JP2004111414A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】蓄電素子を備えた半導体装置における段差や転倒等の問題点を解決する半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】層間膜8の上面上に位置する粗面ポリシリコン膜10をCMP処理によって除去することでストレージノード10a、10bおよび埋め込みTEOS膜が形成される。埋め込みTEOS膜は、エッチングによってメモリセル領域Mに位置する層間膜と同時に除去される。溝部8cの開口端、埋め込みTEOS膜11cの上面および層間膜8の上面が、ほぼ同一平面上に位置することになる。メモリセル領域Mと周辺回路領域Pとにおいて、層間絶縁膜15がほぼ平坦になる。
【選択図】 図7
【解決手段】層間膜8の上面上に位置する粗面ポリシリコン膜10をCMP処理によって除去することでストレージノード10a、10bおよび埋め込みTEOS膜が形成される。埋め込みTEOS膜は、エッチングによってメモリセル領域Mに位置する層間膜と同時に除去される。溝部8cの開口端、埋め込みTEOS膜11cの上面および層間膜8の上面が、ほぼ同一平面上に位置することになる。メモリセル領域Mと周辺回路領域Pとにおいて、層間絶縁膜15がほぼ平坦になる。
【選択図】 図7
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に、キャパシタを備えた半導体装置の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体メモリデバイスの一つにダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ(以下「DRAM」と記す。)がある。半導体メモリデバイスの微細化に伴って、DRAMでは、情報としての電荷が蓄積されるキャパシタの容量を確保するために円筒型のキャパシタが採用されている。
【0003】
そのような円筒型のキャパシタを備えたDRAMの製造方法の一例について説明する。まず、図29に示すように、半導体基板102はメモリセル領域Mと周辺回路領域Pとに区画される。メモリセル領域Mにはメモリセルが形成され、周辺回路領域Pにはメモリセルを制御するための回路が形成されることになる。
【0004】
メモリセル領域Mの半導体基板102の領域には、所定のメモリセルトランジスタ(図示せず)が形成される。そのメモリセルトランジスタを覆うように、半導体基板102上にシリコン酸化膜104が形成される。
【0005】
そのシリコン酸化膜104上に、所定のビット線107a、107bが形成される。そのビット線107a、107bを覆うように、シリコン酸化膜104上にさらにシリコン酸化膜106が形成される。
【0006】
次に、そのシリコン酸化膜104、106に所定のストレージノードコンタクトホール105a、105bが形成される。そのストレージノードコンタクトホール105a、105b内に、たとえばポリシリコン膜のプラグ103a、103bがそれぞれ形成される。
【0007】
その後、シリコン酸化膜106上に層間膜108が形成される。その層間膜108に、プラグ103a、103bを露出する開口部108a、108bがそれぞれ形成される。この開口部108a、108b内にキャパシタが形成されることになる。
【0008】
次に、図30に示すように、開口部108a、108b内を含む層間膜108上に所定の粗面ポリシリコン膜110が形成される。次に、図31に示すように、開口部108a、108b内を埋めるように、粗面ポリシリコン膜110上にフォトレジスト119a、119bが形成される。
【0009】
そのフォトレジスト119a、119bをマスクとして露出している粗面ポリシリコン膜110の全面に、たとえば電子ビーム(EB)等によりエッチングが施されて、層間膜108の上面上に位置する粗面ポリシリコン膜110が除去される。
【0010】
その後、フォトレジスト119a、119bが除去される。さらに、図32に示すように、たとえばウエットエッチング法により層間膜108が除去されて、円筒状のストレージノード110a、110bがそれぞれ形成される。
【0011】
次に、図33に示すように、ストレージノード110a、110bを覆うようにキャパシタ誘電体膜113が形成される。そのキャパシタ誘電体膜113上に、たとえばポリシリコン膜からなるセルプレート114が形成される。ストレージノード110a、110b、キャパシタ誘電体膜113およびセルプレート114によりキャパシタCが構成される。
【0012】
次に、図34に示すように、そのキャパシタCを覆うように、シリコン酸化膜106上に層間絶縁膜115が形成される。その層間絶縁膜115に、セルプレート114を露出するコンタクトホール115aが形成されるとともに、ビット線107bを露出するコンタクトホール115bが形成される。
【0013】
そのコンタクトホール115a、115b内に所定のプラグ(図示せず)が形成される。層間絶縁膜115上にそのプラグに電気的に接続される所定の配線(図示せず)が形成される。このようにして、DRAMが完成する。
【0014】
【特許文献1】
特開2000―196038号公報(第4〜第9頁、図1〜図9)
【0015】
【特許文献2】
特開平11−17144号公報(第4〜第13頁、図1〜図50)
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のDRAMでは次のような問題点があった。上述したように、従来のDRAMでは、図32に示すように、キャパシタCのストレージノード103a、103bが形成される際には、ウエットエッチングにより層間膜108が除去される。このとき、周辺回路領域Pに位置する層間膜108も除去されることになる。
【0017】
その後、図34に示すように、メモリセル領域MではキャパシタCが形成されて、周辺回路領域Pに位置する層間膜108が除去された状態で層間絶縁膜115が形成される。
【0018】
このとき、層間絶縁膜115がキャパシタCを覆うことによって、メモリセル領域Mと周辺回路領域Pとの間には比較的大きな段差が生じることになる。層間絶縁膜115にこのような段差が生じることによって、たとえばコンタクトホール115a、115bを形成する際の写真製版の精度が悪化して、開口形状の制御が困難になることがあった。
【0019】
また、DRAMの微細化とともにキャパシタCの容量を確保するために、キャパシタCの高さをより高くすることが要求される。キャパシタCの高さが高くなると、図32に示す工程以降においてストレージノード110a、110bを含むキャパシタCがシリコン酸化膜106上にて転倒しやすくなる。
【0020】
キャパシタCが転倒すると、メモリセル間(ビット間)の電気的な短絡が誘発されて、製品歩留りが低下するという問題があった。
【0021】
さらに、層間膜108の上面上に位置する粗面ポリシリコン膜110を除去する際に、開口部108a、108b内に位置する粗面ポリシリコン膜110を保護するために、図31に示すように、開口部108a、108b内を埋めるようにフォトレジスト119a、119bが形成される。
【0022】
ところが、この方法では、層間膜108の除去に加えて開口部108a、108b内に埋め込まれたフォトレジスト119a、119bを除去するための付加的な工程が必要になるという問題があった。また、粗面ポリシリコン膜を除去する際に、粗面ポリシリコンの粒が飛散するという問題があった。
【0023】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、上述した蓄電素子を備えた半導体装置における段差や転倒等の問題点を解決する半導体装置の製造方法を提供することである。
【0024】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体装置の製造方法は以下の工程を備えている。半導体基板の主表面に第1素子形成領域および第2素子形成領域をそれぞれ形成する。第1素子形成領域および前記第2素子形成領域に第1絶縁膜を形成する。第1素子形成領域に位置する第1絶縁膜の部分に蓄電素子を形成するための所定の開口部を形成するとともに、第1素子形成領域を連続して取囲むリング状溝部を形成する。開口部内を含む第1絶縁膜上に、蓄電素子の第1電極となる層を形成する。開口部内に位置する第1電極となる層を保護するための保護膜を開口部内に形成する。第1絶縁膜の上面上に位置する第1電極となる層を除去して開口部内に第1電極を形成する。第1素子形成領域に位置する第1絶縁膜の部分および保護膜を露出し、リング状溝部および第2素子形成領域に位置する第1絶縁膜の部分を覆うマスク材を形成して、第1絶縁膜の少なくとも一部を除去する。保護膜を除去する。保護膜が除去された第1電極上に誘電体膜を介在させて第2電極を形成して蓄電素子を形成する。蓄電素子を覆うように半導体基板上に第2絶縁膜を形成する。第1電極を形成する工程は研磨によって行なわれる。
【0025】
この方法によれば、研磨によって第1絶縁膜の上面上に位置する第1電極となる層が除去されることで、たとえば電子ビームによって除去する場合と比べてその第1電極となる層が飛散するのを防止することができる。また、第1素子形成領域の第1絶縁膜の一部を除去する際に、マスク材により第2素子形成領域に位置する第1絶縁膜が残されて、第2絶縁膜の第1素子形成領域における部分と第2素子形成領域における部分との段差が大幅に低減される。
【0026】
また、保護膜を形成する工程は、保護膜として第3絶縁膜を形成する工程を含み、保護膜を除去する工程は第1絶縁膜の少なくとも一部を除去する絶縁膜除去工程と同時に行なわれることが好ましい。
【0027】
まず、第3絶縁膜を形成するには、リング状溝部内に加えて第1電極となる層も覆うように第3絶縁膜が形成されて第1絶縁膜の上面上に位置する第3絶縁膜と第1電極となる層に研磨が施されることになる。その後、第1素子形成領域に位置する第1絶縁膜の一部を除去する際には、第1電極を覆うように形成された第3絶縁膜も同時に除去されて、保護膜を除去するための工程を別途設ける必要がなくなる。
【0028】
さらに、第1絶縁膜を形成する工程は、第1の層を形成する工程と、その第1の層の上に第1の層とはエッチング特性の異なる第2の層を形成する工程と、第2の層の上に第2の層とはエッチング特性の異なる第3の層を形成する工程とを含んでいることが好ましい。
【0029】
この場合には、第1素子形成領域において蓄電素子の第1電極を形成するために第1絶縁膜を除去する際に、第3の層にエッチングが施された後に第2の層が露出した段階でエッチングが阻止されることになる。これにより、蓄電素子の下部部分が第1絶縁膜に埋め込まれた状態になって、蓄電素子(第1電極)が転倒するのを防止することができる。
【0030】
また、第2の層が形成された後第3の層が形成される前に、第2素子形成領域において、コンタクトホールが形成される領域に位置する第2の層の部分を除去する工程を備えていることが好ましい。
【0031】
この場合には、第2素子形成領域にコンタクトホールを形成する際に、あらかじめ第3の層および第1の層とはエッチング特性の異なる第2の層の部分が除去されていることで、エッチングが容易に行なわれることになる。
【0032】
さらに、第3絶縁膜を形成する工程では、第1絶縁膜とはエッチング特性の異なる膜が形成されることが好ましい。
【0033】
まず、第3絶縁膜を形成するには、リング状溝部内に加えて筒状の蓄電素子の第1電極となる層も覆うように第3絶縁膜が形成されて第1絶縁膜の上面上に位置する第3絶縁膜と第1電極となる層に研磨が施されることになる。その後、蓄電素子の第1電極を覆うように形成された第3絶縁膜を除去する際には、リング状溝部内に第3絶縁膜を残した状態で蓄電素子の第1電極の周囲に位置する第1絶縁膜についても同時にエッチングが施されることになる。このとき、第1絶縁膜と第3絶縁膜のエッチング特性が互いに異なることで、第3絶縁膜が除去された段階でエッチングを止めることで、第1素子形成領域では第1絶縁膜が残された状態になる。これにより、蓄電素子の下部部分が第1絶縁膜に埋め込まれた状態になって、蓄電素子(第1電極)が転倒するのを防止することができる。
【0034】
また、第1電極となる層を形成する工程は、所定の粗面化処理を施して表面に凹凸を形成する工程を含むことが好ましい。
【0035】
この場合には、第1電極となる層に凹凸が形成された状態で第1絶縁膜の上面上に位置する第1電極となる層の部分が除去されることになる。このとき、この除去を研磨によって行なうことで、第1電極となる層の粒が飛散するのを効果的に防止することができる。
【0036】
【発明の実施の形態】
実施の形態1
本発明の実施の形態1に係る半導体装置の製造方法として円筒型のキャパシタを備えたDRAMの製造方法について説明する。まず、図1に示すように、半導体基板2はメモリセル領域Mと周辺回路領域Pとに区画される。メモリセル領域Mにはメモリセルが形成され、周辺回路領域Pにはメモリセルを制御するための回路が形成されることになる。
【0037】
メモリセル領域Mの半導体基板2の領域には、所定のメモリセルトランジスタ(図示せず)が形成される。そのメモリセルトランジスタを覆うように、半導体基板2上に、たとえばCVD(Chemical Vapor Deposition)法によりシリコン酸化膜4が形成される。
【0038】
そのシリコン酸化膜4上に、所定のビット線7a、7bがそれぞれ形成される。そのビット線7a、7bを覆うように、シリコン酸化膜4上に、たとえばCVD法によりシリコン酸化膜6がさらに形成される。そのシリコン酸化膜6、4にストレージノードコンタクトホール5a、5bが形成される。
【0039】
そのストレージノードコンタクトホール5a、5bに、ポリシリコン膜からなるプラグ3a、3bがそれぞれ形成される。プラグ3a、3bはメモリセルトランジスタ(図示せず)と電気的に接続されることになる。
【0040】
次に、シリコン酸化膜6上に、たとえばCVD法により膜厚約1700nmのBPTEOS(Boro Phospho Tetra Ethyl Ortho Silicate glass)膜からなる層間膜8が形成される。その層間膜8上に所定のフォトレジストパターン(図示せず)が形成される。
【0041】
そのフォトレジストパターンをマスクとして、たとえばC5F8、O2、Ar等を含むガスを用いて層間膜8に異方性エッチングを施すことにより、所定の開口部8a、8bおよび溝部8cがそれぞれ形成される。開口部8a、8bにはプラグ3a、3bの表面が露出し、キャパシタが形成されることになる。溝部8cはメモリセル領域Mを連続的に取囲むように形成される。
【0042】
次に、開口部8a、8b内および溝部8c内を含む層間膜8上に、たとえばCVD法により膜厚約40nmのドープトポリシリコン膜(図示せず)が形成される。そのドープトポリシリコン膜に所定の粗面化処理を施すことにより、図2に示すように、粗面ポリシリコン膜10が形成される。
【0043】
その後、開口部8a、8bおよび溝部8cを埋めるように、たとえばCVD法によりTEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate Glass)膜(図示せず)が形成される。そのTEOS膜にCMP(Chemical Mechanical Polishing)処理を施すことにより、図3に示すように、層間膜8の上面上に位置するTEOS膜および粗面ポリシリコン膜が除去されて、開口部8a、8b内に埋め込みTEOS膜11a、11bが形成される。また、溝部8c内に埋め込みTEOS膜11cが形成される。
【0044】
このようにCMP処理が施されることで、溝部8cの開口端、埋め込みTEOS膜11cの上面および層間膜8の上面が、ほぼ同一平面上に位置することになる。
【0045】
次に、図4に示すように、埋め込みTEOS膜11cおよび周辺回路領域Pに位置する層間膜8を覆うようにフォトレジストパターン12aが形成される。そのフォトレジストパターン12aをマスクとして、たとえばバッファードフッ酸によるウエットエッチングを施すことにより、メモリセル領域Mに位置する層間膜8および埋め込みTEOS膜11a、11bが除去される。これにより、メモリセル領域Mでは円筒状(筒状)のストレージノード10a、10bが形成される。
【0046】
その後、フォトレジストパターン12aが除去される。このフォトレジストパターン12aが除去された状態における平面構造を図5に示す。図4および図5に示すように、メモリセル領域Mでは筒状のストレージノード10a、10bが露出している。周辺回路領域Pは層間膜8によって覆われている。
【0047】
次に、露出したストレージノード10a、10bを覆うようにキャパシタ誘電体膜となる所定の誘電体膜(図示せず)が形成される。その誘電体膜上に、セルプレートとなるたとえばポリシリコン膜(図示せず)が形成される。そのポリシリコン膜上に所定のフォトレジストパターン(図示せず)が形成される。
【0048】
そのフォトレジストパターンをマスクとして、ポリシリコン膜および誘電体膜に異方性エッチングを施すことにより、図6に示すように、キャパシタ誘電体膜13およびセルプレート14が形成される。
【0049】
ストレージノード10a、10b、キャパシタ誘電体膜13およびセルプレート14によってキャパシタCが構成される。次に、図7に示すように、キャパシタCを覆うように、層間膜8上にたとえばCVD法によりTEOS膜からなる層間絶縁膜15が形成される。その後、その層間絶縁膜15上に所定のフォトレジストパターン(図示せず)が形成される。
【0050】
そのフォトレジストパターンをマスクとして層間絶縁膜15および層間膜8に異方性エッチングを施すことにより、セルプレート14の表面を露出するコンタクトホール15aとビット線7bの表面を露出するコンタクトホール15bがそれぞれ形成される。
【0051】
その後、各コンタクトホール15a、15b内に所定のプラグ(図示せず)が形成される。次に、そのプラグに電気的に接続される所定の配線(図示せず)が層間絶縁膜15上に形成される。以上のようにしてDRAMが完成する。
【0052】
上述したDRAMでは、層間膜8の上面上に位置する粗面ポリシリコン膜10を除去する際に開口部8a、8bを埋め込むようにTEOS膜が形成され、その後、図3に示すように、そのTEOS膜にCMP処理が施されてTEOS膜19a、19bが形成される。
【0053】
この開口部内8a、8bに残された埋め込みTEOS膜19a、19bは、図4に示すように、ウエットエッチングによってメモリセル領域Mに位置する層間膜8と同時に除去されて、円筒状のストレージノード10a、10bが形成されることになる。
【0054】
これにより、従来の開口部108a、108b内に埋め込みフォトレジスト119a、119bが残された場合と比べると、メモリセル領域Mに位置する層間膜108の除去とは別に、そのような埋め込みフォトレジスト19a、19bを除去するための工程を設けることなくストレージノード10a、10bを形成することができる。
【0055】
また、層間膜8の上面上に位置する粗面ポリシリコン膜10がCMP処理によって除去されることで、従来のように電子ビームを用いたドライエッチングによる除去と比べて、粗面ポリシリコン膜110のポリシリコンの粒が飛散することが抑制される。
【0056】
これにより、ポリシリコンの粒が飛散することに伴って生じる電気的な短絡が抑制されてDRAMの歩留まり低下を抑制することができる。
【0057】
このように、CMP処理によって層間膜8の上面上に位置する粗面ポリシリコン膜10が除去されることで、溝部8cの開口端、埋め込みTEOS膜11cの上面および層間膜8の上面が、ほぼ同一平面上に位置することになる。
【0058】
さらに、ストレージノード10a、10bを形成する際に、周辺回路領域Pに位置する層間膜8は、フォトレジストパターン12aによって覆われていて除去されることはない。そして、図7に示すように、メモリセル領域MではキャパシタCが形成され、周辺回路領域Pでは層間膜8が残された状態で層間絶縁膜15が形成されることになる。
【0059】
このとき、キャパシタCの上端と層間絶縁膜15の上面とがほぼ同じ高さに位置することで、従来のDRAMのようにメモリセル領域Mと周辺回路領域Pとの間に段差が生じることはなく、層間絶縁膜15は半導体基板の全面にわたってほぼ平坦になる。
【0060】
これにより、コンタクトホール15a、15b等を形成する際の写真製版の精度が確保されて、より寸法精度の高いコンタクトホール15a、15b等を形成することができる。また、同様に、層間絶縁膜15上に所定の配線を形成する際の写真製版の精度も確保されて、寸法精度の高い配線を形成することができる。
【0061】
実施の形態2
本発明の実施の形態2に係る円筒型のキャパシタを備えたDRAMの製造方法について説明する。まず、前述した図1に示す工程においてシリコン酸化膜6が形成された後に、図8に示すように、たとえばCVD法によりシリコン酸化膜16が形成される。
【0062】
そのシリコン酸化膜16上に、シリコン酸化膜とはエッチング特性の異なるシリコン窒化膜17が形成される。そのシリコン窒化膜17に所定の写真製版およびエッチングを施すことにより、周辺回路領域Pにおいてシリコン酸化膜16の表面を露出する開口部17aが形成される。
【0063】
次に、図9に示すように、シリコン窒化膜17上にたとえばCVD法によりシリコン酸化膜18が形成される。そのシリコン酸化膜18上に所定のフォトレジストパターン(図示せず)が形成される。
【0064】
そのフォトレジストパターンをマスクとしてシリコン酸化膜18、16およびシリコン窒化膜17に異方性エッチングを施すことにより、図10に示すように、プラグ3a、3bの表面を露出する開口部8a、8bが形成される。また、メモリセル領域Mを取囲むように溝部8cが形成される。
【0065】
次に、前述した図2に示す工程と同様の処理を施すことにより、図11に示すように、開口部8a、8b内および溝部8c内を含むシリコン酸化膜18上に粗面ポリシリコン膜10が形成される。
【0066】
その後、開口部8a、8bおよび溝部8c内に埋め込みフォトレジスト19a、19b、19cがそれぞれ形成される。その後、図12に示すように、CMP処理を施すことによりシリコン酸化膜18の上面上に位置する粗面ポリシリコン膜10が除去される。
【0067】
次に、図13に示すように、埋め込みフォトレジスト19cおよび周辺回路領域Pに位置するシリコン酸化膜18を覆うようにフォトレジストパターン12bが形成される。
【0068】
そのフォトレジストパターン12bをマスクとして、たとえばバッファードフッ酸によるウエットエッチングを施すことにより、メモリセル領域Mに位置するシリコン酸化膜18が除去される。
【0069】
このとき、シリコン酸化膜18が除去されてシリコン窒化膜17が露出すると、そこでエッチングは阻止されることになる。そのため、ストレージノードとなる部分の側部のほぼ下半分の部分がシリコン酸化膜に16によって埋め込まれた状態になる。
【0070】
その後、フォトレジストパターン12bおよび埋め込みフォトレジスト19a、19bが除去される。これにより、メモリセル領域Mでは円筒状のストレージノード10a、10bが形成される。
【0071】
次に、前述した図6に示す工程と同様の処理を施すことにより、図14に示すように、ストレージノード10a、10b、キャパシタ誘電体膜13およびセルプレート14を含むキャパシタCが形成される。
【0072】
次に、前述した図7に示す工程と同様の処理を施すことにより、図15に示すように、キャパシタCを覆う層間絶縁膜15が形成されて、その層間絶縁膜15等にセルプレート14の表面を露出するコンタクトホール15aおよびビット線7bの表面を露出するコンタクトホール15bがそれぞれ形成される。
【0073】
そのコンタクトホール15a、15bに所定のプラグ(図示せず)が形成され、そのプラグに電気的に接続される所定の配線(図示せず)が層間絶縁膜15上に形成されて、DRAMが完成する。
【0074】
上述したDRAMによれば次のような効果が得られる。上述したDRAMでは、まず、シリコン酸化膜16とシリコン酸化膜18との間にシリコン酸化膜とはエッチング特性の異なるシリコン窒化膜17が形成される。
【0075】
そのため、ウエットエッチングによってメモリセル領域Mに位置するシリコン酸化膜18を除去する際に、シリコン窒化膜17が露出した時点でウエットエッチングが阻止されることになる。
【0076】
これにより、キャパシタ(ストレージノード)Cの側部のほぼ下半分の部分がシリコン酸化膜に16によって埋め込まれた状態になる。その結果、キャパシタCがシリコン酸化膜6上にて転倒するのを防止することができ、キャパシタCが転倒することによって生じるメモリセル間(ビット間)の電気的な短絡が抑制されて、製品歩留りの低下を防ぐことができる。
【0077】
また、図8に示すように、周辺回路領域Pに位置するシリコン窒化膜7においては、コンタクホール15b等が形成される部分があらかじめ除去される。これにより、コンタクトホール15b等を形成する際にシリコン酸化膜16、18とはエッチング特性の異なるシリコン窒化膜7にエッチングを施す必要がなくなってエッチングが容易になり、加工の制御が容易になる。
【0078】
この他に、前述したDRAMの場合と同様に、層間膜8の上面上に位置する粗面ポリシリコン膜10がCMP処理によって除去されることで、ポリシリコンの粒が飛散することに伴って生じる電気的な短絡が抑制されてDRAMの歩留まり低下を抑制することができる。
【0079】
また、メモリセル領域Mと周辺回路領域Pとの間に段差が生じることなく半導体基板の全面にわたって層間絶縁膜15がほぼ平坦になって、その後の写真製版の精度が向上する。
【0080】
実施の形態3
本発明の実施の形態3に係る円筒型のキャパシタを備えたDRAMの製造方法について説明する。まず、前述した図1に示す工程においてシリコン酸化膜6が形成された後に、図16に示すように、たとえばCVD法によりシリコン酸化膜16が形成される。
【0081】
そのシリコン酸化膜16上に、シリコン酸化膜とはエッチング特性の異なるシリコン窒化膜17が形成される。シリコン窒化膜17上にたとえばCVD法によりシリコン酸化膜18が形成される。そのシリコン酸化膜18上に所定のフォトレジストパターン(図示せず)が形成される。
【0082】
そのフォトレジストパターンをマスクとしてシリコン酸化膜18、16およびシリコン窒化膜17に異方性エッチングを施すことにより、図17に示すように、プラグ3a、3bの表面を露出する開口部8a、8bが形成される。また、メモリセル領域Mを取囲む溝部8cが形成される。
【0083】
次に、前述した図2に示す工程と同様の処理を施すことにより、図18に示すように、開口部8a、8b内および溝部8c内を含むシリコン酸化膜18上に粗面ポリシリコン膜10が形成される。
【0084】
次に、開口部8a、8b内および溝部8c内を含むシリコン酸化膜18上にTEOS膜(図示せず)が形成される。そのTEOS膜にCMP処理を施すことによりシリコン酸化膜18の上面上に位置するTEOS膜および粗面ポリシリコン膜が除去されて、図19に示すように、開口部8a、8b内および溝部8c内に埋め込みTEOS膜11a、11b、11cがそれぞれ形成される。
【0085】
次に、図20に示すように、埋め込みTEOS膜11cおよび周辺回路領域Pに位置するシリコン酸化膜18を覆うようにフォトレジストパターン12cが形成される。
【0086】
そのフォトレジストパターン12cをマスクとして、たとえばバッファードフッ酸によるウエットエッチングを施すことにより、メモリセル領域Mに位置するシリコン酸化膜18および埋め込みTEOS膜11a、11bが除去される。その後、フォトレジストパターン12cが除去される。これにより、筒状のストレージノード10a、10bがそれぞれ形成される。
【0087】
次に、前述した図6に示す工程と同様の処理を施すことにより、図21に示すように、ストレージノード10a、10b、キャパシタ誘電体膜13およびセルプレート14を含むキャパシタCが形成される。
【0088】
次に、前述した図7に示す工程と同様の処理を施すことにより、図22に示すように、層間絶縁膜15が形成されて、その層間絶縁膜15等にセルプレート14の表面を露出するコンタクトホール15aおよびビット線7bの表面を露出するコンタクトホール15bがそれぞれ形成される。
【0089】
そのコンタクトホール15a、15bに所定のプラグ(図示せず)が形成され、そのプラグに電気的に接続される所定の配線(図示せず)が層間絶縁膜15上に形成されて、DRAMが完成する。
【0090】
上述したDRAMによれば、前述した2つの半導体装置についてそれぞれ得られた効果が得られる。すなわち、上述したDRAMでは、シリコン酸化膜16とシリコン酸化膜18との間にシリコン酸化膜とはエッチング特性の異なるシリコン窒化膜17が形成されることで、シリコン酸化膜18を除去する際にシリコン窒化膜17が露出した時点でウエットエッチングが阻止されて、キャパシタ(ストレージノード)Cの側部のほぼ下半分の部分がシリコン酸化膜に16によって埋め込まれた状態になる。その結果、キャパタCがシリコン酸化膜6上にて転倒するのを防止することができる。
【0091】
また、層間膜8の上面上に位置する粗面ポリシリコン膜10を除去する際に開口部8a、8bを埋め込むようにTEOS膜が形成されることで、従来の開口部108a、108b内に埋め込みフォトレジスト119a、119bが残された場合と比べると、メモリセル領域Mに位置する層間膜108の除去とは別に、そのような埋め込みフォトレジスト19a、19bを除去するための工程を設けることなくストレージノード10a、10bを形成することができる。
【0092】
この他に、層間膜8の上面上に位置する粗面ポリシリコン膜10がCMP処理によって除去されることで、ポリシリコンの粒が飛散することに伴って生じる電気的な短絡も抑制されてDRAMの歩留まり低下を抑制することができる。
【0093】
また、メモリセル領域Mと周辺回路領域Pとの間において層間絶縁膜15に段差が生じることなく半導体基板の全面にわたって層間絶縁膜15がほぼ平坦になって、その後の写真製版の精度が向上する。
【0094】
実施の形態4
本発明の実施の形態4に係る円筒型のキャパシタを備えたDRAMの製造方法について説明する。まず、図23に示す工程までは前述した図1に示す工程までと同様である。
【0095】
次に、前述した図2に示す工程と同様の処理を施すことにより、図24に示すように、開口部8a、8b内および溝部8c内を含むシリコン酸化膜8上に粗面ポリシリコン膜10が形成される。
【0096】
次に、開口部8a、8b内および溝部8c内を含むシリコン酸化膜8上に層間膜8とはエッチング特性の異なるTEOS膜(図示せず)が形成される。そのTEOS膜にCMP処理を施すことにより、層間膜8の上面上に位置するTEOS膜および粗面ポリシリコン膜10が除去されて、図25に示すように、開口部8a、8b内に埋め込みTEOS膜20a、20bが形成される。また、溝部8c内に埋め込みTEOS膜20cが形成される。
【0097】
次に、図26に示すように、埋め込みTEOS膜20cおよび周辺回路領域Pに位置する層間膜8を覆うようにフォトレジストパターン12dが形成される。そのフォトレジストパターン12dをマスクとして、メモリセル領域Mに位置する層間膜8および埋め込みTEOS膜20a、20bに、たとえばバッファードフッ酸によりウエットエッチングが施される。
【0098】
このとき、層間膜8と埋め込みTEOS膜20a、20bとのエッチング特性が異なっていることで、埋め込みTEOS膜20a、20bが除去された後にエッチングを止めると、層間膜8の一部が残された状態となる。これにより、ストレージノードとなる部分の下部部分が層間膜8によって埋め込まれた状態になる。
【0099】
その後、フォトレジストパターン12dが除去される。これにより、メモリセル領域Mでは、筒状のストレージノード10a、10bが形成される。
【0100】
次に、前述した図6に示す工程と同様の処理を施すことにより、図27に示すように、ストレージノード10a、10b、キャパシタ誘電体膜13およびセルプレート14を含むキャパシタCが形成される。
【0101】
次に、前述した図7に示す工程と同様の処理を施すことにより、図28に示すように、キャパシタCを覆う層間絶縁膜15が形成されて、その層間絶縁膜15等にセルプレート14の表面を露出するコンタクトホール15aおよびビット線7bの表面を露出するコンタクトホール15bがそれぞれ形成される。
【0102】
そのコンタクトホール15a、15bに所定のプラグ(図示せず)が形成され、そのプラグに電気的に接続される所定の配線(図示せず)が層間絶縁膜15上に形成されて、DRAMが完成する。
【0103】
上述したDRAMによれば次のような効果が得られる。まず、上述したDRAMでは、層間膜8とはエッチング特性が異なる埋め込みTEOS膜20a、20bが開口部8a、8b内に形成される。
【0104】
そのため、ウエットエッチングによってメモリセル領域Mに位置する層間膜8を除去する際に、埋め込みTEOS膜20a、20bは除去された後にエッチングを止めると、層間膜8の一部が残された状態となる。すなわち、層間膜8としてシリコン窒化膜のようなエッチング特性の異なる付加的な膜を形成することなく層間膜8が残されることになる。
【0105】
これにより、ストレージノードとなる部分の下部部分が層間膜8によって埋め込まれた状態になって、キャパシタCがシリコン酸化膜6上にて転倒するのを防止することができる。
【0106】
この他に、層間膜8の上面上に位置する粗面ポリシリコン膜10がCMP処理によって除去されることで、ポリシリコンの粒が飛散することに伴って生じる電気的な短絡も抑制されてDRAMの歩留まり低下を抑制することができる。
【0107】
また、メモリセル領域Mと周辺回路領域Pとの間において層間絶縁膜15の段差が生じることなく半導体基板の全面にわたって層間絶縁膜15がほぼ平坦になって、その後の写真製版の精度が向上する。
【0108】
なお、上述した実施の形態2、3では、エッチング特性の異なる膜としてシリコン酸化膜16、18とシリコン窒化膜17と組合せを例に挙げて説明したが、開口部8a、8bが形成される膜において途中の層にエッチングレートのより低い膜が形成された構造であれば、上記膜種に限られない。
【0109】
また、実施の形態4では、開口部8a、8bが形成される膜としてシリコン酸化膜8を例に挙げ、開口部8a、8bに埋め込まれる膜として埋め込みTEOS膜を例に挙げて説明したが、開口部8a、8bに埋め込まれた膜をエッチングする際に、その膜が除去された後でも開口部8a、8bが形成される膜が残っているような膜であれば、上述した膜種に限られない。
【0110】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明は上記の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0111】
【発明の効果】
本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、研磨によって第1絶縁膜の上面上に位置する第1電極となる層が除去されることで、たとえば電子ビームによって除去する場合と比べてその第1電極となる層が飛散するのを防止することができる。また、第1素子形成領域の第1絶縁膜の一部を除去する際に、マスク材により第2素子形成領域に位置する第1絶縁膜が残されて、第2絶縁膜の第1素子形成領域における部分と第2素子形成領域における部分との段差が大幅に低減される。
【0112】
また、保護膜を形成する工程は、保護膜として第3絶縁膜を形成する工程を含み、保護膜を除去する工程は第1絶縁膜の少なくとも一部を除去する絶縁膜除去工程と同時に行なわれることが好ましく、この場合には、保護膜を除去する工程と絶縁膜除去工程が同時に行われて、保護膜を除去する工程を別途設ける必要がなくなる。
【0113】
さらに、第1絶縁膜を形成する工程は、第1の層を形成する工程と、その第1の層の上に第1の層とはエッチング特性の異なる第2の層を形成する工程と、第2の層の上に第2の層とはエッチング特性の異なる第3の層を形成する工程とを含んでいることが好ましく、この場合には、第1素子形成領域において蓄電素子の第1電極を形成するために第1絶縁膜を除去する際に、第3の層にエッチングが施された後に第2の層が露出した段階でエッチングが阻止されることになる。これにより、蓄電素子の下部部分が第1絶縁膜に埋め込まれた状態になって、蓄電素子(第1電極)が転倒するのを防止することができる。
【0114】
また、第2の層が形成された後第3の層が形成される前に、第2素子形成領域において、コンタクトホールが形成される領域に位置する第2の層の部分を除去する工程を備えていることが好ましく、この場合には、第2素子形成領域にコンタクトホールを形成する際に、あらかじめ第3の層および第1の層とはエッチング特性の異なる第2の層の部分が除去されていることで、エッチングが容易に行なわれることになる。
【0115】
さらに、第3絶縁膜を形成する工程では、第1絶縁膜とはエッチング特性の異なる膜が形成されることが好ましく、この場合には、第1絶縁膜と第3絶縁膜のエッチング特性が互いに異なることで、第3絶縁膜が除去された段階でエッチングを止めることで、第1素子形成領域では第1絶縁膜が残された状態になる。これにより、蓄電素子の下部部分が第1絶縁膜に埋め込まれた状態になって、蓄電素子(第1電極)が転倒するのを防止することができる。
【0116】
また、第1電極となる層を形成する工程は、所定の粗面化処理を施して表面に凹凸を形成する工程を含むことが好ましく、この場合には、第1電極となる層に凹凸が形成された状態で第1絶縁膜の上面上に位置する第1電極となる層の部分が除去されることになる。このとき、この除去を研磨によって行なうことで、第1電極となる層の粒が飛散するのを効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図2】同実施の形態において、図1に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図3】同実施の形態において、図2に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図4】同実施の形態において、図3に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図5】同実施の形態において、図4に示す工程における一平面図である。
【図6】同実施の形態において、図5に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図7】同実施の形態において、図6に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図8】本発明の実施の形態2に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図9】同実施の形態において、図8に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図10】同実施の形態において、図9に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図11】同実施の形態において、図10に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図12】同実施の形態において、図11に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図13】同実施の形態において、図12に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図14】同実施の形態において、図13に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図15】同実施の形態において、図14に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図16】本発明の実施の形態3に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図17】同実施の形態において、図16に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図18】同実施の形態において、図17に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図19】同実施の形態において、図18に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図20】同実施の形態において、図19に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図21】同実施の形態において、図20に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図22】同実施の形態において、図21に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図23】本発明の実施の形態4に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図24】同実施の形態において、図23に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図25】同実施の形態において、図24に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図26】同実施の形態において、図25に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図27】同実施の形態において、図26に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図28】同実施の形態において、図27に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図29】従来の半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図30】図29に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図31】図30に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図32】図31に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図33】図32に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図34】図33に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【符号の説明】
2 半導体基板、3a、3b ポリシリコン膜、4、6、16、18 シリコン酸化膜、5a、5b ストレージノードコンタクトホール、7a、7b ビット線、8 層間膜、8a、8b 開口部、8c 溝部、10 粗面ポリシリコン膜、10a、10b ストレージノード、11a、11b、11c、20a、20b、20c 埋め込みTEOS膜、12a〜12d フォトレジストパターン、13 キャパシタ誘電体膜、14 セルプレート、15 層間絶縁膜、15a、15b コンタクトホール、17 シリコン窒化膜、17a 開口部、19a、19b、19c 埋め込みフォトレジスト。
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に、キャパシタを備えた半導体装置の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体メモリデバイスの一つにダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ(以下「DRAM」と記す。)がある。半導体メモリデバイスの微細化に伴って、DRAMでは、情報としての電荷が蓄積されるキャパシタの容量を確保するために円筒型のキャパシタが採用されている。
【0003】
そのような円筒型のキャパシタを備えたDRAMの製造方法の一例について説明する。まず、図29に示すように、半導体基板102はメモリセル領域Mと周辺回路領域Pとに区画される。メモリセル領域Mにはメモリセルが形成され、周辺回路領域Pにはメモリセルを制御するための回路が形成されることになる。
【0004】
メモリセル領域Mの半導体基板102の領域には、所定のメモリセルトランジスタ(図示せず)が形成される。そのメモリセルトランジスタを覆うように、半導体基板102上にシリコン酸化膜104が形成される。
【0005】
そのシリコン酸化膜104上に、所定のビット線107a、107bが形成される。そのビット線107a、107bを覆うように、シリコン酸化膜104上にさらにシリコン酸化膜106が形成される。
【0006】
次に、そのシリコン酸化膜104、106に所定のストレージノードコンタクトホール105a、105bが形成される。そのストレージノードコンタクトホール105a、105b内に、たとえばポリシリコン膜のプラグ103a、103bがそれぞれ形成される。
【0007】
その後、シリコン酸化膜106上に層間膜108が形成される。その層間膜108に、プラグ103a、103bを露出する開口部108a、108bがそれぞれ形成される。この開口部108a、108b内にキャパシタが形成されることになる。
【0008】
次に、図30に示すように、開口部108a、108b内を含む層間膜108上に所定の粗面ポリシリコン膜110が形成される。次に、図31に示すように、開口部108a、108b内を埋めるように、粗面ポリシリコン膜110上にフォトレジスト119a、119bが形成される。
【0009】
そのフォトレジスト119a、119bをマスクとして露出している粗面ポリシリコン膜110の全面に、たとえば電子ビーム(EB)等によりエッチングが施されて、層間膜108の上面上に位置する粗面ポリシリコン膜110が除去される。
【0010】
その後、フォトレジスト119a、119bが除去される。さらに、図32に示すように、たとえばウエットエッチング法により層間膜108が除去されて、円筒状のストレージノード110a、110bがそれぞれ形成される。
【0011】
次に、図33に示すように、ストレージノード110a、110bを覆うようにキャパシタ誘電体膜113が形成される。そのキャパシタ誘電体膜113上に、たとえばポリシリコン膜からなるセルプレート114が形成される。ストレージノード110a、110b、キャパシタ誘電体膜113およびセルプレート114によりキャパシタCが構成される。
【0012】
次に、図34に示すように、そのキャパシタCを覆うように、シリコン酸化膜106上に層間絶縁膜115が形成される。その層間絶縁膜115に、セルプレート114を露出するコンタクトホール115aが形成されるとともに、ビット線107bを露出するコンタクトホール115bが形成される。
【0013】
そのコンタクトホール115a、115b内に所定のプラグ(図示せず)が形成される。層間絶縁膜115上にそのプラグに電気的に接続される所定の配線(図示せず)が形成される。このようにして、DRAMが完成する。
【0014】
【特許文献1】
特開2000―196038号公報(第4〜第9頁、図1〜図9)
【0015】
【特許文献2】
特開平11−17144号公報(第4〜第13頁、図1〜図50)
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のDRAMでは次のような問題点があった。上述したように、従来のDRAMでは、図32に示すように、キャパシタCのストレージノード103a、103bが形成される際には、ウエットエッチングにより層間膜108が除去される。このとき、周辺回路領域Pに位置する層間膜108も除去されることになる。
【0017】
その後、図34に示すように、メモリセル領域MではキャパシタCが形成されて、周辺回路領域Pに位置する層間膜108が除去された状態で層間絶縁膜115が形成される。
【0018】
このとき、層間絶縁膜115がキャパシタCを覆うことによって、メモリセル領域Mと周辺回路領域Pとの間には比較的大きな段差が生じることになる。層間絶縁膜115にこのような段差が生じることによって、たとえばコンタクトホール115a、115bを形成する際の写真製版の精度が悪化して、開口形状の制御が困難になることがあった。
【0019】
また、DRAMの微細化とともにキャパシタCの容量を確保するために、キャパシタCの高さをより高くすることが要求される。キャパシタCの高さが高くなると、図32に示す工程以降においてストレージノード110a、110bを含むキャパシタCがシリコン酸化膜106上にて転倒しやすくなる。
【0020】
キャパシタCが転倒すると、メモリセル間(ビット間)の電気的な短絡が誘発されて、製品歩留りが低下するという問題があった。
【0021】
さらに、層間膜108の上面上に位置する粗面ポリシリコン膜110を除去する際に、開口部108a、108b内に位置する粗面ポリシリコン膜110を保護するために、図31に示すように、開口部108a、108b内を埋めるようにフォトレジスト119a、119bが形成される。
【0022】
ところが、この方法では、層間膜108の除去に加えて開口部108a、108b内に埋め込まれたフォトレジスト119a、119bを除去するための付加的な工程が必要になるという問題があった。また、粗面ポリシリコン膜を除去する際に、粗面ポリシリコンの粒が飛散するという問題があった。
【0023】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、上述した蓄電素子を備えた半導体装置における段差や転倒等の問題点を解決する半導体装置の製造方法を提供することである。
【0024】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体装置の製造方法は以下の工程を備えている。半導体基板の主表面に第1素子形成領域および第2素子形成領域をそれぞれ形成する。第1素子形成領域および前記第2素子形成領域に第1絶縁膜を形成する。第1素子形成領域に位置する第1絶縁膜の部分に蓄電素子を形成するための所定の開口部を形成するとともに、第1素子形成領域を連続して取囲むリング状溝部を形成する。開口部内を含む第1絶縁膜上に、蓄電素子の第1電極となる層を形成する。開口部内に位置する第1電極となる層を保護するための保護膜を開口部内に形成する。第1絶縁膜の上面上に位置する第1電極となる層を除去して開口部内に第1電極を形成する。第1素子形成領域に位置する第1絶縁膜の部分および保護膜を露出し、リング状溝部および第2素子形成領域に位置する第1絶縁膜の部分を覆うマスク材を形成して、第1絶縁膜の少なくとも一部を除去する。保護膜を除去する。保護膜が除去された第1電極上に誘電体膜を介在させて第2電極を形成して蓄電素子を形成する。蓄電素子を覆うように半導体基板上に第2絶縁膜を形成する。第1電極を形成する工程は研磨によって行なわれる。
【0025】
この方法によれば、研磨によって第1絶縁膜の上面上に位置する第1電極となる層が除去されることで、たとえば電子ビームによって除去する場合と比べてその第1電極となる層が飛散するのを防止することができる。また、第1素子形成領域の第1絶縁膜の一部を除去する際に、マスク材により第2素子形成領域に位置する第1絶縁膜が残されて、第2絶縁膜の第1素子形成領域における部分と第2素子形成領域における部分との段差が大幅に低減される。
【0026】
また、保護膜を形成する工程は、保護膜として第3絶縁膜を形成する工程を含み、保護膜を除去する工程は第1絶縁膜の少なくとも一部を除去する絶縁膜除去工程と同時に行なわれることが好ましい。
【0027】
まず、第3絶縁膜を形成するには、リング状溝部内に加えて第1電極となる層も覆うように第3絶縁膜が形成されて第1絶縁膜の上面上に位置する第3絶縁膜と第1電極となる層に研磨が施されることになる。その後、第1素子形成領域に位置する第1絶縁膜の一部を除去する際には、第1電極を覆うように形成された第3絶縁膜も同時に除去されて、保護膜を除去するための工程を別途設ける必要がなくなる。
【0028】
さらに、第1絶縁膜を形成する工程は、第1の層を形成する工程と、その第1の層の上に第1の層とはエッチング特性の異なる第2の層を形成する工程と、第2の層の上に第2の層とはエッチング特性の異なる第3の層を形成する工程とを含んでいることが好ましい。
【0029】
この場合には、第1素子形成領域において蓄電素子の第1電極を形成するために第1絶縁膜を除去する際に、第3の層にエッチングが施された後に第2の層が露出した段階でエッチングが阻止されることになる。これにより、蓄電素子の下部部分が第1絶縁膜に埋め込まれた状態になって、蓄電素子(第1電極)が転倒するのを防止することができる。
【0030】
また、第2の層が形成された後第3の層が形成される前に、第2素子形成領域において、コンタクトホールが形成される領域に位置する第2の層の部分を除去する工程を備えていることが好ましい。
【0031】
この場合には、第2素子形成領域にコンタクトホールを形成する際に、あらかじめ第3の層および第1の層とはエッチング特性の異なる第2の層の部分が除去されていることで、エッチングが容易に行なわれることになる。
【0032】
さらに、第3絶縁膜を形成する工程では、第1絶縁膜とはエッチング特性の異なる膜が形成されることが好ましい。
【0033】
まず、第3絶縁膜を形成するには、リング状溝部内に加えて筒状の蓄電素子の第1電極となる層も覆うように第3絶縁膜が形成されて第1絶縁膜の上面上に位置する第3絶縁膜と第1電極となる層に研磨が施されることになる。その後、蓄電素子の第1電極を覆うように形成された第3絶縁膜を除去する際には、リング状溝部内に第3絶縁膜を残した状態で蓄電素子の第1電極の周囲に位置する第1絶縁膜についても同時にエッチングが施されることになる。このとき、第1絶縁膜と第3絶縁膜のエッチング特性が互いに異なることで、第3絶縁膜が除去された段階でエッチングを止めることで、第1素子形成領域では第1絶縁膜が残された状態になる。これにより、蓄電素子の下部部分が第1絶縁膜に埋め込まれた状態になって、蓄電素子(第1電極)が転倒するのを防止することができる。
【0034】
また、第1電極となる層を形成する工程は、所定の粗面化処理を施して表面に凹凸を形成する工程を含むことが好ましい。
【0035】
この場合には、第1電極となる層に凹凸が形成された状態で第1絶縁膜の上面上に位置する第1電極となる層の部分が除去されることになる。このとき、この除去を研磨によって行なうことで、第1電極となる層の粒が飛散するのを効果的に防止することができる。
【0036】
【発明の実施の形態】
実施の形態1
本発明の実施の形態1に係る半導体装置の製造方法として円筒型のキャパシタを備えたDRAMの製造方法について説明する。まず、図1に示すように、半導体基板2はメモリセル領域Mと周辺回路領域Pとに区画される。メモリセル領域Mにはメモリセルが形成され、周辺回路領域Pにはメモリセルを制御するための回路が形成されることになる。
【0037】
メモリセル領域Mの半導体基板2の領域には、所定のメモリセルトランジスタ(図示せず)が形成される。そのメモリセルトランジスタを覆うように、半導体基板2上に、たとえばCVD(Chemical Vapor Deposition)法によりシリコン酸化膜4が形成される。
【0038】
そのシリコン酸化膜4上に、所定のビット線7a、7bがそれぞれ形成される。そのビット線7a、7bを覆うように、シリコン酸化膜4上に、たとえばCVD法によりシリコン酸化膜6がさらに形成される。そのシリコン酸化膜6、4にストレージノードコンタクトホール5a、5bが形成される。
【0039】
そのストレージノードコンタクトホール5a、5bに、ポリシリコン膜からなるプラグ3a、3bがそれぞれ形成される。プラグ3a、3bはメモリセルトランジスタ(図示せず)と電気的に接続されることになる。
【0040】
次に、シリコン酸化膜6上に、たとえばCVD法により膜厚約1700nmのBPTEOS(Boro Phospho Tetra Ethyl Ortho Silicate glass)膜からなる層間膜8が形成される。その層間膜8上に所定のフォトレジストパターン(図示せず)が形成される。
【0041】
そのフォトレジストパターンをマスクとして、たとえばC5F8、O2、Ar等を含むガスを用いて層間膜8に異方性エッチングを施すことにより、所定の開口部8a、8bおよび溝部8cがそれぞれ形成される。開口部8a、8bにはプラグ3a、3bの表面が露出し、キャパシタが形成されることになる。溝部8cはメモリセル領域Mを連続的に取囲むように形成される。
【0042】
次に、開口部8a、8b内および溝部8c内を含む層間膜8上に、たとえばCVD法により膜厚約40nmのドープトポリシリコン膜(図示せず)が形成される。そのドープトポリシリコン膜に所定の粗面化処理を施すことにより、図2に示すように、粗面ポリシリコン膜10が形成される。
【0043】
その後、開口部8a、8bおよび溝部8cを埋めるように、たとえばCVD法によりTEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate Glass)膜(図示せず)が形成される。そのTEOS膜にCMP(Chemical Mechanical Polishing)処理を施すことにより、図3に示すように、層間膜8の上面上に位置するTEOS膜および粗面ポリシリコン膜が除去されて、開口部8a、8b内に埋め込みTEOS膜11a、11bが形成される。また、溝部8c内に埋め込みTEOS膜11cが形成される。
【0044】
このようにCMP処理が施されることで、溝部8cの開口端、埋め込みTEOS膜11cの上面および層間膜8の上面が、ほぼ同一平面上に位置することになる。
【0045】
次に、図4に示すように、埋め込みTEOS膜11cおよび周辺回路領域Pに位置する層間膜8を覆うようにフォトレジストパターン12aが形成される。そのフォトレジストパターン12aをマスクとして、たとえばバッファードフッ酸によるウエットエッチングを施すことにより、メモリセル領域Mに位置する層間膜8および埋め込みTEOS膜11a、11bが除去される。これにより、メモリセル領域Mでは円筒状(筒状)のストレージノード10a、10bが形成される。
【0046】
その後、フォトレジストパターン12aが除去される。このフォトレジストパターン12aが除去された状態における平面構造を図5に示す。図4および図5に示すように、メモリセル領域Mでは筒状のストレージノード10a、10bが露出している。周辺回路領域Pは層間膜8によって覆われている。
【0047】
次に、露出したストレージノード10a、10bを覆うようにキャパシタ誘電体膜となる所定の誘電体膜(図示せず)が形成される。その誘電体膜上に、セルプレートとなるたとえばポリシリコン膜(図示せず)が形成される。そのポリシリコン膜上に所定のフォトレジストパターン(図示せず)が形成される。
【0048】
そのフォトレジストパターンをマスクとして、ポリシリコン膜および誘電体膜に異方性エッチングを施すことにより、図6に示すように、キャパシタ誘電体膜13およびセルプレート14が形成される。
【0049】
ストレージノード10a、10b、キャパシタ誘電体膜13およびセルプレート14によってキャパシタCが構成される。次に、図7に示すように、キャパシタCを覆うように、層間膜8上にたとえばCVD法によりTEOS膜からなる層間絶縁膜15が形成される。その後、その層間絶縁膜15上に所定のフォトレジストパターン(図示せず)が形成される。
【0050】
そのフォトレジストパターンをマスクとして層間絶縁膜15および層間膜8に異方性エッチングを施すことにより、セルプレート14の表面を露出するコンタクトホール15aとビット線7bの表面を露出するコンタクトホール15bがそれぞれ形成される。
【0051】
その後、各コンタクトホール15a、15b内に所定のプラグ(図示せず)が形成される。次に、そのプラグに電気的に接続される所定の配線(図示せず)が層間絶縁膜15上に形成される。以上のようにしてDRAMが完成する。
【0052】
上述したDRAMでは、層間膜8の上面上に位置する粗面ポリシリコン膜10を除去する際に開口部8a、8bを埋め込むようにTEOS膜が形成され、その後、図3に示すように、そのTEOS膜にCMP処理が施されてTEOS膜19a、19bが形成される。
【0053】
この開口部内8a、8bに残された埋め込みTEOS膜19a、19bは、図4に示すように、ウエットエッチングによってメモリセル領域Mに位置する層間膜8と同時に除去されて、円筒状のストレージノード10a、10bが形成されることになる。
【0054】
これにより、従来の開口部108a、108b内に埋め込みフォトレジスト119a、119bが残された場合と比べると、メモリセル領域Mに位置する層間膜108の除去とは別に、そのような埋め込みフォトレジスト19a、19bを除去するための工程を設けることなくストレージノード10a、10bを形成することができる。
【0055】
また、層間膜8の上面上に位置する粗面ポリシリコン膜10がCMP処理によって除去されることで、従来のように電子ビームを用いたドライエッチングによる除去と比べて、粗面ポリシリコン膜110のポリシリコンの粒が飛散することが抑制される。
【0056】
これにより、ポリシリコンの粒が飛散することに伴って生じる電気的な短絡が抑制されてDRAMの歩留まり低下を抑制することができる。
【0057】
このように、CMP処理によって層間膜8の上面上に位置する粗面ポリシリコン膜10が除去されることで、溝部8cの開口端、埋め込みTEOS膜11cの上面および層間膜8の上面が、ほぼ同一平面上に位置することになる。
【0058】
さらに、ストレージノード10a、10bを形成する際に、周辺回路領域Pに位置する層間膜8は、フォトレジストパターン12aによって覆われていて除去されることはない。そして、図7に示すように、メモリセル領域MではキャパシタCが形成され、周辺回路領域Pでは層間膜8が残された状態で層間絶縁膜15が形成されることになる。
【0059】
このとき、キャパシタCの上端と層間絶縁膜15の上面とがほぼ同じ高さに位置することで、従来のDRAMのようにメモリセル領域Mと周辺回路領域Pとの間に段差が生じることはなく、層間絶縁膜15は半導体基板の全面にわたってほぼ平坦になる。
【0060】
これにより、コンタクトホール15a、15b等を形成する際の写真製版の精度が確保されて、より寸法精度の高いコンタクトホール15a、15b等を形成することができる。また、同様に、層間絶縁膜15上に所定の配線を形成する際の写真製版の精度も確保されて、寸法精度の高い配線を形成することができる。
【0061】
実施の形態2
本発明の実施の形態2に係る円筒型のキャパシタを備えたDRAMの製造方法について説明する。まず、前述した図1に示す工程においてシリコン酸化膜6が形成された後に、図8に示すように、たとえばCVD法によりシリコン酸化膜16が形成される。
【0062】
そのシリコン酸化膜16上に、シリコン酸化膜とはエッチング特性の異なるシリコン窒化膜17が形成される。そのシリコン窒化膜17に所定の写真製版およびエッチングを施すことにより、周辺回路領域Pにおいてシリコン酸化膜16の表面を露出する開口部17aが形成される。
【0063】
次に、図9に示すように、シリコン窒化膜17上にたとえばCVD法によりシリコン酸化膜18が形成される。そのシリコン酸化膜18上に所定のフォトレジストパターン(図示せず)が形成される。
【0064】
そのフォトレジストパターンをマスクとしてシリコン酸化膜18、16およびシリコン窒化膜17に異方性エッチングを施すことにより、図10に示すように、プラグ3a、3bの表面を露出する開口部8a、8bが形成される。また、メモリセル領域Mを取囲むように溝部8cが形成される。
【0065】
次に、前述した図2に示す工程と同様の処理を施すことにより、図11に示すように、開口部8a、8b内および溝部8c内を含むシリコン酸化膜18上に粗面ポリシリコン膜10が形成される。
【0066】
その後、開口部8a、8bおよび溝部8c内に埋め込みフォトレジスト19a、19b、19cがそれぞれ形成される。その後、図12に示すように、CMP処理を施すことによりシリコン酸化膜18の上面上に位置する粗面ポリシリコン膜10が除去される。
【0067】
次に、図13に示すように、埋め込みフォトレジスト19cおよび周辺回路領域Pに位置するシリコン酸化膜18を覆うようにフォトレジストパターン12bが形成される。
【0068】
そのフォトレジストパターン12bをマスクとして、たとえばバッファードフッ酸によるウエットエッチングを施すことにより、メモリセル領域Mに位置するシリコン酸化膜18が除去される。
【0069】
このとき、シリコン酸化膜18が除去されてシリコン窒化膜17が露出すると、そこでエッチングは阻止されることになる。そのため、ストレージノードとなる部分の側部のほぼ下半分の部分がシリコン酸化膜に16によって埋め込まれた状態になる。
【0070】
その後、フォトレジストパターン12bおよび埋め込みフォトレジスト19a、19bが除去される。これにより、メモリセル領域Mでは円筒状のストレージノード10a、10bが形成される。
【0071】
次に、前述した図6に示す工程と同様の処理を施すことにより、図14に示すように、ストレージノード10a、10b、キャパシタ誘電体膜13およびセルプレート14を含むキャパシタCが形成される。
【0072】
次に、前述した図7に示す工程と同様の処理を施すことにより、図15に示すように、キャパシタCを覆う層間絶縁膜15が形成されて、その層間絶縁膜15等にセルプレート14の表面を露出するコンタクトホール15aおよびビット線7bの表面を露出するコンタクトホール15bがそれぞれ形成される。
【0073】
そのコンタクトホール15a、15bに所定のプラグ(図示せず)が形成され、そのプラグに電気的に接続される所定の配線(図示せず)が層間絶縁膜15上に形成されて、DRAMが完成する。
【0074】
上述したDRAMによれば次のような効果が得られる。上述したDRAMでは、まず、シリコン酸化膜16とシリコン酸化膜18との間にシリコン酸化膜とはエッチング特性の異なるシリコン窒化膜17が形成される。
【0075】
そのため、ウエットエッチングによってメモリセル領域Mに位置するシリコン酸化膜18を除去する際に、シリコン窒化膜17が露出した時点でウエットエッチングが阻止されることになる。
【0076】
これにより、キャパシタ(ストレージノード)Cの側部のほぼ下半分の部分がシリコン酸化膜に16によって埋め込まれた状態になる。その結果、キャパシタCがシリコン酸化膜6上にて転倒するのを防止することができ、キャパシタCが転倒することによって生じるメモリセル間(ビット間)の電気的な短絡が抑制されて、製品歩留りの低下を防ぐことができる。
【0077】
また、図8に示すように、周辺回路領域Pに位置するシリコン窒化膜7においては、コンタクホール15b等が形成される部分があらかじめ除去される。これにより、コンタクトホール15b等を形成する際にシリコン酸化膜16、18とはエッチング特性の異なるシリコン窒化膜7にエッチングを施す必要がなくなってエッチングが容易になり、加工の制御が容易になる。
【0078】
この他に、前述したDRAMの場合と同様に、層間膜8の上面上に位置する粗面ポリシリコン膜10がCMP処理によって除去されることで、ポリシリコンの粒が飛散することに伴って生じる電気的な短絡が抑制されてDRAMの歩留まり低下を抑制することができる。
【0079】
また、メモリセル領域Mと周辺回路領域Pとの間に段差が生じることなく半導体基板の全面にわたって層間絶縁膜15がほぼ平坦になって、その後の写真製版の精度が向上する。
【0080】
実施の形態3
本発明の実施の形態3に係る円筒型のキャパシタを備えたDRAMの製造方法について説明する。まず、前述した図1に示す工程においてシリコン酸化膜6が形成された後に、図16に示すように、たとえばCVD法によりシリコン酸化膜16が形成される。
【0081】
そのシリコン酸化膜16上に、シリコン酸化膜とはエッチング特性の異なるシリコン窒化膜17が形成される。シリコン窒化膜17上にたとえばCVD法によりシリコン酸化膜18が形成される。そのシリコン酸化膜18上に所定のフォトレジストパターン(図示せず)が形成される。
【0082】
そのフォトレジストパターンをマスクとしてシリコン酸化膜18、16およびシリコン窒化膜17に異方性エッチングを施すことにより、図17に示すように、プラグ3a、3bの表面を露出する開口部8a、8bが形成される。また、メモリセル領域Mを取囲む溝部8cが形成される。
【0083】
次に、前述した図2に示す工程と同様の処理を施すことにより、図18に示すように、開口部8a、8b内および溝部8c内を含むシリコン酸化膜18上に粗面ポリシリコン膜10が形成される。
【0084】
次に、開口部8a、8b内および溝部8c内を含むシリコン酸化膜18上にTEOS膜(図示せず)が形成される。そのTEOS膜にCMP処理を施すことによりシリコン酸化膜18の上面上に位置するTEOS膜および粗面ポリシリコン膜が除去されて、図19に示すように、開口部8a、8b内および溝部8c内に埋め込みTEOS膜11a、11b、11cがそれぞれ形成される。
【0085】
次に、図20に示すように、埋め込みTEOS膜11cおよび周辺回路領域Pに位置するシリコン酸化膜18を覆うようにフォトレジストパターン12cが形成される。
【0086】
そのフォトレジストパターン12cをマスクとして、たとえばバッファードフッ酸によるウエットエッチングを施すことにより、メモリセル領域Mに位置するシリコン酸化膜18および埋め込みTEOS膜11a、11bが除去される。その後、フォトレジストパターン12cが除去される。これにより、筒状のストレージノード10a、10bがそれぞれ形成される。
【0087】
次に、前述した図6に示す工程と同様の処理を施すことにより、図21に示すように、ストレージノード10a、10b、キャパシタ誘電体膜13およびセルプレート14を含むキャパシタCが形成される。
【0088】
次に、前述した図7に示す工程と同様の処理を施すことにより、図22に示すように、層間絶縁膜15が形成されて、その層間絶縁膜15等にセルプレート14の表面を露出するコンタクトホール15aおよびビット線7bの表面を露出するコンタクトホール15bがそれぞれ形成される。
【0089】
そのコンタクトホール15a、15bに所定のプラグ(図示せず)が形成され、そのプラグに電気的に接続される所定の配線(図示せず)が層間絶縁膜15上に形成されて、DRAMが完成する。
【0090】
上述したDRAMによれば、前述した2つの半導体装置についてそれぞれ得られた効果が得られる。すなわち、上述したDRAMでは、シリコン酸化膜16とシリコン酸化膜18との間にシリコン酸化膜とはエッチング特性の異なるシリコン窒化膜17が形成されることで、シリコン酸化膜18を除去する際にシリコン窒化膜17が露出した時点でウエットエッチングが阻止されて、キャパシタ(ストレージノード)Cの側部のほぼ下半分の部分がシリコン酸化膜に16によって埋め込まれた状態になる。その結果、キャパタCがシリコン酸化膜6上にて転倒するのを防止することができる。
【0091】
また、層間膜8の上面上に位置する粗面ポリシリコン膜10を除去する際に開口部8a、8bを埋め込むようにTEOS膜が形成されることで、従来の開口部108a、108b内に埋め込みフォトレジスト119a、119bが残された場合と比べると、メモリセル領域Mに位置する層間膜108の除去とは別に、そのような埋め込みフォトレジスト19a、19bを除去するための工程を設けることなくストレージノード10a、10bを形成することができる。
【0092】
この他に、層間膜8の上面上に位置する粗面ポリシリコン膜10がCMP処理によって除去されることで、ポリシリコンの粒が飛散することに伴って生じる電気的な短絡も抑制されてDRAMの歩留まり低下を抑制することができる。
【0093】
また、メモリセル領域Mと周辺回路領域Pとの間において層間絶縁膜15に段差が生じることなく半導体基板の全面にわたって層間絶縁膜15がほぼ平坦になって、その後の写真製版の精度が向上する。
【0094】
実施の形態4
本発明の実施の形態4に係る円筒型のキャパシタを備えたDRAMの製造方法について説明する。まず、図23に示す工程までは前述した図1に示す工程までと同様である。
【0095】
次に、前述した図2に示す工程と同様の処理を施すことにより、図24に示すように、開口部8a、8b内および溝部8c内を含むシリコン酸化膜8上に粗面ポリシリコン膜10が形成される。
【0096】
次に、開口部8a、8b内および溝部8c内を含むシリコン酸化膜8上に層間膜8とはエッチング特性の異なるTEOS膜(図示せず)が形成される。そのTEOS膜にCMP処理を施すことにより、層間膜8の上面上に位置するTEOS膜および粗面ポリシリコン膜10が除去されて、図25に示すように、開口部8a、8b内に埋め込みTEOS膜20a、20bが形成される。また、溝部8c内に埋め込みTEOS膜20cが形成される。
【0097】
次に、図26に示すように、埋め込みTEOS膜20cおよび周辺回路領域Pに位置する層間膜8を覆うようにフォトレジストパターン12dが形成される。そのフォトレジストパターン12dをマスクとして、メモリセル領域Mに位置する層間膜8および埋め込みTEOS膜20a、20bに、たとえばバッファードフッ酸によりウエットエッチングが施される。
【0098】
このとき、層間膜8と埋め込みTEOS膜20a、20bとのエッチング特性が異なっていることで、埋め込みTEOS膜20a、20bが除去された後にエッチングを止めると、層間膜8の一部が残された状態となる。これにより、ストレージノードとなる部分の下部部分が層間膜8によって埋め込まれた状態になる。
【0099】
その後、フォトレジストパターン12dが除去される。これにより、メモリセル領域Mでは、筒状のストレージノード10a、10bが形成される。
【0100】
次に、前述した図6に示す工程と同様の処理を施すことにより、図27に示すように、ストレージノード10a、10b、キャパシタ誘電体膜13およびセルプレート14を含むキャパシタCが形成される。
【0101】
次に、前述した図7に示す工程と同様の処理を施すことにより、図28に示すように、キャパシタCを覆う層間絶縁膜15が形成されて、その層間絶縁膜15等にセルプレート14の表面を露出するコンタクトホール15aおよびビット線7bの表面を露出するコンタクトホール15bがそれぞれ形成される。
【0102】
そのコンタクトホール15a、15bに所定のプラグ(図示せず)が形成され、そのプラグに電気的に接続される所定の配線(図示せず)が層間絶縁膜15上に形成されて、DRAMが完成する。
【0103】
上述したDRAMによれば次のような効果が得られる。まず、上述したDRAMでは、層間膜8とはエッチング特性が異なる埋め込みTEOS膜20a、20bが開口部8a、8b内に形成される。
【0104】
そのため、ウエットエッチングによってメモリセル領域Mに位置する層間膜8を除去する際に、埋め込みTEOS膜20a、20bは除去された後にエッチングを止めると、層間膜8の一部が残された状態となる。すなわち、層間膜8としてシリコン窒化膜のようなエッチング特性の異なる付加的な膜を形成することなく層間膜8が残されることになる。
【0105】
これにより、ストレージノードとなる部分の下部部分が層間膜8によって埋め込まれた状態になって、キャパシタCがシリコン酸化膜6上にて転倒するのを防止することができる。
【0106】
この他に、層間膜8の上面上に位置する粗面ポリシリコン膜10がCMP処理によって除去されることで、ポリシリコンの粒が飛散することに伴って生じる電気的な短絡も抑制されてDRAMの歩留まり低下を抑制することができる。
【0107】
また、メモリセル領域Mと周辺回路領域Pとの間において層間絶縁膜15の段差が生じることなく半導体基板の全面にわたって層間絶縁膜15がほぼ平坦になって、その後の写真製版の精度が向上する。
【0108】
なお、上述した実施の形態2、3では、エッチング特性の異なる膜としてシリコン酸化膜16、18とシリコン窒化膜17と組合せを例に挙げて説明したが、開口部8a、8bが形成される膜において途中の層にエッチングレートのより低い膜が形成された構造であれば、上記膜種に限られない。
【0109】
また、実施の形態4では、開口部8a、8bが形成される膜としてシリコン酸化膜8を例に挙げ、開口部8a、8bに埋め込まれる膜として埋め込みTEOS膜を例に挙げて説明したが、開口部8a、8bに埋め込まれた膜をエッチングする際に、その膜が除去された後でも開口部8a、8bが形成される膜が残っているような膜であれば、上述した膜種に限られない。
【0110】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明は上記の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0111】
【発明の効果】
本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、研磨によって第1絶縁膜の上面上に位置する第1電極となる層が除去されることで、たとえば電子ビームによって除去する場合と比べてその第1電極となる層が飛散するのを防止することができる。また、第1素子形成領域の第1絶縁膜の一部を除去する際に、マスク材により第2素子形成領域に位置する第1絶縁膜が残されて、第2絶縁膜の第1素子形成領域における部分と第2素子形成領域における部分との段差が大幅に低減される。
【0112】
また、保護膜を形成する工程は、保護膜として第3絶縁膜を形成する工程を含み、保護膜を除去する工程は第1絶縁膜の少なくとも一部を除去する絶縁膜除去工程と同時に行なわれることが好ましく、この場合には、保護膜を除去する工程と絶縁膜除去工程が同時に行われて、保護膜を除去する工程を別途設ける必要がなくなる。
【0113】
さらに、第1絶縁膜を形成する工程は、第1の層を形成する工程と、その第1の層の上に第1の層とはエッチング特性の異なる第2の層を形成する工程と、第2の層の上に第2の層とはエッチング特性の異なる第3の層を形成する工程とを含んでいることが好ましく、この場合には、第1素子形成領域において蓄電素子の第1電極を形成するために第1絶縁膜を除去する際に、第3の層にエッチングが施された後に第2の層が露出した段階でエッチングが阻止されることになる。これにより、蓄電素子の下部部分が第1絶縁膜に埋め込まれた状態になって、蓄電素子(第1電極)が転倒するのを防止することができる。
【0114】
また、第2の層が形成された後第3の層が形成される前に、第2素子形成領域において、コンタクトホールが形成される領域に位置する第2の層の部分を除去する工程を備えていることが好ましく、この場合には、第2素子形成領域にコンタクトホールを形成する際に、あらかじめ第3の層および第1の層とはエッチング特性の異なる第2の層の部分が除去されていることで、エッチングが容易に行なわれることになる。
【0115】
さらに、第3絶縁膜を形成する工程では、第1絶縁膜とはエッチング特性の異なる膜が形成されることが好ましく、この場合には、第1絶縁膜と第3絶縁膜のエッチング特性が互いに異なることで、第3絶縁膜が除去された段階でエッチングを止めることで、第1素子形成領域では第1絶縁膜が残された状態になる。これにより、蓄電素子の下部部分が第1絶縁膜に埋め込まれた状態になって、蓄電素子(第1電極)が転倒するのを防止することができる。
【0116】
また、第1電極となる層を形成する工程は、所定の粗面化処理を施して表面に凹凸を形成する工程を含むことが好ましく、この場合には、第1電極となる層に凹凸が形成された状態で第1絶縁膜の上面上に位置する第1電極となる層の部分が除去されることになる。このとき、この除去を研磨によって行なうことで、第1電極となる層の粒が飛散するのを効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図2】同実施の形態において、図1に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図3】同実施の形態において、図2に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図4】同実施の形態において、図3に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図5】同実施の形態において、図4に示す工程における一平面図である。
【図6】同実施の形態において、図5に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図7】同実施の形態において、図6に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図8】本発明の実施の形態2に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図9】同実施の形態において、図8に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図10】同実施の形態において、図9に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図11】同実施の形態において、図10に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図12】同実施の形態において、図11に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図13】同実施の形態において、図12に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図14】同実施の形態において、図13に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図15】同実施の形態において、図14に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図16】本発明の実施の形態3に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図17】同実施の形態において、図16に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図18】同実施の形態において、図17に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図19】同実施の形態において、図18に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図20】同実施の形態において、図19に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図21】同実施の形態において、図20に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図22】同実施の形態において、図21に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図23】本発明の実施の形態4に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図24】同実施の形態において、図23に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図25】同実施の形態において、図24に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図26】同実施の形態において、図25に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図27】同実施の形態において、図26に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図28】同実施の形態において、図27に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図29】従来の半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図30】図29に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図31】図30に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図32】図31に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図33】図32に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図34】図33に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【符号の説明】
2 半導体基板、3a、3b ポリシリコン膜、4、6、16、18 シリコン酸化膜、5a、5b ストレージノードコンタクトホール、7a、7b ビット線、8 層間膜、8a、8b 開口部、8c 溝部、10 粗面ポリシリコン膜、10a、10b ストレージノード、11a、11b、11c、20a、20b、20c 埋め込みTEOS膜、12a〜12d フォトレジストパターン、13 キャパシタ誘電体膜、14 セルプレート、15 層間絶縁膜、15a、15b コンタクトホール、17 シリコン窒化膜、17a 開口部、19a、19b、19c 埋め込みフォトレジスト。
Claims (6)
- 半導体基板の主表面に第1素子形成領域および第2素子形成領域をそれぞれ形成する工程と、
前記第1素子形成領域および前記第2素子形成領域に第1絶縁膜を形成する工程と、
前記第1素子形成領域に位置する前記第1絶縁膜の部分に蓄電素子を形成するための所定の開口部を形成するとともに、前記第1素子形成領域を連続して取囲むリング状溝部を形成する工程と、
前記開口部内を含む前記第1絶縁膜上に、蓄電素子の第1電極となる層を形成する工程と、
前記開口部内に位置する前記第1電極となる層を保護するための保護膜を前記開口部内に形成する工程と、
前記第1絶縁膜の上面上に位置する前記第1電極となる層を除去して前記開口部内に第1電極を形成する工程と、
前記第1素子形成領域に位置する前記第1絶縁膜の部分および前記保護膜を露出し、前記リング状溝部および前記第2素子形成領域に位置する前記第1絶縁膜の部分を覆うマスク材を形成して、前記第1絶縁膜の少なくとも一部を除去する絶縁膜除去工程と、
前記保護膜を除去する工程と、
前記保護膜が除去された前記第1電極上に誘電体膜を介在させて第2電極を形成して蓄電素子を形成する工程と
前記蓄電素子を覆うように前記半導体基板上に第2絶縁膜を形成する工程と
を備え、
前記第1電極を形成する工程は研磨によって行なわれる、半導体装置の製造方法。 - 前記保護膜を形成する工程は、前記保護膜として第3絶縁膜を形成する工程を含み、
前記保護膜を除去する工程は前記絶縁膜除去工程と同時に行なわれる、請求項1記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第1絶縁膜を形成する工程は、
第1の層を形成する工程と、
前記第1の層の上に前記第1の層とはエッチング特性の異なる第2の層を形成する工程と、
前記第2の層の上に前記第2の層とはエッチング特性の異なる第3の層を形成する工程と
を含む、請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第2の層が形成された後、前記第3の層が形成される前に、前記第2素子形成領域において、コンタクトホールが形成される領域に位置する前記第2の層の部分を除去する工程を備えた、請求項3記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第3絶縁膜を形成する工程では、前記第1絶縁膜とはエッチング特性の異なる膜が形成される、請求項2記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1電極となる層を形成する工程は、所定の粗面化処理を施して表面に凹凸を形成する工程を含む、請求項1〜5のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
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