JP2006135003A - Method for manufacturing semiconductor apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スタティック型メモリセルが行列状に配列された半導体装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device in which static memory cells are arranged in a matrix.
スタティック型メモリセル(SRAMセル)は、例えばフルCMOSタイプのものでは、6個のMOSトランジスタにより1つのメモリセルが構成されている。このようなSRAMセルは、外部から入射する中性子線やα線等により記憶内容に変化をきたすソフトエラーの発生が問題となっている。SRAMセルは、メモリセル自身が保持している電荷量が他のデバイス(例えばDRAMセル)に対して著しく小さく、これらのソフトエラー耐性が弱い。このようなSRAMセルが保持している電荷量はセルの面積や印加される電源電圧に依存しているため、近年の微細化や電源の低電圧化に伴い保持できる電荷量はさらに少なくなる。 The static memory cell (SRAM cell) is, for example, a full CMOS type, and one memory cell is constituted by six MOS transistors. Such SRAM cells have a problem in that soft errors that cause changes in memory contents due to neutron rays, α rays, and the like incident from the outside occur. The SRAM cell has a remarkably small amount of electric charge held by the memory cell itself relative to other devices (for example, DRAM cells), and is weak in resistance to these soft errors. Since the amount of charge held by such an SRAM cell depends on the area of the cell and the applied power supply voltage, the amount of charge that can be held with the recent miniaturization and lowering of the power supply voltage is further reduced.
このようなソフトエラー対策として、素子分離領域に多結晶シリコンからなる導電材を埋込み形成しゲート電極を導電材に形成し、導電材とゲート電極との間の容量を確保してメモリセルのノード容量を増すことで、ソフトエラー対策を施す方法が考えられている(例えば、特許文献1参照)。
しかし、特許文献1に開示されている方法では、素子分離領域に埋込み形成された導電材に電位を与えるための専用のコンタクトが必要となり、チップ面積の増大を招いている。
However, the method disclosed in
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、素子分離領域に埋込み形成される導電材に電位を与えるための専用のコンタクトを必要とすることなくチップ面積の縮小化を図りながらゲート電極にキャパシタを形成することでソフトエラー対策を施すことができる半導体装置の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to reduce the chip area without requiring a dedicated contact for applying a potential to a conductive material embedded in an element isolation region. However, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of taking a countermeasure against a soft error by forming a capacitor on a gate electrode.
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に表層絶縁膜を介して第1の絶縁膜を形成する工程と、第1の絶縁膜の上に当該第1の絶縁膜とは異なる材料により第2の絶縁膜を形成する工程と、第2の絶縁膜の上に第1のマスクパターンを形成する工程と、第1のマスクパターンをマスクとして第1および第2の絶縁膜に孔部を形成する工程と、第1のマスクパターン、もしくは、第1もしくは第2の絶縁膜をマスクとして半導体基板にトレンチを形成する工程と、トレンチ内に第3の絶縁膜を形成する工程と、第1の絶縁膜の上面まで第3の絶縁膜を平坦化する工程と、トレンチに埋込み形成された第3の絶縁膜の一部を開口するように第2のマスクパターンを第1および第3の絶縁膜の上に形成する工程と、第1の絶縁膜に対して高選択比を有するエッチング条件により前記第2のマスクパターンをマスクとして第3の絶縁膜をエッチングすることで前記トレンチ内に側溝部を形成する工程と、トレンチの側溝部内面にキャパシタ絶縁膜を形成する工程とを備え、半導体基板にSRAMセルを形成することを特徴としている。 The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming a first insulating film on a semiconductor substrate via a surface insulating film, and a material different from the first insulating film on the first insulating film. Forming a second insulating film; forming a first mask pattern on the second insulating film; and forming holes in the first and second insulating films using the first mask pattern as a mask. A step of forming a trench in the semiconductor substrate using the first mask pattern or the first or second insulating film as a mask, a step of forming a third insulating film in the trench, Flattening the third insulating film up to the upper surface of the insulating film, and forming the second mask pattern in the first and third insulation so as to open a part of the third insulating film embedded in the trench Forming on the film, and higher than the first insulating film Etching the third insulating film by using the second mask pattern as a mask under etching conditions having a selectivity, and forming a side groove in the trench, and forming a capacitor insulating film on the inner surface of the side groove of the trench And an SRAM cell is formed on a semiconductor substrate.
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に表層絶縁膜を介して第1の絶縁膜を形成する工程と、第1の絶縁膜の上に当該第1の絶縁膜とは異なる材料により第2の絶縁膜を形成する工程と、第2の絶縁膜の上に第1のマスクパターンを形成する工程と、第1のマスクパターンをマスクとして第1および第2の絶縁膜に孔部を形成する工程と、第1のマスクパターン,もしくは,第1もしくは第2の絶縁膜をマスクとして半導体基板にトレンチを形成する工程と、第1の絶縁膜とは同一材料によりトレンチ内に第3の絶縁膜を埋込み形成する工程と、第1の絶縁膜の上面まで第3の絶縁膜を平坦化することにより素子分離領域を形成し当該素子分離領域およびアクティブエリアを分離形成する工程と、少なくともアクティブエリアの一部と当該アクティブエリアに近接する素子分離領域の一部とを跨ぎ開口するように第1および第3の絶縁膜の上に第2のマスクパターンを形成する工程と、第2のマスクパターンをマスクとして第1の絶縁膜に対して高選択比を有する条件により素子分離領域に埋込み形成された第3の絶縁膜をエッチングすることでトレンチ内に側溝部を形成する工程と、トレンチの側溝部内面にキャパシタ絶縁膜を形成する工程とを備え、半導体基板にSRAMセルを形成することを特徴としている。 The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming a first insulating film on a semiconductor substrate via a surface insulating film, and a material different from the first insulating film on the first insulating film. Forming a second insulating film; forming a first mask pattern on the second insulating film; and forming holes in the first and second insulating films using the first mask pattern as a mask. Forming the trench in the semiconductor substrate using the first mask pattern or the first or second insulating film as a mask, and forming the third insulating film in the trench with the same material. A step of embedding an insulating film, a step of forming an element isolation region by planarizing the third insulating film up to the upper surface of the first insulating film, and separately forming the element isolation region and the active area, and at least active One of the area Forming a second mask pattern on the first and third insulating films so as to straddle and part of the element isolation region adjacent to the active area, and using the second mask pattern as a mask Etching a third insulating film embedded in the element isolation region under a condition having a high selection ratio with respect to the first insulating film to form a side groove in the trench; Forming a capacitor insulating film, and forming an SRAM cell on a semiconductor substrate.
本発明によれば、素子分離領域に埋込み形成される導電材に電位を与えるための専用のコンタクトを必要とすることなくチップ面積の縮小化を図りながらゲート電極にキャパシタを形成することでソフトエラー対策を施すことができるようになる。 According to the present invention, a soft error can be achieved by forming a capacitor on the gate electrode while reducing the chip area without requiring a dedicated contact for applying a potential to the conductive material embedded in the element isolation region. Measures can be taken.
以下、本発明をSRAM半導体記憶装置の製造方法に適用した一実施形態について図1ないし図7を参照しながら説明する。
図1は、シリコン半導体基板に形成されたSRAMセルを模式的な平面図により示している。図1は、一般的なSRAMセル構造に対してキャパシタC1〜C4が付加された構造を示している。キャパシタC1〜C4の構造が本実施形態の特徴であるため、以下この部分を中心に説明する。図1において、矩形にバツ印が付与された部分がキャパシタC1〜C4の構造が形成されている部分である。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a method of manufacturing an SRAM semiconductor memory device will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic plan view showing an SRAM cell formed on a silicon semiconductor substrate. FIG. 1 shows a structure in which capacitors C1 to C4 are added to a general SRAM cell structure. Since the structure of the capacitors C1 to C4 is a feature of this embodiment, this portion will be mainly described below. In FIG. 1, a portion with a cross mark added to a rectangle is a portion where the structures of the capacitors C <b> 1 to C <b> 4 are formed.
この構造説明に先立ち、電気的構成について概略的に説明する。図3は、SRAMセルについてその電気的構成を示している。
図3に示すように、このSRAMセルMは6個のMOSFETを備えている。これらの6個のMOSFETは、第1および第2の負荷用MOSFETTL1およびTL2、第1および第2のドライバ用MOSFETTD1およびTD2、第1および第2の転送ゲート用MOSFETTS1およびTS2からなっている。以下、これらのMOSFETTL1、TL2、TD1、TD2、TS1、TS2を単にトランジスタと称す。
Prior to the description of the structure, the electrical configuration will be schematically described. FIG. 3 shows the electrical configuration of the SRAM cell.
As shown in FIG. 3, the SRAM cell M includes six MOSFETs. These six MOSFETs are composed of first and second load MOSFETs TL1 and TL2, first and second driver MOSFETs TD1 and TD2, and first and second transfer gate MOSFETs TS1 and TS2. Hereinafter, these MOSFETs TL1, TL2, TD1, TD2, TS1, and TS2 are simply referred to as transistors.
負荷用のトランジスタTL1およびTL2は、それぞれpチャンネル型のMOSFETにより構成されており、ドライバ用のトランジスタTD1およびTD2は、それぞれnチャンネル型のMOSFETにより構成されている。また、転送ゲート用のトランジスタTS1およびTS2は、nチャンネル型のMOSFETにより構成されている。 The load transistors TL1 and TL2 are each configured by a p-channel MOSFET, and the driver transistors TD1 and TD2 are each configured by an n-channel MOSFET. The transfer gate transistors TS1 and TS2 are formed of n-channel MOSFETs.
インバータ回路I1が、負荷用のトランジスタTL1およびドライバ用のトランジスタTD1により構成されており、各トランジスタTL1およびTD1が相補的に動作する。さらにインバータ回路I2が、負荷用のトランジスタTL2およびドライバ用のトランジスタTD2により構成されており、各トランジスタTD2およびTL2が相補的に動作する。これらのインバータ回路I1およびI2は、電源ノードNdに与えられる電源電圧VddおよびグランドノードNsに与えられるグランド電位Vssが与えられることにより動作する。 The inverter circuit I1 includes a load transistor TL1 and a driver transistor TD1, and the transistors TL1 and TD1 operate in a complementary manner. Further, the inverter circuit I2 includes a load transistor TL2 and a driver transistor TD2, and the transistors TD2 and TL2 operate in a complementary manner. These inverter circuits I1 and I2 operate by receiving power supply voltage Vdd applied to power supply node Nd and ground potential Vss applied to ground node Ns.
インバータ回路I1の出力端子ノードN1は、インバータ回路I2の入力端子に接続されている。したがって、ノードN1は、インバータ回路I1の出力端子ノードを示すと共に、インバータ回路I2の入力端子ノードを示しており、SRAMセルMの第1の記憶ノードとして機能する。インバータ回路I2の出力端子ノードN2は、インバータ回路I2の入力端子に接続されている。同様に、ノードN2は、インバータ回路I2の出力端子ノードを示すと共に、インバータ回路I1の入力端子ノードを示しており、SRAMセルMの第2の記憶ノードとして機能する。 The output terminal node N1 of the inverter circuit I1 is connected to the input terminal of the inverter circuit I2. Therefore, the node N1 indicates the output terminal node of the inverter circuit I1 and the input terminal node of the inverter circuit I2, and functions as the first storage node of the SRAM cell M. The output terminal node N2 of the inverter circuit I2 is connected to the input terminal of the inverter circuit I2. Similarly, the node N2 indicates an output terminal node of the inverter circuit I2 and an input terminal node of the inverter circuit I1, and functions as a second storage node of the SRAM cell M.
このような一般的なSRAMセルMに対して、本実施形態の特徴を示すキャパシタC1〜C4が付加されている。以下、SRAMセルMに対して付加されたキャパシタC1〜C4の等価的な電気的接続構成について説明する。 To such a general SRAM cell M, capacitors C1 to C4 indicating the features of this embodiment are added. Hereinafter, an equivalent electrical connection configuration of the capacitors C1 to C4 added to the SRAM cell M will be described.
電源Vddが与えられる電源ノードNdおよびインバータ回路I1の入力端子ノードN2間には、キャパシタC1が形成されており、電源ノードNdおよびインバータ回路I2の入力端子ノードN1間にはキャパシタC2が形成されている。さらに、グランドノードNsおよびインバータ回路I1の入力端子ノードN2間には、キャパシタC3が形成されており、グランドノードNsおよびインバータ回路I2の入力端子ノードN1間には、キャパシタC4が形成されている。 A capacitor C1 is formed between the power supply node Nd to which the power supply Vdd is applied and the input terminal node N2 of the inverter circuit I1, and a capacitor C2 is formed between the power supply node Nd and the input terminal node N1 of the inverter circuit I2. Yes. Further, a capacitor C3 is formed between the ground node Ns and the input terminal node N2 of the inverter circuit I1, and a capacitor C4 is formed between the ground node Ns and the input terminal node N1 of the inverter circuit I2.
転送ゲート用のトランジスタTS1およびTS2の各ゲート電極は、ワード線WLに共通に接続されている。トランジスタTS1のソース/ドレイン端子はビット線BLおよびインバータ回路I1の出力端子ノードN1間に接続されていると共に、トランジスタTS2のソース/ドレイン端子はビット線/BLおよびインバータ回路I2の出力端子ノードN2間に接続されている。 The gate electrodes of the transfer gate transistors TS1 and TS2 are commonly connected to the word line WL. The source / drain terminal of the transistor TS1 is connected between the bit line BL and the output terminal node N1 of the inverter circuit I1, and the source / drain terminal of the transistor TS2 is connected between the bit line / BL and the output terminal node N2 of the inverter circuit I2. It is connected to the.
<構造について>
以下、SRAMセルMの半導体装置内の構造(パターンレイアウト)について図1および図2を参照しながら説明する。本実施形態においては、図3に示す回路図において、キャパシタC1〜C4の構造に特徴を備えているためこの部分の説明を中心に行うが、キャパシタC2,C3,C4の構造については、キャパシタC1の構造と略同様のため、その構造説明を省略する。
<About structure>
Hereinafter, the structure (pattern layout) in the semiconductor device of the SRAM cell M will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, since the structure of the capacitors C1 to C4 is characterized in the circuit diagram shown in FIG. 3, this portion will be mainly described. However, the structure of the capacitors C2, C3, and C4 is the capacitor C1. Since the structure is substantially the same as that of FIG.
図1には、数個のSRAMセルMの構造について示しているが、実際には半導体記憶装置として、記憶容量に対応した個数分のSRAMセルMが行列状に点対称もしくは線対称に配置されている。すなわち、点対称型に配置されたメモリセルに適用した実施形態を示すが、線対称型のメモリセルであっても良い。また図2は、図1におけるA−A線に沿う模式的な断面図を示している。 Although FIG. 1 shows the structure of several SRAM cells M, in reality, as many semiconductor cells as the number of SRAM cells M corresponding to the storage capacity are arranged in a matrix in a point-symmetrical or line-symmetric manner. ing. That is, although an embodiment applied to a memory cell arranged in a point-symmetric type is shown, a line-symmetric type memory cell may be used. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line AA in FIG.
これらの図1および図2に示すように、シリコン半導体基板1には、シャロートレンチ構造の素子分離領域Sが形成されており、その素子分離領域Sにより素子分離された素子領域には、Pチャンネル型のMOSトランジスタ形成用のNウェルNwと、Nチャンネル型のMOSトランジスタ形成用のPウェルPwとが形成されている。尚、NウェルNwには、電源電位Vddが与えられており、PウェルPwには、グランド電位Vssが与えられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図1中、AApはNウェルNwに形成されたPチャンネル型のMOSトランジスタのソース−ドレインチャネル領域を含むアクティブエリア(活性領域)を示している。また、AAnはPウェルPwに形成されたNチャンネル型のMOSトランジスタのソース−ドレインチャネル領域を含むアクティブエリア(活性領域)を示している。また、図1および図2中、GCはゲート電極配線を示している。 In FIG. 1, AAp indicates an active area (active region) including a source-drain channel region of a P-channel MOS transistor formed in an N well Nw. AAn indicates an active area (active region) including a source-drain channel region of an N-channel MOS transistor formed in the P well Pw. In FIGS. 1 and 2, GC indicates a gate electrode wiring.
図2に示すように、ゲート電極配線GCの側壁には、スペーサSpがシリコン酸化膜もしくはシリコン窒化膜により形成されている。各トランジスタTL1、TL2、TD1、TD2、TS1、TS2には、LDD(Lightly Doped Drain)構造が採用されている。 As shown in FIG. 2, a spacer Sp is formed of a silicon oxide film or a silicon nitride film on the side wall of the gate electrode wiring GC. Each transistor TL1, TL2, TD1, TD2, TS1, and TS2 has an LDD (Lightly Doped Drain) structure.
以下、素子分離領域Sの構造について説明する。図2に示すように、シリコン半導体基板1のNウェルNwおよびPウェルPwにはトレンチ2が形成されている。このトレンチ2内面やシリコン半導体基板1の表面上には、第1,第2および第3のシリコン酸化膜3,4および5が形成されている。これらの第1,第2および第3のシリコン酸化膜3,4および5は、シリコン半導体基板1の表面およびトレンチ2の内面に沿って形成されている。
Hereinafter, the structure of the element isolation region S will be described. As shown in FIG. 2,
説明の便宜上、その形成部位に応じて符号を分けて以下の説明を行う。第1のシリコン酸化膜3は、トレンチ2の内面に形成されておりキャパシタ絶縁膜として機能する。第2のシリコン酸化膜4は、シリコン半導体基板1の表面上に形成されており、ゲート絶縁膜として機能する。第3のシリコン酸化膜5は、例えばTEOS(Tetra-Ethoxy-Silane)膜により形成されており、トレンチ2内面の一部に埋込み形成されており、素子分離膜として機能する。第1,第2および第3のシリコン酸化膜3,4および5は、シリコン半導体基板1の表面上とトレンチ2内面に渡って形成されている。
For convenience of explanation, the following explanation is given by dividing the reference numerals according to the formation site. The first
第1および第3のシリコン酸化膜3および5は、NウェルNw形成領域のトレンチ2内においてはNウェルNwに接するように形成されている。また第1および第3のシリコン酸化膜3および5は、PウェルPw形成領域のトレンチ2内においてはPウェルPwに接するように形成されている。
First and third
第3のシリコン酸化膜5のトレンチ2の内側には、絶縁膜として第4のシリコン酸化膜6が埋込み形成されている。トレンチ2内には、第4のシリコン酸化膜6の形成領域以外について第1のシリコン酸化膜3の内側に第1の多結晶シリコン膜7が埋込み形成されている。
A fourth
この第1の多結晶シリコン膜7は、ゲート電極配線GCを構成しており、平面的には図1に示すように、3(複数)のアクティブエリアAAp、AApおよびAAn間に渡りトランジスタTL1およびTD1のゲート電極を電気的に接続するように形成されている。図2に示すように、第1の多結晶シリコン膜7の上部全域には、コバルトやチタン、タングステン等によりシリサイド化されたメタルシリサイド層8が形成されている。ゲート電極配線GCは、第1の多結晶シリコン膜7と主体としてメタルシリサイド層8を含んで構成されている。尚、メタルシリサイド層8は、ゲート電極配線GCの電気的抵抗を低減するために設けられている。
This first
図2に示すように、ゲート電極配線GCの側壁にはスペーサSpが形成されている。このスペーサSpは、例えばシリコン酸化膜もしくはシリコン窒化膜により形成されている。NウェルNwと第1の多結晶シリコン膜7とは第1のシリコン酸化膜3を介して容量結合する。これによりキャパシタC1が構成される。すなわち、この第1の多結晶シリコン膜7はキャパシタC1の一方の電極として機能する。この第1の多結晶シリコン膜7は、トランジスタTL2のドレイン領域の先端に隣接する素子分離領域Sの一部領域に埋込み形成されている。
As shown in FIG. 2, a spacer Sp is formed on the side wall of the gate electrode wiring GC. The spacer Sp is formed of, for example, a silicon oxide film or a silicon nitride film. N well Nw and first
また、ゲート電極配線GCやスペーサSpの上には第1のシリコン窒化膜9が形成されている。この第1のシリコン窒化膜9の上には、シリコン酸化膜(例えばBPSG膜)等からなる層間絶縁膜10が形成されている。また、これらの第1のシリコン窒化膜9および層間絶縁膜10にはコンタクトホールHが形成されている。
A first
コンタクトホールH内には、コンタクトプラグPが埋込み形成されている。このコンタクトプラグPは、コンタクトホールH内にTiまたはTiNからなるバリアメタル膜11が形成されると共に当該バリアメタル膜11の内側にタングステン膜12(電極材)が埋込み形成されることにより構成されており、ゲート電極配線GC,アクティブエリアAApおよび上層配線(図示せず)を電気的に接続するように構成されている。 A contact plug P is embedded in the contact hole H. The contact plug P is configured by forming a barrier metal film 11 made of Ti or TiN in the contact hole H and embedding a tungsten film 12 (electrode material) inside the barrier metal film 11. The gate electrode wiring GC, the active area AAp, and the upper layer wiring (not shown) are electrically connected.
このコンタクトプラグPは、所謂シェアードコンタクト構造が採用されており、詳述しないがトランジスタTL1のゲート電極をトランジスタTL2のドレイン領域に対して電気的に接続するために形成される(ノードN2部分)。 The contact plug P employs a so-called shared contact structure, and is formed to electrically connect the gate electrode of the transistor TL1 to the drain region of the transistor TL2 (part of the node N2), although not described in detail.
また、この他にも、図1に示すように、ワード線WLに接続するためのワード線コンタクトCW、ビット線BL,/BLに接続するためのビット線コンタクトCB、電源(Vdd)コンタクトCD、グランド(Vss)コンタクトCS、トランジスタTL2/TD2のゲート電極をトランジスタTL1およびTD1のドレイン領域に接続するための構造(すなわち各ノードN1を上層配線(図示せず)において接続するための構造)が構成されている。 In addition, as shown in FIG. 1, a word line contact CW for connection to the word line WL, a bit line contact CB for connection to the bit lines BL, / BL, a power supply (Vdd) contact CD, A structure for connecting the ground (Vss) contact CS and the gate electrodes of the transistors TL2 / TD2 to the drain regions of the transistors TL1 and TD1 (that is, a structure for connecting each node N1 in an upper layer wiring (not shown)) is configured. Has been.
<製造方法について>
以下、図4ないし図7を参照しながらSRAMセルの製造方法について、特に本実施形態の製造方法の特徴にかかわる部分を中心に説明する。これらの図4ないし図7は、図1におけるA−A線に沿う断面図を模式的に示しており、この部分の製造工程を示すものである。尚、本実施形態の説明においては製造方法の特徴的な部分を中心に示すが、本発明を実現できれば次に示す各製造工程については必要に応じて工程を削除しても良い。
<About manufacturing method>
Hereinafter, the SRAM cell manufacturing method will be described with reference to FIGS. 4 to 7, particularly focusing on the portions related to the characteristics of the manufacturing method of the present embodiment. 4 to 7 schematically show cross-sectional views along the line AA in FIG. 1, and show the manufacturing process of this portion. In the description of the present embodiment, the characteristic part of the manufacturing method is mainly shown. However, if the present invention can be realized, the following manufacturing processes may be omitted as necessary.
まず、図4(a)を用いて第1のマスクパターンの形成方法を説明する。シリコン半導体基板1上に表層絶縁膜として第5のシリコン酸化膜13を形成し、その上にマスク材として第2のシリコン窒化膜14(本発明の第1の絶縁膜に相当)および第6のシリコン酸化膜15(本発明の第2の絶縁膜に相当)を順に形成する。そして、その上にレジスト16を塗布し、このレジスト16をリソグラフィ技術によりパターン形成することでアクティブエリアAApおよびAAnの上方に第1のマスクパターンMPを形成する。
First, a method for forming a first mask pattern will be described with reference to FIG. A fifth
次に、図4(b)用いてシリコン半導体基板1へのトレンチ2の形成方法を説明する。図4(a)に示した第1のマスクパターンの形成工程後、第1のマスクパターンMPをマスクとして第6のシリコン酸化膜15および第2のシリコン窒化膜14をエッチングすることで孔部17を形成する。次に、第6のシリコン酸化膜15上に第1のマスクパターンMPを残存させたまま、もしくは、レジスト16(第1のマスクパターンMP)を剥離した後に第2のシリコン窒化膜14をマスクとして第5のシリコン酸化膜13およびシリコン半導体基板1をエッチングしトレンチ2を形成する。次に、レジスト16が第6のシリコン酸化膜15上に形成されている場合は、レジスト16を剥離する。次に、後処理を行い、エッチング時に発生した反応生成物を除去する。
Next, a method for forming the
図4(b)に示したシリコン半導体基板1へのトレンチ2の形成直後には、トレンチ2内面にシリコンが露出するため、図4(c)に示すように、トレンチ2内面を例えば10[nm]程度酸化することでトレンチ2内面に第7のシリコン酸化膜18を形成する。
Immediately after the formation of the
次に図5(a)に示すように、トレンチ2内面に形成された第7のシリコン酸化膜18の内側に第4のシリコン酸化膜6(第3の絶縁膜に相当)を埋込み形成する。さらに、第2のシリコン窒化膜14をストッパとして第2のシリコン窒化膜14の上面まで第4のシリコン酸化膜6をCMP(Chemical Mechanical Polish)法により平坦化し、第4のシリコン酸化膜6が第2のシリコン窒化膜14の上面に対して面一になるよう形成する。
Next, as shown in FIG. 5A, a fourth silicon oxide film 6 (corresponding to a third insulating film) is buried inside the seventh
次に図5(b)に示すように、第2のシリコン窒化膜14を残存させたまま、この第2のシリコン窒化膜14および第4のシリコン酸化膜6の上にレジスト19を塗布し、このレジスト19をパターン形成することで第2のマスクパターンMP2を形成する。このとき、図5(b)に示すように、アクティブエリアAApの両隣に隣接する素子分離領域Sの一部を跨ぎ開口するようにリソグラフィ技術によりレジスト19をパターン形成し第2のマスクパターンMP2を構成する。第2のマスクパターンを形成する理由は、トレンチ2の側端部2a(トレンチ2の側壁面部)側の一部に埋込み形成された第4のシリコン酸化膜6と第7のシリコン酸化膜18とを除去しトレンチ2の一部を開孔するためである。
Next, as shown in FIG. 5B, a resist 19 is applied on the second
そして、シリコン窒化膜に対して高選択比を有するエッチング条件により第2のマスクパターンMP2をマスクとして第7および第4のシリコン酸化膜18および6をエッチングする。このエッチングにより、トレンチ2内に埋込み形成された第7および第4のシリコン酸化膜18および6がトレンチ2の底部2cまで除去され、トレンチ2の内側に側溝部2b(凹部)が形成される。このとき、トレンチ2の側端部2a(側端面)側の第4のシリコン酸化膜13上にシリコン窒化膜14が残存しているため、シリコン窒化膜14をマスクとしてトレンチ2内に側溝部2bを形成できる。
Then, the seventh and fourth
ここで、次のような場合を考える。すなわち、例えば、図5(a)に示す構造を形成した後、シリコン酸化膜に対して高選択比を有するエッチング条件により第2のシリコン窒化膜14をエッチング除去し、トレンチ2内に側溝部2bを形成する。第2のシリコン窒化膜14をエッチング除去した後、レジスト19を塗布し当該レジスト19をパターン形成し第2のマスクパターンMP2を形成し、第7および第4のシリコン酸化膜18および6をエッチングする。すると、図6に示すように、トレンチ2の側端部2a側のシリコン半導体基板1まで削られてしまう。これは、第2のシリコン窒化膜14がトレンチ2の側端部2a側の第5のシリコン酸化膜13上に形成されていないためである。
Here, consider the following case. That is, for example, after the structure shown in FIG. 5A is formed, the second
図6に示すように、トレンチ2の側端部2a側の肩部2dに位置するシリコン半導体基板1が削り取られると、例えば、後工程においてシリコン半導体基板1上面を酸化することで第2のシリコン酸化膜4を形成した場合、この第2のシリコン酸化膜4のゲート絶縁膜としての絶縁性能劣化に繋がり、ゲート電極配線GCおよびシリコン半導体基板1間のリーク電流発生原因となり製品不良を引き起こしてしまい歩留まりの悪化に繋がる。
As shown in FIG. 6, when the
そこで、本実施形態に係る製造方法においては、図5(b)に示すように、第5のシリコン酸化膜13上に形成された第2のシリコン窒化膜14を除去する工程を経ることなく、トレンチ2に埋込み形成された第7および第4のシリコン酸化膜18および6を除去することにより側溝部2bを形成するため、エッチング時に第5のシリコン酸化膜13やその直下のシリコン半導体基板1が保護されるようになる。したがって、トレンチ2の側溝部2b側のシリコン半導体基板1の側端部2aや第6のシリコン酸化膜15が削られることがない。
Therefore, in the manufacturing method according to the present embodiment, as shown in FIG. 5B, without passing through the step of removing the second
したがって、後工程においてゲート絶縁膜として第2のシリコン酸化膜4を形成したとしてもゲート絶縁膜としての絶縁性能が劣化しない。尚、シリコン半導体基板1の表面の削れ量を理想的には0[nm]にすることができる。実質的には、この工程においてトレンチ2の側溝部2b側からトレンチ2の側端部2a側のシリコン半導体基板1が削り取られるものの、その削れ量を例えば20[nm]以下に抑制できる。
Therefore, even if the second
この後、レジスト19による第2のマスクパターンMP2を除去する。そして、エッチング時に発生した反応生成物等を除去することで後処理を行う。このようにして、素子分離領域Sの一部領域について第7および第4のシリコン酸化膜18および6を除去することにより側溝部2bを形成できる。
Thereafter, the second mask pattern MP2 by the resist 19 is removed. Then, post-processing is performed by removing reaction products and the like generated during etching. In this manner, the
次に、図5(c)に示すように、シリコン窒化膜14およびシリコン酸化膜13を剥離した後、トレンチ2の側溝部2bについて露出した表面を含みシリコン半導体基板1を酸化する。次に、必要に応じてレジスト(図示せず)を塗布し当該レジストをパターン形成し、不純物を適度に注入したり熱処理を行うことにより、NウェルNwやPウェルPwを形成し、チャネル領域を形成する。すると、シリコン半導体基板1の表面にゲート絶縁膜として第2のシリコン酸化膜4を形成できると同時に、露出したトレンチ2の側端部2aの内壁やトレンチ2の底部2cにキャパシタ絶縁膜として第1のシリコン酸化膜3を数[nm]程度形成することができる。
Next, as shown in FIG. 5C, after the
次に、図2に示すように、第2のシリコン酸化膜4上に第1の多結晶シリコン膜7を形成すると同時に、トレンチ2の側溝部2bに対して第1の多結晶シリコン膜7を埋込み形成する。
Next, as shown in FIG. 2, the first
その後、第1の多結晶シリコン膜7の上にレジスト(図示せず)を塗布し、当該レジストをパターン形成しエッチングすることで多結晶シリコン膜7をゲート電極配線GCとして加工する。多結晶シリコン膜7としてはp型もしくはn型のように不純物がドープされたものや、不純物がドープされないものがあるが、必要に応じて不純物の注入を行う。なお、第1の多結晶シリコン膜7を加工してゲート電極配線GCを構成するためレジストをパターン形成する工程と、不純物を注入する工程とは必要に応じて逆にしても良い。ポリサイドゲート構造もしくはサリサイドゲート構造の何れのプロセスを使用するかに応じて工程順を変更しても良い。
Thereafter, a resist (not shown) is applied onto the first
すると、図2に示すように、第1の多結晶シリコン膜7およびシリコン半導体基板1のNウェルNw間において、トレンチ2の側端部2aや底部2cに形成された第1のシリコン酸化膜3を介して等価的にキャパシタC1を形成できる。
Then, as shown in FIG. 2, between the first
この後、第1の多結晶シリコン膜7の側壁を含む領域にシリコン窒化膜もしくはシリコン酸化膜を用いてスペーサSpを形成する。この後、コバルト(Co)等をスパッタリング処理することでサリサイド工程によりメタルシリサイド層(図示せず)を形成し、サリサイド反応していない部分を除去する。次に、第1の多結晶シリコン膜7の上部をシリサイド化することでゲート電極配線GCの抵抗値を低減させる。
Thereafter, a spacer Sp is formed using a silicon nitride film or a silicon oxide film in a region including the sidewall of the first
この後、図2に示すように、ゲート電極配線GC上に第1のシリコン窒化膜9を形成し、当該第1のシリコン窒化膜9上にシリコン酸化膜を堆積することにより層間絶縁膜10を形成する。次に、ゲート電極配線GC上などに形成された層間絶縁膜10および第1のシリコン窒化膜9を除去することで、ゲート電極配線GC上にコンタクトホールHを形成すると同時にアクティブエリアAApの拡散層に通ずるコンタクトホールHを形成し、これらのコンタクトホールH内面にバリアメタル膜11を成膜するとともに、このバリアメタル膜11内にタングステン膜12を埋込み形成することで、ゲート電極配線GCおよびアクティブエリアAApの上にコンタクトプラグPを形成する。これにより、シェアードコンタクト構造を構成することができる。
Thereafter, as shown in FIG. 2, a first
尚、前述したシェアードコンタクト構造を構成すると同時に、ワード線コンタクトCW、ビット線コンタクトCB、電源(Vdd)コンタクトCD、グランド(Vss)コンタクトCS、トランジスタTL2のゲート電極をトランジスタTL1およびTD1のドレイン領域に接続するための上層配線に通ずる領域にコンタクト(図示せず)を形成する。 At the same time as configuring the above-described shared contact structure, the word line contact CW, the bit line contact CB, the power supply (Vdd) contact CD, the ground (Vss) contact CS, and the gate electrode of the transistor TL2 are formed in the drain regions of the transistors TL1 and TD1. A contact (not shown) is formed in a region communicating with the upper layer wiring for connection.
この後、当該コンタクトプラグPやその他のコンタクトの上層においてノード間配線(図示せず)を形成することで、アクティブエリアAAp上に形成されたコンタクトプラグPとアクティブエリアAAn上に形成されたコンタクトプラグ(図示せず)とを電気的に接続する。これによりトランジスタTL2、TD2のドレイン拡散層を電気的に接続できるようになる(図1のノードN2参照)。同時に、ノードN1についてもノード間配線を上層側で形成することにより、ノードN1を電気的に接続することができる。このような工程を経てSRAMセルMを構成できる。 Thereafter, inter-node wiring (not shown) is formed in the upper layer of the contact plug P and other contacts, so that the contact plug P formed on the active area AAp and the contact plug formed on the active area AAn. (Not shown) is electrically connected. As a result, the drain diffusion layers of the transistors TL2 and TD2 can be electrically connected (see node N2 in FIG. 1). At the same time, the node N1 can be electrically connected to the node N1 by forming the inter-node wiring on the upper layer side. The SRAM cell M can be configured through such steps.
以上、説明したように、第1の実施形態の製造方法は、次のような工程を備えたところに特徴を有している。シリコン半導体基板1に第5のシリコン酸化膜13を介して第2のシリコン窒化膜14を形成する。次に、この第2のシリコン窒化膜14の上に第6のシリコン酸化膜15を形成する。次に、この第6のシリコン酸化膜15の上にレジスト16を塗布し当該レジスト16をパターン形成して第1のマスクパターンMPを形成する。次に、パターン形成された第1のマスクパターンMPをマスクとして第6のシリコン酸化膜15および第2のシリコン窒化膜14に孔部17を形成する。次に、第1のマスクパターンMPもしくは第6のシリコン酸化膜15もしくは第2のシリコン窒化膜14をマスクとしてシリコン半導体基板1にトレンチ2を形成する。次に、第4のシリコン酸化膜6をトレンチ2に埋込み形成する。次に、第2のシリコン窒化膜14をマスクとして平坦化することで第2のシリコン窒化膜14上面まで第4および第6のシリコン酸化膜6および15を除去する。そして、トレンチ2に埋込み形成された第4のシリコン酸化膜6の一部を除去するためと共にトレンチ2の側端部2aの一部を開口するための第2のマスクパターンMP2を形成する。そして、シリコン窒化膜に対して高選択比を有するエッチング条件により第2のマスクパターンMP2をマスクとして第4のシリコン酸化膜6をエッチングすることでトレンチ2に側溝部2bを形成する。
As described above, the manufacturing method of the first embodiment is characterized in that it includes the following steps. A second
また本実施形態の製造方法では、次のような特徴も備えている。すなわち、アクティブエリアAApの両隣に隣接する素子分離領域Sの各一部を跨ぎ開口するように第2のシリコン窒化膜14上および第4のシリコン酸化膜6上にマスクパターンMP2を形成する。そして、第2のシリコン窒化膜14に対して高選択比を有する条件により素子分離領域Sに埋込み形成された第4のシリコン酸化膜6をエッチングすることでトレンチ2内に側溝部2bを形成する。そして、トレンチ2内の側溝部2bの内面にキャパシタ絶縁膜として第1のシリコン酸化膜3を形成する。
The manufacturing method of the present embodiment also has the following characteristics. That is, the mask pattern MP2 is formed on the second
本実施形態の製造方法によれば、側溝部2bにおいてトレンチ2内面に形成された第1のシリコン酸化膜3上に第1の多結晶シリコン膜7を埋込み形成することでトレンチ2にキャパシタC1の電極を形成し、ゲート電極配線GCをキャパシタC1の一方の電極としても機能させ、素子分離領域Sの一部に埋込み形成される第1の多結晶シリコン膜7とNウェルNwとを両電極として第1のシリコン酸化膜3を介してキャパシタC1を形成できるため、素子分離領域Sの一部に埋込み形成される第1の多結晶シリコン膜7に電位を与えるために専用のコンタクトを必要とする従来構成に比較して、キャパシタC1を形成するスペースの縮小化を図りながらゲート電極配線GCに容量を形成することができソフトエラー対策を施すことができるようになる。
According to the manufacturing method of the present embodiment, the first
しかも、第2のシリコン酸化膜4の上に形成された第2のシリコン窒化膜14を除去することなく素子分離領域Sの一部に埋込み形成された第7および第4のシリコン酸化膜18および6を除去するため、トレンチ2の肩部2dに位置する第5のシリコン酸化膜13が削り取られることがなくなり、後工程において第2のシリコン酸化膜4を形成する際にゲート絶縁膜としての絶縁性能を劣化させることなく製造できるようになる。
In addition, the seventh and fourth
(第1の実施形態の変形例)
第1の実施形態の構成(製造方法)では、トレンチ2の側端部2aを酸化することにより酸化膜を形成しているが、第1の実施形態の変形例の構成(製造方法)では、シリコン酸化膜3に代えて、このシリコン酸化膜3に比較して高誘電率のシリコン窒化膜を形成することにより容量値をさらに大きくしている。尚、図面についてはその記載を省略している。第1の実施形態と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。具体的には次のように形成する。
(Modification of the first embodiment)
In the configuration (manufacturing method) of the first embodiment, the oxide film is formed by oxidizing the
すなわち、図4(b)に示すようにトレンチ2を形成した後、トレンチ2内全面を窒化することにより第7のシリコン酸化膜18に代えてシリコン窒化膜(図示せず)を形成する(第1の実施形態に相当する図面は図4(c))。次に、素子分離領域Sの第7のシリコン酸化膜18内に第4のシリコン酸化膜6を埋込み形成する。次に、第2のシリコン窒化膜14をストッパとして当該第2のシリコン窒化膜14の上面まで平坦化する(第1の実施形態に相当する図面は図5(a))。この上にレジスト19を塗布し、アクティブエリアAApの幅方向(図1のアクティブエリアAApの左右方向)全体とこのアクティブエリアAApの両隣に隣接する素子分離領域Sの各一部とを跨ぎ開口するようにレジスト19をパターン形成することで第2のマスクパターンMP2を形成する。そして、シリコン窒化膜に対して十分に選択比を有する条件により素子分離領域Sに埋込み形成された第4のシリコン酸化膜6をエッチングする。すると、キャパシタ絶縁膜としてシリコン窒化膜のみがトレンチ2の内面に残存するようになる。その後の工程については、第1の実施形態と同一であるためその説明を省略する。
That is, after forming the
このような第1の実施形態の変形例の製造方法によれば、トレンチ2の側端部2aに誘電率の大きいシリコン窒化膜を形成しているので、大きな容量値を有するキャパシタC1を形成することができ、キャパシタC1を構成する面積が第1の実施形態と同一の場合であっても第1の実施形態よりもキャパシタC1の容量値を増大させることができる。
According to the manufacturing method of the modification of the first embodiment as described above, since the silicon nitride film having a large dielectric constant is formed at the
(第2の実施形態)
図7(a)および図7(b)は、本発明の第2の実施形態の説明を示すもので、第2の実施形態では、アクティブエリアAAnの片側に隣接する素子分離領域Sの一部に多結晶シリコン膜6を埋込み形成する実施形態を示す。第1の実施形態と同一部分については同一符号を付してその説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。
(Second Embodiment)
7A and 7B illustrate the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, a part of the element isolation region S adjacent to one side of the active area AAn is shown. An embodiment in which the
図7(a)に示すように、ドライバ用のトランジスタTD1および負荷用トランジスタTL1間に形成された素子分離領域Sの一部に対して、ゲート電極配線GCを構成する第1の多結晶シリコン膜7を埋込み形成する。具体的な製造方法を示すと、次のような製造方法である。すなわち、アクティブエリアAAnの一部と当該アクティブエリアAAnの片側に隣接する素子分離領域Sの一部とを跨ぎ開口するように第2のシリコン窒化膜14および第4のシリコン酸化膜6の上にマスクパターンMP2を形成し、その後、このマスクパターンMP2をマスクとしてシリコン窒化膜に対して高選択比を有する条件により第4のシリコン酸化膜6をエッチングする。すると、片側に隣接した素子分離領域Sの一部に側溝部2bが形成されるようになる。そして、この側溝部2bの内壁に第1のシリコン酸化膜3を形成すると共にこの上に第1の多結晶シリコン膜7を埋込み形成する。
As shown in FIG. 7A, the first polycrystalline silicon film constituting the gate electrode wiring GC for a part of the element isolation region S formed between the driver transistor TD1 and the load transistor TL1. 7 is embedded and formed. A specific manufacturing method is as follows. That is, on the second
尚、図7(a)の平面図において、四角内にバツ印の描写されている内部が、素子分離領域S内の一部に第1の多結晶シリコン膜7が埋込み形成される領域を示している。尚、図7(b)は、図7(a)に示した構造に対し、トランジスタTD1のアクティブエリアAAnの逆側に隣接した素子分離領域Sの一部に第1の多結晶シリコン膜7を埋込み形成する領域を模式的な平面図により示している。
In the plan view of FIG. 7A, the inside of the square, which is indicated by a cross, indicates a region where the first
すなわち、例えばドライバ用のトランジスタTD1のソース/ドレイン拡散層について、アクティブエリアAAnの一方の側部に形成された素子分離領域Sには側溝部2bが形成されており、この側溝部2bに第1のシリコン酸化膜3を介して第1の多結晶シリコン膜7が埋込み形成されることによりPウェルPwとの間でキャパシタC3を形成することができる。尚、トランジスタTD2についても同様である。
That is, for example, with respect to the source / drain diffusion layer of the driver transistor TD1, a
このような第2の実施形態によれば、アクティブエリアAAnの片側に隣接する素子分離領域Sの一部に多結晶シリコン膜6を埋込み形成するため、第1の実施形態とほぼ同様の効果を奏する。
According to the second embodiment, since the
(第3の実施形態)
図8は、本発明の第3の実施形態の説明を示すもので、第1の実施形態と異なるところは、負荷用のトランジスタTL1およびTL2のアクティブエリアAApの短幅方向の両隣に隣接する素子分離領域Sの一部に側溝部2bを形成し、当該側溝部2bに第1の多結晶シリコン膜7を埋込み形成したキャパシタ構造を採用しているところにある。
すなわち、図8に示すように、負荷用のトランジスタTL1のソース/ドレイン領域を含むアクティブエリアAApに対して、この両側部に位置する素子分離領域Sの一部に第1の実施形態と同様に側溝部2bを形成する。そして、この側溝部2bに第1のシリコン酸化膜3を介して第4の多結晶シリコン膜7を埋込み形成する。
このような第3の実施形態においても、前述実施形態と略同様の作用効果を奏する。
(Third embodiment)
FIG. 8 shows the description of the third embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that the elements adjacent to both sides of the active area AAp of the load transistors TL1 and TL2 in the short width direction. A capacitor structure in which a
That is, as shown in FIG. 8, with respect to the active area AAp including the source / drain region of the transistor TL1 for load, a part of the element isolation region S located on both sides of the active area AAp is the same as in the first embodiment.
In the third embodiment as described above, there are substantially the same functions and effects as those of the previous embodiment.
(第4の実施形態)
図9は、本発明の第4の実施形態の説明を示すもので、第1〜第3の実施形態と異なるところは、負荷用のトランジスタTL1およびTL2のアクティブエリアAApの短幅方向の片側に隣接する素子分離領域Sの一部に側溝部2bを形成し、当該側溝部2bに第1の多結晶シリコン膜7を埋込み形成したキャパシタ構造を採用しているところにある。この場合の製造方法についても、第2の実施形態と略同様であるため、その説明を省略する。このような第4の実施形態においても前述実施形態と同様の作用効果を奏する。
(Fourth embodiment)
FIG. 9 shows an explanation of the fourth embodiment of the present invention. The difference from the first to third embodiments is that one side of the active area AAp of the load transistors TL1 and TL2 is arranged in the short width direction. A capacitor structure in which the
(第5の実施形態)
図10(a)および図10(b)は、本発明の第5の実施形態の説明を示すもので、第1〜第4の実施形態と異なるところは、2(複数)のアクティブエリアAApおよびAApの短幅方向全体とこれらのアクティブエリアAAp間の素子分離領域SとアクティブエリアAApの端部に隣接する素子分離領域Sの一部とを跨ぎ開口するように第4のシリコン酸化膜6を除去し、この開口部分に第1の多結晶シリコン膜7を埋込み形成したところにある。
(Fifth embodiment)
10 (a) and 10 (b) illustrate the description of the fifth embodiment of the present invention. The difference from the first to fourth embodiments is that there are two (plural) active areas AAp and The fourth
この場合の製造方法は、次に示すような方法である。すなわち、負荷用のトランジスタTL1のアクティブエリアAApと、この負荷用のトランジスタTL1のアクティブエリアAApに隣接するトランジスタTL2のアクティブエリアAApの短幅方向全体と、これらのアクティブエリアAAp間の素子分離領域Sと、アクティブエリアAApの端部に隣接する素子分離領域Sの一部とを跨ぎ開口するように、マスクパターンMP2を形成する。そして、このマスクパターンMP2をマスクとして、これらの領域に埋込み形成された第4のシリコン酸化膜6を除去し、当該除去された開口部分に第1の多結晶シリコン膜7を埋込み形成する。
The manufacturing method in this case is as follows. That is, the active area AAp of the transistor TL1 for load, the entire short area of the active area AAp of the transistor TL2 adjacent to the active area AAp of this transistor TL1, and the element isolation region S between these active areas AAp. Then, a mask pattern MP2 is formed so as to extend across a part of the element isolation region S adjacent to the end of the active area AAp. Then, using this mask pattern MP2 as a mask, the fourth
図10(b)は、多結晶シリコン膜の埋込形成後の状態を図10(a)におけるB−B線に沿う模式的な断面図により示している。この図10(b)において、第1の多結晶シリコン膜7は、端部のアクティブエリアAApに隣接するトレンチ2の略全体に第1のシリコン酸化膜3を介して埋込み形成されており、NウェルNwとの間でキャパシタC2を構成している。
FIG. 10B shows a state after the buried formation of the polycrystalline silicon film by a schematic cross-sectional view along the line BB in FIG. In FIG. 10B, the first
また、負荷用のトランジスタTL1およびTL2のアクティブエリアAApの両隣に隣接する素子分離領域S(トレンチ2)の一部に、第1の多結晶シリコン膜7が第1のシリコン酸化膜3を介して埋込み形成されており、PウェルPwとの間でキャパシタC4を構成している。
In addition, the first
図10(b)に示すように、負荷用のトランジスタTL1およびドライバ用のトランジスタTD1間に素子分離膜として第4のシリコン酸化膜6が埋込み形成されているが、このトランジスタTL1およびTD1間の素子分離絶縁膜が、例えばNウェルNwとPウェルPwとの境界において形成されていれば、キャパシタC1〜C4をどのように形成しても良い。
As shown in FIG. 10B, a fourth
(他の実施形態)
本発明は、上記実施例にのみ限定されるものではなく、例えば、次のように変形または拡張することが可能である。
SRAMセルを備えた半導体装置に適用した実施形態を示したが、SRAM混載ロジック回路等による半導体装置にも適用できる。
第1の絶縁膜として第2のシリコン窒化膜14、第2の絶縁膜として第6のシリコン酸化膜15に適用した実施形態を示したが、材質の異なる膜であればどのような膜に適用しても良い。
第1の実施形態では、電源ノードNdおよび出力端子ノードN1、N2間、グランドノードNsおよび出力端子ノードN1、N2間にキャパシタC1〜C4を全て構成した実施形態を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、キャパシタC1およびC3,キャパシタC2およびC4の何れかの組み合わせにより形成されていれば、どのような構造を採用しても良い。この場合、2つのインバータ回路I1およびI2の時定数を一定にすることができ、素子特性の安定化を図ることができる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified or expanded as follows, for example.
Although an embodiment in which the present invention is applied to a semiconductor device including an SRAM cell has been described, the present invention can also be applied to a semiconductor device using an SRAM embedded logic circuit or the like.
In the embodiment, the second
In the first embodiment, the embodiment in which the capacitors C1 to C4 are all configured between the power supply node Nd and the output terminal nodes N1 and N2 and between the ground node Ns and the output terminal nodes N1 and N2 has been described. For example, any structure may be adopted as long as it is formed by any combination of capacitors C1 and C3 and capacitors C2 and C4. In this case, the time constants of the two inverter circuits I1 and I2 can be made constant, and the element characteristics can be stabilized.
図面中、1はシリコン半導体基板(半導体基板)、2はトレンチ、3は第1のシリコン酸化膜(キャパシタ絶縁膜)、7は第1の多結晶シリコン膜、13は第5のシリコン酸化膜(表層絶縁膜)、14は第2のシリコン窒化膜(第1の絶縁膜)、15は第6のシリコン酸化膜(第2の絶縁膜)、AAはアクティブエリア、GCはゲート電極配線、MPは第1のマスクパターン、MP2は第2のマスクパターン、MはSRAMセル、Sは素子分離領域、(負荷用MOSトランジスタ)、TD1およびTD2はドライバ用MOSトランジスタ、TL1およびTL2は負荷用MOSトランジスタを示す。 In the drawings, 1 is a silicon semiconductor substrate (semiconductor substrate), 2 is a trench, 3 is a first silicon oxide film (capacitor insulating film), 7 is a first polycrystalline silicon film, and 13 is a fifth silicon oxide film ( (Surface insulating film), 14 is a second silicon nitride film (first insulating film), 15 is a sixth silicon oxide film (second insulating film), AA is an active area, GC is a gate electrode wiring, MP is First mask pattern, MP2 is second mask pattern, M is SRAM cell, S is element isolation region, (load MOS transistor), TD1 and TD2 are driver MOS transistors, TL1 and TL2 are load MOS transistors Show.
Claims (5)
前記第1の絶縁膜の上に当該第1の絶縁膜とは異なる材料により第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の絶縁膜の上に第1のマスクパターンを形成する工程と、
前記第1のマスクパターンをマスクとして前記第1および第2の絶縁膜に孔部を形成する工程と、
前記第1のマスクパターン、もしくは、第1もしくは第2の絶縁膜をマスクとして前記半導体基板にトレンチを形成する工程と、
前記トレンチ内に前記第3の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の絶縁膜の上面まで第3の絶縁膜を平坦化する工程と、
前記トレンチに埋込み形成された第3の絶縁膜の一部を開孔するように第2のマスクパターンを第1および第3の絶縁膜の上に形成する工程と、
第1の絶縁膜に対して高選択比を有するエッチング条件により前記第2のマスクパターンをマスクとして第3の絶縁膜をエッチングすることで前記トレンチ内に側溝部を形成する工程と、
前記トレンチの側溝部内面にキャパシタ絶縁膜を形成する工程とを備え、
前記半導体基板にSRAMセルを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a first insulating film on a semiconductor substrate via a surface insulating film;
Forming a second insulating film on the first insulating film with a material different from that of the first insulating film;
Forming a first mask pattern on the second insulating film;
Forming a hole in the first and second insulating films using the first mask pattern as a mask;
Forming a trench in the semiconductor substrate using the first mask pattern or the first or second insulating film as a mask;
Forming the third insulating film in the trench;
Planarizing the third insulating film to the top surface of the first insulating film;
Forming a second mask pattern on the first and third insulating films so as to open a part of the third insulating film embedded in the trench;
Forming a side groove in the trench by etching the third insulating film using the second mask pattern as a mask under an etching condition having a high selectivity with respect to the first insulating film;
Forming a capacitor insulating film on the inner surface of the side groove portion of the trench,
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising forming an SRAM cell on the semiconductor substrate.
前記第1の絶縁膜の上に当該第1の絶縁膜とは異なる材料により第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の絶縁膜の上に第1のマスクパターンを形成する工程と、
前記第1のマスクパターンをマスクとして前記第1および第2の絶縁膜に孔部を形成する工程と、
前記第1のマスクパターン,もしくは,第1もしくは第2の絶縁膜をマスクとして前記半導体基板にトレンチを形成する工程と、
前記第1の絶縁膜とは同一材料により前記トレンチ内に第3の絶縁膜を埋込み形成する工程と、
前記第1の絶縁膜の上面まで前記第3の絶縁膜を平坦化することにより素子分離領域を形成し当該素子分離領域およびアクティブエリアを分離形成する工程と、
少なくとも前記アクティブエリアの一部と当該アクティブエリアに近接する素子分離領域の一部とを跨ぎ開口するように前記第1および第3の絶縁膜の上に第2のマスクパターンを形成する工程と、
前記第2のマスクパターンをマスクとして第1の絶縁膜に対して高選択比を有する条件により素子分離領域に埋込み形成された第3の絶縁膜をエッチングすることでトレンチ内に側溝部を形成する工程と、
前記トレンチの側溝部内面にキャパシタ絶縁膜を形成する工程とを備え、
前記半導体基板にSRAMセルを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a first insulating film on a semiconductor substrate via a surface insulating film;
Forming a second insulating film on the first insulating film with a material different from that of the first insulating film;
Forming a first mask pattern on the second insulating film;
Forming a hole in the first and second insulating films using the first mask pattern as a mask;
Forming a trench in the semiconductor substrate using the first mask pattern or the first or second insulating film as a mask;
Burying and forming a third insulating film in the trench with the same material as the first insulating film;
Forming an element isolation region by planarizing the third insulating film up to an upper surface of the first insulating film, and isolating and forming the element isolation region and the active area;
Forming a second mask pattern on the first and third insulating films so as to span at least a part of the active area and a part of the element isolation region adjacent to the active area; and
Side trenches are formed in the trenches by etching the third insulating film embedded in the element isolation region under conditions having a high selectivity with respect to the first insulating film using the second mask pattern as a mask. Process,
Forming a capacitor insulating film on the inner surface of the side groove portion of the trench,
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising forming an SRAM cell on the semiconductor substrate.
In the step of forming the second mask pattern, the elements adjacent to the active areas located at the ends of the active areas, the whole of the active areas in the short width direction, the element isolation regions between the active areas, and the active areas. 5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein a mask pattern is formed on the first and second insulating films so as to open across a part of the isolation region.
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