JP2008186976A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特にキャパシタがビット線の下方に設けられる、いわゆるCUB(Capacitor Under Bit-line)構造を有するメモリ部を備えた半導体装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device including a memory unit having a so-called CUB (Capacitor Under Bit-line) structure in which a capacitor is provided below a bit line and a manufacturing method thereof.
近年、画像を中心とした大量データを高速に処理する要求が高まっている。例えばDRAM(Dynamic Random Access Memory)を内蔵したDRAM混載型LSI(Large Scale Integrated)回路は、メモリ部とロジック部との間のデータバス幅を広くできるため、高速で且つ大量のデータ処理を得意とする。さらに、パッケージ化されたメモリ部をロジック部に付加(外付け)する場合と異なり、パッケージ間の負荷容量及び負荷抵抗等が極めて小さく、低消費電力化を図ることができるため、大量データの高速処理という要求へのソリューション(解決策)として期待されている。 In recent years, there has been an increasing demand for processing large amounts of data centered on images at high speed. For example, a DRAM-embedded LSI (Large Scale Integrated) circuit with a built-in DRAM (Dynamic Random Access Memory) can widen the data bus width between the memory unit and the logic unit, and is good at high-speed and large-volume data processing. To do. Furthermore, unlike when a packaged memory part is added (externally attached) to the logic part, the load capacity and load resistance between the packages are extremely small, and low power consumption can be achieved. It is expected as a solution to the demand for processing.
以下、CUB構造を持つ従来のDRAM装置について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a conventional DRAM device having a CUB structure will be described with reference to the drawings.
図5〜図8は第1の従来例に係るCUB構造を有するDRAM混載型半導体装置の製造工程を示す断面図である(例えば、非特許文献1を参照。)。 5 to 8 are cross-sectional views showing a manufacturing process of a DRAM-embedded semiconductor device having a CUB structure according to a first conventional example (see, for example, Non-Patent Document 1).
図5は、半導素子分離領域102によってDRAM領域120とロジック領域121とに区画された半導体基板101におけるDRAM領域120に、DRAMセルトランジスタ130及びキャパシタ(蓄積容量)140が形成され、半導体基板101のロジック領域121にはロジックトランジスタ131が形成された状態を示している。DRAMセルトランジスタ130は、ソースドレイン拡散層104及びゲート電極106からなり、ロジックトランジスタ131は、ソースドレイン拡散層103及びゲート電極105からなる。
In FIG. 5, a
DRAMセルトランジスタ130及びロジックトランジスタ131の上には第1の層間絶縁膜107と第2の層間絶縁膜111とが順次形成されている。第1の層間絶縁膜107のDRAM領域120には、ソースドレイン拡散層104と接続されたコンタクトプラグ109、110がそれぞれ設けられている。また、第1の層間絶縁膜107のロジック領域121には、ソースドレイン拡散層103と接続されたコンタクトプラグ108がそれぞれ設けられている。
A first interlayer
DRAM領域120に形成されたキャパシタ140は、ストレージ電極112、容量絶縁膜113及びプレート電極117から構成される。具体的には、ストレージ電極112は、第2の層間絶縁膜111における、基板面に垂直な方向に貫通し且つコンタクトプラグ109を露出する開口部111aの底面及び壁面上を覆うように形成されている。容量絶縁膜113は、開口部111aに形成されたストレージ電極112を含め第2の層間絶縁膜111の上に全面にわたって形成され、窒化チタン(TiN)からなるプレート電極117は容量絶縁膜113の上に全面に形成される。
The
図5に示すように、リソグラフィ法により形成した第1のレジストパターン114をマスクとして、プレート電極117及び容量絶縁膜113をパターニングすることにより、プレート電極117及び容量絶縁膜113におけるDRAM領域120に含まれる部分にビット線コンタクト形成用の第1の開口部117aを形成する。これと同時に、プレート電極117及び容量絶縁膜113におけるロジック領域121に含まれる部分に第2の開口部117bを形成する。
As shown in FIG. 5, by using the
次に、図6に示すように、第1のレジストパターン114を除去した後、第2の層間絶縁膜111及びプレート電極117の上に第3の層間絶縁膜119を堆積する。続いて、化学機械研磨(CMP)法により、堆積した第3の層間絶縁膜119の上面を平坦化する。その後、第3の層間絶縁膜119の上に、コンタクトプラグ形成用の第2のレジストパターン122を形成する。
Next, as shown in FIG. 6, after removing the
次に、図7に示すように、第2のレジストパターン122をマスクとして第3の層間絶縁膜119をエッチングすることにより、DRAM領域120においては、プレート電極117に達する第1の貫通孔119aを形成する。また、第1の開口部117a及び第2の開口部117bに含まれる第3の層間絶縁膜119及びその下側の第2の層間絶縁膜111には、コンタクトプラグ110と接触する第2の貫通孔119b及びコンタクトプラグ105と接触する第3の貫通孔119cをそれぞれ形成する。その後、各貫通孔119a〜119cに金属膜を埋め込むことにより、プレートコンタクトプラグ136、ビット線コンタクトプラグ137及びロジック部コンタクトプラグ138をそれぞれ形成する。続いて、第3の層間絶縁膜119の上に、各コンタクトプラグ136〜138と接触する金属配線123をそれぞれ選択的に形成する。
Next, as shown in FIG. 7, by etching the third interlayer
しかしながら、第1の従来例に係るDRAM混載型半導体装置の製造方法は、図6に示す工程において、第3の層間絶縁膜119をCMPにより平坦化する際に、第3の層間絶縁膜119におけるDRAM領域120の上面がロジック領域121の上面よりも高くなっている。このため、第3の層間絶縁膜119において、DRAM領域120のロジック領域121との隣接部におけるCMPの研磨レートがロジック領域121の研磨レートよりも大きくなってしまう。すなわち、図8に示すように、DRAM領域120において、プレート電極117の一部が第3の層間絶縁膜119から露出するという事態が発生する。このような状態で、図8に示す金属配線123を形成すると、該金属配線123とプレート電極117とがショートしてしまい、半導体装置の動作に不具合が生じる。
However, in the method of manufacturing the DRAM-embedded semiconductor device according to the first conventional example, when the third interlayer
次に、ビット線の上方にキャパシタ(蓄積容量)が形成された、いわゆるCOB(Capacitor Over Bit-line)構造を持つ第2の従来例としてのDRAM装置について図面を参照しながら説明する。 Next, a DRAM device as a second conventional example having a so-called COB (Capacitor Over Bit-line) structure in which a capacitor (storage capacitor) is formed above a bit line will be described with reference to the drawings.
図9及び図10は第2の従来例に係るCOB構造を有するDRAM混載型半導体装置の製造工程を示す断面図である(例えば、特許文献1を参照。)。 9 and 10 are cross-sectional views showing a manufacturing process of a DRAM-embedded semiconductor device having a COB structure according to a second conventional example (see, for example, Patent Document 1).
図9は、素子分離領域152によってDRAM領域190とロジック領域191とに区画された半導体基板151におけるDRAM領域190に、DRAMセルトランジスタ200及びキャパシタ210が形成され、半導体基板151のロジック領域191にはロジックトランジスタ201が形成された状態を示している。DRAMセルトランジスタ200は、ソースドレイン拡散層154及びゲート電極156からなり、ロジックトランジスタ201は、ソースドレイン拡散層153及びゲート電極155からなる。
In FIG. 9, the
DRAMセルトランジスタ200及びロジックトランジスタ201の上には第1の層間絶縁膜157、第2の層間絶縁膜163及び第3の層間絶縁膜165が順次形成されている。第1の層間絶縁膜157のDRAM領域190には、ソースドレイン拡散層154と接続されたコンタクトプラグ159、160がそれぞれ形成されている。また、第1の層間絶縁膜157のロジック領域191には、ソースドレイン拡散層153と接続されたコンタクトプラグ158がそれぞれ形成されている。
On the
第1の層間絶縁膜157の各コンタクトプラグ158、159の上には、それぞれコンタクトパッド161が形成され、コンタクトプラグ160の上には、ビット線162が形成されている。
A
DRAM領域190に形成されたキャパシタ210は、ストレージ電極166、容量絶縁膜167及びプレート電極175から構成される。具体的には、ストレージ電極166は、第3の層間絶縁膜165における、基板面に垂直な方向に貫通する開口部165aの底面及び壁面上を覆うように形成されている。容量絶縁膜167は、開口部165aに形成されたストレージ電極166を含め第3の層間絶縁膜165の上に全面にわたって形成され、プレート電極175は容量絶縁膜167の上に全面に形成される。
The
第2の層間絶縁膜163におけるコンタクトパッド161とストレージ電極166の底部との間には、ストレージ電極コンタクト164とが形成されている。
A
図9に示すように、リソグラフィ法により形成したレジストパターン171をマスクとして、プレート電極形成用のTiN膜及び容量絶縁膜167をパターニングすることにより、DRAM領域190には、TiNからなるプレート電極175を形成する。これと同時に、ロジック領域191には、各コンタクトパッド161の上側部分に開口部176aが形成されるように、TiNからなるダミープレート176を形成する。
As shown in FIG. 9, by using the
次に、図10に示すように、レジストパターン171を除去した後、プレート電極175及びダミープレート176を含む第3の層間絶縁膜165の上に、第4の層間絶縁膜177を堆積する。その後、DRAM領域190には、プレート電極175を露出するプレートコンタクト孔177aを形成する。これと同時に、ロジック領域191においては、開口部176aに、第4の層間絶縁膜177、第3の層間絶縁膜165及び第2の層間絶縁膜163を貫通して各コンタクトパッド161に達するコンタクト孔177bを形成する。その後、プレートコンタクト孔177a及びコンタクト孔177bに金属を埋め込むことにより、プレートコンタクトプラグ180及びロジック部コンタクトプラグ179をそれぞれ形成する。続いて、第4の層間絶縁膜177の上に、プレートコンタクトプラグ180及びロジック部コンタクトプラグ179とそれぞれ接するように金属配線182を選択的に形成する。
Next, as shown in FIG. 10, after removing the
このように、第2の従来例に係るDRAM混載型半導体装置の製造方法は、ロジック領域191に、プレート電極175と同一の材料からなるダミープレート176を形成するため、DRAM領域190とロジック領域191との間に、プレート電極175の膜厚に起因する段差が生じることがない。このため、第4の層間絶縁膜177をCMPにより平坦化する際に、DRAM領域190とロジック領域191との間にCMPによる研磨レートの差を生じにくくすることができる。
しかしながら、第2の従来例に係るDRAM混載型半導体装置の製造方法は、ロジック領域191に形成されるダミープレート176に起因する寄生容量が増大してしまうという問題がなる。特に、SRAM(Static Random Access Memory)装置に代わるメモリ装置としてのDRAM装置に対する超高速化の要求にとっては致命傷となる。従って、超高速化の要求を満たす必要がある場合には、ロジック領域191にダミープレート176を形成するという構成を採ることは極めて困難である。
However, the DRAM-embedded semiconductor device manufacturing method according to the second conventional example has a problem that the parasitic capacitance caused by the
本発明は、前記従来の問題に鑑み、メモリ領域とロジック領域との間に形成される層間絶縁膜の上面の段差によるショートが生じたとしても、寄生容量の増大等を伴うことなく、動作に不具合を生じないようにすることを目的とする。 In view of the above-described conventional problems, the present invention operates without increasing parasitic capacitance even if a short circuit occurs due to a step on the upper surface of an interlayer insulating film formed between a memory region and a logic region. The purpose is to prevent problems.
前記の目的を達成するため、本発明は、半導体装置を、メモリ回路領域における周辺回路(ロジック回路)領域と隣接するダミーセル領域において、ダミービット線はセルプレートと接続されたプレートコンタクトに接続される構成とし、半導体基板すなわちトランジスタのソースドレインとは接続されない構成とする。 To achieve the above object, according to the present invention, a dummy bit line is connected to a plate contact connected to a cell plate in a dummy cell region adjacent to a peripheral circuit (logic circuit) region in a memory circuit region. The structure is such that it is not connected to the semiconductor substrate, that is, the source and drain of the transistor.
具体的に、本発明に係る半導体装置は、ビット線及びダミービット線を有するメモリ回路領域と、該メモリ回路領域と隣接する周辺回路領域とを有する半導体基板を備えた半導体装置を対象とし、メモリ回路領域は、周辺回路領域と隣接する領域にダミーセル領域を有し、ダミーセル領域には、ダミービット線と、該ダミービット線の下方に形成されたセルプレートと、該セルプレートとダミービット線とを電気的に接続する導電性を有するプレートコンタクトとが形成されていることを特徴とする。 Specifically, a semiconductor device according to the present invention is directed to a semiconductor device including a semiconductor substrate having a memory circuit region having a bit line and a dummy bit line and a peripheral circuit region adjacent to the memory circuit region. The circuit area has a dummy cell area adjacent to the peripheral circuit area. The dummy cell area includes a dummy bit line, a cell plate formed below the dummy bit line, the cell plate and the dummy bit line. And a plate contact having electrical conductivity for electrically connecting the two.
本発明の半導体装置によると、ダミーセル領域には、ダミービット線と、該ダミービット線の下方に形成されたセルプレートと、該セルプレートとダミービット線とを電気的に接続する導電性を有するプレートコンタクトとが形成されている。すなわち、メモリ回路領域の周縁部に形成されるダミービット線の電位は、セルプレートと同一の電位となるため、メモリ回路領域と周辺経路領域との間で段差が生じ、CMPレートの相違によりセルプレートが露出してダミービット線とセルプレートとがショートするという事態が発生したとしても、メモリ回路領域における動作に不具合を生じることがない。その結果、製造歩留まりを向上することができる。また、第2の従来例とは異なり、本発明の半導体装置は、周辺回路領域にはダミーのセルプレートが残存しないため、寄生容量に起因する不具合も生じることがない。 According to the semiconductor device of the present invention, the dummy cell region has a dummy bit line, a cell plate formed below the dummy bit line, and conductivity for electrically connecting the cell plate and the dummy bit line. A plate contact is formed. That is, since the potential of the dummy bit line formed in the peripheral portion of the memory circuit region is the same as that of the cell plate, a step is generated between the memory circuit region and the peripheral path region, and the cell is different due to the difference in CMP rate. Even when the plate is exposed and the dummy bit line and the cell plate are short-circuited, there is no problem in the operation in the memory circuit area. As a result, the manufacturing yield can be improved. Unlike the second conventional example, the semiconductor device of the present invention does not have a dummy cell plate remaining in the peripheral circuit region, so that a problem caused by parasitic capacitance does not occur.
本発明の半導体装置において、ダミーセル領域は、セルプレートの下側に接して形成された容量絶縁膜と、該容量絶縁膜の下側に接して形成されたストレージ電極とを有していることが好ましい。 In the semiconductor device of the present invention, the dummy cell region has a capacitor insulating film formed in contact with the lower side of the cell plate and a storage electrode formed in contact with the lower side of the capacitor insulating film. preferable.
本発明の半導体装置において、メモリ回路領域において、ストレージ電極と容量絶縁膜とセルプレートとはキャパシタを構成し、キャパシタは、ビット線及びダミービット線よりも下方に設けられていることが好ましい。 In the semiconductor device of the present invention, in the memory circuit region, the storage electrode, the capacitor insulating film, and the cell plate constitute a capacitor, and the capacitor is preferably provided below the bit line and the dummy bit line.
本発明の半導体装置は、半導体基板上に形成された層間絶縁膜をさらに備え、ストレージ電極は、層間絶縁膜に形成された凹部の壁面及び底面を覆うように形成されていることが好ましい。 Preferably, the semiconductor device of the present invention further includes an interlayer insulating film formed on the semiconductor substrate, and the storage electrode is formed so as to cover the wall surface and bottom surface of the recess formed in the interlayer insulating film.
本発明の半導体装置において、ダミーセル領域を除くメモリ回路領域には、ビット線と半導体基板とを電気的に接続するビット線コンタクトが形成されており、メモリ回路領域において、ビット線コンタクトとプレートコンタクトとはそれぞれ周期的に配置されていることが好ましい。 In the semiconductor device of the present invention, a bit line contact for electrically connecting the bit line and the semiconductor substrate is formed in the memory circuit region excluding the dummy cell region. In the memory circuit region, the bit line contact and the plate contact are formed. Are preferably arranged periodically.
本発明の半導体装置が、半導体基板上に形成された層間絶縁膜を備えている場合に、メモリ回路領域において、ストレージ電極は複数形成されており、各ストレージ電極は、層間絶縁膜の上に形成されたストレージ電極配線により互いに接続されていることが好ましい。 In the case where the semiconductor device of the present invention includes an interlayer insulating film formed on a semiconductor substrate, a plurality of storage electrodes are formed in the memory circuit region, and each storage electrode is formed on the interlayer insulating film. It is preferable that the storage electrode wirings are connected to each other.
この場合に、プレートコンタクトは、セルプレート及び容量絶縁膜を貫通してストレージ電極配線と接していることが好ましい。このようにすると、ダミーセル領域において、ストレージ電極とセルプレートとの間に形成されている容量絶縁膜が絶縁破壊を起こしたとしても、ストレージ電極配線によりストレージ電極とセルプレートとが同一の電位に保持される結果、過渡電流が流れなくなる。このため、セルプレートの電位が安定して、メモリ回路に生じる動作の不具合を防止することができる。 In this case, the plate contact preferably penetrates the cell plate and the capacitor insulating film and is in contact with the storage electrode wiring. In this way, even if the capacitance insulating film formed between the storage electrode and the cell plate causes a dielectric breakdown in the dummy cell region, the storage electrode and the cell plate are held at the same potential by the storage electrode wiring. As a result, the transient current does not flow. For this reason, the potential of the cell plate is stabilized, and malfunctions occurring in the memory circuit can be prevented.
本発明に係る半導体装置の製造方法は、互いに隣接するメモリ回路領域と周辺回路領域とに区画された半導体基板の上で且つメモリ回路領域に複数の凹部を有する第1の層間絶縁膜を形成する工程と、第1の層間絶縁膜における各凹部の壁面上及び底面上にストレージ電極を形成する工程と、第1の層間絶縁膜の上面にストレージ電極配線を形成する工程と、ストレージ電極及びストレージ電極配線の上に容量絶縁膜を形成する工程と、容量絶縁膜の上にセルプレートを形成する工程と、セルプレートの上に第2の層間絶縁膜を形成する工程と、メモリ回路領域における周辺回路領域と隣接するダミーセル領域において、第2の層間絶縁膜、セルプレート及び容量絶縁膜を貫通し且つストレージ電極配線と接するように、導電性を有するプレートコンタクトを形成する工程と、ダミーセル領域における第2の層間絶縁膜の上に、プレートコンタクトと接するようにダミービット線を形成する工程とを備えていることを特徴とする。 In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a first interlayer insulating film having a plurality of recesses is formed on a semiconductor substrate partitioned into a memory circuit region and a peripheral circuit region adjacent to each other. A step of forming a storage electrode on a wall surface and a bottom surface of each recess in the first interlayer insulating film, a step of forming a storage electrode wiring on the upper surface of the first interlayer insulating film, and the storage electrode and the storage electrode Forming a capacitor insulating film on the wiring; forming a cell plate on the capacitor insulating film; forming a second interlayer insulating film on the cell plate; and a peripheral circuit in the memory circuit region In the dummy cell region adjacent to the region, a conductive pre-process is formed so as to penetrate the second interlayer insulating film, the cell plate, and the capacitor insulating film and be in contact with the storage electrode wiring. Forming bets contacts, on the second interlayer insulating film in the dummy cell region, characterized in that it comprises a step of forming a dummy bit line in contact with the plate contact.
本発明の半導体装置の製造方法によると、ダミーセル領域に、ダミービット線と、該ダミービット線の下方に形成されたセルプレートと、該セルプレートとダミービット線とを電気的に接続する導電性を有するプレートコンタクトとを形成する。これにより、メモリ回路領域の周縁部に形成されるダミービット線の電位は、セルプレートと同一の電位となる。このため、メモリ回路領域と周辺経路領域との間で段差が生じ、CMPレートの相違によりセルプレートが露出してダミービット線とセルプレートとがショートするという事態が発生したとしても、メモリ回路領域における動作に不具合を生じることがない。その結果、製造歩留まりを向上することができる。その上、ダミーセル領域において、ストレージ電極とセルプレートとの間に形成されている容量絶縁膜が絶縁破壊を起こしたとしても、ストレージ電極配線によりストレージ電極とセルプレートとが同一の電位に保持される結果、過渡電流が流れないため、セルプレートの電位が安定してメモリ回路の動作に不具合が生じにくくなる。 According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a dummy bit line, a cell plate formed below the dummy bit line in the dummy cell region, and the electrical connection between the cell plate and the dummy bit line are electrically connected. And a plate contact having. As a result, the potential of the dummy bit line formed at the periphery of the memory circuit region is the same as that of the cell plate. For this reason, even if a step occurs between the memory circuit area and the peripheral path area and the cell plate is exposed due to the difference in CMP rate and the dummy bit line and the cell plate are short-circuited, the memory circuit area There is no problem in the operation of As a result, the manufacturing yield can be improved. In addition, in the dummy cell region, the storage electrode and the cell plate are held at the same potential by the storage electrode wiring even if the capacitance insulating film formed between the storage electrode and the cell plate causes dielectric breakdown. As a result, since a transient current does not flow, the potential of the cell plate is stabilized, and the malfunction of the operation of the memory circuit is less likely to occur.
本発明の半導体装置の製造方法は、セルプレートを形成する工程と第2の層間絶縁膜を形成する工程との間に、セルプレートにおける周辺回路領域に含まれる部分を除去する工程をさらに備えていることが好ましい。このようにすると、周辺回路領域にはダミーのセルプレートが残存しなくなるため、寄生容量に起因する不具合が生じることがない。 The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention further includes a step of removing a portion included in the peripheral circuit region in the cell plate between the step of forming the cell plate and the step of forming the second interlayer insulating film. Preferably it is. In this way, since the dummy cell plate does not remain in the peripheral circuit region, there is no problem caused by the parasitic capacitance.
本発明の半導体装置の製造方法は、ストレージ電極配線を形成する工程において、ダミーセル領域におけるストレージ電極配線は、ストレージ電極同士を互いに接続するように形成することが好ましい。 In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, in the step of forming the storage electrode wiring, the storage electrode wiring in the dummy cell region is preferably formed so as to connect the storage electrodes to each other.
本発明に係る半導体装置及びその製造方法によると、周辺回路領域に隣接する配線がセルプレートと接触することによる不具合を防止できるため、加工マージンが大きくなって、歩留まりを向上させることができる。 According to the semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present invention, it is possible to prevent problems caused by the wiring adjacent to the peripheral circuit region coming into contact with the cell plate, so that the processing margin is increased and the yield can be improved.
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態について図面を参照しながら説明する。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の第1の実施形態に係るDRAM混載型半導体装置の平面構成を示し、図2は図1のII−II線における断面構成を示している。 FIG. 1 shows a planar configuration of a DRAM-embedded semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a cross-sectional configuration taken along line II-II in FIG.
図1及び図2に示すように、例えばP型シリコンからなる半導体基板11は、素子分離領域(STI:Shallow Trench Isolation)12によってメモリ回路領域Mと該メモリ回路領域Mと隣接するロジック回路等を含む周辺回路領域Lとに区画されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
メモリ回路領域Mは、実際に動作するメモリセルが配置されたメモリセル領域Aと、該メモリセル領域Aと周辺回路領域Lとに挟まれた領域、すなわちメモリセルアレイの終端部であるダミーセル領域Dとに区画されている。 The memory circuit region M includes a memory cell region A in which memory cells that actually operate are arranged, and a region sandwiched between the memory cell region A and the peripheral circuit region L, that is, a dummy cell region D that is a terminal portion of the memory cell array. It is divided into and.
図1に示すように、ダミーセル領域Dには、キャパシタを構成するストレージ電極(下部電極)のダミーパターン(ダミーストレージ電極)1Dが配置され、該ダミーストレージ電極1Dの上方にはダミービット線2Dが形成されている。メモリセル領域Aには、それぞれキャパシタを構成する複数のストレージ電極1Aがアレイ状に配置され、該ストレージ電極1Aの上には複数のビット線2Aがそれぞれ形成されている。
As shown in FIG. 1, in the dummy cell region D, a dummy pattern (dummy storage electrode) 1D of a storage electrode (lower electrode) constituting a capacitor is disposed, and a
メモリ回路領域Mには、ダミーストレージ電極1D及びストレージ電極1Aを覆うようにセルプレート(上部電極)4が形成されている。
In the memory circuit region M, a cell plate (upper electrode) 4 is formed so as to cover the
図1及び図2に示すように、メモリセル領域Aにおいては、セルプレート4に形成された開口部を通して、ビット線2Aと半導体基板11(ソースドレイン拡散層14)とを電気的に接続するビット線コンタクト5が形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, in the memory cell region A, a bit for electrically connecting the
第1の実施形態の特徴として、ダミービット線2Dの下方には、セルプレート4に開口部が形成されておらず、ダミービット線2Dとセルプレート4とはビット線コンタクト5に代わるプレートコンタクト6により電気的に接続されている。
As a feature of the first embodiment, no opening is formed in the
ここで、図2に基づいて断面構成を説明する。 Here, a cross-sectional configuration will be described with reference to FIG.
図2に示すように、半導体基板11のメモリセル領域Aにはソースドレイン拡散層14が形成され、ダミーセル領域Dにはダミー拡散層14Dが形成されている。また、半導体基板11の周辺回路領域Lにはソースドレイン拡散層13が形成され、半導体基板11上に形成されたゲート電極15とにより、ロジックトランジスタ28を形成している。
As shown in FIG. 2, a source /
半導体基板11の上には、例えば酸化シリコンからなる第1の層間絶縁膜17が全面にわたって形成されており、該第1の層間絶縁膜17のメモリセル領域Aには、メモリセルトランジスタ(図示せず)のソースドレイン拡散層14と接続されたストレージ部コンタクトプラグ19が形成されている。また、第1の層間絶縁膜17のダミーセル領域Dには、ダミー拡散層14Dと接続されたダミーコンタクトプラグ19Dが形成されている。第1の層間絶縁膜17の周辺回路領域Lには、ソースドレイン拡散層13と接続されたロジック部コンタクトプラグ18がそれぞれ形成されてる。
A first
第1の層間絶縁膜17の上には、第2の層間絶縁膜21が形成されており、該第2の層間絶縁膜21上のメモリ回路領域Mには、セルプレート4が形成されている。ここで、セルプレート4は周辺回路領域Lには形成されていない。
A second
セルプレート4を含む第2の層間絶縁膜21の上には、第3の層間絶縁膜27が形成されており、第3の層間絶縁膜27及び第2の層間絶縁膜21のメモリセル領域Aには、ビット線コンタクト5がストレージ部コンタクトプラグ19と接続するように形成されている。また、第3の層間絶縁膜27のダミーセル領域Dには、プレートコンタクト6がセルプレート4と接続するように形成されている。また、第3の層間絶縁膜27及び第2の層間絶縁膜21の周辺回路領域Lには、ロジック部コンタクト31がロジック部コンタクトプラグ18と接続するように形成されている。
A third
第1の実施形態によると、ビット線コンタクト5とプレートコンタクト6とを形成する際に、第3の層間絶縁膜27におけるダミーセル領域Dの膜厚が比較的に厚い場合であっても、プレートコンタクト6は、ビット線コンタクト5と比べてアスペクト比が小さいため、第2の層間絶縁膜21のダミーセル領域Dと周辺回路領域Lとの間に生じる段差部の高さがキャパシタの高さ以下であれば、CMP等によるエッチングが不足することはない。
According to the first embodiment, when the
逆に、第3の層間絶縁膜27及び第2の層間絶縁膜21の膜厚がダミーセル領域Dにおいて極端に薄くなっている場合には、プレートコンタクト6に過度のオーバーエッチが生じることにより、ダミービット線2Dがダミーコンタクトプラグ19Dと接触したとしても、ダミービット線2Dの電位とセルプレート4の電位(プレート電位)とは同一の電位であるため、特に不具合は生じない。
On the contrary, when the film thickness of the third
また、ダミービット線2Dとセルプレート4とが接触しても、互いに同電位であるため、メモリ回路(DRAM)は正常に動作する。
Even if the
その上、第1の実施形態によると、通常は、個別に設けられるダミービット線2Dとビット線コンタクト用の配線とを兼用できるため、メモリ回路領域Mの面積を縮小することができる。
In addition, according to the first embodiment, normally, the
(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態について図面を参照しながら説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図3及び図4は本発明の第2の実施形態に係るDRAM混載型半導体装置の製造方法の工程順の断面構成を示している。図3及び図4において、図1及び図2と同一の構成部材には同一の符号を付している。ここでは、キャパシタを含むダミーセル領域Dと該ダミーセル領域Dと隣接する周辺回路領域Lとを含む要部を示す。 3 and 4 show cross-sectional structures in the order of steps of a method for manufacturing a DRAM-embedded semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. 3 and 4, the same components as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals. Here, a main part including a dummy cell region D including a capacitor and a peripheral circuit region L adjacent to the dummy cell region D is illustrated.
まず、図3に示すように、P型の半導体基板11に素子分離領域(STI)12を選択的に形成し、半導体基板11上の素子分離領域12に囲まれた領域に、ゲート絶縁膜15aを介在させたゲート電極15と、ゲート絶縁膜16aを介在させたゲート電極16とをそれぞれ形成する。その後、半導体基板11の上部に各ゲート電極15、16をマスクとしてソースドレイン拡散層13、14を形成する。これにより、ダミーセル領域Dにはメモリセルトランジスタが形成され、周辺回路領域Lにはロジックトランジスタが形成される。
First, as shown in FIG. 3, an element isolation region (STI) 12 is selectively formed in a P-
続いて、化学気相堆積(CVD)法により、半導体基板11の上にゲート電極15、16を覆うように第1の層間絶縁膜17を堆積する。その後、リソグラフィ法及びエッチング法により、第1の層間絶縁膜17に各貫通孔を形成し、形成された各貫通孔を充填するように、ロジックトランジスタのソースドレイン拡散層13に達するロジック部コンタクトプラグ18と、メモリセルトランジスタのソースドレイン拡散層14に達するストレージ部コンタクトプラグ19とをそれぞれ形成する。
Subsequently, a first
続いて、第1の層間絶縁膜17の上に第2の層間絶縁膜21を堆積し、堆積された第2の層間絶縁膜21に、各ストレージ部コンタクトプラグ19に接し、且つ深さが500nmの凹部としての開口部21aを形成する。
Subsequently, a second
続いて、CVD法により、第2の層間絶縁膜21の上に開口部21aの底面及び壁面を覆うように、厚さが20nmの窒化チタン(TiN)からなる第1の導電膜を堆積する。その後、リソグラフィ法により、第1の導電膜における開口部21aの内部及びダミービット線の形成領域を覆うレジストパターン(図示せず)を形成し、形成したレジストパターンをマスクとして第1の導電膜をエッチッバックすることにより、開口部21aの底面及び壁面上にTiNからなるストレージ電極22を形成する。これと同時に、第2の層間絶縁膜21の上にストレージ電極22同士を電気的に接続するストレージ電極配線23を形成する。なお、ストレージ電極22とストレージ電極配線23とは一工程で形成せず、別々の工程で形成してもよい。
Subsequently, a first conductive film made of titanium nitride (TiN) having a thickness of 20 nm is deposited on the second
続いて、CVD法又はスパッタ法により、ストレージ電極22及びストレージ電極配線23の上に、厚さが8nmのハフニウムオキサイド(HfO2)からなる容量絶縁膜24を堆積した後、再度、CVD法により、容量絶縁膜24の上に厚さが50nmのTiNからなる第2の導電膜を形成する。続いて、周辺回路領域Lに堆積された第2の導電膜、容量絶縁膜24及びストレージ電極配線23をエッチングにより除去する。これにより、ダミーセル領域D及びメモリセル領域A(図示せず)に、TiNからなるセルプレート25が選択的に形成される。
Subsequently, a
次に、図4に示すように、第2の層間絶縁膜21及びセルプレート25の上に第3の層間絶縁膜27を形成する。続いて、第3の層間絶縁膜27のダミーセル領域Dにプレートコンタクトホール27aを形成すると共に、第3の層間絶縁膜27の周辺回路領域Lにロジック部コンタクトホール27bを形成する。ここで、プレートコンタクトホール27aは、セルプレート25を貫通し、且つ、少なくともストレージ電極配線23と接続されるように形成する。
Next, as shown in FIG. 4, a third
続いて、CVD法又はスパッタ法により、各コンタクトホール27a、27bに、タングステン(W)等からなる金属膜を埋め込むことにより、深さが700nmのロジック部コンタクト31と、深さが150nmのプレートコンタクト30とを形成する。その後、第3の層間絶縁膜27の上に、各コンタクトプラグ30、31と接するようにダミービット線2D及び金属配線32を選択的に形成する。
Subsequently, a metal film made of tungsten (W) or the like is embedded in each
以上説明したように、第2の実施形態によると、メモリ回路領域Mのダミーセル領域Dにおいて、ストレージ電極22とセルプレートは同一の電位に保持される。このため、メモリセルアレイの終端部であるダミーセル領域Dの加工不良によって、ダミーセル領域Dにおけるストレージ電極22とセルプレート25との間で絶縁破壊が生じたとしても、セルプレート25からストレージ電極22に過渡的な電流が流れ込むことがない。このため、セルプレート25は安定した電位を保持できるので、メモリ回路(DRAM)における特性不良を防止することができる。
As described above, according to the second embodiment, in the dummy cell region D of the memory circuit region M, the
本発明に係る半導体装置及びその製造方法は、周辺回路領域に隣接する配線がセルプレートと接触することによる不具合を防止でき、特にキャパシタがビット線の下方に設けられるCUB構造を有するメモリ部を備えた半導体装置及びその製造方法等に有用である。 The semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present invention can prevent a problem caused by a wiring adjacent to the peripheral circuit region coming into contact with the cell plate, and particularly includes a memory unit having a CUB structure in which a capacitor is provided below the bit line. It is useful for semiconductor devices and manufacturing methods thereof.
M メモリ回路領域
A メモリセル領域
D ダミーセル領域
L 周辺回路領域
1A ストレージ電極
1D ダミーストレージ電極
2A ビット線
2D ダミービット線
4 セルプレート
5 ビット線コンタクト
6 プレートコンタクト
11 半導体基板
12 素子分離領域(STI)
13 ソースドレイン拡散層
14 ソースドレイン拡散層
14D ダミー拡散層
15 ゲート電極
15a ゲート絶縁膜
16 ゲート電極
16a ゲート絶縁膜
17 第1の層間絶縁膜
18 ロジック部コンタクトプラグ
19 ストレージ部コンタクトプラグ
19D ダミーコンタクトプラグ
21 第2の層間絶縁膜
21a 開口部
22 ストレージ電極
23 ストレージ電極配線
24 容量絶縁膜
25 セルプレート
27 第3の層間絶縁膜
27a プレートコンタクトホール
27b ロジック部コンタクトホール
30 プレートコンタクト
31 ロジック部コンタクト
32 金属配線
M memory circuit region A memory cell region D dummy cell region L
13 Source /
Claims (10)
該メモリ回路領域と隣接する周辺回路領域とを有する半導体基板を備えた半導体装置であって、
前記メモリ回路領域は、前記周辺回路領域と隣接する領域にダミーセル領域を有し、
前記ダミーセル領域には、前記ダミービット線と、該ダミービット線の下方に形成されたセルプレートと、該セルプレートと前記ダミービット線とを電気的に接続する導電性を有するプレートコンタクトとが形成されていることを特徴とする半導体装置。 A memory circuit area having a bit line and a dummy bit line;
A semiconductor device comprising a semiconductor substrate having a memory circuit region and a peripheral circuit region adjacent thereto,
The memory circuit area has a dummy cell area in an area adjacent to the peripheral circuit area,
In the dummy cell region, the dummy bit line, a cell plate formed below the dummy bit line, and a conductive plate contact for electrically connecting the cell plate and the dummy bit line are formed. A semiconductor device which is characterized by being made.
前記キャパシタは、前記ビット線及び前記ダミービット線よりも下方に設けられていることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。 In the memory circuit region, the storage electrode, the capacitive insulating film, and the cell plate constitute a capacitor,
The semiconductor device according to claim 2, wherein the capacitor is provided below the bit line and the dummy bit line.
前記ストレージ電極は、前記層間絶縁膜に形成された凹部の壁面及び底面を覆うように形成されていることを特徴とする請求項2又は3に記載の半導体装置。 Further comprising an interlayer insulating film formed on the semiconductor substrate,
The semiconductor device according to claim 2, wherein the storage electrode is formed so as to cover a wall surface and a bottom surface of a recess formed in the interlayer insulating film.
前記メモリ回路領域において、前記ビット線コンタクトと前記プレートコンタクトとはそれぞれ周期的に配置されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置。 A bit line contact for electrically connecting the bit line and the semiconductor substrate is formed in the memory circuit area excluding the dummy cell area,
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the bit line contact and the plate contact are periodically arranged in the memory circuit region. 6.
前記各ストレージ電極は、前記層間絶縁膜の上に形成されたストレージ電極配線により互いに接続されていることを特徴とする請求項4又は5に記載の半導体装置。 In the memory circuit region, a plurality of the storage electrodes are formed,
6. The semiconductor device according to claim 4, wherein the storage electrodes are connected to each other by a storage electrode wiring formed on the interlayer insulating film.
前記第1の層間絶縁膜における前記各凹部の壁面上及び底面上にストレージ電極を形成する工程と、
前記第1の層間絶縁膜の上面にストレージ電極配線を形成する工程と、
前記ストレージ電極及びストレージ電極配線の上に容量絶縁膜を形成する工程と、
前記容量絶縁膜の上にセルプレートを形成する工程と、
前記セルプレートの上に第2の層間絶縁膜を形成する工程と、
前記メモリ回路領域における前記周辺回路領域と隣接するダミーセル領域において、前記第2の層間絶縁膜、セルプレート及び容量絶縁膜を貫通し且つ前記ストレージ電極配線と接するように、導電性を有するプレートコンタクトを形成する工程と、
前記ダミーセル領域における前記第2の層間絶縁膜の上に、前記プレートコンタクトと接するようにダミービット線を形成する工程とを備えている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 partitioned into a memory circuit region and a peripheral circuit region adjacent to each other and having a plurality of recesses in the memory circuit region;
Forming a storage electrode on a wall surface and a bottom surface of each recess in the first interlayer insulating film;
Forming a storage electrode wiring on the upper surface of the first interlayer insulating film;
Forming a capacitive insulating film on the storage electrode and the storage electrode wiring;
Forming a cell plate on the capacitive insulating film;
Forming a second interlayer insulating film on the cell plate;
In the dummy cell region adjacent to the peripheral circuit region in the memory circuit region, a conductive plate contact is provided so as to penetrate the second interlayer insulating film, the cell plate, and the capacitor insulating film and to be in contact with the storage electrode wiring. Forming, and
Forming a dummy bit line on the second interlayer insulating film in the dummy cell region so as to be in contact with the plate contact.
前記セルプレートにおける前記周辺回路領域に含まれる部分を除去する工程をさらに備えていることを特徴とする請求項8に記載の半導体装置の製造方法。 Between the step of forming the cell plate and the step of forming the second interlayer insulating film,
9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, further comprising a step of removing a portion included in the peripheral circuit region in the cell plate.
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JP2011049250A (en) * | 2009-08-25 | 2011-03-10 | Renesas Electronics Corp | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
JP2011124593A (en) * | 2011-01-26 | 2011-06-23 | Oki Semiconductor Co Ltd | Semiconductor device |
US20140175563A1 (en) * | 2012-12-26 | 2014-06-26 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device |
-
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Cited By (4)
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JP2011049250A (en) * | 2009-08-25 | 2011-03-10 | Renesas Electronics Corp | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
JP2011124593A (en) * | 2011-01-26 | 2011-06-23 | Oki Semiconductor Co Ltd | Semiconductor device |
US20140175563A1 (en) * | 2012-12-26 | 2014-06-26 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device |
US10032779B2 (en) * | 2012-12-26 | 2018-07-24 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device with plasma damage protecting elements |
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