JP2006013516A - 半導体メモリ素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 半導体基板上に炭素含有膜を形成し、炭素含有膜上に、炭素含有膜の上面を一部露出させる第1ホールを限定する絶縁膜パターンを形成し、炭素含有膜の露出された部分をドライエッチングして、ストレージノードホールを限定する炭素含有膜パターンを形成し、ストレージノードホール内に下部電極を形成し、ストレージノードホール内に下部電極を覆う誘電膜を形成し、ストレージノードホール内に誘電膜を覆う上部電極を形成する半導体メモリ素子の製造方法。下部モールド層の形成のための炭素含有膜のドライエッチング時、炭素含有膜の等方性エッチング特性を利用して、上部より下部でさらに大きい外径サイズを持つストレージノードホールを形成できる。
【選択図】 図1H
Description
12 層間絶縁膜
14 導電性コンタクトプラグ
20a 炭素含有膜パターン
50a 下部電極
H1 炭素含有膜の高さ
L エッチング液の下部構造物への侵入距離
Claims (64)
- 導電領域を持つ半導体基板上に炭素含有膜を形成する工程と、
前記炭素含有膜上に、前記炭素含有膜の上面を一部露出させる第1ホールを限定する絶縁膜パターンを形成する工程と、
前記第1ホールを通じて露出された炭素含有膜をドライエッチングして、前記導電領域を露出させる第2ホールを限定する炭素含有膜パターンを形成する工程と、
前記第1ホール及び第2ホール内にシリンダー型のキャパシタ下部電極を形成する工程と、
前記絶縁膜パターンをウェットエッチングによって除去する工程と、
前記炭素含有膜パターンを除去する工程と、を含むことを特徴とする半導体メモリ素子の製造方法。 - 前記炭素含有膜は、非晶質炭素、DLS(Diamond Like Carbon)、黒鉛、脂肪族または芳香族炭化水素化合物、有機高分子化合物、SiLKTM、SiCOH複合材料、またはa−SiC:Hからなることを特徴とする請求項1に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記炭素含有膜は、PECVDまたはスピンコーティング方法によって形成されることを特徴とする請求項1に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記絶縁膜パターンは、PE−TEOS、USG、BPSG、PSG、またはポリシラザンからなることを特徴とする請求項1に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記絶縁膜パターンを形成する工程は、
前記炭素含有膜上に絶縁膜を形成する工程と、
フォトレジストパターンをエッチングマスクとして利用して、前記絶縁膜をドライエッチングする工程と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体メモリ素子の製造方法。 - 前記絶縁膜は、PECVDまたはスピンコーティング方法によって形成されることを特徴とする請求項5に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記絶縁膜は、450℃以下の温度下で形成されることを特徴とする請求項5に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記炭素含有膜パターンを形成するために、前記炭素含有膜をドライエッチングする間、前記第2ホールの形成と同時に前記フォトレジストパターンが除去されることを特徴とする請求項5に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記炭素含有膜パターンは、垂直プロファイルの側壁を持つように形成されることを特徴とする請求項1に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記炭素含有膜パターンの形成時、前記炭素含有膜を20〜80℃の温度下でドライエッチングすることを特徴とする請求項9に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記炭素含有膜パターンの形成時、エッチングガスとしてO2ガスと、不活性ガスと、HBr、NH3及びH2のうち選択される少なくとも一つの追加ガスを使用して、前記炭素含有膜をドライエッチングすることを特徴とする請求項9に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記炭素含有膜パターンの形成工程では、前記炭素含有膜を等方性ドライエッチングして、前記第1ホールよりさらに大きい外径サイズを持つ前記第2ホールを形成することを特徴とする請求項1に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記炭素含有膜パターンの形成工程では、エッチングガスとしてO2ガスと不活性ガスとを使用して、前記炭素含有膜をドライエッチングすることを特徴とする請求項12に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記炭素含有膜の高さは、前記下部電極の高さの1/5以上であることを特徴とする請求項1に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記炭素含有膜パターンは、アッシング及びストリッピングによって除去されることを特徴とする請求項1に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記下部電極を形成する工程は、
前記炭素含有膜パターンの側壁と前記絶縁膜パターンの側壁及び上面に、導電層を形成する工程と、
前記第1ホール及び第2ホール内で、前記導電層を覆う犠牲膜を形成する工程と、
前記絶縁膜パターンの上面が露出されるまで、前記絶縁膜パターンの上に形成されている前記犠牲膜及び導電層を除去する工程と、
前記犠牲膜を完全に除去する工程と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体メモリ素子の製造方法。 - 前記犠牲膜は、USG、SiO2、ポリシラザン、またはフォトレジスト材料からなることを特徴とする請求項16に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記犠牲膜及び導電層を除去する工程は、CMP工程またはエッチバック工程によって行うことを特徴とする請求項16に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記犠牲膜を完全に除去するために、ウェットエッチングを行うことを特徴とする請求項16に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記犠牲膜を完全に除去する工程は、前記絶縁膜パターンの除去と同時に行われることを特徴とする請求項19に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記犠牲膜を完全に除去するために、アッシング及びストリッピング工程を行うことを特徴とする請求項16に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記犠牲膜を完全に除去する工程は、前記炭素含有膜パターンの除去と同時に行われることを特徴とする請求項21に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記炭素含有膜パターンの除去後には、前記下部電極の外部側壁が完全に露出されることを特徴とする請求項1に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記下部電極上に誘電膜を形成する工程と、
前記誘電膜上に上部電極を形成する工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項23に記載の半導体メモリ素子の製造方法。 - 導電領域を持つ半導体基板上に炭素含有膜を形成する工程と、
前記炭素含有膜上に、前記炭素含有膜の上面を一部露出させる第1ホールを限定する絶縁膜パターンを形成する工程と、
前記第1ホールを通じて露出された炭素含有膜をドライエッチングして、前記導電領域を露出させる第2ホールを限定する炭素含有膜パターンを形成する工程と、
前記第1ホール及び第2ホール内に下部電極を形成する工程と、
前記下部電極及び前記絶縁膜パターン上に誘電膜を形成する工程と、
前記誘電膜上に上部電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体メモリ素子の製造方法。 - 前記上部電極は、前記第1ホール及び第2ホール内に形成されることを特徴とする請求項25に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記炭素含有膜は、非晶質炭素、DLS、黒鉛、脂肪族または芳香族炭化水素化合物、有機高分子化合物、SiLKTM、SiCOH複合材料、またはa−SiC:Hからなることを特徴とする請求項25に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記炭素含有膜は、PECVDまたはスピンコーティング方法によって形成されることを特徴とする請求項25に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記絶縁膜パターンは、PE−TEOS、USG、BPSG、PSG、またはポリシラザンからなることを特徴とする請求項25に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記絶縁膜パターンを形成する工程は、
前記炭素含有膜上に絶縁膜を形成する工程と、
フォトレジストパターンをエッチングマスクとして利用して、前記絶縁膜をドライエッチングする工程と、を含むことを特徴とする請求項25に記載の半導体メモリ素子の製造方法。 - 前記絶縁膜は、PECVDまたはスピンコーティング方法によって形成されることを特徴とする請求項30に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記絶縁膜は450℃以下の温度下で形成されることを特徴とする請求項30に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記炭素含有膜パターンを形成するために、前記炭素含有膜をドライエッチングする間、前記第2ホール形成と同時に前記フォトレジストパターンが除去されることを特徴とする請求項30に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記炭素含有膜パターンは、垂直プロファイルの側壁を持つように形成されることを特徴とする請求項25に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記炭素含有膜パターンの形成時、前記炭素含有膜を20〜80℃の温度下でドライエッチングすることを特徴とする請求項34に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記炭素含有膜パターンの形成時、エッチングガスとしてO2ガスと、不活性ガスと、HBr、NH3及びH2のうち選択される少なくとも一つの追加ガスとを使用して、前記炭素含有膜をドライエッチングすることを特徴とする請求項34に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記炭素含有膜パターンの形成工程では、前記炭素含有膜を等方性ドライエッチングして、前記第1ホールよりさらに大きい外径サイズを持つ前記第2ホールを形成することを特徴とする請求項25に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記炭素含有膜パターンの形成工程では、エッチングガスとしてO2ガスと不活性ガスとを使用して、前記炭素含有膜をドライエッチングすることを特徴とする請求項37に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記炭素含有膜の高さは、前記下部電極の高さの1/5以上であることを特徴とする請求項25に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記下部電極を形成する工程は、
前記炭素含有膜パターンの側壁と前記絶縁膜パターンの側壁及び上面に導電層を形成する工程と、
前記第1ホール及び第2ホール内で前記導電層を覆う犠牲膜を形成する工程と、
前記絶縁膜パターンの上面が露出されるまで、前記絶縁膜パターンの上に形成されている前記犠牲膜及び導電層を除去する工程と、
前記犠牲膜を完全に除去する工程と、を含むことを特徴とする請求項25に記載の半導体メモリ素子の製造方法。 - 前記犠牲膜は、フォトレジスト材料からなることを特徴とする請求項40に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記犠牲膜及び導電層を除去する工程は、CMP工程またはエッチバック工程によって行うことを特徴とする請求項40に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記犠牲膜を完全に除去するために、アッシング及びストリッピング工程を行うことを特徴とする請求項40に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 半導体基板上に炭素含有膜を形成する工程と、
前記炭素含有膜上に前記炭素含有膜の上面を一部露出させる絶縁膜パターンを形成する工程と、
前記炭素含有膜の露出された部分をドライエッチングして、ストレージノードホールを限定する炭素含有膜パターンを形成する工程と、
前記ストレージノードホール内に下部電極を形成する工程と、
前記ストレージノードホール内に前記下部電極を覆う誘電膜を形成する工程と、
前記ストレージノードホール内に前記誘電膜を覆う上部電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体メモリ素子の製造方法。 - 前記炭素含有膜は、非晶質炭素、DLS、黒鉛、脂肪族または芳香族炭化水素化合物、有機高分子化合物、SiLKTM、SiCOH複合材料、またはa−SiC:Hからなることを特徴とする請求項44に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記炭素含有膜は、PECVDまたはスピンコーティング方法によって形成されることを特徴とする請求項44に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記絶縁膜パターンは、PE−TEOS、USG、BPSG、PSG、またはポリシラザンからなることを特徴とする請求項44に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記絶縁膜パターンを形成する工程は、
前記炭素含有膜上に絶縁膜を形成する工程と、
フォトレジストパターンをエッチングマスクとして利用して、前記絶縁膜をドライエッチングする工程と、を含むことを特徴とする請求項44に記載の半導体メモリ素子の製造方法。 - 前記絶縁膜は、PECVDまたはスピンコーティング方法によって形成されることを特徴とする請求項48に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記絶縁膜は、450℃以下の温度下で形成されることを特徴とする請求項48に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記炭素含有膜パターンを形成するために、前記炭素含有膜をドライエッチングする間、前記ストレージノードホールの形成と同時に、前記フォトレジストパターンが除去されることを特徴とする請求項48に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記炭素含有膜パターンは、垂直プロファイルの側壁を持つように形成されることを特徴とする請求項44に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記炭素含有膜パターンの形成時、前記炭素含有膜を20〜80℃の温度下でドライエッチングすることを特徴とする請求項52に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記炭素含有膜パターンの形成時、エッチングガスとしてO2ガスと、不活性ガスと、HBr、NH3及びH2のうち選択される少なくとも一つの追加ガスとを使用して、前記炭素含有膜をドライエッチングすることを特徴とする請求項52に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記炭素含有膜パターンの形成工程では、前記炭素含有膜を等方性ドライエッチングして、前記第1ホールよりさらに大きい外径サイズを持つ前記第2ホールを形成することを特徴とする請求項44に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記炭素含有膜パターンの形成工程では、エッチングガスとしてO2ガスと不活性ガスとを使用して、前記炭素含有膜をドライエッチングすることを特徴とする請求項55に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記炭素含有膜の高さは、前記下部電極の高さの1/5以上であることを特徴とする請求項44に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記下部電極を形成する工程は、
前記炭素含有膜パターンの側壁と前記絶縁膜パターンの側壁及び上面に導電層を形成する工程と、
前記ストレージノードホール内で前記導電層を覆う犠牲膜を形成する工程と、
前記絶縁膜パターンの上面が露出されるまで、前記絶縁膜パターンの上に形成されている前記犠牲膜及び導電層を除去する工程と、
前記犠牲膜を完全に除去する工程と、を含むことを特徴とする請求項44に記載の半導体メモリ素子の製造方法。 - 前記犠牲膜は、USG、SiO2、ポリシラザン、またはフォトレジスト材料からなることを特徴とする請求項58に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記犠牲膜及び導電層を除去する工程は、CMP工程またはエッチバック工程によって行うことを特徴とする請求項58に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記犠牲膜を完全に除去するために、ウェットエッチングを行うことを特徴とする請求項58に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記犠牲膜を完全に除去するために、アッシング及びストリッピング工程を行うことを特徴とする請求項58に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記絶縁膜パターンを、前記犠牲膜と同時に除去する工程をさらに含むことを特徴とする請求項58に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
- 前記炭素含有膜パターンを、前記犠牲膜と同時に除去する工程をさらに含むことを特徴とする請求項58に記載の半導体メモリ素子の製造方法。
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