JP2006294992A - Capacitor and its manufacturing method - Google Patents

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Takuji Kuniya
卓司 国谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the following problems: in the crown-like capacitance used for the DRAM, the solution etching the insulating film of the outside wall periphery of a lower electrode after forming the lower electrode on an inner wall of a deep hole formed in a thick insulating film leaves the lower electrode in destruction with the surface tension of the solution or an unexpected etching caused by the solution penetration to cause a pair-bit-defect. <P>SOLUTION: A silicon nitride film having a thickness of at least not less than three times of that of the lower electrode is provided on the interlayer insulating film with a plug formed, after patterning the silicon nitride film in a line shape in some cases, the deep hole is formed by depositing the thick insulating film. After that, by laterally retreating the side wall of the insulating film in the hole, the lower electrode is formed with a part of the surface of the silicon nitride film exposed and a stand formed. The lower electrode formed jutting out the surface of the silicon nitride film improves a mechanical strength to prevent the destruction. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、DRAMを構成するキャパシタおよびその製造方法に係り、特に王冠型の下部電極を形成する際に、下部電極が倒壊する問題を回避するのに好適なキャパシタ構造およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a capacitor constituting a DRAM and a method for manufacturing the same, and more particularly to a capacitor structure suitable for avoiding a problem that the lower electrode collapses when a crown-shaped lower electrode is formed and a method for manufacturing the same.

近年、半導体装置の大容量化が進展し、特にDRAM(Dynamic Random Access Memory)においては、最小加工寸法を100nmとするギガビット級メモリが製品化されつつあり、さらに最小加工寸法90nm以降に対応するDRAMの開発が進められている。このような素子の微細化に伴い、DRAMの主要構成要素であるキャパシタに許容される平面面積も必然的に縮小され、所望の容量を確保することが困難な情況になってきた。このような情況にあって、従来、深孔スタック型キャパシタで一般的に用いられている構造は、表面に凹凸(HSG: Hemispherical Silicon Grain)を有するシリコンからなる下部電極を、深さ2000nm程度の深孔内面に設け、その上に誘電体および上部電極を形成している。HSGはキャパシタの容量を確保するために電極の表面積を拡大する目的で形成される。このHSGは、シリコン電極底辺、すなわち深孔側壁からHSGの頂上までの高さがおよそ80nmに及んでいる。深孔の平面間口の短辺が、例えば250nmと比較的広い場合には、上記HSGを形成しても両側から80nmで、合計160nmしか占有されないため、残る中央空間短辺は90nmとなる。90nm確保できれば、その上に誘電体および上部電極を形成することは十分可能である。   In recent years, the capacity of semiconductor devices has been increased, and in particular, DRAM (Dynamic Random Access Memory) has been commercialized as a gigabit class memory having a minimum processing dimension of 100 nm, and a DRAM corresponding to a minimum processing dimension of 90 nm or more. Development is underway. Along with such miniaturization of elements, the plane area allowed for the capacitor, which is a main component of the DRAM, is inevitably reduced, and it has become difficult to secure a desired capacity. Under such circumstances, the structure generally used in the conventional deep hole stacked capacitor is that a lower electrode made of silicon having an uneven surface (HSG: Hemispherical Silicon Grain) has a depth of about 2000 nm. A dielectric and an upper electrode are formed on the inner surface of the deep hole. The HSG is formed for the purpose of increasing the surface area of the electrode in order to secure the capacitance of the capacitor. This HSG has a height of about 80 nm from the bottom of the silicon electrode, that is, from the side wall of the deep hole to the top of the HSG. In the case where the short side of the deep hole has a relatively wide short side of, for example, 250 nm, even if the HSG is formed, it is 80 nm from both sides and only 160 nm is occupied in total, so the remaining central space short side is 90 nm. If 90 nm can be secured, it is sufficiently possible to form a dielectric and an upper electrode thereon.

しかし、DRAMの微細化がさらに進んで上記短辺が200nm程度になってくると、HSG形成後に残る中央空間短辺は40nmとなって、その深孔の中に底部までのカバレージを確保した状態で、誘電体や上部電極を形成するのが困難となる。特に誘電体のカバレージ確保は、DRAMの電荷保持機能を維持する上で必須要件である。カバレージが不良の状態、すなわち、膜厚が薄くなる部分があると、その部分でリーク電流が増大し、電荷を蓄積できなくなる問題が生じる。そのため、微細化された深孔であっても、誘電体のカバレージを確保するための空間が必要であり、空間を狭めてしまうHSGの適用が極めて困難な状況となってくる。   However, when the miniaturization of the DRAM further progresses and the short side becomes about 200 nm, the short side of the central space remaining after the formation of HSG becomes 40 nm, and the coverage to the bottom is secured in the deep hole. Therefore, it becomes difficult to form a dielectric and an upper electrode. In particular, securing the dielectric coverage is an essential requirement for maintaining the charge retention function of the DRAM. If the coverage is poor, that is, if there is a portion where the film thickness is thin, there is a problem that the leakage current increases in that portion and charge cannot be accumulated. For this reason, even if the holes are miniaturized, a space for securing the dielectric coverage is required, and it becomes extremely difficult to apply HSG that narrows the space.

上記のような困難を克服するために、深孔に形成した下部電極の内外壁を露出させ、両側面をキャパシタとして用いる王冠型構造のキャパシタが検討されている。王冠型構造では内壁のみを用いる場合の約2倍のキャパシタ面積を確保できるので、HSGを用いることなく、HSGを用いた場合と同等の容量を確保することができる。HSGを用いないので、空間余裕を確保でき、誘電体および上部電極の形成が容易となり、キャパシタの信頼性向上に寄与できる。  In order to overcome the above-described difficulties, a capacitor having a crown structure in which inner and outer walls of a lower electrode formed in a deep hole are exposed and both side surfaces are used as a capacitor has been studied. In the crown type structure, the capacitor area can be secured approximately twice that when only the inner wall is used, so that the same capacity as when HSG is used can be ensured without using HSG. Since HSG is not used, a space margin can be secured, the dielectric and the upper electrode can be easily formed, and the capacitor can be improved in reliability.

しかし、上記王冠型構造では、以下に述べる問題がある。その問題について、王冠構造の製造工程を模式的に示した図2(a)(b)(c)を用いて説明する。
最初に、図2(a)に示すように、第一層間絶縁膜201および窒化シリコン膜202の所定の領域にシリコンプラグ203を形成した後、厚い酸化シリコン膜からなる第二層間絶縁膜を堆積する。次いで、図2(b)に示すように、リソグラフィとドライエッチングにより深孔205を形成して、シリコンプラグを露出させた後、深孔内壁に下部電極206を形成する。その後、図2(c)に示すように、下部電極206の外壁周囲に支えとなっていた第二層間絶縁膜204をフツ酸溶液により除去する。このフツ酸溶液により厚い酸化シリコンを除去すると、下部電極は支えを失い、機械的強度が著しく低下するために、溶液の表面張力により、下部電極が倒壊し、隣接下部電極は接触しペアビット不良をもたらす。表面張力が生じないドライエッチングで酸化シリコンを除去できれば有効であるが、現状では下部電極の形状を損なうことなく、酸化シリコンだけを除去することは困難で実用的ではない。
However, the above-mentioned crown type structure has the following problems. The problem will be described with reference to FIGS. 2 (a), 2 (b), and 2 (c) schematically showing the manufacturing process of the crown structure.
First, as shown in FIG. 2A, after a silicon plug 203 is formed in a predetermined region of the first interlayer insulating film 201 and the silicon nitride film 202, a second interlayer insulating film made of a thick silicon oxide film is formed. accumulate. Next, as shown in FIG. 2B, a deep hole 205 is formed by lithography and dry etching to expose the silicon plug, and then a lower electrode 206 is formed on the inner wall of the deep hole. Thereafter, as shown in FIG. 2C, the second interlayer insulating film 204 that has been supported around the outer wall of the lower electrode 206 is removed with a hydrofluoric acid solution. When the thick silicon oxide is removed by this hydrofluoric acid solution, the lower electrode loses its support and the mechanical strength is remarkably reduced. Therefore, the lower electrode collapses due to the surface tension of the solution, and the adjacent lower electrode comes into contact with each other to cause a bad pair bit. Bring. It is effective if the silicon oxide can be removed by dry etching that does not cause surface tension, but at present, it is difficult and practical to remove only the silicon oxide without impairing the shape of the lower electrode.

上記のペアビット不良を回避するために、特開2003-224210号公報には、外壁を全て露出させないように、層間絶縁膜のエッチングを途中で停止し、下側半分の層間絶縁膜を残した構造のキャパシタが開示されている。ここに開示されているキャパシタの構造は、下部電極の倒壊防止には有効である。しかし、本来の目的とする容量増大に対しては、支えとして残存させた領域の分だけキャパシタ面積が減少する問題がある。   In order to avoid the above-mentioned pair bit failure, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-224210 discloses a structure in which etching of the interlayer insulating film is stopped halfway so that the entire outer wall is not exposed, leaving the lower half interlayer insulating film. A capacitor is disclosed. The capacitor structure disclosed herein is effective in preventing the lower electrode from collapsing. However, there is a problem that the area of the capacitor is reduced by the amount of the region remaining as a support for the originally intended increase in capacitance.

また、特開2003−142605号公報および特開2003−297952号公報には、キャパシタ下部電極の上方の任意の高さの位置において、絶縁体の梁で相互に連結支持して機械的強度を高め、倒壊を防止する構造が開示されている。しかし、半導体製造に用いられる絶縁体には自身の応力が存在するため、接する物体が消滅した途端に絶縁体自身が変形してしまう問題がある。応力は、梁の長さによって変化するのでキャパシタの位置関係に制約が生じる。さらにメモリセル領域の最外周に位置するキャパシタには隣接するキャパシタが存在しないので連結支持することができず、依然として倒壊の懸念が残る。   In Japanese Patent Laid-Open Nos. 2003-142605 and 2003-297952, the mechanical strength is increased by connecting and supporting each other with an insulator beam at an arbitrary height above the capacitor lower electrode. A structure for preventing collapse is disclosed. However, since the insulator used for semiconductor manufacture has its own stress, there is a problem that the insulator itself is deformed as soon as the contacting object disappears. Since the stress changes depending on the length of the beam, the positional relationship between the capacitors is restricted. Further, since there is no adjacent capacitor in the capacitor located on the outermost periphery of the memory cell region, it cannot be connected and supported, and there is still a fear of collapse.

特開2003-224210号公報JP 2003-224210 A 特開2003-142605号公報JP 2003-142605 A 特開2003-297952号公報JP 2003-297852 A

上記のように、王冠型構造の下部電極を形成する場合、下部電極の支えとなっていた外壁周囲の絶縁膜を溶液による湿式エッチングで除去しなければならないために、溶液の表面張力や溶液の染み込みによる不測のエッチングが発生し、下部電極が倒壊する。下部電極の倒壊は、隣接キャパシタの接触ショートをもたらし、ペアビット不良となって、ビット単位の独立制御が不可となりDRAM動作を阻害する。   As described above, when the lower electrode of the crown type structure is formed, the insulating film around the outer wall that has supported the lower electrode must be removed by wet etching using a solution. Unexpected etching due to soaking occurs and the lower electrode collapses. The collapse of the lower electrode causes a contact short circuit between adjacent capacitors, resulting in a defective pair bit, and independent control in units of bits becomes impossible, thus hindering DRAM operation.

溶液による除去を用いなければ上記の問題は回避可能であるが、下部電極の形状を損なうなどの不具合を発生することなくドライエッチング法により厚い酸化膜を除去するのは実用上困難である。したがって、王冠型構造の下部電極形成に溶液エッチングを用いても下部電極が倒壊しない下部電極の構造および製造方法が望まれる。
上記問題に鑑み、本発明の目的は、溶液エッチングを用いて王冠型構造を作成しても、下部電極が倒壊することなく、ペアビット不良を回避して信頼性の高いキャパシタを有するDRAMを提供することにある。
If removal by a solution is not used, the above problem can be avoided, but it is practically difficult to remove a thick oxide film by a dry etching method without causing problems such as damage to the shape of the lower electrode. Therefore, there is a demand for a structure and manufacturing method for a lower electrode that does not collapse even when solution etching is used to form a lower electrode having a crown structure.
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a DRAM having a highly reliable capacitor by avoiding a pair bit failure without causing a lower electrode to collapse even if a crown structure is formed by using solution etching. There is.

上記目的を達成するために、本発明におけるキャパシタは、半導体基板上の層間絶縁膜に設けられた導電プラグと、前記導電プラグに接する王冠型下部電極を有し、前記導電プラグが設けられた前記層間絶縁膜表面であって、前記下部電極の底部が前記導電プラグに接しない領域の少なくとも一部に、前記下部電極の厚さの少なくとも3倍以上の厚さを有する窒化シリコン膜を備え、前記下部電極の底面は、前記導電プラグに接し少なくとも一部を前記窒化シリコン膜で囲まれる第一底面と、前記第一底面の少なくとも一部を囲む前記窒化シリコン膜の表面上に張り出して形成される第二底面とで構成されることを特徴としている。   In order to achieve the above object, a capacitor according to the present invention includes a conductive plug provided in an interlayer insulating film on a semiconductor substrate, and a crown-type lower electrode in contact with the conductive plug, and the conductive plug is provided in the capacitor. A silicon nitride film having a thickness of at least three times the thickness of the lower electrode on at least a part of a region of the interlayer insulating film surface where the bottom of the lower electrode is not in contact with the conductive plug; The bottom surface of the lower electrode is formed so as to protrude from the first bottom surface that is in contact with the conductive plug and at least partially surrounded by the silicon nitride film, and on the surface of the silicon nitride film that surrounds at least part of the first bottom surface. It is characterized by comprising a second bottom surface.

また、本発明におけるキャパシタの製造方法は、半導体基板上の第一層間絶縁膜に形成された導電プラグと、前記導電プラグに接続される王冠型下部電極を有するキャパシタの製造方法であって、前記導電プラグが形成された第一層間絶縁膜上に、前記下部電極の厚さの少なくとも3倍以上の厚さの窒化シリコン膜を堆積する工程と、前記窒化シリコン膜上に第二層間絶縁膜を堆積する工程と、前記第二層間絶縁膜および窒化シリコン膜を貫通して深孔を形成し、前記導電プラグ表面を露出させる工程と、前記深孔の側壁を構成する第二層間絶縁膜および窒化シリコン膜の内、前記第二層間絶縁膜の側壁を後退させ、前記窒化シリコン膜の一部表面を露出させる工程と、前記側壁を後退させた第二層間絶縁膜および前記一部表面を露出させた窒化シリコン膜からなる深孔内壁に下部電極を形成する工程と、前記第二層間絶縁膜を除去し、下部電極の外壁を露出させ、王冠型下部電極を形成する工程と、前記王冠型下部電極上に誘電体を形成する工程と、前記誘電体上に上部電極を形成する工程を有することを特徴としている。   The capacitor manufacturing method according to the present invention is a method for manufacturing a capacitor having a conductive plug formed in a first interlayer insulating film on a semiconductor substrate and a crown-shaped lower electrode connected to the conductive plug, Depositing a silicon nitride film having a thickness of at least three times the thickness of the lower electrode on the first interlayer insulating film on which the conductive plug is formed; and a second interlayer insulating film on the silicon nitride film. Depositing a film; forming a deep hole through the second interlayer insulating film and the silicon nitride film to expose the surface of the conductive plug; and a second interlayer insulating film constituting a sidewall of the deep hole And a step of retreating a side wall of the second interlayer insulating film of the silicon nitride film to expose a part of the surface of the silicon nitride film, and a step of retreating the second interlayer insulating film and the part of the surface of the silicon nitride film that are retreated. Exposed Forming a lower electrode on the inner wall of the deep hole made of a silicon nitride film; removing the second interlayer insulating film; exposing an outer wall of the lower electrode; forming a crown-shaped lower electrode; and the crown-shaped lower electrode The method includes a step of forming a dielectric on the top and a step of forming an upper electrode on the dielectric.

また、本発明におけるキャパシタの製造方法は、半導体基板上の第一層間絶縁膜に形成された導電プラグと、前記導電プラグに接続される王冠型下部電極を有するキャパシタの製造方法であって、前記導電プラグが形成された第一層間絶縁膜上に、前記下部電極の厚さの少なくとも3倍以上の厚さの窒化シリコン膜を堆積する工程と、前記窒化シリコン膜上に、第二層間絶縁膜を堆積する工程と、前記第二層間絶縁膜上に、前記第二層間絶縁膜よりも湿式エッチング速度が遅い第三層間絶縁膜を堆積する工程と、前記第三層間絶縁膜、第二層間絶縁膜および窒化シリコン膜を貫通して深孔を形成し、前記導電プラグ表面を露出させる工程と、前記深孔の側壁を構成する第三層間絶縁膜、第二層間絶縁膜および窒化シリコン膜の内、前記第二層間絶縁膜の側壁を後退させ、前記窒化シリコン膜の一部表面を露出させる工程と、前記第三層間絶縁膜、前記側壁を後退させた第二層間絶縁膜および前記一部表面を露出させた窒化シリコン膜からなる深孔内壁に下部電極を形成する工程と、前記第三層間絶縁膜および第二層間絶縁膜を除去し、下部電極の外壁を露出させ、王冠型下部電極を形成する工程と、前記王冠型下部電極上に誘電体を形成する工程と、前記誘電体上に上部電極を形成する工程を有することを特徴としている。   The capacitor manufacturing method according to the present invention is a method for manufacturing a capacitor having a conductive plug formed in a first interlayer insulating film on a semiconductor substrate and a crown-shaped lower electrode connected to the conductive plug, Depositing a silicon nitride film having a thickness of at least three times the thickness of the lower electrode on the first interlayer insulating film on which the conductive plug is formed; and a second interlayer on the silicon nitride film. Depositing an insulating film; depositing a third interlayer insulating film having a wet etching rate slower than the second interlayer insulating film on the second interlayer insulating film; and Forming a deep hole through the interlayer insulating film and the silicon nitride film and exposing the surface of the conductive plug; and a third interlayer insulating film, a second interlayer insulating film and a silicon nitride film constituting the sidewall of the deep hole Of which, the second layer Retreating the sidewall of the insulating film to expose a part of the surface of the silicon nitride film; and nitriding the third interlayer insulating film, the second interlayer insulating film with the sidewall retreated and the part of the surface exposed Forming a lower electrode on a deep hole inner wall made of a silicon film, removing the third interlayer insulating film and the second interlayer insulating film, exposing an outer wall of the lower electrode, and forming a crown-shaped lower electrode; The method includes a step of forming a dielectric on the crown-shaped lower electrode and a step of forming an upper electrode on the dielectric.

さらに、本発明のキャパシタの製造方法は、半導体基板上の第一層間絶縁膜に形成された導電プラグと、前記導電プラグに接続される王冠型下部電極を有するキャパシタの製造方法であって、前記導電プラグが形成された第二層間絶縁膜上に、前記下部電極の厚さの少なくとも3倍以上の厚さの第一窒化シリコン膜を堆積する工程と、前記導電プラグを覆うように、前記第一窒化シリコン膜を所望の形状にパターン化する工程と、全面に第二窒化シリコン膜を堆積する工程と、前記第二窒化シリコン膜上に、第二層間絶縁膜を堆積させ、表面を平坦化する工程と、前記表面が平坦化された第二層間絶縁膜上に、前記第二層間絶縁膜よりも湿式エッチング速度が遅い第三層間絶縁膜を堆積する工程と、前記第三層間絶縁膜、第二層間絶縁膜、第二窒化シリコン膜およびパターン化された第一窒化シリコン膜を貫通して深孔を形成し、前記導電プラグ表面を露出させる工程と、前記深孔の側壁の一部を構成する前期第二層間絶縁膜の側壁を後退させ、第二窒化シリコン膜の一部表面を露出させる工程と、前記第三層間絶縁膜、前記側壁を後退させた第二層間絶縁膜、前記一部表面が露出した第二窒化シリコン膜および前記パターン化された第一窒化シリコン膜からなる深孔の内壁に下部電極を形成する工程と、前記第三層間絶縁膜、第二層間絶縁膜を除去し、下部電極の外壁を露出させ、王冠型下部電極を形成する工程と、前記王冠型下部電極上に誘電体を形成する工程と、前記誘電体上に上部電極を形成する工程を有することを特徴としている。   Furthermore, the method for manufacturing a capacitor according to the present invention is a method for manufacturing a capacitor having a conductive plug formed in a first interlayer insulating film on a semiconductor substrate, and a crown-shaped lower electrode connected to the conductive plug, Depositing a first silicon nitride film having a thickness of at least three times the thickness of the lower electrode on the second interlayer insulating film on which the conductive plug is formed; and covering the conductive plug so as to cover the conductive plug A step of patterning the first silicon nitride film into a desired shape; a step of depositing a second silicon nitride film over the entire surface; and depositing a second interlayer insulating film on the second silicon nitride film to flatten the surface. A step of depositing a third interlayer insulating film having a wet etching rate slower than that of the second interlayer insulating film on the second interlayer insulating film having a planarized surface, and the third interlayer insulating film. , Second interlayer insulating film, second Forming a deep hole through the silicon nitride film and the patterned first silicon nitride film, exposing the surface of the conductive plug, and a second interlayer insulating film forming a part of a side wall of the deep hole Retreating the side wall of the second silicon nitride film to expose a partial surface of the second silicon nitride film, the third interlayer insulating film, the second interlayer insulating film having the side wall retreated, and the second nitride having the partially exposed surface Forming a lower electrode on the inner wall of the deep hole comprising the silicon film and the patterned first silicon nitride film; removing the third interlayer insulating film and the second interlayer insulating film; and exposing the outer wall of the lower electrode And a step of forming a crown-type lower electrode, a step of forming a dielectric on the crown-type lower electrode, and a step of forming an upper electrode on the dielectric.

本発明のキャパシタでは、深孔の底部に下部電極の厚さの3倍以上の窒化シリコン膜を設け、窒化シリコン膜の側壁と窒化シリコン膜の一部上面とで構成される台座を予め形成した状態で下部電極を形成している。これにより、下部電極の底面は、前記導電プラグに接して少なくとも一部を前記窒化シリコン膜で囲まれる第一底面と、前記第一底面の少なくとも一部を囲む前記窒化シリコン膜の表面上に張り出して形成される第二底面とで構成される。したがって、下部電極自身が窒化シリコン膜の側壁に加えて窒化シリコンの上面にも接している構造となるので横方向に加わる力に対して機械的強度を向上させることができ、倒壊を防止することができる。また、窒化シリコンを、下部電極の厚さの3倍以上の厚さで形成しているので、窒化シリコンと下部電極との接触長さを長くでき、その界面から溶液が染み込んで下層の酸化シリコンを不測にエッチングすることにより発生する問題を回避できる。さらに、窒化シリコン膜をパターン化しても良く、この場合にはパターン化された窒化シリコンが深孔に食い込むように形成されるので、食い込んだ窒化シリコンの上面のみならずパターンの側面も下部電極で囲まれる構造とすることができ、より機械的強度を向上することができる。   In the capacitor of the present invention, a silicon nitride film at least three times the thickness of the lower electrode is provided at the bottom of the deep hole, and a pedestal composed of a side wall of the silicon nitride film and a partial upper surface of the silicon nitride film is formed in advance. The lower electrode is formed in the state. As a result, the bottom surface of the lower electrode protrudes over the surface of the first bottom surface that is in contact with the conductive plug and at least partially surrounded by the silicon nitride film, and the surface of the silicon nitride film that surrounds at least part of the first bottom surface. And a second bottom surface formed. Therefore, since the lower electrode itself is in contact with the upper surface of the silicon nitride film in addition to the side wall of the silicon nitride film, the mechanical strength can be improved against the force applied in the lateral direction and the collapse can be prevented. Can do. In addition, since silicon nitride is formed with a thickness of three times or more the thickness of the lower electrode, the contact length between the silicon nitride and the lower electrode can be increased, and the solution penetrates from the interface so that the lower layer silicon oxide Problems caused by unexpected etching can be avoided. Further, the silicon nitride film may be patterned. In this case, the patterned silicon nitride is formed so as to bite into the deep hole, so that not only the upper surface of the bitten silicon nitride but also the side surface of the pattern is formed by the lower electrode. It can be set as the structure enclosed, and mechanical strength can be improved more.

また、本発明のキャパシタでは、窒化シリコン膜単独で倒壊防止を図れるので、他の膜を厚く形成して支えとする必要がなく、下部電極外壁を有効にキャパシタとして用い得るので容量増大に効果がある。
さらに、本発明のキャパシタでは、個々の下部電極自身に倒壊防止の構造が施されるので、前記特許文献にあるような、連結支持の必要がなく、連結支持構造で新たに発生する問題を回避でき、且つメモリセル領域の最外周に位置するキャパシタにおいても効果的に倒壊防止を図ることができる。
Further, in the capacitor according to the present invention, it is possible to prevent the collapse by using the silicon nitride film alone, so that it is not necessary to form another film thickly to support it, and the outer wall of the lower electrode can be used effectively as a capacitor, which is effective in increasing the capacity. is there.
Furthermore, in the capacitor of the present invention, since the structure for preventing the collapse is applied to each lower electrode itself, there is no need for the connection support as in the above-mentioned patent document, and the problem newly generated in the connection support structure is avoided. In addition, the capacitor located on the outermost periphery of the memory cell region can be effectively prevented from collapsing.

以下、本発明を実施するための最良の形態について図を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

最初に、本発明のキャパシタを用いたDRAMの構成について、図1の断面模式図を用いて説明する。
p型シリコン基板101には、nウエル102および、その内部に第一のpウエル103を設けている。また、nウエル102以外の領域に第二のp ウエル104を設け、素子分離のために素子分離領域105を設けている。第一のpウエル103は複数のメモリセルが配置されるメモリアレイ領域を、第二の pウエル104は周辺回路領域を各々便宜的に示している。
第一のp ウエル103には個々のメモリセルの構成要素でワード線となるスイッチングトランジスタ106及び107が設けられている。トランジスタ106は、ドレイン108、ソース109とゲート絶縁膜110を介してゲート電極111で構成されている。また、トランジスタ107は、ソース109を共通としドレイン112、ゲート絶縁膜110を介してゲート電極111で構成されている。トランジスタを被覆するように層間絶縁膜113が設けられている。
First, the structure of a DRAM using the capacitor of the present invention will be described with reference to the schematic cross-sectional view of FIG.
The p-type silicon substrate 101 is provided with an n-well 102 and a first p-well 103 therein. A second p well 104 is provided in a region other than the n well 102, and an element isolation region 105 is provided for element isolation. For convenience, the first p-well 103 shows a memory array region in which a plurality of memory cells are arranged, and the second p-well 104 shows a peripheral circuit region.
The first p-well 103 is provided with switching transistors 106 and 107 serving as word lines as constituent elements of individual memory cells. The transistor 106 includes a gate electrode 111 through a drain 108, a source 109, and a gate insulating film 110. The transistor 107 has a common source 109 and a gate electrode 111 through a drain 112 and a gate insulating film 110. An interlayer insulating film 113 is provided so as to cover the transistor.

前記層間絶縁膜113の所定の領域にコンタクト孔114を設け、多結晶シリコン115、チタンシリサイド116、窒化チタン117およびタングステン118からなるビット線コンタクトを構成している。また、ビット線コンタクトに接続するように窒化タングステン119およびタングステン120からなるビット線を設けている。ビット線を被覆するように第一層間絶縁膜121が設けられている。
トランジスタのドレイン108及び112に接続するように層間絶縁膜113及び第一層間絶縁膜121の所定の領域にコンタクト孔を設けた後シリコンで充填し、シリコンプラグ122を設けている。
A contact hole 114 is provided in a predetermined region of the interlayer insulating film 113 to constitute a bit line contact made of polycrystalline silicon 115, titanium silicide 116, titanium nitride 117 and tungsten 118. A bit line made of tungsten nitride 119 and tungsten 120 is provided so as to be connected to the bit line contact. A first interlayer insulating film 121 is provided so as to cover the bit line.
Contact holes are formed in predetermined regions of the interlayer insulating film 113 and the first interlayer insulating film 121 so as to be connected to the drains 108 and 112 of the transistor, and then filled with silicon, and a silicon plug 122 is provided.

前記シリコンプラグ122に接続するようにキャパシタが設けられている。キャパシタの下部電極126の底部は、シリコンプラグ122と接する第一底面と、第一底面以外の領域の第一層間絶縁膜121表面に設けられた厚さ300nmの窒化シリコン膜123上に位置する第二底面とを備えている。第一底面および第一底面に隣接する側壁部は、窒化シリコン膜123で囲まれ、また、第二底面は窒化シリコン膜123を台座として、窒化シリコン膜の表面に張出すように構成されている。下部電極126は、内外壁を露出した王冠構造となっている。下部電極の上には、キャパシタの誘電体127および上部電極128を設け、キャパシタを構成している。
また、王冠構造を形成する際に、周辺回路部の層間絶縁膜が溶液でエッチングされないようにするために、メモリセル領域を囲むように周辺回路領域に隣接するダミー溝129が設けられている。ダミー溝129はシリコンプラグ122には接続されていない。キャパシタを被覆するように、第四層間絶縁膜130が設けられている。
A capacitor is provided so as to be connected to the silicon plug 122. The bottom of the capacitor lower electrode 126 is located on a first bottom surface in contact with the silicon plug 122 and a 300 nm thick silicon nitride film 123 provided on the surface of the first interlayer insulating film 121 in a region other than the first bottom surface. A second bottom surface. The first bottom surface and the side wall adjacent to the first bottom surface are surrounded by the silicon nitride film 123, and the second bottom surface is configured to protrude from the surface of the silicon nitride film using the silicon nitride film 123 as a pedestal. . The lower electrode 126 has a crown structure with the inner and outer walls exposed. A capacitor dielectric 127 and an upper electrode 128 are provided on the lower electrode to constitute a capacitor.
Further, when the crown structure is formed, a dummy groove 129 adjacent to the peripheral circuit region is provided so as to surround the memory cell region so that the interlayer insulating film in the peripheral circuit portion is not etched by the solution. The dummy groove 129 is not connected to the silicon plug 122. A fourth interlayer insulating film 130 is provided so as to cover the capacitor.

一方、第二のpウエル104には周辺回路を構成するトランジスタが設けられ、ソース109、ドレイン112、ゲート絶縁膜110、ゲート電極111で構成されている。ドレイン112に接続するように、層間絶縁膜113の所定の領域にコンタクト孔131を設け、チタンシリサイド116、窒化チタン117、タングステン118からなるコンタクトプラグを構成している。さらにコンタクトプラグに接続するように、窒化タングステン119、タングステン120からなる第一の配線層を設けている。該第一の配線層の一部は、第一層間絶縁膜121、窒化シリコン123、第二層間絶縁膜124、第三層間絶縁膜125および第四層間絶縁膜130を貫通して設けられるコンタクト孔132を充填した窒化チタン133及びタングステン134からなるプラグを介して窒化チタン135、アルミニウム136、窒化チタン137からなる第二の配線層に接続している。   On the other hand, the second p-well 104 is provided with a transistor constituting a peripheral circuit, and includes a source 109, a drain 112, a gate insulating film 110, and a gate electrode 111. A contact hole 131 is provided in a predetermined region of the interlayer insulating film 113 so as to be connected to the drain 112, and a contact plug made of titanium silicide 116, titanium nitride 117, and tungsten 118 is formed. Further, a first wiring layer made of tungsten nitride 119 and tungsten 120 is provided so as to be connected to the contact plug. A part of the first wiring layer is a contact provided through the first interlayer insulating film 121, the silicon nitride 123, the second interlayer insulating film 124, the third interlayer insulating film 125, and the fourth interlayer insulating film 130. It is connected to a second wiring layer made of titanium nitride 135, aluminum 136, and titanium nitride 137 through a plug made of titanium nitride 133 and tungsten 134 filling the hole 132.

また、メモリアレイ領域に設けたキャパシタの上部電極128は、一部の領域で周辺回路領域に引き出し配線138として引き出される。そして、第四層間絶縁膜130の所定の領域に形成されたコンタクト孔を充填した窒化チタン139、タングステン140を介して、同じく窒化チタン141、アルミニウム142、窒化チタン143からなる第二の配線層に接続している。以下、必要に応じ、さらに上層の配線層を設け、DRAMを構成している。   In addition, the upper electrode 128 of the capacitor provided in the memory array region is led out as a lead-out wiring 138 in the peripheral circuit region in a part of the region. Then, a second wiring layer made of titanium nitride 141, aluminum 142, and titanium nitride 143 is formed through titanium nitride 139 and tungsten 140 filling contact holes formed in a predetermined region of the fourth interlayer insulating film 130. Connected. Hereinafter, if necessary, an upper wiring layer is provided to constitute a DRAM.

本第2の実施例では、本発明のキャパシタの製造方法について、図3(a)〜(d)の一連の工程断面図を用いて説明する。
最初に、図3(a)に示したように、深孔を形成した。まず、第一層間絶縁膜301の所定の領域に周知の方法によりシリコンプラグ302を形成した。その後、厚さ300nmの窒化シリコン膜303を堆積した。窒化シリコン膜は熱CVD(Chemical Vapor Deposition)法で形成した。熱CVD法に代えてプラズマCVD法により形成することもできる。熱CVD法で形成した窒化シリコン膜とプラズマCVD法で形成した窒化シリコン膜は、互いに逆向きの内部応力を有しているので、半導体基板に対する応力の影響が懸念される場合は、積層構造として応力を相殺することができる。
In the second embodiment, a method for manufacturing a capacitor of the present invention will be described with reference to a series of process cross-sectional views of FIGS.
First, as shown in FIG. 3A, deep holes were formed. First, a silicon plug 302 was formed in a predetermined region of the first interlayer insulating film 301 by a known method. Thereafter, a silicon nitride film 303 having a thickness of 300 nm was deposited. The silicon nitride film was formed by a thermal CVD (Chemical Vapor Deposition) method. It can also be formed by plasma CVD instead of thermal CVD. A silicon nitride film formed by thermal CVD and a silicon nitride film formed by plasma CVD have internal stresses that are opposite to each other. Stress can be offset.

窒化シリコン膜303を堆積した後、プラズマCVD法により厚さ1700nmの酸化シリコン膜からなる第二層間絶縁膜304を堆積した。その後、リソグラフィとドライエッチング法を用いて深孔305を形成した。この時、ドライエッチング時のマスクとしてホトレジストは耐性が不足しているため、非晶質炭素をハードマスクとして用いた(図には示していない)。具体的には、第二層間絶縁膜304を堆積した後、膜厚500nmの非晶質炭素をさらに堆積し、所定のホトレジストパターンを形成した。ホトレジストをマスクとして、一旦、非晶質炭素にパターンを転写した。その後、非晶質炭素をマスクとして第二層間絶縁膜304および窒化シリコン膜303を異方性ドライエッチングし、深孔305を形成した。なお、ハードマスクとしては、非晶質炭素に代えてシリコン膜を用いることもできる。   After depositing the silicon nitride film 303, a second interlayer insulating film 304 made of a silicon oxide film having a thickness of 1700 nm was deposited by plasma CVD. Thereafter, deep holes 305 were formed using lithography and dry etching. At this time, since the photoresist has insufficient resistance as a mask for dry etching, amorphous carbon was used as a hard mask (not shown in the figure). Specifically, after depositing the second interlayer insulating film 304, amorphous carbon having a film thickness of 500 nm was further deposited to form a predetermined photoresist pattern. The pattern was once transferred to amorphous carbon using the photoresist as a mask. Thereafter, the second interlayer insulating film 304 and the silicon nitride film 303 were anisotropically dry etched using amorphous carbon as a mask to form deep holes 305. As a hard mask, a silicon film can be used instead of amorphous carbon.

次に、図3(b)に示したように、窒化シリコン膜303に台座306を形成した。深孔305を形成した後、フッ化水素酸(HF)含有溶液により第二層間絶縁膜304をエッチングし、側壁を50nm後退させた。第二層間絶縁膜304が後退することにより、窒化シリコン303の一部上面が露出する。この結果、丸印で示した窒化シリコン膜303の台座306が形成される。   Next, as shown in FIG. 3B, a pedestal 306 was formed on the silicon nitride film 303. After forming the deep hole 305, the second interlayer insulating film 304 was etched with a hydrofluoric acid (HF) -containing solution to retract the side wall by 50 nm. As the second interlayer insulating film 304 recedes, a part of the upper surface of the silicon nitride 303 is exposed. As a result, a base 306 of the silicon nitride film 303 indicated by a circle is formed.

次に、図3(c)に示したように、深孔内壁に下部電極307を形成した。まず、露出しているシリコンプラグ表面の自然酸化膜を除去した後、周知のCVD法により、リンを含有する厚さ40nmの多結晶シリコンを全面に堆積した。次いで、深孔内をホトレジストで充填し、表面に露出している多結晶シリコンをエッチバックして除去した。その後、深孔を充填したホトレジストを酸素プラズマで除去し、下部電極307を形成した。この結果、下部電極307は、シリコンプラグ302に接する第一底面308と窒化シリコン膜303の台座306表面に位置する第二底面309とを有し、窒化シリコン膜の側壁と一部上面とに接する構造となるので、倒壊に対する機械的強度が増大する。また、第一底面308の内径は、第二底面309の内径より小さくなるように形成されている。   Next, as shown in FIG.3 (c), the lower electrode 307 was formed in the deep hole inner wall. First, after removing the natural oxide film on the exposed silicon plug surface, polycrystalline silicon containing phosphorous and having a thickness of 40 nm was deposited on the entire surface by a well-known CVD method. Next, the deep hole was filled with photoresist, and the polycrystalline silicon exposed on the surface was etched back and removed. Thereafter, the photoresist filled with the deep holes was removed with oxygen plasma to form the lower electrode 307. As a result, the lower electrode 307 has a first bottom surface 308 that is in contact with the silicon plug 302 and a second bottom surface 309 that is located on the surface of the base 306 of the silicon nitride film 303, and is in contact with the side wall and part of the top surface of the silicon nitride film. Due to the structure, the mechanical strength against collapse increases. Further, the inner diameter of the first bottom surface 308 is formed to be smaller than the inner diameter of the second bottom surface 309.

次に、図3(d)に示したように、誘電体310および上部電極311を形成した。まず、深孔内壁に下部電極307を形成した後、HF含有溶液により下部電極外壁周囲の第二層間絶縁膜304を除去した。第二層間絶縁膜の厚さは1700nmとしているので、10%HF水溶液を用いれば15分程度で除去可能である。フッ化アンモニウム(NH4F)を混合させた緩衝HF溶液などを用いてもよい。それらの混合比率を調整することにより、エッチング速度は任意に制御し得る。
第二層間絶縁膜を除去して、窒化シリコン膜303にはめ込まれた構造の王冠型下部電極を形成した後、誘電体310を全面に形成した。
Next, as shown in FIG. 3D, the dielectric 310 and the upper electrode 311 were formed. First, after forming the lower electrode 307 on the inner wall of the deep hole, the second interlayer insulating film 304 around the outer wall of the lower electrode was removed with an HF-containing solution. Since the thickness of the second interlayer insulating film is 1700 nm, it can be removed in about 15 minutes using a 10% HF aqueous solution. A buffered HF solution mixed with ammonium fluoride (NH4F) may be used. The etching rate can be arbitrarily controlled by adjusting their mixing ratio.
After removing the second interlayer insulating film to form a crown-shaped lower electrode having a structure fitted in the silicon nitride film 303, a dielectric 310 was formed on the entire surface.

ここでは、誘電体310に酸化タンタルを用いた。酸化タンタルは以下の方法により形成した。まず、酸化タンタルを形成する前に、自然酸化膜を除去した多結晶シリコンからなる下部電極表面に周知の熱窒化法などにより予め1nm程度の窒化シリコンを形成した。次に、ペンタエトキシタンタル(PET: Ta(OC2H5)5 )と酸素を原料ガスとするCVD法により厚さ9nmの酸化タンタルを堆積した。次いで、N2O雰囲気で熱処理し、酸化タンタルを結晶化させた。
また、酸化タンタルに代えて、酸化アルミニウム単層膜や、酸化アルミニウムと酸化ハフニウムとの積層膜などを用いることもできる。例えば、酸化アルミニウムの場合には、トリメチルアルミニウム(TMA:Al(CH3)3 )とH2Oを原料ガスとし、350℃程度の原子層蒸着法により形成することができる。酸化タンタルや酸化ハフニウムも同様に周知の原子層蒸着法を用いて形成できる。なお、原子層蒸着法で誘電体を形成する場合には、誘電体形成時の温度を低くでき、下部電極の酸化を抑えられるので、窒化チタンやタングステンなどの金属を下部電極として用いることもできる。
Here, tantalum oxide is used for the dielectric 310. Tantalum oxide was formed by the following method. First, before forming tantalum oxide, silicon nitride of about 1 nm was previously formed on the surface of the lower electrode made of polycrystalline silicon from which the natural oxide film had been removed by a known thermal nitriding method or the like. Next, tantalum oxide having a thickness of 9 nm was deposited by a CVD method using pentaethoxytantalum (PET: Ta (OC2H5) 5) and oxygen as source gases. Next, heat treatment was performed in an N2O atmosphere to crystallize tantalum oxide.
Further, instead of tantalum oxide, an aluminum oxide single layer film, a laminated film of aluminum oxide and hafnium oxide, or the like can be used. For example, in the case of aluminum oxide, it can be formed by atomic layer deposition at about 350 ° C. using trimethylaluminum (TMA: Al (CH 3) 3) and H 2 O as source gases. Similarly, tantalum oxide and hafnium oxide can be formed using a known atomic layer deposition method. In the case of forming the dielectric by the atomic layer deposition method, the temperature at the time of forming the dielectric can be lowered and the oxidation of the lower electrode can be suppressed, so that a metal such as titanium nitride or tungsten can be used as the lower electrode. .

一方、上部電極311については、窒化チタンで構成した。窒化チタンは塩化チタン(TiCl4)とアンモニア(NH3)を原料とする通常のCVD法で形成した。また、窒化チタンも原子層蒸着法を用いて形成することもできる。また、窒化チタンの上に、スパッタ法によりタングステンなどを200nm程度積層して厚さを確保し、上部電極の低抵抗化を図っても良い。   On the other hand, the upper electrode 311 is made of titanium nitride. Titanium nitride was formed by the usual CVD method using titanium chloride (TiCl4) and ammonia (NH3) as raw materials. Titanium nitride can also be formed using atomic layer deposition. Alternatively, tungsten or the like may be laminated on titanium nitride by a sputtering method to a thickness of about 200 nm to ensure the thickness, thereby reducing the resistance of the upper electrode.

本実施例によれば、深孔を形成した後、第二層間絶縁膜304を横方向に後退させて、窒化シリコン膜303の一部上面を露出させ、窒化シリコン膜の台座306を形成した状態で下部電極を形成しているので、下部電極は窒化シリコンの側面および一部上面に接する構造となり、機械的強度を増大させることができる。その結果、王冠型構造を形成するために溶液エッチングを行なっても下部電極の倒壊を防止できる効果がある。   According to the present embodiment, after the deep hole is formed, the second interlayer insulating film 304 is retracted in the lateral direction to expose a part of the upper surface of the silicon nitride film 303, and the base 306 of the silicon nitride film is formed. Since the lower electrode is formed, the lower electrode has a structure in contact with the side surface and part of the upper surface of the silicon nitride, and the mechanical strength can be increased. As a result, the lower electrode can be prevented from collapsing even if solution etching is performed to form a crown structure.

なお、本実施例では図3(b)の段階において、HF含有溶液によるエッチングを行なう場合、第二層間絶縁膜304と第一層間絶縁膜301が類似の材料で構成されていると、第二層間絶縁膜を溶液エッチングする間に第一層間絶縁膜も同様にエッチングされることになる。本実施例で用いた50nmのエッチングでは実質的に問題とはならないが、第一層間絶縁膜301がエッチングされて問題となるような場合には、材料のエッチング速度を変えることもできる。第一層間絶縁膜が酸化シリコンの場合には、第二層間絶縁膜にリン含有酸化シリコン(PSG : Phospho Silicate Glass)や、さらにボロンを含有させたBPSG(Boro-Phospho Silicate Glass)を用いる。それらの材料は酸化シリコンに比べてHF含有溶液によるエッチング速度が速いため、結果的に第一層間絶縁膜301のエッチング量を半分以下とすることができる。
また、図2の従来技術に示したように、第一層間絶縁膜の上に形成した窒化シリコンに代えて結晶化酸化タンタルなどの材料で構成しておけば、最終的に第一層間絶縁膜を溶液エッチングから保護することができる。
In this embodiment, in the case of performing the etching with the HF-containing solution in the stage of FIG. 3B, if the second interlayer insulating film 304 and the first interlayer insulating film 301 are made of similar materials, During the solution etching of the two interlayer insulating film, the first interlayer insulating film is similarly etched. The etching of 50 nm used in this embodiment is not substantially a problem, but when the first interlayer insulating film 301 is etched and becomes a problem, the etching rate of the material can be changed. When the first interlayer insulating film is silicon oxide, phosphorus-containing silicon oxide (PSG: Phospho Silicate Glass) or BPSG (Boro-Phospho Silicate Glass) further containing boron is used for the second interlayer insulating film. Since these materials have a higher etching rate with the HF-containing solution than silicon oxide, as a result, the etching amount of the first interlayer insulating film 301 can be reduced to half or less.
Further, as shown in the prior art of FIG. 2, if it is made of a material such as crystallized tantalum oxide instead of silicon nitride formed on the first interlayer insulating film, the first interlayer The insulating film can be protected from solution etching.

前記実施例では、深孔形成後、第二層間絶縁膜全体を後退させたが、深孔の深さがより深くなるとボーイング現象が生じるため深孔の側壁全体を後退させることが困難になる場合がある。ボーイングは、深孔開口よりもやや下の部分が過剰に横方向にエッチングされてしまい、その位置での孔幅が広がってしまう現象である。したがって、溶液エッチングの前の段階で、隣接する深孔間の絶縁膜の幅は既に狭まってしまっており、エッチングして後退させることが困難となる。
本第3実施例では、深孔の一部のみを後退させる方法について、図4(a)〜(d)の一連の工程断面図を用いて説明する。
In the above embodiment, after forming the deep hole, the entire second interlayer insulating film is retracted. However, when the depth of the deep hole becomes deeper, it becomes difficult to retract the entire side wall of the deep hole due to the bowing phenomenon. There is. Boeing is a phenomenon in which a portion slightly below the deep hole opening is excessively etched in the lateral direction, and the hole width at that position widens. Therefore, before the solution etching, the width of the insulating film between the adjacent deep holes has already narrowed, and it is difficult to etch back.
In the third embodiment, a method for retracting only a part of the deep hole will be described with reference to a series of process sectional views of FIGS.

最初に、図4(a)に示したように、深孔406を形成した。酸化シリコンからなる第一層間絶縁膜401の所定の領域にシリコンプラグ402を形成した後、厚さ300nmの窒化シリコン膜403、厚さ300nmのPSGからなる第二層間絶縁膜404、厚さ1700nmの酸化シリコンからなる第三層間絶縁膜405を堆積した。リソグラフィとドライエッチングにより所定の位置に深孔406を形成した。ドライエッチングには前記実施例同様ハードマスクを用いた。図に示したように、深孔の深さが深くなると、深孔全体の断面形状がすり鉢状になって、孔底の内径が深孔の上部開口より狭くなる。また、図には詳細に示していないが、上記ボーイング現象により、深孔開口部より500nm程度下の領域の内径が最も大きい状態となる。   First, as shown in FIG. 4A, a deep hole 406 was formed. After a silicon plug 402 is formed in a predetermined region of the first interlayer insulating film 401 made of silicon oxide, a silicon nitride film 403 having a thickness of 300 nm, a second interlayer insulating film 404 made of PSG having a thickness of 300 nm, and a thickness of 1700 nm. A third interlayer insulating film 405 made of silicon oxide was deposited. Deep holes 406 were formed at predetermined positions by lithography and dry etching. A hard mask was used for dry etching as in the previous example. As shown in the figure, when the depth of the deep hole becomes deep, the cross-sectional shape of the entire deep hole becomes a mortar shape, and the inner diameter of the hole bottom becomes narrower than the upper opening of the deep hole. Although not shown in detail in the drawing, due to the bowing phenomenon, the inner diameter of the region about 500 nm below the deep hole opening is the largest.

次に、図4(b)に示したように、窒化シリコン膜403に台座407を形成した。1%HF水溶液を用いてPSGからなる第二層間絶縁膜の側壁が50nm後退するようにエッチングした。その結果、窒化シリコン403の一部上面が露出し、台座407を形成する。この時、第三層間絶縁膜および第一層間絶縁膜は、20nm程度しか後退しない。PSG中のリン濃度を調整することにより、さらに後退量を制御することができる。   Next, as shown in FIG. 4B, a base 407 was formed on the silicon nitride film 403. Etching was performed using a 1% HF aqueous solution so that the side wall of the second interlayer insulating film made of PSG receded by 50 nm. As a result, a part of the upper surface of the silicon nitride 403 is exposed and a pedestal 407 is formed. At this time, the third interlayer insulating film and the first interlayer insulating film recede only about 20 nm. By adjusting the phosphorus concentration in PSG, the amount of retreat can be further controlled.

次に、図4(c)に示したように、下部電極408を形成した。シリコンプラグ表面の自然酸化膜を除去した後、窒化シリコン膜403の台座407が形成された深孔の内壁に、厚さ40nmの多結晶シリコンからなる下部電極408を実施例1と同様に形成した。
さらに、図4(d)に示したように、誘電体409および窒化チタンからなる上部電極410を形成してキャパシタを形成した。
Next, as shown in FIG. 4C, the lower electrode 408 was formed. After removing the natural oxide film on the surface of the silicon plug, a lower electrode 408 made of polycrystalline silicon having a thickness of 40 nm was formed in the same manner as in Example 1 on the inner wall of the deep hole in which the base 407 of the silicon nitride film 403 was formed. .
Further, as shown in FIG. 4D, a capacitor is formed by forming a dielectric 409 and an upper electrode 410 made of titanium nitride.

本実施例によれば、窒化シリコン膜の直上にHF含有溶液によるエッチング速度が速い第二層間絶縁膜を設けて、第二層間絶縁膜の側壁を選択的にエッチングしている。その結果、第三層間絶縁膜や第一層間絶縁膜のエッチング量を小さく抑えることができ、深孔がボーイングしても、その影響が及ばない深い領域でのみ絶縁膜を効果的に後退させ下部電極の機械的強度を向上できる効果がある。   According to the present embodiment, the second interlayer insulating film having a high etching rate with the HF-containing solution is provided immediately above the silicon nitride film, and the side walls of the second interlayer insulating film are selectively etched. As a result, the etching amount of the third interlayer insulating film and the first interlayer insulating film can be kept small, and the insulating film can be effectively retreated only in a deep region where the influence is not affected even if the deep hole is bowed. There is an effect that the mechanical strength of the lower electrode can be improved.

前記実施例2および3では窒化シリコンが下部電極の全周を囲むように形成していたが、本第4の実施例では、下部電極の一部外周のみを囲む例について図5(a)〜(l)の一連の工程断面図((b)および(g)図は平面図)および図6の平面図を用いて説明する。
最初に、図5(a)に示したように、シリコンプラグ502が形成された第一層間絶縁膜501の上に厚さ300nmの第一窒化シリコン膜503を形成した。
In the second and third embodiments, silicon nitride is formed so as to surround the entire periphery of the lower electrode. However, in the fourth embodiment, an example in which only a part of the outer periphery of the lower electrode is surrounded is shown in FIGS. A series of process cross-sectional views of (l) ((b) and (g) are plan views) and a plan view of FIG.
First, as shown in FIG. 5A, a first silicon nitride film 503 having a thickness of 300 nm was formed on the first interlayer insulating film 501 on which the silicon plug 502 was formed.

次に、窒化シリコン膜503をリソグラフィとドライエッチングにより、パターン化した。図5(b)は、第一窒化シリコン膜503をパターン化した後の平面図を示している。シリコンプラグ502を覆うように、窒化シリコン膜をライン状にパターン化した。便宜上、シリコンプラグが透けて見えているように記載している。   Next, the silicon nitride film 503 was patterned by lithography and dry etching. FIG. 5B shows a plan view after the first silicon nitride film 503 is patterned. A silicon nitride film was patterned in a line shape so as to cover the silicon plug 502. For convenience, the silicon plug is shown to be seen through.

以下の説明では、図5(b)の平面図におけるX−X‘方向の断面とY−Y’方向の断面を併記しながら説明することとする。
図5(c-1)および(c-2)は、各々、図5(b)の平面図における、上記X−X‘方向断面およびY−Y’方向断面に対応している。
In the following description, the cross-section in the XX ′ direction and the cross-section in the YY ′ direction in the plan view of FIG.
FIGS. 5C-1 and 5C-2 respectively correspond to the XX′-direction section and the YY′-direction section in the plan view of FIG. 5B.

次に、図5(d-1)および(d-2)に示したように、厚さ50nmの第二窒化シリコン膜504を全面に堆積した。次に、図5(e-1)および(e-2)に示したように、BPSGからなる第二層間絶縁膜505を600nm堆積し、リフローおよびCMP(Chemical Mechanical Polishing)により表面を平坦化した後、厚さ1400nmの酸化シリコン膜からなる第三層間絶縁膜506を堆積した。   Next, as shown in FIGS. 5D-1 and 5D-2, a second silicon nitride film 504 having a thickness of 50 nm was deposited on the entire surface. Next, as shown in FIGS. 5E-1 and 5E-2, a second interlayer insulating film 505 made of BPSG is deposited to 600 nm, and the surface is flattened by reflow and CMP (Chemical Mechanical Polishing). Thereafter, a third interlayer insulating film 506 made of a silicon oxide film having a thickness of 1400 nm was deposited.

次に、図5(f-1)および(f-2)に示したように、第三層間絶縁膜506、第二層間絶縁膜505、第二窒化シリコン膜504、第一窒化シリコン膜503の所定の位置に深孔507を形成した。この状態での平面図を図5(g-1)および(g-2)に示している。深孔507で示される楕円が深孔の平面形状を表している。深孔内に窒化シリコン膜はなく、シリコンプラグ502が露出している。また、第一窒化シリコン膜503は、パターン化されているために深孔の短辺方向に接しているのみで全周を囲ってはいない構造となる。   Next, as shown in FIGS. 5F-1 and 5F-2, the third interlayer insulating film 506, the second interlayer insulating film 505, the second silicon nitride film 504, and the first silicon nitride film 503 are formed. Deep holes 507 were formed at predetermined positions. Plan views in this state are shown in FIGS. 5 (g-1) and (g-2). The ellipse indicated by the deep hole 507 represents the planar shape of the deep hole. There is no silicon nitride film in the deep hole, and the silicon plug 502 is exposed. Further, since the first silicon nitride film 503 is patterned, the first silicon nitride film 503 is in contact with only the short side of the deep hole and does not surround the entire circumference.

次に、図5(h-1)および(h-2)に示したように、第二層間絶縁膜505の側壁をHF含有溶液により選択的にエッチングして後退させ、窒化シリコン膜の一部表面を露出させた。この時、(h-1)図では厚さ50nmの第二窒化シリコン膜504の一部上面が露出するだけであるが、(h-2)図では第一窒化シリコン膜503のラインパターンに起因して一部上面と一部側面が露出する。その結果、前実施例と同様に上面から深孔の中心側へ向いている台座に加えて、上面から両側面に向かう台座が新たに形成され、3方向に向いた台座508が形成される。   Next, as shown in FIGS. 5 (h-1) and 5 (h-2), the side wall of the second interlayer insulating film 505 is selectively etched back with an HF-containing solution so that a part of the silicon nitride film is removed. The surface was exposed. At this time, in FIG. (H-1), only a part of the upper surface of the second silicon nitride film 504 having a thickness of 50 nm is exposed, but in FIG. (H-2), it is caused by the line pattern of the first silicon nitride film 503. As a result, part of the upper surface and part of the side surface are exposed. As a result, in the same manner as in the previous embodiment, in addition to the pedestal facing from the upper surface to the center side of the deep hole, a pedestal extending from the upper surface to both side surfaces is newly formed, and a pedestal 508 facing in three directions is formed.

次に、図5(i-1)および(i-2)に示したように、深孔内壁に下部電極509を形成した。この結果、下部電極509は、シリコンプラグ502に接する第一底面510と第二窒化シリコン膜504の台座508表面に位置する第二底面511とを有し、窒化シリコン膜の側壁と一部上面とに接する構造となるので、倒壊に対する機械的強度が増大する。   Next, as shown in FIGS. 5 (i-1) and (i-2), a lower electrode 509 was formed on the inner wall of the deep hole. As a result, the lower electrode 509 has a first bottom surface 510 in contact with the silicon plug 502 and a second bottom surface 511 positioned on the surface of the base 508 of the second silicon nitride film 504. Therefore, the mechanical strength against collapse increases.

さらに、図5(j-1)および(j-2)に示したように、第三層間絶縁膜506および第二層間絶縁膜505をHF含有溶液により除去した。その後、図5(k-1)および(k-2)に示したように、酸化アルミニウムからなる誘電体512を形成した。次に、図5(l-1)および(l-2)に示したように、窒化チタンからなる上部電極513を堆積してキャパシタを形成した。
図6は、図5(l-2)に示した仕上がり断面図のZ−Z'部分を輪切りにした状態の平面図を模式的に示している。下部電極602が、深孔内に突出したライン状窒化シリコン膜601の側面も覆うように形成されていることがわかる。
Further, as shown in FIGS. 5 (j-1) and (j-2), the third interlayer insulating film 506 and the second interlayer insulating film 505 were removed with an HF-containing solution. Thereafter, as shown in FIGS. 5 (k-1) and (k-2), a dielectric 512 made of aluminum oxide was formed. Next, as shown in FIGS. 5 (l-1) and (l-2), an upper electrode 513 made of titanium nitride was deposited to form a capacitor.
FIG. 6 schematically shows a plan view of the finished cross-sectional view shown in FIG. It can be seen that the lower electrode 602 is formed so as to cover the side surface of the line-shaped silicon nitride film 601 protruding into the deep hole.

本実施例によれば、第二層間絶縁膜を後退させることにより、窒化シリコン膜の3次元ラインパターンが深孔内に突き出した状態となり、一部上面と一部側面が露出する。その結果、前実施例と同様に上面から深孔中心側へ向いている台座に加えて、上面から両側面に向かう台座が新たに形成され、3方向に向いた台座を構成することができる。その結果、下部電極は突き出した窒化シリコン膜の上面と3側面を覆うように形成されるので、いずれの方向から加えられる力に対しても機械的強度を向上できる効果がある。
また、本実施例によれば、深孔がすり鉢状になっても、下部電極の機械的強度増加策として窒化シリコンの台座形成のために、すり鉢状になっている部分を選択的に後退させるので、結果的にキャパシタ面積が拡大し、容量を増大できる効果がある。
According to the present embodiment, by retracting the second interlayer insulating film, the three-dimensional line pattern of the silicon nitride film protrudes into the deep hole, and a part of the upper surface and a part of the side surface are exposed. As a result, in the same way as the previous embodiment, in addition to the pedestal facing from the upper surface to the deep hole center side, a pedestal extending from the upper surface to both side surfaces is newly formed, and a pedestal facing in three directions can be configured. As a result, since the lower electrode is formed so as to cover the upper surface and the three side surfaces of the protruding silicon nitride film, there is an effect that the mechanical strength can be improved against the force applied from any direction.
Further, according to the present embodiment, even when the deep hole has a mortar shape, the mortar-shaped portion is selectively retracted to form a silicon nitride pedestal as a measure for increasing the mechanical strength of the lower electrode. As a result, there is an effect that the capacitor area is increased and the capacitance can be increased.

図7は、実施例4の変形例を示している。シリコンプラグを中心にして深孔を直角に交わる2方向から窒化シリコンを突き出させる構造となっている。窒化シリコンの突き出し部分が4箇所で構成されており、さらに機械的強度を向上できる構造になっている。なお、ここでは深孔が、一直線上に平行シフトしてレイアウトされている場合の例について説明したが、これに制限されるものではなく、どのようにレイアウトされても、シリコンプラグを中心にして個々の深孔に最適なように窒化シリコンのパターンを形成すればよい。   FIG. 7 shows a modification of the fourth embodiment. The silicon nitride is projected from two directions intersecting the deep hole at right angles with the silicon plug as the center. The protruding portion of silicon nitride is composed of four locations, and the mechanical strength can be further improved. In addition, although the example in the case where the deep holes are laid out by shifting in parallel on a straight line has been described here, the present invention is not limited to this, and no matter how the layout is made, the silicon plug is the center. A silicon nitride pattern may be formed so as to be optimal for each deep hole.

以上述べたように、本発明によれば、深孔の底部に下部電極の厚さの3倍以上の窒化シリコン膜を設け、窒化シリコン膜の側壁と窒化シリコン膜の一部表面とで構成される台座を予め形成した状態で下部電極を形成している。これにより、下部電極の底面は、前記導電プラグに接して少なくとも一部を前記窒化シリコン膜で囲まれる第一底面と、前記第一底面の少なくとも一部を囲む前記窒化シリコン膜の表面上に張り出して形成される第二底面とで構成される。したがって、下部電極自身が窒化シリコンの側壁に加えて窒化シリコンの上面にも接している構造となるので横方向に加わる力に対して機械的強度を向上させることができ、倒壊を防止することができる。   As described above, according to the present invention, the bottom of the deep hole is provided with a silicon nitride film at least three times the thickness of the lower electrode, and is composed of the side wall of the silicon nitride film and the partial surface of the silicon nitride film. The lower electrode is formed with the pedestal previously formed. As a result, the bottom surface of the lower electrode protrudes over the surface of the first bottom surface that is in contact with the conductive plug and at least partially surrounded by the silicon nitride film, and the surface of the silicon nitride film that surrounds at least part of the first bottom surface. And a second bottom surface formed. Accordingly, since the lower electrode itself is in contact with the upper surface of the silicon nitride in addition to the side wall of the silicon nitride, the mechanical strength can be improved against the force applied in the lateral direction, and the collapse can be prevented. it can.

また、窒化シリコンを単層で、下部電極の厚さの3倍以上の厚さで形成しているので、窒化シリコンと下部電極との接触長さを長くでき、その界面から溶液が染み込んで下層の酸化シリコンを不慮にエッチングすることにより発生する問題を回避できる。
また、窒化シリコン膜単層で倒壊防止を図れるので、他の膜を厚く形成して支えとする必要がなく、下部電極外壁を有効にキャパシタとして用い得るので容量増大に効果がある。
さらに、個々の下部電極自身に倒壊防止の構造が施されるので、下部電極間を連結支持する必要がなく、連結支持構造で新たに発生する問題を回避でき、且つメモリセル領域の最外周に位置するキャパシタにおいても効果的に倒壊防止を図ることができる。
In addition, since the silicon nitride is formed in a single layer with a thickness of three times or more the thickness of the lower electrode, the contact length between the silicon nitride and the lower electrode can be increased, and the solution soaks from the interface and penetrates the lower layer. Problems caused by inadvertently etching the silicon oxide can be avoided.
In addition, since the collapse of the silicon nitride film can be prevented, it is not necessary to form another film thickly to support it, and the outer wall of the lower electrode can be used effectively as a capacitor, which is effective in increasing the capacity.
Furthermore, since the structure for preventing the collapse is applied to the individual lower electrodes themselves, there is no need to support the connection between the lower electrodes, a problem newly generated in the connection support structure can be avoided, and the outermost periphery of the memory cell region can be avoided. Even in the capacitor located, the collapse can be effectively prevented.

本発明の第一の実施例を説明するための断面図。Sectional drawing for demonstrating the 1st Example of this invention. 従来の問題を示す一連の工程断面図。A series of process sectional views showing a conventional problem. 本発明の第二の実施例を説明するための一連の工程断面図。A series of process sectional views for explaining the second example of the present invention. 本発明の第三の実施例を説明するための一連の工程断面図。The series of process sectional drawing for demonstrating the 3rd Example of this invention. 本発明の第四の実施例を説明するための一連の工程断面図。A series of process sectional views for explaining the 4th example of the present invention. 本発明の第四の実施例を説明するための一連の工程断面図。A series of process sectional views for explaining the 4th example of the present invention. 本発明の第四の実施例を説明するための一連の工程断面図。A series of process sectional views for explaining the 4th example of the present invention. 本発明の第四の実施例を説明するための一連の工程断面図。A series of process sectional views for explaining the 4th example of the present invention. 本発明の第四の実施例を説明するための一連の工程断面図。A series of process sectional views for explaining the 4th example of the present invention. 本発明の第四の実施例を説明するための平面図。The top view for demonstrating the 4th Example of this invention. 本発明の第五の実施例を説明するための平面図。The top view for demonstrating the 5th Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

101 シリコン基板
102 nウエル
103 第一のpウエル
104 第二のpウエル
105 素子分離領域
106、107 トランジスタ
108、112 ドレイン
109 ソース
110 ゲート絶縁膜
111 ゲート電極
113 層間絶縁膜
114、131、132 コンタクト孔
115 多結晶シリコン
116 チタンシリサイド
117、133、135、137、139、141、143 窒化チタン
118、120、134、140 タングステン
119 窒化タングステン
121、201、301、401、501 第一層間絶縁膜
122、203、302、402、502 シリコンプラグ
123、202、303、403、601、701 窒化シリコン膜
124、204、304、404、505 第二層間絶縁膜
125、405、506 第三層間絶縁膜
126、206、307、408、509、602、702 下部電極
127、310、409、512 誘電体
128、311、410、513 上部電極
129 ダミー溝
130 第四層間絶縁膜
136、142 アルミニウム
138 引出し配線
205、305、406、507 深孔
306、407、508 台座
308、510 第一底面
309、511 第二底面
503 第一窒化シリコン膜
504 第二窒化シリコン膜
101 Silicon substrate 102 n-well 103 first p-well 104 second p-well 105 element isolation region 106, 107 transistor 108, 112 drain 109 source 110 gate insulating film 111 gate electrode 113 interlayer insulating film 114, 131, 132 contact hole 115 Polycrystalline silicon 116 Titanium silicide 117, 133, 135, 137, 139, 141, 143 Titanium nitride 118, 120, 134, 140 Tungsten 119 Tungsten nitride 121, 201, 301, 401, 501 First interlayer insulating film 122, 203, 302, 402, 502 Silicon plug 123, 202, 303, 403, 601, 701 Silicon nitride film 124, 204, 304, 404, 505 Second interlayer insulating film 125, 405, 506 Third interlayer insulation Edge film 126, 206, 307, 408, 509, 602, 702 Lower electrode 127, 310, 409, 512 Dielectric 128, 311, 410, 513 Upper electrode 129 Dummy groove 130 Fourth interlayer insulating film 136, 142 Aluminum 138 Lead Wiring 205, 305, 406, 507 Deep hole 306, 407, 508 Base 308, 510 First bottom surface 309, 511 Second bottom surface 503 First silicon nitride film 504 Second silicon nitride film

Claims (7)

半導体基板上の層間絶縁膜に設けられた導電プラグと、前記導電プラグに接する王冠型下部電極を有するキャパシタにおいて、
前記導電プラグが設けられた前記層間絶縁膜表面であって、前記下部電極の底部が前記導電プラグに接しない領域の少なくとも一部に、前記下部電極の厚さの少なくとも3倍以上の厚さを有する窒化シリコン膜を備え、前記下部電極の底面は、前記導電プラグに接し少なくとも一部を前記窒化シリコン膜で囲まれる第一底面と、前記第一底面の少なくとも一部を囲む前記窒化シリコン膜の表面上に張り出して形成される第二底面とで構成されることを特徴とするキャパシタ。
In a capacitor having a conductive plug provided in an interlayer insulating film on a semiconductor substrate and a crown-shaped lower electrode in contact with the conductive plug,
A thickness of at least three times the thickness of the lower electrode is formed on at least a part of the surface of the interlayer insulating film provided with the conductive plug, where the bottom of the lower electrode does not contact the conductive plug. A bottom surface of the lower electrode is in contact with the conductive plug and is at least partially surrounded by the silicon nitride film; and at least part of the first bottom surface of the silicon nitride film A capacitor comprising a second bottom surface formed to project on a surface.
前記窒化シリコン膜は、SiNもしくはSiONからなることを特徴とする請求項1記載のキャパシタ。   2. The capacitor according to claim 1, wherein the silicon nitride film is made of SiN or SiON. 前記窒化シリコン膜で囲まれる第一底面の内径は、同一断面において、前記窒化シリコン膜表面上に張出して形成される第二底面の内径より小さいことを特徴とする請求項1および2記載のキャパシタ。   3. The capacitor according to claim 1, wherein an inner diameter of the first bottom surface surrounded by the silicon nitride film is smaller than an inner diameter of a second bottom surface formed on the surface of the silicon nitride film in the same cross section. . 半導体基板上の第一層間絶縁膜に形成された導電プラグと、前記導電プラグに接続される王冠型下部電極を有するキャパシタの製造方法において、
(1)前記導電プラグが形成された第一層間絶縁膜上に、前記下部電極の厚さの少なくとも3倍以上の厚さの窒化シリコン膜を堆積する工程と、
(2)前記窒化シリコン膜上に第二層間絶縁膜を堆積する工程と、
(3)前記第二層間絶縁膜および窒化シリコン膜を貫通して深孔を形成し、前記導電プラグ表面を露出させる工程と、
(4)前記深孔の側壁を構成する第二層間絶縁膜および窒化シリコン膜の内、前記第二層間絶縁膜の側壁を後退させ、前記窒化シリコン膜の一部表面を露出させる工程と、
(5)前記側壁を後退させた第二層間絶縁膜および前記一部表面を露出させた窒化シリコン膜からなる深孔内壁に下部電極を形成する工程と、
(6)前記第二層間絶縁膜を除去し、下部電極の外壁を露出させ、王冠型下部電極を形成する工程と、
(7)前記王冠型下部電極上に誘電体を形成する工程と、
(8)前記誘電体上に上部電極を形成する工程と、
を有することを特徴とするキャパシタの製造方法。
In a method of manufacturing a capacitor having a conductive plug formed in a first interlayer insulating film on a semiconductor substrate and a crown-shaped lower electrode connected to the conductive plug,
(1) depositing a silicon nitride film having a thickness of at least three times the thickness of the lower electrode on the first interlayer insulating film on which the conductive plug is formed;
(2) depositing a second interlayer insulating film on the silicon nitride film;
(3) forming a deep hole through the second interlayer insulating film and the silicon nitride film to expose the surface of the conductive plug;
(4) retreating the side wall of the second interlayer insulating film out of the second interlayer insulating film and the silicon nitride film constituting the side wall of the deep hole to expose a part of the surface of the silicon nitride film;
(5) forming a lower electrode on the inner wall of the deep hole made of the second interlayer insulating film with the side wall set back and the silicon nitride film with the partial surface exposed;
(6) removing the second interlayer insulating film, exposing an outer wall of the lower electrode, and forming a crown-shaped lower electrode;
(7) forming a dielectric on the crown-shaped lower electrode;
(8) forming an upper electrode on the dielectric;
A method for producing a capacitor, comprising:
半導体基板上の第一層間絶縁膜に形成された導電プラグと、前記導電プラグに接続される王冠型下部電極を有するキャパシタの製造方法において、
(1)前記導電プラグが形成された第一層間絶縁膜上に、前記下部電極の厚さの少なくとも3倍以上の厚さの窒化シリコン膜を堆積する工程と、
(2)前記窒化シリコン膜上に、第二層間絶縁膜を堆積する工程と、
(3)前記第二層間絶縁膜上に、前記第二層間絶縁膜よりも湿式エッチング速度が遅い第三層間絶縁膜を堆積する工程と、
(4)前記第三層間絶縁膜、第二層間絶縁膜および窒化シリコン膜を貫通して深孔を形成し、前記導電プラグ表面を露出させる工程と、
(5)前記深孔の側壁を構成する第三層間絶縁膜、第二層間絶縁膜および窒化シリコン膜の内、前記第二層間絶縁膜の側壁を後退させ、前記窒化シリコン膜の一部表面を露出させる工程と、
(6)前記第三層間絶縁膜、前記側壁を後退させた第二層間絶縁膜および前記一部表面を露出させた窒化シリコン膜からなる深孔内壁に下部電極を形成する工程と、
(7)前記第三層間絶縁膜および第二層間絶縁膜を除去し、下部電極の外壁を露出させ、王冠型下部電極を形成する工程と、
(8)前記王冠型下部電極上に誘電体を形成する工程と、
(9)前記誘電体上に上部電極を形成する工程と、
を有することを特徴とするキャパシタの製造方法。
In a method of manufacturing a capacitor having a conductive plug formed in a first interlayer insulating film on a semiconductor substrate and a crown-shaped lower electrode connected to the conductive plug,
(1) depositing a silicon nitride film having a thickness of at least three times the thickness of the lower electrode on the first interlayer insulating film on which the conductive plug is formed;
(2) depositing a second interlayer insulating film on the silicon nitride film;
(3) depositing a third interlayer insulating film having a wet etching rate slower than that of the second interlayer insulating film on the second interlayer insulating film;
(4) forming a deep hole through the third interlayer insulating film, the second interlayer insulating film and the silicon nitride film, and exposing the surface of the conductive plug;
(5) Of the third interlayer insulating film, the second interlayer insulating film, and the silicon nitride film constituting the side wall of the deep hole, the side wall of the second interlayer insulating film is retreated, and a partial surface of the silicon nitride film is formed. Exposing, and
(6) forming a lower electrode on the inner wall of the deep hole made of the third interlayer insulating film, the second interlayer insulating film with the side wall recessed, and the silicon nitride film with the partial surface exposed;
(7) removing the third interlayer insulating film and the second interlayer insulating film, exposing an outer wall of the lower electrode, and forming a crown-shaped lower electrode;
(8) forming a dielectric on the crown-shaped lower electrode;
(9) forming an upper electrode on the dielectric;
A method for producing a capacitor, comprising:
半導体基板上の第一層間絶縁膜に形成された導電プラグと、前記導電プラグに接続される王冠型下部電極を有するキャパシタの製造方法において、
(1)前記導電プラグが形成された第一層間絶縁膜上に、前記下部電極の厚さの少なくとも3倍以上の厚さの第一窒化シリコン膜を堆積する工程と、
(2)前記プラグを覆うように、前記第一窒化シリコン膜を所望の形状にパターン化する工程と、
(3)全面に第二窒化シリコン膜を堆積する工程と、
(4)前記第二窒化シリコン膜上に、第二層間絶縁膜を堆積させ、表面を平坦化する工程と、
(5)前記表面が平坦化された第二層間絶縁膜上に、前記第二層間絶縁膜よりも湿式エッチング速度が遅い第三層間絶縁膜を堆積する工程と、
(6)前記第三層間絶縁膜、第二層間絶縁膜、第二窒化シリコン膜およびパターン化された第一窒化シリコン膜を貫通して深孔を形成し、前記導電プラグ表面を露出させる工程と、
(7)前記深孔の側壁の一部を構成する前記第二層間絶縁膜の側壁を後退させ、第二窒化シリコン膜の一部表面を露出させる工程と、
(8)前記第三層間絶縁膜、前記側壁を後退させた第二層間絶縁膜、前記一部表面が露出した第二窒化シリコン膜および前記パターン化された第一窒化シリコン膜からなる深孔の内壁に下部電極を形成する工程と、
(9)前記第三層間絶縁膜、第二層間絶縁膜を除去し、下部電極の外壁を露出させ、王冠型下部電極を形成する工程と、
(10)前記王冠型下部電極上に誘電体を形成する工程と、
(11)前記誘電体上に上部電極を形成する工程と、
を有することを特徴とするキャパシタの製造方法。
In a method of manufacturing a capacitor having a conductive plug formed in a first interlayer insulating film on a semiconductor substrate and a crown-shaped lower electrode connected to the conductive plug,
(1) depositing a first silicon nitride film having a thickness of at least three times the thickness of the lower electrode on the first interlayer insulating film on which the conductive plug is formed;
(2) patterning the first silicon nitride film into a desired shape so as to cover the plug;
(3) depositing a second silicon nitride film on the entire surface;
(4) depositing a second interlayer insulating film on the second silicon nitride film and planarizing the surface;
(5) depositing a third interlayer insulating film having a wet etching rate slower than that of the second interlayer insulating film on the second interlayer insulating film having a planarized surface;
(6) forming a deep hole through the third interlayer insulating film, the second interlayer insulating film, the second silicon nitride film, and the patterned first silicon nitride film, and exposing the surface of the conductive plug; ,
(7) retreating the side wall of the second interlayer insulating film constituting a part of the side wall of the deep hole to expose a part of the surface of the second silicon nitride film;
(8) A deep hole made of the third interlayer insulating film, the second interlayer insulating film with the side wall receded, the second silicon nitride film with the partial surface exposed, and the patterned first silicon nitride film. Forming a lower electrode on the inner wall;
(9) removing the third interlayer insulating film and the second interlayer insulating film, exposing an outer wall of the lower electrode, and forming a crown-shaped lower electrode;
(10) forming a dielectric on the crown-shaped lower electrode;
(11) forming an upper electrode on the dielectric;
A method for producing a capacitor, comprising:
前記窒化シリコン膜は、SiNもしくはSiONからなることを特徴とする請求項4、5および6記載のキャパシタの製造方法。   7. The method of manufacturing a capacitor according to claim 4, 5 or 6, wherein the silicon nitride film is made of SiN or SiON.
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