferroelectric memory is expected to greatly improve the degree of integration and further improve the characteristics of the nonvolatile memory in terms of reliability.

【0003】容量素子においては、対向する下部電極と
上部電極のうち電極面積の小さい方がその容量素子の容
量を規定することになる。従って対向する下部電極と上
部電極のうち下部電極の電極面積が小さい場合には下部
電極が容量素子の容量規定口となる。従来の下部電極が
上部電極よりその対向電極面積が小さいタイプのスタッ
ク型構造の強誘電体メモリは、特開2000−1383
49号公報に示されているように、下地の凹凸に影響さ
れることなく強誘電体膜を形成するために、CMP法(化
学機械的研磨法:Chemical Mechanical Polishing)を
用いて下部電極を絶縁膜中に埋め込んで平坦化すること
により、段差がある場合の強誘電体膜のスピンコート法
による形成の際の膜厚ばらつきという弱点を防ぐ構造を
実現し、信頼性の高い強誘電体メモリ及びその製造方法
を実現している。
In a capacitive element, the smaller electrode area of the opposing lower electrode and upper electrode defines the capacitance of the capacitive element. Therefore, when the electrode area of the lower electrode of the lower electrode and the upper electrode facing each other is small, the lower electrode serves as the capacitance defining port of the capacitive element. A conventional ferroelectric memory having a stack type structure in which a lower electrode has a counter electrode area smaller than that of an upper electrode is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-1383.
As disclosed in Japanese Patent Publication No. 49, the lower electrode is insulated by the CMP method (Chemical Mechanical Polishing) in order to form a ferroelectric film without being affected by the unevenness of the base. By embedding the film in the film and planarizing it, a structure that prevents the weakness of the film thickness variation when forming the ferroelectric film by the spin coating method when there is a step is realized, and a highly reliable ferroelectric memory and The manufacturing method is realized.

【0004】以下、従来の上述した強誘電体メモリにつ
いて、図6〜図7を参照しながら説明する。
The above-mentioned conventional ferroelectric memory will be described below with reference to FIGS.

【0005】図6〜図7は従来例の強誘電体メモリに関
する容量素子の製造方法を示す工程断面図である。ま
ず、図6(a)に示すように、例えば酸化膜などの絶縁
膜からなる分離領域1で分離された高濃度不純物拡散層
2と電気的に接続されたプラグ3が層間絶縁膜7中に形
成されている半導体基板20上に、第1の導電膜11
(例えば、窒化チタンバリア層(下層)と白金膜(上
層)の積層)を形成する。次に図6(b)に示すよう
に、その後所望の位置にレジストパターン(図示せず)
を形成し、レジストパターンをマスクとしてドライエッ
チングにより下部電極となる第1の導電膜11をパター
ニングし、下部電極4を形成する。次に図6(c)に示
すように、全面に埋め込み用絶縁膜21を形成する。こ
の後、図7(d)に示すように、埋め込み絶縁膜21を
CMP法により下部電極4の表面が露出するまで埋め込み
絶縁膜21を研磨して平坦化する。
6 to 7 are process cross-sectional views showing a method of manufacturing a capacitive element for a conventional ferroelectric memory. First, as shown in FIG. 6A, the plug 3 electrically connected to the high-concentration impurity diffusion layer 2 isolated by the isolation region 1 made of an insulating film such as an oxide film is placed in the interlayer insulating film 7. On the formed semiconductor substrate 20, the first conductive film 11 is formed.
(For example, a titanium nitride barrier layer (lower layer) and a platinum film (upper layer) are formed). Next, as shown in FIG. 6B, a resist pattern (not shown) is then formed at a desired position.
Then, the first conductive film 11 to be the lower electrode is patterned by dry etching using the resist pattern as a mask to form the lower electrode 4. Next, as shown in FIG. 6C, a filling insulating film 21 is formed on the entire surface. After that, as shown in FIG. 7D, the embedded insulating film 21 is formed.
The embedded insulating film 21 is polished and planarized by the CMP method until the surface of the lower electrode 4 is exposed.

【0006】続いて、図7(e)に示すように、下部電
極4と埋め込み絶縁膜21の表面上に容量絶縁膜5とな
る強誘電体膜12及び上部電極6となる第2の導電膜
(例えば白金膜)13を形成する。その後、図7(f)
に示すように、所望の位置にレジストパターンを形成し
(図示せず)、レジストパターンをマスクとしてドライ
エッチングにより上部電極6となる第2の導電膜13、
容量絶縁膜5となる強誘電体膜12をパターニングす
る。その後、通常はキャパシタ層間絶縁膜膜10が形成
され、配線工程、保護膜形成工程(図示せず)となり一
連の製造工程が完了する。
Subsequently, as shown in FIG. 7E, a ferroelectric film 12 serving as a capacitive insulating film 5 and a second conductive film serving as an upper electrode 6 are formed on the surfaces of the lower electrode 4 and the buried insulating film 21. (For example, a platinum film) 13 is formed. After that, FIG. 7 (f)
As shown in FIG. 3, a resist pattern is formed at a desired position (not shown), and the second conductive film 13 to be the upper electrode 6 is formed by dry etching using the resist pattern as a mask.
The ferroelectric film 12 to be the capacitance insulating film 5 is patterned. After that, the capacitor interlayer insulating film 10 is usually formed, and the wiring process and the protective film forming process (not shown) are completed to complete a series of manufacturing processes.

【0007】以上の構造を用いることにより、強誘電体
膜を形成する際、下部電極による下地凹凸のない平坦な
基板上に形成できるため、強誘電体の膜質の良い強誘電
体膜を形成することが可能である。
When the ferroelectric film is formed by using the above structure, it can be formed on a flat substrate without underlying unevenness due to the lower electrode, so that a ferroelectric film having a good ferroelectric film quality is formed. It is possible.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
強誘電体メモリではCMP法により研磨した際に、ウエハ
全面にて複数の下部電極を一様に露出させることがCMP
の面内均一性の観点から大変困難であり、従って研磨残
りを防止するために若干のオーバー研磨が必要であっ
た。
However, in the above-mentioned ferroelectric memory, when polishing by the CMP method, it is possible to expose a plurality of lower electrodes uniformly on the entire surface of the wafer.
It was very difficult from the viewpoint of the in-plane uniformity of the above, and therefore, some over-polishing was necessary to prevent polishing residue.

【0009】そのためウエハの一部では、一度平坦化し
た下部電極周辺にリセスが生じ、即ち下部電極が若干の
凸部形状となる。すなわち、通常、下部電極の素材はP
t、Auなどの貴金属が用いられている。下部電極を露
出させるには、図6(c)の埋め込み用絶縁膜21が研
磨されるCMP用のスラリーを用いる必要があるが、この
ような絶縁膜用のCMPスラリーでは、貴金属が研磨され
にくく、従って、上記の如く、若干のオーバー研磨を行
うと下部電極周辺の埋め込み用絶縁膜21が選択的に研
磨され、下部電極が若干の凸部形状となる。
Therefore, in a part of the wafer, a recess is formed around the lower electrode which has been flattened once, that is, the lower electrode has a slight convex shape. That is, the material of the lower electrode is usually P
Noble metals such as t and Au are used. To expose the lower electrode, it is necessary to use a slurry for CMP in which the embedded insulating film 21 of FIG. 6C is polished. With such a CMP slurry for insulating film, noble metal is hard to be polished. Therefore, as described above, when a little over-polishing is performed, the embedded insulating film 21 around the lower electrode is selectively polished, so that the lower electrode has a slight convex shape.

【0010】この凸部形状となる下部電極は、凸部形状
のリセス量が大きくなるにつれ、電極に対し、上からだ
けでなく横方向からも、機械的な研磨力が作用し、研磨
力が集中しやすく、スクラッチが発生する、更には下部
電極そのものが剥離するという課題があった。上述の研
磨残り、下部電極の剥がれ、スクラッチは、強誘電体メ
モリのビット不良の原因となる。
In the lower electrode having the convex shape, as the recess amount of the convex shape increases, the mechanical polishing force acts on the electrode not only from above but also from the lateral direction, and the polishing force is increased. There was a problem that concentration was easy, scratches occurred, and the lower electrode itself peeled off. The above-mentioned polishing residue, peeling of the lower electrode, and scratches cause bit defects in the ferroelectric memory.

【0011】また、強誘電体メモリは、あるデータを一
定期間内保存し、必要なときに読み出すという不揮発性
メモリであることから、当然のことながら、すべてのビ
ットにおいて強誘電体メモリが均一にできていることが
好ましい。
Further, since the ferroelectric memory is a non-volatile memory in which certain data is stored for a certain period of time and read out when necessary, it goes without saying that the ferroelectric memory is uniform in all bits. It is preferably made.

【0012】そういう観点からも、研磨残りや下部電極
の剥がれはもちろんのこと、リセスによる強誘電体膜厚
のばらつきの発生も、データの保持信頼性に大きく影響
を与え、場合によっては信頼性の低下、不良ビットの発
生を引き起こすという問題がある。特に形状のばらつき
のひとつである強誘電体膜の膜厚ばらつきはその特徴上
大きく強誘電体メモリ特性に影響を与える。
From this point of view, not only polishing residue and peeling of the lower electrode, but also variations in the ferroelectric film thickness due to recesses have a great influence on the reliability of data retention, and in some cases, the reliability of the data is reduced. There is a problem of causing deterioration and generation of defective bits. In particular, the variation in the film thickness of the ferroelectric film, which is one of the variations in the shape, greatly affects the characteristics of the ferroelectric memory due to its characteristics.

【0013】本発明の目的は、このような課題を解決す
るものであり、下部電極上の埋め込み絶縁膜の研磨残
り、リセス、下部電極の剥がれなどのない形状的に安定
な信頼性の高い強誘電体メモリとして好適な容量素子及
びその製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to solve such a problem, and it is a shape-stable and highly reliable structure which is free from polishing residue, recess, and peeling of the lower electrode of the embedded insulating film on the lower electrode. It is to provide a capacitive element suitable as a dielectric memory and a manufacturing method thereof.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の容量素子は、半導体基板上に形成された容
量規定口となる下部電極と、前記下部電極を被覆して形
成された容量絶縁膜と、前記容量絶縁膜を被覆して形成
された上部電極とを有する容量素子において、前記下部
電極が、第1および第2の埋め込み絶縁膜の積層膜に埋
め込み形成されていて、前記第1の埋め込み絶縁膜が前
記第2の埋め込み絶縁膜よりも下層で且つ前記下部電極
の側面に接する層となる配置となっており、前記第1の
埋め込み絶縁膜は前記第2の埋め込み絶縁膜よりも研磨
されやすい絶縁膜で形成されていていることを特徴とす
る。
In order to solve the above-mentioned problems, the capacitive element of the present invention is formed by covering a lower electrode serving as a capacitance defining port formed on a semiconductor substrate and the lower electrode. In a capacitive element having a capacitive insulating film and an upper electrode formed by covering the capacitive insulating film, the lower electrode is embedded in a laminated film of first and second embedded insulating films, The first embedded insulating film is arranged below the second embedded insulating film and in contact with the side surface of the lower electrode, and the first embedded insulating film is the second embedded insulating film. It is characterized by being formed of an insulating film that is more easily polished.

【0015】また、本発明の容量素子においては、前記
第1の埋め込み絶縁膜が金属元素を含む絶縁膜であるこ
とが好ましい。
In the capacitive element of the present invention, it is preferable that the first buried insulating film is an insulating film containing a metal element.

【0016】また、本発明の容量素子においては、前記
下部電極が、Pt、Ir、Ruまたはそれらを含む合金
膜、あるいはそれらの酸化物を含む導電性材料材料で形
成されていることが好ましい。
Further, in the capacitive element of the present invention, it is preferable that the lower electrode is made of Pt, Ir, Ru or an alloy film containing them, or a conductive material material containing an oxide thereof.

【0017】また、本発明の容量素子においては、前記
第1の埋め込み絶縁膜が、酸化チタン、酸化アルミニウ
ムまたは酸化チタンアルミニウムから選ばれた絶縁膜で
あり、前記第2の埋め込み絶縁膜がシリコン酸化膜また
はシリコン窒化膜から選ばれた絶縁膜であることが好ま
しい。
In the capacitive element of the present invention, the first buried insulating film is an insulating film selected from titanium oxide, aluminum oxide or titanium aluminum oxide, and the second buried insulating film is silicon oxide. An insulating film selected from a film or a silicon nitride film is preferable.

【0018】また、本発明の容量素子の製造方法は、半
導体基板上に下部電極を形成する工程と、前記下部電極
を被覆して全面に第1および第2の埋め込み絶縁膜を順
次形成する工程と、CMP法によって前記第2の埋め込
み絶縁膜を平坦化し、前記下部電極上において前記第1
の埋め込み絶縁膜を露出させる工程と、CMP法によっ
て前記第1の埋め込み絶縁膜が前記第2の埋め込み絶縁
膜よりも研磨されやすい条件にて、前記第1および前記
第2の埋め込み絶縁膜を研磨し、前記下部電極の表面を
露出させる工程と、前記下部電極を被覆するように容量
絶縁膜を形成する工程と、前記容量絶縁膜を被覆するよ
うに上部電極を形成する工程とを有することを特徴とす
る。
In the method of manufacturing a capacitive element according to the present invention, a step of forming a lower electrode on a semiconductor substrate and a step of covering the lower electrode and sequentially forming first and second buried insulating films on the entire surface. And planarizing the second buried insulating film by CMP, and depositing the first buried insulating film on the lower electrode.
The step of exposing the first buried insulating film and the step of polishing the first buried insulating film under the condition that the first buried insulating film is more easily polished than the second buried insulating film by the CMP method. And exposing the surface of the lower electrode, forming a capacitive insulating film so as to cover the lower electrode, and forming an upper electrode so as to cover the capacitive insulating film. Characterize.

【0019】また、本発明の容量素子の製造方法におい
ては、前記第1および第2の埋め込み絶縁膜を研磨し、
下部電極の表面を露出させる工程の後に、前記第1の埋
め込み絶縁膜の一部を選択的に除去する工程をさらに有
することが好ましい。
In the method of manufacturing a capacitive element of the present invention, the first and second buried insulating films are polished,
It is preferable to further include a step of selectively removing a part of the first embedded insulating film after the step of exposing the surface of the lower electrode.

【0020】また、本発明の容量素子の製造方法におい
ては、前記第1の埋め込み絶縁膜の一部を選択的に除去
する工程が、前記第1の埋め込み絶縁膜が前記下部電極
の側面に接する部分の少なくとも上方部分を除去する工
程であることが好ましい。
In the method of manufacturing a capacitive element of the present invention, the step of selectively removing a part of the first buried insulating film is such that the first buried insulating film contacts the side surface of the lower electrode. It is preferable that it is a step of removing at least an upper portion of the portion.

【0021】また、本発明の容量素子の製造方法におい
ては、前記下部電極を、Pt、Ir、Ruまたはそれら
を含む合金膜、あるいはそれらの酸化物を含む導電性材
料で形成することが好ましい。
Further, in the method of manufacturing a capacitive element of the present invention, it is preferable that the lower electrode is formed of Pt, Ir, Ru or an alloy film containing them, or a conductive material containing an oxide thereof.

【0022】また、本発明の容量素子の製造方法におい
ては、前記第1の埋め込み絶縁膜が金属元素を含む絶縁
膜であることが好ましい。
Further, in the method of manufacturing a capacitive element of the present invention, it is preferable that the first embedded insulating film is an insulating film containing a metal element.

【0023】また、本発明の容量素子の製造方法におい
ては、前記第1の埋め込み絶縁膜が、酸化チタン、酸化
アルミニウムまたは酸化チタンアルミニウムから選ばれ
た絶縁膜であり、前記第2の埋め込み絶縁膜がシリコン
酸化膜またはシリコン窒化膜から選ばれた絶縁膜である
ことが好ましい。
In the method of manufacturing a capacitive element according to the present invention, the first buried insulating film is an insulating film selected from titanium oxide, aluminum oxide or titanium aluminum oxide, and the second buried insulating film is Is preferably an insulating film selected from a silicon oxide film or a silicon nitride film.

【0024】このような容量素子及びその製造方法とす
ることにより、下部電極上にCMP研磨されやすい第1の
埋め込み絶縁膜を全面に配置し、その上に第2の埋め込
み後絶縁膜を形成することにより、CMP法により下部電
極を絶縁膜中に埋め込み平坦化する際に、下部電極上に
接する絶縁膜は第2の埋め込み絶縁膜よりも研磨されや
すい第1の埋め込み絶縁膜で形成されているので、下部
電極の上の第1の埋め込み絶縁膜を下部電極の周囲に存
在する第2の埋め込み絶縁膜に比べて選択的に研磨し、
リセス及び下部電極上の埋め込み絶縁膜の研磨残りの発
生を完全に防ぐ凹部形状の下部電極構造を実現すること
が可能になる。このようにして、形状面からの特性のば
らつきなく信頼性に優れた強誘電体キャパシタ特性を実
現し、信頼性の高い容量素子を実現できる。
With such a capacitive element and the manufacturing method thereof, the first embedded insulating film which is easily CMP-polished is disposed on the entire surface of the lower electrode, and the second post-embedded insulating film is formed thereon. As a result, when the lower electrode is embedded in the insulating film by the CMP method and planarized, the insulating film in contact with the lower electrode is formed of the first embedded insulating film that is more easily polished than the second embedded insulating film. Therefore, the first embedded insulating film on the lower electrode is selectively polished as compared with the second embedded insulating film existing around the lower electrode,
It is possible to realize a recess-shaped lower electrode structure that completely prevents the occurrence of polishing residues of the recess and the buried insulating film on the lower electrode. In this way, it is possible to realize highly reliable ferroelectric capacitor characteristics without variation in characteristics from the aspect of shape and to realize a highly reliable capacitive element.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】図1および図2に本発明の実施形
態にかかる容量素子の製造方法の工程断面図図3に本発
明の実施形態にかかる容量素子の断面図を示す。
1 and 2 are sectional views of steps of a method of manufacturing a capacitive element according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a sectional view of a capacitive element according to an embodiment of the present invention.

【0026】まず、図1(a)に示すように、層間絶縁
膜7で被覆された例えば酸化膜などの絶縁膜などからな
るSTI分離領域1(STI:Shallow Trench Isolation)
と高濃度不純物拡散層2とコンタクトプラグ3を含む半
導体基板20上に、第1の導電膜11を全面に形成す
る。第1の導電膜はコンタクトプラグ3のバリアとなる
窒化チタン(下層)と白金膜(上層)との積層からな
る。コンタクトプラグ3は、例えばタングステン(W)
やポリシリコンなどから形成されているので、第1の導
電膜11の導電性バリア層は、コンタクトプラグ3の酸
化を防止するために酸素の透過を防ぐバリア層となる。
次に図1(b)に示すように、所望のマスク(図示せ
ず)を用いてコンタクトプラグ3が被覆されるように第
1の導電膜11をパターニングしてドライエッチングに
より下部電極4を形成する。次に図1(c)に示すよう
に、下部電極4が形成されている側の全面に第1の埋め
込み絶縁膜8(第2の埋め込み絶縁膜よりも研磨されや
すい膜なので以下“CMP研磨促進層”と称することがあ
る)及び第2の埋め込み絶縁膜9を形成する。次に図1
(d)に示すように下部電極4上の第1の埋め込み絶縁
膜(CMP研磨促進層)8が露出されるようにCMP法により
平坦化を行う。
First, as shown in FIG. 1A, an STI isolation region 1 (STI: Shallow Trench Isolation) formed of an insulating film such as an oxide film covered with an interlayer insulating film 7 is formed.
The first conductive film 11 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 20 including the high-concentration impurity diffusion layer 2 and the contact plug 3. The first conductive film is composed of a stack of titanium nitride (lower layer) that serves as a barrier of the contact plug 3 and a platinum film (upper layer). The contact plug 3 is, for example, tungsten (W)
The conductive barrier layer of the first conductive film 11 serves as a barrier layer for preventing the permeation of oxygen in order to prevent the contact plug 3 from being oxidized.
Next, as shown in FIG. 1B, the first conductive film 11 is patterned using a desired mask (not shown) so as to cover the contact plug 3, and the lower electrode 4 is formed by dry etching. To do. Next, as shown in FIG. 1C, the first embedded insulating film 8 (which is easier to polish than the second embedded insulating film on the entire surface where the lower electrode 4 is formed is referred to as “CMP polishing acceleration” below). And a second buried insulating film 9 are formed. Next in FIG.
As shown in (d), planarization is performed by the CMP method so that the first embedded insulating film (CMP polishing promoting layer) 8 on the lower electrode 4 is exposed.

【0027】次に図2(e)に示すように、第1の埋め
込み絶縁膜(CMP研磨促進層)8が第2の埋め込み絶縁
膜9に対する研磨選択比が1以上の条件(第1の埋め込
み絶縁膜8が第2の埋め込み絶縁膜9よりも研磨されや
すい条件)にて、第1の埋め込み絶縁膜(CMP研磨促進
層)8と第2の埋め込み絶縁膜9を研磨して下部電極4
の表面が露出されるようにCMPを行う。
Next, as shown in FIG. 2E, the first buried insulating film (CMP polishing promoting layer) 8 has a polishing selection ratio of 1 or more with respect to the second buried insulating film 9 (first buried insulating film). Under the condition that the insulating film 8 is more easily polished than the second embedded insulating film 9, the first embedded insulating film (CMP polishing promoting layer) 8 and the second embedded insulating film 9 are polished to form the lower electrode 4.
Perform CMP to expose the surface of.

【0028】ここで、第1の埋め込み絶縁膜(CMP研磨
促進層)8が周辺の第2の埋め込み絶縁膜9より早く研
磨され、下部電極4が凹形状で埋め込まれるので、下部
電極4が凸形状で形成された場合に比べて、研磨力が下
部電極4に集中する事がないため、スクラッチが発生し
にくいという利点を持つ。更には第1の埋め込み絶縁膜
(CMP研磨促進層)8と第2の埋め込み絶縁膜9との境
界領域では2種類の異種膜が存在した場合のエロージョ
ンという現象により第2の埋め込み絶縁膜9も第1の埋
め込み絶縁膜(CMP研磨促進層)8と同様に削れ、リセ
スの発生を防止することができる。すなわち、本発明に
おいては、第1の埋め込み絶縁膜(CMP研磨促進層)8
を研磨する際にも、第2の埋め込み絶縁膜9はある程度
削れ、またその境界領域を中心にエロージョンが発生す
るので、リセスの発生を防止することができる。またオ
ーバー研磨を行った場合も、下部電極4上の第1の埋め
込み絶縁膜(CMP研磨促進層)8から選択的に研磨され
ること、及びその研磨条件を適宜に設定する、例えば第
2の埋め込み絶縁膜9がほとんど削れない条件を設定す
ると、第2の埋め込み絶縁膜9がオーバー研磨時のスト
ッパー機能として作用し、多数の容量素子の電極が集中
して形成されている部分が全体的に研磨されにくくなる
現象によって生じるグローバル段差の発生も抑制するこ
とが可能である。
Here, the first embedded insulating film (CMP polishing promoting layer) 8 is polished faster than the peripheral second embedded insulating film 9 and the lower electrode 4 is embedded in a concave shape, so that the lower electrode 4 is convex. Since the polishing force is not concentrated on the lower electrode 4 as compared with the case of being formed in a shape, it has an advantage that scratches are less likely to occur. Further, in the boundary region between the first embedded insulating film (CMP polishing promoting layer) 8 and the second embedded insulating film 9, the second embedded insulating film 9 is also affected by a phenomenon called erosion when two kinds of different films exist. Like the first buried insulating film (CMP polishing accelerating layer) 8, it is possible to prevent abrasion and prevent the occurrence of recesses. That is, in the present invention, the first embedded insulating film (CMP polishing promoting layer) 8
Even when polishing the second embedded insulating film 9, the second embedded insulating film 9 is scraped to some extent, and erosion occurs around the boundary region, so that the occurrence of recesses can be prevented. Even when over-polishing is performed, selective polishing is performed from the first buried insulating film (CMP polishing promoting layer) 8 on the lower electrode 4, and the polishing conditions are set appropriately, for example, the second When the condition that the embedded insulating film 9 is hardly scraped off is set, the second embedded insulating film 9 acts as a stopper function at the time of overpolishing, and the portion where the electrodes of a large number of capacitive elements are concentrated is formed as a whole. It is also possible to suppress the occurrence of a global step due to the phenomenon that polishing becomes difficult.

【0029】尚、例えば第2の埋め込み絶縁膜9がほと
んど削れない条件の例としては、絶縁膜を形成する素材
やCMPスラリーの種類に応じて、種々選択可能である
が、本実施形態例で好ましいとされている素材の組み合
わせを用いて本発明の容量素子を形成する場合における
一例を挙げると、W(タングステン)用スラリー(組成
は後述する)の使用、研磨圧力が4pSi(=14kP
a)、ΔP(CMP装置の定盤とキャリアの圧力差)が−
0.05Pa、パッド回転数が200rpm、スラリー
液量100ml/minと言う条件を採用するなど、素材の
組み合わせに応じて、これらの条件を適宜選定すればよ
い。ここでCMP装置の定盤とは、研磨対象物である目的
とする半導体ウェハ表面を研磨するための回転する治具
であり、半導体ウェハの研磨されるべき表面に適宜の圧
力で回転しながら押しつけられる。そして、キャリアと
は前記定盤上に目的とする半導体ウェハ研磨対象表面が
押しつけられるように半導体ウェハを固定し把持する回
転可能な治具であり、前記定盤上に半導体ウェハの研磨
されるべき表面を適宜の圧力で回転しながら押しつけ半
導体ウェハを研磨する。
As an example of the condition in which the second embedded insulating film 9 is hardly scraped, various selections can be made according to the material forming the insulating film and the type of CMP slurry. As an example of forming the capacitive element of the present invention using a combination of materials that are considered to be preferable, use of a slurry for W (tungsten) (composition will be described later), and a polishing pressure of 4 pSi (= 14 kP)
a), ΔP (pressure difference between the surface plate of the CMP device and the carrier) is −
These conditions may be appropriately selected according to the combination of materials, such as the conditions of 0.05 Pa, pad rotation speed of 200 rpm, and slurry liquid amount of 100 ml / min. Here, the surface plate of the CMP device is a rotating jig for polishing a target semiconductor wafer surface which is an object to be polished, and is pressed against the surface to be polished of the semiconductor wafer while rotating with an appropriate pressure. To be The carrier is a rotatable jig that fixes and holds the semiconductor wafer so that the target surface of the semiconductor wafer to be polished is pressed onto the surface plate, and the semiconductor wafer should be polished on the surface plate. The semiconductor wafer is polished by pressing the surface while rotating it at an appropriate pressure.

【0030】次に図2(f)に示すように、全面に容量
絶縁膜5となる強誘電体膜12及び上部電極6となる第
2の導電膜13を成膜する。次に図2(g)に示すよう
に、所望のマスク(図示せず)を用いて、下部電極4が
被覆されるようにパターニングしてドライエッチングに
より強誘電体膜12からなる容量絶縁膜5と上部電極6
を形成する。
Next, as shown in FIG. 2F, a ferroelectric film 12 to be the capacitance insulating film 5 and a second conductive film 13 to be the upper electrode 6 are formed on the entire surface. Next, as shown in FIG. 2G, patterning is performed using a desired mask (not shown) so that the lower electrode 4 is covered, and dry etching is performed to form the capacitive insulating film 5 made of the ferroelectric film 12. And upper electrode 6
To form.

【0031】ここで、容量絶縁膜5と上部電極6を同時
にパターニングしたが別々に行ってもかまわない。更に
はこれをキャパシタ層間絶縁膜10で被覆するという一
連の工程により、本発明の強誘電体特性にばらつきのな
い信頼性の高い強誘電体メモリを実現することができ
る。
Here, the capacitive insulating film 5 and the upper electrode 6 are patterned at the same time, but they may be patterned separately. Furthermore, a series of steps of covering this with the capacitor interlayer insulating film 10 makes it possible to realize a highly reliable ferroelectric memory of the present invention in which the ferroelectric characteristics do not vary.

【0032】ここで、本発明の容量素子の第1の実施形
態を示す断面図である図3において第1の埋め込み絶縁
膜(CMP研磨促進層)8として金属元素を含む絶縁層を
用いることが好ましい。第2の埋め込み絶縁膜9は通
常、電極間の絶縁性に優れていること並びにCMP研磨が
可能でCMP用スラリーなどが種々開発されていて、CMP研
磨条件を適宜設定することが可能であるなどの点から、
シリコン酸化膜やシリコン窒化膜が用いられることが多
いが、これらの膜種を研磨するスラリーはシリカ、アル
ミナを主成分とし、砥粒を利用して物理的研磨力を利用
してCMPを行うものである。一方、第1の埋め込み絶縁
膜のように金属元素を含む絶縁層などの膜種は、例えば
研磨対象膜種に応じて表面反応を促進させる薬液などが
スラリーに含まれており、表面の化学反応した部分、具
体的にはスラリー中に含まれている酸化剤で表面を酸化
して膜を脆弱化させた部分を砥粒で研磨するという化学
的な反応性を利用してCMPを行うものである。この種の
スラリーでは先のシリコン酸化膜やシリコン窒化膜など
からなる第2の埋め込み絶縁膜はほとんど研磨されな
い。
Here, in FIG. 3, which is a sectional view showing the first embodiment of the capacitive element of the present invention, an insulating layer containing a metal element may be used as the first embedded insulating film (CMP polishing promoting layer) 8. preferable. The second embedded insulating film 9 is usually excellent in insulation between electrodes and capable of CMP polishing, various slurries for CMP have been developed, and CMP polishing conditions can be set appropriately. From the point of
A silicon oxide film or a silicon nitride film is often used, but the slurry for polishing these film types contains silica and alumina as the main components, and uses CMP by using abrasives and physical polishing force. Is. On the other hand, a film type such as an insulating layer containing a metal element such as the first embedded insulating film contains a chemical solution or the like that promotes a surface reaction according to the type of the film to be polished in the slurry, and the chemical reaction on the surface. The CMP is performed by utilizing the chemical reactivity of polishing the part that has been weakened by oxidizing the surface with an oxidizing agent contained in the slurry. is there. With this type of slurry, the second buried insulating film made of the silicon oxide film or the silicon nitride film is hardly polished.

【0033】即ち第1の埋め込み絶縁膜(CMP研磨促進
層)として、金属元素を含む絶縁膜例えば、酸化チタ
ン、酸化アルミニウムまたは酸化チタンアルミニウムな
どを用いることにより、下部電極を露出させるCMPにお
いて、第1の埋め込み絶縁膜(CMP研磨促進層)の第2
の埋め込み絶縁膜に対する研磨選択比が1以上の条件を
設定することが可能である。
That is, by using an insulating film containing a metal element such as titanium oxide, aluminum oxide or titanium aluminum oxide as the first buried insulating film (CMP polishing promoting layer), in the CMP exposing the lower electrode, Second embedded insulating film (CMP polishing promoting layer)
It is possible to set a condition that the polishing selection ratio with respect to the embedded insulating film is 1 or more.

【0034】図4にW(タングステン)研磨用スラリー
[組成:シリカ粒子、アンモニア、過酸化水素含有;
(砥粒のシリカ粒子(平均粒径200nm以下、最大粒径500
μm以下)、H22濃度2wt%、pH2.1〜2.
5)]を用いた場合の第1の埋め込み絶縁膜(CMP研磨
促進層)と第2の埋め込み絶縁膜の研磨量の関係を示
す。ここでは第1の埋め込み絶縁膜(CMP研磨促進層)
として酸化チタンアルミニウム[スパッタリング条件
(パワー:6kW、温度:室温、圧力:6Torr(800P
a)、ガス:Ar/O2=1/3(流量比sccm)、Ti:
60atomic%/Al:40atomic%)の酸素リアクティ
ブスパッタリングで形成した酸化チタンアルミニウ
ム]、第2の埋め込み絶縁膜として常圧CVDで形成した
シリコン酸化膜を用いている。図4より、研磨圧力を適
宜の値に調整することにより(例えば、研磨圧力が2p
Siより大きい圧力範囲にするなど)、研磨選択比が1
以上の条件の設定が可能であることがわかる。
FIG. 4 shows a W (tungsten) polishing slurry [composition: containing silica particles, ammonia and hydrogen peroxide;
(Abrasive silica particles (average particle size 200 nm or less, maximum particle size 500
μm or less), H 2 O 2 concentration of 2 wt%, pH 2.1 to 2.
5)] is used, the relationship between the polishing amounts of the first embedded insulating film (CMP polishing promoting layer) and the second embedded insulating film is shown. Here, the first buried insulating film (CMP polishing promoting layer)
Titanium aluminum oxide [sputtering conditions (power: 6 kW, temperature: room temperature, pressure: 6 Torr (800 P
a), gas: Ar / O 2 = 1/3 (flow ratio sccm), Ti:
Titanium aluminum oxide formed by oxygen reactive sputtering of 60 atomic% / Al: 40 atomic%], and a silicon oxide film formed by atmospheric pressure CVD is used as the second embedded insulating film. From FIG. 4, by adjusting the polishing pressure to an appropriate value (for example, when the polishing pressure is 2 p
(Eg, pressure range larger than Si), polishing selectivity is 1
It is understood that the above conditions can be set.

【0035】また、本実施形態の変形例として図5の本
発明の容量素子の実施形態の変形例を示す断面図に示す
ように、下部電極4を露出するCMP工程(図2(e)参照)
の後に、第1の埋め込み絶縁膜(CMP研磨促進層)8の
みを選択的に除去する工程を加えることが望ましい。前
記第1の埋め込み絶縁膜の一部を選択的に除去する工程
としては、前記第1の埋め込み絶縁膜8が下部電極4の
側面に接する部分の上方部分を除去する事が好ましい。
かかる第1の埋め込み絶縁膜の一部の選択的除去は、例
えば、金属系元素のパーティクル除去などで知られてい
るAPM(NH 4OH+H22+H2O)、SPM(H2
SO4+H22+H2O)、HPM(HCl+H22+H
2O)などのエッチング液でディップエッチングするこ
とによって第2の埋め込み絶縁膜9と下部電極4を溶解
せず、第1の埋め込み絶縁膜9のみを溶解する手法など
が採用される。
As a modified example of this embodiment, the book of FIG.
A cross-sectional view showing a modification of the embodiment of the capacitive element of the invention is shown.
The CMP process to expose the lower electrode 4 (see FIG. 2 (e))
Of the first buried insulating film (CMP polishing promoting layer) 8
It is desirable to add a step of selectively removing only the impurities. Previous
Step of selectively removing a part of the first buried insulating film
As for the first buried insulating film 8 of the lower electrode 4,
It is preferable to remove the upper portion of the portion in contact with the side surface.
The selective removal of a part of the first buried insulating film is described as an example.
For example, it is known for removing particles of metallic elements.
APM (NH FourOH + H2O2+ H2O), SPM (H2
SOFour+ H2O2+ H2O), HPM (HCl + H2O2+ H
2D) Etch with an etching solution such as (O).
And the second embedded insulating film 9 and the lower electrode 4 are dissolved by
Without melting, only the first embedded insulating film 9 is dissolved
Is adopted.

【0036】これにより、強誘電体膜からなる容量絶縁
膜5と第1の埋め込み絶縁膜(CMP研磨促進層)8の接
触がなく、第1の埋め込み絶縁膜(CMP研磨促進層)に
よる強誘電体特性への影響を完全に防止することができ
る。例えば、強誘電体膜からなる容量絶縁膜に第1の埋
め込み絶縁膜が接触していると、熱処理により不純物が
強誘電体層に拡散し、結晶構造の一部を破壊する傾向が
あり、特に金属元素を含む絶縁膜が接触している場合に
その傾向が大きくなるおそれがある。また、結晶層の堆
積による多層構造を形成する場合に、一般的に言えるこ
とであるが、強誘電体を塗布後、結晶化させる際に、下
地の種類により結晶成長に差が生じるので下地種が少な
い方がよいのである。これらの観点からも強誘電体膜か
らなる容量絶縁膜5と第1の埋め込み絶縁膜(CMP研磨
促進層)8の接触がない態様とすることが好ましい(図
5の第2の実施形態を参照)。言い換えると、かかる態
様とすることにより、CMP研磨促進層を研磨選択比の観
点のみから選定することが可能となり(すなわち強誘電
体膜へ影響を及ぼす材料でも使用可能になり)、より材
料選択の自由度が向上する。
As a result, there is no contact between the capacitive insulating film 5 made of a ferroelectric film and the first buried insulating film (CMP polishing promoting layer) 8, and the ferroelectric property of the first buried insulating film (CMP polishing promoting layer) is reduced. It is possible to completely prevent the influence on the body characteristics. For example, when the first buried insulating film is in contact with the capacitive insulating film made of a ferroelectric film, impurities tend to diffuse into the ferroelectric layer by heat treatment and destroy a part of the crystal structure. When the insulating film containing the metal element is in contact, the tendency may be increased. In addition, when forming a multi-layer structure by depositing crystal layers, it can be generally said that when crystallizing after applying a ferroelectric substance, there is a difference in crystal growth depending on the type of base, so the base type The less the better. From these viewpoints as well, it is preferable that the capacitive insulating film 5 made of a ferroelectric film and the first embedded insulating film (CMP polishing promoting layer) 8 are not in contact with each other (see the second embodiment of FIG. 5). ). In other words, by adopting such an aspect, it becomes possible to select the CMP polishing promoting layer only from the viewpoint of the polishing selectivity (that is, it becomes possible to use a material that affects the ferroelectric film), and it is possible to further select a material. The degree of freedom is improved.

【0037】下部電極としては、Pt、Ir、Ru、あ
るいはそれらを含む合金膜、あるいはそれらの酸化物を
少なくとも一部に含む導電性膜を使用することが望まし
い。
As the lower electrode, it is desirable to use Pt, Ir, Ru, or an alloy film containing them, or a conductive film containing at least part of their oxides.

【0038】これにより、強誘電体膜からなる容量絶縁
膜5と高温で熱処理しても反応しない安定な下部電極を
もつ強誘電体メモリ及びその製造方法を得ることができ
る。
As a result, it is possible to obtain a ferroelectric memory having a capacitor insulating film 5 made of a ferroelectric film and a stable lower electrode that does not react even when heat-treated at a high temperature, and a manufacturing method thereof.

【0039】上部電極の素材も特に限定するものではな
いが、下部電極と同様の素材を用いることが好ましい。
The material of the upper electrode is not particularly limited, but it is preferable to use the same material as the lower electrode.

【0040】尚、第1の埋め込み絶縁膜(CMP研磨促進
層)としては、金属元素を含む絶縁層を用いることが好
ましく、例えば酸化チタン、酸化アルミニウムまたは酸
化チタンアルミニウムなど、TiやAlなどの金属元素
をその構成元素として含む絶縁層などが好ましく用いら
れる。すなわちCMPスラリーとして表面反応を促進させ
る薬液などを含む化学的な反応性を利用するスラリーに
対して研磨されやすい組成の素材を用いることが好まし
い。
As the first buried insulating film (CMP polishing promoting layer), it is preferable to use an insulating layer containing a metal element, for example, titanium oxide, aluminum oxide or titanium aluminum oxide, a metal such as Ti or Al. An insulating layer containing an element as its constituent element is preferably used. That is, it is preferable to use, as the CMP slurry, a material having a composition that is easily polished with respect to a slurry that utilizes chemical reactivity including a chemical solution that promotes a surface reaction.

【0041】また、第2の埋め込み絶縁膜9の素材とし
ては、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜、シリコン酸窒
化膜などが用いられる。すなわちCMPスラリーとして表
面反応を促進させる薬液などを含む化学的な反応性を利
用するスラリーに対しては殆ど研磨されず、シリカ、ア
ルミナ(Al23)などを主成分とする砥粒を利用して
物理的研磨力を利用してCMPを行うCMPスラリーで研磨さ
れるような素材を用いることが好ましい。
As the material of the second buried insulating film 9, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or the like is used. That is, the CMP slurry is hardly polished with respect to a slurry that utilizes chemical reactivity including a chemical solution that promotes a surface reaction, and an abrasive containing silica, alumina (Al 2 O 3 ) or the like as a main component is used. It is preferable to use a material that can be polished with a CMP slurry that performs CMP using physical polishing power.

【0042】容量絶縁膜5に用いられる強誘電体膜とし
ては、特に限定するものではないが、PZT(PbZr
XTi(1-X)3;但し0<X<1)、SBT(SrBi2
Ta 29)、SrBi2(TaXNb(1-X)29(但し
0≦X≦1)などが挙げられる。
As a ferroelectric film used for the capacitance insulating film 5,
Is not particularly limited, but PZT (PbZr
XTi(1-X)O3However, 0 <X <1), SBT (SrBi2
Ta 2O9), SrBi2(TaXNb(1-X))2O9(However,
0 ≦ X ≦ 1) and the like.

【0043】図1(d)の段階で第2の埋め込み絶縁膜
9を平坦化し、下部電極4上において前記第1の埋め込
み絶縁膜8を露出させる工程の際に使用されるCMPスラ
リーとしては、砥粒を利用して物理的研磨力を主として
利用してCMPを行うCMPスラリーが挙げられ、具体的には
10〜15wt%程度の高純度フュームドシリカであっ
て凝集粒径が100〜200nm程度のものを、加工液
KOHまたはNH4OH中に入れた(pH10前後)状
態で用いられる。その他の砥粒として、CeO 2、Zr
2、Mn23なども用いられる。
At the stage of FIG. 1D, the second buried insulating film is formed.
9 is flattened and the first embedding is performed on the lower electrode 4.
CMP slurry used in the process of exposing the insulating film 8 only
For Lee, the physical polishing power is mainly
An example is a CMP slurry that performs CMP using it.
High-purity fumed silica of about 10-15 wt%
With an aggregate particle size of 100-200 nm
KOH or NHFourPut in OH (pH around 10)
Used in the state. As other abrasive grains, CeO 2, Zr
O2, Mn2O3Also used.

【0044】また、CMP法によって第1の埋め込み絶
縁膜8が前記第2の埋め込み絶縁膜9よりも研磨されや
すい条件にて、前記第1および前記第2の埋め込み絶縁
膜を研磨し、下部電極4の表面を露出させる工程の際に
使用されるCMPスラリーとしては、表面反応を促進させ
る薬液などを含む、化学的な反応性を主として利用する
スラリーが挙げられ、具体的にはメタル用スラリーで、
酸化剤が含まれていることが特徴であり、Al23砥粒
をFe(NO32、H22、KIO3のうちいずれかの
酸化剤中で(pH2〜4)使用する。砥粒としては、M
nO2やシリカなども使用される。
The first and second embedded insulating films are polished by the CMP method under the condition that the first embedded insulating film 8 is more easily polished than the second embedded insulating film 9, and the lower electrode is polished. Examples of the CMP slurry used in the step of exposing the surface of No. 4 include slurries that mainly utilize chemical reactivity, including chemicals that accelerate the surface reaction. ,
It is characterized in that it contains an oxidizing agent, and the Al 2 O 3 abrasive grains are used in any one of Fe (NO 3 ) 2 , H 2 O 2 and KIO 3 (pH 2 to 4). . As abrasive grain, M
nO 2 and silica are also used.

【0045】尚、層間絶縁膜7の素材としては、特に限
定するものではないが、従来の下部電極が上部電極より
その対向電極面積が小さいタイプのスタック型構造の強
誘電体メモリの該当する層間絶縁膜に用いられている素
材を用いることが出来、例えば、BPSG(硼素と燐を
ドープしたSiO2)、PSG(燐をドープしたSi
2)、SiO2などが挙げられ、また、キャパシタ層間
絶縁膜10としても、特に限定するものではないが、従
来のスタック型構造の強誘電体メモリの該当するキャパ
シタ層間絶縁膜に用いられている素材を用いることが出
来、例えば、BPSG、PSG、SiO2などが挙げら
れる。
The material of the interlayer insulating film 7 is not particularly limited, but the conventional lower electrode has a counter electrode area smaller than that of the upper electrode. The material used for the insulating film can be used, and for example, BPSG (SiO 2 doped with boron and phosphorus), PSG (Si doped with phosphorus)
O 2 ), SiO 2 and the like, and the capacitor interlayer insulating film 10 is not particularly limited, but may be used as a corresponding capacitor interlayer insulating film of a conventional ferroelectric memory having a stack type structure. It is possible to use a material that has a material such as BPSG, PSG, and SiO 2 .

【0046】[0046]

【発明の効果】以上のように、本発明の容量素子および
その製造方法によれば、リセスの発生することなく下部
電極と絶縁膜をオーバー研磨することができ、研磨残り
を防止することができ、特性のばらつきなく信頼性に優
れた強誘電体キャパシタ特性を実現できる容量素子およ
びその製法を提供できる。また、CMP法によって第2
の埋め込み絶縁膜を平坦化し、下部電極上において第1
の埋め込み絶縁膜を露出させる工程と、CMP法によっ
て前記第1の埋め込み絶縁膜が前記第2の埋め込み絶縁
膜よりも研磨されやすい条件にて、前記第1および前記
第2の埋め込み絶縁膜を研磨し、前記下部電極の表面を
露出させる工程とからなる研磨を2工程に分け、用途に
応じて研磨することにより、グローバル段差の発生を防
ぐことができ好ましい。
As described above, according to the capacitive element and the method of manufacturing the same of the present invention, the lower electrode and the insulating film can be over-polished without the occurrence of recesses, and polishing residue can be prevented. It is possible to provide a capacitive element that can realize highly reliable ferroelectric capacitor characteristics without variations in characteristics and a manufacturing method thereof. In addition, the second by the CMP method
Of the buried insulating film is flattened, and the first insulating film is formed on the lower electrode.
The step of exposing the first buried insulating film and the step of polishing the first buried insulating film under the condition that the first buried insulating film is more easily polished than the second buried insulating film by the CMP method. However, it is preferable that the polishing including the step of exposing the surface of the lower electrode is divided into two steps and the polishing is performed according to the use, because the occurrence of a global step can be prevented.

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

【図1】本発明の実施形態を示す容量素子の製造方法の
工程断面図
FIG. 1 is a process cross-sectional view of a method of manufacturing a capacitive element showing an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態を示す容量素子の製造方法の
工程断面図(図1の工程の続き)
FIG. 2 is a process cross-sectional view of a method of manufacturing a capacitive element showing an embodiment of the present invention (continuation of the process of FIG. 1).

【図3】本発明の容量素子の一実施形態を示す断面図FIG. 3 is a cross-sectional view showing an embodiment of a capacitive element of the present invention.

【図4】W用スラリーを用いた場合の第1の埋め込み絶
縁膜(CMP研磨促進層)と第2の埋め込み絶縁膜の研磨
量の関係を示すグラフ
FIG. 4 is a graph showing a relationship between polishing amounts of a first embedded insulating film (CMP polishing promoting layer) and a second embedded insulating film when a W slurry is used.

【図5】本発明の容量素子の実施形態の変形例を示す断
面図
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a modified example of the embodiment of the capacitive element of the present invention.

【図6】従来例の強誘電体メモリに関する容量素子の製
造方法を示す断面図
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a capacitive element related to a ferroelectric memory of a conventional example.

【図7】従来例の強誘電体メモリに関する容量素子の製
造方法を示す断面図(図6の工程の続き)
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a capacitive element for a ferroelectric memory of a conventional example (sequential to the step of FIG. 6).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 分離領域 2 高濃度不純物拡散層 3 コンタクトプラグ 4 下部電極 5 容量絶縁膜 6 上部電極 7 層間絶縁膜 8 第1の埋め込み絶縁膜(CMP研磨促進層) 9 第2の埋め込み絶縁膜 10 キャパシタ層間絶縁膜 11 第1の導電膜 12 強誘電体膜 13 第2の導電膜 20 半導体基板 21 埋め込み絶縁膜 1 Separation area 2 High concentration impurity diffusion layer 3 contact plugs 4 Lower electrode 5 Capacitance insulating film 6 Upper electrode 7 Interlayer insulation film 8 First buried insulating film (CMP polishing promoting layer) 9 Second embedded insulating film 10 Capacitor interlayer insulation film 11 First conductive film 12 Ferroelectric film 13 Second conductive film 20 Semiconductor substrate 21 Embedded insulating film

フロントページの続き (72)発明者 夏目 進也 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5F083 FR02 JA15 JA17 JA38 JA39 JA40 JA43 MA06 MA17 NA01 NA08 PR40 Continued front page    (72) Inventor Shinya Natsume             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. F-term (reference) 5F083 FR02 JA15 JA17 JA38 JA39                       JA40 JA43 MA06 MA17 NA01                       NA08 PR40

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に形成された容量規定口と
なる下部電極と、前記下部電極を被覆して形成された容
量絶縁膜と、前記容量絶縁膜を被覆して形成された上部
電極とを有する容量素子において、 前記下部電極が、第1および第2の埋め込み絶縁膜の積
層膜に埋め込み形成されていて、前記第1の埋め込み絶
縁膜が前記第2の埋め込み絶縁膜よりも下層で且つ前記
下部電極の側面に接する層となる配置となっており、前
記第1の埋め込み絶縁膜は前記第2の埋め込み絶縁膜よ
りも研磨されやすい絶縁膜で形成されていていることを
特徴とする容量素子。
1. A lower electrode formed on a semiconductor substrate to serve as a capacitance defining port, a capacitive insulating film formed by covering the lower electrode, and an upper electrode formed by covering the capacitive insulating film. In the capacitive element having, the lower electrode is embedded in a laminated film of first and second embedded insulating films, and the first embedded insulating film is a layer lower than the second embedded insulating film and The capacitor is arranged to be a layer in contact with the side surface of the lower electrode, and the first embedded insulating film is formed of an insulating film that is more easily polished than the second embedded insulating film. element.
【請求項2】 前記第1の埋め込み絶縁膜が金属元素を
含む絶縁膜である請求項1記載の容量素子。
2. The capacitive element according to claim 1, wherein the first embedded insulating film is an insulating film containing a metal element.
【請求項3】 前記下部電極が、Pt、Ir、Ruまた
はそれらを含む合金膜、あるいはそれらの酸化物を含む
導電性材料で形成されている請求項1または2のいずれ
かに記載の容量素子。
3. The capacitive element according to claim 1, wherein the lower electrode is formed of Pt, Ir, Ru or an alloy film containing them, or a conductive material containing an oxide thereof. .
【請求項4】 前記第1の埋め込み絶縁膜が、酸化チタ
ン、酸化アルミニウムまたは酸化チタンアルミニウムか
ら選ばれた絶縁膜であり、前記第2の埋め込み絶縁膜が
シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜から選ばれた絶縁
膜である請求項1〜3のいずれかに記載の容量素子。
4. The first embedded insulating film is an insulating film selected from titanium oxide, aluminum oxide or titanium aluminum oxide, and the second embedded insulating film is selected from a silicon oxide film or a silicon nitride film. The capacitive element according to claim 1, which is an insulating film.
【請求項5】 半導体基板上に下部電極を形成する工程
と、前記下部電極を被覆して全面に第1および第2の埋
め込み絶縁膜を順次形成する工程と、CMP法によって
前記第2の埋め込み絶縁膜を平坦化し、前記下部電極上
において前記第1の埋め込み絶縁膜を露出させる工程
と、CMP法によって前記第1の埋め込み絶縁膜が前記
第2の埋め込み絶縁膜よりも研磨されやすい条件にて、
前記第1および前記第2の埋め込み絶縁膜を研磨し、前
記下部電極の表面を露出させる工程と、前記下部電極を
被覆するように容量絶縁膜を形成する工程と、前記容量
絶縁膜を被覆するように上部電極を形成する工程とを有
することを特徴とする容量素子の製造方法。
5. A step of forming a lower electrode on a semiconductor substrate, a step of sequentially covering the lower electrode with first and second buried insulating films, and a step of forming the second buried layer by a CMP method. Under the conditions of planarizing the insulating film and exposing the first buried insulating film on the lower electrode, and under the condition that the first buried insulating film is more easily polished than the second buried insulating film by CMP. ,
Polishing the first and second buried insulating films to expose the surface of the lower electrode, forming a capacitive insulating film so as to cover the lower electrode, and covering the capacitive insulating film And a step of forming an upper electrode as described above.
【請求項6】 前記第1および前記第2の埋め込み絶縁
膜を研磨し、前記下部電極の表面を露出させる工程の後
に、前記第1の埋め込み絶縁膜の一部を選択的に除去す
る工程をさらに有する請求項5記載の容量素子の製造方
法。
6. A step of selectively removing a part of the first buried insulating film after the step of polishing the first and second buried insulating films to expose the surface of the lower electrode. The method for manufacturing a capacitive element according to claim 5, further comprising:
【請求項7】 前記第1の埋め込み絶縁膜の一部を選択
的に除去する工程が、前記第1の埋め込み絶縁膜が前記
下部電極の側面に接する部分の少なくとも上方部分を除
去する工程である請求項6記載の容量素子の製造方法。
7. The step of selectively removing a part of the first embedded insulating film is a step of removing at least an upper portion of a portion of the first embedded insulating film in contact with a side surface of the lower electrode. The method for manufacturing a capacitive element according to claim 6.
【請求項8】 前記下部電極を、Pt、Ir、Ruまた
はそれらを含む合金膜、あるいはそれらの酸化物を含む
導電性材料で形成する請求項5〜7のいずれかに記載の
容量素子の製造方法。
8. The manufacturing of the capacitor element according to claim 5, wherein the lower electrode is formed of Pt, Ir, Ru or an alloy film containing them, or a conductive material containing an oxide thereof. Method.
【請求項9】 前記第1の埋め込み絶縁膜が金属元素を
含む絶縁膜である請求項5〜8のいずれかに記載の容量
素子の製造方法。
9. The method of manufacturing a capacitive element according to claim 5, wherein the first embedded insulating film is an insulating film containing a metal element.
【請求項10】 前記第1の埋め込み絶縁膜が、酸化チ
タン、酸化アルミニウムまたは酸化チタンアルミニウム
から選ばれた絶縁膜であり、第2の埋め込み絶縁膜がシ
リコン酸化膜またはシリコン窒化膜から選ばれた絶縁膜
である請求項5〜9のいずれかに記載の容量素子の製造
方法。
10. The first buried insulating film is an insulating film selected from titanium oxide, aluminum oxide or titanium aluminum aluminum oxide, and the second buried insulating film is selected from a silicon oxide film or a silicon nitride film. It is an insulating film, The manufacturing method of the capacitive element in any one of Claims 5-9.
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