JP2008159924A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

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Yasuhiro Hayashi
泰宏 林
Takatoshi Izumi
宇俊 和泉
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method, by which residues, scum or the like on a substrate obtained by carrying out a patterning of a film by using a hard mask are further reduced, in a method of manufacturing semiconductor devices such as FeRAM or the like including a process of carrying out the patterning of films such as a metal film, an insulating film or the like by using the hard mask. <P>SOLUTION: The method of manufacturing the semiconductor device is provided with a prevention process, comprising the steps of:forming a hard mask 17a of nitride such as TiN through a sacrificial film 16 of alumina film on a first conductive film 15 consisting of IrO<SB>2</SB>which is set as a patterning object; carrying out a patterning of the first conductive film 15 in a region which is not covered with the hard mask 17a; removing the sacrificial film 16 by a wet processing using mixed liquor of ammonium fluoride, amide, organic acid, organic acid salts and water; and lifting the hard mask 17a from an upper part of the first conductive film 15 and sticking again the residues, the scums or the like which are stuck on a front surface of the hard mask 17a. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関し、より詳しくは、ハードマスクを使用して金属膜、絶縁膜等の膜をパターニングする工程を有する半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device including a step of patterning a film such as a metal film or an insulating film using a hard mask.

FeRAMは、強誘電体キャパシタを有し、強誘電体材料が持つ分極電荷量と電圧の関係におけるヒステリシス特性を利用して情報を書き込み、読み出しする素子である。   The FeRAM is an element that has a ferroelectric capacitor, and writes and reads information using a hysteresis characteristic in the relationship between the polarization charge amount and voltage of the ferroelectric material.

その強誘電体キャパシタを構成する下部電極、強誘電体膜及び上部電極は、例えば下記の特許文献1に記載のように、半導体基板に形成されたトランジスタを覆う層間絶縁膜の上に第1導電膜、強誘電体膜及び第2の導電膜を順に形成した後に、それらの膜をパターニングすることにより形成される。   The lower electrode, the ferroelectric film, and the upper electrode constituting the ferroelectric capacitor are, for example, a first conductive layer on an interlayer insulating film that covers a transistor formed on a semiconductor substrate, as described in Patent Document 1 below, for example. The film, the ferroelectric film, and the second conductive film are formed in this order, and then the films are patterned.

特許文献1には、上部電極の上面と下部電極の上面のそれぞれに導電性プラグが接続される構造を有するプレーナ型の強誘電体キャパシタが記載され、その強誘電体キャパシタは例えば図14(a)〜(e)に示すような工程により形成される。   Patent Document 1 describes a planar ferroelectric capacitor having a structure in which conductive plugs are connected to the upper surface of the upper electrode and the upper surface of the lower electrode, respectively. ) To (e).

まず、図14(a)に示すように、シリコン基板(不図示)の上に形成された層間絶縁膜101の上に、アルミナからなる密着層102、プラチナ又はイリジウムからなる第1の導電膜103、PZTからなる強誘電体膜104、酸化イリジウムよりなる第2の導電膜105を順に形成する。その後に、第2の導電膜105のうちキャパシタ上部電極領域上に第1のマスク106を形成する。   First, as shown in FIG. 14A, an adhesion layer 102 made of alumina and a first conductive film 103 made of platinum or iridium are formed on an interlayer insulating film 101 formed on a silicon substrate (not shown). Then, a ferroelectric film 104 made of PZT and a second conductive film 105 made of iridium oxide are sequentially formed. Thereafter, a first mask 106 is formed on the capacitor upper electrode region in the second conductive film 105.

次に、図14(b)に示すように、第1のマスク106に覆われない領域の第2の導電膜105をエッチングし、これにより第1のマスク106の下に残された第2の導電膜105を上部電極105aとして使用する。   Next, as shown in FIG. 14B, the second conductive film 105 in the region not covered with the first mask 106 is etched, whereby the second conductive layer 105 left under the first mask 106 is etched. The conductive film 105 is used as the upper electrode 105a.

第1のマスク106を除去した後に、強誘電体膜104のうち上部電極105aを含むキャパシタ誘電体形成領域上に第2のマスク107を形成する。そして、図14(c)に示すように、第2のマスク107に覆われない領域の強誘電体膜104をエッチングし、これにより残され強誘電体膜104をキャパシタ誘電体膜104aとして使用する。   After the first mask 106 is removed, a second mask 107 is formed on the capacitor dielectric formation region including the upper electrode 105a in the ferroelectric film 104. Then, as shown in FIG. 14C, the ferroelectric film 104 in the region not covered with the second mask 107 is etched, and the remaining ferroelectric film 104 is used as the capacitor dielectric film 104a. .

さらに、第2のマスク107を除去した後に、第1の導電膜103のうち複数の上部電極105aを含むキャパシタ下部電極形成領域に第3のマスク108を形成する。続いて、図14(d)に示すように、第3のマスク108に覆われない領域の第1の導電膜103をエッチングし、これにより残された第1の導電膜103を下部電極103aとして使用する。   Further, after removing the second mask 107, a third mask 108 is formed in the capacitor lower electrode formation region including the plurality of upper electrodes 105a in the first conductive film 103. Subsequently, as shown in FIG. 14D, the first conductive film 103 in the region not covered with the third mask 108 is etched, and the remaining first conductive film 103 is used as the lower electrode 103a. use.

以上のようなパターニングにより形成された上部電極105a、キャパシタ誘電体膜104a、下部電極103aにより、図14(e)に示すような強誘電体キャパシタQが構成される。   The upper electrode 105a, the capacitor dielectric film 104a, and the lower electrode 103a formed by patterning as described above constitute a ferroelectric capacitor Q as shown in FIG.

膜のパターニングに使用されるマスク106〜108として、特許文献1ではフォトレジストを適用することが記載されているが、特許文献2、3に記載のような窒化チタン(TiN)、アルミニウム(Al)等のハード膜からなるハードマスクを使用することもできる。   As the masks 106 to 108 used for patterning the film, Patent Document 1 describes that a photoresist is applied, but titanium nitride (TiN) and aluminum (Al) as described in Patent Documents 2 and 3 are described. It is also possible to use a hard mask made of such a hard film.

特に、上部電極105aの上にはコンタクトホール(不図示)が形成され、その中にタングステンのプラグ(不図示)がCVD法により埋め込まれるので、プラグ形成時に生じやすい強誘電体膜の還元を防止するために上部電極105aは厚く形成されるのが好ましく、上部電極105aのパターニングにハードマスクを用いることもできる。しかも、窒化チタンからなるマスク、即ちハードマスクを使用すれば、窒化チタンは導電体であってアルミニウムと異なって酸化されにくいのでそのまま残すことが可能になる。   In particular, a contact hole (not shown) is formed on the upper electrode 105a, and a tungsten plug (not shown) is embedded in the upper electrode 105a by a CVD method, so that the reduction of the ferroelectric film that is likely to occur during plug formation is prevented. Therefore, the upper electrode 105a is preferably formed thick, and a hard mask can be used for patterning the upper electrode 105a. Moreover, if a mask made of titanium nitride, that is, a hard mask is used, titanium nitride is a conductor and unlike aluminum, it is difficult to oxidize, so that it can be left as it is.

ハードマスクを使用してパターニングする工程は、強誘電体キャパシタの形成に限られるものではなく、例えばデュアルダマシン構造の銅配線の形成に採用することが特許文献4に記載されている。   The patterning process using the hard mask is not limited to the formation of the ferroelectric capacitor, but for example, it is described in Patent Document 4 that it is adopted for the formation of a copper wiring having a dual damascene structure.

デュアルダマシン構造の銅配線は、絶縁膜に形成される凹部内に銅配線を埋め込むことにより形成され、その凹部は、ハードマスクを使用して例えば図15、図16に示すような工程で形成される。   The copper wiring of the dual damascene structure is formed by embedding a copper wiring in a recess formed in the insulating film, and the recess is formed by a process as shown in FIGS. 15 and 16 using a hard mask, for example. The

まず、図15(a)に示すように第1の層間絶縁膜120を覆う第2の層間絶縁膜121内には第1の配線122が形成され、第1の配線122は薄いシリコン窒化膜123により覆われている。また、シリコン窒化膜123の上には第3の層間絶縁膜124、SOG(spin on glass)膜125、シリコン酸化膜126、シリコン窒化膜127、第1の反射防止膜128が形成されている。   First, as shown in FIG. 15A, a first wiring 122 is formed in a second interlayer insulating film 121 covering the first interlayer insulating film 120, and the first wiring 122 is a thin silicon nitride film 123. Covered by. On the silicon nitride film 123, a third interlayer insulating film 124, an SOG (spin on glass) film 125, a silicon oxide film 126, a silicon nitride film 127, and a first antireflection film 128 are formed.

層間絶縁膜120、121、124としてシリコン酸化膜が形成され、また、第1の反射防止膜128として例えば有機BARC(Bottom anti-reflection coating)膜が形成される。第1の反射防止膜128上には第1のフォトレジスト129が塗布され、さらに露光、現像されて配線形状の開口部130が形成される。   A silicon oxide film is formed as the interlayer insulating films 120, 121, and 124, and an organic BARC (Bottom anti-reflection coating) film is formed as the first antireflection film 128, for example. A first photoresist 129 is applied on the first antireflection film 128, and is further exposed and developed to form an opening 130 having a wiring shape.

次に、図15(b)に示すように、第1のフォトレジスト129の開口130を通して、第1の反射防止膜128、シリコン窒化膜127をエッチングする。これによりパターニングされたシリコン窒化膜127は、配線パターン領域130aが開口されたハードマスク127aとして使用される。   Next, as shown in FIG. 15B, the first antireflection film 128 and the silicon nitride film 127 are etched through the opening 130 of the first photoresist 129. The patterned silicon nitride film 127 is used as a hard mask 127a in which the wiring pattern region 130a is opened.

第1のフォトレジスト129と第1の反射防止膜128は溶剤により除去される。その後、図15(c)に示すように、ハードマスク127aとシリコン酸化膜126の上に、有機BARCからなる第2の反射防止膜131を形成し、さらに第2の反射防止膜131上に第2のフォトレジスト132を塗布する。   The first photoresist 129 and the first antireflection film 128 are removed with a solvent. Thereafter, as shown in FIG. 15C, a second antireflection film 131 made of organic BARC is formed on the hard mask 127 a and the silicon oxide film 126, and further, the second antireflection film 131 is formed on the second antireflection film 131. Second photoresist 132 is applied.

そして、第2のフォトレジスト132を露光、現像することにより、ハードマスク127に覆われない配線パターン領域130aの一部にビアホール用の開口部133を形成する。   Then, by exposing and developing the second photoresist 132, a via hole opening 133 is formed in a part of the wiring pattern region 130 a that is not covered with the hard mask 127.

さらに、図16(a)に示すように、ビアホール用の開口部133を通して、第2の反射防止膜131、シリコン酸化膜126、SOG膜125、第3の層間絶縁膜124をエッチングしてビアホール134を形成する。   Further, as shown in FIG. 16A, the second antireflection film 131, the silicon oxide film 126, the SOG film 125, and the third interlayer insulating film 124 are etched through the via hole opening 133 to form a via hole 134. Form.

そして、第2のフォトレジスト132、第2の反射防止膜131を除去した後に、図16(b)に示すように、ハードマスク127aをエッチング防止マスクに使用して、シリコン酸化膜126とSOG膜125エッチングして配線パターン領域130aを深くし、配線用凹部135を形成する。   Then, after removing the second photoresist 132 and the second antireflection film 131, as shown in FIG. 16B, the silicon oxide film 126 and the SOG film are used using the hard mask 127a as an etching prevention mask. 125, the wiring pattern region 130a is deepened to form a wiring recess 135.

この後に、図16(c)に示すように、第3の層間絶縁膜124をマスクにして、ビアホール134の底部にあるシリコン窒化膜123をエッチングして第1の配線122の上面を露出させる。   Thereafter, as shown in FIG. 16C, the upper surface of the first wiring 122 is exposed by etching the silicon nitride film 123 at the bottom of the via hole 134 using the third interlayer insulating film 124 as a mask.

この後に、配線用凹部135内とビアホール134内を銅等により埋め込んでデュアルダマシン構造の配線を形成するが、その詳細は省略する。
特開2004−153019号公報 特開2004−23078号公報 特開2003−257942号公報 特開2001−338978号公報
Thereafter, the wiring recess 135 and the via hole 134 are filled with copper or the like to form a dual damascene structure wiring, but details thereof are omitted.
JP 2004-153019 A Japanese Patent Laid-Open No. 2004-23078 JP 2003-257842 A JP 2001-338978 A

ところで、図14(a)、(b)に示したように第2の導電膜105を部分的にエッチングして強誘電体キャパシタQの上部電極105aを形成した後に、そのエッチングにより発生した残渣、スカム等100をウェット洗浄処理により除去することが行われている。また、デュアルダマシンの形成においても、図16(c)に示したように配線用凹部135を形成した後にエッチングにより発生した残渣、スカム等100もウェット処理により除去することが行われている。   By the way, as shown in FIGS. 14A and 14B, after the second conductive film 105 is partially etched to form the upper electrode 105a of the ferroelectric capacitor Q, residues generated by the etching, Removal of the scum 100 or the like by wet cleaning is performed. Also in the formation of the dual damascene, as shown in FIG. 16C, the residue, scum, etc. 100 generated by etching after the formation of the wiring recess 135 is also removed by wet processing.

しかし、キャパシタ形成工程において、第2の導電膜103のマスク106としてTiNハードマスクを用いると、そのTiN膜に付着した残渣、スカム等はウェット洗浄処理によって容易に除去できず、そのまま残しておけばその後の工程で汚染源となる。そのTiN膜をウェット処理によりエッチングすることも考えられるが、そのエッチングによっても汚染源の発生は避けられない。   However, if a TiN hard mask is used as the mask 106 of the second conductive film 103 in the capacitor formation process, residues, scum, etc. adhering to the TiN film cannot be easily removed by the wet cleaning process and should be left as they are. It becomes a source of contamination in subsequent processes. Although it is conceivable to etch the TiN film by wet processing, the generation of contamination sources is unavoidable even by the etching.

なお、TiN膜をウェットエッチングするとすれば、その薬液としては、水酸化アンモニウム、過酸化水素、純水(DIW)、イソプロピルアルコール(IPA)の混合液が使用さる。   If the TiN film is wet-etched, a mixed solution of ammonium hydroxide, hydrogen peroxide, pure water (DIW), and isopropyl alcohol (IPA) is used as the chemical solution.

TiN膜に付着した残渣、スカム等を除去するために、ウェット洗浄処理に使用される薬液を変更することも可能であるが、PZT強誘電体膜104、第2の導電膜105の膜減りの無い薬液を作成することは容易ではない。   Although it is possible to change the chemical used in the wet cleaning process in order to remove residues, scum, etc. adhering to the TiN film, the PZT ferroelectric film 104 and the second conductive film 105 are reduced in film thickness. It is not easy to make no chemicals.

一方、デュアルダマシンの形成においては、シリコン窒化膜からなるハードマスク127aを用いているが、その表面に付着した残渣、スカム等100の除去も同様に難しい。   On the other hand, in the formation of the dual damascene, the hard mask 127a made of a silicon nitride film is used. However, removal of residues, scum, etc. 100 attached to the surface is also difficult.

本発明の目的は、ハードマスクを用いて膜をパターニングした後の基板上の残渣、スカム等をさらに減らすことができる半導体装置の製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device that can further reduce residues, scum, etc. on a substrate after patterning a film using a hard mask.

上記の課題を解決するための本発明に係る半導体装置に従えば、パターニングの対象となる第1の膜の上に、犠牲膜を介してハードマスクを形成し、ついで、ハードマスクに覆われない領域の第1の膜をエッチングしてパターニングし、その後に、犠牲膜をウェットエッチングすることにより、ハードマスクを第1の膜の上から剥離している。   According to the semiconductor device of the present invention for solving the above-described problem, a hard mask is formed on the first film to be patterned via a sacrificial film, and then not covered with the hard mask. The first film in the region is etched and patterned, and then the sacrificial film is wet-etched to peel off the hard mask from the first film.

第1の膜は、キャパシタの上部電極を構成する上部導電膜や、デュアルダマシンの配線溝が形成される絶縁膜などである。また、ハードマスクを窒化物から構成する場合に、窒化物は、例えば、シリコン窒化膜、窒化チタン膜のいずれかである。さらに、ハードマスクと第1の膜の間に介在される犠牲膜は、例えば、アルミナ膜、アルミニウム窒素酸化膜、タンタル酸化膜、チタン酸化膜のいずれかから選択される。   The first film is an upper conductive film constituting the upper electrode of the capacitor, an insulating film in which a dual damascene wiring trench is formed, or the like. When the hard mask is made of nitride, the nitride is, for example, either a silicon nitride film or a titanium nitride film. Further, the sacrificial film interposed between the hard mask and the first film is selected from any one of an alumina film, an aluminum nitrogen oxide film, a tantalum oxide film, and a titanium oxide film, for example.

本発明によれば、パターニングの対象となる第1の膜の上に、犠牲膜を介してハードマスクを形成し、さらにハードマスクに覆われない領域の第1の膜をエッチングしてパターニングし、さらに、ハードマスクを除去する際には犠牲膜をウェット処理により除去するようにしている。   According to the present invention, a hard mask is formed on a first film to be patterned via a sacrificial film, and the first film in a region not covered with the hard mask is etched and patterned. Further, when removing the hard mask, the sacrificial film is removed by wet processing.

これにより、第1の膜のパターニングに使用されるハードマスクを例えば窒化物のハード膜から構成する場合に、残渣、スカム等を第1の膜の上から容易に除去できる。しかも、ハードマスクのエッチングの際に窒化物などの残渣・スカム等が再付着することが防止される。   Accordingly, when a hard mask used for patterning the first film is formed of a nitride hard film, for example, residues, scum, and the like can be easily removed from the first film. In addition, it is possible to prevent a residue such as nitride, scum, and the like from reattaching during etching of the hard mask.

従って、半導体装置を製造する際の汚染物質の残存を抑制することが可能になる。   Therefore, it is possible to suppress the remaining of contaminants when manufacturing the semiconductor device.

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
(第1の実施の形態)
図1〜図5は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置の形成工程を示す断面図である。
まず、図1(a) に示す断面構造を形成するまでの工程を説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
1 to 5 are cross-sectional views showing a process for forming a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
First, steps required until a sectional structure shown in FIG.

図1(a)において、p型又はn型のシリコン(半導体)基板1の表面には、選択酸化法によってLOCOS構造の素子分離絶縁膜2が形成される。なお、素子分離絶縁膜2として、シャロートレンチアイソレーション(STI)構造を採用してもよい。   In FIG. 1A, an element isolation insulating film 2 having a LOCOS structure is formed on the surface of a p-type or n-type silicon (semiconductor) substrate 1 by a selective oxidation method. The element isolation insulating film 2 may employ a shallow trench isolation (STI) structure.

続いて、シリコン基板1のメモリセル領域Aと周辺回路領域Bにおける所定の活性領域(トランジスタ形成領域)にp型不純物とn型不純物を選択して導入することにより、メモリセル領域Aの活性領域に第1のウェル3aを形成し、周辺回路領域Bの活性領域には第2のウェル3bを形成する。   Subsequently, by selectively introducing p-type impurities and n-type impurities into predetermined active regions (transistor forming regions) in the memory cell region A and the peripheral circuit region B of the silicon substrate 1, the active region of the memory cell region A The first well 3a is formed in the first step, and the second well 3b is formed in the active region of the peripheral circuit region B.

その後、シリコン基板1の表面を熱酸化して、第1、第2のウェル3a、3bの各表面上でゲート絶縁膜4a、4b、4cとして使用されるシリコン酸化膜を形成する。   Thereafter, the surface of the silicon substrate 1 is thermally oxidized to form silicon oxide films used as the gate insulating films 4a, 4b, and 4c on the surfaces of the first and second wells 3a and 3b.

次に、素子分離絶縁膜2及びゲート絶縁膜4a、4b、4cの上に、導電膜として多結晶又は非晶質のシリコン膜とタングステンシリサイド膜を順に形成する。さらに、その導電膜の上に、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜のいずれか、あるいはそれらの二層構造からなる絶縁膜6を形成する。そして、絶縁膜6からシリコン膜までをフォトリソグラフィー法により所定の形状にパターニングすることにより、第1のウェル3aの上に間隔をおいて2つのゲート電極5a、5bを形成し、第2のウェル3bの上にゲート電極5cを形成する。ゲート電極5a、5b、5cの上面は絶縁膜6に覆われる。   Next, a polycrystalline or amorphous silicon film and a tungsten silicide film are sequentially formed as a conductive film on the element isolation insulating film 2 and the gate insulating films 4a, 4b, and 4c. Further, an insulating film 6 made of either a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a two-layer structure thereof is formed on the conductive film. Then, by patterning the insulating film 6 to the silicon film into a predetermined shape by photolithography, two gate electrodes 5a and 5b are formed on the first well 3a at intervals, and the second well is formed. A gate electrode 5c is formed on 3b. The upper surfaces of the gate electrodes 5a, 5b, and 5c are covered with the insulating film 6.

なお、第1のウェル3a上における一方のゲート電極5aは一部が省略して描かれている。   Note that a part of one gate electrode 5a on the first well 3a is omitted.

メモリセル領域Aでは、第1のウェル3a上方に形成された2つのゲート電極5a、5bはほぼ平行に間隔をおいて形成され、これらのゲート電極5a、5bは素子分離絶縁膜2の上に延在してワード線となる。   In the memory cell region A, the two gate electrodes 5a and 5b formed above the first well 3a are formed at a substantially parallel interval, and these gate electrodes 5a and 5b are formed on the element isolation insulating film 2. It extends to become a word line.

メモリセル領域Aにおける第1のウェル3aの上にゲート絶縁膜4a、4bを介して形成された2つのゲート電極5a,5bの両側のシリコン基板1には、第1のウェル3aとは逆導電型の不純物がイオン注入され、第1、第2のMOSトランジスタT1 ,T2 のソース/ドレインとなる第1、第2の不純物拡散領域7a,7b及び第3のn型不純物拡散領域(不図示)が形成される。 The silicon substrate 1 on both sides of the two gate electrodes 5a and 5b formed on the first well 3a in the memory cell region A via the gate insulating films 4a and 4b is oppositely conductive to the first well 3a. The first and second impurity diffusion regions 7a and 7b and the third n-type impurity diffusion region (non-impurity) which are the source / drain of the first and second MOS transistors T 1 and T 2 are implanted by ion implantation of a type impurity. Are formed).

それらの不純物拡散領域7a,7bは、ゲート電極5a,5bの側面に絶縁性のサイドウォール9を形成した後に、再び同じ導電型の不純物がイオン注入されてLDD構造となる。   In these impurity diffusion regions 7a and 7b, after insulating sidewalls 9 are formed on the side surfaces of the gate electrodes 5a and 5b, impurities of the same conductivity type are ion-implanted again to form an LDD structure.

第1のウェル3aの中央に位置する第1の不純物拡散領域7aは、その上方でビット線に電気的に接続され、また、第1のウェル3aの両側寄りに位置する第2の不純物拡散領域7bと第3の不純物拡散領域(不図示)は後述する強誘電体キャパシタに電気的に接続される。   The first impurity diffusion region 7a located in the center of the first well 3a is electrically connected to the bit line above the first impurity diffusion region 7a, and the second impurity diffusion region located near both sides of the first well 3a. 7b and a third impurity diffusion region (not shown) are electrically connected to a ferroelectric capacitor described later.

続いて、周辺回路領域Bにおける第2のウェル3bのうち、ゲート電極5cの両側のシリコン基板1には、第2のウェル3bとは逆導電型の不純物がイオン注入されて、第3のMOSトランジスタT3 のソース/ドレインとなる第4、第5の不純物拡散領域8a,8bが形成されている。それらの不純物拡散領域8a,8bは、側壁絶縁膜9の形成後に再度の不純物イオン注入によりLDD構造となる。 Subsequently, of the second well 3b in the peripheral circuit region B, the silicon substrate 1 on both sides of the gate electrode 5c is ion-implanted with an impurity having a conductivity type opposite to that of the second well 3b, so that the third MOS 4 serving as the source / drain of the transistor T 3, the fifth impurity diffusion regions 8a, 8b are formed. These impurity diffusion regions 8 a and 8 b have an LDD structure by impurity ion implantation again after the formation of the sidewall insulating film 9.

側壁絶縁膜9は、酸化シリコン(SiO2)などの絶縁膜をシリコン基板1、素子分離絶縁膜2及びゲート電極5a、5b、5cの上に形成した後に、この絶縁膜をエッチバックすることにより形成される。 The sidewall insulating film 9 is formed by forming an insulating film such as silicon oxide (SiO 2 ) on the silicon substrate 1, the element isolation insulating film 2 and the gate electrodes 5a, 5b, and 5c, and then etching back the insulating film. It is formed.

この後に、第1、第2及び第3のMOSトランジスタT1 、T2 、T3を覆う例えば酸窒化シリコン(SiON)のカバー膜10をプラズマCVD法によりシリコン基板1上に形成する。 Thereafter, a cover film 10 of, for example, silicon oxynitride (SiON) covering the first, second, and third MOS transistors T 1 , T 2 , T 3 is formed on the silicon substrate 1 by plasma CVD.

次に、TEOS(テトラエトキシシラン)ガスを用いるプラズマCVD法により、カバー膜10上に酸化シリコン(SiO2)膜を成長し、このシリコン酸化膜を第1の層間絶縁膜11として使用する。 Next, a silicon oxide (SiO 2 ) film is grown on the cover film 10 by plasma CVD using TEOS (tetraethoxysilane) gas, and this silicon oxide film is used as the first interlayer insulating film 11.

続いて、第1の層間絶縁膜11の緻密化処理として、常圧の酸素雰囲気中で第1の層間絶縁膜11を650℃の温度で10分間熱処理する。その後に、第1の層間絶縁膜11の上面を化学機械研磨(CMP)法により研磨して平坦化する。   Subsequently, as the densification treatment of the first interlayer insulating film 11, the first interlayer insulating film 11 is heat-treated at a temperature of 650 ° C. for 10 minutes in an atmospheric pressure oxygen atmosphere. Thereafter, the upper surface of the first interlayer insulating film 11 is polished and planarized by a chemical mechanical polishing (CMP) method.

次に、図1(b)に示すように、第1の層間絶縁膜11上に、密着膜12としてアルミナ(Al2O3)膜をスパッタにより形成する。その後、急速加熱処理により650℃の酸素雰囲気中でアルミナ膜を酸化する。密着膜12は、後述するキャパシタ下部電極との密着性を向上させるために形成される。 Next, as shown in FIG. 1B, an alumina (Al 2 O 3 ) film is formed as the adhesion film 12 on the first interlayer insulating film 11 by sputtering. Thereafter, the alumina film is oxidized in an oxygen atmosphere at 650 ° C. by rapid heat treatment. The adhesion film 12 is formed in order to improve adhesion with a capacitor lower electrode described later.

続いて、密着膜12上に、第1の導電膜13、強誘電体膜14、第2の導電膜15、アルミナ膜16を順に形成する。
第1の導電膜13としてプラチナ(Pt)、イリジウム(Ir)等を50〜300nmの厚さに形成する。
Subsequently, a first conductive film 13, a ferroelectric film 14, a second conductive film 15, and an alumina film 16 are sequentially formed on the adhesion film 12.
As the first conductive film 13, platinum (Pt), iridium (Ir), or the like is formed to a thickness of 50 to 300 nm.

また、強誘電体膜14として、PZT(PbZrTiO3)をスパッタ法によりアモルファス状態で形成する。続いて強誘電体膜17に結晶化の急速加熱処理、例えば575℃、1.25%のO2雰囲気中で90秒の熱処理を行う。 Further, as the ferroelectric film 14, PZT (PbZrTiO 3 ) is formed in an amorphous state by a sputtering method. Subsequently, the ferroelectric film 17 is subjected to a rapid heat treatment for crystallization, for example, a heat treatment for 90 seconds in an O 2 atmosphere at 575 ° C. and 1.25%.

なお、強誘電体層14の形成方法は、その他に、MOD(metal organic deposition)溶液を用いたスピンオン法、MOCVD(有機金属CVD)法、ゾル・ゲル溶液使用のスピンオン法などがある。また、強誘電体層17の材料としては、その他に、PZTにランタン(La)、ストロンチウム(Sr)、カルシウム(Ca)の少なくとも1つの元素を含む他のPZT系材料や、SrBi2Ta29、SrBi2(Ta,Nb)29 等のビスマス層状構造化合物、その他の金属酸化物強誘電体を採用してもよい。 Other methods for forming the ferroelectric layer 14 include a spin-on method using a MOD (metal organic deposition) solution, a MOCVD (organometallic CVD) method, and a spin-on method using a sol-gel solution. In addition, as the material of the ferroelectric layer 17, other PZT materials containing at least one element of lanthanum (La), strontium (Sr), calcium (Ca) in PZT, SrBi 2 Ta 2 O 9 , bismuth layered structure compounds such as SrBi 2 (Ta, Nb) 2 O 9 , and other metal oxide ferroelectrics may be employed.

第2の導電膜15は酸化イリジウム(IrO2)膜から構成される。IrO2膜は、例えば2ステップの成膜方法により形成され、その下層部として、第1のIrO2膜がスパッタ法により例えば100〜300nmの厚さとなるように形成される。そして、第1のIrO2膜の形成により受けた強誘電体膜14のダメージを元の状態に回復させるために、急速加熱処理、例えば700℃、1%のO2雰囲気中で20秒の熱処理が行われる。その後に、第2の導電膜15の上層部として第2のIrO2膜が第1のIrO2膜上に形成される。 The second conductive film 15 is composed of an iridium oxide (IrO 2 ) film. The IrO 2 film is formed by, for example, a two-step film formation method, and the first IrO 2 film is formed as a lower layer portion by a sputtering method so as to have a thickness of, for example, 100 to 300 nm. Then, in order to recover the damage of the ferroelectric film 14 received by the formation of the first IrO 2 film to the original state, a rapid heat treatment, for example, a heat treatment for 20 seconds in a 700 ° C., 1% O 2 atmosphere. Is done. Thereafter, the second IrO 2 film is formed on the first IrO 2 film as an upper layer portion of the second conductive film 15.

アルミナ膜16は、スパッタ法により例えば20nm〜50nmの厚さに形成される。その成膜条件として、例えば、アルミナをターゲットとして使用し、基板温度を常温(例えば20℃)、スパッタ雰囲気の圧力を1.0Pa、スパッタ雰囲気に流されるアルゴン(Ar)ガスの流量を20sccm、高周波(RF)バイアスパワーを2kWにそれぞれ設定する。アルミナ膜16は、後述するように、ハードマスクを除去する際の犠牲膜として使用される。   The alumina film 16 is formed to a thickness of 20 nm to 50 nm, for example, by sputtering. As film formation conditions, for example, alumina is used as a target, the substrate temperature is room temperature (for example, 20 ° C.), the pressure of the sputtering atmosphere is 1.0 Pa, the flow rate of argon (Ar) gas flowing in the sputtering atmosphere is 20 sccm, and the high frequency (RF) Bias power is set to 2 kW, respectively. As will be described later, the alumina film 16 is used as a sacrificial film when removing the hard mask.

TiN膜17は、スパッタ法により例えば約20nmの厚さに形成される。その成膜条件として、例えば、チタンをターゲットとして使用し、アルゴン(Ar)ガス及び窒素(N2)ガスをスパッタ雰囲気中に導入し、基板温度を例えば200℃に設定する。 The TiN film 17 is formed to a thickness of about 20 nm by sputtering, for example. As the film forming conditions, for example, titanium is used as a target, argon (Ar) gas and nitrogen (N 2 ) gas are introduced into the sputtering atmosphere, and the substrate temperature is set to 200 ° C., for example.

TiN膜17上にフォトレジスト18を塗布した後に、図1(c)に示すように、これを露光、現像してキャパシタ上部電極の平面形状にしてレジストパターン18aを形成する。続いて、図2(a)に示すように、レジストパターン18aをマスクにして、TiN膜17をスパッタによりエッチングし、これによりレジストパターン18aの下に残されたTiN膜17をハードマスク17aとして使用する。
なお、フォトレジスト18とTiN膜17の間に反射防止膜、例えば有機BARC膜を形成してもよい。
After applying a photoresist 18 on the TiN film 17, as shown in FIG. 1C, this is exposed and developed to form a planar pattern of the capacitor upper electrode to form a resist pattern 18a. Subsequently, as shown in FIG. 2A, the TiN film 17 is etched by sputtering using the resist pattern 18a as a mask, whereby the TiN film 17 left under the resist pattern 18a is used as the hard mask 17a. To do.
An antireflection film such as an organic BARC film may be formed between the photoresist 18 and the TiN film 17.

レジストパターン18aはTiN膜17のエッチング中に除去され、TiN膜17のエッチングによって発生した残渣、スカム等17bをウェット洗浄処理により除去するが、その残渣、スカム等17bはTiNのハードマスク17aの表面に付着した状態となる。なお、レジストパターン18aは、アルミナ膜16のパターニングの最中、前又は後に溶剤により除去するような厚さに形成されてもよい。   The resist pattern 18a is removed during the etching of the TiN film 17, and residues, scum, etc. 17b generated by the etching of the TiN film 17 are removed by a wet cleaning process. The residues, scum, etc. 17b are removed from the surface of the TiN hard mask 17a. It will be in the state which adhered to. The resist pattern 18a may be formed to a thickness that can be removed by a solvent before or after the patterning of the alumina film 16.

次に、図2(b)、(c)に示すように、ハードマスク17aに覆われない領域のアルミナ膜16、第2の導電膜15を連続してスパッタによりエッチングし、ハードマスク17aの下方に残された第2の導電膜15をキャパシタ上部電極15aとして使用する。   Next, as shown in FIGS. 2B and 2C, the alumina film 16 and the second conductive film 15 in a region not covered with the hard mask 17a are continuously etched by sputtering, and below the hard mask 17a. The remaining second conductive film 15 is used as the capacitor upper electrode 15a.

その後に、ハードマスク17aの表面に付着している残渣、スカム等17bをキャパシタ上部電極15a上から除去するために、図3(a)に示すように、アルミナ膜16を犠牲膜としてウェット処理によってエッチングする。   Thereafter, in order to remove residues, scum, etc. 17b adhering to the surface of the hard mask 17a from the capacitor upper electrode 15a, as shown in FIG. 3A, the alumina film 16 is used as a sacrificial film by wet processing. Etch.

そのウェット処理に使用される薬液として、フッ化アンモニウム、アミド、有機酸、有機酸塩類、水の混合液を使用する。その混合液としては、例えば、フッ化アンモニウム、グリコールエーテル、ジメチルアセトアミド、水を含む薬液、より具体的には、米国のエアプロダクツ・アンド・ケミカルズ社(Air Products and Chemicals, Inc.)の商品名ACTNE98や、或いは、米国のイーケーシー・テクノロジー社(EKC Technology K.K)の商品名KEC2xx又は6xx(2xx又は6xxシリーズ)がある。
その薬液に含まれるフッ化アンモニウムの濃度は0.05〜4.50容量%とすることが好ましい。また、薬液の温度は25〜50℃程度がアルミナのエッチングに好ましい。
As a chemical solution used for the wet treatment, a mixed solution of ammonium fluoride, amide, organic acid, organic acid salt, and water is used. As the mixed solution, for example, a chemical solution containing ammonium fluoride, glycol ether, dimethylacetamide, water, more specifically, a trade name of Air Products and Chemicals, Inc. of the United States. There is ACTNE98 or the product name KEC2xx or 6xx (2xx or 6xx series) of EKC Technology KK in the United States.
The concentration of ammonium fluoride contained in the chemical solution is preferably 0.05 to 4.50% by volume. The temperature of the chemical solution is preferably about 25 to 50 ° C. for etching alumina.

このような条件では、アルミナ膜16のエッチングレートは速く、TiN膜17のエッチングにより発生した残渣、スカム等17bは、アルミナ膜16のエッチングによるハードマスク17aの剥離に伴ってキャパシタ上部電極15a上から除去される。また、ここで使用される薬液は、強誘電体膜14とキャパシタ上部電極15aに膜減りを生じさせない。   Under such conditions, the etching rate of the alumina film 16 is fast, and residues, scum, etc. 17b generated by etching of the TiN film 17 are removed from the upper electrode 15a of the capacitor as the hard mask 17a is peeled off by etching of the alumina film 16. Removed. Further, the chemical solution used here does not cause film loss in the ferroelectric film 14 and the capacitor upper electrode 15a.

図6(a)、(b)は、アルミナ膜16を除去するためのウェット処理装置31であり、シリコン基板(シリコンウェハ)1を上面に搭載する吸着チャック32と、吸着チャック32を回転させる回転機構33を有している。また、吸着チャック32の外周には、薬液処理時には上に開かれる一方、水洗、乾燥時には下に閉じられる筒状のシャッター34が配置されている。   6A and 6B show a wet processing apparatus 31 for removing the alumina film 16, and a suction chuck 32 for mounting the silicon substrate (silicon wafer) 1 on its upper surface and a rotation for rotating the suction chuck 32. A mechanism 33 is provided. A cylindrical shutter 34 is disposed on the outer periphery of the suction chuck 32. The cylindrical shutter 34 is opened upward during chemical solution processing, and closed downward during washing and drying.

シャッター34が図6(a)に示すように開かれた状態では、シリコンウェハ1の回転による遠心力によりその上から放射された液体がシャッター34の下を通過する。これに対し、図6(b)に示すように閉じられた状態では、シリコンウェハ1の回転による遠心力により放射された液体がシャッター34の内壁に当たるようになっている。   In the state where the shutter 34 is opened as shown in FIG. 6A, the liquid radiated from above by the centrifugal force due to the rotation of the silicon wafer 1 passes under the shutter 34. On the other hand, in the closed state as shown in FIG. 6B, the liquid radiated by the centrifugal force due to the rotation of the silicon wafer 1 hits the inner wall of the shutter 34.

また、シャッター34の下方には、閉じられたシャッター34の内壁に当たった液体を回収する液回収桶35が配置されている。液回収桶35の上部開口端は吸着チャック32よりも下側に位置し、また、液回収桶35の底面は廃液口36を有している。   A liquid recovery bowl 35 is disposed below the shutter 34 to recover the liquid that has hit the inner wall of the closed shutter 34. The upper opening end of the liquid recovery bowl 35 is positioned below the suction chuck 32, and the bottom surface of the liquid recovery bowl 35 has a waste liquid port 36.

液回収桶35のさらに外周には、開かれたシャッター34の下を通過した薬液が当たる円筒36が配置されている。また、円筒36の外周の下端にはフランジ36aが設けられていて、液回収桶35の外周に設けられたフランジ35aとの間で液流路を形成している。   On the further outer periphery of the liquid recovery bowl 35, a cylinder 36 is disposed on which the chemical liquid that has passed under the opened shutter 34 hits. Further, a flange 36 a is provided at the lower end of the outer periphery of the cylinder 36, and a liquid flow path is formed with the flange 35 a provided on the outer periphery of the liquid recovery bowl 35.

このようなウェット処理装置において、図2(c)に示すような構造を有するシリコン基板1を吸着チャック32上に装着する。そして、図6(a)に示すようにシャッター34を開き、回転機構33により吸着チャック32を例えば120rpmで回転させ、さらに上記薬液を薬液ノズル37からシリコン基板1に供給してアルミナ膜16をエッチングする。その処理時間は、薬液の種類、濃度により適宜変更する。   In such a wet processing apparatus, the silicon substrate 1 having a structure as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 6A, the shutter 34 is opened, the suction chuck 32 is rotated at, for example, 120 rpm by the rotation mechanism 33, and the chemical solution is supplied from the chemical solution nozzle 37 to the silicon substrate 1 to etch the alumina film 16. To do. The treatment time is appropriately changed depending on the type and concentration of the chemical solution.

これにより、図3(a)に示すように、TiNよりなるハードマスク17aはキャパシタ上部電極15a上から剥離される。
その後に、図6(b)に示すようにシャッター34を閉じ、回転機構33により吸着チャック32を例えば300rpmの速度で回転させ、さらに純水をDIWノズル38からシリコン基板1に供給してキャパシタ上部電極15a、強誘電体膜14等を例えば約60秒間、洗浄する。
Thereby, as shown in FIG. 3A, the hard mask 17a made of TiN is peeled off from the capacitor upper electrode 15a.
After that, as shown in FIG. 6B, the shutter 34 is closed, the suction chuck 32 is rotated at a speed of, for example, 300 rpm by the rotation mechanism 33, and pure water is supplied from the DIW nozzle 38 to the silicon substrate 1 to The electrode 15a, the ferroelectric film 14 and the like are cleaned, for example, for about 60 seconds.

これらウェット処理により残渣・スカム等27bは薬液、洗浄液等とともにシリコン基板2から除去される。さらに、回転機構33により吸着チャック32を例えば4000rpmの速度で20秒間、回転させて、キャパシタ上部電極15a、強誘電体膜14等を乾燥させる。   By these wet treatments, the residue / scum 27b is removed from the silicon substrate 2 together with the chemical solution, the cleaning solution, and the like. Further, the suction chuck 32 is rotated by the rotation mechanism 33 at a speed of, for example, 4000 rpm for 20 seconds to dry the capacitor upper electrode 15a, the ferroelectric film 14, and the like.

次に、図3(b)に示すように、強誘電体膜14及びキャパシタ上部電極15aの上にレジストを塗布し、これを露光、現像することにより、キャパシタ上部電極15aを含む領域を覆うレジストパターン19を形成する。   Next, as shown in FIG. 3B, a resist is applied onto the ferroelectric film 14 and the capacitor upper electrode 15a, and this is exposed and developed to cover the region including the capacitor upper electrode 15a. A pattern 19 is formed.

続いて、図3(c)に示すようにレジストパターン19をマスクとして強誘電体膜14をエッチングする。この結果、強誘電体膜14からキャパシタ誘電体膜14aが形成される。パターニングされた強誘電体膜14は、キャパシタ上部電極15aの周囲に拡張した形状を有し、例えばワード線の延在方向に長い形状となっている。   Subsequently, as shown in FIG. 3C, the ferroelectric film 14 is etched using the resist pattern 19 as a mask. As a result, a capacitor dielectric film 14 a is formed from the ferroelectric film 14. The patterned ferroelectric film 14 has a shape expanded around the capacitor upper electrode 15a, and has a shape that is long in the extending direction of the word line, for example.

そのレジストパターン19を除去した後に、図4(a)に示すように、キャパシタ下部電極の形状を有する別のレジストパターン20を新たに形成し、このレジストパターン20をマスクとして第1の導電膜13をエッチングする。パターニングされた第1の導電膜13は、図4(b)に示すように、キャパシタ下部電極13aとなり、キャパシタ誘電体膜14aの下からはみ出してワード線延在方向にストライプ状に延び、さらにキャパシタ誘電体膜14a及びキャパシタ上部電極15aに覆われないコンタクト領域を有している。   After the resist pattern 19 is removed, another resist pattern 20 having the shape of the capacitor lower electrode is newly formed as shown in FIG. 4A, and the first conductive film 13 is formed using the resist pattern 20 as a mask. Etch. As shown in FIG. 4B, the patterned first conductive film 13 becomes a capacitor lower electrode 13a, protrudes from the bottom of the capacitor dielectric film 14a, and extends in a stripe shape in the word line extending direction. It has a contact region that is not covered by the dielectric film 14a and the capacitor upper electrode 15a.

以上のようなパターニングによって、1つのキャパシタ上部電極18とその下のキャパシタ誘電体膜14a及びキャパシタ下部電極13aによって、1つの強誘電体キャパシタQ1が構成される。 By the patterning as described above, by one of the underlying capacitor upper electrode 18 a capacitor dielectric film 14a and the capacitor lower electrode 13a, one ferroelectric capacitor Q 1 is constructed.

次に、強誘電体キャパシタQ1及び密着膜12の上にキャパシタ保護絶縁膜21としてアルミナ膜を約20〜50nm程度の厚さとなるようにスパッタにより形成する。なお、キャパシタ保護絶縁膜21としては、アルミナ膜の他、アルミニウム窒化酸化膜、タンタル酸化膜、チタン酸化膜などを用いてもよい。 Next, an alumina film is formed as a capacitor protection insulating film 21 on the ferroelectric capacitor Q 1 and the adhesion film 12 by sputtering so as to have a thickness of about 20 to 50 nm. As the capacitor protection insulating film 21, an aluminum nitride oxide film, a tantalum oxide film, a titanium oxide film, or the like may be used in addition to the alumina film.

続いて、図4(c)に示すように、レジストマスク(不図示)を用いてキャパシタ保護絶縁膜21及び密着膜12をパターニングすることにより、複数の強誘電体キャパシタQ1以外の領域で第1の層間絶縁膜14の表面を露出させる。 Subsequently, as shown in FIG. 4C, the capacitor protection insulating film 21 and the adhesion film 12 are patterned using a resist mask (not shown), so that the first region is formed in a region other than the plurality of ferroelectric capacitors Q1. The surface of one interlayer insulating film 14 is exposed.

次に、図5(a)に示すように、キャパシタ保護絶縁膜21及び第1の層間絶縁膜11の上に、第2の層間絶縁膜22としてシリコン酸化膜を約1μmの厚さに形成する。このシリコン酸化膜は、例えばTEOSを用いてCVD法により形成される。続いて、第2の層間層間絶縁膜22の上面をCMP法により平坦化する。この例では、CMP後における第2の層間絶縁膜22の残り膜厚は、メモリセル領域Aの強誘電体キャパシタQ1の上で約300nm程度とする。 Next, as shown in FIG. 5A, a silicon oxide film having a thickness of about 1 μm is formed as a second interlayer insulating film 22 on the capacitor protection insulating film 21 and the first interlayer insulating film 11. . This silicon oxide film is formed by CVD using TEOS, for example. Subsequently, the upper surface of the second interlayer insulating film 22 is planarized by the CMP method. In this example, the remaining film thickness of the second interlayer insulating film 22 after CMP is set to about 300 nm on the ferroelectric capacitor Q 1 in the memory cell region A.

さらに、第2の層間絶縁膜22の上にアルミナ膜23、下地絶縁膜24を順に形成する。アルミナ膜23は、その後の工程において強誘電体キャパシタQ1を水素、水から保護するために形成される。また、下地絶縁膜24は、その上に形成される配線との密着性を向上させるために酸化シリコンから構成され、TEOSをソースガスに用いるCVD法によって形成される。 Further, an alumina film 23 and a base insulating film 24 are sequentially formed on the second interlayer insulating film 22. The alumina film 23 is formed in order to protect the ferroelectric capacitor Q 1 from hydrogen and water in the subsequent process. Further, the base insulating film 24 is made of silicon oxide in order to improve the adhesion with the wiring formed thereon, and is formed by a CVD method using TEOS as a source gas.

次に、ビア形成用のレジストパターン(不図示)を第2の層間絶縁膜22上に形成し、下地絶縁膜24、アルミナ膜23、第2層間絶縁膜22、第1の層間絶縁膜11、カバー膜10をエッチングすることにより、図5(b)に示すように、キャパシタ上部電極15aの上と、キャパシタ下部電極13aのコンタクト領域の上と、不純物拡散領域7a,7b,8a,8bの上にそれぞれ、コンタクトホール22a〜22fを形成する。   Next, a via formation resist pattern (not shown) is formed on the second interlayer insulating film 22, and the base insulating film 24, the alumina film 23, the second interlayer insulating film 22, the first interlayer insulating film 11, By etching the cover film 10, as shown in FIG. 5B, on the capacitor upper electrode 15a, on the contact region of the capacitor lower electrode 13a, and on the impurity diffusion regions 7a, 7b, 8a and 8b. The contact holes 22a to 22f are formed respectively.

さらに、それぞれのコンタクトホール22a〜22f内面と下地絶縁膜24上面に、グルー膜としてチタン(Ti)膜と窒化チタン(TiN)膜をスパッタ法により順に形成する。さらに、六フッ化タングステン(WF6)をソースガスに用いてCVD法によってタングステン(W)膜をTiN膜上に成長してコンタクトホール22a〜22f内を完全に埋め込む。 Further, a titanium (Ti) film and a titanium nitride (TiN) film are sequentially formed as a glue film on the inner surfaces of the contact holes 22a to 22f and the upper surface of the base insulating film 24 by a sputtering method. Further, a tungsten (W) film is grown on the TiN film by CVD using tungsten hexafluoride (WF 6 ) as a source gas to completely fill the contact holes 22a to 22f.

その後に、下地絶縁膜24の上面からCMP法によりW膜、TiN膜、及びTiN膜を除去する。これにより、コンタクトホール22a〜22f内に残されたW膜、TiN膜及びTiN膜は、導電性プラグ25a〜25fとして適用される。   Thereafter, the W film, the TiN film, and the TiN film are removed from the upper surface of the base insulating film 24 by the CMP method. Thereby, the W film, the TiN film, and the TiN film left in the contact holes 22a to 22f are applied as the conductive plugs 25a to 25f.

その後に、下地絶縁膜24上と導電性プラグ25a〜25f上に金属膜を形成する。金属膜として、下地絶縁膜24上で例えば膜厚150nmのTiN膜と膜厚500nmのアルミニウム膜と膜厚5nmのTi膜と膜厚100nmのTiN 膜を順に形成する。   Thereafter, a metal film is formed on the base insulating film 24 and the conductive plugs 25a to 25f. As the metal film, for example, a TiN film having a thickness of 150 nm, an aluminum film having a thickness of 500 nm, a Ti film having a thickness of 5 nm, and a TiN film having a thickness of 100 nm are sequentially formed on the base insulating film 24.

続いて、その金属膜をフォトリソグラフィー法によりパターニングすることによって、図5(c)に示すように、第1のウェル3a中央の不純物拡散領域7aの上に導電性プラグ21aを解して接続される導電性パッド23が形成され、さらに、第2〜第6の導電性プラグ21b〜21fに接続される配線23〜27が形成される。   Subsequently, by patterning the metal film by photolithography, as shown in FIG. 5C, the conductive plug 21a is disconnected and connected on the impurity diffusion region 7a at the center of the first well 3a. The conductive pads 23 are formed, and further, the wirings 23 to 27 connected to the second to sixth conductive plugs 21b to 21f are formed.

導電性パッド23及び配線24〜27を形成した後に、さらに第3の層間絶縁膜を形成し、導電性プラグを形成し、さらに第3の層間絶縁膜の上にビット線などを形成するが、その詳細は省略する。   After forming the conductive pad 23 and the wirings 24 to 27, a third interlayer insulating film is further formed, a conductive plug is formed, and a bit line and the like are further formed on the third interlayer insulating film. Details thereof are omitted.

以上のように、ハードマスク17aと下部電極15aの間に形成されたアルミナ膜16を最適なウェット処理により除去することにより、ハードマスク17aをキャパシタ上部電極15a上から剥離して除去するようにしたので、ハードマスク17aの表面に付着した残渣、スカム等が再付着することが防止される。   As described above, the alumina film 16 formed between the hard mask 17a and the lower electrode 15a is removed by an optimal wet process, so that the hard mask 17a is peeled off from the capacitor upper electrode 15a and removed. Therefore, it is possible to prevent the residue, scum, and the like attached to the surface of the hard mask 17a from attaching again.

例えば、ハードマスク17aをそのまま残すと、図7に示すように、その表面には残渣が付着していたが、その下のアルミナ膜16をウェット処理で除去したところ、残渣等17bはハードマスク17aとともに薬液内に流された。   For example, when the hard mask 17a is left as it is, residues are attached to the surface as shown in FIG. 7, but when the underlying alumina film 16 is removed by wet processing, the residues 17b are not removed from the hard mask 17a. At the same time, it was poured into the chemical.

(第2の実施の形態)
図8、図9は、本発明の第2実施形態に係る半導体装置の形成工程を示す断面図である。なお、図8、図9において、図1〜図5と同じ符号は同一要素を示している。
(Second Embodiment)
8 and 9 are cross-sectional views showing the steps of forming a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. 8 and 9, the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 5 denote the same elements.

まず、図8(a)に示す構造を形成するまでの工程を説明する。
第1実施形態と同じ方法に従って、シリコン基板1のメモリセル領域A内の第1のウェル3aに、第1、第2のMOSトランジスタT1、T2を形成し、それらのMOSトランジスタT1、T2を覆うカバー膜10、第1の層間絶縁膜11を形成する。また、第1のウェル3aの周囲に形成される素子分離絶縁膜2にはSTI構造が採用されている。
First, steps required until a structure shown in FIG.
According to the same manner as the first embodiment, the first well 3a in the memory cell region A of the silicon substrate 1, first, to form a second MOS transistors T 1, T 2, those of the MOS transistors T 1, A cover film 10 and a first interlayer insulating film 11 covering T 2 are formed. The element isolation insulating film 2 formed around the first well 3a has an STI structure.

第1、第2のMOSトランジスタT1 ,T2 のそれぞれのゲート電極5a,5bの両側には、ソース/ドレインとなるLDD構造の第1、第2及び第3の不純物拡散領域7a,7b,7cが形成される。 On both sides of the gate electrodes 5a and 5b of the first and second MOS transistors T 1 and T 2 , there are first, second and third impurity diffusion regions 7a, 7b, 7c is formed.

そして、2つのゲート電極5a,5bの間にある第1の不純物拡散領域7a上にはフォトリソグラフィー法により第1のコンタクトホール11aが形成され、その中にはグルー膜としてチタン(Ti)膜とTiN膜が成長され、さらにタングステン膜がCVD法により成長され、これにより第1の導電性プラグ41が構成されている。なお、第1の層間絶縁膜11上のグルー膜とタングステン膜はCMPにより除去されている。   A first contact hole 11a is formed by photolithography on the first impurity diffusion region 7a between the two gate electrodes 5a and 5b, and a titanium (Ti) film and a glue film are formed therein. A TiN film is grown, and further a tungsten film is grown by a CVD method, whereby the first conductive plug 41 is configured. Note that the glue film and the tungsten film on the first interlayer insulating film 11 are removed by CMP.

次に、第1の層間絶縁膜11、第1の導電性プラグ41の上に、シリコン窒化膜よりなる酸化防止膜42と、シリコン酸化膜よりなる下地絶縁膜43を順にプラズマCVD法によりそれぞれ100nm程度の厚さに成長する。   Next, an antioxidant film 42 made of a silicon nitride film and a base insulating film 43 made of a silicon oxide film are sequentially formed on the first interlayer insulating film 11 and the first conductive plug 41 by a plasma CVD method to 100 nm. Grows to a degree of thickness.

さらに、フォトリソグラフィー法により下地絶縁膜43からカバー膜10までをパターニングして、第2、第3の不純物拡散領域7b,7cの上に第2、第3のコンタクトホール11b,11cを形成する。そして、第1の導電性プラグ41の形成と同様な方法により、第2、第3のコンタクトホール11b,11c内に第2、第3の導電性プラグ44,45を形成する。   Further, the base insulating film 43 to the cover film 10 are patterned by photolithography to form second and third contact holes 11b and 11c on the second and third impurity diffusion regions 7b and 7c. Then, the second and third conductive plugs 44 and 45 are formed in the second and third contact holes 11 b and 11 c by the same method as the formation of the first conductive plug 41.

次に、図8(b)に示すように、第2、第3の導電性プラグ44,45と下地絶縁膜43の上に第1の導電膜46を形成する。第1の導電膜46として、例えば厚さ200nmのIr膜と厚さ100nm程度のIrO2膜をスパッタ法により形成する。 Next, as shown in FIG. 8B, a first conductive film 46 is formed on the second and third conductive plugs 44 and 45 and the base insulating film 43. As the first conductive film 46, for example, an Ir film having a thickness of 200 nm and an IrO 2 film having a thickness of about 100 nm are formed by sputtering.

なお、第1導電膜46を形成する前又は後に例えば膜剥がれ防止のために下地絶縁膜43をアニールする。アニール方法として、例えば、アルゴン雰囲気中において600〜750℃で加熱するRTAを採用する。   Note that the base insulating film 43 is annealed before or after the first conductive film 46 is formed, for example, to prevent film peeling. As an annealing method, for example, RTA heated at 600 to 750 ° C. in an argon atmosphere is employed.

次に、第1導電膜46上に、強誘電体膜47として例えば膜厚100nmのPZT膜をスパッタ法により形成する。強誘電体膜47の形成方法は、その他に、MOD法、MOCVD法、ゾル・ゲル法などがある。また、強誘電体膜47の材料としては、PZTの他に、PLCSZT、PLZTのような他のPZT系材料や、ビスマス(Bi)系材料のSrBi2(TaxNb1-x)2O9(但し、0<x≦1)、Bi4Ti2O12等を使用してもよい。 Next, a PZT film of, eg, a 100 nm-thickness is formed as a ferroelectric film 47 on the first conductive film 46 by sputtering. Other methods for forming the ferroelectric film 47 include the MOD method, the MOCVD method, and the sol-gel method. As the material of the ferroelectric film 47, in addition to PZT, other PZT materials such as PLCSZT and PLZT, and bismuth (Bi) material SrBi 2 (Ta x Nb 1-x ) 2 O 9 (However, 0 <x ≦ 1), Bi 4 Ti 2 O 12 or the like may be used.

続いて、酸素雰囲気中で強誘電体膜47をアニールにより結晶化する。アニールとして、例えばアルゴンと酸素の混合ガス雰囲気中で基板温度600℃、時間90秒の条件を第1ステップ、酸素雰囲気中で基板温度750℃、時間60秒の条件を第2ステップとする2ステップのRTA処理を採用する。   Subsequently, the ferroelectric film 47 is crystallized by annealing in an oxygen atmosphere. As the annealing, for example, the first step is a substrate temperature of 600 ° C. for 90 seconds in a mixed gas atmosphere of argon and oxygen, and the second step is a substrate temperature of 750 ° C. for 60 seconds in an oxygen atmosphere. RTA processing is adopted.

さらに、強誘電体膜47の上に、第2導電膜48として例えば膜厚300nmの酸化イリジウムをスパッタ法により形成する。酸化イリジウム膜の成長条件は、イリジウムターゲットを使用し、スパッタパワーを1kWとし、成長雰囲気中にアルゴンと酸素をそれぞれ流す。   Further, on the ferroelectric film 47, for example, iridium oxide having a film thickness of 300 nm is formed as the second conductive film 48 by sputtering. As growth conditions for the iridium oxide film, an iridium target is used, the sputtering power is 1 kW, and argon and oxygen are allowed to flow in the growth atmosphere.

この後に、第2導電膜48上に、犠牲酸化膜となるアルミナ膜49をスパッタ法により例えば20nm〜50nmの厚さに形成する。その成膜条件として、例えば、アルミナをターゲットとして使用し、基板温度を常温(例えば20℃)、スパッタ雰囲気の圧力を1.0Pa、スパッタ雰囲気に流されるアルゴン(Ar)ガスの流量を20sccm、高周波(RF)バイアスパワーを2kWにそれぞれ設定する。   Thereafter, an alumina film 49 serving as a sacrificial oxide film is formed on the second conductive film 48 to a thickness of, for example, 20 nm to 50 nm by sputtering. As film formation conditions, for example, alumina is used as a target, the substrate temperature is room temperature (for example, 20 ° C.), the pressure of the sputtering atmosphere is 1.0 Pa, the flow rate of argon (Ar) gas flowing in the sputtering atmosphere is 20 sccm, and the high frequency (RF) Bias power is set to 2 kW, respectively.

さらに、アルミナ膜49上に、TiN膜50とシリコン酸化膜51をそれぞれ例えば約20nm、約70nmの厚さとなるように順に形成する。TiN膜50は、スパッタ法により形成され、その成膜条件として、例えば、チタンをターゲットとして使用し、成膜雰囲気中に窒素ガスを流す。   Further, a TiN film 50 and a silicon oxide film 51 are sequentially formed on the alumina film 49 so as to have thicknesses of about 20 nm and about 70 nm, respectively. The TiN film 50 is formed by a sputtering method. As a film forming condition, for example, titanium is used as a target, and nitrogen gas is allowed to flow in the film forming atmosphere.

また、シリコン酸化膜51は、高密度プラズマ(HDP)CVD法により成長される。その成長条件は、例えば、シリコン基板1のバイアス電力を0Wとし、シリコン基板1に対向する電極の高周波電力のパワーを3500Wとし、さらに、基板温度を約250℃、成長圧力を15mTorr、シラン(SiH4)ガスの流量を70sccm、酸素(O2)ガスの流量を525sccm、アルゴン(Ar)ガスの流量を420sccmとする。 The silicon oxide film 51 is grown by a high density plasma (HDP) CVD method. The growth conditions are, for example, that the bias power of the silicon substrate 1 is 0 W, the high frequency power of the electrode facing the silicon substrate 1 is 3500 W, the substrate temperature is about 250 ° C., the growth pressure is 15 mTorr, and silane (SiH 4 ) The gas flow rate is 70 sccm, the oxygen (O 2 ) gas flow rate is 525 sccm, and the argon (Ar) gas flow rate is 420 sccm.

シリコン酸化膜51は、HDPCVD法を採用することに限定されるものではなく、強誘電体膜47へのダメージを低減するための他の成長方法、例えばTEOS、酸化窒素(N2O)、酸素(O2)を使用し、プラズマ放電中の反応を利用したプラズマエンハンストCVD法により低水分、低ストレスで成長されてもよい。 The silicon oxide film 51 is not limited to adopting the HDPCVD method, but other growth methods for reducing damage to the ferroelectric film 47, for example, TEOS, nitrogen oxide (N 2 O), oxygen (O 2 ) may be used, and growth may be performed with low moisture and low stress by a plasma enhanced CVD method using a reaction during plasma discharge.

その後に、シリコン酸化膜51上にフォトレジスト52を塗布し、これを露光、現像して、第2、第3の導電性プラグ44,45の上方で、キャパシタ平面形状にする。なお、フォトレジスト52とシリコン酸化膜51の間に反射防止膜、例えば有機BARC膜を形成してもよい。   Thereafter, a photoresist 52 is applied on the silicon oxide film 51, and this is exposed and developed to form a capacitor planar shape above the second and third conductive plugs 44 and 45. An antireflection film such as an organic BARC film may be formed between the photoresist 52 and the silicon oxide film 51.

次に、図8(c)に示すように、フォトレジスト52をマスクにして、シリコン酸化膜51とTiN膜50をスパッタによりエッチングし、これによりフォトレジスト52の下に残されたシリコン酸化膜51及びTiN膜50をハードマスク53として使用する。   Next, as shown in FIG. 8C, using the photoresist 52 as a mask, the silicon oxide film 51 and the TiN film 50 are etched by sputtering, whereby the silicon oxide film 51 left under the photoresist 52 is etched. The TiN film 50 is used as the hard mask 53.

そして、フォトレジスト52を溶剤により除去した後に、TiN膜50のエッチングによって発生した残渣、スカム等をウェット洗浄処理により除去するが、その残渣、スカム等はハードマスク52の表面、特にTiN膜50の側面に付着して容易に除去できない状態となる。   Then, after removing the photoresist 52 with a solvent, residues, scum, and the like generated by etching of the TiN film 50 are removed by a wet cleaning process. The residues, scum, etc. are removed from the surface of the hard mask 52, particularly the TiN film 50. It will be in the state which cannot be easily removed by adhering to the side surface.

次に、図9(a) に示すように、ハードマスク53に覆われない領域のアルミナ膜49、第2導電膜48、強誘電体膜47、第1導電膜46を順次エッチングしてパターニングする。この場合、強誘電体膜47は、塩素とアルゴンを含む雰囲気中でスパッタによりエッチングされる。また、第2の導電膜48と第1の導電膜46は、臭素(Br2)導入雰囲気中でスパッタ反応によりエッチングされる。 Next, as shown in FIG. 9A, the alumina film 49, the second conductive film 48, the ferroelectric film 47, and the first conductive film 46 in a region not covered with the hard mask 53 are sequentially etched and patterned. . In this case, the ferroelectric film 47 is etched by sputtering in an atmosphere containing chlorine and argon. The second conductive film 48 and the first conductive film 46 are etched by a sputtering reaction in a bromine (Br 2 ) -introduced atmosphere.

以上により、酸化防止絶縁膜43の上には、第1の導電膜46よりなるキャパシタQ2の下部電極46aと、強誘電体膜47よりなるキャパシタQ2の誘電体膜47aと、第2の導電膜48よりなるキャパシタQ2の上部電極48aが形成される。 Thus, on the oxidation-preventing insulating film 43, a lower electrode 46a of the capacitor Q 2 to which consists of the first conductive film 46, the capacitor Q 2 to which made of a ferroelectric film 47 and the dielectric film 47a, the second upper electrode 48a of the capacitor Q 2 to which consisting the conductive film 48 is formed.

そして、第1のウェル3a上において、1つの下部電極46aは第2の導電性プラグ44を介して第2不純物拡散領域7bに電気的に接続され、また、別の下部電極46aは第3の導電性プラグ45を介して第3不純物拡散領域7cに電気的に接続される。   On the first well 3a, one lower electrode 46a is electrically connected to the second impurity diffusion region 7b through the second conductive plug 44, and another lower electrode 46a is connected to the third well 46a. It is electrically connected to the third impurity diffusion region 7 c through the conductive plug 45.

その後に、図9(b)に示すように、ハードマスク53を除去する。ハードマスク53の除去は、例えば、第1実施形態と同様な条件で、図6に示したウェット処理装置によりアルミナ膜49をエッチングすることにより行われる。   Thereafter, as shown in FIG. 9B, the hard mask 53 is removed. The removal of the hard mask 53 is performed, for example, by etching the alumina film 49 with the wet processing apparatus shown in FIG. 6 under the same conditions as in the first embodiment.

そのウェット処理に使用される薬液として、例えば、第1実施形態と同様な薬液、例えば、フッ化アンモニウム、アミド、有機酸、有機酸塩類、水の混合液を使用する。その混合液としては、例えばフッ化アンモニウム、グリコールエーテル、ジメチルアセトアミド、水を含む薬液を使用する。その薬液に含まれるフッ化アンモニウムの濃度は0.05〜4.50容量%とすることが好ましい。また、薬液の温度は25〜50℃程度がアルミナ膜49のエッチングに好ましい。   As the chemical solution used for the wet treatment, for example, a chemical solution similar to that of the first embodiment, for example, a mixed solution of ammonium fluoride, amide, organic acid, organic acid salt, and water is used. As the mixed solution, for example, a chemical solution containing ammonium fluoride, glycol ether, dimethylacetamide, and water is used. The concentration of ammonium fluoride contained in the chemical solution is preferably 0.05 to 4.50% by volume. The temperature of the chemical solution is preferably about 25 to 50 ° C. for etching the alumina film 49.

この条件によれば、ハードマスク53を構成するアンバイアス、温度約250℃で形成されたシリコン酸化膜51のエッチングレートは0.2〜0.4nm/分である一方、アルミナ膜49のエッチングレートは5〜6nm/分である。従って、アルミナ膜49のエッチングレートは速く、ハードマスク53表面の残渣等は、アルミナ膜49のエッチングによってハードマスク53とともに上部電極48a上から剥離される。   According to this condition, the etching rate of the silicon oxide film 51 formed at an unbias and temperature of about 250 ° C. constituting the hard mask 53 is 0.2 to 0.4 nm / min, while the etching rate of the alumina film 49 is Is 5 to 6 nm / min. Therefore, the etching rate of the alumina film 49 is fast, and the residue on the surface of the hard mask 53 is peeled off from the upper electrode 48 a together with the hard mask 53 by the etching of the alumina film 49.

続いて、エッチングによる強誘電体膜47のダメージを回復するために、回復アニールを行う。この場合の回復アニールは、例えば、基板温度650℃、60分間の条件で酸素雰囲気中で行われる。   Subsequently, recovery annealing is performed to recover damage to the ferroelectric film 47 due to etching. In this case, the recovery annealing is performed, for example, in an oxygen atmosphere at a substrate temperature of 650 ° C. for 60 minutes.

次に、図9(c)に示す構造を形成するまでの工程を説明する。
キャパシタQ2を覆うキャパシタ保護絶縁膜54として膜厚50nmのアルミナをスパッタにより形成した後に、酸素雰囲気中において650℃、60分間の条件でキャパシタQ2をアニールする。このキャパシタ保護絶縁膜54は、プロセスダメージからキャパシタQ2を保護するものである。
Next, steps required until a structure shown in FIG.
After forming alumina having a film thickness of 50 nm as the capacitor protective insulating film 54 covering the capacitor Q 2 by sputtering, the capacitor Q 2 is annealed in an oxygen atmosphere at 650 ° C. for 60 minutes. This capacitor protection insulating film 54 protects the capacitor Q 2 from process damage.

続いて、キャパシタ保護絶縁膜54上に第2の層間絶縁膜55としてシリコン酸化膜を形成する。このシリコン酸化膜は、TEOSを用いてCVD法により形成され、成長後にCMPにより平坦化される。   Subsequently, a silicon oxide film is formed as a second interlayer insulating film 55 on the capacitor protection insulating film 54. This silicon oxide film is formed by the CVD method using TEOS, and is flattened by CMP after the growth.

さらに、キャパシタQ2の上部電極48aと第1の導電性プラグ41の上にコンタクトホールを形成し、さらにその中に第4、第5の導電性プラグ56,57を埋め込む。導電性プラグ56,57の形成方法は、第1の導電性プラグ41の形成工程と同様である。 Further, a contact hole is formed on the upper electrode 48a and the first conductive plug 41 of the capacitors Q 2, further embedding the fourth, fifth conductive plugs 56, 57 therein. The method for forming the conductive plugs 56 and 57 is the same as the process for forming the first conductive plug 41.

この後に、第1の不純物拡散領域7a上方の導電性プラグ56に接続されるビット線用導電パッド58と、上部電極48a上の導電性プラグ57に接続される配線59を第3の層間絶縁膜55上に形成する。   Thereafter, a bit line conductive pad 58 connected to the conductive plug 56 above the first impurity diffusion region 7a and a wiring 59 connected to the conductive plug 57 on the upper electrode 48a are connected to the third interlayer insulating film. 55 is formed.

この後に、特に詳細は説明しないが、第2の層間絶縁膜55、配線59及び導電性パッド58の上に層間絶縁膜、導電性プラグ、配線等の形成が行われる。   Thereafter, although not described in detail, an interlayer insulating film, a conductive plug, a wiring, and the like are formed on the second interlayer insulating film 55, the wiring 59, and the conductive pad 58.

上述したように本実施形態では、TiN膜50、シリコン酸化膜51の二層構造からハードマスク53を構成し、ハードマスク53と第1の導電膜48の間に犠牲膜としてアルミナ膜49を介在させ、ハードマスク53の使用後は、アルミナ膜49をウェット処理によって除去することによりハードマスク53を剥離するようにしている。
従って、ハードマスク53に付着した残渣、スカム等は、薬液や洗浄液とともに容易に除去されてその後の工程で、汚染源となることはない。
As described above, in the present embodiment, the hard mask 53 is composed of the two-layer structure of the TiN film 50 and the silicon oxide film 51, and the alumina film 49 is interposed between the hard mask 53 and the first conductive film 48 as a sacrificial film. After the hard mask 53 is used, the hard mask 53 is removed by removing the alumina film 49 by wet processing.
Therefore, residues, scum, etc. adhering to the hard mask 53 are easily removed together with the chemical solution and the cleaning solution and do not become a contamination source in the subsequent steps.

(第3の実施の形態)
図10〜図13は、本発明の第3実施形態に係る半導体装置の形成方法を示す断面図である。
まず、図10(a)に示す構造を形成するまでの工程について説明する。
(Third embodiment)
10 to 13 are sectional views showing a method for forming a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.
First, steps required until a structure shown in FIG.

シリコン(半導体)基板61上には、第1の層間絶縁膜62が形成され、さらにその上には、厚さ約150nmの第1のSOG膜63と厚さ約100nmの第2の層間絶縁膜64が形成されている。第1、第の層間絶縁膜62,64として、それぞれプラズマCVD法により例えばシリコン酸化膜が成長される。
また、第1のSOG膜63及び第2の層間絶縁膜64には、第1の溝65が約200nmの幅で形成され、第1の溝65にはその内周面に沿って高融点金属、例えばTiN又は窒化タンタル(TaN)からなるバリアメタル膜が形成されている。
A first interlayer insulating film 62 is formed on a silicon (semiconductor) substrate 61. Further, a first SOG film 63 having a thickness of about 150 nm and a second interlayer insulating film having a thickness of about 100 nm are formed thereon. 64 is formed. As the first and second interlayer insulating films 62 and 64, for example, silicon oxide films are grown by plasma CVD.
The first SOG film 63 and the second interlayer insulating film 64 have a first groove 65 with a width of about 200 nm, and the first groove 65 has a refractory metal along the inner peripheral surface thereof. For example, a barrier metal film made of TiN or tantalum nitride (TaN) is formed.

また、第1の溝65内ではバリアメタル膜上に銅膜がスパッタにより形成され、第1の溝65における銅膜及びバリアメタル膜により第1の配線66が構成される。なお、第2の層間絶縁膜64上に形成されたバリアメタル膜と銅膜はCMPにより除去される。   In the first groove 65, a copper film is formed on the barrier metal film by sputtering, and the first wiring 66 is constituted by the copper film and the barrier metal film in the first groove 65. Note that the barrier metal film and the copper film formed on the second interlayer insulating film 64 are removed by CMP.

次に、第1の配線66及び第2の層間絶縁膜64の上には、例えば、厚さ約70nmのシリコン窒化膜よりなる第1の酸化防止膜70、厚さ約280nmのシリコン酸化膜よりなる第3の層間絶縁膜71をプラズマCVD法により形成する。   Next, on the first wiring 66 and the second interlayer insulating film 64, for example, a first antioxidant film 70 made of a silicon nitride film having a thickness of about 70 nm and a silicon oxide film having a thickness of about 280 nm are formed. A third interlayer insulating film 71 is formed by plasma CVD.

さらに、第3の層間絶縁膜71上に厚さ約150nmの第2のSOG膜72を形成し、続いて、第2のSOG膜72上に厚さ約100nmのシリコン酸化膜よりなる第4の層間絶縁膜73をプラズマCVD法により成長する。   Further, a second SOG film 72 having a thickness of about 150 nm is formed on the third interlayer insulating film 71. Subsequently, a fourth SOG film made of a silicon oxide film having a thickness of about 100 nm is formed on the second SOG film 72. An interlayer insulating film 73 is grown by plasma CVD.

なお、第1〜第4の層間絶縁膜62,64,71,73として低誘電率の有機絶縁膜を適用してもよい。また、第1、第2のSOG膜63、72は、構成材料が限定されるものではないが、例えば第1〜第4の層間絶縁膜62,64,71,73に対していずれかの選択エッチングが可能な材料が選ばれる。   A low dielectric constant organic insulating film may be applied as the first to fourth interlayer insulating films 62, 64, 71, 73. The first and second SOG films 63 and 72 are not limited in their constituent materials. For example, any of the first and fourth interlayer insulating films 62, 64, 71 and 73 is selected. A material that can be etched is selected.

次に、第4の層間絶縁膜73上に犠牲膜として厚さ約50nmのアルミナ膜74をスパッタにより形成し、その上に、第1のシリコン窒化膜70より厚い第2のシリコン窒化膜75をプラズマCVD法により成長する。また、第2のシリコン窒化膜75上には、有機BARCからなる反射防止膜76を形成し、さらにその上にフォトレジスト77を塗布する。そして、フォトレジスト77を露光、現像して配線領域Cに開口77aを形成する。   Next, an alumina film 74 having a thickness of about 50 nm is formed as a sacrificial film on the fourth interlayer insulating film 73 by sputtering, and a second silicon nitride film 75 thicker than the first silicon nitride film 70 is formed thereon. Growing by plasma CVD method. An antireflection film 76 made of organic BARC is formed on the second silicon nitride film 75, and a photoresist 77 is applied thereon. Then, the photoresist 77 is exposed and developed to form an opening 77a in the wiring region C.

次に、図10(b)に示すように、フォトレジスト77の開口77aから露出した反射防止膜76からアルミナ膜74までを例えば反応性イオンエッチング(RIE)法によりエッチングして配線溝78を形成する。   Next, as shown in FIG. 10B, the wiring groove 78 is formed by etching, for example, reactive ion etching (RIE) from the antireflection film 76 to the alumina film 74 exposed from the opening 77a of the photoresist 77. Next, as shown in FIG. To do.

さらに、図10(c)に示すように、フォトレジスト77、反射防止膜76を除去する。フォトレジスト77は、アルミナ膜74のエッチングの最中か前か後のいずれかで除去されればよい。パターニングされた第2のシリコン窒化膜75は、ハードマスク75aとして使用される。ハードマスク75aを形成するためのシリコン窒化膜75のエッチング時に残渣、スカム等が発生し、その後のウェット洗浄処理によっても除去されずに、その一部はハードマスク75aの表面に付着した状態となる。   Further, as shown in FIG. 10C, the photoresist 77 and the antireflection film 76 are removed. The photoresist 77 may be removed either before, during, or after the etching of the alumina film 74. The patterned second silicon nitride film 75 is used as a hard mask 75a. Residues, scum, and the like are generated during the etching of the silicon nitride film 75 for forming the hard mask 75a, and a part thereof is attached to the surface of the hard mask 75a without being removed by the subsequent wet cleaning process. .

続いて、図11(a)に示すように、配線溝78内とハードマスク75aの上に、有機BARCからなる第2の反射防止膜79を形成し、さらにその上に第2のフォトレジスト80を塗布する。そして、第2のフォトレジスト80を露光、現像してビア形成用開口80aを形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 11A, a second antireflection film 79 made of organic BARC is formed in the wiring trench 78 and on the hard mask 75a, and further, a second photoresist 80 is formed thereon. Apply. Then, the second photoresist 80 is exposed and developed to form a via forming opening 80a.

次に、図11(b)に示すように、ビア形成用開口80aから露出するアルミナ膜74から第3の層間絶縁膜71までを例えばRIE法でドライエッチングしてビアホール81を形成する。この場合、第1の酸化防止膜70はエッチングストッパとなる。続いて、図11(c)に示すように、第2のフォトレジスト80と第2の反射防止膜79を除去する。   Next, as shown in FIG. 11B, via holes 81 are formed by dry etching, for example, by the RIE method, from the alumina film 74 exposed through the via forming opening 80a to the third interlayer insulating film 71. In this case, the first antioxidant film 70 serves as an etching stopper. Subsequently, as shown in FIG. 11C, the second photoresist 80 and the second antireflection film 79 are removed.

さらに、図12(a)、(b)に示すように、配線用溝78から露出している第4の層間絶縁膜73と第2のSOG膜72をエッチングして配線用溝78を深くする。この場合、フッ素を含むガスを用いるドライエッチングにより第4の層間絶縁膜73及び第2のSOG膜72をエッチングする一方、ハードマスク75a及び第1のシリコン窒化膜64をエッチングストッパとする。   Further, as shown in FIGS. 12A and 12B, the fourth interlayer insulating film 73 and the second SOG film 72 exposed from the wiring groove 78 are etched to deepen the wiring groove 78. . In this case, the fourth interlayer insulating film 73 and the second SOG film 72 are etched by dry etching using a gas containing fluorine, while the hard mask 75a and the first silicon nitride film 64 are used as etching stoppers.

さらに、図12(c)に示すように、ビアホール81を通して、シリコン窒化膜よりなる第1の酸化防止膜64をRIE法によりエッチングし、これにより第1の配線66の一部を露出させてビアホール81をさらに深くする。エッチングガスとして例えばCHF3、Ar、O2の混合ガスを使用し、第4の層間絶縁膜73をエッチングしない条件とする。この場合、シリコン窒化膜からなるハードマスク75aはエッチングされて薄くなり、エッチングによる残渣・スカム等がその表面に付着する。 Further, as shown in FIG. 12C, the first antioxidant film 64 made of a silicon nitride film is etched by the RIE method through the via hole 81, thereby exposing a part of the first wiring 66 and exposing the via hole. Make 81 deeper. For example, a mixed gas of CHF 3 , Ar, and O 2 is used as an etching gas, and the fourth interlayer insulating film 73 is not etched. In this case, the hard mask 75a made of a silicon nitride film is etched and thinned, and residues, scum, and the like resulting from etching adhere to the surface.

次に、図13(a)に示すようにハードマスク75aを除去する。ハードマスク75aの除去は、例えば、第1実施形態と同様な条件で、図6に示したウェット処理装置を使用して、アルミナ膜74をエッチングすることにより行われる。   Next, as shown in FIG. 13A, the hard mask 75a is removed. The removal of the hard mask 75a is performed, for example, by etching the alumina film 74 using the wet processing apparatus shown in FIG. 6 under the same conditions as in the first embodiment.

そのウェット処理に使用される薬液として、フッ化アンモニウム、アミド、有機酸、有機酸塩類、水の混合液を使用する。その混合液として、第1実施形態に例示したと同様な薬液を使用し、例えば、フッ化アンモニウム、グリコールエーテル、ジメチルアセトアミド、水を含む薬液を使用する。その薬液に含まれるフッ化アンモニウムの濃度は0.05〜4.50容量%とすることが好ましい。また、薬液の温度は25〜50℃程度が好ましい。   As a chemical solution used for the wet treatment, a mixed solution of ammonium fluoride, amide, organic acid, organic acid salt, and water is used. As the mixed solution, the same chemical solution as exemplified in the first embodiment is used, and for example, a chemical solution containing ammonium fluoride, glycol ether, dimethylacetamide, and water is used. The concentration of ammonium fluoride contained in the chemical solution is preferably 0.05 to 4.50% by volume. The temperature of the chemical solution is preferably about 25 to 50 ° C.

アルミナ膜74のエッチングレートは速く、シリコン窒化膜からなるハードマスク75aの表面の残渣、スカム等は、アルミナ膜74のエッチングによりハードマスク75aとともに第4の層間絶縁膜74上から剥離される。これにより清浄な第4の層間絶縁膜73の上面が露出する。   The etching rate of the alumina film 74 is fast, and residues, scum, etc. on the surface of the hard mask 75a made of a silicon nitride film are peeled off from the fourth interlayer insulating film 74 together with the hard mask 75a by the etching of the alumina film 74. As a result, the upper surface of the clean fourth interlayer insulating film 73 is exposed.

次に、図13(b)に示すように、TiN又はTaNよりなるバリア膜を配線溝78とビアホール81の内面に沿って成長し、さらにその中を銅膜によって埋め込んで、ビアホール81内に銅のビア82を形成し、さらに配線溝78内には銅よりなる第2の配線83を形成する。なお、第4の層間絶縁膜73上のバリアメタル膜及び銅膜はCMPにより除去される。   Next, as shown in FIG. 13B, a barrier film made of TiN or TaN is grown along the inner surfaces of the wiring trench 78 and the via hole 81, and the copper film is embedded in the barrier film, and the via hole 81 is filled with copper. In addition, a second wiring 83 made of copper is formed in the wiring groove 78. Note that the barrier metal film and the copper film on the fourth interlayer insulating film 73 are removed by CMP.

そして、第2の配線83上にシリコン窒化膜よりなる第2の酸化防止膜84を形成する。この後に、さらに同じような工程により三層目の配線と二層目のビアが形成されることになる。   Then, a second antioxidant film 84 made of a silicon nitride film is formed on the second wiring 83. Thereafter, a third-layer wiring and a second-layer via are formed by a similar process.

以上の実施形態において、ハードマスク75aを構成するシリコン窒化膜75をパターニングする際に発生する残渣、スカム等がハードマスク75aに付着しても、その後に、その下のアルミナ膜74をウェット処理により除去してハードマスク75aを残渣、スカム等とともに剥離するようにしている。   In the above embodiment, even if residues, scum, etc. generated when patterning the silicon nitride film 75 constituting the hard mask 75a adhere to the hard mask 75a, the underlying alumina film 74 is then wet-processed. The hard mask 75a is removed together with the residue, scum, etc. by removing.

従って、ハードマスク75aの除去が容易になり、ハードマスク57a表面に付着した残渣、スカム等が薬液、洗浄液とともに外部に流され、残渣、スカム等による再汚染が防止される。   Accordingly, the removal of the hard mask 75a is facilitated, and the residue, scum and the like attached to the surface of the hard mask 57a are flowed to the outside together with the chemical solution and the cleaning solution, and recontamination due to the residue, scum and the like is prevented.

ところで、上記の第1〜第3実施形態において、ハードマスクの下に犠牲膜としてアルミナ膜を形成し、これをウェットエッチングすることにより、その上のハードマスクを剥離するようにしている。   By the way, in said 1st-3rd embodiment, an alumina film | membrane is formed as a sacrificial film under a hard mask, and the hard mask on it is peeled by carrying out wet etching of this.

しかし、ハードマスクの剥離のために使用する犠牲膜としては、アルミナ膜に限られるものではなく、ハードマスクよりもエッチングレートを早くすることが可能な膜、例えば、アルミニウム窒素酸化物膜(AlNO膜)、タンタル酸化膜(TaO膜)、チタン酸化膜(TiO膜)であってもよい。この場合、犠牲膜を例えば約20nm以上の厚さに形成する。なお、TaO膜は80nm以下が好ましい。   However, the sacrificial film used for removing the hard mask is not limited to the alumina film, and a film capable of increasing the etching rate as compared with the hard mask, such as an aluminum nitrogen oxide film (AlNO film). ), A tantalum oxide film (TaO film), or a titanium oxide film (TiO film). In this case, the sacrificial film is formed to a thickness of about 20 nm or more, for example. The TaO film is preferably 80 nm or less.

また、ハードマスクとして窒化チタン、窒化シリコン等の窒化物を用いる場合に、犠牲膜のウェット処理による残渣・スカム等の除去の効果は特に高い。一方、ハードマスクをその他の材料のハード膜から構成する場合であっても、その下に犠牲膜を形成してウェット処理によりハードマスクを剥離させてもよい。   Further, when a nitride such as titanium nitride or silicon nitride is used as the hard mask, the effect of removing residues, scum, etc. by wet processing of the sacrificial film is particularly high. On the other hand, even when the hard mask is composed of a hard film of another material, a sacrificial film may be formed under the hard mask and the hard mask may be peeled off by wet treatment.

次に、本発明の特徴を付記する。
(付記1)半導体基板上に絶縁膜を介して第1の膜を形成する工程と、前記第1の膜の上に犠牲膜を形成する工程と、前記犠牲膜の上にハード膜を形成する工程と、前記ハード膜上にフォトレジストパターンを形成する工程と、前記フォトレジストパターンに覆われない領域にある前記ハード膜をエッチングしてハードマスクを形成する工程と、前記ハードマスクに覆われない領域の前記犠牲膜をエッチングする工程と、前記犠牲膜のエッチングの最中か前か後のいずれかで前記フォトレジストパターンを除去する工程と、前記前記ハードマスクに覆われない領域の前記第1の膜をエッチングしてパターニングする工程と、前記犠牲膜をウェット処理により除去することにより前記ハードマスクを前記第1の膜の上から剥離する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記2)前記第1の膜は、キャパシタの上部電極を構成する上部導電膜であることを特徴とする付記1に記載の半導体装置の製造方法。
(付記3)前記上部導電膜の形成前において、下部導電膜と誘電体膜を前記絶縁膜の上に順に形成する工程と、前記上部導電膜のパターニングに連続して、前記ハードマスクに覆われない領域にある前記誘電体膜、前記下部導電膜をエッチングすることにより、前記絶縁膜と前記上部電極の間に前記キャパシタの誘電体膜と下部電極を形成する工程とを有することを特徴とする付記2に記載の半導体装置の製造方法。
(付記4)前記フォトレジストパターンと前記ハード膜の間に、シリコン酸化膜を形成する工程と、前記フォトレジストパターンから露出した領域の前記シリコン酸化膜をエッチングして前記ハードマスクの上層部となす工程とをさらに有することを特徴とする付記1乃至付記3のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
(付記5)前記シリコン酸化膜は、TEOSを使用するプラズマエンハンスト気相成長法か、前記半導体基板をアンバイアス状態にする気相成長法によって形成されることを特徴とする付記4に記載の半導体装置の製造方法。
(付記6)前記第1の膜のパターニングによって配線溝を形成する工程と、前記配線溝内に導電材を充填して配線を形成する工程とをさらに有することを特徴とする付記1に記載の半導体装置の製造方法。
(付記7)前記配線溝を形成する前か後に、前記配線用溝に重なる位置にビアコンタクト用開口を有する別のフォトレジストパターンを形成する工程と、前記ビアコンタクト用開口の直下の前記絶縁膜までをエッチングしてビアホールを形成する工程と、前記配線用溝内に充填される前記導電材を前記ビアホール内にも埋め込んでビアを形成する工程とをさらに有することを特徴とする付記6に記載の半導体装置の製造方法。
(付記8)前記ハード膜はシリコン窒化膜、窒化チタン膜のいずれかであり、前記犠牲膜はアルミナ膜、アルミニウム窒素酸化膜、タンタル酸化膜、チタン酸化膜のいずれかから選択されることを特徴とする付記1乃至付記7のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。
(付記9)前記シリコン窒化膜は、プラズマCVD方により形成されることを特徴とする付記8に記載の半導体装置の製造方法。
(付記10)前記犠牲膜の前記ウェット処理は、フッ化アンモニウムを含む薬液の使用により行われることを特徴とする付記1乃至付記9のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。
(付記11)前記薬液には、さらにアミド、有機酸、有機酸塩類、水を含有することを特徴とする付記10に記載の半導体装置の製造方法。
(付記12)前記薬液には、さらにグリコールエーテル、ジメチルアセトアミド、水を含有することを特徴とする付記10に記載の半導体装置の製造方法。
(付記13)前記薬液中の前記フッ化アンモニウムは、0.05容量%〜4.5容量%であることを特徴とする付記10乃至付記12のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。
(付記14)前記レジストパターンと前記ハード膜の間には反射防止膜が形成されることを特徴とする付記1乃至付記13のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。
Next, features of the present invention will be added.
(Appendix 1) Forming a first film on a semiconductor substrate through an insulating film, forming a sacrificial film on the first film, and forming a hard film on the sacrificial film A step of forming a photoresist pattern on the hard film, a step of forming a hard mask by etching the hard film in a region not covered by the photoresist pattern, and not covered by the hard mask Etching the sacrificial film in a region; removing the photoresist pattern either during, before or after etching the sacrificial film; and the first in a region not covered by the hard mask. Etching and patterning the film, and removing the sacrificial film by wet processing to peel the hard mask from the first film. The method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that.
(Additional remark 2) The said 1st film | membrane is an upper conductive film which comprises the upper electrode of a capacitor, The manufacturing method of the semiconductor device of Additional remark 1 characterized by the above-mentioned.
(Supplementary Note 3) Before the upper conductive film is formed, the lower conductive film and the dielectric film are sequentially formed on the insulating film, and the upper conductive film is patterned and then covered with the hard mask. Etching the dielectric film and the lower conductive film in a non-existing region to form the capacitor dielectric film and the lower electrode between the insulating film and the upper electrode. The manufacturing method of the semiconductor device according to attachment 2.
(Appendix 4) A step of forming a silicon oxide film between the photoresist pattern and the hard film, and etching the silicon oxide film in a region exposed from the photoresist pattern to form an upper layer portion of the hard mask The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of appendix 1 to appendix 3, further comprising a step.
(Supplementary note 5) The semiconductor according to supplementary note 4, wherein the silicon oxide film is formed by a plasma enhanced vapor deposition method using TEOS or a vapor deposition method that puts the semiconductor substrate into an unbiased state. Device manufacturing method.
(Appendix 6) The method according to appendix 1, further comprising a step of forming a wiring groove by patterning the first film and a step of forming a wiring by filling the wiring groove with a conductive material. A method for manufacturing a semiconductor device.
(Supplementary Note 7) Before or after forming the wiring groove, forming another photoresist pattern having a via contact opening at a position overlapping the wiring groove, and the insulating film immediately below the via contact opening The method further includes: a step of forming a via hole by etching up to a step; and a step of forming a via by filling the conductive material filled in the wiring groove into the via hole. Semiconductor device manufacturing method.
(Supplementary Note 8) The hard film is any one of a silicon nitride film and a titanium nitride film, and the sacrificial film is selected from any one of an alumina film, an aluminum nitrogen oxide film, a tantalum oxide film, and a titanium oxide film. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of Appendix 1 to Appendix 7.
(Additional remark 9) The said silicon nitride film is formed by the plasma CVD method, The manufacturing method of the semiconductor device of Additional remark 8 characterized by the above-mentioned.
(Additional remark 10) The said wet process of the said sacrificial film is performed by use of the chemical | medical solution containing ammonium fluoride, The manufacturing method of the semiconductor device as described in any one of additional remark 1 thru | or appendix 9.
(Additional remark 11) The said chemical | medical solution contains an amide, organic acid, organic acid salt, and water further, The manufacturing method of the semiconductor device of Additional remark 10 characterized by the above-mentioned.
(Additional remark 12) The manufacturing method of the semiconductor device of Additional remark 10 characterized by further including glycol ether, dimethylacetamide, and water in the said chemical | medical solution.
(Additional remark 13) The said ammonium fluoride in the said chemical | medical solution is 0.05 volume%-4.5 volume%, The manufacturing method of the semiconductor device as described in any one of Additional marks 10 thru | or Additional note 12 characterized by the above-mentioned. .
(Supplementary note 14) The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of supplementary notes 1 to 13, wherein an antireflection film is formed between the resist pattern and the hard film.

図1は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置の形成工程を示す断面図(その1)である。FIG. 1 is a cross-sectional view (No. 1) showing a step of forming a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. 図2は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置の形成工程を示す断面図(その2)である。FIG. 2 is a sectional view (No. 2) showing a step of forming the semiconductor device according to the first embodiment of the invention. 図3は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置の形成工程を示す断面図(その3)である。FIG. 3 is a sectional view (No. 3) showing the step of forming the semiconductor device according to the first embodiment of the invention. 図4は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置の形成工程を示す断面図(その4)である。FIG. 4 is a sectional view (No. 4) showing a step of forming the semiconductor device according to the first embodiment of the invention. 図5は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置の形成工程を示す断面図(その5)である。FIG. 5 is a sectional view (No. 5) showing the step of forming the semiconductor device according to the first embodiment of the invention. 図6は、本発明の実施形態に係る半導体装置の形成に用いられるウェット処理装置の概要構成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a wet processing apparatus used for forming a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 図7は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置の形成工程においてパターニングされた膜に付着した残渣、スカム等を示す平面図である。FIG. 7 is a plan view showing residues, scum, and the like attached to the film patterned in the process of forming the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. 図8は、本発明の第2実施形態に係る半導体装置の形成工程を示す断面図(その1)である。FIG. 8 is a cross-sectional view (No. 1) showing a step of forming a semiconductor device according to the second embodiment of the invention. 図9は、本発明の第2実施形態に係る半導体装置の形成工程を示す断面図(その2)である。FIG. 9 is a sectional view (No. 2) showing the step of forming the semiconductor device according to the second embodiment of the invention. 図10は、本発明の第3実施形態に係る半導体装置の形成工程を示す断面図(その1)である。FIG. 10 is a sectional view (No. 1) showing a step of forming a semiconductor device according to the third embodiment of the invention. 図11は、本発明の第3実施形態に係る半導体装置の形成工程を示す断面図(その2)である。FIG. 11 is a sectional view (No. 2) showing a step of forming a semiconductor device according to the third embodiment of the invention. 図12は、本発明の第3実施形態に係る半導体装置の形成工程を示す断面図(その3)である。FIG. 12 is a sectional view (No. 3) showing a step of forming a semiconductor device according to the third embodiment of the invention. 図13は、本発明の第3実施形態に係る半導体装置の形成工程を示す断面図(その4)である。FIG. 13 is a sectional view (No. 4) showing a step of forming a semiconductor device according to the third embodiment of the invention. 図14は、第1の従来技術に係る半導体装置の形成工程を示す断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view showing a process for forming a semiconductor device according to the first prior art. 図15は、第2の従来技術に係る半導体装置の形成工程を示す断面図(その1)である。FIG. 15 is a sectional view (No. 1) showing a step of forming a semiconductor device according to the second prior art. 図16は、第2の従来技術に係る半導体装置の形成工程を示す断面図(その2)である。FIG. 16 is a cross-sectional view (No. 2) showing the step of forming the semiconductor device according to the second prior art.

符号の説明Explanation of symbols

1 シリコン基板(半導体基板)、
2 素子分離絶縁膜、
3a,3b,3c ウェル、
4a,4b ゲート絶縁膜、
5a,5b,5c ゲート電極、
7a,7b,7c,8a,8b 不純物拡散領域、
9 側壁絶縁膜、
10 カバー膜、
11 層間絶縁膜、
12 密着膜、
13 第1の導電膜、
14 強誘電体膜、
14a…キャパシタ誘電体膜、
15 第2の導電膜、
15a キャパシタ上部電極、
16 アルミニウム膜(犠牲膜)、
17 TiN膜(ハード膜)、
17a ハードマスク、
17b 残渣、スカム等、
18 フォトレジスト、
18a レジストパターン、
19,20 レジストパターン、
21 キャパシタ保護膜、
22 層間絶縁膜、
41,44,45 導電性プラグ、
42 酸化防止膜、
43 下地絶縁膜、
46 第1の導電膜、
46a キャパシタ下部電極、
47 強誘電体膜、
47a キャパシタ誘電体膜、
48 第2の導電膜、
48a キャパシタ上部電極、
49 アルミニウム膜(犠牲膜)、
50 TiN膜(ハード膜)、
51 シリコン酸化膜、
52 フォトレジスト、
53 ハードマスク、
54 キャパシタ保護膜、
55…層間絶縁膜、
61 シリコン基板(半導体基板)、
62,64,71,73 層間絶縁膜、
66 配線、
70,84 酸化防止膜、
63,72 SOG膜、
74 アルミナ膜(犠牲膜)、
75 シリコン窒化膜(ハード膜)、
75a ハードマスク、
76 反射防止膜、
77 フォトレジスト、
77a 開口、
78 配線溝、
79 反射防止膜、
80 フォトレジスト、
80a 開口、
81 ビアホール、
82 ビア、
83 配線。
1 silicon substrate (semiconductor substrate),
2 element isolation insulating film,
3a, 3b, 3c well,
4a, 4b gate insulating film,
5a, 5b, 5c gate electrode,
7a, 7b, 7c, 8a, 8b impurity diffusion regions,
9 Side wall insulating film,
10 Cover membrane,
11 interlayer insulation film,
12 Adhesive film,
13 first conductive film,
14 Ferroelectric film,
14a: capacitor dielectric film,
15 second conductive film,
15a capacitor upper electrode,
16 Aluminum film (sacrificial film),
17 TiN film (hard film),
17a hard mask,
17b Residue, scum, etc.
18 photoresist,
18a resist pattern,
19, 20 resist pattern,
21 Capacitor protective film,
22 interlayer insulation film,
41, 44, 45 conductive plugs,
42 antioxidant film,
43 Underlying insulating film,
46 first conductive film,
46a capacitor lower electrode,
47 Ferroelectric film,
47a capacitor dielectric film,
48 second conductive film,
48a capacitor upper electrode,
49 Aluminum film (sacrificial film),
50 TiN film (hard film),
51 silicon oxide film,
52 photoresist,
53 Hard mask,
54 Capacitor protective film,
55 ... interlayer insulating film,
61 silicon substrate (semiconductor substrate),
62, 64, 71, 73 interlayer insulation film,
66 Wiring,
70, 84 Antioxidation film,
63, 72 SOG film,
74 Alumina film (sacrificial film),
75 Silicon nitride film (hard film),
75a hard mask,
76 antireflection film,
77 photoresist,
77a opening,
78 Wiring groove,
79 Anti-reflective coating,
80 photoresist,
80a opening,
81 via hole,
82 beer,
83 Wiring.

Claims (6)

半導体基板上に絶縁膜を介して第1の膜を形成する工程と、
前記第1の膜の上に犠牲膜を形成する工程と、
前記犠牲膜の上にハード膜を形成する工程と、
前記ハード膜上にフォトレジストパターンを形成する工程と、
前記フォトレジストパターンに覆われない領域にある前記ハード膜をエッチングしてハードマスクを形成する工程と、
前記ハードマスクに覆われない領域の前記犠牲膜をエッチングする工程と、
前記犠牲膜のエッチングの最中か前か後のいずれかに前記フォトレジストパターンを除去する工程と、
前記前記ハードマスクに覆われない領域の前記第1の膜をエッチングしてパターニングする工程と、
前記犠牲膜をウェット処理により除去することにより前記ハードマスクを前記第1の膜の上から剥離する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a first film on the semiconductor substrate via an insulating film;
Forming a sacrificial film on the first film;
Forming a hard film on the sacrificial film;
Forming a photoresist pattern on the hard film;
Etching the hard film in a region not covered with the photoresist pattern to form a hard mask;
Etching the sacrificial film in a region not covered by the hard mask;
Removing the photoresist pattern either before or after etching the sacrificial layer;
Etching and patterning the first film in a region not covered by the hard mask;
And a step of removing the sacrificial film by a wet process to peel the hard mask from the first film.
前記第1の膜は、キャパシタの上部電極を構成する上部導電膜であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the first film is an upper conductive film constituting an upper electrode of a capacitor. 前記上部導電膜の形成前において、下部導電膜と誘電体膜を前記絶縁膜の上に順に形成する工程と、前記上部導電膜のパターニングに連続して、前記ハードマスクに覆われない領域にある前記誘電体膜、前記下部導電膜をエッチングすることにより、前記絶縁膜と前記上部電極の間に前記キャパシタの誘電体膜と下部電極を形成する工程とを有することを特徴とする請求項2に記載の半導体装置の製造方法。   Before the upper conductive film is formed, the lower conductive film and the dielectric film are sequentially formed on the insulating film, and in a region not covered with the hard mask, following the patterning of the upper conductive film. 3. The method according to claim 2, further comprising: forming a dielectric film and a lower electrode of the capacitor between the insulating film and the upper electrode by etching the dielectric film and the lower conductive film. The manufacturing method of the semiconductor device of description. 前記第1の膜のパターニングによって配線溝を形成する工程と、
前記配線溝内に導電材を充填して配線を形成する工程と
をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
Forming a wiring trench by patterning the first film;
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of forming a wiring by filling the wiring groove with a conductive material.
前記配線溝を形成する前か後に、前記配線用溝に重なる位置にビアコンタクト用開口を有する別のフォトレジストパターンを形成する工程と、前記ビアコンタクト用開口の直下の前記絶縁膜までをエッチングしてビアホールを形成する工程と、前記配線用溝内に充填される前記導電材を前記ビアホール内にも埋め込んでビアを形成する工程とをさらに有することを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の製造方法。   Before or after forming the wiring groove, a step of forming another photoresist pattern having a via contact opening at a position overlapping the wiring groove, and etching up to the insulating film immediately below the via contact opening. 5. The semiconductor device according to claim 4, further comprising a step of forming a via hole and a step of filling the conductive material filled in the wiring groove into the via hole to form a via. Manufacturing method. 前記ハード膜はシリコン窒化膜、窒化チタン膜のいずれかであり、前記犠牲膜はアルミナ膜、アルミニウム窒素酸化膜、タンタル酸化膜、チタン酸化膜のいずれかから選択されることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。   The hard film is a silicon nitride film or a titanium nitride film, and the sacrificial film is selected from an alumina film, an aluminum nitrogen oxide film, a tantalum oxide film, and a titanium oxide film. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
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