JP2008066532A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
Semiconductor device and its manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008066532A JP2008066532A JP2006243211A JP2006243211A JP2008066532A JP 2008066532 A JP2008066532 A JP 2008066532A JP 2006243211 A JP2006243211 A JP 2006243211A JP 2006243211 A JP2006243211 A JP 2006243211A JP 2008066532 A JP2008066532 A JP 2008066532A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- insulating film
- upper electrode
- interlayer insulating
- hole
- forming
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は半導体装置及びその製造方法に関し、特に、キャパシタを有する半導体装置及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device having a capacitor and a manufacturing method thereof.
近年では、半導体集積回路装置の高集積化、高機能化及び高速化に伴って、DRAM(Dynamic Random Access Memory)等のチップ中のキャパシタ占有面積の縮小化が要求されている。一方、メモリー部の安定動作のためには、一定以上の容量値を確保したキャパシタを実現することが必要である。そこで、例えばシリンダ型又はコンケーブ型等の構造を有するキャパシタに代表されるように、キャパシタ構造を立体化してキャパシタ電極面積を拡大化することにより、キャパシタ占有面積を縮小化しながら十分な容量値を確保したキャパシタを実現している。 In recent years, along with higher integration, higher functionality, and higher speed of semiconductor integrated circuit devices, reduction of the area occupied by capacitors in a chip such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory) has been demanded. On the other hand, for stable operation of the memory unit, it is necessary to realize a capacitor that secures a certain capacitance value. Therefore, as represented by, for example, a capacitor having a cylinder type or concave type structure, the capacitor structure is three-dimensional to increase the capacitor electrode area, thereby securing a sufficient capacitance value while reducing the capacitor occupation area. The capacitor is realized.
しかしながら、半導体集積回路装置の縮小化が進行すると、上部電極の形成工程後にセルアレイ領域と周辺回路領域との間に生じた段差により、後工程の金属配線の形成工程において、加工不良を招くという問題がある。 However, when the semiconductor integrated circuit device is reduced in size, a step generated between the cell array region and the peripheral circuit region after the upper electrode forming step causes a processing defect in the subsequent metal wiring forming step. There is.
そこで、セルアレイ領域と周辺回路領域との間に生じる段差を小さくするために、上部電極を薄膜化することが提案されている。以下に、第1の従来例に係る半導体装置について、図9を参照しながら説明する。図9は、第1の従来例に係る半導体装置の構造について示す断面図である。 Therefore, it has been proposed to reduce the thickness of the upper electrode in order to reduce the level difference between the cell array region and the peripheral circuit region. The semiconductor device according to the first conventional example will be described below with reference to FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view showing the structure of the semiconductor device according to the first conventional example.
第1の従来例に係る半導体装置は、主要な構成要素として、図9に示すように、半導体基板500,第1の層間絶縁膜501,エッチングストッパー膜504,第2の層間絶縁膜505,第3の層間絶縁膜513,下部電極用コンタクトプラグ502,周辺回路用コンタクトプラグ503,キャパシタ形成用ホール内に下部電極508,容量絶縁膜509及び上部電極510が順次積層されてなる立体型キャパシタ511,容量絶縁膜延設部509a及び上部電極延設部510aが順次積層されてなる上部電極用コンタクト部512,上部電極用コンタクトホール内に導電膜が埋め込まれてなる上部電極用コンタクトプラグ517,並びに周辺回路用コンタクトホール内に導電膜が埋め込まれてなる周辺回路用コンタクトプラグ516を備えている。
As shown in FIG. 9, the semiconductor device according to the first conventional example includes, as main components, a
ここで、第1の従来例に係る半導体装置では、セルアレイ領域(すなわち、立体型キャパシタ511形成領域及び上部電極用コンタクト部512形成領域を含む領域)と周辺回路領域(すなわち、周辺回路用コンタクトプラグ503,516形成領域を含む領域)との間に生じる段差Dを小さくすることを目的に、上部電極510を薄膜化する。そのため、上部電極用コンタクトホールの形成工程の際に、上部電極用コンタクトホールが、第3の層間絶縁膜513を貫通し上部電極延設部510aに到達するだけでなく、さらには、上部電極延設部510a及び容量絶縁膜延設部509aを貫通し第2の層間絶縁膜505内に到達するため、図9に示すように、上部電極用コンタクトプラグ517に貫通部517aが形成されるので、コンタクト抵抗が不安定になるという問題が発生する。
Here, in the semiconductor device according to the first conventional example, the cell array region (that is, the region including the three-
そこで、上部電極用コンタクトホールの貫通を防止することにより、安定なコンタクト抵抗を得るために、上部電極用コンタクト部構造を、キャパシタ構造と同様に立体化することが提案されている。以下に、立体型上部電極用コンタクト部を備えた半導体装置の製造方法について、図10(a) 〜(d) 及び図11(a) 〜(c) を参照しながら説明する(例えば特許文献1参照)。図10(a) 〜(d) 及び図11(a) 〜(c) は、第2の従来例に係る半導体装置の製造方法について示す要部工程断面図である。 In order to obtain stable contact resistance by preventing the upper electrode contact hole from penetrating, it has been proposed to make the upper electrode contact portion structure three-dimensional like the capacitor structure. Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor device having a contact portion for a three-dimensional upper electrode will be described with reference to FIGS. 10 (a) to (d) and FIGS. 11 (a) to (c) (for example, Patent Document 1). reference). 10 (a) to 10 (d) and FIGS. 11 (a) to 11 (c) are principal part process sectional views showing the semiconductor device manufacturing method according to the second conventional example.
まず、図10(a) に示すように、シリコンからなる半導体基板600上に、第1の層間絶縁膜601を形成した後、リソグラフィ及びドライエッチングにより、第1の層間絶縁膜601に、第1の層間絶縁膜601を貫通し半導体基板600を露出する下部電極用コンタクトホール,及び周辺回路用コンタクトホールの各々を形成する。その後、下部電極用コンタクトホール,及び周辺回路用コンタクトホールの各内部に、例えばタングステン膜、チタン膜又は窒化チタン膜等を埋め込むことにより、下部電極用コンタクトプラグ602及び周辺回路用コンタクトプラグ603の各々を形成する。続いて、第1の層間絶縁膜601及びコンタクトプラグ602,603上に、エッチングストッパー膜604及び第2の層間絶縁膜605を順次形成する。
First, as shown in FIG. 10A, after a first interlayer
次に、図10(b) に示すように、エッチングストッパー膜604及び第2の層間絶縁膜605に、第2の層間絶縁膜605及びエッチングストッパー膜604を貫通し下部電極用コンタクトプラグ602を露出するキャパシタ形成用ホール606を形成すると共に、エッチングストッパー膜604及び第2の層間絶縁膜605に、第2の層間絶縁膜605及びエッチングストッパー膜604を貫通し第1の層間絶縁膜601を露出するコンタクト部形成用ホール607を形成する。
Next, as shown in FIG. 10B, the lower
次に、図10(c) に示すように、ホール606,607の底部及び側壁部、並びに第2の層間絶縁膜605の上面に、例えば窒化チタン膜等からなる下部電極形成膜を形成する。続いて、CMP処理又は全面エッチバック処理を行うことにより、下部電極形成膜における所望の部分を選択的に除去する。これにより、キャパシタ形成用ホール606の底部及び側壁部に下部電極608を形成すると共に、コンタクト部形成用ホール607の底部及び側壁部に下部電極延設部608aを形成する。
Next, as shown in FIG. 10C, a lower electrode formation film made of, for example, a titanium nitride film is formed on the bottom and side walls of the
次に、図10(d) に示すように、第2の層間絶縁膜605上に、ホール606,607内を覆うように、容量絶縁膜形成膜及び例えば窒化チタン膜等からなる上部電極形成膜を順次形成する。続いて、リソグラフィ及びドライエッチングにより、上部電極形成膜及び容量絶縁膜形成膜における周辺回路領域の第2の層間絶縁膜605上に存在する部分を順次除去する。このようにして、キャパシタ形成用ホール606内に、下部電極608、容量絶縁膜609及び上部電極610が順次積層されてなる立体型キャパシタ611を構成すると共に、コンタクト部形成用ホール607内に、下部電極延設部608a、容量絶縁膜延設部609a及び上部電極延設部610aが順次積層されてなる立体型上部電極用コンタクト部612を構成する。このとき、セルアレイ領域(すなわち、立体型キャパシタ611形成領域及び立体型上部電極用コンタクト部612形成領域を含む領域)と周辺回路領域との間に段差Dが生じる。
Next, as shown in FIG. 10 (d), on the second
次に、図11(a) に示すように、第2の層間絶縁膜605、立体型キャパシタ611、及び立体型上部電極用コンタクト部612上に、第3の層間絶縁膜613を形成する。続いて、CMP処理により、第3の層間絶縁膜613の平坦化処理を行う。これにより、セルアレイ領域と周辺回路領域との間の段差を解消する。
Next, as shown in FIG. 11A, a third interlayer
次に、図11(b) に示すように、リソグラフィ及びドライエッチングにより、エッチングストッパー膜604,第2の層間絶縁膜605及び第3の層間絶縁膜613に、第3の層間絶縁膜613、第2の層間絶縁膜605及びエッチングストッパー膜604を貫通し周辺回路用コンタクトプラグ603を露出する周辺回路用コンタクトホール614を形成すると共に、第3の層間絶縁膜613に、第3の層間絶縁膜613を貫通し立体型上部電極用コンタクト部612の内部に到達する上部電極用コンタクトホール615を形成する。
Next, as shown in FIG. 11B, a third interlayer
次に、図11(c) に示すように、周辺回路用コンタクトホール614及び上部電極用コンタクトホール615の各内部に、例えばタングステン膜、チタン膜又は窒化チタン膜等を埋め込むことにより、周辺回路用コンタクトプラグ616及び上部電極用コンタクトプラグ617の各々を形成する。
Next, as shown in FIG. 11 (c), for example, a tungsten film, a titanium film, or a titanium nitride film is embedded in each of the peripheral
以上のようにして、第2の従来例に係る半導体装置を製造することができる。 As described above, the semiconductor device according to the second conventional example can be manufactured.
第2の従来例によると、立体型上部電極用コンタクト部612は、コンタクト部形成用ホール607内に、下部電極延設部608a、容量絶縁膜延設部609a及び上部電極延設部610aが順次埋め込まれた構成を有する。そのため、図11(b) に示すように、上部電極用コンタクトホール615の形成工程の際に、上部電極用コンタクトホール615が、上部電極延設部610a,容量絶縁膜延設部609a及び下部電極延設部608aを貫通し第2の層間絶縁膜605内に到達することはないので、上部電極用コンタクトホール615の貫通を防止することができる。このため、図11(c) に示すように、安定なコンタクト抵抗を有する上部電極用コンタクトプラグ617を得ることができる。このように、第2の従来例では、上部電極用コンタクト部612を立体化することにより、上部電極用コンタクトホール615の貫通を防止することができる。
しかしながら、第2の従来例に係る半導体装置では、以下に示す問題がある。 However, the semiconductor device according to the second conventional example has the following problems.
第2の従来例に係る半導体装置の製造方法では、周辺回路用コンタクトホール614の形成工程と上部電極用コンタクトホール615の形成工程とを同一の工程で行う。ここで、上部電極用コンタクトホール615は、第3の層間絶縁膜613を貫通し上部電極用コンタクト部612内に到達するコンタクトホールであるのに対し、周辺回路用コンタクトホール614は、第3の層間絶縁膜613,第2の層間絶縁膜605及びエッチングストッパー膜604を貫通し周辺回路用コンタクトプラグ603に到達するコンタクトホールである。そのため、上部電極用コンタクトホール615の形成後に上部電極用コンタクトホール615内に露出する上部電極延設部610a(上部電極用コンタクト部612)は、周辺回路用コンタクトホール614が形成されるまでの間、プラズマ及びエッチングガスに曝露される。この過剰な曝露により、立体型キャパシタ611がチャージアップダメージを受けて、容量絶縁膜609の耐圧が劣化するという問題がある。
In the semiconductor device manufacturing method according to the second conventional example, the step of forming the peripheral
特に、キャパシタ占有面積の縮小化がさらに進行すると、一定以上の容量値を確保したキャパシタの実現を目的に、キャパシタ電極面積を拡大化する必要がある。しかしながら、キャパシタ電極面積の拡大化を目的に、第2の層間絶縁膜605の膜厚を厚くして下部電極608の高さを高くすると、第3の層間絶縁膜613,厚膜化された第2の層間絶縁膜605及びエッチングストッパー膜604を貫通し周辺回路用コンタクトプラグ603に到達する周辺回路用コンタクトホール614を形成しなければならず、上部電極用コンタクトホール615内に露出する上部電極延設部610aは、プラズマ及びエッチングガスにより一層過剰に曝露されて、立体型キャパシタ611がチャージアップダメージをより一層受ける。
In particular, when the capacitor occupation area is further reduced, it is necessary to enlarge the capacitor electrode area for the purpose of realizing a capacitor having a certain capacitance value or more. However, if the thickness of the second
また特に、キャパシタ占有面積の縮小化がさらに進行すると、一定以上の容量値を確保したキャパシタの実現を目的に、容量絶縁膜として例えばTaOx ,HfOx ,又はZrOx 等の高誘電体膜を採用する必要がある。しかしながら、容量絶縁膜として高誘電体膜を用いた場合、高誘電体膜は例えばSiO2 又はSiN等の従来の容量絶縁膜と比べて耐圧が低いため、キャパシタが受けるチャージアップダメージを極力抑制する必要がある。 In particular, when the area occupied by the capacitor is further reduced, a high dielectric film such as TaO x , HfO x , or ZrO x is used as a capacitor insulating film for the purpose of realizing a capacitor that secures a capacitance value above a certain level. It is necessary to adopt. However, when a high dielectric film is used as the capacitor insulating film, the high dielectric film has a lower withstand voltage than conventional capacitor insulating films such as SiO 2 or SiN, and therefore suppresses the charge-up damage to the capacitor as much as possible. There is a need.
前記に鑑み、本発明は、キャパシタにチャージアップダメージを与えることなく、安定なコンタクト抵抗を有する上部電極用コンタクトプラグを備える半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。 In view of the foregoing, an object of the present invention is to provide a semiconductor device including a contact plug for an upper electrode having stable contact resistance without causing charge-up damage to a capacitor, and a method for manufacturing the same.
前記の目的を達成するため、本発明に係る半導体装置は、半導体基板上に形成され、第1のホール及び第2のホールを有する第1の層間絶縁膜と、第1のホールの底部及び側壁部に形成された導電膜からなる下部電極と、下部電極を覆う容量絶縁膜と、容量絶縁膜を覆う導電膜からなる上部電極と、第2のホールの底部及び側壁部に形成され、上部電極を構成する導電膜を延設させてなる上部電極用コンタクト部と、第1の層間絶縁膜、上部電極、及び上部電極用コンタクト部上に形成された第2の層間絶縁膜と、第2の層間絶縁膜を貫通し上部電極用コンタクト部に到達する第1のコンタクトホール内に埋め込まれた導電膜からなる上部電極用コンタクトプラグとを備え、第2のホールは、第1のホールの開口径よりも大きい開口径を有しており、上部電極と上部電極用コンタクトプラグとは電気的に接続していることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention is formed on a semiconductor substrate, and includes a first interlayer insulating film having a first hole and a second hole, and a bottom and a side wall of the first hole. A lower electrode made of a conductive film formed on the substrate, a capacitor insulating film covering the lower electrode, an upper electrode made of a conductive film covering the capacitor insulating film, and an upper electrode formed on the bottom and side walls of the second hole. An upper electrode contact portion formed by extending a conductive film constituting the first interlayer insulating film, an upper electrode, a second interlayer insulating film formed on the upper electrode contact portion, and a second interlayer insulating film An upper electrode contact plug made of a conductive film embedded in the first contact hole that penetrates the interlayer insulating film and reaches the upper electrode contact portion, and the second hole has an opening diameter of the first hole Has a larger opening diameter than Cage, characterized in that the contact plug for the upper electrode and the upper electrode are electrically connected.
本発明に係る半導体装置によると、第1のホールの開口径よりも大きい開口径を有する第2のホールの底部及び側壁部には、上部電極を構成する導電膜が延設されるように、U字状の上部電極用コンタクト部(すなわち、所望の開口径の空孔形成用開口部を有するコンタクト部)が形成されている。これにより、上部電極用コンタクトプラグは、U字状の上部電極用コンタクト部(言い換えれば、空孔形成用開口部内に露出する上部電極用コンタクト部)と接触するため、安定したコンタクト抵抗を得ることができる。 According to the semiconductor device of the present invention, the conductive film constituting the upper electrode is extended on the bottom and side walls of the second hole having an opening diameter larger than the opening diameter of the first hole. A U-shaped upper electrode contact portion (that is, a contact portion having a hole forming opening having a desired opening diameter) is formed. As a result, the upper electrode contact plug is in contact with the U-shaped upper electrode contact portion (in other words, the upper electrode contact portion exposed in the hole forming opening), so that a stable contact resistance can be obtained. Can do.
加えて、本発明に係る半導体装置によると、第1のコンタクトホールの形成工程の際に、キャパシタがドライエッチングによるチャージアップダメージを受けることはないので、容量絶縁膜の耐圧が劣化することを抑制することができる。 In addition, according to the semiconductor device of the present invention, the capacitor is not subjected to charge-up damage due to dry etching during the first contact hole forming step, so that the breakdown voltage of the capacitor insulating film is prevented from deteriorating. can do.
本発明に係る半導体装置において、第1の層間絶縁膜及び第2の層間絶縁膜を貫通する第2のコンタクトホール内に埋め込まれた導電膜からなるコンタクトプラグをさらに備えていることが好ましい。 The semiconductor device according to the present invention preferably further includes a contact plug made of a conductive film embedded in a second contact hole penetrating the first interlayer insulating film and the second interlayer insulating film.
このようにすると、第2のコンタクトホールの形成工程の際に、キャパシタがチャージアップダメージを受けることはないため、容量絶縁膜の耐圧が劣化することを抑制することができる。 In this case, the capacitor is not subjected to charge-up damage during the second contact hole formation step, and thus it is possible to suppress the breakdown voltage of the capacitor insulating film from being deteriorated.
本発明に係る半導体装置において、上部電極を構成する導電膜における第2の層間絶縁膜との接触面と、該導電膜における上部電極用コンタクトプラグとの接触面との間に生じる段差が5nm以下であることが好ましい。 In the semiconductor device according to the present invention, the step generated between the contact surface of the conductive film constituting the upper electrode with the second interlayer insulating film and the contact surface of the conductive film with the contact plug for the upper electrode is 5 nm or less. It is preferable that
このように、本発明に係る半導体装置では、第1のコンタクトホールの形成工程の際に、ドライエッチングではなくウェットエッチングが採用されているため、上部電極用コンタクト部を構成する導電膜(言い換えれば、上部電極を構成する導電膜)がエッチングされて除去されることはない。 As described above, in the semiconductor device according to the present invention, wet etching is employed instead of dry etching in the first contact hole forming step, so that the conductive film (in other words, the upper electrode contact portion) The conductive film constituting the upper electrode is not etched away.
そのため、上部電極を構成する導電膜における第2の層間絶縁膜との接触面(言い換えれば、該導電膜の表面における第1のコンタクトホールの形成工程の際に露出しない部分)と、該導電膜における上部電極用コンタクトプラグとの接触面(言い換えれば、該導電膜の表面における第1のコンタクトホールの形成工程の際に露出する部分)との間に生じる段差は5nm以下である。 Therefore, a contact surface of the conductive film constituting the upper electrode with the second interlayer insulating film (in other words, a portion not exposed during the first contact hole forming step on the surface of the conductive film), and the conductive film The step difference between the contact surface with the upper electrode contact plug (in other words, the exposed portion of the surface of the conductive film during the first contact hole forming step) is 5 nm or less.
本発明に係る半導体装置において、上部電極用コンタクトプラグにおける第2の層間絶縁膜中に存在する部分の形状は、その下端から上端に向かって、内径が小さくなった後に内径が大きくなる形状を有していることが好ましい。 In the semiconductor device according to the present invention, the shape of the portion present in the second interlayer insulating film in the upper electrode contact plug has a shape in which the inner diameter increases after the inner diameter decreases from the lower end toward the upper end. It is preferable.
また、本発明に係る半導体装置において、上部電極用コンタクトプラグにおける第2の層間絶縁膜中に存在する部分の形状は、その下端から上端に向かって、内径が大きくなる形状を有していることが好ましい。 In the semiconductor device according to the present invention, the portion of the upper electrode contact plug existing in the second interlayer insulating film has a shape in which the inner diameter increases from the lower end toward the upper end. Is preferred.
前記の目的を達成するため、本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に第1の層間絶縁膜を形成する工程(a)と、第1の層間絶縁膜に第1のホールを形成すると共に、第1の層間絶縁膜に第1のホールの開口径よりも大きい開口径を有する第2のホールを形成する工程(b)と、第1のホールの底部及び側壁部に、下部電極を形成する工程(c)と、下部電極を覆うように容量絶縁膜を形成する工程(d)と、容量絶縁膜を覆うように上部電極を形成すると共に、第2のホールの底部及び側壁部に、空孔形成用開口部を有するように、上部電極を構成する導電膜が連続してなる上部電極用コンタクト部を形成する工程(e)と、工程(e)の後に、第1の層間絶縁膜上に、第2の層間絶縁膜を形成する工程(f)と、ウェットエッチングにより、第2の層間絶縁膜に、第2の層間絶縁膜を貫通し上部電極用コンタクト部を露出する第1のコンタクトホールを形成する工程(g)と、第1のコンタクトホール内に導電膜を埋め込むことにより、上部電極用コンタクトプラグを形成する工程(h)とを備え、工程(f)は、第2の層間絶縁膜における空孔形成用開口部内に埋め込まれた部分に空孔を形成する工程を含み、工程(g)は、空孔からなる第1のコンタクトホールを形成する工程を含むことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step (a) of forming a first interlayer insulating film on a semiconductor substrate, and a first hole in the first interlayer insulating film. Forming a second hole having an opening diameter larger than the opening diameter of the first hole in the first interlayer insulating film, and forming a lower portion on the bottom and side walls of the first hole; A step (c) of forming an electrode, a step (d) of forming a capacitive insulating film so as to cover the lower electrode, an upper electrode so as to cover the capacitive insulating film, and the bottom and side walls of the second hole After the step (e) and the step (e) of forming the upper electrode contact portion in which the conductive film constituting the upper electrode is continuously formed so as to have a hole forming opening in the portion, the first step A step (f) of forming a second interlayer insulating film on the interlayer insulating film; A step (g) of forming a first contact hole in the second interlayer insulating film through the second interlayer insulating film and exposing the upper electrode contact portion by etching, and conducting in the first contact hole; A step (h) of forming a contact plug for an upper electrode by embedding a film, and the step (f) includes forming a hole in a portion embedded in the hole forming opening in the second interlayer insulating film. Including a step of forming, wherein the step (g) includes a step of forming a first contact hole made of a hole.
本発明に係る半導体装置の製造方法によると、第1のホールの開口径よりも大きい開口径を有する第2のホール(所望の開口径を有する第2のホール)の底部及び側壁部に、所望の開口径の空孔形成用開口部を有するように、上部電極を構成する導電膜が連続してなる上部電極用コンタクト部を形成することができる。これにより、第2の層間絶縁膜の形成工程の際に、第2の層間絶縁膜における上部電極用コンタクト部の空孔形成用開口部内に埋め込まれた部分に、所望の空孔(ボイド)を形成することができる。さらに、空孔を利用して、上部電極用コンタクト部を露出する第1のコンタクトホールを容易に形成することができる。 According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, it is desirable that the second hole having a larger opening diameter than the first hole (the second hole having a desired opening diameter) be formed on the bottom and side walls. An upper electrode contact portion in which conductive films constituting the upper electrode are continuously formed can be formed so as to have a hole forming opening having an opening diameter of. Thus, a desired void (void) is formed in a portion of the second interlayer insulating film embedded in the hole forming opening of the upper electrode contact portion in the second interlayer insulating film forming step. Can be formed. Furthermore, the first contact hole that exposes the upper electrode contact portion can be easily formed using the holes.
加えて、本発明に係る半導体装置の製造方法によると、ドライエッチングではなくウェットエッチングによる第1のコンタクトホールの形成工程を行うため、第1のコンタクトホールの形成工程の際に、キャパシタがドライエッチングによるチャージアップダメージを受けることはないので、容量絶縁膜の耐圧が劣化することを抑制することができる。 In addition, according to the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the first contact hole forming process is performed by wet etching instead of dry etching. Therefore, the capacitor is dry etched during the first contact hole forming process. Therefore, the deterioration of the breakdown voltage of the capacitor insulating film can be suppressed.
また、本発明に係る半導体装置の製造方法によると、上部電極用コンタクトプラグは、第1のコンタクトホール内(言い換えれば、空孔形成用開口部内)に露出する上部電極用コンタクト部と接触しており、従来例のように、第1のコンタクトホールの形成工程の際に、第1のコンタクトホールが、上部電極用コンタクト部を貫通することはないため、安定したコンタクト抵抗を得ることができる。 According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the upper electrode contact plug is in contact with the upper electrode contact portion exposed in the first contact hole (in other words, in the hole forming opening). In addition, unlike the conventional example, the first contact hole does not penetrate the upper electrode contact portion during the first contact hole forming step, so that stable contact resistance can be obtained.
本発明に係る半導体装置の製造方法において、工程(g)よりも後であって且つ工程(h)よりも前に、第1の層間絶縁膜及び第2の層間絶縁膜に、第2の層間絶縁膜及び第1の層間絶縁膜を貫通する第2のコンタクトホールを形成する工程(i)を備え、工程(h)は、第2のコンタクトホール内に導電膜を埋め込むことにより、コンタクトプラグを形成する工程をさらに含むことが好ましい。 In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, after the step (g) and before the step (h), the first interlayer insulating film and the second interlayer insulating film are provided with a second interlayer. A step (i) of forming a second contact hole penetrating the insulating film and the first interlayer insulating film, wherein the step (h) embeds the conductive film in the second contact hole, thereby forming the contact plug; It is preferable to further include the step of forming.
このようにすると、第2のコンタクトホールの形成工程の前に、第1のコンタクトホールの形成工程を行うことにより、第1のコンタクトホール内にレジスト膜が埋め込まれた状態で、第2のコンタクトホールの形成工程を行うことができる。そのため、第2のコンタクトホールの形成工程の際に、第1のコンタクトホール内に上部電極用コンタクト部が露出することがなく、従来例のように、第1のコンタクトホール内に露出する上部電極用コンタクト部が、例えばプラズマ及びエッチングガスに曝露されることはない。このため、キャパシタがチャージアップダメージを受けることはないため、容量絶縁膜の耐圧が劣化することを防止することができる。 By doing so, the first contact hole forming step is performed before the second contact hole forming step so that the resist film is embedded in the first contact hole and the second contact hole is formed. A hole forming step can be performed. Therefore, the upper electrode contact portion is not exposed in the first contact hole during the second contact hole forming step, and the upper electrode exposed in the first contact hole as in the conventional example. For example, the contact portion for the product is not exposed to plasma and etching gas. For this reason, since the capacitor is not subjected to charge-up damage, it is possible to prevent the breakdown voltage of the capacitor insulating film from deteriorating.
本発明に係る半導体装置の製造方法において、工程(f)は、CVD法により、シリコン酸化膜からなる第2の層間絶縁膜を形成する工程を含むことが好ましい。 In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the step (f) preferably includes a step of forming a second interlayer insulating film made of a silicon oxide film by a CVD method.
また、本発明に係る半導体装置の製造方法において、工程(g)は、CMP処理により、第2の層間絶縁膜の表面に空孔を露出させて、第1のコンタクトホールを形成する工程を含むことが好ましい。 In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the step (g) includes a step of forming a first contact hole by exposing a hole to the surface of the second interlayer insulating film by a CMP process. It is preferable.
このようにすると、例えば、上部電極用コンタクトプラグにおける第2の層間絶縁膜中に存在する部分の形状が、その下端から上端に向かって内径が小さくなった後に内径が大きくなる形状となるように、上部電極用コンタクトプラグを形成することができる。 In this way, for example, the shape of the portion present in the second interlayer insulating film in the upper electrode contact plug is such that the inner diameter increases after the inner diameter decreases from the lower end toward the upper end. A contact plug for the upper electrode can be formed.
本発明に係る半導体装置の製造方法において、工程(f)よりも後であって且つ工程(g)よりも前に、第2の層間絶縁膜上に、空孔の上方に位置する部分に開口部を有する保護膜を形成する工程(j)を備え、工程(g)は、保護膜をマスクに用いたウェットエッチングにより、第2の層間絶縁膜を貫通し空孔と連通するホールを形成することにより、ホールと空孔とからなる第1のコンタクトホールを形成する工程を含み、工程(g)よりも後であって且つ工程(i)よりも前に、保護膜を除去する工程(k)を備えることが好ましい。 In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, an opening is formed on the second interlayer insulating film above the vacancy after the step (f) and before the step (g). A step (j) of forming a protective film having a portion, and the step (g) forms a hole penetrating the second interlayer insulating film and communicating with the hole by wet etching using the protective film as a mask. A step of removing the protective film (k) after the step (g) and before the step (i), including the step of forming a first contact hole comprising holes and holes. ).
このようにすると、例えば、上部電極用コンタクトプラグにおける第2の層間絶縁膜中に存在する部分の形状が、その下端から上端に向かって内径が大きくなる形状となるように、上部電極用コンタクトプラグを形成することができる。 In this case, for example, the upper electrode contact plug is formed such that the portion of the upper electrode contact plug existing in the second interlayer insulating film has a shape in which the inner diameter increases from the lower end toward the upper end. Can be formed.
本発明に係る半導体装置の製造方法において、保護膜はフォトレジスト膜であることが好ましい。 In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the protective film is preferably a photoresist film.
本発明に係る半導体装置及びその製造方法によると、ドライエッチングではなくウェットエッチングによる第1のコンタクトホール(上部電極用コンタクトホール)の形成工程を行うため、第1のコンタクトホールの形成工程の際に、キャパシタがドライエッチングによるチャージアップダメージを受けることはないので、容量絶縁膜の耐圧が劣化することを抑制することができる。さらには、第2のコンタクトホール(例えば周辺回路用コンタクトホール)の形成工程の前に、第1のコンタクトホールの形成工程を行うことにより、第1のコンタクトホール内にレジスト膜が埋め込まれた状態で、第2のコンタクトホールの形成工程を行うことができる。そのため、第2のコンタクトホールの形成工程の際に、第1のコンタクトホール内に上部電極用コンタクト部が露出することがなく、従来例のように、第1のコンタクトホール内に露出する上部電極用コンタクト部が、例えばプラズマ及びエッチングガスに曝露されることはない。このため、キャパシタがチャージアップダメージを受けることはないため、容量絶縁膜の耐圧が劣化することを防止することができる。 According to the semiconductor device and the method of manufacturing the same according to the present invention, the first contact hole (upper electrode contact hole) is formed by wet etching instead of dry etching. Since the capacitor is not subjected to charge-up damage due to dry etching, it is possible to suppress the deterioration of the breakdown voltage of the capacitor insulating film. Furthermore, the resist film is embedded in the first contact hole by performing the first contact hole forming step before the second contact hole (for example, peripheral circuit contact hole) forming step. Thus, the second contact hole forming step can be performed. Therefore, the upper electrode contact portion is not exposed in the first contact hole during the second contact hole forming step, and the upper electrode exposed in the first contact hole as in the conventional example. For example, the contact portion for the product is not exposed to plasma and etching gas. For this reason, since the capacitor is not subjected to charge-up damage, it is possible to prevent the breakdown voltage of the capacitor insulating film from deteriorating.
加えて、本発明に係る半導体装置及びその製造方法によると、第1のホール(キャパシタ形成用ホール)の開口径よりも大きい開口径を有する第2のホール(コンタクト部形成用ホール)の底部及び側壁部に、所望の開口径の空孔形成用開口部を有するように、上部電極を構成する導電膜が連続してなる上部電極用コンタクト部を形成することができる。これにより、第2の層間絶縁膜の形成工程の際に、第2の層間絶縁膜における上部電極用コンタクト部の空孔形成用開口部内に埋め込まれた部分に、所望の空孔(ボイド)を形成することができる。さらに、空孔を利用して、上部電極用コンタクト部を露出する第1のコンタクトホールを容易に形成することができる。 In addition, according to the semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present invention, the bottom portion of the second hole (contact portion forming hole) having an opening diameter larger than the opening diameter of the first hole (capacitor forming hole), and An upper electrode contact portion in which a conductive film constituting the upper electrode is continuously formed can be formed so as to have a hole forming opening having a desired opening diameter on the side wall portion. Thus, a desired void (void) is formed in a portion of the second interlayer insulating film embedded in the hole forming opening of the upper electrode contact portion in the second interlayer insulating film forming step. Can be formed. Furthermore, the first contact hole that exposes the upper electrode contact portion can be easily formed using the holes.
以下に、本発明の各実施形態について図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
以下に、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図1(a) 〜(c) 、図2(a) 〜(c) 及び図3(a) 〜(c) を参照しながら説明する。図1(a) 〜(c) 、図2(a) 〜(c) 及び図3(a) 〜(c) は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法について示す要部工程断面図である。
(First embodiment)
1A to 1C, FIGS. 2A to 2C, and FIGS. 3A to 3C are described below with respect to a method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. The description will be given with reference. 1 (a) to (c), FIGS. 2 (a) to (c), and FIGS. 3 (a) to (c) are main portions showing the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. It is process sectional drawing.
まず、図1(a) に示すように、シリコンからなる半導体基板100上に、第1の層間絶縁膜101を形成した後、リソグラフィ及びドライエッチングにより、第1の層間絶縁膜101に、第1の層間絶縁膜101を貫通し半導体基板100を露出する下部電極用コンタクトホール及び周辺回路用コンタクトホールの各々を形成する。その後、下部電極用コンタクトホール及び周辺回路用コンタクトホールの各内部に、例えばタングステン膜、チタン膜又は窒化チタン膜等を埋め込むことにより、下部電極用コンタクトプラグ102及び周辺回路用コンタクトプラグ103の各々を形成する。続いて、第1の層間絶縁膜101及びコンタクトプラグ102,103上に、エッチングストッパー膜104及び第2の層間絶縁膜105を順次形成する。
First, as shown in FIG. 1A, after a first
次に、図1(b) に示すように、エッチングストッパー膜104及び第2の層間絶縁膜105に、第2の層間絶縁膜105及びエッチングストッパー膜104を貫通し上部電極用コンタクトプラグ102を露出するキャパシタ形成用ホール106を形成すると共に、エッチングストッパー膜104及び第2の層間絶縁膜105に、第2の層間絶縁膜105及びエッチングストッパー膜104を貫通し第1の層間絶縁膜101を露出するコンタクト部形成用ホール107を形成する。
Next, as shown in FIG. 1B, the upper
このとき、内部に立体型上部電極用コンタクト部が構成されるコンタクト部形成用ホール107の開口径が、内部に立体型キャパシタが構成されるキャパシタ形成用ホール106の開口径よりも大きくなるように、各ホール106,107を形成する。ここで、例えば、キャパシタ形成用ホール106の開口径は約200nmであり、コンタクト部形成用ホール107の開口径は約600nmである。
At this time, the opening diameter of the contact
次に、図1(c) に示すように、各ホール106,107の底部及び側壁部、並びに第2の層間絶縁膜105の上面に、例えば窒化チタン膜等からなる下部電極形成膜を形成する。続いて、CMP処理又は全面エッチバック処理を行うことにより、下部電極形成膜における所望の部分を選択的に除去する。このようにして、キャパシタ形成用ホール106の底部及び側壁部に、下部電極108を形成すると共に、コンタクト部形成用ホール107の底部及び側壁部に、下部電極延設部108aを形成する。
Next, as shown in FIG. 1C, a lower electrode forming film made of, for example, a titanium nitride film is formed on the bottom and side walls of the
ここで、全面エッチバック処理により、下部電極形成膜における所望の部分を選択的に除去する場合、コンタクト部形成用ホール107の開口径がキャパシタ形成用ホール106の開口径よりも大きいため、全面露光時により多くの紫外線がコンタクト部形成用ホール107内に照射されるので、コンタクト部形成用ホール107内に埋め込まれたレジスト膜(図示せず)の高さが、キャパシタ形成用ホール106内に埋め込まれたレジスト膜(図示せず)の高さよりも低くなることが想定される。これにより、下部電極形成膜におけるコンタクト部形成用ホール107内に存在する部分が、下部電極形成膜におけるキャパシタ形成用ホール106内に存在する部分よりも過剰に除去されることがあっても、次工程(図2(a) 参照)においてコンタクト部形成用ホール107内に構成される上部電極用コンタクト部112の電気特性に何ら影響を及ぼすことはない。
Here, when a desired portion in the lower electrode formation film is selectively removed by the entire surface etch-back process, since the opening diameter of the contact
次に、図2(a) に示すように、第2の層間絶縁膜105上に、各ホール106,107内を覆うように、容量絶縁膜形成膜及び例えば窒化チタン膜等からなる上部電極形成膜を順次形成する。続いて、リソグラフィ及びドライエッチングにより、容量絶縁膜形成膜及び上部電極形成膜における周辺回路領域の第2の層間絶縁膜105上に存在している部分を除去する。
Next, as shown in FIG. 2A, on the second
このようにして、キャパシタ形成用ホール106内に、下部電極108、容量絶縁膜109及び上部電極110が順次積層されてなる立体型キャパシタ111を構成すると共に、コンタクト部形成用ホール107内に、下部電極延設部108a、容量絶縁膜延設部109a、及び上部電極延設部110a(ここで、「上部電極延設部」とは、上部電極110を構成する導電膜が連続してなる部分をいう)が順次積層されてなるU字状の立体型上部電極用コンタクト部112を構成する。
In this way, the three-
このとき、コンタクト部形成用ホール107の開口径がキャパシタ形成用ホール106の開口径よりも大きいため、コンタクト部形成用ホール107内は、下部電極延設部108a、容量絶縁膜延設部109a及び上部電極延設部110aによって、完全に埋め込まれることはなく、立体型上部電極用コンタクト部112は、開口径Wが約500nmの開口部113を有している。また、このとき、セルアレイ領域と周辺回路領域との間に段差Dが生じる。
At this time, since the opening diameter of the contact
次に、図2(b) に示すように、TEOSを用いたプラズマCVD法により、第2の層間絶縁膜105、立体型キャパシタ111、及び立体型上部電極用コンタクト部112上に、シリコン酸化膜からなる膜厚が500nmの第3の層間絶縁膜114を形成する。このとき、立体型上部電極用コンタクト部112は、所望の開口径(例えば500nm)の開口部113を有するため、第3の層間絶縁膜114における立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113内に埋め込まれた部分に、所望のボイド(空孔)115が形成される。ここで、所望のボイドとは、ボイド115の上端部が上部電極110の上面よりも高くに位置するボイドをいう。
Next, as shown in FIG. 2B, a silicon oxide film is formed on the second
ここで、ボイド115の上端部の位置は、第3の層間絶縁膜114の成膜条件と上部電極用コンタクト部112の開口部113の開口径(すなわち、コンタクト部形成用ホール107の開口径)との関係で決定される。以下に、開口部113の開口径と空孔115の上端部の位置との相関関係、及び開口部113の開口径と空孔115の側壁部の位置との相関関係について、図4及び図5(a) 〜(c) を参照しながら説明する。
Here, the position of the upper end portion of the void 115 is the film formation condition of the third
図4は、開口部の開口径と空孔の上端部の位置との相関関係、及び開口部の開口径と空孔の側壁部の位置との相関関係について示すグラフである。 FIG. 4 is a graph showing the correlation between the opening diameter of the opening and the position of the upper end of the hole, and the correlation between the opening diameter of the opening and the position of the side wall of the hole.
ここで、図4に示す結果は、開口部113の開口径を変化させて、一定の第3の層間絶縁膜114の成膜条件の下、第3の層間絶縁膜114を成膜することにより得られた結果である。ここで、第3の層間絶縁膜114の成膜条件として、Si原料としてTEOS(テトラエチルオキシシラン)を用いたプラズマCVD法により、膜厚が約500nmの第3の層間絶縁膜114を成膜する場合を具体例に挙げて説明する。
Here, the result shown in FIG. 4 is that the opening diameter of the
また、図4の左側の縦軸に示す「空孔上端部の位置」とは、上部電極110の上面から空孔115,315,415の上端部までの距離のことであり、一方、図4の右側の縦軸に示す「空孔側壁部の位置」とは、開口部113の側壁部から空孔115の側壁部までの距離のことであり、言い換えれば、第3の層間絶縁膜114における立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113の側壁部に存在する部分の膜厚のことである。また、図4に示す◆は、ある開口径での空孔上端部の位置をプロットしたものであり、一方、図4に示す□は、ある開口径での空孔側壁部の位置をプロットしたものである。
The “position of the upper end of the hole” shown on the left vertical axis in FIG. 4 is the distance from the upper surface of the
図5(a) 〜(c) は、開口部113の開口径が0〜200nm,200〜800nm,800〜1000nmの各範囲を満たす場合、上記の第3の層間絶縁膜114の成膜条件の下、第3の層間絶縁膜114を成膜したときの状態を示す断面図であり、具体的には、図5(a) は開口部113の開口径が0〜200nmを満たす場合、図5(b) は開口部113の開口径が200〜800nmを満たす場合、図5(c) は開口部113の開口径が800〜1000nmを満たす場合について示す。
5A to 5C show the film formation conditions of the third
立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113の開口径が200nmよりも小さい場合、図5(a) に示すように、ボイド(空孔)315の上端部が上部電極110の上面よりも高くに位置することはなく、立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113の側壁部に第3の層間絶縁膜114が形成されることはない。そのため、図4に示すように、立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113の開口径が200nmよりも小さい場合、空孔上端部の位置は0nmであり、空孔側壁部の位置は0nmである。
When the opening diameter of the
一方、立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113の開口径が800nmよりも大きい場合、図5(c) に示すように、第3の層間絶縁膜114における立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113の上方に存在する部分に凹型の溝(貫通空孔)415が形成され、ボイドが発生しない。そのため、図4に示すように、立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113の開口径が800nmよりも大きい場合、空孔上端部の位置は500nmであり、空孔側壁部の位置は100nmである。
On the other hand, when the opening diameter of the
すなわち、立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113の開口径が200nm以上であって且つ800nm以下の範囲を満たす場合、図5(b) に示すように、第3の層間絶縁膜114における立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113内に埋め込まれた部分に、上部電極110の上面よりも高い位置に上端部を有するボイド(空孔)115が形成される。
That is, in the case where the opening diameter of the
このように、TEOSを用いたプラズマCVD法により、膜厚が500nmの第3の層間絶縁膜114を成膜した場合、第3の層間絶縁膜114における立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113内に埋め込まれた部分に、所望のボイド115を形成するためには、立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113の開口径が、200nm以上であって且つ800nm以下の範囲を満たす必要がある。
As described above, when the third
次に、図2(c) に示すように、CMP処理により、第3の層間絶縁膜114の表面の平坦化処理を行う。これにより、セルアレイ領域と周辺回路領域との間にある段差Dを解消すると共に、第3の層間絶縁膜114における立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113内に埋め込まれた部分に形成したボイド115を、第3の層間絶縁膜114の表面に露出させる。
Next, as shown in FIG. 2C, the surface of the third
ここで、本実施形態では、立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113の開口径は約500nmであるため、図4に示す開口径と空孔上端部の位置との相関関係から、上部電極110の上面からボイド115の上端部までの距離(図2(b) に示す距離dx参照)は約250nmであるため、上部電極110の上面から約200nmの高さまで第3の層間絶縁膜114が残存するように、第3の層間絶縁膜114を選択的に除去することで、第3の層間絶縁膜114の表面にボイド115を露出させることができる。このとき、ボイド115Aの開口径waは約80nmである。
Here, in this embodiment, since the opening diameter of the
次に、図3(a) に示すように、ウェットエッチングにより、ボイド115Aの開口径を拡大させると共に、第3の層間絶縁膜114における立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113の底部及び側壁部に存在する部分を除去し、上部電極延設部110aを露出させる。このようにして、第3の層間絶縁膜114を貫通し立体型上部電極用コンタクト部112を露出する上部電極用コンタクトホール116を形成する。
Next, as shown in FIG. 3A, the opening diameter of the void 115A is enlarged by wet etching, and the bottom of the
ここで、図4に示す開口径と空孔側壁部の位置との相関関係から、第3の層間絶縁膜114における立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113の側壁部に存在する部分の膜厚、言い換えれば、開口部113の側壁部からボイド115の側壁部までの距離(図2(b) に示す距離dy参照)は約50nmであるため、第3の層間絶縁膜114を約70nm相当エッチングすることで、第3の層間絶縁膜114における立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113の側壁部に存在する部分を完全に除去することができる。このとき、上部電極用コンタクトホール116の開口径wbは約240nmである。
Here, from the correlation between the opening diameter shown in FIG. 4 and the position of the hole side wall, the portion of the third
このように、本実施形態では、上部電極用コンタクトホール116の形成工程の際に、第3の層間絶縁膜114における立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113内に埋め込まれた部分に形成されたボイド115を利用して、第3の層間絶縁膜114における立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113の底部及び側壁部に存在する部分を容易に除去することができる。
As described above, in this embodiment, the upper
また、本実施形態では、上部電極用コンタクトホール116の形成工程の際に、ドライエッチングではなくウェットエッチングを採用するため、上部電極延設部110a(言い換えれば、上部電極110を構成する導電膜が連続してなる部分)を構成する導電膜がエッチングされて除去されることはない。
In the present embodiment, since wet etching is employed instead of dry etching in the step of forming the upper
そのため、該導電膜の表面における上部電極用コンタクトホール116の形成工程の際に露出しない部分(言い換えれば、該導電膜における第3の層間絶縁膜114と接触する面)と、該導電膜の表面における上部電極用コンタクトホール116の形成工程の際に露出する部分(言い換えれば、該導電膜における上部電極用コンタクトプラグ120と接触する面)との間に生じる段差(図示せず)は5nm以下である。
Therefore, a portion of the surface of the conductive film that is not exposed in the step of forming the upper electrode contact hole 116 (in other words, a surface of the conductive film that is in contact with the third interlayer insulating film 114), and a surface of the conductive film The step (not shown) generated between the portion exposed in the step of forming the upper electrode contact hole 116 (in other words, the surface in contact with the upper
次に、図3(b) に示すように、リソグラフィにより、第3の層間絶縁膜114上に、上部電極用コンタクトホール116内を埋め込むと共に、周辺回路用コンタクトプラグ103の上方に位置する部分に開口を有するレジスト膜117を形成する。その後、レジスト膜117をマスクに用いたドライエッチングにより、第3の層間絶縁膜114、第2の層間絶縁膜105及びエッチングストッパー膜104におけるレジスト膜117の開口部に露出する部分を順次除去する。これにより、エッチングストッパー膜104、第2の層間絶縁膜105及び第3の層間絶縁膜114に、第3の層間絶縁膜114、第2の層間絶縁膜105及びエッチングストッパー膜104を貫通し周辺回路用コンタクトプラグ103を露出する周辺回路用コンタクトホール118を形成する。その後、レジスト膜117を除去する。
Next, as shown in FIG. 3B, the upper
このとき、上部電極用コンタクトホール116内には、レジスト膜117が埋め込まれているため、周辺回路用コンタクトホール118の形成工程の際に、上部電極用コンタクトホール116内に上部電極延設部110aが露出することがなく、従来例のように、上部電極用コンタクトホール内に露出する上部電極延設部がプラズマ及びエッチングガスに曝露されることはない。
At this time, since the resist
次に、図3(c) に示すように、周辺回路用コンタクトホール118及び上部電極用コンタクトホール116の各内部に、例えばタングステン膜、チタン膜又は窒化チタン膜等を埋め込むことにより、周辺回路用コンタクトプラグ119及び上部電極用コンタクトプラグ120の各々を形成する。
Next, as shown in FIG. 3 (c), for example, a tungsten film, a titanium film, or a titanium nitride film is embedded in each of the peripheral
以上のようにして、本実施形態に係る半導体装置を製造することができる。 As described above, the semiconductor device according to this embodiment can be manufactured.
本実施形態では、図3(c) に示すように、上部電極用コンタクトプラグ120は、上部電極用コンタクトホール116内に露出する上部電極延設部110a(立体型上部電極用コンタクト部112)と接触しており、上部電極用コンタクトプラグ120と上部電極110とは電気的に接続している。また、上部電極用コンタクトプラグ120における第3の層間絶縁膜114中に存在する部分の形状は、その下端から上端に向かって、内径が小さくなった後に内径が大きくなる形状を有している。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3C, the upper
本実施形態によると、キャパシタ形成用ホール106の開口径(例えば200nm)よりも大きい開口径(例えば600nm)を有するコンタクト部形成用ホール107の底部及び側壁部に、所望の開口径(例えば500nm)の開口部113を有するように、下部電極延設部108a,容量絶縁膜延設部109a及び上部電極延設部110aが順次積層されてなる立体型上部電極用コンタクト部112を構成することができる。
According to the present embodiment, a desired opening diameter (for example, 500 nm) is formed on the bottom and side walls of the contact
これにより、第3の層間絶縁膜114の形成工程(図2(b) 参照)の際に、第3の層間絶縁膜114における立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113内に埋め込まれた部分に、上部電極110の上面よりも高い位置に上端部を有するボイド115を形成することができる。さらに、ボイド115を利用して、立体型上部電極用コンタクト部112を露出する上部電極用コンタクトホール116を容易に形成することができる。
Thus, the third
加えて、本実施形態によると、従来例では、ドライエッチングによる上部電極用コンタクトホール615の形成工程を行うのに対し、本実施形態では、ウェットエッチングによる上部電極用コンタクトホール116の形成工程を行う。そのため、上部電極用コンタクトホール116の形成工程の際に、立体型キャパシタ111がドライエッチングによるチャージアップダメージを受けることはないので、容量絶縁膜109の耐圧が劣化することを抑制することができる。
In addition, according to the present embodiment, the process of forming the upper
さらに、本実施形態によると、従来例では、周辺回路用コンタクトホール614の形成工程と上部電極用コンタクトホール615の形成工程とを同一の工程で行うのに対し、本実施形態では、周辺回路用コンタクトホール118の形成工程の前に、上部電極用コンタクトホール116の形成工程を行う。これにより、図3(b) に示すように、上部電極用コンタクトホール116内にレジスト膜117が埋め込まれた状態で、周辺回路用コンタクトホール118の形成工程を行うことができる。そのため、周辺回路用コンタクトホール118の形成工程の際に、上部電極用コンタクトホール116内に上部電極延設部110aが露出することがなく、従来例のように、上部電極用コンタクトホール内に露出する上部電極延設部がプラズマ及びエッチングガスに曝露されることはない。このため、立体型キャパシタ111がチャージアップダメージを受けることはないため、容量絶縁膜109の耐圧が劣化することを抑制することができる。
Furthermore, according to the present embodiment, in the conventional example, the process of forming the peripheral
また、本実施形態によると、上部電極用コンタクトプラグ119は、上部電極用コンタクトホール116内(言い換えれば、立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113内)に露出する上部電極延設部110aと接触しており、従来例のように、上部電極用コンタクトホールの形成工程の際に、上部電極用コンタクトホールが、上部電極用コンタクト部を貫通し第1の層間絶縁膜に到達することはないため、安定したコンタクト抵抗を得ることができる。
In addition, according to the present embodiment, the upper
なお、本実施形態では、TEOSを用いたプラズマCVD法により、膜厚が500nmの第3の層間絶縁膜114を成膜する成膜条件の下、立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113の開口径が、200nm以上であって且つ800nm以下の範囲を満たすように調整する場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
In this embodiment, the
例えば、第3の層間絶縁膜の成膜条件を変えることにより、第3の層間絶縁膜114における立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113内に埋め込まれた部分に所望のボイド115を得るために必要な、立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113の開口径の範囲を変えることができる。
For example, a desired
具体的には、本実施形態では、第3の層間絶縁膜114のサイドカバレッジ(dy/dz)が1/5(20%)である場合を具体例に挙げて説明したが、例えば成膜温度を低くする,成膜圧力を高くする,又は基板バイアスを下げる等の第3の層間絶縁膜の成膜条件を変えて、第3の層間絶縁膜114のサイドカバレッジを下げることで、上部電極用コンタクト部112の開口部113の開口径が200nmよりも小さい場合においても、第3の層間絶縁膜114における立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113内に埋め込まれた部分に、所望のボイド115を形成することができる。ここで、「dz」とは、図2(b) に示すように、第3の層間絶縁膜114におけるボイド115の上端部上に存在する部分の膜厚、言い換えれば、ボイド115の上端部から第3の層間絶縁膜114の表面までの距離(本実施形態ではdz=250nm)を示し、一方、「dy」とは、図2(b) に示すように、第3の層間絶縁膜114における立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113の側壁部に存在する部分の膜厚、言い換えれば、開口部113の側壁部からボイド115の側壁部までの距離(本実施形態ではdy=50nm)を示す。
Specifically, in this embodiment, the case where the side coverage (dy / dz) of the third
(第2の実施形態)
以下に、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図6(a) 〜(c) 、図7(a) 〜(c) 及び図8(a) 〜(c) を参照しながら説明する。図6(a) 〜(c) 、図7(a) 〜(c) 及び図8(a) 〜(c) は、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法について示す要部工程断面図である。図6(a) 〜(c) 、図7(a) 〜(c) 及び図8(a) 〜(c) において、前述の第1の実施形態に係る半導体装置と同一の構成要素については、同一の符号を付す。したがって、本実施形態では、前述の第1の実施形態と同様の説明は繰り返し行わない。
(Second Embodiment)
6 (a) to (c), FIGS. 7 (a) to (c) and FIGS. 8 (a) to (c) are described below with respect to a method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. The description will be given with reference. 6 (a) to (c), FIGS. 7 (a) to (c), and FIGS. 8 (a) to (c) are main parts showing the method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. It is process sectional drawing. 6 (a) to (c), FIGS. 7 (a) to (c) and FIGS. 8 (a) to (c), the same components as those of the semiconductor device according to the first embodiment described above are used. The same symbol is attached. Therefore, in the present embodiment, the same description as in the first embodiment is not repeated.
ここで、前述の第1の実施形態と本実施形態との相違点は、以下に示す点である。 Here, the difference between the first embodiment and the present embodiment is as follows.
前述の第1の実施形態の特徴点は、第3の層間絶縁膜114の表面にボイド115を露出させた後、第3の層間絶縁膜114における立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113の底部及び側壁部に存在する部分を除去することにより、第3の層間絶縁膜114を貫通し立体型上部電極用コンタクト部112を露出する上部電極用コンタクトホール116を形成する点である。
The feature of the first embodiment described above is that the
これに対し、本実施形態の特徴点は、第3の層間絶縁膜114上に形成された保護膜(例えばフォトレジスト膜)216をマスクに用いたエッチングにより、第3の層間絶縁膜114を貫通し立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113と連通するホールを形成し、さらには、第3の層間絶縁膜114における立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113の底部及び側壁部に存在する部分を除去することにより、第3の層間絶縁膜114を貫通し立体型上部電極用コンタクト部112を露出する上部電極用コンタクトホール218を形成する点である。
In contrast, the feature of this embodiment is that the third
第1の実施形態及び第2の実施形態の何れにおいても、上部電極用コンタクトホール116,218の形成工程の際に、第3の層間絶縁膜114における立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113内に埋め込まれた部分に形成されたボイド115を利用する点は共通点である。
In both the first embodiment and the second embodiment, the opening of the three-dimensional upper
図6(a) 〜(c) 及び図7(a) に示すように、前述の第1の実施形態と同様の工程(図1(a) 〜(c) 及び図2(a) 参照)を行う。このようにして、キャパシタ形成用ホール106内に、下部電極108、容量絶縁膜109、及び上部電極110が順次積層されてなる立体型キャパシタ111を構成すると共に、コンタクト部形成用ホール107内に、下部電極延設部108a、容量絶縁膜延設部109a、及び上部電極延設部110aが順次積層されてなるU字状の立体型上部電極用コンタクト部112を構成する。
As shown in FIGS. 6 (a) to (c) and FIG. 7 (a), the same steps as those in the first embodiment (see FIGS. 1 (a) to (c) and FIG. 2 (a)) are performed. Do. In this way, the three-
ここで、図6(b) に示すように、コンタクト部形成用ホール107の開口径がキャパシタ形成用ホール106の開口径よりも大きいため、図7(a) に示すように、コンタクト部形成用ホール107内は、下部電極延設部108a、容量絶縁膜延設部109a、及び上部電極延設部110aによって、完全に埋め込まれることはなく、立体型上部電極用コンタクト部112は、開口径Wが約500nmの開口部113を有している。
Here, as shown in FIG. 6B, since the opening diameter of the contact
次に、図7(b) に示すように、前述の第1の実施形態と同様に、TEOSを用いたプラズマCVD法により、第2の層間絶縁膜105、立体型キャパシタ111、及び立体型上部電極用コンタクト部112上に、シリコン酸化膜からなる膜厚が500nmの第3の層間絶縁膜114を形成する。このとき、立体型上部電極用コンタクト部112は、所望の開口径(例えば500nm)の開口部113を有するため、第3の層間絶縁膜114における立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113内に埋め込まれた部分に、所望のボイド(空孔)115が形成される。
Next, as shown in FIG. 7B, as in the first embodiment, the second
このように、本実施形態では、ボイド115の上端部が、上部電極110の上面よりも高くに位置するように、第3の層間絶縁膜114の成膜条件と立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113の開口径(すなわち、コンタクト部形成用ホール107の開口径)とを調整する。例えば、TEOSを用いたプラズマCVD法により、膜厚が500nmの第3の層間絶縁膜114を成膜する場合、前述の図4に示す開口径と空孔上端部の位置との相関関係に基づいて、立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113の開口径が200nm以上であって且つ800nm以下の範囲を満たすように調整する。
As described above, in the present embodiment, the deposition condition of the third
次に、図7(c) に示すように、CMP処理により、第3の層間絶縁膜114の表面の平坦化を行うことにより、セルアレイ領域と周辺回路領域との間にある段差Dを解消する。ここで、CMP処理による第3の層間絶縁膜114の平坦化工程を、前述の第1の実施形態では、ボイド115の上端部が第3の層間絶縁膜114の表面に露出するまで行う必要があるのに対し、本実施形態では、ボイド115の上端部が第3の層間絶縁膜114の表面に露出するまで行う必要はない。
Next, as shown in FIG. 7C, the level difference D between the cell array region and the peripheral circuit region is eliminated by planarizing the surface of the third
その後、フォトリソグラフィにより、第3の層間絶縁膜114上に、ボイド115の上方に位置する部分に開口部217を有するフォトレジスト膜216を形成する。
Thereafter, a
次に、図8(a) に示すように、フォトレジスト膜216をマスクに用いたウェットエッチングにより、第3の層間絶縁膜114を貫通し立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113と連通するホールを形成し、さらには、第3の層間絶縁膜114における立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113の底部及び側壁部に存在する部分を除去し、上部電極延設部110aを露出させる。このようにして、第3の層間絶縁膜114を貫通し立体型上部電極用コンタクト部112を露出する上部電極用コンタクトホール218を形成する。
Next, as shown in FIG. 8A, wet etching using the
このように、本実施形態では、上部電極用コンタクトホール218の形成工程の際に、第3の層間絶縁膜114における立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113内に埋め込まれた部分に形成されたボイド115を利用して、第3の層間絶縁膜114における立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113の底部及び側壁部に存在する部分を容易に除去することができる。
As described above, in the present embodiment, the upper
次に、図8(b) に示すように、リソグラフィにより、第3の層間絶縁膜114上に、上部電極用コンタクトホール218内を埋め込むと共に、周辺回路用コンタクトプラグ103の上方に位置する部分に開口を有するレジスト膜219を形成する。その後、レジスト膜219をマスクに用いたドライエッチングにより、第3の層間絶縁膜114、第2の層間絶縁膜105、及びエッチングストッパー膜104におけるレジスト膜219の開口部に露出する部分を順次除去する。これにより、エッチングストッパー膜104、第2の層間絶縁膜105、及び第3の層間絶縁膜114に、第3の層間絶縁膜114、第2の層間絶縁膜105、及びエッチングストッパー膜104を貫通し周辺回路用コンタクトプラグ103を露出する周辺回路用コンタクトホール220を形成する。その後、レジスト膜219を除去する。
Next, as shown in FIG. 8B, the upper
このとき、上部電極用コンタクトホール218内には、レジスト膜219が埋め込まれているため、周辺回路用コンタクトホール220の形成工程の際に、上部電極用コンタクトホール218内に上部電極延設部110aが露出することがなく、従来例のように、上部電極用コンタクトホール内に露出する上部電極延設部がプラズマ及びエッチングガスに曝露されることはない。
At this time, since the resist
次に、図8(c) に示すように、周辺回路用コンタクトホール220及び上部電極用コンタクトホール218の各内部に、例えばタングステン膜、チタン膜又は窒化チタン膜等を埋め込むことにより、周辺回路用コンタクトプラグ221及び上部電極用コンタクトプラグ222の各々を形成する。
Next, as shown in FIG. 8C, by embedding, for example, a tungsten film, a titanium film, or a titanium nitride film in each of the peripheral
以上のようにして、本実施形態に係る半導体装置を製造することができる。 As described above, the semiconductor device according to this embodiment can be manufactured.
本実施形態では、図8(c) に示すように、上部電極用コンタクトプラグ222は、上部電極用コンタクトホール218内に露出する上部電極延設部110a(立体型上部電極用コンタクト部112)と接触しており、上部電極用コンタクトプラグ222と上部電極110とは電気的に接続している。また、上部電極用コンタクトプラグ222における第3の層間絶縁膜114中に存在する部分の形状は、その下端から上端に向かって、内径が大きくなる形状を有している。
In the present embodiment, as shown in FIG. 8C, the upper
本実施形態によると、キャパシタ形成用ホール106の開口径(例えば200nm)よりも大きい開口径(例えば600nm)を有するコンタクト部形成用ホール107の底部及び側壁部に、所望の開口径(例えば500nm)の開口部113を有するように、下部電極延設部108a,容量絶縁膜延設部109a及び上部電極延設部110aが順次積層されてなる立体型上部電極用コンタクト部112を構成することができる。
According to the present embodiment, a desired opening diameter (for example, 500 nm) is formed on the bottom and side walls of the contact
これにより、第3の層間絶縁膜114の形成工程(図7(b) 参照)の際に、第3の層間絶縁膜114における立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113内に埋め込まれた部分に、所望のボイド115を形成することができる。さらに、ボイド115を利用して、立体型上部電極用コンタクト部112を露出する上部電極用コンタクトホール218を容易に形成することができる。
Thus, the third
加えて、本実施形態によると、従来例では、ドライエッチングによる上部電極用コンタクトホール615の形成工程を行うのに対し、本実施形態では、ウェットエッチングによる上部電極用コンタクトホール218の形成工程を行う。そのため、上部電極用コンタクトホール218の形成工程の際に、立体型キャパシタ111がドライエッチングによるチャージアップダメージを受けることはないので、容量絶縁膜109の耐圧が劣化することを抑制することができる。
In addition, according to the present embodiment, the process of forming the upper
さらに、本実施形態によると、従来例では、周辺回路用コンタクトホール614の形成工程と上部電極用コンタクトホール615の形成工程とを同一の工程で行うのに対し、本実施形態では、周辺回路用コンタクトホール220の形成工程の前に、上部電極用コンタクトホール218の形成工程を行う。これにより、図8(b) に示すように、上部電極用コンタクトホール218内にレジスト膜219が埋め込まれた状態で、周辺回路用コンタクトホール220の形成工程を行うことができる。そのため、周辺回路用コンタクトホール220の形成工程の際に、上部電極用コンタクトホール218内に上部電極延設部110aが露出することがなく、従来例のように、上部電極用コンタクトホール内に露出する上部電極延設部がプラズマ及びエッチングガスに曝露されることはない。このため、立体型キャパシタ111がチャージアップダメージを受けることはないため、容量絶縁膜109の耐圧が劣化することを抑制することができる。
Furthermore, according to the present embodiment, in the conventional example, the process of forming the peripheral
また、本実施形態によると、上部電極用コンタクトプラグ222は、上部電極用コンタクトホール218内(言い換えれば、立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113内)に露出する上部電極延設部110aと接触しており、従来例のように、上部電極用コンタクトホールの形成工程の際に、上部電極用コンタクトホールが、上部電極用コンタクト部を貫通し第1の層間絶縁膜に到達することはないため、安定したコンタクト抵抗を得ることができる。
Further, according to the present embodiment, the upper
(その他の実施形態)
なお、第1及び第2の実施形態では、立体型上部電極用コンタクト部として、所望の開口径の開口部113を有し、下部電極延設部108a、容量絶縁膜延設部109a、及び上部電極延設部110aが順次積層されてなるコンタクト部112を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、立体型上部電極用コンタクト部として、所望の開口径の開口部113を有し、上部電極延設部110aのみからなるコンタクト部であってもよい。
(Other embodiments)
In the first and second embodiments, the three-dimensional upper electrode contact portion includes the
また、第1及び第2の実施形態では、立体型キャパシタとしてコンケーブ型構造を有するキャパシタを用いた場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばシリンダー型、又はピン型等の構造を有するキャパシタを用いてもよい。 In the first and second embodiments, the case where a capacitor having a concave structure is used as a three-dimensional capacitor has been described as a specific example. However, the present invention is not limited to this, for example, a cylinder A capacitor having a type or pin type structure may be used.
また、第1及び第2の実施形態では、Si原料としてTEOSを用いたプラズマCVD法により、第3の層間絶縁膜114を形成する場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、Si原料として例えばSiH4 ,又はSi2 H6 等を用いたプラズマCVD法により、第3の層間絶縁膜114を形成してもよい。
In the first and second embodiments, the case where the third
また、上部電極用コンタクトホールの形成方法として、第1の実施形態では、CMP処理により、ボイド115を第3の層間絶縁膜114の表面に露出させた後、ウェットエッチングにより、第3の層間絶縁膜114における立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113の底部及び側壁部に存在する部分を除去する方法を具体例に挙げて説明する一方、第2の実施形態では、フォトレジスト膜216をマスクに用いたウェットエッチングにより、第3の層間絶縁膜114を貫通しボイド115と連通するホールを形成し、さらには、第3の層間絶縁膜114における立体型上部電極用コンタクト部112の開口部113の底部及び側壁部に存在する部分を除去する方法を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
As a method for forming the contact hole for the upper electrode, in the first embodiment, after the
本発明は、キャパシタにチャージアップダメージを与えることなく、安定なコンタクト抵抗を有する上部電極用コンタクトプラグを実現することができるので、キャパシタを有する半導体装置及びその製造方法に有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY Since the upper electrode contact plug having stable contact resistance can be realized without causing charge-up damage to the capacitor, the present invention is useful for a semiconductor device having a capacitor and a method for manufacturing the same.
100 半導体基板
101 第1の層間絶縁膜
102 下部電極用コンタクトプラグ
103 周辺回路用コンタクトプラグ
104 エッチングストッパー膜
105 第2の層間絶縁膜
106 キャパシタ形成用ホール
107 コンタクト部形成用ホール
108 下部電極
109 容量絶縁膜
110 上部電極
108a 下部電極延設部
109a 容量絶縁膜延設部
110a 上部電極延設部
111 立体型キャパシタ
112 立体型上部電極用コンタクト部
113 開口部
114 第3の層間絶縁膜
115,115A 空孔(ボイド)
216 フォトレジスト膜
217 開口部
116,218 上部電極用コンタクトホール
117,219 レジスト膜
118,220 周辺回路用コンタクトホール
119,221 周辺回路用コンタクトプラグ
120,222 上部電極用コンタクトプラグ
D セルアレイ領域と周辺回路領域との段差
W 立体型上部電極用コンタクト部の開口部の開口径
dx,dy,dz 距離
wa,wb 開口径
315 ボイド(空孔)
415 溝(貫通空孔)
500,600 半導体基板
501,601 第1の層間絶縁膜
502,602 上部電極用コンタクトプラグ
503,603 周辺回路用コンタクトプラグ
504,604 エッチングストッパー膜
505,605 第2の層間絶縁膜
606 キャパシタ形成用ホール
607 コンタクト部形成用ホール
508,608 下部電極
509,609 容量絶縁膜
510,610 上部電極
608a 下部電極延設部
509a,609a 容量絶縁膜延設部
510a,610a 上部電極延設部
511,611 立体型キャパシタ
612 立体型上部電極用コンタクト部
513,613 第3の層間絶縁膜
514,614 周辺回路用コンタクトホール
515,615 上部電極用コンタクトホール
616 周辺回路用コンタクトプラグ
617 上部電極用コンタクトプラグ
517a 貫通部
D セルアレイ領域と周辺回路領域との段差
DESCRIPTION OF
216
415 groove (through hole)
500, 600
Claims (11)
前記第1のホールの底部及び側壁部に形成された導電膜からなる下部電極と、
前記下部電極を覆う容量絶縁膜と、
前記容量絶縁膜を覆う導電膜からなる上部電極と、
前記第2のホールの底部及び側壁部に形成され、前記上部電極を構成する導電膜を延設させてなる上部電極用コンタクト部と、
前記第1の層間絶縁膜、前記上部電極、及び前記上部電極用コンタクト部上に形成された第2の層間絶縁膜と、
前記第2の層間絶縁膜を貫通し前記上部電極用コンタクト部に到達する第1のコンタクトホール内に埋め込まれた導電膜からなる上部電極用コンタクトプラグとを備え、
前記第2のホールは、前記第1のホールの開口径よりも大きい開口径を有しており、
前記上部電極と前記上部電極用コンタクトプラグとは電気的に接続していることを特徴とする半導体装置。 A first interlayer insulating film formed on a semiconductor substrate and having a first hole and a second hole;
A lower electrode made of a conductive film formed on the bottom and side walls of the first hole;
A capacitive insulating film covering the lower electrode;
An upper electrode made of a conductive film covering the capacitive insulating film;
An upper electrode contact portion formed on the bottom and side wall portions of the second hole and having a conductive film constituting the upper electrode extended;
A second interlayer insulating film formed on the first interlayer insulating film, the upper electrode, and the upper electrode contact portion;
An upper electrode contact plug made of a conductive film embedded in a first contact hole that penetrates the second interlayer insulating film and reaches the upper electrode contact portion;
The second hole has an opening diameter larger than an opening diameter of the first hole;
The semiconductor device, wherein the upper electrode and the upper electrode contact plug are electrically connected.
前記第1の層間絶縁膜及び前記第2の層間絶縁膜を貫通する第2のコンタクトホール内に埋め込まれた導電膜からなるコンタクトプラグをさらに備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 The semiconductor device according to claim 1,
A method of manufacturing a semiconductor device, further comprising: a contact plug made of a conductive film embedded in a second contact hole penetrating the first interlayer insulating film and the second interlayer insulating film.
前記上部電極を構成する導電膜における前記第2の層間絶縁膜との接触面と、該導電膜における前記上部電極用コンタクトプラグとの接触面との間に生じる段差が5nm以下であることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1 or 2,
A step formed between a contact surface of the conductive film constituting the upper electrode with the second interlayer insulating film and a contact surface of the conductive film with the contact plug for the upper electrode is 5 nm or less. A semiconductor device.
前記上部電極用コンタクトプラグにおける前記第2の層間絶縁膜中に存在する部分の形状は、その下端から上端に向かって、内径が小さくなった後に内径が大きくなる形状を有していることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The portion of the upper electrode contact plug existing in the second interlayer insulating film has a shape in which the inner diameter increases after the inner diameter decreases from the lower end toward the upper end. A semiconductor device.
前記上部電極用コンタクトプラグにおける前記第2の層間絶縁膜中に存在する部分の形状は、その下端から上端に向かって、内径が大きくなる形状を有していることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
A shape of a portion of the upper electrode contact plug in the second interlayer insulating film is such that the inner diameter increases from the lower end to the upper end.
前記第1の層間絶縁膜に第1のホールを形成すると共に、前記第1の層間絶縁膜に前記第1のホールの開口径よりも大きい開口径を有する第2のホールを形成する工程(b)と、
前記第1のホールの底部及び側壁部に、下部電極を形成する工程(c)と、
前記下部電極を覆うように容量絶縁膜を形成する工程(d)と、
前記容量絶縁膜を覆うように上部電極を形成すると共に、前記第2のホールの底部及び側壁部に、空孔形成用開口部を有するように、前記上部電極を構成する導電膜が連続してなる上部電極用コンタクト部を形成する工程(e)と、
前記工程(e)の後に、前記第1の層間絶縁膜上に、第2の層間絶縁膜を形成する工程(f)と、
ウェットエッチングにより、前記第2の層間絶縁膜に、前記第2の層間絶縁膜を貫通し前記上部電極用コンタクト部を露出する第1のコンタクトホールを形成する工程(g)と、
前記第1のコンタクトホール内に導電膜を埋め込むことにより、上部電極用コンタクトプラグを形成する工程(h)とを備え、
前記工程(f)は、前記第2の層間絶縁膜における前記空孔形成用開口部内に埋め込まれた部分に空孔を形成する工程を含み、
前記工程(g)は、前記空孔からなる前記第1のコンタクトホールを形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a first interlayer insulating film on the semiconductor substrate (a);
Forming a first hole in the first interlayer insulating film and forming a second hole having an opening diameter larger than the opening diameter of the first hole in the first interlayer insulating film (b) )When,
Forming a lower electrode on the bottom and side walls of the first hole (c);
Forming a capacitor insulating film so as to cover the lower electrode (d);
An upper electrode is formed so as to cover the capacitive insulating film, and a conductive film constituting the upper electrode is continuously formed so as to have a hole forming opening at the bottom and side walls of the second hole. Forming an upper electrode contact portion (e),
A step (f) of forming a second interlayer insulating film on the first interlayer insulating film after the step (e);
Forming a first contact hole through the second interlayer insulating film and exposing the upper electrode contact portion in the second interlayer insulating film by wet etching;
A step (h) of forming a contact plug for the upper electrode by embedding a conductive film in the first contact hole,
The step (f) includes a step of forming a hole in a portion embedded in the hole forming opening in the second interlayer insulating film,
The method (g) includes a step of forming the first contact hole made of the holes.
前記工程(g)よりも後であって且つ前記工程(h)よりも前に、前記第1の層間絶縁膜及び前記第2の層間絶縁膜に、前記第2の層間絶縁膜及び前記第1の層間絶縁膜を貫通する第2のコンタクトホールを形成する工程(i)を備え、
前記工程(h)は、前記第2のコンタクトホール内に導電膜を埋め込むことにより、コンタクトプラグを形成する工程をさらに含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 6,
After the step (g) and before the step (h), the second interlayer insulating film and the first interlayer insulating film are formed on the first interlayer insulating film and the second interlayer insulating film. Forming a second contact hole penetrating through the interlayer insulating film of (i),
The method (h) further includes a step of forming a contact plug by embedding a conductive film in the second contact hole.
前記工程(f)は、CVD法により、シリコン酸化膜からなる前記第2の層間絶縁膜を形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 6,
The method (f) includes a step of forming the second interlayer insulating film made of a silicon oxide film by a CVD method.
前記工程(g)は、CMP処理により、前記第2の層間絶縁膜の表面に前記空孔を露出させて、前記第1のコンタクトホールを形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device given in any 1 paragraph among Claims 6-8,
The step (g) includes the step of forming the first contact hole by exposing the hole to the surface of the second interlayer insulating film by a CMP process. Method.
前記工程(f)よりも後であって且つ前記工程(g)よりも前に、前記第2の層間絶縁膜上に、前記空孔の上方に位置する部分に開口部を有する保護膜を形成する工程(j)を備え、
前記工程(g)は、前記保護膜をマスクに用いたウェットエッチングにより、前記第2の層間絶縁膜を貫通し前記空孔と連通するホールを形成することにより、前記ホールと前記空孔とからなる前記第1のコンタクトホールを形成する工程を含み、
前記工程(g)よりも後であって且つ前記工程(i)よりも前に、前記保護膜を除去する工程(k)を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device given in any 1 paragraph among Claims 6-8,
After the step (f) and before the step (g), a protective film having an opening in a portion located above the vacancy is formed on the second interlayer insulating film. Comprising the step (j) of
In the step (g), a hole that penetrates the second interlayer insulating film and communicates with the hole is formed by wet etching using the protective film as a mask. Forming the first contact hole comprising:
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step (k) of removing the protective film after the step (g) and before the step (i).
前記保護膜はフォトレジスト膜であることを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 10,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the protective film is a photoresist film.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006243211A JP2008066532A (en) | 2006-09-07 | 2006-09-07 | Semiconductor device and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006243211A JP2008066532A (en) | 2006-09-07 | 2006-09-07 | Semiconductor device and its manufacturing method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008066532A true JP2008066532A (en) | 2008-03-21 |
Family
ID=39288963
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006243211A Pending JP2008066532A (en) | 2006-09-07 | 2006-09-07 | Semiconductor device and its manufacturing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008066532A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010040984A (en) * | 2008-08-08 | 2010-02-18 | Elpida Memory Inc | Method for manufacturing semiconductor device |
-
2006
- 2006-09-07 JP JP2006243211A patent/JP2008066532A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010040984A (en) * | 2008-08-08 | 2010-02-18 | Elpida Memory Inc | Method for manufacturing semiconductor device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100343286B1 (en) | Method for processing defect source of wafer rim | |
US9263452B2 (en) | Reservoir capacitor of semiconductor device | |
US20050116349A1 (en) | Backend metallization method and device obtained therefrom | |
US20110165756A1 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
KR20060036625A (en) | Capacitor and method for manufacturing a capacitor | |
US20110294276A1 (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
JP2011108927A (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
TWI571915B (en) | Method for manufacturing lower electrode of capacitor and semiconducor device | |
JP2005005669A (en) | Manufacturing method of semiconductor element | |
JP2010123961A (en) | Wiring structure of semiconductor device and method of forming the same | |
JP2010034198A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
JP2006157002A (en) | Manufacturing method of capacitor, and manufacturing method of semiconductor device | |
JP2005026641A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing same | |
US7422954B2 (en) | Method for fabricating a capacitor structure | |
US7132326B2 (en) | Method of fabricating semiconductor device by exposing upper sidewalls of contact plug to form charge storage electrode | |
US20070015356A1 (en) | Method for forming contact hole in semiconductor device | |
US6844229B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device having storage electrode of capacitor | |
US20070037347A1 (en) | Capacitor of semiconductor device and method of fabricating the same | |
US20070281434A1 (en) | Capacitor of semiconductor device applying damascene process and method of fabricating the same | |
US20210398983A1 (en) | Dram and manufacturing method therefore | |
KR101557871B1 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the semiconductor device | |
JP2008066532A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
KR100515378B1 (en) | Fabrication method of thin film capacitor | |
JP2007173470A (en) | Method for manufacturing semiconductor memory device | |
CN113517273B (en) | Capacitor array structure, method for manufacturing the same and semiconductor memory device |