JP2007059861A - 半導体素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る半導体素子は、基板上(110)に形成された層間絶縁膜(112)と、層間絶縁膜(112)内に形成され、一部が層間絶縁膜(112)から突出するように形成されたコンタクトプラグ(114)と、コンタクトプラグ(114)の上部が露出されるように層間絶縁膜(112)の上に形成されたエッチング停止膜(118)と、層間絶縁膜(112)と直接接触しないように、エッチング停止膜(118)により層間絶縁膜(112)から離隔され、一部がコンタクトプラグ(114)と接触するように形成されたキャパシタ用の下部電極(126)とを備える。
【選択図】図2
Description
112 層間絶縁膜
114 コンタクトプラグ
118 エッチング停止膜
120 犠牲絶縁膜
124 バリア金属
126 下部電極
128 誘電膜
130 上部電極
133 MIMキャパシタ
Claims (37)
- 基板上に形成された層間絶縁膜と、
該層間絶縁膜内に形成され、一部が該層間絶縁膜の上部表面から突出するように形成されたコンタクトプラグと、
該コンタクトプラグの上部が露出されるように前記層間絶縁膜の上に形成されたエッチング停止膜と、
前記層間絶縁膜と直接接触しないように、前記エッチング停止膜及び前記コンタクトプラグにより前記層間絶縁膜から離隔され、一部が前記コンタクトプラグに接触するように形成されたキャパシタ用の下部電極と
を備えることを特徴とする半導体素子。 - 前記下部電極が、TiNで形成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体素子。
- 前記下部電極が、シリンダー型に形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体素子。
- 前記エッチング停止膜が、前記層間絶縁膜とエッチング選択比が異なる物質からなることを特徴とする請求項1に記載の半導体素子。
- 前記エッチング停止膜が、窒化膜系の物質からなることを特徴とする請求項1または請求項4に記載の半導体素子。
- 前記エッチング停止膜が、Si3N4からなることを特徴とする請求項5に記載の半導体素子。
- 前記コンタクトプラグの上に形成されたバリア金属をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の半導体素子。
- 前記バリア金属が、TiSiX、CoSiX及びZrSiX(Xは自然数)からなる群の中から選択されるいずれかの物質で形成されることを特徴とする請求項7に記載の半導体素子。
- 前記エッチング停止膜及び前記下部電極上部の段差に沿って形成された誘電膜と、
該誘電膜上に形成されたキャパシタ用の上部電極と
をさらに備えることを特徴とする請求項1、請求項2、請求項4、請求項7及び請求項8のいずれか1項に記載の半導体素子。 - 前記誘電膜が、TaON、Ta2O5、TiO2、Al2O3、HfO2、HfN、SrTiO3、(Ba、Sr)TiO3及び(Pb、Sr)TiO3からなる群の中から選択されるいずれか1つの物質の膜または複数の物質の複合膜からなる請求項9に記載の半導体素子。
- 前記キャパシタ用の上部電極が、TiN、Ru及びポリシリコンからなる群の中から選択されるいずれかの物質からなることを特徴とする請求項9に記載の半導体素子。
- 基板上に、コンタクトプラグ及び該コンタクトプラグを囲む層間絶縁膜を形成する第1ステップと、
前記コンタクトプラグの一部が前記層間絶縁膜の上部表面から突出するように、一定の深さで前記層間絶縁膜をリセスする第2ステップと、
前記コンタクトプラグを覆うように前記層間絶縁膜上にエッチング停止膜を蒸着によって形成する第3ステップと、
前記エッチング停止膜上に、前記エッチング停止膜とエッチング選択比が異なる犠牲絶縁膜を蒸着によって形成する第4ステップと、
前記犠牲絶縁膜及び前記エッチング停止膜をエッチングし、前記コンタクトプラグの一部を露出させる電極用ホールを形成する第5ステップと、
前記電極用ホールの内面に沿って、キャパシタ用の下部電極を形成する第6ステップと、
前記犠牲絶縁膜を除去する第7ステップと
を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。 - 前記エッチング停止膜を蒸着によって形成する第3ステップが、前記エッチング停止膜が平坦化されるように、隣接する前記コンタクトプラグの間隔に応じて、蒸着によって形成される前記エッチング停止膜の厚さを調節するステップであることを特徴とする請求項12に記載の導体素子の製造方法。
- 形成される前記エッチング停止膜の厚さが、隣接する前記コンタクトプラグの間隔によって決定されることを特徴とする請求項13に記載の半導体素子の製造方法。
- 形成される前記エッチング停止膜の厚さが、隣接する前記コンタクトプラグの間隔が狭いほど薄くなることを特徴とする請求項13または請求項14に記載の半導体素子の製造方法。
- 形成される前記エッチング停止膜の厚さが、100〜2000Åであることを特徴とする請求項15に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記エッチング停止膜と前記犠牲絶縁膜との全体の厚さが、6000〜30000Åであることを特徴とする請求項16に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記層間絶縁膜をリセスする第2ステップが、一定の前記深さを100〜4000Åとするステップであることを特徴とする請求項12に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記キャパシタ用の下部電極が、TiNで形成されることを特徴とする請求項12に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記電極用ホールの内面に沿って、前記キャパシタ用の下部電極を形成する第6ステップが、
前記電極用ホールを含む全ての構造の上部の段差に沿って、前記キャパシタ用の下部電極を蒸着によって形成する第7ステップと、
エッチバックまたはCMP処理を実施し、前記犠牲絶縁膜を基準に前記キャパシタ用の下部電極を分離させる第8ステップと
を含むことを特徴とする請求項12または請求項19に記載の半導体素子の製造方法。 - 前記キャパシタ用の下部電極を形成する第6ステップが、ALDまたはCVD法を用いるステップであることを特徴とする請求項20に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記層間絶縁膜及び前記犠牲絶縁膜を、酸化膜系の物質で形成することを特徴とする請求項12に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記エッチング停止膜を、窒化膜系の物質で形成することを特徴とする請求項12または請求項22に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記エッチング停止膜が、Si3N4からなることを特徴とする請求項23に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記電極用ホールを形成する第5ステップの後、前記電極用ホールの底部に露出された前記コンタクトプラグの上にバリア金属を形成する第9ステップをさらに含むことを特徴とする請求項12に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記バリア金属を形成する第9ステップが、
前記電極用ホールを含む全ての構造の上部の段差に沿って、金属物質を蒸着する第10ステップと、
蒸着された前記金属物質に対してシリサイド化処理を実施し、前記コンタクトプラグの上にバリア金属を形成する第11ステップと、
未反応の前記金属物質を除去する第12ステップと
を含むことを特徴とする請求項25に記載の半導体素子の製造方法。 - 前記金属物質を蒸着する第10ステップが、Ti、Co及びZrからなる群の中から選択されたいずれかの物質を蒸着するステップであることを特徴とする請求項26に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記金属物質を蒸着する第10ステップが、CVDまたはALD法を用いるステップであることを特徴とする請求項26または請求項27に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記バリア金属が、TiSiX、CoSiX及びZrSiXからなる群の中から選択されるいずれかの物質あることを特徴とする請求項25〜請求項27のいずれか1項に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記犠牲絶縁膜を除去する第7ステップが、ウェットエッチングを実施するステップであることを特徴とする請求項12に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記ウェットエッチングが、BOE溶液を用いるエッチングであることを特徴とする請求項30に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記ウェットエッチングが、4〜80℃の温度で、10〜3600秒の間実施されることを特徴とする請求項30または請求項31に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記犠牲絶縁膜を除去する第7ステップの後、
前記下部電極及び前記エッチング停止膜の上部の段差に沿って、誘電膜を蒸着によって形成する第13ステップと、
前記誘電膜上にキャパシタ用の上部電極を形成する第14ステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項12に記載の半導体素子の製造方法。 - 前記誘電膜を蒸着によって形成する第13ステップが、MOCVDまたはALD法を用いるステップであることを特徴とする請求項33に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記誘電膜が、TaON、Ta2O5、TiO2、Al2O3、HfO2、HfN、SrTiO3、(Ba、Sr)TiO3及び(Pb、Sr)TiO3からなる群の中から選択されたいずれかの物質の膜または複数の物質の複合膜であることを特徴とする請求項33または請求項34に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記キャパシタ用の上部電極を形成する第14ステップが、スパッタリング、CVD及びALDのいずれかの方法を用いるステップであることを特徴とする請求項33に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記キャパシタ用の上部電極が、TiN、Ru及びポリシリコンからなる群の中から選択されたいずれかの物質であることを特徴とする請求項33または請求項36に記載の半導体素子の製造方法。
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