JP2010153418A - 半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】酸素ガスを主に含有したガスでエッチングを行う必要がある金属材料を用いてピラー型電極を形成する際に、ピラー型電極のアスペクト比が高くなると製造が困難になるという課題があった。
【解決手段】層間絶縁膜上に第1〜第6の絶縁膜を積層した後、第1のフォトレジスト膜を形成する工程と、前記第1のフォトレジスト膜をマスクとして第1の溝部を形成する工程と、前記第1の溝部を充填するように電極材料を堆積する工程と、前記第4の絶縁膜上に第7〜第9の絶縁膜を形成した後、第2のフォトレジスト膜を形成する工程と、前記第2のフォトレジスト膜をマスクとして第2の溝部を形成すると共に、前記電極材料をピラー型に残存させる工程と、前記第8、前記第7、前記第4および前記第2の絶縁膜を除去して、前記電極材料からなるピラー型電極を露出する工程と、を有する半導体装置101の製造方法を用いることにより、上記課題を解決できる。
【選択図】図1
Description
本発明は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関するものであり、特に、ピラー型電極を備えた半導体装置及び半導体装置の製造方法に関するものである。
近年、半導体装置の微細化の進展に伴い、DRAM(Dynamic Random Access Memory)素子を構成するメモリセルの面積が縮小している。そして、前記メモリセルを構成するキャパシタが十分な静電容量を確保できるように、前記キャパシタの形状を立体形状とすることが一般に行われている。
具体的には、前記キャパシタの下部電極をピラー型電極(柱型形状の電極)とするとともに、前記下部電極の外部側壁をキャパシタとして利用することで、前記キャパシタの表面積を拡大することができ、十分な静電容量を確保することができる。
具体的には、前記キャパシタの下部電極をピラー型電極(柱型形状の電極)とするとともに、前記下部電極の外部側壁をキャパシタとして利用することで、前記キャパシタの表面積を拡大することができ、十分な静電容量を確保することができる。
なお、前記キャパシタのリーク耐圧を低下させること無く、十分に大きな静電容量を確保するためには、前記キャパシタのピラー型電極として適切な材料を用いることが必要である。前記キャパシタのピラー型電極として、たとえば、Ru(ルテニウム)が用いられている。Ruは、設計ルール45nm以降のDRAM素子に適用される電極材料として検討されている。
前記ピラー型電極を形成するために、Ruのエッチングを行うには、酸素を主に含有したガス(酸素系のガス)を使用する必要がある。一般に、金属材料のパターニングには、フォトレジスト膜やカーボン膜がマスクとして用いられるが、これらの膜は、前記酸素系のガスに対してエッチング耐性がないため、Ruのエッチングに使用することはできない。
そのため、従来は、層間絶縁膜に開孔を形成した後、前記開孔内にRuを充填する方法により、キャパシタ用のピラー型電極を形成していた(特許文献1参照)。
前記の微細化したピラー型電極を形成するために、まず、層間絶縁膜中にアスペクト比の非常に高い開孔を形成しなければならなかった。しかし、現状の半導体製造装置で安定して形成できる開孔の限界は、アスペクト比22程度までであり、それ以上の高アスペクト比の開孔を形成することは困難であった。
前記の微細化したピラー型電極を形成するために、まず、層間絶縁膜中にアスペクト比の非常に高い開孔を形成しなければならなかった。しかし、現状の半導体製造装置で安定して形成できる開孔の限界は、アスペクト比22程度までであり、それ以上の高アスペクト比の開孔を形成することは困難であった。
また、DRAMメモリセルのレイアウトは、現在、主流であった8F2型から6F2型に移行しているとともに、4F2型への移行も検討されている。このように、メモリセルのサイズは、非常に小さくなっている。そのため、上記の開孔を形成する方法によってDRAM素子のメモリセル用のキャパシタとして用いるピラー型電極を作製するためには、より高アスペクト比の開孔を形成する方法が必要となる。
キャパシタ用の開孔を形成する際に、マスク用の材料に1回の露光技術で形成したホールパターンをマスクとして用いる方法とは異なる方法も提案されている。
特許文献2には、層間絶縁膜上に、2回の露光によりハードマスク用の直交する溝パターンを作成し、前記溝内にハードマスク材料(ポリシリコン)を充填した後、前記ハードマスク材料に覆われていない部分の層間絶縁膜をエッチング除去し、キャパシタ孔を形成する方法が開示されている。
特許文献2には、層間絶縁膜上に、2回の露光によりハードマスク用の直交する溝パターンを作成し、前記溝内にハードマスク材料(ポリシリコン)を充填した後、前記ハードマスク材料に覆われていない部分の層間絶縁膜をエッチング除去し、キャパシタ孔を形成する方法が開示されている。
また、特許文献3には、被加工膜上に設けた下層膜を加工して、ライン状の第1のマスクパターンを形成し、下層膜上に設けた上層膜を加工して、前記第1のマスクパターンと直交するライン状の第2のマスクパターンを形成した後に、前記第1及び第2のマスクパターンの開口部の交差する場所の被加工膜をエッチング除去して開口する構成が開示されている。
しかし、これらの方法も、マスク用のパターンの形成方法に変更を加えただけであり、層間絶縁膜に形成する開孔のアスペクト比が高くなると、開孔形成のエッチングが困難になる点は同様であり、開孔にRu等を充填して高アスペクト比のピラー型電極を形成することおよび前記ピラー型電極を備えたDRAMを製造することが困難であった。
特開2001−217407号公報
特開2003−229497号公報
特開2005−150333号公報
酸素ガスを主に含有したガスでエッチングを行う必要がある金属材料を用いてピラー型電極を形成する際に、ピラー型電極のアスペクト比が高くなると製造が困難になるという課題があった。
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を採用した。すなわち、
本発明の半導体装置の製造方法は、コンタクトプラグが埋設された層間絶縁膜上に第1の絶縁膜、第2の絶縁膜、第3の絶縁膜、第4の絶縁膜、第5の絶縁膜および第6の絶縁膜をこの順序で積層した後、前記第6の絶縁膜上に、平面視したときにライン間に前記コンタクトプラグが配置されるようなラインパターンからなる第1のフォトレジスト膜を形成する工程と、前記第1のフォトレジスト膜をマスクとして前記第6の絶縁膜および前記第5の絶縁膜を順次エッチングした後、前記第5の絶縁膜をマスクとして前記第4の絶縁膜、前記第3の絶縁膜、前記第2の絶縁膜および前記第1の絶縁膜を順次エッチングして、前記コンタクトプラグを露出させる第1の溝部を形成する工程と、前記第1の溝部を充填するように、前記第4の絶縁膜上に電極材料を堆積した後、前記第4の絶縁膜が露出するまで前記電極材料を除去する工程と、前記第4の絶縁膜上に、第7の絶縁膜、第8の絶縁膜および第9の絶縁膜をこの順序で形成した後、平面視したときにライン下に前記コンタクトプラグを配置するとともに、前記第1の溝部のラインと交差するラインパターンからなる第2のフォトレジスト膜を形成する工程と、前記第2のフォトレジスト膜をマスクとして前記第9の絶縁膜および前記第8の絶縁膜をエッチングした後、前記第8の絶縁膜をマスクとして前記第7の絶縁膜、前記第4の絶縁膜、前記第3の絶縁膜および前記第2の絶縁膜を順次エッチングして、前記第1の絶縁膜を露出させる第2の溝部を形成すると共に、前記電極材料をピラー型に残存させる工程と、前記第8の絶縁膜、前記第7の絶縁膜、前記第4の絶縁膜および前記第2の絶縁膜を除去して、前記電極材料からなるピラー型電極を露出する工程と、を有することを特徴とする。
本発明の半導体装置の製造方法は、コンタクトプラグが埋設された層間絶縁膜上に第1の絶縁膜、第2の絶縁膜、第3の絶縁膜、第4の絶縁膜、第5の絶縁膜および第6の絶縁膜をこの順序で積層した後、前記第6の絶縁膜上に、平面視したときにライン間に前記コンタクトプラグが配置されるようなラインパターンからなる第1のフォトレジスト膜を形成する工程と、前記第1のフォトレジスト膜をマスクとして前記第6の絶縁膜および前記第5の絶縁膜を順次エッチングした後、前記第5の絶縁膜をマスクとして前記第4の絶縁膜、前記第3の絶縁膜、前記第2の絶縁膜および前記第1の絶縁膜を順次エッチングして、前記コンタクトプラグを露出させる第1の溝部を形成する工程と、前記第1の溝部を充填するように、前記第4の絶縁膜上に電極材料を堆積した後、前記第4の絶縁膜が露出するまで前記電極材料を除去する工程と、前記第4の絶縁膜上に、第7の絶縁膜、第8の絶縁膜および第9の絶縁膜をこの順序で形成した後、平面視したときにライン下に前記コンタクトプラグを配置するとともに、前記第1の溝部のラインと交差するラインパターンからなる第2のフォトレジスト膜を形成する工程と、前記第2のフォトレジスト膜をマスクとして前記第9の絶縁膜および前記第8の絶縁膜をエッチングした後、前記第8の絶縁膜をマスクとして前記第7の絶縁膜、前記第4の絶縁膜、前記第3の絶縁膜および前記第2の絶縁膜を順次エッチングして、前記第1の絶縁膜を露出させる第2の溝部を形成すると共に、前記電極材料をピラー型に残存させる工程と、前記第8の絶縁膜、前記第7の絶縁膜、前記第4の絶縁膜および前記第2の絶縁膜を除去して、前記電極材料からなるピラー型電極を露出する工程と、を有することを特徴とする。
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に第1の絶縁膜および第2の絶縁膜をこの順序で形成した後、第1の方向に延在する第1の溝部を前記第1および第2の絶縁膜を貫通して形成する第1の工程と、前記第1の溝部を充填するように電極材料を堆積する第2の工程と、前記第1の方向と交差する第2の方向に延在する帯状のマスク絶縁膜を形成する第3の工程と、前記マスク絶縁膜に覆われていない前記第2の絶縁膜を除去する第4の工程と、前記マスク絶縁膜に覆われていない前記第1の溝内部の前記電極材料を除去し、隣接する前記マスク絶縁膜間に前記第2の方向に延在する第2の溝部を形成すると共に、前記電極材料からなるピラー型電極を形成する第5の工程と、前記マスク絶縁膜および前記第2の絶縁膜を除去して前記ピラー型電極を露出させる第6の工程と、を有することを特徴とする。
本発明の半導体装置は、第1の方向に直線状に並ぶコンタクトプラグと、前記コンタクトプラグが埋設された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上に形成された第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜を貫いて、前記コンタクトプラグと接続するように形成されたピラー型電極と、隣接する前記ピラー型電極の中間部を連結する帯状の第3の絶縁膜とを備え、前記第3の絶縁膜は前記第1の方向に延在し、平面視した際に前記コンタクトプラグの上面と重なる位置に配置され、前記第3の絶縁膜の前記第1の方向と直交する方向における幅は前記ピラー型電極の前記第1の方向と直行する方向における幅と等しいことを特徴とする。
上記の構成によれば、酸素ガスを用いてエッチングを行う材料を用いてピラー型電極を形成した半導体装置及び半導体装置の製造方法を提供することができる。また、ピラー型電極のアスペクト比が高くなった場合にも、容易に半導体装置の製造が可能な製造方法を提供することができる。
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の実施形態である半導体装置の一例を説明する断面図であって、図1(a)は平面図であり、図1(b)は図1(a)のA−A’線における断面図であり、図1(c)は図1(a)のD−D’線における断面図である。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の実施形態である半導体装置の一例を説明する断面図であって、図1(a)は平面図であり、図1(b)は図1(a)のA−A’線における断面図であり、図1(c)は図1(a)のD−D’線における断面図である。
図1(a)に示すように、本発明の実施形態である半導体装置101は、第1の絶縁膜(窒化シリコン膜)3と、窒化シリコン膜3上にライン状に形成された第3の絶縁膜(窒化シリコン膜)5と、窒化シリコン膜5上に設けられたピラー型電極(Ru膜)11と、を有している。
図1(b)に示すように、本発明の実施形態である半導体装置101は、コンタクトプラグ2が埋設された層間絶縁膜1と、層間絶縁膜1上に形成された窒化シリコン膜3と、窒化シリコン膜3を貫くとともに、コンタクトプラグ2と接続するように形成されたピラー型電極11と、ピラー型電極11の上部を連結するように形成された窒化シリコン膜5と、を有している。
図1(c)に示すように、本発明の実施形態である半導体装置101は、コンタクトプラグ2が埋設された層間絶縁膜1と、層間絶縁膜1上に形成された窒化シリコン膜3と、窒化シリコン膜3を貫くとともに、コンタクトプラグ2と接続するように形成されたピラー型電極11と、を有している。
ピラー型電極11のアスペクト比は特に限定されないが、22以上であってもよい。なお、アスペクト比は、ピラー型電極11の底面の1辺の短い方の長さと電極の高さの比である。
ピラー型電極11の電極材料としては、Ruを用いることができる。Ruは、酸素を主に含有したガス(酸素系のガス)を用いてエッチングを行うことができる。
なお、ピラー型電極の電極材料は、Ruに限定されるものではなく、前記酸素系のガスを用いてエッチングを行うことができる金属材料であればよい。
なお、ピラー型電極の電極材料は、Ruに限定されるものではなく、前記酸素系のガスを用いてエッチングを行うことができる金属材料であればよい。
ピラー型電極11の上部側には、ピラー型電極11の高さ方向における中間部を連結して延在する第3の絶縁膜(窒化シリコン膜)5が形成されている。そのため、ピラー型電極11の径を小さくしても、窒化シリコン膜5がピラー型電極11を上部で支持して、ピラー型電極11の倒壊のおそれを低減することができる。
ピラー型電極11の基端側には、第1の絶縁膜(窒化シリコン膜)3が形成されている。そのため、ピラー型電極11の径を小さくしても、窒化シリコン膜3がピラー型電極11を基端側で支持して、ピラー型電極11の倒壊のおそれを低減することができる。
なお、窒化シリコン膜3のみでピラー型電極11を安定して支持することが可能な場合には、窒化シリコン膜5を設けなくてもよい。
なお、窒化シリコン膜3のみでピラー型電極11を安定して支持することが可能な場合には、窒化シリコン膜5を設けなくてもよい。
次に、本発明の実施形態である半導体装置の製造方法の一例であって、ピラー型電極の形成方法について説明する。
図2に示す半導体装置を以下のようにして作製する。
まず、半導体基板(図示略)上に酸化シリコン(SiO2)等からなる層間絶縁膜1を形成する。
次に、フォトリソグラフィー技術で形成したマスクを用いて、ドライエッチングにより、層間絶縁膜1に開孔を形成する。
図2に示す半導体装置を以下のようにして作製する。
まず、半導体基板(図示略)上に酸化シリコン(SiO2)等からなる層間絶縁膜1を形成する。
次に、フォトリソグラフィー技術で形成したマスクを用いて、ドライエッチングにより、層間絶縁膜1に開孔を形成する。
次に、チタン(Ti)および窒化チタン(TiN)の積層膜を形成し、前記積層膜上にタングステン(W)を堆積して前記開孔内を充填する。
次に、層間絶縁膜1上に堆積された前記タングステンを、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法によって、層間絶縁膜1が露出するまで研磨して除去する。これにより、層間絶縁膜1中に、タングステン等からなるコンタクトプラグ2を形成する。コンタクトプラグ2は、前記半導体基板に形成した活性領域等と接続されている。
次に、層間絶縁膜1上に堆積された前記タングステンを、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法によって、層間絶縁膜1が露出するまで研磨して除去する。これにより、層間絶縁膜1中に、タングステン等からなるコンタクトプラグ2を形成する。コンタクトプラグ2は、前記半導体基板に形成した活性領域等と接続されている。
次に、層間絶縁膜1上に、CVD法により、第1の絶縁膜(窒化シリコン膜)3を50〜100nm程度の膜厚で堆積する。
次に、窒化シリコン膜3上に、第2の絶縁膜(酸化シリコン膜)4を1〜3μm程度の膜厚に堆積する。なお、酸化シリコン膜4は、ボロンおよびリンを含有させた酸化シリコン(BPSG)膜としてもよい。
次に、窒化シリコン膜3上に、第2の絶縁膜(酸化シリコン膜)4を1〜3μm程度の膜厚に堆積する。なお、酸化シリコン膜4は、ボロンおよびリンを含有させた酸化シリコン(BPSG)膜としてもよい。
次に、酸化シリコン膜4上に、第3の絶縁膜(窒化シリコン膜)5を100nm程度の膜厚に堆積する。
次に、窒化シリコン膜5上に、第4の絶縁膜(酸化シリコン膜)6を100nm程度の膜厚に堆積する。
第2の絶縁膜4および第4の絶縁膜6の膜厚を調節することによって、ピラー型電極のアスペクト比が最適な値となるように設定できる。また、第3の絶縁膜5の位置は、必ずしもピラー型電極の上端寄りでなくてもかまわない。
次に、酸化シリコン膜6上に、CVD法により、第5の絶縁膜(カーボン膜)7を800nm程度の膜厚に堆積する。カーボン膜7としては、メタン(CH4)ガスを原料として、CVD法により形成したアモルファス・カーボン膜を用いることができる。なお、カーボン膜7は、第1の溝を加工する際のハードマスクとして用いる。
次に、窒化シリコン膜5上に、第4の絶縁膜(酸化シリコン膜)6を100nm程度の膜厚に堆積する。
第2の絶縁膜4および第4の絶縁膜6の膜厚を調節することによって、ピラー型電極のアスペクト比が最適な値となるように設定できる。また、第3の絶縁膜5の位置は、必ずしもピラー型電極の上端寄りでなくてもかまわない。
次に、酸化シリコン膜6上に、CVD法により、第5の絶縁膜(カーボン膜)7を800nm程度の膜厚に堆積する。カーボン膜7としては、メタン(CH4)ガスを原料として、CVD法により形成したアモルファス・カーボン膜を用いることができる。なお、カーボン膜7は、第1の溝を加工する際のハードマスクとして用いる。
次に、カーボン膜7上に、第6の絶縁膜(ARL(Anti−Reflection Layer)膜)8を堆積する。ARL膜8としては、酸窒化シリコン(SiON)膜上に、75nm程度の膜厚で酸化シリコン膜を積層した膜を用いることができる。なお、ARL膜8を設けることによって、フォトレジストの露光に際して、下層からの反射を防止し、精度よくフォトレジストパターンを形成することが可能となる。
次に、ARL膜8上に第1のフォトレジスト(PR)膜9を塗布した後、第1の溝を形成するためのフォトマスクを用いて露光して、第1のフォトレジスト膜9のパターニングを行う。これにより、平面視したときにライン間にコンタクトプラグ2が配置されるようなラインパターン(第1の方向に延在するラインパターン)からなる第1のフォトレジスト膜9が形成される。
以上の工程により、図2に示す半導体装置を得ることができる。なお、図2(a)は平面図であり、図2(b)は図2(a)のA−A’線における断面図であり、図2(c)は図2(a)のB−B’線における断面図である。
図2(a)および図2(b)に示すように、層間絶縁膜1中に形成された平面視略円状のコンタクトプラグ2の位置に第1のフォトレジスト膜9のライン間になるように、ラインパターンからなる第1のフォトレジスト膜9が形成されている。
図2(a)および図2(b)に示すように、層間絶縁膜1中に形成された平面視略円状のコンタクトプラグ2の位置に第1のフォトレジスト膜9のライン間になるように、ラインパターンからなる第1のフォトレジスト膜9が形成されている。
次に、第1のフォトレジスト膜9をマスクとして、CF4ガスを用いて、ARL膜8の異方性ドライエッチングを行う。
次に、パターニングされたARL膜8をマスクとして、酸素(O2)ガスを用いて、カーボン膜7の異方性ドライエッチングを行う。
次に、パターニングされたARL膜8をマスクとして、酸素(O2)ガスを用いて、カーボン膜7の異方性ドライエッチングを行う。
以上の工程により、図3に示す半導体装置を得ることができる。
図3(a)は平面図であり、図3(b)は図3(a)のA−A’線における断面図であり、図3(c)は図3(a)のB−B’線における断面図である。
なお、図3に示すように、第1のフォトレジスト膜9は、カーボン膜7の異方性ドライエッチングの際にエッチング除去される。
図3(a)は平面図であり、図3(b)は図3(a)のA−A’線における断面図であり、図3(c)は図3(a)のB−B’線における断面図である。
なお、図3に示すように、第1のフォトレジスト膜9は、カーボン膜7の異方性ドライエッチングの際にエッチング除去される。
次に、パターニングされたカーボン膜7をマスク(ハードマスク)として、酸化シリコン膜6、窒化シリコン膜5、酸化シリコン膜4および窒化シリコン膜3の異方性ドライエッチングを行う。この異方性ドライエッチングの際に、カーボン膜7上のARL膜8もエッチング除去される。
次に、酸素プラズマ等を用いたアッシング法によって、前記エッチング後に残存したカーボン膜7を除去する。
次に、酸素プラズマ等を用いたアッシング法によって、前記エッチング後に残存したカーボン膜7を除去する。
以上の工程により、図4に示す半導体装置を得ることができる。
図4(a)は平面図であり、図4(b)は図4(a)のA−A’線における断面図であり、図4(c)は図4(a)のB−B’線における断面図である。
図4(a)および図4(b)に示すように、酸化シリコン膜6、窒化シリコン膜5、酸化シリコン膜4および窒化シリコン膜3を貫き、コンタクトプラグ2を露出させる第1の溝10が形成されている。
図4(a)は平面図であり、図4(b)は図4(a)のA−A’線における断面図であり、図4(c)は図4(a)のB−B’線における断面図である。
図4(a)および図4(b)に示すように、酸化シリコン膜6、窒化シリコン膜5、酸化シリコン膜4および窒化シリコン膜3を貫き、コンタクトプラグ2を露出させる第1の溝10が形成されている。
本実施形態では、酸化シリコン膜4にホールパターンを設けるのではなく、溝パターン(第1の溝部10)を設ける構成なので、酸化シリコン膜4の膜厚の厚い場合でもエッチングが容易に進み、アスペクト比が高い溝パターン(第1の溝部10)を容易に形成することができる。なお、酸化シリコン膜4の膜厚の厚い場合には、アスペクト比が高いホールパターンを形成することは容易ではない。
次に、CVD法によって、第1の溝部10内を充填するとともに、酸化シリコン膜6上を覆うように、電極材料(Ru膜)11を堆積する。なお、電極材料11としてRuを用いることにより、酸素を主に含有したガス(酸素系のガス)を用いて、電極材料11をエッチングすることができる。
以上の工程により、図5に示す半導体装置を得ることができる。
図5(a)は平面図であり、図5(b)は図5(a)のA−A’線における断面図であり、図5(c)は図5(a)のB−B’線における断面図である。
以上の工程により、図5に示す半導体装置を得ることができる。
図5(a)は平面図であり、図5(b)は図5(a)のA−A’線における断面図であり、図5(c)は図5(a)のB−B’線における断面図である。
次に、酸素(O2)ガスと塩素(Cl2)ガスとの混合ガスを用いて、酸化シリコン膜6が露出するまでRu膜11をドライエッチングする。
以上の工程により、図6に示す半導体装置を得ることができる。
図6(a)は平面図であり、図6(b)は図6(a)のA−A’線における断面図であり、図6(c)は図6(a)のB−B’線における断面図である。
図6に示すように、Ru膜11は、第1の溝部10の内部にのみ残される。
なお、ドライエッチングの代わりにCMP法で研磨を行って、酸化シリコン膜6上のRu膜11を除去してもよい。
以上の工程により、図6に示す半導体装置を得ることができる。
図6(a)は平面図であり、図6(b)は図6(a)のA−A’線における断面図であり、図6(c)は図6(a)のB−B’線における断面図である。
図6に示すように、Ru膜11は、第1の溝部10の内部にのみ残される。
なお、ドライエッチングの代わりにCMP法で研磨を行って、酸化シリコン膜6上のRu膜11を除去してもよい。
次に、酸化シリコン膜6上に、第7の絶縁膜(酸化シリコン膜)12を100nm程度の膜厚で堆積する。
次に、酸化シリコン膜12上に、第8の絶縁膜(カーボン膜)13を800nm程度の膜厚で堆積する。
次に、カーボン膜13上に、酸窒化シリコン(SiON)膜上に75nm程度の膜厚で酸化シリコン膜を積層した膜などからなる第9の絶縁膜(ARL膜)17を75nm程度の膜厚で堆積する。
次に、酸化シリコン膜12上に、第8の絶縁膜(カーボン膜)13を800nm程度の膜厚で堆積する。
次に、カーボン膜13上に、酸窒化シリコン(SiON)膜上に75nm程度の膜厚で酸化シリコン膜を積層した膜などからなる第9の絶縁膜(ARL膜)17を75nm程度の膜厚で堆積する。
次に、ARL膜17上に、平面視したときにライン下にコンタクトプラグ2を配置するとともに、第1の溝部10のラインと直交するラインパターン(第2の方向に延在するラインパターン)からなる第2のフォトレジスト(PR)膜14を形成する。
以上の工程により、図7に示す半導体装置を得ることができる。
図7(a)は平面図であり、図7(b)は図7(a)のA−A’線における断面図であり、図7(c)は図7(a)のB−B’線における断面図である。
図7(a)に示すように、平面視したときに、第2のフォトレジスト膜14は、第1の溝部10に充填されたRu膜11と直交するラインパターンで形成されるとともに、フォトレジスト(PR)膜14とRu膜11との直交部分にコンタクトプラグ2が配置される。
図7(a)は平面図であり、図7(b)は図7(a)のA−A’線における断面図であり、図7(c)は図7(a)のB−B’線における断面図である。
図7(a)に示すように、平面視したときに、第2のフォトレジスト膜14は、第1の溝部10に充填されたRu膜11と直交するラインパターンで形成されるとともに、フォトレジスト(PR)膜14とRu膜11との直交部分にコンタクトプラグ2が配置される。
なお、第2のフォトレジスト膜14のラインパターンは、平面視したときに、Ru膜11と交差するように形成すればよく、直交するラインパターンに限定されるわけではなく、たとえば、斜めに交差(斜交)するラインパターンでもよい。
また、第2のフォトレジスト膜14は、ライン下にコンタクトプラグ2を配置するように形成するので、第1の溝部10のラインと第2のフォトレジスト膜14との交差部分にコンタクトプラグ2が配置される。
また、第2のフォトレジスト膜14は、ライン下にコンタクトプラグ2を配置するように形成するので、第1の溝部10のラインと第2のフォトレジスト膜14との交差部分にコンタクトプラグ2が配置される。
次に、第2のフォトレジスト膜14をマスクとして、CF4ガスを用いて、ARL膜の異方性ドライエッチングを行う。
次に、パターンニングされたARL膜をマスクとして、酸素(O2)ガスを用いて、カーボン膜13の異方性ドライエッチングを行う。
次に、パターンニングされたARL膜をマスクとして、酸素(O2)ガスを用いて、カーボン膜13の異方性ドライエッチングを行う。
以上の工程により、図8に示す半導体装置を得ることができる。
図8(a)は平面図であり、図8(b)は図8(a)のA−A’線における断面図であり、図8(c)は図8(a)のB−B’線における断面図である。
図8(c)に示すように、カーボン膜13がパターンニングされて、第1の溝部10と直交する第2の溝部15が形成される。なお、カーボン膜13の異方性ドライエッチングの際に、フォトレジスト膜14はエッチング除去される。
図8(a)は平面図であり、図8(b)は図8(a)のA−A’線における断面図であり、図8(c)は図8(a)のB−B’線における断面図である。
図8(c)に示すように、カーボン膜13がパターンニングされて、第1の溝部10と直交する第2の溝部15が形成される。なお、カーボン膜13の異方性ドライエッチングの際に、フォトレジスト膜14はエッチング除去される。
次に、カーボン膜13をマスク(ハードマスク)として、酸化シリコン膜12、酸化シリコン膜6、窒化シリコン膜5および酸化シリコン膜4を異方性ドライエッチングして、第2の溝部15の深さを、窒化シリコン膜3が露出する深さまで深くする。
なお、このエッチング工程では、酸化シリコン膜4のエッチングの途中でエッチング条件を変更して、酸化シリコン膜に対する窒化シリコン膜のエッチング速度が遅くなるようにして、窒化シリコン膜3を残す。
また、この異方性ドライエッチングの際に、カーボン膜13上のARL膜17もエッチング除去される。
なお、このエッチング工程では、酸化シリコン膜4のエッチングの途中でエッチング条件を変更して、酸化シリコン膜に対する窒化シリコン膜のエッチング速度が遅くなるようにして、窒化シリコン膜3を残す。
また、この異方性ドライエッチングの際に、カーボン膜13上のARL膜17もエッチング除去される。
以上の工程により、図9に示す半導体装置を得ることができる。
図9(a)は平面図であり、図9(b)は図9(a)のA−A’線における断面図であり、図9(c)は図9(a)のB−B’線における断面図であり、図9(d)は図9(a)のC−C’線における断面図である。
図9(a)は平面図であり、図9(b)は図9(a)のA−A’線における断面図であり、図9(c)は図9(a)のB−B’線における断面図であり、図9(d)は図9(a)のC−C’線における断面図である。
図9(c)に示すように、カーボン膜13下には、酸化シリコン膜12、酸化シリコン膜6、窒化シリコン膜5および酸化シリコン膜4が残存している。
また、この酸化シリコン膜及び窒化シリコン膜のエッチングに使用するガス条件では、Ru膜11はエッチングされず、図8(d)に示すように、Ru膜11は第1の溝部10のパターンで壁状に残存する。
なお、後述する工程で、酸化シリコン膜12は、Ru膜11をエッチングして、ピラー型電極を形成する際のマスクとして機能する。
また、この酸化シリコン膜及び窒化シリコン膜のエッチングに使用するガス条件では、Ru膜11はエッチングされず、図8(d)に示すように、Ru膜11は第1の溝部10のパターンで壁状に残存する。
なお、後述する工程で、酸化シリコン膜12は、Ru膜11をエッチングして、ピラー型電極を形成する際のマスクとして機能する。
次に、ICP(誘導結合プラズマ)型のドライエッチング装置を使用して、表1に示す条件で、酸化シリコン膜12をマスクとして、Ru膜11の異方性ドライエッチングを行う。なお、この異方性ドライエッチングで、酸素(O2)ガスと塩素(Cl2)ガスを混合したガスを用いることにより、カーボン膜13も除去される。
以上の工程により、図10に示す半導体装置を得ることができる。
図10(a)は平面図であり、図10(b)は図10(a)のA−A’線における断面図であり、図10(c)は図10(a)のD−D’線における断面図である。
図10に示すように、コンタクトプラグ2と基端側で接続された四角柱状のピラー型電極(Ru膜)11が形成されている。
また、以上の工程により、帯状の第3の絶縁膜(窒化シリコン膜)5は隣接するピラー型電極11の中間部分を連結するように形成される。この帯状の第3の絶縁膜5は第1の溝部10と同じ方向(第1の方向)に延在している。
また、帯状の第3の絶縁膜5の幅は第1の溝部10の幅と同じである。すなわち、帯状の第3の絶縁膜5の幅は、第1の溝部10が延在している方向と直交する方向において、ピラー型電極11の幅と等しくなるように形成されている。
図10(a)は平面図であり、図10(b)は図10(a)のA−A’線における断面図であり、図10(c)は図10(a)のD−D’線における断面図である。
図10に示すように、コンタクトプラグ2と基端側で接続された四角柱状のピラー型電極(Ru膜)11が形成されている。
また、以上の工程により、帯状の第3の絶縁膜(窒化シリコン膜)5は隣接するピラー型電極11の中間部分を連結するように形成される。この帯状の第3の絶縁膜5は第1の溝部10と同じ方向(第1の方向)に延在している。
また、帯状の第3の絶縁膜5の幅は第1の溝部10の幅と同じである。すなわち、帯状の第3の絶縁膜5の幅は、第1の溝部10が延在している方向と直交する方向において、ピラー型電極11の幅と等しくなるように形成されている。
このように、本実施形態では、酸化シリコン膜4に第1の溝部10と第2の溝部15を組み合わせて、壁状のRu膜11を形成した後、壁状のRu膜11を酸素系のガスで切る構成なので、酸化シリコン膜4の膜厚の厚い場合でも、アスペクト比が高いピラー型電極を形成することができる。
最後に、フッ酸(HF)を用いて湿式エッチング(酸化膜ウエットエッチング)を行い、残存している酸化シリコン膜12、酸化シリコン膜6および酸化シリコン膜4を除去して、ピラー型電極11を完全に露出させる。
このとき、層間絶縁膜1上に形成された窒化シリコン膜3は薬液(フッ酸)のストッパー膜として機能するので、層間絶縁膜1にフッ酸がしみ込んで、層間絶縁膜1にダメージを与えることを防止することができる。
また、隣接するピラー型電極11の間が帯状の第3の絶縁膜(窒化シリコン膜)5で連結して保持されているので、湿式エッチングの工程においてピラー型電極11が倒壊するのを防止できる。
以上の工程により、図1に示す半導体装置101を得ることができる。
このとき、層間絶縁膜1上に形成された窒化シリコン膜3は薬液(フッ酸)のストッパー膜として機能するので、層間絶縁膜1にフッ酸がしみ込んで、層間絶縁膜1にダメージを与えることを防止することができる。
また、隣接するピラー型電極11の間が帯状の第3の絶縁膜(窒化シリコン膜)5で連結して保持されているので、湿式エッチングの工程においてピラー型電極11が倒壊するのを防止できる。
以上の工程により、図1に示す半導体装置101を得ることができる。
なお、本実施形態は、前記酸素系のガスでドライエッチングを行う必要があり、フォトレジスト膜やカーボン膜が直接のマスク材料として使えない場合に適用することが好ましい。
本発明の実施形態である半導体装置の製造方法は、一の溝パターンを形成した後に溝内に電極材料を充填し、これと交差する溝パターンを新たに形成する、ダブル溝パターニングの手法を用いることにより、ピラー型電極11のアスペクト比が高い場合であっても、半導体装置101を容易に製造することができる。また、ピラー型電極11の材料がRu等の酸素系ガスでエッチングを行う必要がある材料であっても、ピラー型電極11を備えた半導体装置101を容易に形成することができる。
(第2の実施形態)
図11は、本発明の実施形態である半導体装置の別の一例として、DRAM素子のメモリセルを形成する場合を説明する断面図である。
図11に示すように、本発明の実施形態である半導体装置111は、基板(半導体基板)50と、基板50上に形成された層間絶縁膜55と、層間絶縁膜55上に形成された層間絶縁膜1と、層間絶縁膜1上に形成された第1の絶縁膜(窒化シリコン膜)3と、窒化シリコン膜3上に形成された上部電極72と、上部電極72上に形成された層間絶縁膜73と、層間絶縁膜73上に形成された表面保護膜75と、を有している。
図11は、本発明の実施形態である半導体装置の別の一例として、DRAM素子のメモリセルを形成する場合を説明する断面図である。
図11に示すように、本発明の実施形態である半導体装置111は、基板(半導体基板)50と、基板50上に形成された層間絶縁膜55と、層間絶縁膜55上に形成された層間絶縁膜1と、層間絶縁膜1上に形成された第1の絶縁膜(窒化シリコン膜)3と、窒化シリコン膜3上に形成された上部電極72と、上部電極72上に形成された層間絶縁膜73と、層間絶縁膜73上に形成された表面保護膜75と、を有している。
基板50には、溝部に絶縁体が充填されてなる素子分離領域51が形成されており、素子分離領域51によって区画された活性領域の基板50には不純物拡散層領域58a〜58cが形成されている。不純物拡散層領域58a〜58cはMOS型トランジスタのソース・ドレイン領域として機能する。
また、溝型のゲート電極52が、酸化シリコン等からなるゲート絶縁膜52aを介して基板50と対向し、かつ、基板50から突出するように形成されるとともに、素子分離領域51上にもゲート電極52が形成されている。そして、ゲート電極52上には、窒化シリコン等からなる絶縁膜53が形成されている。
なお、MOS型トランジスタとしては、溝型以外のゲート電極を用いてもよい。たとえば、プレーナ型や縦型のトランジスタも使用することができる。
なお、MOS型トランジスタとしては、溝型以外のゲート電極を用いてもよい。たとえば、プレーナ型や縦型のトランジスタも使用することができる。
また、素子分離領域51上のゲート電極52は、DRAMのワード線として機能する。また、絶縁膜53はゲート電極52の上面を保護する。
層間絶縁膜55には、不純物拡散層領域58bとビット配線60とを接続するように形成されたコンタクトプラグ56が埋設されている。
層間絶縁膜55上には、層間絶縁膜1が形成されており、層間絶縁膜1および層間絶縁膜55を貫通して、不純物拡散層領域58a、58cと接続するように形成されたコンタクトプラグ2が埋設されている。
層間絶縁膜55上には、層間絶縁膜1が形成されており、層間絶縁膜1および層間絶縁膜55を貫通して、不純物拡散層領域58a、58cと接続するように形成されたコンタクトプラグ2が埋設されている。
上部電極72中には、コンタクトプラグ2と接続するようにピラー型電極(Ru膜)11が形成されている。コンタクトプラグ2を介して、ピラー型電極11は、不純物拡散層領域58a、58cに接続される。そのため、ピラー型電極11は、上部電極72に対する下部電極として機能する。
上部電極72中で、ピラー型電極(Ru膜)11、窒化シリコン膜3および窒化シリコン膜5の露出面を覆うように容量絶縁膜77が形成されている。容量絶縁膜77は、たとえば、ハフニウムオキサイド(HfO2)、アルミニウムオキサイド(Al2O3)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、酸化ジルコニウム(ZrO2)またはそれらを含有する積層膜等を利用できる。ピラー型電極(下部電極)11、容量絶縁膜77、上部電極72によって、コンタクトプラグ2に接続するキャパシタが形成される。
上部電極72としては、Ru、Wなどの金属またはポリシリコンを用いることができる。なお、上部電極72としてRu以外の金属またはポリシリコンを用いる場合には、膜厚が15〜20nmのTiNなどからなる金属薄膜層を容量絶縁膜77上に形成しておいてもよい。
また、ピラー型電極71は、その基端側が第1の絶縁膜3によって支持されるとともに、上部側が第3の絶縁膜(窒化シリコン膜)5で支持されている。
また、ピラー型電極71は、その基端側が第1の絶縁膜3によって支持されるとともに、上部側が第3の絶縁膜(窒化シリコン膜)5で支持されている。
表面保護膜75には、配線74が埋設されている。配線74は、図では省略しているが、上部電極72と接続されており、上部電極72に所定の電位(プレート電位)を供給する。これにより、本発明の実施形態である半導体装置111を、たとえば、電荷保持特性(リフレッシュ特性)にすぐれたDRAMのメモリセルとして利用できる。
次に、本発明の実施形態である半導体装置111の製造方法について説明する。
図12に示す半導体装置を以下のようにして作製する。
まず、P型のシリコンからなる基板(半導体基板)50を用意する。
次に、基板(半導体基板)50に溝部を形成した後、前記溝部に絶縁膜を充填して、素子分離領域51を形成する。これにより、素子分離領域51により区画された活性領域を形成する。
次に、前記活性領域の基板50面にリン等のN型不純物をイオン注入して、不純物拡散領域58a〜58cを形成する。
図12に示す半導体装置を以下のようにして作製する。
まず、P型のシリコンからなる基板(半導体基板)50を用意する。
次に、基板(半導体基板)50に溝部を形成した後、前記溝部に絶縁膜を充填して、素子分離領域51を形成する。これにより、素子分離領域51により区画された活性領域を形成する。
次に、前記活性領域の基板50面にリン等のN型不純物をイオン注入して、不純物拡散領域58a〜58cを形成する。
次に、前記活性領域の基板50面に、酸化シリコン等からなるゲート絶縁膜52aを介して、半導体基板50と対向するように溝型のゲート電極52を形成する。同時に、素子分離領域51上にも隣接するメモリセル間の溝型ゲート電極部を連結するためのゲート電極52を形成する。
ゲート電極52のパターニングを行う前に、ゲート電極用の材料上には窒化シリコン等からなる絶縁膜53を堆積しておき、ゲート電極と同時にパターニングを行う。
ゲート電極52のパターニングを行う前に、ゲート電極用の材料上には窒化シリコン等からなる絶縁膜53を堆積しておき、ゲート電極と同時にパターニングを行う。
次に、ゲート電極52、絶縁膜53および基板50面を覆うように層間絶縁膜55を形成する。
次に、層間絶縁膜55中に、不純物拡散層領域58bと接続するコンタクトプラグ56を形成した後、コンタクトプラグ56と接続するようにビット配線60を形成する。
次に、層間絶縁膜55中に、不純物拡散層領域58bと接続するコンタクトプラグ56を形成した後、コンタクトプラグ56と接続するようにビット配線60を形成する。
次に、層間絶縁膜55を覆うように層間絶縁膜1を形成した後、層間絶縁膜1および層間絶縁膜55を貫くように、不純物拡散層領域58a、58cと接続するコンタクトプラグ2を形成する。
次に、層間絶縁膜1上に、第一の絶縁膜(窒化シリコン)3を形成する。
以上の工程により、図12に示す半導体装置が得られる。
次に、層間絶縁膜1上に、第一の絶縁膜(窒化シリコン)3を形成する。
以上の工程により、図12に示す半導体装置が得られる。
次に、図13に示す半導体装置を、第1の実施形態で示した半導体装置の製造方法を用いて作製する。
なお、図12に示す層間絶縁膜1、コンタクトプラグ2、第1の絶縁膜(窒化シリコン膜)3は、第1の実施形態で示した層間絶縁膜1、コンタクトプラグ2、第1の絶縁膜(窒化シリコン膜)3と同一である。これらの部材をもとに、第1の実施形態で示した半導体装置の製造方法を用いて、窒化シリコン膜3上に、コンタクトプラグ2に接続するピラー型電極(Ru膜)11を形成する。
なお、窒化シリコン膜3によって層間絶縁膜1が覆われているので、ピラー型電極11を露出させる湿式エッチング工程で、この製造工程で、層間絶縁膜1より下層の基板に設けられたMOS型トランジスタがダメージを受けることはない。
なお、図12に示す層間絶縁膜1、コンタクトプラグ2、第1の絶縁膜(窒化シリコン膜)3は、第1の実施形態で示した層間絶縁膜1、コンタクトプラグ2、第1の絶縁膜(窒化シリコン膜)3と同一である。これらの部材をもとに、第1の実施形態で示した半導体装置の製造方法を用いて、窒化シリコン膜3上に、コンタクトプラグ2に接続するピラー型電極(Ru膜)11を形成する。
なお、窒化シリコン膜3によって層間絶縁膜1が覆われているので、ピラー型電極11を露出させる湿式エッチング工程で、この製造工程で、層間絶縁膜1より下層の基板に設けられたMOS型トランジスタがダメージを受けることはない。
図13に示すように、ピラー型電極(Ru膜)11は、コンタクトプラグ2と導通している。これにより、キャパシタの下部電極として機能する。
ピラー型電極11の基端側は窒化シリコン膜3が形成されている。これにより、窒化シリコン3はピラー型電極11が倒壊するのを防止する。
また、ピラー型電極11の上部を連結するように、第3の絶縁膜(窒化シリコン膜)5が形成されている。これにより、窒化シリコン5はピラー型電極11が倒壊するのを防止する。
ピラー型電極11の基端側は窒化シリコン膜3が形成されている。これにより、窒化シリコン3はピラー型電極11が倒壊するのを防止する。
また、ピラー型電極11の上部を連結するように、第3の絶縁膜(窒化シリコン膜)5が形成されている。これにより、窒化シリコン5はピラー型電極11が倒壊するのを防止する。
図11に示す半導体装置を以下のようにして作製する。
まず、ピラー型電極(Ru膜)11、窒化シリコン膜3および窒化シリコン膜5の露出面を覆うように容量絶縁膜77を形成する。
次に、CVD法により、Ru、Wなどの金属またはポリシリコンを用いて、上部電極72を形成する。
次に、上部電極72上に層間絶縁膜73、配線74、表面保護膜75を形成する。
以上の工程により、図11に示す半導体装置111を得ることができる。
なお、メモリセルを構成するコンタクトプラグ2のレイアウトに合わせて、第1の実施形態で説明した、第1の溝部10および第2の溝部15のパターンが最適な角度で交差するように設定すればよい。
まず、ピラー型電極(Ru膜)11、窒化シリコン膜3および窒化シリコン膜5の露出面を覆うように容量絶縁膜77を形成する。
次に、CVD法により、Ru、Wなどの金属またはポリシリコンを用いて、上部電極72を形成する。
次に、上部電極72上に層間絶縁膜73、配線74、表面保護膜75を形成する。
以上の工程により、図11に示す半導体装置111を得ることができる。
なお、メモリセルを構成するコンタクトプラグ2のレイアウトに合わせて、第1の実施形態で説明した、第1の溝部10および第2の溝部15のパターンが最適な角度で交差するように設定すればよい。
本発明の実施形態である半導体装置111の製造方法は、キャパシタの下部電極としてアスペクト比の大きい金属ピラーを用いることができる。また、下部電極の材料として酸素系ガスでエッチングが必要な材料を用いることができる。特に、キャパシタの電極材料としてRuを選択した場合には、容量絶縁膜77のリーク耐圧を向上させたキャパシタ素子を形成することができる。従って、静電容量が大きく電気特性に優れたキャパシタ素子を容易に形成できるので、電荷保持特性(リフレッシュ特性)にすぐれたDRAM素子として利用することができる。
なお、第1の実施形態で説明したピラー型電極の製造方法は、DRAM素子以外であっても、ピラー型(柱形状型)の電極を形成する場合に適用することが可能である。
なお、第1の実施形態で説明したピラー型電極の製造方法は、DRAM素子以外であっても、ピラー型(柱形状型)の電極を形成する場合に適用することが可能である。
本発明は、ピラー型電極を備えた半導体装置及び半導体装置の製造方法に関するものであって、半導体装置を製造・利用する産業において利用可能性がある。
1…層間絶縁膜、2…コンタクトプラグ、3…第1の絶縁膜(窒化シリコン膜)、4…第2の絶縁膜(酸化シリコン膜)、5…第3の絶縁膜(窒化シリコン膜)、6…第4の絶縁膜(酸化シリコン膜)、7…第5の絶縁膜(カーボン膜)、8…第6の絶縁膜(ARL膜)、9…第1のフォトレジスト(PR)膜、10…第1の溝部、11…ピラー型電極(Ru膜)、12…第7の絶縁膜(酸化シリコン膜)、13…第8の絶縁膜(カーボン膜)、14…第2のフォトレジスト(PR)膜、15…第2の溝部、17…第9の絶縁膜(ARL膜)、50…基板(半導体基板)、51…素子分離領域、52…ゲート電極、52a…絶縁膜、53…絶縁膜、55…層間絶縁膜、56…コンタクトプラグ、58a、58b、58c…不純物拡散領域、60…ビット配線、72…上部電極、73…層間絶縁膜、74…配線、75…表面保護膜、77…容量絶縁膜、101、111…半導体装置。
Claims (16)
- コンタクトプラグが埋設された層間絶縁膜上に第1の絶縁膜、第2の絶縁膜、第3の絶縁膜、第4の絶縁膜、第5の絶縁膜および第6の絶縁膜をこの順序で積層した後、前記第6の絶縁膜上に、平面視したときにライン間に前記コンタクトプラグが配置されるようなラインパターンからなる第1のフォトレジスト膜を形成する工程と、
前記第1のフォトレジスト膜をマスクとして前記第6の絶縁膜および前記第5の絶縁膜を順次エッチングした後、前記第5の絶縁膜をマスクとして前記第4の絶縁膜、前記第3の絶縁膜、前記第2の絶縁膜および前記第1の絶縁膜を順次エッチングして、前記コンタクトプラグを露出させる第1の溝部を形成する工程と、
前記第1の溝部を充填するように、前記第4の絶縁膜上に電極材料を堆積した後、前記第4の絶縁膜が露出するまで前記電極材料を除去する工程と、
前記第4の絶縁膜上に、第7の絶縁膜、第8の絶縁膜および第9の絶縁膜をこの順序で形成した後、平面視したときにライン下に前記コンタクトプラグを配置するとともに、前記第1の溝部のラインと交差するラインパターンからなる第2のフォトレジスト膜を形成する工程と、
前記第2のフォトレジスト膜をマスクとして前記第9の絶縁膜および前記第8の絶縁膜をエッチングした後、前記第8の絶縁膜をマスクとして前記第7の絶縁膜、前記第4の絶縁膜、前記第3の絶縁膜および前記第2の絶縁膜を順次エッチングして、前記第1の絶縁膜を露出させる第2の溝部を形成すると共に、前記電極材料をピラー型に残存させる工程と、
前記第8の絶縁膜、前記第7の絶縁膜、前記第4の絶縁膜および前記第2の絶縁膜を除去して、前記電極材料からなるピラー型電極を露出する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記電極材料、前記第5の絶縁膜および前記第8の絶縁膜が酸素系のガスでドライエッチングされ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。
- 前記電極材料がルテニウムであり、前記第5の絶縁膜および第8の絶縁膜がカーボン膜であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第6の絶縁膜は酸窒化シリコンを含み、前記第1のフォトレジスト膜を露光によってパターニングする際の反射防止膜として機能し、前記第9の絶縁膜は酸窒化シリコンを含み、前記第2のフォトレジスト膜を露光によってパターニングする際の反射防止膜として機能することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第7の絶縁膜、前記第4の絶縁膜および前記第2の絶縁膜の除去によって前記ピラー型電極を露出する工程がウエットエッチングであり、該ウエットエッチングの際に前記ピラー型電極は前記第3の絶縁膜によって保持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の製造方法。
- 前記第2のフォトレジスト膜のラインを、第1の溝部のラインと直交するように形成することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記ピラー型電極の露出している表面を覆う容量絶縁膜を形成した後、前記容量絶縁膜を覆うように上部電極を形成する工程を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 半導体基板上に第1の絶縁膜および第2の絶縁膜をこの順序で形成した後、第1の方向に延在する第1の溝部を前記第1および第2の絶縁膜を貫通して形成する第1の工程と、
前記第1の溝部を充填するように電極材料を堆積する第2の工程と、
前記第1の方向と交差する第2の方向に延在する帯状のマスク絶縁膜を形成する第3の工程と、
前記マスク絶縁膜に覆われていない前記第2の絶縁膜を除去する第4の工程と、
前記マスク絶縁膜に覆われていない前記第1の溝内部の前記電極材料を除去し、隣接する前記マスク絶縁膜間に前記第2の方向に延在する第2の溝部を形成すると共に、前記電極材料からなるピラー型電極を形成する第5の工程と、
前記マスク絶縁膜および前記第2の絶縁膜を除去して前記ピラー型電極を露出させる第6の工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記電極材料に酸素系ガスでエッチングされる金属を用い、前記マスク絶縁膜を酸素系ガスでエッチングされない材料と酸素系ガスでエッチングされる材料の積層体として形成す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。
- 前記第5の工程は酸素を主に含有したガスを用いたエッチングであり、前記電極材料を除去する際に前記マスク絶縁膜を構成する酸素系ガスでエッチングされる材料も同時に除去されることを特徴とする請求項9に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記電極材料がルテニウムであり、前記酸素系ガスでエッチングされない材料が酸化シリコン膜であり、前記酸素系ガスでエッチングされる材料がカーボン膜であることを特徴とする請求項9または請求項10に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第6の工程はウエットエッチングであり、前記第1の絶縁膜が該ウエットエッチングにおけるエッチングストップ膜として機能することを特徴とする請求項8〜11のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1の絶縁膜は窒化シリコン膜であり、前記第2の絶縁膜は酸化シリコン膜であり、前記ウエットエッチングにはフッ酸を含有した薬液が使用されることを特徴とする請求項12に記載の半導体装置の製造方法。
- 第1の方向に直線状に並ぶコンタクトプラグと、前記コンタクトプラグが埋設された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上に形成された第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜を貫いて、前記コンタクトプラグと接続するように形成されたピラー型電極と、隣接する前記ピラー型電極の中間部を連結する帯状の第3の絶縁膜とを備え、前記第3の絶縁膜は前記第1の方向に延在し、平面視した際に前記コンタクトプラグの上面と重なる位置に配置され、前記第3の絶縁膜の前記第1の方向と直交する方向における幅は前記ピラー型電極の前記第1の方向と直行する方向における幅と等しいことを特徴とする半導体装置。
- 前記第3の絶縁膜の材料が窒化シリコンであり、前記ピラー型電極の材料がルテニウムであることを特徴とする請求項14に記載の半導体装置。
- MOS型トランジスタと、該MOS型トランジスタのソース・ドレイン電極の一方と接続するキャパシタ素子をさらに備え、該キャパシタ素子を構成する一方の電極として前記ピラー型電極を用いることを特徴とする請求項14または請求項15に記載の半導体装置。
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