JP2005252283A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置およびその製造方法に係わり、特にDRAM(Dynamic Random Access Memory)の高集積化、及び高信頼性化に寄与する半導体装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a semiconductor device contributing to high integration and high reliability of a DRAM (Dynamic Random Access Memory) and a manufacturing method thereof.
DRAMの高集積化、及び低価格化を達成する為には、その基本構成要素であるセルの微細化を進めていかなければならない。一般的なDRAMセルは、一つのMOSFETと、一つのキャパシタから構成される。 In order to achieve high integration and low cost of DRAM, it is necessary to proceed with miniaturization of cells which are the basic components. A typical DRAM cell is composed of one MOSFET and one capacitor.
セルの微細化を進めていく上での大きな問題は、小さなセルサイズで、いかにして大きなキャパシタ容量を確保するかということである。
近年、キャパシタ容量を確保する方法として、基板に溝を形成し、その中にキャパシタを形成するトレンチ型キャパシタや、キャパシタをMOSFETの上部に3次元的に形成するスタック型キャパシタが提案され、また実際のDRAMに採用されている。さらにスタック型キャパシタには、基板と概ね平行な方向に配置された蓄積電極を複数枚形成し、それぞれの蓄積電極の上下両面をキャパシタとして用いるFIN型キャパシタや、シリンダ状の蓄積電極を用いるシリンダ型キャパシタなどの改良されたセル構造が提案されている。
A major problem in promoting cell miniaturization is how to secure a large capacitor capacity with a small cell size.
In recent years, as a method for securing the capacitor capacity, a trench type capacitor in which a groove is formed in a substrate and a capacitor is formed therein, and a stack type capacitor in which a capacitor is three-dimensionally formed on an upper part of a MOSFET have been proposed, and actually It is used in DRAMs. Furthermore, in the stack type capacitor, a plurality of storage electrodes arranged in a direction substantially parallel to the substrate are formed, and a FIN type capacitor using the upper and lower surfaces of each storage electrode as a capacitor, or a cylinder type using a cylindrical storage electrode Improved cell structures such as capacitors have been proposed.
これらのセル構造、及びその製造プロセスを適用することにより64MBIT程度の集積度のDRAMを実現する事が可能になった。
しかし、トレンチ型キャパシタにおいては、キャパシタ電極に印加される電圧によってトレンチの周囲に形成される空乏層からなる電荷蓄積領域が大きく拡がるために、隣接するキャパシタのトレンチを接近して設けた場合、蓄積電荷のリークを生じて情報が失われるという現象を生じる。そのため、各セル間の分離領域幅、即ちフィールド酸化膜が配設される領域の幅を広くとる必要があり、これによって集積度の向上が妨げられるという問題がある。
By applying these cell structures and manufacturing processes thereof, it has become possible to realize a DRAM having an integration degree of about 64 MBIT.
However, in the trench type capacitor, the charge accumulation region composed of the depletion layer formed around the trench is greatly expanded by the voltage applied to the capacitor electrode. A phenomenon occurs in which information is lost due to charge leakage. For this reason, it is necessary to increase the width of the separation region between the cells, that is, the width of the region where the field oxide film is disposed, which hinders improvement in the degree of integration.
そこで、DRAMの高集積化および高信頼性に寄与するデバイスとして、スタック型キャパシタが有望視されている。
微細化されたスタック型キャパシタとして、「A 0.29- μm2 MIM−CROWN Cell and Process Technologies for1−Gigabit DRAMs」1994年, 第927頁〜第 929頁が報告されている。
Therefore, a stacked capacitor is considered promising as a device that contributes to high integration and high reliability of DRAM.
As a miniaturized stack type capacitor, “A 0.29-
図29にそのメモリセルの断面図を示す。図中、参照番号100はWSi2 /polySiのワード線、101は第 1のポリシリコンプラグ、102はポリSiプラグ上に形成したWSi2 /polySiのビット線、103は第2のポリシリコンプラグ、104はWのシリンダ型蓄積電極、105Ta2O5 の誘電体膜、106はCVD−TiNの対向電極を示している。
FIG. 29 shows a cross-sectional view of the memory cell. In the figure,
そして、上記シリンダ型キャパシタを用いることにより、集積度の高いDRAMを提供することができる。
ところが、上記シリンダ型キャパシタを採用した場合、微細化とともに、より小さいセル面積で十分なキャパシタ容量を確保するために、キャパシタ部の高さは益々高くする必要がある。そのため、セル部と周辺回路部との高低差、すなわち段差が大きな問題となる。例えば、金属配線をセル部及び周辺回路部上でパターニングする際に、フォトリソグラフィの焦点深度が段差により不足することで寸法精度が低下することになる。
By using the cylinder capacitor, a highly integrated DRAM can be provided.
However, when the above-described cylinder type capacitor is employed, the height of the capacitor portion needs to be increased more and more in order to ensure sufficient capacitor capacity with a smaller cell area as well as miniaturization. Therefore, the height difference between the cell portion and the peripheral circuit portion, that is, a step becomes a big problem. For example, when patterning a metal wiring on a cell portion and a peripheral circuit portion, the dimensional accuracy is lowered because the depth of focus of photolithography is insufficient due to a step.
また、周辺回路部に絶縁膜を埋め込むことで、セル部と周辺回路部との段差をなくすことも考えられるが、周辺回路部におけるコンタクトのアスペクト比が大きくなってしまい、エッチングのコントロールを難しくするという別の問題が生じてしまう。 It is also possible to eliminate the step between the cell portion and the peripheral circuit portion by embedding an insulating film in the peripheral circuit portion, but the contact aspect ratio in the peripheral circuit portion becomes large, and etching control becomes difficult. Another problem will arise.
さらに、微細化を進めるにしたがって配線間隔も益々狭くなり、配線の寄生容量も増大する傾向にある。 Furthermore, as the miniaturization progresses, the wiring interval becomes smaller and the parasitic capacitance of the wiring tends to increase.
本発明の目的は、〔例えば256MDRAM以上の〕高集積度のDRAMを、その信頼性を損なうことなく安定して実現する半導体装置およびその製造方法を提供することを目的である。 An object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same which can stably realize a highly integrated DRAM (for example, 256 MDRAM or more) without impairing its reliability.
本発明の1観点によれば、
半導体基板上にメモリセル領域と周辺回路領域とを有する半導体装置において、
前記基板中に形成された一対の不純物拡散領域と、該基板表面に形成されたゲート電極とを含む転送トランジスタと、
該転送トランジスタ上を覆って前記基板上に形成された第1の絶縁膜と、
該第1の絶縁膜を貫通して、前記一対の不純物拡散領域の一方に達する第1のコンタクトホールと、
該第1のコンタクトホール内に充填された導電プラグと、
前記導電プラグを覆って、前記第1の絶縁膜上に形成された第2の絶縁膜と、前記第1、第2の絶縁膜を貫通して、前記一対の不純物拡散領域の他方に達する第2のコンタクトホールと、
該第2の絶縁膜上に延在し、該第2のコンタクトホールを介して該他方の不純物拡散領域に接続するビット線と、
前記ビット線の上面、側面を覆う第3の絶縁膜と、
前記ビット線の側面を覆う第3の絶縁膜に整合し、前記導電プラグ上で前記第2の絶縁膜に形成された開口と、
前記第2、第3の絶縁膜によって前記ビット線から絶縁され、前記開口を介して前記導電プラグと電気的に接続された蓄積電極と、
該蓄積電極表面に形成された誘電体膜と、
該誘電体膜表面に形成された対向電極と、
を有する半導体装置
が提供される。
According to one aspect of the present invention,
In a semiconductor device having a memory cell region and a peripheral circuit region on a semiconductor substrate,
A transfer transistor including a pair of impurity diffusion regions formed in the substrate and a gate electrode formed on the substrate surface;
A first insulating film formed on the substrate so as to cover the transfer transistor;
A first contact hole penetrating the first insulating film and reaching one of the pair of impurity diffusion regions;
A conductive plug filled in the first contact hole;
A second insulating film formed on the first insulating film, covering the conductive plug, and penetrating through the first and second insulating films and reaching the other of the pair of impurity diffusion regions. Two contact holes,
A bit line extending on the second insulating film and connected to the other impurity diffusion region through the second contact hole;
A third insulating film covering the upper and side surfaces of the bit line;
An opening formed in the second insulating film on the conductive plug in alignment with a third insulating film covering a side surface of the bit line;
A storage electrode insulated from the bit line by the second and third insulating films and electrically connected to the conductive plug through the opening;
A dielectric film formed on the surface of the storage electrode;
A counter electrode formed on the surface of the dielectric film;
A semiconductor device is provided.
本発明の他の観点によれば、
半導体基板上にメモリセル領域と周辺回路領域とを有する半導体装置の製造方法において、
前記基板上に、一対の不純物拡散領域と、ゲート電極とを含む転送トランジスタを形成する工程と、
該転送トランジスタを覆って前記基板上に第1の絶縁膜を形成する工程と、
該第1の絶縁膜を貫通して、前記一対の不純物拡散領域の一方に達する第1のコンタクトホールを形成する工程と、
該第1のコンタクトホール内に導電層を形成し、蓄積電極の接続用プラグを形成する工程と、
前記接続用プラグを覆って、前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成する工程と、
該第2、第1の絶縁膜を貫通して、前記一対の不純物拡散領域の他方に達する第2のコンタクトホールを形成する工程と、
該第2の絶縁膜上に延在し、該第2のコンタクトホールを介して該他方の不純物拡散領域に接続するビット線を形成する工程と、
前記プラグと電気的に接続する蓄積電極を形成する工程と、
該蓄積電極表面に誘電体膜を形成する工程と、
該誘電体膜表面に対向電極を形成する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
が提供される。
According to another aspect of the invention,
In a method for manufacturing a semiconductor device having a memory cell region and a peripheral circuit region on a semiconductor substrate,
Forming a transfer transistor including a pair of impurity diffusion regions and a gate electrode on the substrate;
Forming a first insulating film on the substrate so as to cover the transfer transistor;
Forming a first contact hole penetrating the first insulating film and reaching one of the pair of impurity diffusion regions;
Forming a conductive layer in the first contact hole and forming a storage electrode connection plug;
Covering the connection plug and forming a second insulating film on the first insulating film;
Forming a second contact hole penetrating the second and first insulating films and reaching the other of the pair of impurity diffusion regions;
Forming a bit line extending on the second insulating film and connected to the other impurity diffusion region through the second contact hole;
Forming a storage electrode electrically connected to the plug;
Forming a dielectric film on the surface of the storage electrode;
Forming a counter electrode on the surface of the dielectric film;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
Is provided.
工程数を削減しつつ、製造歩留りを維持でき、半導体装置の高性能化・高密度化に寄与するところが大きい。
導電層からなる1つのプラグにより1回のかさ上げをした構造をとっている。つまり、ワード線形成後にかさ上げの為の、蓄積電極の接続用プラグを形成し、SAC(SelfAligned Contact)によりビット線間に蓄積電極を形成しているため、基板表面からのキャパシタ高さを低くすることができる。
The manufacturing yield can be maintained while reducing the number of processes, which greatly contributes to higher performance and higher density of semiconductor devices.
It has a structure in which it is raised once by one plug made of a conductive layer. That is, since the storage electrode connection plug for raising the word line is formed and the storage electrode is formed between the bit lines by SAC (Self-Aligned Contact), the capacitor height from the substrate surface is reduced. can do.
したがって、従来よりもセル部と周辺回路部との高低差を抑えることができ、周辺回路部におけるコンタクトホールの形成を容易に行うことができる。 Therefore, the height difference between the cell portion and the peripheral circuit portion can be suppressed as compared with the conventional case, and the contact hole can be easily formed in the peripheral circuit portion.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
[第1実施形態]本発明の第1実施形態は、図1A乃至図2Hに示される。
図中、参照番号1はp型シリコン基板、2はフィールドSiO2 膜、3はゲート酸化膜、4はシリコン層、5はタングステンシリサイド(WSi)層、6はSiO2 膜、7はSiON膜、8はゲート電極(ワード線となる1層目配線)、9はn- 型不純物拡散層、10はサイドウォール、11はSiO2 膜、12はSi3 N4 膜、13はボロホスホシリケートガラス(BPSG)膜、14はSi3 N4 膜、15はコンタクトホール、16は導電性プラグ、17はSiO2 膜、18はシリコン層、19はWSi、20はSiO2 膜、21はSiON膜、22はビット線(2層目配線)、23はサイドウォール、24はSiO2 膜、25はSi3 N4 膜、27は蓄積電極、29はキャパシタ誘電体膜となるTa2 O5 膜、30は対向電極となるTiN、31は層間絶縁膜となるBPSG膜を示している。N1、P1、P2は、それぞれnウェル、pウェル、pウェルを示す。以下、これらのウェルの図示は省略する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment] A first embodiment of the present invention is shown in FIGS. 1A to 2H.
In the figure,
図1Aは、本実施形態の半導体装置のメモリセル部の平面図である。図中、縦方向にワード線8が配列され、その上に横方向にビット線22が配列され、その上にキャパシタCが配置されている。
FIG. 1A is a plan view of a memory cell portion of the semiconductor device of this embodiment. In the figure,
図1Bは、図1Aに対応するメモリセル部の断面図であり、図1A)のA−A’、B−B’線に沿う断面を示している。A−A’断面はワード線、ビット線両者と交差し、B−B’断面はビット線と交差し、ワード線とは平行である。便宜上、A−A’部とB−B’部とを連続して示す。 FIG. 1B is a cross-sectional view of the memory cell portion corresponding to FIG. 1A, and shows a cross section taken along lines A-A ′ and B-B ′ of FIG. The A-A ′ cross section intersects both the word line and the bit line, the B-B ′ cross section intersects the bit line, and is parallel to the word line. For convenience, the A-A ′ portion and the B-B ′ portion are shown in succession.
図2A乃至図6は本実施形態による半導体装置の製造方法を説明する半導体基板の断面図であり、図面の左側がメモリセル部MCで、右側が周辺回路部PCである。メモリセル部MCが図1Bに対応する。周辺回路部PCには、nウェルN2も形成される。以下、図面を参照して、第1実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。 2A to 6 are cross-sectional views of the semiconductor substrate illustrating the method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment. The left side of the drawing is the memory cell portion MC, and the right side is the peripheral circuit portion PC. The memory cell part MC corresponds to FIG. 1B. An n well N2 is also formed in the peripheral circuit portion PC. Hereinafter, a method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to the drawings.
図2Aを参照して、p型シリコン基板1上に公知の技術を用いてLOCOS分離(選択酸化)を行い、厚さ250nmのフィールドSiO2 膜2を形成した後、熱酸化により、厚さ5〜10nmのゲート酸化膜となるSiO2 膜3を形成する。
Referring to FIG. 2A, LOCOS separation (selective oxidation) is performed on a p-
次いで、CVD法により全面に、高濃度にn型またはp型の不純物を含む厚さ50nmのドープトシリコン層4、厚さ120nmのWSi層5、厚さ80nmのSiO2 膜6を順次形成する。なお、ドープトシリコン層4は、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコンのいずれも用いることができる。
Next, a 50 nm-thick
次いで、その上に反射防止膜として、フィトリソグラフィに用いる露光波長に対して適当な吸収を有する膜、例えば厚さ30nm程度のSiON膜7をプラズマCVD法により形成する。
Next, a film having an appropriate absorption with respect to the exposure wavelength used in phytolithography, for example, a
さらに、パターニングされたレジストマスク(図示せず)により、SiON膜7とSiO2 膜6とを例えばFを含むエッチャントガスで、WSi層5と多結晶シリコン層4とを例えばClを含むエッチャントガスでそれぞれ選択的に除去して、ゲート電極8を形成する。なお、ゲート電極8はワード線となる。
Further, using a patterned resist mask (not shown), the
図2Bを参照して、ゲート電極8をマスクとして、P(リン)イオンをシリコン基板1中に注入し、n- 型不純物拡散層9を形成する。なお、n- 型不純物拡散層9は、セル部では転送トランジスタのソース、ドレインとなり、周辺回路部ではnチャネルトランジスタのLDD用の拡散層となる。次いで、減圧CVD法により全面に厚さ60nmのSiO2 膜を形成し、異方性エッチングにより、SiO2 からなるサイドウォール10を形成する。
Referring to FIG. 2B, using the
周辺回路部のnチャネルトランジスタ領域に砒素イオンを注入することによりn+拡散層55を形成し、周辺部のnウェルN2内のpチャネルトランジスタ領域にボロンイオンを注入することによりp+ 拡散層57を形成する。以下、拡散層の図示は適宜省略する。 An n + diffusion layer 55 is formed by implanting arsenic ions into the n channel transistor region of the peripheral circuit portion, and a p + diffusion layer 57 is formed by implanting boron ions into the p channel transistor region in the n well N2 of the peripheral portion. Form. Hereinafter, the illustration of the diffusion layer is omitted as appropriate.
図2Cを参照して、減圧CVD法により全面に、厚さ20nmのSiO2 膜11、厚さ50〜100nm、好ましくは80nmのSi3 N4 膜12を形成する。
次いで、平坦化膜として全面に厚さ300〜400nmのBPSG膜13を形成し、窒素雰囲気中で800℃程度の熱処理によりBPSG膜13をリフローする。なお、完全に平坦化を行うためには、CMP(ChemicalMechanical Polishing)により表面を研磨して平坦化を行うことが好ましい。
Referring to FIG. 2C, a 20 nm thick SiO 2 film 11 and a 50 to 100 nm thick, preferably 80 nm Si 3 N 4 film 12 are formed on the entire surface by low pressure CVD.
Next, a
また、BPSG膜にかえて、ホスホシリケートガラス(PSG)、スピンオンガラス(SOG)、絶縁性樹脂等を用いることもできる。
SiO2 膜11はSi3 N4 膜12を除去する際のストッパ膜となり、Si3N4 膜12はBPSG膜13を除去する際のストッパ膜となる。このとき、Si3 N4 膜12の膜厚を厚くしてしまうと、Si3 N4 膜の誘電率がSiO2 膜に比べて高いために、配線間の容量が増大してしまう。エッチングストッパとしての機能が確保できれば、Si3 N4 膜12の膜厚は薄い方が好ましい。
Instead of the BPSG film, phosphosilicate glass (PSG), spin-on glass (SOG), insulating resin, or the like can be used.
SiO 2 film 11 serves as a stopper film when removing the Si 3 N 4 film 12, the Si 3 N 4 film 12 as a stopper film when removing the
図2Dを参照して、減圧CVD法により全面に、厚さ50nmのSi3 N4 膜14を形成し、パターニングされたレジストマスク(図示せず)により、Si3N4 膜14を選択的に除去する。次いで、BPSG膜13を選択的にエッチングしてSi3 N4 膜12を一部削ったところで止め、続いてSi3 N4 膜12、SiO2 膜11を選択的に除去する。Si3 N4 膜12の選択的エッチングによってSi3 N4 膜14の開口部下にはSiO2 膜11を残した孔が形成される。次いで、SiO2 の選択エッチングを行うことにより、基板表面が露出される。サイドウォール10はほとんどエッチングされずに残る。
Referring to FIG. 2D, a Si 3 N 4 film 14 having a thickness of 50 nm is formed on the entire surface by low pressure CVD, and the Si 3 N 4 film 14 is selectively formed by a patterned resist mask (not shown). Remove. Next, the
隣接するワード線間の領域についてより詳細に考察する。図2Cの状態で、ワード線の上面は、酸化膜6、SiON膜7で覆われている。ワード線の側面は酸化シリコンのサイドウォール10で覆われている。このワード線構造を覆って基板全面に酸化膜11、窒化膜12が形成されている。さらに、その上にはBPSG膜13が形成されている。隣接するワード線構造間の領域を上方から見ると、BPSG膜13、窒化膜12、酸化膜11がこの順番で下方に凸の形状で存在する。これらの膜は、上方より1つづつ選択的にエッチすることができる。ホトレジストマスクを利用してBPSG膜13を異方的に選択エッチすると、その底面に窒化膜12が露出した状態でエッチングが終了する。窒化膜12、酸化膜11はワード線の側壁、基板表面に沿ってコンフォーマルに形成されているので、エッチングはその形状に倣って終了する。次に、窒化膜12の選択エッチングを行うと、酸化膜11が露出した状態でエッチングが終了する。この状態で、ワード線構造間の領域は酸化膜11を残してエッチした開口で占められる。薄い酸化膜11をエッチすると基板表面が露出する。ワード線構造はほとんど完全に残る。
Consider in more detail the area between adjacent word lines. In the state of FIG. 2C, the upper surface of the word line is covered with the
このようにして、SACによるコンタクトホール15を形成する。次いで、減圧CVD法により、厚さ300nmのドープトシリコン層をコンタクトホール15に埋め込み、CMP法によりSi3 N4 膜14上のドープトシリコン層を除去して、プラグ16a、16bを形成する。プラグ16bは、ビット線コンタクト用であり、プラグ16aは蓄積電極コンタクト用である。なお、以下、プラグ16はプラグ16a、16b両者を指す。
In this way, the
なお、ドープトシリコンの他、W、TiN等を用いて、プラグ16を形成することもできる。WまたはTiN層はCVDで堆積できる。
図2Eを参照して、減圧CVD法により全面に、厚さ20〜60nmのSiO2 膜17を形成する。酸化膜17は緻密な高温酸化膜で形成することが好ましい。このような膜はコンフォーマルな性質を有する。下地表面が平坦化されているため、平坦な膜が形成される。このSiO2 膜17は、必要個所において、プラグ16と2層目配線となるビット線とを絶縁する。次いで、パターニングされたレジストマスク(図示せず)により、SiO2 膜17を選択的に除去して、ビット線のコンタクト部HBを形成する。図中、右側の周辺回路においてもプラグ16と上部配線とのコンタクト部が開口される。次いで、減圧CVD法により全面に厚さ40nmのドープトシリコン層18、厚さ120nmのWSi層19、厚さ120nmのSiO2 膜20、プラズマCVD法により反射防止膜となるSiON膜21を順次形成する。次いで、パターニングされたレジストマスク(図示せず)により、それぞれの層を選択的に除去してビット線22を形成する。周辺回路においても、必要に応じて下のプラグに接続された配線が形成される。
Note that the
Referring to FIG. 2E, a SiO 2 film 17 having a thickness of 20 to 60 nm is formed on the entire surface by a low pressure CVD method. The
さらに、減圧CVD法により全面に厚さ60nmのSiO2 膜を形成し、異方性エッチングによりSiO2 からなるサイドウォール23を形成する。
図2Fを参照して、減圧CVD法により全面に、厚さ10〜30nmのSiO2 膜24、厚さ60〜100nmのSi3 N4 膜25を形成する。
Further, a SiO 2 film having a thickness of 60 nm is formed on the entire surface by a low pressure CVD method, and sidewalls 23 made of SiO 2 are formed by anisotropic etching.
Referring to FIG. 2F, an SiO 2 film 24 having a thickness of 10 to 30 nm and an Si 3 N 4 film 25 having a thickness of 60 to 100 nm are formed on the entire surface by a low pressure CVD method.
図2Gを参照して、平坦化膜として全面に厚さ1000〜1500nmのBPSG膜26を形成し、窒素雰囲気中で800℃の熱処理によりBPSG膜26をリフローする。なお、完全に平坦化を行うためには、CMP法により表面を研磨して平坦化を行うことが好ましい。
Referring to FIG. 2G, a
SiO2 膜24は、Si3 N4 膜25を除去する際のストッパ膜となり、耐圧を確保するために形成する。また、Si3 N4 膜25は、BPSG膜26を除去する際のストッパ膜となる。このとき、Si3 N4 膜25の膜厚を厚くしてしまうと、Si3 N4 膜の誘電率がSiO2 膜のそれに比べて高いために、配線間の容量が増大してしまう。エッチングストッパとしての機能を果たせる限り、Si3 N4 膜25の膜厚は薄い方が好ましい。
The SiO 2 film 24 serves as a stopper film for removing the Si 3 N 4 film 25 and is formed to ensure a withstand voltage. Further, the Si 3 N 4 film 25 serves as a stopper film when the
次いで、パターニングされたレジストマスクにより(図示せず)、BPSG膜26、Si3 N4 膜25、SiO2 膜24、を順次選択的に除去して、蓄積電極形成用のコンタクトホールHCを形成する。プラグ16用のコンタクトホール15形成時と同様、ビット線構造を覆うSiO2 膜24、Si3 N4 膜25によるセルフアラインが行われる。
Next, the
次いで、減圧CVD法により全面に厚さ60nmのドープトシリコン層を形成し、蓄積電極形成用のコンタクトホール内に蓄積電極層を形成する。残った孔を埋め込むようにレジスト28を塗布した後、CMP法により表面を研磨してBPSG膜26上のシリコン層を除去し、蓄積電極27を形成する。
Next, a 60 nm-thick doped silicon layer is formed on the entire surface by low pressure CVD, and a storage electrode layer is formed in the contact hole for forming the storage electrode. After applying the resist 28 so as to fill the remaining holes, the surface is polished by CMP to remove the silicon layer on the
蓄積電極27内のレジスト28を除去する。次いで、Si3 N4 膜25、シリコンの蓄積電極27をエッチングストッパとしてHF系のウェットエッチングにより、BPSG膜26を除去し、蓄積電極27の外側面も露出させる。
The resist 28 in the
図2Hを参照して、高速窒化法(RTN:Rapid Thermal Nitridation)により、蓄積電極27の表面を窒化する。次いで、減圧CVD法により、膜厚5〜15nmのTa2 O5 膜29を形成し、800〜850℃程度の酸化熱処理または酸素プラズマアニールを行う。このようにして、キャパシタの誘電体膜29が形成される。
Referring to FIG. 2H, the surface of
さらに、減圧CVD法により全面に、対向電極となる厚さ50nmのTiNを形成し、パターニングされたレジストマスク(図示せず)をマスクとしてエッチングを行うことにより、対向電極30を形成する。
Further, TiN having a thickness of 50 nm serving as a counter electrode is formed on the entire surface by low pressure CVD, and the
その後、層間絶縁膜形成、コンタクトホール開口の工程を経て、図1Bの構造を得る。さらに、配線層形成などの工程を経ることにより、スタック型キャパシタが製造される。
本実施形態では、導電層からなるプラグ16により1回のかさ上げをした構造をとっている。つまり、ワード線形成後にかさ上げの為の、接続用プラグ16を形成し、SACによりビット線間に蓄積電極27を形成している。このため、ビット線の配線構造分キャパシタ高さを低くすることができる。
Thereafter, through the steps of forming an interlayer insulating film and opening a contact hole, the structure of FIG. 1B is obtained. Furthermore, a stack type capacitor is manufactured through processes such as wiring layer formation.
In the present embodiment, a structure in which the
したがって、セル部と周辺回路部との高低差を抑えることができ、周辺回路部におけるコンタクトホールの形成を容易に行うことができる。
本実施形態において、図1Aに示すように、蓄積電極のコンタクトホールは、ワード線とビット線で囲まれた格子状の領域内に開口している。
Therefore, the height difference between the cell portion and the peripheral circuit portion can be suppressed, and the contact hole can be easily formed in the peripheral circuit portion.
In this embodiment, as shown in FIG. 1A, the contact hole of the storage electrode is opened in a lattice-shaped region surrounded by the word line and the bit line.
図3は、ビット線コンタクト部と蓄積電極コンタクト部とにプラグ16b、16aを形成した工程における平面図であり、図2Dに対応している。
例えば、デザインルールが0.2μmの場合、0.2μmで囲まれた領域、すなわち0.2μm平方のコンタクトホール内にサイドウォール等の絶縁膜が片側で0.06μmの厚さで形成されているとすれば、0.08μm□のコンタクトホールになる。このときの問題点は、エッチングであり、このような微細で深いコンタクトホールのエッチングは極めて難しい。
FIG. 3 is a plan view in the process of forming the
For example, when the design rule is 0.2 μm, an insulating film such as a sidewall is formed with a thickness of 0.06 μm on one side in a region surrounded by 0.2 μm, that is, in a 0.2 μm square contact hole. Then, the contact hole becomes 0.08 μm □. The problem at this time is etching, and etching such a fine and deep contact hole is extremely difficult.
特に、256MDRAM以上の集積度の高いデバイス(デザインルールが0.22μm程度以下)においては、その解像度を上げるため、波長の短いエキシマ・ステッパーを用いなくてはならないが、それだけでは解像力や製造マージンを考えた場合不十分であり、何等かの超解像手法が必要である。その中でも最も有力なのが、位相シフト法と呼ばれる方法で、隣り合うパターンの位相を180 °反転させるLevenson型の位相シフト法は最も効果が大きく期待されている方法である。 In particular, in a highly integrated device of 256 MDRAM or more (design rule is about 0.22 μm or less), an excimer stepper with a short wavelength must be used to increase the resolution. When considered, it is insufficient, and some super-resolution technique is necessary. Among them, the most prominent is the method called the phase shift method, and the Levenson type phase shift method that inverts the phase of adjacent patterns by 180 ° is the method that is expected to be most effective.
しかしながら、その隣り合うパターンの位相を反転させるという原理に沿ったパターンでなくては、その効果は発揮出来ない。図3に示したプラグ16のレイアウトでは、1つのビット線コンタクト16bに2つの蓄積電極コンタクト16bが3角形型に隣接する。互いに隣接する3つのコンタクトを互いに逆位相にすることはできない。従って、図3はLevenson型の位相シフトを適用しにくいレイアウトになっている。
However, the effect cannot be exhibited unless the pattern conforms to the principle of inverting the phase of the adjacent patterns. In the layout of the
また、ビット線は、周辺回路部(特にセンスアンプ)においてもn型拡散層にコンタクトする必要がある。その場合、図2Dに示したように、プラグ16を周辺回路部にも設けている。つまり、周辺回路部でのコンタクトは、ビット線/プラグ/n型拡散層というコンタクト構造になり、コンタクト面を2つ有することとなる。従って、ビット線が拡散層に直接コンタクトする場合に比べて、コンタクト抵抗の値が大きくなったり、コンタクト抵抗がばらつくという問題がある。
Further, the bit line needs to contact the n-type diffusion layer also in the peripheral circuit portion (especially the sense amplifier). In that case, as shown in FIG. 2D, the
さらに、周辺回路部ではコンタクト部がメモリセル部に比べて散在しており、孤立パターンとなっている。このとき、プラグ16のパターニングにはLevenson型の位相シフトを用いようとしても、この方法は孤立パターンには有効ではなくかえってLevenson型の位相シフトの効果を出すために露光の条件(開口数、σ値、露光時間)を最適化すると、より大きな径のコンタクトホールでないと開口しなくなるという問題がある。
Further, in the peripheral circuit portion, the contact portions are scattered as compared with the memory cell portion, and an isolated pattern is formed. At this time, even if the Levenson type phase shift is used for the patterning of the
〔第2の実施形態〕第2実施形態では、プラグ16を蓄積電極のコンタクト部のみに形成し、Levenson型の位相シフトの効果を出して蓄積電極部のコンタクトホールを形成する。
[Second Embodiment] In the second embodiment, the
また、ビット線を直接、周辺回路部にコンタクトさせ、コンタクト抵抗のばらつきを抑える。
以下、第2実施形態について図面を参照しつつ、具体的に説明する。第2実施形態は図4A乃至図9Iに示される。図中、同一符号は同一のものを示すものとし、図1A〜図3と対応する工程についてはその説明を省略する。
In addition, the bit line is brought into direct contact with the peripheral circuit portion to suppress variations in contact resistance.
Hereinafter, the second embodiment will be specifically described with reference to the drawings. The second embodiment is shown in FIGS. 4A to 9I. In the figure, the same reference numerals denote the same components, and the description of the steps corresponding to those in FIGS. 1A to 3 is omitted.
図4A、5A、…8Aは、本実施形態におけるメモリセルの平面図である。図中、縦方向にワード線8が延在する。図4B、5B、…8Bは、本実施形態における周辺回路の2つのMOSトランジスタの平面図である。
4A, 5A,... 8A are plan views of the memory cell in the present embodiment. In the figure, a
図9A〜図9Iは、本実施形態による半導体装置の製造工程を説明するチップの断面図であり、図4A、5A、…8Aのメモリセル部MCのA−A’、B−B’断面、図4B、5B、…8Bの周辺回路PCのC−C’断面にそれぞれ対応している。 9A to 9I are cross-sectional views of the chip for explaining the manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment, taken along the lines AA ′ and BB ′ of the memory cell portion MC in FIGS. 4A, 5A,. 4B, 5B,... 8B respectively correspond to the CC ′ cross section of the peripheral circuit PC.
図4A、4B、9Aを参照して、p型シリコン基板1上に、図2Aで説明したのと同様の技術を用いて、フィールド酸化膜2を形成した後、ゲート酸化膜3およびゲート電極8を形成する。なお、ゲート電極はワード線となる。ウェル構造は省略するが、図1Bと同様である。
Referring to FIGS. 4A, 4B, and 9A,
図9Bを参照して、図2Bで説明したのと同様の技術を用いて、ゲート電極8をマスクとしてn- 型不純物拡散層9を形成する。なお、n- 型不純物拡散層9は転送トランジスタのソース、ドレインとなる。次いで、厚さ60nmのSiO2 膜を形成し異方性エッチングすることにより、SiO2 からなるサイドウォール10を形成する。
Referring to FIG. 9B, n − -type
図9Cを参照して、図2Cで説明したのと同様の技術を用いて、SiO2 膜11、Si3 N4 膜12を形成する。
次いで、平坦化膜としてBPSG膜13を形成し、熱処理によりBPSG膜13をリフローする。なお、完全に平坦化を行うためには、CMP法により表面を研磨して平坦化を行うことが好ましい。
Referring to FIG. 9C, the SiO 2 film 11 and the Si 3 N 4 film 12 are formed using the same technique as described in FIG. 2C.
Next, a
図5A、5B、9Dを参照して、減圧CVD法により全面に、厚さ50nmのSi3N4 膜14を形成する。次いで、Levenson型の位相シフト法を適用してパターニングされたレジストマスク(図示せず)により、Si3 N4 膜14、BPSG膜13、Si3 N4 膜12、SiO2 膜11を選択的に除去して、蓄積電極をn- 型不純物拡散層9にコンタクトさせるコンタクトホール15aのみを形成する。ビット線をn- 型拡散層9にコンタクトさせるコンタクトホールや周辺回路のコンタクトホールはこの段階では形成されない。
5A, 5B, and 9D, a Si 3 N 4 film 14 having a thickness of 50 nm is formed on the entire surface by a low pressure CVD method. Next, the Si 3 N 4 film 14, the
さらに、減圧CVD法により、厚さ300nmのドープトシリコン層をコンタクトホール15aに埋め込み、CMP法によりSi3 N4 膜14上のドープトシリコン層を除去して、導電プラグ16aを形成する。
Further, a doped silicon layer having a thickness of 300 nm is buried in the contact hole 15a by the low pressure CVD method, and the doped silicon layer on the Si 3 N 4 film 14 is removed by the CMP method to form the
図6A、6B、9Eを参照して、減圧CVD法により全面に、厚さ20〜60nmのSiO2 膜17を形成する。このSiO2 膜17は、プラグ16a表面を覆い、プラグ16aと2層目配線となるビット線とを絶縁する。
Referring to FIGS. 6A, 6B, and 9E, a SiO 2 film 17 having a thickness of 20 to 60 nm is formed on the entire surface by a low pressure CVD method. The SiO 2 film 17 covers the surface of the
次いで、パターニングされたレジストマスク(図示せず)により、SiO2 膜17、Si3 N4 膜14、BPSG膜13、Si3 N4 膜12、SiO2 膜11を選択的に除去して、ビット線22のコンタクトホール15bと周辺回路のコンタクトホール15bとを同時に形成する。
Next, the SiO 2 film 17, Si 3 N 4 film 14,
図7A、7B、9Eを参照して、減圧CVD法により全面に厚さ40nmのドープトシリコン層18、厚さ120nmのWSi層19、厚さ120nmのSiO2 膜20、プラズマCVD法により反射防止膜となるSiON膜21を順次形成する。次いで、パターニングされたレジストマスク(図示せず)により、それぞれの層を選択的に除去してビット線22を形成する。
Referring to FIGS. 7A, 7B, and 9E, 40 nm-thick
さらに、減圧CVD法によりビット線構造を覆って、基板全面に厚さ60nmのSiO2 膜を形成し、異方性エッチングによりSiO2 からなるサイドウォール23を形成する。
Further, a SiO 2 film having a thickness of 60 nm is formed on the entire surface of the substrate so as to cover the bit line structure by a low pressure CVD method, and a
図9Fを参照して、図2Fで説明したのと同様な技術を用いて、基板全面にSiO2膜24、Si3 N4膜25を順次形成する。
図9Gを参照して、図2Gで説明したのと同様な技術を用いて、BPSG膜26を形成し、熱処理によりBPSG膜26をリフローする。なお、完全に平坦化を行うためには、CMP法により表面を研磨して平坦化を行うことが好ましい。
Referring to FIG. 9F, a SiO 2 film 24 and a Si 3 N 4 film 25 are sequentially formed on the entire surface of the substrate using the same technique as described in FIG. 2F.
Referring to FIG. 9G,
図8A、8B、9Gを参照して、BPSG膜26、Si3 N4 膜25、SiO2 膜24、を順次選択的に除去して、蓄積電極形成用のコンタクトホールを形成する。
さらに、ドープトシリコン層を形成し、さらに蓄積電極形成用のコンタクトホール内を埋め込むようにレジスト28を塗布した後、CMP法により表面を研磨してBPSG膜26上のシリコン層を除去し、蓄積電極27を形成する。
Referring to FIGS. 8A, 8B, and 9G, the
Further, after forming a doped silicon layer and applying a resist 28 so as to fill the contact hole for forming the storage electrode, the surface is polished by a CMP method to remove the silicon layer on the
図9Hを参照して、図2Hで説明したのと同様な技術を用いて、蓄積電極内のレジスト28を除去する。次いで、Si3 N4 膜25をエッチングストッパとしてウェットエッチングによりBPSG膜26を除去し、蓄積電極の外側面も露出させる。RTN法により蓄積電極27の表面を窒化する。次いで、Ta2 O5 膜29を形成し酸化熱処理または酸素プラズマアニールを行う。
Referring to FIG. 9H, the resist 28 in the storage electrode is removed using a technique similar to that described in FIG. 2H. Next, the
さらに、対向電極となるTiN膜を形成し、パターニングすることにより対向電極30を形成する。さらに、層間絶縁膜31をBPSG等で形成し、リフロー又はCMPを行って表面を平坦化する。レジストパターンを用いて周辺回路のコンタクトホールCHを開口する。
Further, a
図9Iを参照して、バリアメタル層32、主導電層33等からなる配線形成などの工程を経ることにより、スタック型キャパシタを有するDRAM装置が製造される。
なお、場合によってはビット線22を形成した後にも、かさ上げの為の、プラグをさらに形成してもよい。この場合、セル部分の高さが第1実施形態に比べて高くなってしまうが、蓄積電極接続用プラグ16のコンタクトホール15a形成は、Levenson型の位相シフト法を用いて行うので、容易にコンタクトホールを形成することができる。
Referring to FIG. 9I, a DRAM device having a stack type capacitor is manufactured through processes such as wiring formation including
In some cases, a plug for raising the
本実施形態によれば、周辺回路部のコンタクトホール15bは、蓄積電極用コンタクトホール15aとは別に、ビット線のコンタクトホール15bと同時に開口することになるので、Levenson型の位相シフト法は不要となり、周辺回路部のコンタクト径を小さくできるので、レイアウト面積を縮小することができる。
According to the present embodiment, the
また、周辺回路部のn型拡散層とのコンタトクホール15bは、直接基板上に開口するので、周辺回路部のコンタクト抵抗が安定し、且つばらつきを抑えることができる。
[第3実施形態]次に、第3実施形態について図面を参照しつつ説明する。
Further, since the
[Third Embodiment] Next, a third embodiment will be described with reference to the drawings.
第2実施形態では、ビット線材料にシリコン層とWSiとを用いていたので、周辺回路部でのコンタクトは、n型のドープトシリコンを用いた場合には、n型の拡散層としかコンタクトをすることができなかった。 In the second embodiment, since the silicon layer and WSi are used as the bit line material, the contact in the peripheral circuit portion is only in contact with the n-type diffusion layer when n-type doped silicon is used. I could not do it.
したがって、周辺回路部において、p型の拡散層とコンタクトをとるには上層の金属配線を利用してコンタクトをとるしかなかった。また、上層配線から基板表面までの深いコンタクトホールを形成しなければならないので、位置合わせ余裕をとるためにレイアウト面積が大きくなるという問題があった。さらに、そのような深いコンタクトホールの形成にあたって、エッチングの制御性が難しいという問題もあった。 Therefore, in the peripheral circuit portion, the only way to make contact with the p-type diffusion layer is to make contact using the upper metal wiring. In addition, since a deep contact hole from the upper layer wiring to the substrate surface has to be formed, there is a problem that the layout area is increased in order to provide an alignment margin. Furthermore, there is a problem that the controllability of etching is difficult in forming such a deep contact hole.
本実施形態によれば、キャパシタの下に形成したビット線構造において、その材料を金属配線とする。従って、周辺回路部のn型拡散層にもp型拡散層にも、浅いコンタクトホールを介してコンタクトすることができ、レイアウト面積を縮小することができる。 According to this embodiment, in the bit line structure formed under the capacitor, the material is a metal wiring. Therefore, the n-type diffusion layer and the p-type diffusion layer in the peripheral circuit portion can be contacted through the shallow contact hole, and the layout area can be reduced.
図10は、第3実施形態における半導体装置の断面図を示したものであり、第2実施形態で説明した図9Iの断面図に相当するものである。図中、9aはn型拡散層、9bはp型拡散層を示している。第2層目の導電層であるビット線22を2層の金属配線18a、19aで形成する。その他の符号は第2実施形態において説明したものと同一のものを示すものとする。ウェル構造は一部図示を省略する。
FIG. 10 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the third embodiment, and corresponds to the cross-sectional view of FIG. 9I described in the second embodiment. In the figure, 9a indicates an n-type diffusion layer, and 9b indicates a p-type diffusion layer. A
本実施形態によれば、ビット線のコンタクトホール15bを形成する際に、周辺回路部のnチャネルトランジスタ領域とpチャネルトランジスタ領域とに同時にコンタクトホール15bを形成することができる。
According to the present embodiment, when the
したがって、図9Iに示したように、上層の金属配線を利用してダイレクトに基板とコンタクトをとる必要がなくなるので、周辺回路部のレイアウト面積を縮小することができる。 Therefore, as shown in FIG. 9I, it is not necessary to directly contact the substrate using the upper metal wiring, so that the layout area of the peripheral circuit portion can be reduced.
[第4実施形態]本発明による第4実施形態を、図11、図12を参照しつつ具体的に説明する。
周辺回路部において1層目の導電層と2層目の導電層とをコンタクトする為の手法を中心に本実施形態を以下に示す。
[Fourth Embodiment] The fourth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
This embodiment will be described below with a focus on a method for contacting the first conductive layer and the second conductive layer in the peripheral circuit portion.
図11は、第2実施形態における図9Iに相当する半導体装置の断面図であり、周辺回路部右端において1層目の導電層4、5と2層目の導電層18、19とがコンタクトをしている場合を示している。
FIG. 11 is a cross-sectional view of the semiconductor device corresponding to FIG. 9I in the second embodiment, in which the first
図12は、第4実施形態における半導体装置の断面図を示したものであり、図11に示す半導体装置を改良したものである。また、セル部については図9Iのセル部に相当するものであり、周辺回路部については図9Iの周辺回路部に類似するものである。なお、図中、同一符号は同一のものを示すものとする。 FIG. 12 shows a cross-sectional view of the semiconductor device according to the fourth embodiment, which is an improvement of the semiconductor device shown in FIG. Further, the cell portion corresponds to the cell portion of FIG. 9I, and the peripheral circuit portion is similar to the peripheral circuit portion of FIG. 9I. In the drawings, the same reference numerals denote the same items.
本実施形態では、SACに用いるSi3 N4 膜12を形成後、周辺回路領域のSi3 N4 膜12を除去する。すなわち、例えば図2C、図9Cの工程において、第1 層目の導電層と第2層目の導電層とのコンタクトを取りたい部分を含む領域の前記Si3 N4 膜12を選択的に除去する。セル部においては、n型拡散層9と層間絶縁膜13との間に1層のSi3N4 膜12が存在し、周辺回路部においては、1層目導電層4、5と層間絶縁膜13との間に1層のSiON膜7が存在する。SiON膜7とSiN膜12は、同一のエッチングで選択的にエッチングできる。
In the present embodiment, after an Si 3 N 4 film 12 used in the SAC, the removal of the Si 3 N 4 film 12 in the peripheral circuit region. That is, for example, in the steps of FIGS. 2C and 9C, the Si 3 N 4 film 12 is selectively removed in a region including a portion where contact between the first conductive layer and the second conductive layer is desired. To do. In the cell portion, there is one Si 3 N 4 film 12 between the n-
これにより、ビット線と基板とのコンタクトホールを開口する際に、同時に第1層目の導電層と第2層目の導電層とのコンタクトを形成することが可能になる。基板とのコンタクトホールとは別個に第1層目導電層への微細なコンタクトホールを開口しなくてはならない図11の方法に比べ、図12ではコンタクトホールを開口したい領域のSiON膜を除去するためのパターンを追加して、加工を行えば良いので、別個の微細パターンは不要となり、歩留りや信頼性の向上が可能である。 Accordingly, when the contact hole between the bit line and the substrate is opened, it is possible to simultaneously form a contact between the first conductive layer and the second conductive layer. Compared with the method of FIG. 11 in which a fine contact hole to the first conductive layer must be opened separately from the contact hole with the substrate, the SiON film in the region where the contact hole is to be opened is removed in FIG. Therefore, a separate fine pattern is not required, and the yield and reliability can be improved.
[第5実施形態]本発明における第5実施形態について、図13を参照しつつ説明する。
本実施形態は、第3実施形態と第4実施形態とを組み合わせたものであり、1層目の導電層と2層目の導電層とをコンタクトする為の手法で、かつ2層目の導電層に金属を適用した場合を示している。
[Fifth Embodiment] A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This embodiment is a combination of the third embodiment and the fourth embodiment, and is a method for contacting the first conductive layer and the second conductive layer, and the second conductive layer. The case where a metal is applied to the layer is shown.
図13は、本実施形態における半導体装置の断面図であり、第4実施形態で説明した図12を改良したものである。なお、図中、同一符号は同一のものを示すものとする。
本実施形態によれば、ビット線のコンタクトを形成する際に、周辺回路部のnチャネルトランジスタ領域とpチャネルトランジスタ領域とに同時にコンタクトホールを形成することができ、上部配線でダイレクトに基板とコンタクトをとる必要が減少するので、周辺回路部のレイアウト面積を縮小することができる。
FIG. 13 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment, which is an improvement over FIG. 12 described in the fourth embodiment. In the drawings, the same reference numerals denote the same items.
According to the present embodiment, when forming the contact of the bit line, the contact hole can be formed simultaneously in the n-channel transistor region and the p-channel transistor region of the peripheral circuit portion, and the substrate is directly contacted by the upper wiring. Therefore, the layout area of the peripheral circuit portion can be reduced.
また、SACに用いるSi3 N4 膜12を形成後、周辺回路領域のSi3 N4膜12を除去しているので、ビット線と基板とのコンタクトホールを開口する際に、同時に第1層目の導電層と第2層目の導電層とのコンタクトを形成することが可能になり、工程数を削減することができる。 Further, after an Si 3 N 4 film 12 to be used in the SAC, since the removal of the Si 3 N 4 film 12 in the peripheral circuit region, when the contact hole for the bit line and the substrate, at the same time a first layer A contact between the second conductive layer and the second conductive layer can be formed, and the number of steps can be reduced.
[第6実施形態]本発明における第6実施形態について、図14を参照しつつ説明する。
本実施形態は、周辺回路部において、コンタクトホールを形成する方法に関する。層間絶縁膜をエッチングして、不純物拡散層や配線層にコンタクトホールを形成する場合に、層間絶縁膜が複数の酸化膜や複数の窒化膜から構成されていると、コンタクトホールを形成する際のエッチングが複雑になってしまう。
[Sixth Embodiment] A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The present embodiment relates to a method for forming a contact hole in a peripheral circuit portion. When the contact hole is formed in the impurity diffusion layer or the wiring layer by etching the interlayer insulation film, if the interlayer insulation film is composed of a plurality of oxide films or a plurality of nitride films, Etching becomes complicated.
そこで、本実施形態は、周辺回路部におけるコンタクトホールを形成する工程を安定して行うことを特徴とする。
図14は、本実施形態を示す半導体装置の断面図であり、第2実施形態で説明した半導体装置を改良したものである。なお、図中、同一符号は同一のものを示すものとする。
Therefore, the present embodiment is characterized in that the process of forming contact holes in the peripheral circuit portion is stably performed.
FIG. 14 is a cross-sectional view of the semiconductor device showing the present embodiment, which is an improvement of the semiconductor device described in the second embodiment. In the drawings, the same reference numerals denote the same items.
図14を参照して、本実施形態における半導体装置の製造工程は、第2実施形態において図9A〜9Iを用いて説明した製造工程とほぼ同様であり、以下異なる点について説明する。 Referring to FIG. 14, the manufacturing process of the semiconductor device in the present embodiment is substantially the same as the manufacturing process described with reference to FIGS. 9A to 9I in the second embodiment, and different points will be described below.
まず、1層目の配線となるゲート電極をパターニングした後に、周辺回路部では、例えば燐酸ボイル等によりゲート電極8上のSiON膜7を除去する。また、2層目の配線となるビット線をパターニングした後にも、周辺回路部ではビット線上のSiON膜21を除去する。さらに、対向電極30のパターニングに続けて、周辺回路部ではSACのSi3 N4 膜25を除去する。なお、SiON膜7、21は、配線をパターニングする際の反射防止膜として用いているものであり、SiON膜7、21を用いずに配線をパターニングするのであれば、除去する必要はない。
First, after patterning the gate electrode serving as the first layer wiring, the
本実施形態によれば、周辺回路部の1層目配線、ビット線上にSiON膜がなく、1層のSiN膜が形成されている。メモリセル部を形成する上で必要なSACに用いる窒化膜を、除去すると同時に周辺回路部のSiN膜を除去し、その下の酸化膜も同時に除去できる。特に工程を増やすことなく周辺回路部において選択的に除去しているので、周辺回路部におけるコンタクトホールの形成が容易になる。 According to this embodiment, there is no SiON film on the first layer wiring and bit line in the peripheral circuit portion, and a single layer SiN film is formed. The nitride film used for the SAC necessary for forming the memory cell portion can be removed, and at the same time, the SiN film in the peripheral circuit portion can be removed, and the underlying oxide film can be removed at the same time. In particular, since the peripheral circuit portion is selectively removed without increasing the number of steps, it is easy to form contact holes in the peripheral circuit portion.
[第7実施形態]本発明における第7実施形態について、図15を参照しつつ説明する。
第6実施形態では、1層目配線(ゲート電極)上のSiON膜7、2層目配線(ビット線)上のSiON膜21をそれぞれ除去し、また、対向電極下のSi3N4 膜25を対向電極をマスクとして除去することにより、周辺回路部におけるコンタクトホールの形成を容易にしているが、本実施形態では、さらにコンタクトホールの形成を容易にする方法を提供する。
[Seventh Embodiment] A seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the sixth embodiment, the
図15は、本実施形態による半導体装置の断面図であり、第6実施形態で説明した半導体装置を改良したものである。なお、図中、同一符号は同一のものを示すものとする。
図15を参照して、本実施形態における半導体装置の製造工程も、第6実施形態と同様に、第2実施形態において図9A〜9Iを用いて説明した製造工程とほぼ同様であり、以下異なる点について説明する。
FIG. 15 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment, which is an improvement of the semiconductor device described in the sixth embodiment. In the drawings, the same reference numerals denote the same items.
Referring to FIG. 15, the manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment is substantially the same as the manufacturing process described with reference to FIGS. 9A to 9I in the second embodiment, as in the sixth embodiment. The point will be described.
まず、1層目の配線となるゲート電極をパターニングした後に、例えば燐酸ボイル等により周辺回路部のゲート電極8上のSiON膜7を除去する。
次に、SACに用いるSi3 N4 膜12を形成後、周辺回路領域のSi3 N4膜12を選択的に除去する。次に、2層目の配線となるビット線をパターニングした後にも、ビット線上のSiON膜21を除去する。さらに、対向電極30のパターニングに続けて、周辺回路部のSACのSi3 N4 膜25、層間絶縁膜であるSiO2 膜24、SACのSi3 N4 膜14を順次除去する。
First, after patterning the gate electrode to be the first layer wiring, the
Then, after an Si 3 N 4 film 12 used in the SAC, selectively remove the Si 3 N 4 film 12 in the peripheral circuit region. Next, the
なお、SiON膜7、21は、配線をパターニングする際の反射防止膜として用いているものであり、SiON膜7、21を用いずに配線をパターニングするのであれば、除去する必要はない。
The
本実施形態によれば、周辺回路部における全てのSiON膜7、21、Si3N4 膜12、25、14を除去しているので、周辺回路部におけるコンタクトホールの形成がさらに容易になる。
According to the present embodiment, since all the
[第8実施形態]本発明の第8実施形態は、図16A〜16Iに示される。
本実施形態は、第4実施形態とは異なる手段を用いて、周辺回路部において1層目の導電層と2層目の導電層をコンタクトする手法を提供する。
[Eighth Embodiment] An eighth embodiment of the present invention is shown in FIGS.
The present embodiment provides a method of contacting the first conductive layer and the second conductive layer in the peripheral circuit portion by using means different from the fourth embodiment.
図16A〜16Iは、本実施形態による半導体装置の製造工程を示すチップの断面図であり、図中、同一符号は同一のものを示すものとする。
図16Aを参照して、p型シリコン基板1上に公知の技術を用いてLOCOS分離(選択酸化)を行い、厚さ250nmのフィールドSiO2 膜2を形成した後、熱酸化により、厚さ5〜10nmのゲート酸化膜となるSiO2 膜3を形成する。次いで、減圧CVD法により高濃度にP(リン)を含む厚さ50nmのシリコン層4、厚さ120nmのWSi層5、厚さ20nmのSiO2 膜6、厚さ80nmのSi3 N4 膜7’を順次形成する。
16A to 16I are cross-sectional views of the chip showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment, in which the same reference numerals denote the same parts.
Referring to FIG. 16A, LOCOS separation (selective oxidation) is performed on a p-
さらに、パターニングされたレジストマスク(図示せず)により、1層目の導電層と2層目の導電層とのコンタクトをとりたい部分を含む領域について、Si3 N4 膜7’を選択的に除去する。 Further, the Si 3 N 4 film 7 ′ is selectively applied to a region including a portion where contact between the first conductive layer and the second conductive layer is desired by a patterned resist mask (not shown). Remove.
図16Bを参照して、パターニングされたレジストマスク(図示せず)により、Si3 N4 膜7’、SiO2 膜6、WSi層5、シリコン層4をそれぞれ選択的に除去して、ゲート電極8(1層目配線)を形成する。なお、ゲート電極はワード線となる。
Referring to FIG. 16B, Si 3 N 4 film 7 ′, SiO 2 film 6,
図16Cを参照して、ゲート電極8をマスクとして、P(リン)イオンをシリコン基板1中に注入し、n- 型不純物拡散層9を形成する。なお、n- 型不純物拡散層9は、セル部では転送トランジスタのソース、ドレインとなり、周辺回路部ではnチャネルトランジスタのLDD用の低濃度拡散層となる。次いで、減圧CVD法により全面に厚さ60nmのSi3 N4 膜を形成し、異方性エッチングにより、Si3 N4 からなるサイドウォール10’を形成する。
Referring to FIG. 16C, P (phosphorus) ions are implanted into
図16Dを参照して、周辺回路部のnチャネルトランジスタ領域に砒素イオンを注入することによりn+ 型拡散層を形成する。周辺部のpチャネルトランジスタ領域にボロンイオンを注入することによりp+ 拡散層を形成する。 Referring to FIG. 16D, arsenic ions are implanted into the n-channel transistor region of the peripheral circuit portion to form an n + -type diffusion layer. A p + diffusion layer is formed by implanting boron ions into the peripheral p-channel transistor region.
次いで、減圧CVD法により全面に、厚さ20nmのSiO2 膜11、厚さ300〜400nmのBPSG膜13を形成し、窒素雰囲気中で800℃程度の熱処理によりBPSG膜13をリフローする。なお、完全に平坦化を行うためには、CMP法により表面を研磨して平坦化を行うことが好ましい。
Next, a 20 nm thick SiO 2 film 11 and a 300 to 400 nm
次いで、減圧CVD法により全面に、厚さ50nmのSi3 N4 膜14を形成し、パターニングされたレジストマスク(図示せず)により、蓄積電極がコンタクトする領域のSi3 N4 膜14を選択的に除去する。次いで、BPSG膜13を窒化膜7’、10’を利用した自己整合により除去して、SACによるコンタクトホール15aを形成する。
Then, select the entire surface by low pressure CVD method, an Si 3 N 4 film 14 having a thickness of 50 nm, a patterned resist mask (not shown) the Si 3 N 4 film 14 in the region where the storage electrode is a contact To remove. Next, the
さらに、減圧CVD法により、厚さ300nmのドープトシリコン層をコンタクトホール15a内に埋め込み、CMP法によりSi3 N4 膜14上のドープトシリコン層を除去して、プラグ16を形成する。
Further, a doped silicon layer having a thickness of 300 nm is buried in the contact hole 15a by the low pressure CVD method, and the doped silicon layer on the Si 3 N 4 film 14 is removed by the CMP method to form the
図16Eを参照して、減圧CVD法によりプラグ16を覆って全面に、厚さ20〜60nmのSiO2 膜17を形成する。このSiO2 膜17は、プラグ16と2層目配線となるビット線とを絶縁する。次いで、パターニングされたレジストマスク(図示せず)により、SiO2 膜17、Si3 N4 膜14、BPSG膜13、SiO2 膜11を選択的に除去して、ビット線22のコンタクトホール15bと周辺回路のコンタクトホール15bとを同時に形成する。コンタクトホール15a形成時と同様、窒化膜7’、10’を利用して、自己整合でコンタクトホール15bが形成される。
Referring to FIG. 16E, a SiO 2 film 17 having a thickness of 20 to 60 nm is formed on the entire surface covering the
図16Fを参照して、減圧CVD法により全面に、高濃度にPを含む厚さ40nmのドープトシリコン層18、厚さ120nmのWSi層19、厚さ20nmのSiO2 膜20、厚さ120nmのSi3 N4 膜21' を順次形成する。次いで、パターニングされたレジストマスク(図示せず)により、それぞれの層を選択的に除去してビット線22を形成する。
Referring to FIG. 16F, a 40 nm-thick
さらに、減圧CVD法により全面に厚さ60nmのSi3 N4 膜を形成し、異方性エッチングによりSi3 N4 からなるサイドウォール23’を形成する。
図16Gを参照して、減圧CVD法により全面に、厚さ10〜30nmのSiO2膜24を形成する。次いで、平坦化膜として全面に厚さ1000〜1500nmのBPSG膜26を形成し、窒素雰囲気中で850℃の熱処理によりBPSG膜26をリフローする。なお、完全に平坦化を行うために、CMP法により表面を研磨して平坦化を行うことが好ましい。
Furthermore, low pressure CVD by to form a Si 3 N 4 film having a thickness of 60nm is formed on the entire surface of the
Referring to FIG. 16G, a SiO 2 film 24 having a thickness of 10 to 30 nm is formed on the entire surface by a low pressure CVD method. Next, a
次いで、パターニングされたレジストマスクにより(図示せず)、BPSG膜26、SiO2 膜24、を窒化膜21、23’を利用した自己整合で順次選択的に除去して、蓄積電極形成用のコンタクトホールHCを形成する。
Next, by using a patterned resist mask (not shown), the
次いで、減圧CVD法により高濃度にリンを含む厚さ60nmのドープトシリコン層を形成し、さらに蓄積電極形成用のコンタクトホール内にレジスト28を埋め込んだ後、CMP法により表面を研磨してBPSG膜26上のシリコン層を除去し、蓄積電極27を形成する。
Next, a doped silicon layer having a thickness of 60 nm containing phosphorus at a high concentration is formed by low pressure CVD, and a resist 28 is buried in a contact hole for forming a storage electrode, and then the surface is polished by CMP to BPSG The silicon layer on the
図16Hを参照して、蓄積電極内のレジスト28を除去する。次いで、HF系のウェットエッチングによりBPSG膜26を除去し、蓄積電極の外側面も露出させる。図では、BPSG膜26を一部残す場合を示している。次いで、RTN法により、蓄積電極27の表面を窒化する。次いで、減圧CVD法により、膜厚5〜15nmのTa2 O5 膜29を形成し、800〜850℃程度の酸化熱処理または酸素プラズマアニールを行う。
Referring to FIG. 16H, the resist 28 in the storage electrode is removed. Next, the
さらに、減圧CVD法により全面に、対向電極となる厚さ50nmのTiNを形成し、パターニングされたレジストマスク(図示せず)をマスクとしてエッチングを行うことにより、対向電極30を形成する。
Further, TiN having a thickness of 50 nm serving as a counter electrode is formed on the entire surface by low pressure CVD, and the
図16Iを参照して、層間絶縁膜31、配線層32、33形成などの工程を経ることにより、スタック型キャパシタが製造される。
本実施形態では、図16Aの工程において、SACに用いるSi3 N4 膜7’を形成後、周辺回路領域のSi3 N4 膜7’を選択的に除去することにより、図16Eの工程においてビット線と基板とのコンタクトホールを開口する際に、同時に第1層目の導電層と第2層目の導電層とのコンタクトを形成することが可能になり、工程数を削減することができる。
Referring to FIG. 16I, a stack type capacitor is manufactured through steps such as formation of
In the present embodiment, in the step of FIG. 16A, 'after forming, Si 3 N 4 film 7 of the peripheral circuit region' Si 3 N 4 film 7 used in the SAC by the selective removal of, in the step of FIG. 16E When the contact hole between the bit line and the substrate is opened, it is possible to simultaneously form a contact between the first conductive layer and the second conductive layer, thereby reducing the number of steps. .
さらに、本実施形態によれば、ゲート電極(1層目配線)やビット線(2層目配線)を囲むようにSi3 N4 膜を形成してセルフアラインコンタクトを行っている。周辺回路部において余計なSi3 N4 膜が存在しないので、周辺回路部におけるコンタクトホールの形成が容易になる。 Further, according to the present embodiment, the Si 3 N 4 film is formed so as to surround the gate electrode (first layer wiring) and the bit line (second layer wiring), and the self-alignment contact is performed. Since there is no extra Si 3 N 4 film in the peripheral circuit portion, it is easy to form contact holes in the peripheral circuit portion.
[第9実施形態]第4実施形態から第8実施形態では、周辺回路部のSi3 N4 膜を選択的に除去することによって、周辺回路部におけるコンタクトホールの形成を容易にすることができることを説明した。 [Ninth Embodiment] In the fourth to eighth embodiments, the contact hole can be easily formed in the peripheral circuit portion by selectively removing the Si 3 N 4 film in the peripheral circuit portion. Explained.
本実施形態では、メモリセル部における工程数を削減し、かつ周辺回路部におけるコンタクトホールの形成を容易にすることができる半導体装置およびその製造方法を提供する。 The present embodiment provides a semiconductor device that can reduce the number of steps in a memory cell portion and can easily form a contact hole in a peripheral circuit portion, and a method for manufacturing the same.
以下、第9実施形態について図面を参照しつつ、具体的に説明する。本実施形態は図17A、17B、18A〜18Lに示される。図中、同一符号は同一のものを示すものとする。 The ninth embodiment will be specifically described below with reference to the drawings. This embodiment is shown in FIGS. 17A, 17B, 18A-18L. In the drawings, the same reference numerals indicate the same items.
図17Aは、本実施形態におけるメモリセル部の平面図である。図17Bは、本実施形態におけるメモリセル部及び周辺回路部の断面図であり、メモリセル部については、図17AのX−X’、Y−Y’線に沿う断面にそれぞれ対応している。 FIG. 17A is a plan view of the memory cell portion in the present embodiment. FIG. 17B is a cross-sectional view of the memory cell portion and the peripheral circuit portion in this embodiment, and the memory cell portion corresponds to a cross section taken along lines X-X ′ and Y-Y ′ in FIG. 17A, respectively.
また、図18A〜18Lは、本実施形態による半導体装置の製造工程を示す断面図である。本実施形態は第2実施形態の変形例であり、図中、第2実施形態と同一の符号は同一のものを示す。 18A to 18L are cross-sectional views illustrating the manufacturing steps of the semiconductor device according to the present embodiment. This embodiment is a modification of the second embodiment, and in the figure, the same reference numerals as those of the second embodiment denote the same components.
図18Aを参照して、p型シリコン基板1上に公知の技術を用いてLOCOS分離(選択酸化)を行い、厚さ250nmのフィールドSiO2 膜2を形成する。次いで、ウェル拡散層、素子分離拡散層、チャネル拡散層をそれぞれイオン注入法により形成する(図示せず)。次いで、熱酸化により、厚さ5〜10nmのゲート酸化膜となるSiO2 膜3を形成する。
Referring to FIG. 18A, LOCOS isolation (selective oxidation) is performed on a p-
図18Bを参照して、CVD法により全面に、高濃度にリンを含む厚さ50nmのドープトシリコン層4、厚さ120nmのWSi層5、厚さ80nmのSiO2 膜6を順次形成する。次いで、その上に反射防止膜として、フィトリソグラフィに用いる露光波長に対して適当な吸収を有する膜、例えば厚さ30nm程度のSiON膜7をプラズマCVD法により形成する。
Referring to FIG. 18B, a 50 nm thick
さらに、パターニングされたレジストマスク(図示せず)により、SiON膜7とSiO2 膜6とを例えばF系で、WSi層5とシリコン層4とを例えばCl系でそれぞれ選択的に除去して、ゲート電極8を形成する。なお、ゲート電極8はワード線となる。以下、簡略化のため、SiON膜7は図示を省略する。
Further, by using a patterned resist mask (not shown), the
図18Cを参照して、ゲート電極8をマスクとして、Pイオンを基板1中に注入し、n- 型不純物拡散層を形成する(図示せず)。なお、n- 型不純物拡散層は、セル部では転送トランジスタのソース、ドレインとなり、周辺回路部ではnチャネルトランジスタのLDD用の低濃度拡散層となる(図示せず)。次いで、減圧CVD法により全面に厚さ70nmのSiO2 膜を形成し、異方性エッチングにより、サイドウォール10を形成する。
Referring to FIG. 18C, P ions are implanted into
次いで、周辺回路部のnチャネルトランジスタ領域に砒素イオンを注入することによりn+ 拡散層を形成する。また、周辺部のpチャネルトランジスタ領域にボロンイオンを注入することによりp+ 拡散層を形成する(図示せず)。 Next, arsenic ions are implanted into the n-channel transistor region of the peripheral circuit portion to form an n + diffusion layer. Further, boron ions are implanted into the peripheral p channel transistor region to form ap + diffusion layer (not shown).
次いで、減圧CVD法により全面に、厚さ50〜100nm、好ましくは60〜80nmのSi3 N4 膜12を形成する。なお、Si3 N4 膜12はコンタクトホールを形成する際のストッパ膜となる。 Next, a Si 3 N 4 film 12 having a thickness of 50 to 100 nm, preferably 60 to 80 nm is formed on the entire surface by low pressure CVD. The Si 3 N 4 film 12 serves as a stopper film when forming contact holes.
次いで、平坦化膜として全面に厚さ300〜400nmのBPSG膜13を形成し、熱処理によりBPSG膜13をリフローさせる。その後、CMP法によりゲート電極8の上方で100nm程度の厚さになるようにBPSG膜13を研磨し、表面を平坦化する。
Next, a
図18Dを参照して、パターニングされたレジストマスク(図示せず)により、BPSG膜13を選択的にエッチングしてSi3 N4 膜12を一部削ったところで止め、続いてSi3 N4 膜12を選択的に除去して、酸化膜10、6をエッチングストッパとしたSACによるコンタクトホール15aを形成する。なお、この場合のレジストマスクは位相シフト法により形成するのが好ましい。また、コンタクト抵抗を下げるために、コンタクトホール15aを形成後に、基板1中にリンをイオン注入してもよい。
Referring to FIG. 18D, the
次いで、減圧CVD法により、高濃度にリンを含む厚さ200〜300nmのドープトシリコン層をコンタクトホール15a内に埋め込み、CMP法によりBPSG膜13上のドープトシリコン層を除去して、プラグ16を形成する。
Next, a 200-300 nm thick doped silicon layer containing phosphorus at a high concentration is buried in the contact hole 15a by low pressure CVD, and the doped silicon layer on the
図18Eを参照して、減圧CVD法によりプラグ16を覆って全面に、厚さ20〜50nmのSiO2 膜17を形成する。このSiO2 膜17は、プラグ16と2層目配線となるビット線22とを絶縁する。次いで、パターニングされたレジストマスク(図示せず)により、SiO2 膜17、BPSG膜13を選択的にエッチングしてSi3 N4 膜12を一部削ったところで止め、続いてSi3 N4膜12を選択的に除去して、酸化膜をエッチングストッパとしたSACによるコンタクトホール15bを形成する。
Referring to FIG. 18E, a SiO 2 film 17 having a thickness of 20 to 50 nm is formed on the entire surface covering the
図18Fを参照して、減圧CVD法により、高濃度にリンを含む厚さ40nmのドープトシリコン層18、厚さ120nmのWSi層19、厚さ160nmのSiO2 膜20を順次形成する。次いで、その上にプラズマCVD法により反射防止膜となる厚さ30nm程度のSiON膜21を順次形成する。
Referring to FIG. 18F, a 40 nm thick
さらに、パターニングされたレジストマスク(図示せず)により、それぞれの層を選択的に除去してビット線22を形成する。また、必要に応じて、RTA法によりコンタクトアニールを行ってもよい。以後、簡略化のため、SiON膜21は図示を省略する。
Further, each layer is selectively removed by a patterned resist mask (not shown) to form the
図18Gを参照して、減圧CVD法により厚さ60〜70nm程度のSiO2膜を形成し、異方性エッチングによりSiO2 からなるサイドウォール23を形成する。
ここで、エッチング量をSiO2 膜17と上記サイドウォール用SiO2 膜との膜厚分にすることにより、SiO2 膜17をビット線22およびサイドウォール23の下にのみ残す。これによって、コンタクトホール15a内に充填されたプラグ16の表面を露出させる。
Referring to FIG. 18G, an SiO 2 film having a thickness of about 60 to 70 nm is formed by a low pressure CVD method, and sidewalls 23 made of SiO 2 are formed by anisotropic etching.
Here, by the amount of etching in the thickness portion of the SiO 2 film 17 and the SiO 2 film for the sidewall, leaving the SiO 2 film 17 under the
図18Hを参照して、減圧CVD法により、SACのエッチングストッパ膜となる厚さ50〜100nmのSi3 N4 膜25を形成する。次いで、平坦化膜として全面に厚さ1000〜1200nmのBPSG膜26を形成し、熱処理によりBPSG膜26をリフローさせた後、CMP法により800nm程度の厚さになるように表面を研磨して平坦化を行う。
Referring to FIG. 18H, a Si 3 N 4 film 25 having a thickness of 50 to 100 nm is formed as a SAC etching stopper film by low pressure CVD. Next, a
図18Iを参照して、パターニングされたレジストマスクにより(図示せず)、BPSG膜26を選択的にエッチングしてSi3 N4 膜25を一部削ったところで止め、続いてSi3 N4 膜25を選択的にエッチングして、酸化膜、シリコン膜をエッチングストッパとして用いたSACによる蓄積電極形成用のコンタクトホールHCを形成する。
Referring to FIG. 18I, with a patterned resist mask (not shown), the
図18Jを参照して、減圧CVD法により、高濃度にリンを含む厚さ60nmのドープトシリコン層を形成し、さらにCMP法によりBPSG膜26上のシリコン層を除去して、蓄積電極形成用のコンタクトホール内壁面に接した部分を蓄積電極27として残置する。
Referring to FIG. 18J, a 60 nm-thick doped silicon layer containing phosphorus at a high concentration is formed by low pressure CVD, and the silicon layer on
この場合、必要に応じて、CMPを行う前にレジストをシリコン層の凹部に埋め込み、CMP後にレジストを除去することで、CMPの際の研磨粒子が前記凹部に入り込んで除去が困難になることを防止することもできる。 In this case, if necessary, the resist is embedded in the recesses of the silicon layer before the CMP, and the resist is removed after the CMP so that the abrasive particles in the CMP enter the recesses and are difficult to remove. It can also be prevented.
図18Kを参照して、Si3 N4 膜25をエッチングストッパ膜としてHF系のウェットエッチングにより、BPSG膜26除去し、蓄積電極の外側面も露出させる。次いで、CVD法により、膜厚5〜15nmのTa2 O5 膜29を形成し、酸化熱処理または酸素プラズマアニールを行い、Ta2 O5 膜29を緻密化する。
Referring to FIG. 18K,
さらに、減圧CVD法により対向電極となる厚さ100nmのTiN膜を形成し、パターニングされたレジストマスク(図示せず)をマスクとして、Cl系のガスでドライエッチングを行うことにより、対向電極30を形成する。
Further, a TiN film having a thickness of 100 nm to be a counter electrode is formed by a low pressure CVD method, and the
このとき、TiN膜のエッチングに引き続いてTa2 O5 膜をエッチングすることも好適である。また、Ta2 O5 膜を形成する前に、RTNにより蓄積電極27の表面を窒化することも好適である。
At this time, it is also preferable to etch the Ta 2 O 5 film following the etching of the TiN film. It is also preferable to nitride the surface of the
図18Lを参照して、HDP(High Density Plasma) CVD法により、層間絶縁膜となる厚さ1000nmのSiO2膜31形成し、CMP法により表面を研磨して平坦化する。次いで、周辺回路部においてコンタクトホールを形成する。 Referring to FIG. 18L, a 1000 nm thick SiO 2 film 31 to be an interlayer insulating film is formed by HDP (High Density Plasma) CVD method, and the surface is polished and planarized by CMP method. Next, contact holes are formed in the peripheral circuit portion.
次いで、コリメータスパッタ法により、コンタクトメタルとして膜厚60nmのTi膜を形成し、CVD法により、厚さ30nmのTiN膜を形成してバリアメダル層32を形成する。この上に厚さ150nmのW膜33を形成する。
Next, a Ti film having a thickness of 60 nm is formed as a contact metal by a collimator sputtering method, and a TiN film having a thickness of 30 nm is formed by a CVD method to form a
その後、さらに、層間絶縁膜、配線層などの工程を経ることにより、スタック型キャパシタを有する半導体装置が製造される。
本実施形態では、第1〜8実施形態に比べて、蓄積電極のコンタクトホールを形成する際のストッパ膜となるSi3 N4 膜14を形成していないので、周辺回路部に形成するコンタクトホールを容易に形成できる。
Thereafter, a semiconductor device having a stack type capacitor is manufactured through steps such as an interlayer insulating film and a wiring layer.
In the present embodiment, compared to the first to eighth embodiments, the Si 3 N 4 film 14 serving as a stopper film when forming the contact hole of the storage electrode is not formed, and therefore the contact hole formed in the peripheral circuit portion. Can be easily formed.
さらに、ビット線22にサイドウォール23を形成するエッチング工程において、ビット線22とプラグ16とを絶縁するSiO2 膜17を引き続いてエッチング除去してしまうことで、エッチング工程を削減することができる。
Furthermore, in the etching process for forming the
第9実施例では、主に製造工程が削減できることを説明した。しかし、第9実施例において、ビット線のコンタクトホール15bとビット線22が位置ずれを起こした場合に、蓄積電極コンタクト内にビット線コンタクト部分が露出し、蓄積電極がビット線と接触してしまうという問題が生じる。
In the ninth embodiment, it has been explained that the manufacturing process can be mainly reduced. However, in the ninth embodiment, when the bit
図19は上記位置ずれが発生した場合を示し、図20はその後の工程で蓄積電極27を形成すると、ビット線22と蓄積電極とが接触した場合を示している。また、図19および図20は、第9実施形態の図18Fの状態および図18Jの後にBPSG膜を除去した状態に対応している。
FIG. 19 shows a case where the above-mentioned positional deviation occurs, and FIG. 20 shows a case where the
第9実施例で、ビット線コンタクトのホール径がビット線22の幅に比べてかなり大きい場合、あるいは大きさは同程度でも位置ずれが発生した場合に、ビット線のコンタクトホール15bのパターンがビット線22のパターンからはみ出す形となる。特に、ビット線22に形成するサイドウォール23の厚さよりも大きくはみ出した場合に、次の問題が生じることを見いだした。
In the ninth embodiment, when the hole diameter of the bit line contact is considerably larger than the width of the
図19は、ずれ量がサイドウォール23の厚さの1.5倍程度になった場合の図で、ビット線22形成直後の状態を示している。ビット線22のエッチング量を、形成したWSi19/シリコン層18の厚さ相当としていると、図のように、ビット線のコンタクトホール15bがはみ出した部分に導体膜の上面が見えている状態になる。
FIG. 19 is a view when the amount of deviation is about 1.5 times the thickness of the
図20は、第9実施例で説明した工程を経て、蓄積電極27を形成した状態を示す。この図では、蓄積電極を形作するための蓄積電極用コンタクトホールパターンも同様にずれた状態を表している。蓄積電極のコンタクトホールがはみ出した部分にビット線22導体の上面があり、はみ出し量がサイドウォール23の厚さよりも大きいため、サイドウォール23で覆われない状態となる。このため、ビット線22と蓄積電極27とがショートしてしまっている。
FIG. 20 shows a state in which the
このような設計および位置ずれでは歩留りが低下してしまうが、セル面積を縮小して集積度を向上させるためには、位置ずれ余裕をとって設計するのは不利となる。
[第10実施形態]本実施形態では、上記位置ずれが生じてもビット線22と蓄積電極27とが接触することのない半導体装置およびその製造方法を提供する。
With such a design and misalignment, the yield decreases, but it is disadvantageous to design with a misalignment margin in order to reduce the cell area and improve the degree of integration.
[Tenth Embodiment] This embodiment provides a semiconductor device in which the
以下、第10実施形態について図面を参照しつつ、具体的に説明する。本実施形態は図21A〜21Dに示される。図21Aは第9実施形態で説明した図18Eの続きである。図中、同一符号は同一のものを示すものとする。 Hereinafter, the tenth embodiment will be specifically described with reference to the drawings. This embodiment is shown in FIGS. FIG. 21A is a continuation of FIG. 18E described in the ninth embodiment. In the drawings, the same reference numerals indicate the same items.
図21Aを参照して、ビット線のコンタクトホール15b を開口するところまでは、第9実施形態と同様である。
次に、CVD法により、高濃度のリンを含む厚さ40nmのドープトシリコン層18、厚さ120nmのWSi層19、厚さ160nmのSiO2 膜20を順次形成する。その後、プラズマCVD法により反射防止膜として厚さ30nm程度のSiON膜21を形成する。
Referring to FIG. 21A, the process up to opening the bit
Next, a 40 nm thick
さらに、通常ないし位相シフトのレチクルを用いたリソグラフィ法によりマスク(図示せず)を形成し、SiON膜21およびSiO2 膜20をF系で、WSi層19およびシリコン層18をCl系でドライエッチングしてビット線22を形成する。また、必要に応じて、この段階でコンタクトアニールをRTA法により行なってもよい。以下、簡略化のためSiON膜21は図示を省略する。
Further, a mask (not shown) is formed by lithography using a normal or phase shift reticle, and the
図21Bを参照して、CVD法により、厚さ70nmのSiO2 膜を形成し、異方性エッチングによりサイドウォール23を形成する。ここで、エッチング量をSiO2 膜17と上記サイドウォール用SiO2 膜との膜厚分にすることにより、SiO2 膜17をビット線22およびサイドウォール23の下にのみ残す。これによって、コンタクトホール15a内に充填されたプラグ16の表面が露出する。
Referring to FIG. 21B, a SiO 2 film having a thickness of 70 nm is formed by CVD, and sidewalls 23 are formed by anisotropic etching. Here, by the amount of etching in the thickness portion of the SiO 2 film 17 and the SiO 2 film for the sidewall, leaving the SiO 2 film 17 under the
本実施形態の特徴は、このビット線22を形成するエッチングで、オーバーエッチングを施して、ビット線コンタクトホール15b内部のビット線導体膜を凹ませておくことである。
The feature of this embodiment is that the bit line conductor film in the bit
このエッチングにより凹ませる量は、次のようにして決める。位置ずれなどによってビット線のコンタクトホール15bがビット線22パターンからはみ出す量をdとする。次の工程のサイドウォール23を形成するためのSiO2 膜の厚さをtとする。説明を簡単にするため、このSiO2 膜はカバレジが100%、すなわち、完全にコンフォーマルに形成されるものとする。
The amount to be recessed by this etching is determined as follows. Let d be the amount that the bit
d≦tの場合は、凹ませる量は、絶縁確保に必要な分でよい。たとえばtと同じ値を選ぶことができる。これにより、ビット線を構成する導電体と蓄積電極を構成する導電体との距離はどの部分でもt以上となる。なお、絶縁確保に必要な分がwであり、d<t−wなら、凹ませる必要はない。 In the case of d ≦ t, the amount to be recessed may be an amount necessary for ensuring insulation. For example, the same value as t can be selected. As a result, the distance between the conductor constituting the bit line and the conductor constituting the storage electrode is t or more in any portion. Note that the amount necessary for securing insulation is w, and if d <tw, it is not necessary to be recessed.
図21Bを参照すると、2t>d>tの場合は、ビット線のコンタクトホール15bの右側側壁から形成されるサイドウォール23の丸みのために、サイドウォール23と一体となった絶縁体部分に凹みを生じる。この量は、t−(t2 −(d−t)2 )1/2 である。これに絶縁確保に必要な分を加えた量だけ、ビット線を構成する導電体を凹ませればよい。
Referring to FIG. 21B, when 2t>d> t, the
なお、d≧2tの場合は、本実施形態によってもショートを避けることはできない。しかし、これは本実施形態のようにt=0.07μmのとき、dが0.14μm以上ということであり、位置ずれを最大0.1μmとすれば、ビット線のコンタクトホール15bの径がビット線幅よりも(0.14−0.1)×2=0.08μm大きいという場合に相当する。0.25μm程度以下の世代のデバイスではこれほど大きな差をつけて設計してもメリットはないと考えられる。
When d ≧ 2t, a short circuit cannot be avoided even with this embodiment. However, this means that when t = 0.07 μm as in the present embodiment, d is 0.14 μm or more. If the positional deviation is 0.1 μm at the maximum, the diameter of the
カバレジが100%でない場合には、横方向の膜厚が減少すること、ボイドができることを考慮して、d、t、凹み量を設定する。また、ビット線のオーバーエッチングで、ビット線のコンタクトホール15bの内部が順テーパになるようにしておくと、カバレジが悪いときにもうまく埋め込むことができるようになる。また、ビット線のコンタクトホール15bの上部に順テーパを形成することも効果がある。
When the coverage is not 100%, d, t, and the amount of dent are set in consideration of the reduction of the film thickness in the lateral direction and the formation of voids. In addition, if the inside of the bit
さらに、ビット線導体膜にオーバーエッチングを施してビット線コンタクトホール15bの部分において凹ませておく、その量について具体的な数値を用いて詳しく説明する。
0.2μmデバイスの例で説明する。ビット線とその間隔は0.2μmであるが、ビット線コンタクトホール15b直径は0.24μm程度とするのがフォトリソグラフィ上好適である。位置ずれ最大値の典型値は0.1μmである。この位置ずれの数値には、ビット線コンタクトホール15bの寸法、ビット線22の寸法のバラツキも含ませてある。つまり、ビット線コンタクトホール15bが大きめ、ビット線22が細めに出来上がった場合を想定している(各10%で片側づつなのでその半分)。
Further, the amount of the bit line conductor film that is over-etched and recessed in the bit
An example of a 0.2 μm device will be described. The bit lines and the distance between them are 0.2 μm, but the diameter of the bit
すると、d=(0.24−0.2)/2+0.1=0.12μm となる。サイドウォール絶縁膜の膜厚は70nmが限界に近い。これはビット線22間隔が0.2μmであったので、両側に0.07μmのサイドウォールが形成されると、コンタクト幅がすでに0.06μmしか残らないからである。 Then, d = (0.24-0.2) /2+0.1=0.12 μm. The thickness of the sidewall insulating film is close to 70 nm. This is because the distance between the bit lines 22 is 0.2 μm, and if 0.07 μm sidewalls are formed on both sides, the contact width is already 0.06 μm.
実際の製造では、位置ずれだけではなく、膜厚、エッチング量もバラツキを持つ。成膜で7%、エッチングで7%の幅を想定するのが典型的である。従ってワーストケースを考えるには、t=0.065μmとするのが妥当である。 In actual manufacturing, not only the positional deviation but also the film thickness and the etching amount vary. Typically, a width of 7% for film formation and 7% for etching is assumed. Therefore, to consider the worst case, it is appropriate to set t = 0.065 μm.
すると、Δ=t−(t2 −(d−t)2 )1/2 =0.03μmとなる。ここに、サイドウォール絶縁膜の膜厚とエッチング量のバラツキを考えると、0.01μm余分に削られることを想定する必要がある。そして耐圧確保のために最小でも0.02μm程度残すことが好適と考えられるので、合計0.06μm以上凹ませておくのが好適となる。 Then, Δ = t− (t 2 − (dt) 2 ) 1/2 = 0.03 μm. Here, considering the variation in the thickness of the sidewall insulating film and the etching amount, it is necessary to assume that an excess of 0.01 μm is removed. Since it is considered preferable to leave about 0.02 μm at a minimum to ensure the withstand voltage, it is preferable to have a total of 0.06 μm or more recessed.
一方、ビット線形成のようなエッチングでは従来より、膜厚、エッチング量のバラツキを吸収するためオーバーエッチングを施していた。その量は最小で20%程度となる。構造が平坦化されているので、従来技術ではそれ以上のオーバーエッチングは必要ないことに注意されたい。本実施形態の膜厚では、シリコン層40nmと、WSi膜120nmであったから、その20%は0.032μmとなる。従って、従来技術でのビット線形成では、ビット線コンタクトホール15b部分の凹みは0.032μm程度となるのが典型であった。
On the other hand, in etching such as bit line formation, over-etching has conventionally been performed in order to absorb variations in film thickness and etching amount. The minimum amount is about 20%. Note that no further over-etching is required in the prior art because the structure is planarized. In the film thickness of the present embodiment, since the silicon layer is 40 nm and the WSi film is 120 nm, 20% thereof is 0.032 μm. Therefore, in the conventional bit line formation, the recess in the bit
これに対して本実施形態では、0.06μm以上の凹みを作るようにしたので、ビット線コンタクト部分でのビット線導体と蓄積電極導体とのショートを防止することができる。 On the other hand, in this embodiment, since the recess of 0.06 μm or more is made, it is possible to prevent a short circuit between the bit line conductor and the storage electrode conductor at the bit line contact portion.
なお、従来技術では、ビット線コンタクトホール部分においてビット線を太くしておくことにより、位置ずれが発生しても、ビット線がビット線コンタクトホールから露出しないようにパターン設計しておくのが典型的であった。 In the prior art, it is typical to design a pattern so that the bit line is not exposed from the bit line contact hole even if misalignment occurs by thickening the bit line in the bit line contact hole portion. It was the target.
この場合には、オーバーエッチングをいくら施しても、コンタクトホール15b部分での凹みは生じ得ないと同時に、本実施形態の課題としているショートも生じなかった。逆にいうと、微細化のためにもはや余裕をとれなくなったことと、上述のデバイス構造であることから、本実施形態の課題が生じたということである。
In this case, no matter how much over-etching is performed, no dent in the
別の数値例として、ビット線コンタクトホール15bの直径を0.22μmに設計し、位置ずれが0.09μmになった場合を同様に計算すると、d=0.1μm、t=0.065μmとなり、Δ=0.01μmとなる。
As another numerical example, when the diameter of the bit
再び、サイドウォール形成での削れ0.01μm、耐圧確保0.02μmを加えると、凹みの最小値は0.04μmとなる。
さらに別の数値例として、本実施形態を基に、カバレジが100%でないためにサイドウォール幅がコンタクトホール15bの部分で60nmになった場合を同様に計算すると、d=0.1μm、t=0.056μmとなり、Δ=0.024μmとなる。再びサイドウォール形成での削れ0.01μm、耐圧確保0.02μmを加えると、凹みの最小値は0.054μmとなる。
Again, when 0.01 μm of shaving in the formation of the sidewall and 0.02 μm of withstand voltage are added, the minimum value of the recess becomes 0.04 μm.
As another numerical example, when the coverage is not 100% and the side wall width is 60 nm at the
図21Cを参照して、その後、第9実施形態で説明した図18H〜18Jと同様にして、蓄積電極27を形成する。
図21Dを参照して、さらに、第9実施形態で説明した図18K、18Lと同様にして、キャパシタ絶縁膜29(図示せず), 対向電極30, 層間絶縁膜31、配線層32、33を形成する。
Referring to FIG. 21C, thereafter, the
Referring to FIG. 21D, capacitor insulating film 29 (not shown),
その後さらに、層間絶縁膜、配線層などの工程を経ることにより、スタック型キャパシタを有する半導体装置が製造される。
本実施形態では、蓄積電極コンタクト内にビット線コンタクト部分が露出し、ビット線22と蓄積電極27とが接触してしまうという問題に対して、ビット線を加工するエッチングの際に、所定のオーバーエッチを行うことを特徴とする。
Thereafter, a semiconductor device having a stack type capacitor is manufactured through processes such as an interlayer insulating film and a wiring layer.
In this embodiment, the bit line contact portion is exposed in the storage electrode contact, and the
すなわち、ビット線パターンからはみ出したビット線のコンタクトホール15b部の中のビット線を構成する導電体を凹ませておき、ビット線22にサイドウォール23を形成する際に、この凹みをサイドウォール絶縁膜で埋めることで、工程を増やすことなく上記接触を防止することができる。
That is, the conductor constituting the bit line in the
[第11実施形態]本発明における第11実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図22は、第11実施形態における半導体装置の断面図であり、図中、第9実施形態と同一の符号は同一のものを示す。
[Eleventh Embodiment] An eleventh embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 22 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the eleventh embodiment, in which the same reference numerals as those in the ninth embodiment denote the same components.
図22を参照して、以下、第9実施形態との違いを説明する。第9実施形態では、図18Gに示すように、ビット線22とプラグ16とを絶縁するSiO2 膜17が、ビット線22とその側壁のサイドウォール23の直下のみ残るように、サイドウォール23形成時に同時に除去した。本実施形態では、サイドウォール23を形成するためのエッチング時には、SiO2 膜17を残し、蓄積電極を形成するコンタクトホールを開口する工程で、エッチングの際のストッパ膜であるSi3 N4 膜25の除去に続いて、SiO2 膜17を除去し、プラグ16表面を露出するようにしている。
Hereinafter, differences from the ninth embodiment will be described with reference to FIG. In the ninth embodiment, as shown in FIG. 18G, the
本実施形態の利点は、エッチングストッパ膜であるSi3 N4 膜25を除去するときに、下地がすべてSiO2 膜17, 23となるので、シリコン(プラグ16)に対する選択比がとれないようなSi3 N4 膜25の除去方法でも製造することができる点である。 The advantage of this embodiment is that when the Si 3 N 4 film 25 that is an etching stopper film is removed, the underlying layers are all made of the SiO 2 films 17 and 23, so that the selection ratio with respect to silicon (plug 16) cannot be obtained. It can also be manufactured by the method of removing the Si 3 N 4 film 25.
なお、本実施形態における製造方法においても、第10実施形態で詳しく説明したショートの問題は生じる。図23に、ビット線のコンタクトホール15bがビット線22から大きくはみ出した場合を示す。ビット線22を構成する導電体が、蓄積電極を形成するコンタクトホールを開口する際に露出してしまい、ビット線22と蓄積電極27とがショートしてしまう。
Note that the short-circuit problem described in detail in the tenth embodiment also occurs in the manufacturing method according to the present embodiment. FIG. 23 shows a case where the
しかし、この問題についても、第10実施形態と同様に、ビット線を凹ませておくことで対処できる(図22参照)。
[第12実施形態]第10実施形態では、ビット線のコンタクトホール15b とビット線22が位置ずれを起こした場合の、ビット線22と蓄積電極27とのショートを防止する方法について説明した。本実施形態では、同じ問題に対する対策として、別の実施形態について図面を参照しつつ、具体的に説明する。
However, this problem can also be dealt with by making the bit line recessed as in the tenth embodiment (see FIG. 22).
[Twelfth Embodiment] In the tenth embodiment, the method for preventing a short circuit between the
本実施形態は、図24、25A、25Bに示される。図24は、本実施形態におけるメモリセル部の平面図であり、図25A、25Bは、本実施形態における半導体装置の断面図である。また、図25A、25Bは第10実施形態で説明した図19の続きである。図中、第10実施形態と同一の符号は同一のものを示すものとする。 This embodiment is shown in FIGS. 24, 25A and 25B. FIG. 24 is a plan view of the memory cell portion in the present embodiment, and FIGS. 25A and 25B are cross-sectional views of the semiconductor device in the present embodiment. 25A and 25B are a continuation of FIG. 19 described in the tenth embodiment. In the figure, the same reference numerals as those in the tenth embodiment denote the same parts.
図25Aを参照して、ビット線22をパターニングするところまでは、第10実施形態と同様である。
次に、CVD法により厚さ70nmのSiO2 膜を形成し、異方性エッチングによりサイドウォール23を形成する。このとき、サイドウォール23の異方性エッチングに続けて、プラグ16表面を露出するようにSiO2 膜17をエッチングしてもよい。
Referring to FIG. 25A, the process up to
Next, a SiO 2 film having a thickness of 70 nm is formed by CVD, and the
次いで、CVD法により、厚さ30nm程度のSiO2 膜24を形成する。その後、通常ないし位相シフトのレチクルを用いたリソグラフィ法により蓄積電極コンタクトのプラグ16上部のSiO2 膜17, 24 を選択的にエッチングして、プラグ16表面を露出させる(図24参照)。
Next, an SiO 2 film 24 having a thickness of about 30 nm is formed by CVD. Thereafter, the SiO 2 films 17 and 24 on the
図25Bを参照して、その後、第10実施形態で説明した図21Cと同様にして、蓄積電極27を形成する。ここで、蓄積電極形成用のコンタクトホールを開口する工程で、エッチングストッパとなるSi3 N4 膜25をエッチングする際、SiO2 膜24をエッチングストッパとするため、ビット線のコンタクトホール15bとビット線22が位置ずれを起こしても、ビット線コンタクト部分が露出しない。
Referring to FIG. 25B, thereafter, the
このように、エッチングストッパとなるSi3 N4 膜25の下に、SiO2 膜24を形成し、このSiO2 膜24を蓄積電極コンタクトのプラグ16の上部のみを開口しておくことで、ビット線コンタクトホール15bとビット線22とが位置ずれを起こしても、ビット線と蓄積電極とのショートを防止することができる。
Thus, under the Si 3 N 4 film 25 serving as an etching stopper to form a SiO 2 film 24, by leaving open only the top of the
また、第10実施形態で説明したオーバーエッチングと併用することで、更なる耐圧の向上を図ることができる。
[第13実施形態]第1〜第12実施形態においては、蓄積電極27を形成するコンタクトホールの内壁に蓄積電極を残置して王冠形状を得るようなシリンダ型キャパシタについて説明したが、本発明はシリンダ型キャパシタに限定されるものではく、単純なスタックトキャパシタ型やFIN型キャパシタにも適用することができる。
Further, by using together with the over-etching described in the tenth embodiment, it is possible to further improve the breakdown voltage.
[Thirteenth Embodiment] In the first to twelfth embodiments, the cylinder type capacitor has been described in which the storage electrode is left on the inner wall of the contact hole forming the
以下、単純なスタックトキャパシタを用いた場合の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図26は、単純なスタックトキャパシタを有する半導体装置の断面図であり、特に第10実施形態において説明した半導体装置を単純なスタックトキャパシタ型に変形したものである。図中、第1〜第12実施形態において説明した符号と同一の符号は、同一のものを示すものとする。
Hereinafter, an embodiment in which a simple stacked capacitor is used will be described with reference to the drawings.
FIG. 26 is a cross-sectional view of a semiconductor device having a simple stacked capacitor. In particular, the semiconductor device described in the tenth embodiment is modified to a simple stacked capacitor type. In the figure, the same reference numerals as those described in the first to twelfth embodiments denote the same elements.
図26を参照して、図19に示した工程の後、サイドウォール23を形成し、そのときにビット線22とプラグ16とを絶縁するSiO2 膜17を除去する。ここまでは第10実施形態と同様である。
Referring to FIG. 26, after the step shown in FIG. 19,
次に、CVD法により、高濃度にリンを含む膜厚1μm程度のドープトシリコン層を形成する。このとき、必要に応じてCMP法により表面を研磨して平坦化することも好適である。 Next, a doped silicon layer having a thickness of about 1 μm containing phosphorus at a high concentration is formed by CVD. At this time, it is also preferable that the surface is polished and planarized by a CMP method if necessary.
さらに、パターニングされたレジストマスク(図示せず)により、Br系のガスでドライエッチングし、蓄積電極27を形成する。ここで、必要に応じて、蓄積電極の表面に公知の方法を用いて凹凸を形成し、キャパシタ容量増大を図ることができる。
Further, the
なお、ビット線22のコンタクトホール15bとビット線22とが位置ずれすると、これまで同様にビット線22と蓄積電極27とのショートが問題になりうるが、ビット線22導体をビット線22のコンタクトホール15b内で凹ませておくことで防止することができる。
If the
その後、さらに、第10実施形態と同様にしてDRAMのウエハプロセスを完了する。
本実施形態によれば、工程数を大幅に削減できる。なお、本発明では、第1実施形態から第13実施形態をいくつか組み合わせて実施することができる。
Thereafter, the DRAM wafer process is completed as in the tenth embodiment.
According to this embodiment, the number of processes can be significantly reduced. In the present invention, several combinations of the first to thirteenth embodiments can be implemented.
例えば、第8実施形態と第10実施形態とを組み合わせることができ、以下に説明する。
本実施形態において、ゲート電極8(ワード線)およびビット線22を形成する際に、それぞれの上に同時に形成しているSiO2 膜6、20をSiN膜に換え、さらにそれぞれのサイドウォール10、23 をSiO2 膜からSiN膜に換えておく。ビット線コンタクトホール15b、および蓄積電極形成用のコンタクトホールを形成する際のSACエッチングストッパ膜12、25を、20nm程度の薄いSiN膜とし、間隙を残すようにする。SACを形成するエッチングは間隙に埋め込まれたBPSG膜13、26を除去するようにし、その後、薄いSiN膜を異方性エッチングして除去する。
For example, the eighth embodiment and the tenth embodiment can be combined and will be described below.
In this embodiment, when the gate electrode 8 (word line) and the
このようにした場合も、第10実施形態とまったく同様の技術を適用することができる。すなわち、ビット線形成のエッチングの際に、オーバーエッチングを施すことで、ビット線コンタクトホール内のWSi/シリコン層を凹ませておく。そしてSiN膜サイドウォールを形成する際にこの凹みを埋めてしまうことができる。 Even in this case, the same technology as that of the tenth embodiment can be applied. In other words, the WSi / silicon layer in the bit line contact hole is recessed by over-etching during the bit line formation etching. And when forming SiN film side wall, this dent can be filled up.
位置ずれによってビット線コンタクトホール15bがビット線22からはみ出る量と、サイドウォール用SiN膜の膜厚と、必要な凹み量の関係は、第10実施形態と実質的に同じである。
The relationship between the amount of the bit
なお、側面にSiN膜サイドウォールを形成する異方性エッチングにおいて、ビット線22とプラグ16とを絶縁するSiO2 膜17まで引き続いて除去しなくても、蓄積電極形成用のコンタクトホールを形成するSACエッチング後に、ストッパ膜であるSi3 N4 膜25の除去に引き続いてSiO2 膜17を除去することもできる。
In the anisotropic etching for forming the side walls of the SiN film on the side surfaces, contact holes for forming the storage electrodes are formed without removing the SiO 2 film 17 that insulates the bit lines 22 and the
さらに、ワード線8またはビット線22の形成において、反射防止膜としてSiON膜7、21の代わりに、有機材料膜をレジストの下または上に塗布する方法もある。この場合は、反射防止膜はデバイス上には残らない。
Further, in forming the
さらに、ワード線8またはビット線22の材料はWSi層5、19やシリコン膜4、18に限らず、W/TiN膜などの金属膜を用いることもできる。ビット線の場合は、コンタクトメタルとしてTiを加えたW/TiN/Ti膜を用いるのが好適である。
Further, the material of the
[第14実施形態]第1実施形態から第13実施形態で説明したように、高集積度の半導体装置を製造するには、SACプロセスが極めて重要である。
SACプロセスで鍵となる技術は、エッチングされる絶縁膜と、エッチングを止めるストッパ膜との選択比である。現在のところ、層間絶縁膜として酸化膜を用いた場合、ストッパ膜として窒化膜が有力であるが、ドライエッチングにおけるその選択比は十分とはいえない。
[Fourteenth Embodiment] As described in the first to thirteenth embodiments, the SAC process is extremely important for manufacturing a highly integrated semiconductor device.
The key technology in the SAC process is the selection ratio between the insulating film to be etched and the stopper film that stops etching. At present, when an oxide film is used as an interlayer insulating film, a nitride film is dominant as a stopper film, but its selectivity in dry etching is not sufficient.
図27Aは、SACプロセスを示す半導体装置の断面図である。なお、図中、第1〜13実施形態で用いた符号と同一の符号は同一のものを示すものとする。
図27Aは、ゲート電極8の肩部においてゲート電極8を覆っているSiO2膜6、10が削れている様子を示している。つまり、層間絶縁膜であるBPSG13が厚く形成されている場合、Si3 N4 膜12がストッパ膜として機能するように、厚く形成する必要がある。しかし、Si3 N4 膜12をエッチングする際に、Si3 N4 膜12が厚いとその下のSiO2 膜6、10が削れてしまい、ゲート電極とコンタクト間の耐圧が低下するという問題がある。
FIG. 27A is a cross-sectional view of the semiconductor device showing the SAC process. In the figure, the same reference numerals as those used in the first to thirteenth embodiments denote the same elements.
FIG. 27A shows a state where the SiO 2 films 6 and 10 covering the
したがって、現状の選択比では、SACプロセスの使用が難しい。そこで、本実施形態では、ストッパSi3 N4 膜を二重構造にすることによって、安定したSACプロセスを提供する。 Therefore, it is difficult to use the SAC process with the current selection ratio. Therefore, in this embodiment, a stable SAC process is provided by forming the stopper Si 3 N 4 film in a double structure.
以下、第14実施形態について図面を参照しつつ、具体的に説明する。本実施形態は図27B、27Cに示される。図中、同一符号は同一のものを示すものとする。
図27Bは、本実施形態の半導体装置の断面図である。図27Bを参照して、ゲート電極8形成後、Si3 N4 膜12a、酸化膜13a、Si3 N4 膜12b、酸化膜13bをCVD法によりそれぞれ10nm、50nm、70nm、300nm形成する。
The fourteenth embodiment will be specifically described below with reference to the drawings. This embodiment is shown in FIGS. 27B and 27C. In the drawings, the same reference numerals indicate the same items.
FIG. 27B is a cross-sectional view of the semiconductor device of this embodiment. Referring to FIG. 27B, after forming
次に、ゲート電極8間にコンタクトホールを形成する方法について説明する。まず、酸化膜13bは、例えば高密度プラズマでC4 F8 、Arの混合ガスを用いてエッチングする。次に、Si3 N4 膜12bを酸化膜13aと選択比のとれる条件、例えば燐酸によるウエットエッチングや、SF6 、O2 またはSF6 、HBrの混合ガスを用いたドライエッチングにより除去する。同じようにして酸化膜13a、Si3 N4 膜12aをエッチングする。
Next, a method for forming a contact hole between the
なお、Si3 N4 膜12aのエッチングで上述のドライエッチングを行う場合、アプリケーションによってはSi3 N4 膜12aの下に酸化膜11を成膜する必要がある。この酸化膜11のエッチングはCF4 、CHF3 、Arガスを用いたRIEのエッチングで除去する。また、窒化膜をCF4 、CHF3 、Arガスを用いたRIEでエッチングしてもよい。
In the case of performing the above-described dry etching in the etching of the Si 3 N 4 film 12a, depending on the application it is necessary to deposit an
さらに、図27Bの実施形態では上層のSi3 N4 膜12bを用いて、厚い酸化膜13bをエッチングする際のストッパ膜として使用しているので、下層のSi3 N4 膜12aは、上層のSi3 N4 膜12bに比べて格段に薄くすることができる。 Further, in the embodiment of FIG. 27B, the upper Si 3 N 4 film 12b is used as a stopper film when etching the thick oxide film 13b, so that the lower Si 3 N 4 film 12a It can be made much thinner than the Si 3 N 4 film 12b.
次に、上層のSi3 N4 膜12bをも薄く形成できるSACプロセスについて説明する。
図27Cを参照して、ゲート電極8形成後、Si3 N4 膜12a、および酸化膜13a(図示せず)をCVD法によりそれぞれ20nm、50nm成膜し、SOG13cを100nm塗布し平坦化する。このとき、絶縁膜を成膜せず、直接SOGを塗布してもよい。また、絶縁膜を600nm成膜しCMPにより500nmポリッシュし平坦化してもよい。
Next, the SAC process that can form the upper Si 3 N 4 film 12b thinly will be described.
Referring to FIG. 27C, after forming
次に、Si3 N4 膜12b、酸化膜13bをCVD法によりそれぞれ50nm、300nm形成する。
なお、コンタクトホールを形成するエッチングの方法については図27Bで説明したのと同様の技術を用いればよい。
Next, an Si 3 N 4 film 12b and an oxide film 13b are formed to a thickness of 50 nm and 300 nm, respectively, by CVD.
Note that a technique similar to that described in FIG. 27B may be used as an etching method for forming the contact hole.
図27Cの実施形態では、下層のSi3 N4 膜12aを形成した後に、その上の酸化膜13cを平坦にしている。厚い酸化膜13bが平坦となり、エッチングする際の上層のSi3 N4 膜12bの負担を少なくすることができ、上層のSi3 N4 膜12bを薄くすることができる。 In the embodiment of FIG. 27C, after forming the lower Si 3 N 4 film 12a, the oxide film 13c thereon is flattened. The thick oxide film 13b becomes flat, the burden on the upper Si 3 N 4 film 12b during etching can be reduced, and the upper Si 3 N 4 film 12b can be made thinner.
また、本実施形態では、ストッパ膜としてSi3 N4 膜を用いた場合について説明したが、ストッパ膜としては、ポリシリコンや金属酸化物、例えばアルミナ等を用いることも可能である。このときストッパであるアルミナのエッチングはCl2 、BCl3 ガスを用いたRIE、またはArスパッタエッチングで行う。ポリシリコンはCl2 、BCl3 ガス、もしくはHBrガスを用いてエッチングする。また、アルミナやポリシリコンを塩素系、臭素系のガスを用いてエッチングする場合その膜の下には酸化膜を形成するのが好ましい。 In this embodiment, the case where the Si 3 N 4 film is used as the stopper film has been described. However, as the stopper film, polysilicon or a metal oxide such as alumina can be used. At this time, the stopper alumina is etched by RIE using Cl 2 or BCl 3 gas or Ar sputter etching. The polysilicon is etched using Cl 2 , BCl 3 gas, or HBr gas. In the case where alumina or polysilicon is etched using a chlorine-based or bromine-based gas, an oxide film is preferably formed under the film.
本実施形態によれば、二重ストッパ構造にすることにより、ストッパ膜の膜厚を十分薄くすることができる。その結果ストッパ除去エッチングのオーバー量を減らすことができ、耐圧が確保できる。 According to the present embodiment, the stopper film can be made sufficiently thin by using the double stopper structure. As a result, the amount of over stopper removal etching can be reduced, and a breakdown voltage can be secured.
〔第15実施形態〕図28は、本発明の第15実施形態を示す半導体基板の断面図である。p型シリコン基板1の表面層には、メモリセル領域において、n型ウェルN1、さらにその内部にp型ウェルP1が形成され、周辺回路部においてはn型ウェルN2が形成されている。メモリセル領域においては、p型ウェルP1内にnチャネルトランスファトランジスタが形成され、周辺回路領域においては、n型ウェルN2内にpチャネルトランジスタが形成される。なお、周辺回路領域においても二重ウェルを形成し、n型ウェル内のp型ウェル内にnチャネルトランジスタを形成することができる。
[Fifteenth Embodiment] FIG. 28 is a sectional view of a semiconductor substrate showing a fifteenth embodiment of the present invention. In the surface layer of the p-
基板表面には、フィールド酸化膜2が形成され、フィールド酸化膜2によって囲まれた活性領域が画定されている。メモリセル領域においては、ゲート絶縁膜3上に、多結晶シリコン層4、タングステンシリサイド層5が形成され、ゲート電極8を形成している。ゲート電極8上には、酸化シリコン膜6と反射防止膜として機能するSiON膜7が形成されている。SiON膜7、酸化シリコン膜6、ゲート電極8がホトリソグラフィによりパターニングされ、その側壁上にSiNのサイドウォール絶縁膜10が形成されている。ゲート電極両側には、n型不純物が注入されたソース/ドレイン領域9が形成される。
A
このようなゲート電極(ワード線)を形成した基板全面上に、SiN膜12が形成されている。SiN膜12の上に、BPSG膜13が形成され、層間絶縁膜を構成する。BPSG膜13、SiN膜12を貫通して蓄積電極コンタクト用のコンタクトホールが形成され、多結晶シリコン領域16によって埋め込まれている。多結晶シリコン領域16は、BPSG膜13と同一表面を形成するようにエッチバックないし研磨され、その表面上にCVDによりHTO(高温酸化)シリコン酸化膜17が形成されている。
A
ビット線コンタクト領域においては、HTO膜17、BPSG膜13、SiN膜12を貫通してコンタクトホールが形成され、このコンタクトホール内面を埋め込むように、HTO膜17表面上に多結晶シリコン膜18、タングステンシリサイド膜19の積層からなる配線が形成されている。この配線がビット線を構成する。ビット線は、HTO膜17によって埋め込まれた多結晶シリコン領域16と絶縁されている。ビット線表面上には、酸化シリコン膜21、SiN膜22の積層が形成され、ビット線と同時にパターニングされる。ビット線構造の側壁上には、SiN膜23aのサイドウォールスペーサが形成されている。
In the bit line contact region, a contact hole is formed through the
SiN膜22、SiNサイドウォールスペーサ23aをエッチングストッパとして用い、蓄積電極用のコンタクトホールが形成され、多結晶シリコン領域16表面を露出している。
Using the
このような構成の上に、蓄積電極となる多結晶シリコン層27、その表面に形成されたTa2 O5 のキャパシタ誘電体層29、さらにその表面に形成されたTiN層30により、蓄積キャパシタが形成される。
In addition to this structure, the storage capacitor is formed by the
蓄積キャパシタを埋め込むように、層間絶縁膜となるBPSG膜31が形成され、その表面はエッチバック、研磨等により平坦化される。
周辺回路領域においては、BPSG膜31を貫通してビット線およびビット線と同一構造により形成された配線層、ワード線およびワード線と同一工程によって形成された配線層、および基板表面の導電領域に達するコンタクトホールが形成され、TiN/Ti積層によるバリア層32、W層33の積層からなる配線が形成される。
A
In the peripheral circuit region, the bit line and the wiring layer formed by the same structure as the bit line through the
本構成においては、転送トランジスタのゲート電極側壁上、およびビット線側壁上には、直接SiN膜が形成され、エッチングストッパとして機能する。BPSG膜13の表面上には、SiN膜は形成されず、直接CVD酸化膜17が形成されている。このような構成においても、ビット線上面および側面を覆うSiN膜をエッチングストッパとして利用することにより、所望位置にコンタクトホールを開口することができる。
In this configuration, an SiN film is directly formed on the gate electrode sidewall and the bit line sidewall of the transfer transistor, and functions as an etching stopper. On the surface of the
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。 Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.
4 シリコン層
5 WSi
6 SiO2 膜
7 SiON膜
8 ゲート電極(ワード線、1層目配線)
9 n- 型不純物拡散層
10 サイドウォール
11 SiO2 膜
12 Si3 N4 膜
13 BPSG
14 Si3 N4 膜
15 コンタクトホール
15a 蓄積電極接続用のコンタクトホール
15b ビット線のコンタクトホール
16 プラグ
17 SiO2 膜
18 シリコン層
19 WSi
20 SiO2 膜
21 SiON膜
22 ビット線
23 サイドウォール
24 SiO2 膜
25 Si3 N4 膜
27 蓄積電極
29 誘電体膜
30 対向電極
4
6 SiO 2 film 7
9 n − type
14 Si 3 N 4 film 15 Contact hole 15 a
20 SiO 2 film 21
Claims (13)
前記基板中に形成された一対の不純物拡散領域と、該基板表面に形成されたゲート電極とを含む転送トランジスタと、
該転送トランジスタ上を覆って前記基板上に形成された第1の絶縁膜と、
該第1の絶縁膜を貫通して、前記一対の不純物拡散領域の一方に達する第1のコンタクトホールと、
該第1のコンタクトホール内に充填された導電プラグと、
前記導電プラグを覆って、前記第1の絶縁膜上に形成された第2の絶縁膜と、前記第1、第2の絶縁膜を貫通して、前記一対の不純物拡散領域の他方に達する第2のコンタクトホールと、
該第2の絶縁膜上に延在し、該第2のコンタクトホールを介して該他方の不純物拡散領域に接続するビット線と、
前記ビット線の上面、側面を覆う第3の絶縁膜と、
前記ビット線の側面を覆う第3の絶縁膜に整合し、前記導電プラグ上で前記第2の絶縁膜に形成された開口と、
前記第2、第3の絶縁膜によって前記ビット線から絶縁され、前記開口を介して前記導電プラグと電気的に接続された蓄積電極と、
該蓄積電極表面に形成された誘電体膜と、
該誘電体膜表面に形成された対向電極と、
を有する半導体装置。 In a semiconductor device having a memory cell region and a peripheral circuit region on a semiconductor substrate,
A transfer transistor including a pair of impurity diffusion regions formed in the substrate and a gate electrode formed on the substrate surface;
A first insulating film formed on the substrate so as to cover the transfer transistor;
A first contact hole penetrating the first insulating film and reaching one of the pair of impurity diffusion regions;
A conductive plug filled in the first contact hole;
A second insulating film formed on the first insulating film, covering the conductive plug, and penetrating the first and second insulating films and reaching the other of the pair of impurity diffusion regions. Two contact holes,
A bit line extending on the second insulating film and connected to the other impurity diffusion region through the second contact hole;
A third insulating film covering the upper and side surfaces of the bit line;
An opening formed in the second insulating film on the conductive plug in alignment with a third insulating film covering a side surface of the bit line;
A storage electrode insulated from the bit line by the second and third insulating films and electrically connected to the conductive plug through the opening;
A dielectric film formed on the surface of the storage electrode;
A counter electrode formed on the surface of the dielectric film;
A semiconductor device.
前記基板上に、一対の不純物拡散領域と、ゲート電極とを含む転送トランジスタを形成する工程と、
該転送トランジスタを覆って前記基板上に第1の絶縁膜を形成する工程と、
該第1の絶縁膜を貫通して、前記一対の不純物拡散領域の一方に達する第1のコンタクトホールを形成する工程と、
該第1のコンタクトホール内に導電層を形成し、蓄積電極の接続用プラグを形成する工程と、
前記接続用プラグを覆って、前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成する工程と、
該第2、第1の絶縁膜を貫通して、前記一対の不純物拡散領域の他方に達する第2のコンタクトホールを形成する工程と、
該第2の絶縁膜上に延在し、該第2のコンタクトホールを介して該他方の不純物拡散領域に接続するビット線を形成する工程と、
前記プラグと電気的に接続する蓄積電極を形成する工程と、
該蓄積電極表面に誘電体膜を形成する工程と、
該誘電体膜表面に対向電極を形成する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。 In a method for manufacturing a semiconductor device having a memory cell region and a peripheral circuit region on a semiconductor substrate,
Forming a transfer transistor including a pair of impurity diffusion regions and a gate electrode on the substrate;
Forming a first insulating film on the substrate so as to cover the transfer transistor;
Forming a first contact hole penetrating the first insulating film and reaching one of the pair of impurity diffusion regions;
Forming a conductive layer in the first contact hole and forming a storage electrode connection plug;
Covering the connection plug and forming a second insulating film on the first insulating film;
Forming a second contact hole penetrating the second and first insulating films and reaching the other of the pair of impurity diffusion regions;
Forming a bit line extending on the second insulating film and connected to the other impurity diffusion region through the second contact hole;
Forming a storage electrode electrically connected to the plug;
Forming a dielectric film on the surface of the storage electrode;
Forming a counter electrode on the surface of the dielectric film;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
前記転送トランジスタを含む領域上に下層絶縁膜を形成する工程と、
次いで、前記周辺領域の該下層絶縁膜を選択的に除去する工程と、
上層絶縁膜を形成する工程と、
を有する請求項5記載の半導体装置の製造方法。 Forming the first insulating film comprises:
Forming a lower insulating film on a region including the transfer transistor;
A step of selectively removing the lower insulating film in the peripheral region;
Forming an upper insulating film;
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, comprising:
導電層上に反射防止膜を形成する工程と、
その後に該導電層のパターニングを行う工程と、
次いで、該反射防止膜を除去する工程と、
を有する請求項5記載の半導体装置の製造方法。 Forming the transfer transistor comprises:
Forming an antireflection film on the conductive layer;
A step of patterning the conductive layer thereafter;
Next, removing the antireflection film;
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, comprising:
周辺回路領域の該反射防止膜を選択的に除去する工程を有する請求項10記載の半導体装置の製造方法。 The step of removing the antireflection film comprises:
11. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 10, further comprising a step of selectively removing the antireflection film in the peripheral circuit region.
前記基板上に、一対の不純物拡散領域と、ゲート電極とを含む転送トランジスタを形成する工程と、
該転送トランジスタを覆って基板上に第1の絶縁膜を形成する工程と、
該第1の絶縁膜を貫通して、前記一対の不純物拡散領域の一方に達する第1のコンタクトホールを形成する工程と、
該第1のコンタクトホール内に導電層を形成し、蓄積電極の接続用プラグを形成する工程と、
該プラグを覆い、前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成する工程と、
該第2の絶縁膜および該第1の絶縁膜を貫通して、前記一対の不純物拡散領域の他方に達する第2のコンタクトホールを形成する工程と、
該第2の絶縁膜上に延在し、該第2のコンタクトホールを介して該他方の不純物拡散領域に接続するビット線を形成する工程と、
該ビット線を覆う第3の絶縁膜を形成する工程と、
該第3の絶縁膜を異方性エッチングして、該ビット線の側壁に該第3の絶縁膜からなるサイドウォールを形成する工程と、
該ビット線および該サイドウォールをマスクにして、前記第2の絶縁膜をエッチングし、前記接続プラグを露出する工程と、
前記接続プラグと電気的に接続する蓄積電極を形成する工程と、
該蓄積電極表面に誘電体膜を形成する工程と、
該誘電体膜表面に対向電極を形成する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。 In a method for manufacturing a semiconductor device having a memory cell region and a peripheral circuit region on a semiconductor substrate,
Forming a transfer transistor including a pair of impurity diffusion regions and a gate electrode on the substrate;
Forming a first insulating film on the substrate so as to cover the transfer transistor;
Forming a first contact hole penetrating the first insulating film and reaching one of the pair of impurity diffusion regions;
Forming a conductive layer in the first contact hole and forming a storage electrode connection plug;
Covering the plug and forming a second insulating film on the first insulating film;
Forming a second contact hole penetrating through the second insulating film and the first insulating film and reaching the other of the pair of impurity diffusion regions;
Forming a bit line extending on the second insulating film and connected to the other impurity diffusion region through the second contact hole;
Forming a third insulating film covering the bit line;
Anisotropically etching the third insulating film to form a sidewall made of the third insulating film on the side wall of the bit line;
Etching the second insulating film using the bit line and the sidewall as a mask to expose the connection plug;
Forming a storage electrode electrically connected to the connection plug;
Forming a dielectric film on the surface of the storage electrode;
Forming a counter electrode on the surface of the dielectric film;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
基板上に、一対の不純物拡散領域とゲート電極とを含む転送トランジスタを形成する工程と、
該転送トランジスタを覆って基板上に第1の絶縁膜を形成する工程と、
該第1の絶縁膜を貫通して、前記一対の不純物拡散領域の一方に達する第1のコンタクトホールを形成する工程と、
該第1のコンタクトホール内に導電層を充填し、蓄積電極の接続用プラグを形成する工程と、
該プラグを覆い、前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成する工程と、
該第2の絶縁膜および該第1の絶縁膜を貫通して、前記他方の不純物拡散領域に達する第2のコンタクトホールを形成する工程と、
該第2の絶縁膜上に延在し、該第2のコンタクトホールを介して該一対の不純物拡散領域の他方に接続するビット線を形成する工程と、
該ビット線を覆う第3の絶縁膜を形成する工程と、
該第3の絶縁膜を異方性エッチングして、該ビット線側壁上に該第3絶縁膜を残置する工程と、
次いで、前記プラグと電気的に接続する蓄積電極を形成する工程と、
該蓄積電極表面に誘電体膜を形成する工程と、
該誘電体膜表面に対向電極を形成する工程と、
を有し、
前記ビット線を形成する工程において、前記エッチングは、前記導電層と前記第2の絶縁膜の膜厚の合計よりも多い量の導電層が除去できるように行う半導体装置の製造方法。 In a method for manufacturing a semiconductor device having a memory cell region and a peripheral circuit region on a semiconductor substrate,
Forming a transfer transistor including a pair of impurity diffusion regions and a gate electrode on a substrate;
Forming a first insulating film on the substrate so as to cover the transfer transistor;
Forming a first contact hole penetrating the first insulating film and reaching one of the pair of impurity diffusion regions;
Filling the first contact hole with a conductive layer to form a storage electrode connection plug;
Covering the plug and forming a second insulating film on the first insulating film;
Forming a second contact hole penetrating through the second insulating film and the first insulating film and reaching the other impurity diffusion region;
Forming a bit line extending on the second insulating film and connected to the other of the pair of impurity diffusion regions via the second contact hole;
Forming a third insulating film covering the bit line;
Anisotropically etching the third insulating film to leave the third insulating film on the side wall of the bit line;
Then, forming a storage electrode electrically connected to the plug;
Forming a dielectric film on the surface of the storage electrode;
Forming a counter electrode on the surface of the dielectric film;
Have
In the step of forming the bit line, the etching is performed so that a larger amount of the conductive layer than the total thickness of the conductive layer and the second insulating film can be removed.
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CN113394196A (en) * | 2020-03-12 | 2021-09-14 | 铠侠股份有限公司 | Semiconductor memory device with a plurality of memory cells |
WO2023231076A1 (en) * | 2022-05-31 | 2023-12-07 | 长鑫存储技术有限公司 | Semiconductor structure and manufacturing method therefor |
-
2005
- 2005-03-31 JP JP2005100900A patent/JP2005252283A/en active Pending
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