JP2011243736A - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device that is highly integrated by laying out wiring layers in a multilayer manner in a region of a peripheral circuit region which is located nearby a boundary between a memory cell region and the peripheral circuit region, and a method of manufacturing the same.SOLUTION: The semiconductor device includes: local wiring 21 provided on an element layer 16 and in the boundary region 13 of the peripheral circuit region 12 which is located nearby the boundary between the memory cell region 11 and peripheral circuit region 12; a capacitor 31 which is provided on the element layer 16 and has a plurality of first and second lower electrodes 95, 96 and an upper electrode 98; a first support film 26 which couples the plurality of first lower electrodes 95 and is formed extending to a position where it faces a part of local wiring 19; and a first contact plug 37 which couples the upper electrode 98 and first upper wiring 42 provided above it to each other and is located above the local wiring 19 and reaching the first support film 26.

Description

本発明は、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.

DRAM(Dynamic Random Access Memory)のメモリセルは、選択用トランジスタとキャパシタの組合せで構成されている。
キャパシタは、下部電極と、上部電極と、下部電極と上部電極との間に挟みこまれた容量絶縁膜(誘電体膜)とを有した構成とされている。
微細加工技術の進展によるメモリセルの微細化に伴い、キャパシタの電荷蓄積量の減少が問題となってきた。この問題を解決するために、絶縁膜に形成したホール(キャパシタ孔)にキャパシタを設けることが行われている。
また、近年のさらなる微細化の進展に伴って、キャパシタの電極のアスペクト比が大きくなり、加工が困難になってきたため、電極を形成するためのホール(キャパシタ孔)を深さ方向に2回に分けて加工する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、高アスペクト比の電極の外壁をキャパシタとして利用する場合には、製造工程の途中で倒れて隣接する電極(下部電極)と短絡すること(倒壊)を防止するため、サポート膜(梁)を設けて電極を保持する技術が知られている(例えば、特許文献2参照)。
また、キャパシタの電極形成の際に使用する配線層の一部を、メモリセル以外の領域での配線層(局所配線)として使用する技術も知られている(例えば、特許文献3参照)。
A DRAM (Dynamic Random Access Memory) memory cell includes a combination of a selection transistor and a capacitor.
The capacitor is configured to include a lower electrode, an upper electrode, and a capacitor insulating film (dielectric film) sandwiched between the lower electrode and the upper electrode.
Along with the miniaturization of memory cells due to the advancement of microfabrication technology, a reduction in the amount of charge stored in capacitors has become a problem. In order to solve this problem, a capacitor is provided in a hole (capacitor hole) formed in an insulating film.
In addition, with the progress of further miniaturization in recent years, the aspect ratio of the electrode of the capacitor has increased, making it difficult to process. Therefore, the hole (capacitor hole) for forming the electrode is formed twice in the depth direction. A technique for separately processing has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
In addition, when using the outer wall of a high aspect ratio electrode as a capacitor, a support film (beam) is used to prevent the electrode from collapsing during the manufacturing process and shorting (collapse) with the adjacent electrode (lower electrode). A technique for providing and holding an electrode is known (see, for example, Patent Document 2).
A technique is also known in which a part of a wiring layer used when forming an electrode of a capacitor is used as a wiring layer (local wiring) in a region other than a memory cell (for example, see Patent Document 3).

特開2004―039683号公報JP 2004-039683 A 特開2008―283026号公報JP 2008-283026 A 特開2008−251763号公報JP 2008-251763 A

ところで、キャパシタの上部電極には所定の電位を与えるために、第1のコンタクトプラグを介して、上部電極の上層に配置された上部配線(金属配線)に接続する必要がある。
また、メモリセル領域の外側に配置された周辺回路領域に設けられた周辺回路用トランジスタには、第2のコンタクトプラグを介して、上部配線と接続する必要がある。
この際に、半導体装置の製造工程を簡略化するため、第1のコンタクトプラグが配置される第1のコンタクト孔と、第2のコンタクトプラグが配置される第2のコンタクト孔とを同時に形成することが求められる。
近年主流のDRAMでは、半導体基板上に形成した周辺回路用トランジスタよりも高い位置にキャパシタが設けられている。このため、周辺回路用トランジスタと接続される第2のコンタクトプラグは、キャパシタの上部電極と接続される第1のコンタクトプラグよりも深い位置に底部が到達するように形成する必要がある。つまり、第2のコンタクト孔の深さを第1のコンタクト孔の深さよりも深くする必要がある。
しかしながら、深さの異なる第1及び第2のコンタクト孔を同時に形成しようとすると、第2のコンタクト孔を形成するためのエッチングによって、第1のコンタクト孔が上部電極を付き抜け、さらに上部電極の下層の領域までエッチングが進行してしまう。
したがって、第1のコンタクトプラグの形成領域の直下には、ショートを防止するための配線層を配置することができないと言う問題があった。
このような配線層を配置できない領域の存在は、配線のレイアウトの自由度を小さくするため、半導体装置の高集積化の阻害要因となっていた。
By the way, in order to give a predetermined potential to the upper electrode of the capacitor, it is necessary to connect to the upper wiring (metal wiring) disposed in the upper layer of the upper electrode through the first contact plug.
Further, the peripheral circuit transistor provided in the peripheral circuit region arranged outside the memory cell region needs to be connected to the upper wiring through the second contact plug.
At this time, in order to simplify the manufacturing process of the semiconductor device, the first contact hole in which the first contact plug is disposed and the second contact hole in which the second contact plug is disposed are simultaneously formed. Is required.
In recent years, a mainstream DRAM is provided with a capacitor at a higher position than a peripheral circuit transistor formed on a semiconductor substrate. Therefore, the second contact plug connected to the peripheral circuit transistor needs to be formed so that the bottom reaches a position deeper than the first contact plug connected to the upper electrode of the capacitor. That is, it is necessary to make the depth of the second contact hole deeper than the depth of the first contact hole.
However, if the first and second contact holes having different depths are formed at the same time, the etching for forming the second contact hole causes the first contact hole to pass through the upper electrode, and the upper electrode Etching proceeds to the lower layer region.
Therefore, there is a problem that a wiring layer for preventing a short circuit cannot be disposed immediately below the formation region of the first contact plug.
The existence of such a region where the wiring layer cannot be arranged has been an obstacle to high integration of semiconductor devices in order to reduce the degree of freedom of wiring layout.

本発明の一観点によれば、半導体基板と、前記半導体基板のメモリセル領域及び周辺回路領域の上に設けられた素子層と、前記素子層上であって、前記周辺回路領域のうち、前記メモリセル領域と前記周辺回路領域との境界付近に位置する領域に設けられた局所配線と、前記素子層上に形成され、前記局所配線を覆う層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜中に形成され、複数の第1の下部電極、前記第1の下部電極上に積み重ねられた第2の下部電極、及び複数の前記第1及び第2の下部電極に対して共通の電極である上部電極を有するキャパシタと、前記層間絶縁膜中にあり、複数の前記第1の下部電極を連結すると共に、前記局所配線の一部と対向する位置まで延出形成された第1のサポート膜と、前記上部電極よりも上層に位置する第1の上部配線と、前記上部電極と前記第1の上部配線とを連結すると共に、前記局所配線の上方に位置し、かつ前記第1のサポート膜まで到達する第1のコンタクトプラグと、を備えたことを特徴とする半導体装置が提供される。   According to an aspect of the present invention, a semiconductor substrate, an element layer provided on a memory cell region and a peripheral circuit region of the semiconductor substrate, and on the element layer, wherein the peripheral circuit region includes: A local wiring provided in a region located near the boundary between the memory cell region and the peripheral circuit region, an interlayer insulating film formed on the element layer and covering the local wiring, and formed in the interlayer insulating film A plurality of first lower electrodes, a second lower electrode stacked on the first lower electrode, and an upper electrode that is a common electrode for the plurality of first and second lower electrodes A capacitor, a first support film that is in the interlayer insulating film, connects the plurality of first lower electrodes, and extends to a position facing a part of the local wiring; and the upper electrode The first top located above And a first contact plug that connects the upper electrode and the first upper wiring and is located above the local wiring and reaches the first support film. A semiconductor device is provided.

本発明の半導体装置によれば、複数の第1の下部電極を連結する第1のサポート膜を、局所配線の一部と対向する位置まで延出させることにより、上部電極と第1の上部配線とを連結する第1のコンタクトプラグの下方に局所配線を配置することが可能になると共に、局所配線の下層に下部配線を配置することが可能となる。
これにより、メモリセル領域と周辺回路領域との境界付近に位置する領域において、局所配線及びその下層に配置された下部配線とを用いて、多層的に配線層のレイアウトを行うことが可能(配線層のレイアウトの自由度が大きくすることが可能)となるので、半導体装置を高集積化することができる。
According to the semiconductor device of the present invention, the first support film connecting the plurality of first lower electrodes is extended to a position facing a part of the local wiring, whereby the upper electrode and the first upper wiring are formed. It is possible to dispose the local wiring below the first contact plug connecting the two and the lower wiring to the lower layer of the local wiring.
As a result, in the region located near the boundary between the memory cell region and the peripheral circuit region, the wiring layer can be laid out in multiple layers using the local wiring and the lower wiring arranged below it (wiring) Therefore, the degree of freedom of layer layout can be increased), so that the semiconductor device can be highly integrated.

本発明の実施の形態に係る半導体装置を模式的に示す平面図である。1 is a plan view schematically showing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 図1に示す半導体装置のA−A線方向の概略構成を示す断面図である。2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the semiconductor device shown in FIG. 図2に示すランディングパッド及び局所配線の形状及び位置関係を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the shape and positional relationship of a landing pad and local wiring shown in FIG. 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であり、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図(その1)である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention, and is sectional drawing (the 1) which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であり、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図(その2)である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention, and is sectional drawing (the 2) which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であり、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図(その3)である。FIG. 8 is a view for explaining the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view (part 3) illustrating the manufacturing process of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であり、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図(その4)である。FIG. 8 is a view for explaining the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view (No. 4) illustrating the manufacturing process of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であり、図7に示す構造体をB−B線方向で切断した平面図である。FIG. 8 is a view for explaining the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention, and is a plan view in which the structure shown in FIG. 7 is cut in the BB line direction. 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であり、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図(その5)である。FIG. 8 is a view for illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view (part 5) illustrating the manufacturing process of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であり、図9に示す構造体をC−C線方向で切断した平面図である。FIG. 10 is a view for explaining the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention, and is a plan view in which the structure shown in FIG. 9 is cut in the CC line direction. 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であり、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図(その6)である。FIG. 8 is a diagram for explaining the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view (No. 6) illustrating the manufacturing process of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であり、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図(その7)である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention, and is sectional drawing (the 7) which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であり、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図(その8)である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention, and is sectional drawing (the 8) which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であり、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図(その9)である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention, and is sectional drawing (the 9) which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であり、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図(その10)である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention, and is sectional drawing (the 10) which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であり、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図(その11)である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention, and is sectional drawing (the 11) which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であり、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図(その12)である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention, and is sectional drawing (the 12) which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であり、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図(その13)である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention, and is sectional drawing (the 13) which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であり、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図(その14)である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention, and is sectional drawing (the 14) which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であり、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図(その15)である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention, and is sectional drawing (the 15) which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であり、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図(その16)である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention, and is sectional drawing (the 16) which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であり、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図(その17)である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention, and is sectional drawing (the 17) which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention. 比較例の半導体装置の概略を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the outline of the semiconductor device of a comparative example.

以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の実施形態の半導体装置の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の半導体装置の寸法関係とは異なる場合がある。   Embodiments to which the present invention is applied will be described below in detail with reference to the drawings. The drawings used in the following description are for explaining the configuration of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention. The size, thickness, dimensions, and the like of each part shown in FIG. May be different.

(実施の形態)
図1は、本発明の実施の形態に係る半導体装置を模式的に示す平面図である。図1では、本実施の形態の半導体装置10の一例として、DRAM(Dynamic Random Access Memory)を図示する。また、図1は、メモリセル領域11、周辺回路領域12、及び周辺回路領域12の一部である境界領域13との位置関係を説明するための図であるので、図1では、本実施の形態の半導体装置10を構成する具体的な構成要素の図示を省略する。図1において、X−X方向は、図示していないビット線65の延出方向を示しており、Y−Y方向は、X−X方向と交差するゲート電極82の延出方向を示している。
図1を参照するに、本実施の形態の半導体装置10のDRAM素子は、複数のメモリセル領域11と、複数のメモリセル領域11を囲む周辺回路領域12とを有する。
メモリセル領域11は、後述する第1及び第2のガード壁25,28によって最外周を囲まれた領域であり、後述する選択用トランジスタ53,54及びキャパシタ31を含む複数のメモリセルが所定の規則に従って配列されている。
周辺回路領域12には、センスアンプ回路(図示せず)や、ワード線(ゲート電極82)の駆動回路(図示せず)、外部との入出力回路(図示せず)等が設けられている。
以下の説明では、周辺回路領域12のうち、メモリセル領域11と周辺回路領域12との境界付近に位置する領域(メモリセル領域11と隣接する周辺回路領域12の一部)を境界領域13と記載する。境界領域13は、説明のため便宜的に設けた呼称である。なお、図1の配置は一例であり、メモリセル領域11の数や、メモリセル領域11の配置位置等は、図1のレイアウトに限定されない。
(Embodiment)
FIG. 1 is a plan view schematically showing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a DRAM (Dynamic Random Access Memory) is illustrated as an example of the semiconductor device 10 of the present embodiment. 1 is a diagram for explaining the positional relationship between the memory cell region 11, the peripheral circuit region 12, and the boundary region 13 which is a part of the peripheral circuit region 12. FIG. The illustration of the specific component which comprises the semiconductor device 10 of a form is abbreviate | omitted. In FIG. 1, the XX direction indicates the extending direction of the bit line 65 (not shown), and the YY direction indicates the extending direction of the gate electrode 82 intersecting the XX direction. .
Referring to FIG. 1, the DRAM element of the semiconductor device 10 of the present embodiment has a plurality of memory cell regions 11 and a peripheral circuit region 12 surrounding the plurality of memory cell regions 11.
The memory cell region 11 is a region surrounded by an outermost periphery by first and second guard walls 25 and 28 to be described later, and a plurality of memory cells including selection transistors 53 and 54 and a capacitor 31 to be described later are arranged in a predetermined manner. Arranged according to the rules.
The peripheral circuit region 12 is provided with a sense amplifier circuit (not shown), a drive circuit (not shown) for a word line (gate electrode 82), an input / output circuit (not shown) with the outside, and the like. .
In the following description, an area (a part of the peripheral circuit area 12 adjacent to the memory cell area 11) located near the boundary between the memory cell area 11 and the peripheral circuit area 12 in the peripheral circuit area 12 is referred to as the boundary area 13. Describe. The boundary area 13 is a name provided for convenience of explanation. The arrangement in FIG. 1 is an example, and the number of memory cell regions 11, the arrangement position of the memory cell regions 11, and the like are not limited to the layout in FIG.

図2は、図1に示す半導体装置のA−A線方向の概略構成を示す断面図である。図2において、図1に示す半導体装置10と同一構成部分には同一符号を付す。また、図2に示すZ−Z方向はX−X方向と直交する方向(第1及び第2のコンタクト孔34〜36の深さ方向)を示している。
図2を参照するに、本実施の形態の半導体装置10は、半導体基板15と、半導体基板15の表面15a側に形成された素子層16と、ランディングパッド17,18と、局所配線19,21と、ストッパ膜23と、第1の層間絶縁膜24と、第1のガード壁25と、第1のサポート膜26と、第2の層間絶縁膜27と、第2のガード壁28と、第2のサポート膜29と、キャパシタ31と、第3の層間絶縁膜32と、第1のコンタクト孔34と、第2のコンタクト孔35,36と、第1のコンタクトプラグ37と、第2のコンタクトプラグ38,39と、第1の上部配線42と、第2の上部配線43,44と、保護膜45とを有する。
本実施の形態の場合、素子層16上に形成された層間絶縁膜は、素子層16上に順次積層された第1の層間絶縁膜24、第2の層間絶縁膜27、及び第3の層間絶縁膜32により構成されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the semiconductor device shown in FIG. 2, the same components as those of the semiconductor device 10 shown in FIG. 2 indicates a direction (depth direction of the first and second contact holes 34 to 36) orthogonal to the XX direction.
Referring to FIG. 2, the semiconductor device 10 of the present embodiment includes a semiconductor substrate 15, an element layer 16 formed on the surface 15 a side of the semiconductor substrate 15, landing pads 17 and 18, and local wirings 19 and 21. A stopper film 23, a first interlayer insulating film 24, a first guard wall 25, a first support film 26, a second interlayer insulating film 27, a second guard wall 28, 2 support film 29, capacitor 31, third interlayer insulating film 32, first contact hole 34, second contact holes 35 and 36, first contact plug 37, and second contact. Plugs 38 and 39, a first upper wiring 42, second upper wirings 43 and 44, and a protective film 45 are provided.
In the present embodiment, the interlayer insulating film formed on the element layer 16 includes the first interlayer insulating film 24, the second interlayer insulating film 27, and the third interlayer that are sequentially stacked on the element layer 16. The insulating film 32 is used.

半導体基板15は、メモリセル領域11及び周辺回路領域12(メモリセル領域11と隣接する周辺回路領域12の一部である境界領域13を含む)を有する。半導体基板15は、板状とされており、例えば、P型のシリコン基板を用いることができる。
素子層16は、半導体基板15のメモリセル領域11及び周辺回路領域12に形成されている。素子層16は、素子分離領域51と、選択用トランジスタ53,54と、周辺領域用トランジスタ55と、窒化シリコン膜57と、層間絶縁膜59,71と、拡散層用プラグ61〜64と、ビット線65と、下部配線66〜68と、コンタクトプラグ73〜75とを有する。
素子分離領域51は、半導体基板15に設けられており、活性領域を区画している。選択用トランジスタ53,54は、MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタであり、メモリセル領域11に形成された活性領域に隣接して配置されている。選択用トランジスタ53,54は、半導体基板15の表面15aに形成されたゲート絶縁膜81と、ゲート絶縁膜81上に設けられたゲート電極82と、半導体基板15に形成された不純物拡散層83,84とを有する。
不純物拡散層83は、各選択用トランジスタ53,54に対して設けられている。不純物拡散層83は、ドレイン領域として機能する。不純物拡散層84は、選択用トランジスタ53,54に対して共通の不純物拡散層である。不純物拡散層84は、ソース領域として機能する。
The semiconductor substrate 15 includes a memory cell region 11 and a peripheral circuit region 12 (including a boundary region 13 that is a part of the peripheral circuit region 12 adjacent to the memory cell region 11). The semiconductor substrate 15 has a plate shape, and for example, a P-type silicon substrate can be used.
The element layer 16 is formed in the memory cell region 11 and the peripheral circuit region 12 of the semiconductor substrate 15. The element layer 16 includes an element isolation region 51, selection transistors 53 and 54, peripheral region transistor 55, silicon nitride film 57, interlayer insulating films 59 and 71, diffusion layer plugs 61 to 64, bit A line 65, lower wirings 66 to 68, and contact plugs 73 to 75 are provided.
The element isolation region 51 is provided in the semiconductor substrate 15 and partitions the active region. The selection transistors 53 and 54 are MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistors, and are arranged adjacent to the active region formed in the memory cell region 11. The selection transistors 53 and 54 include a gate insulating film 81 formed on the surface 15 a of the semiconductor substrate 15, a gate electrode 82 provided on the gate insulating film 81, an impurity diffusion layer 83 formed on the semiconductor substrate 15, 84.
The impurity diffusion layer 83 is provided for each of the selection transistors 53 and 54. The impurity diffusion layer 83 functions as a drain region. The impurity diffusion layer 84 is a common impurity diffusion layer for the selection transistors 53 and 54. The impurity diffusion layer 84 functions as a source region.

周辺領域用トランジスタ55は、MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタであり、周辺回路領域12に形成された活性領域に配置されている。周辺領域用トランジスタ55は、ゲート絶縁膜81と、ゲート電極82と、半導体基板15に形成された不純物拡散層86,87とを有する。
窒化シリコン膜57は、ゲート電極82の上面及び側面を覆うように設けられている。層間絶縁膜59は、素子分離領域51、選択用トランジスタ53,54、及び周辺領域用トランジスタ55を覆うように、半導体基板15の表面15aに設けられている。層間絶縁膜59としては、例えば、酸化シリコン膜を用いることができる。
The peripheral region transistor 55 is a MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor, and is disposed in an active region formed in the peripheral circuit region 12. The peripheral region transistor 55 includes a gate insulating film 81, a gate electrode 82, and impurity diffusion layers 86 and 87 formed in the semiconductor substrate 15.
The silicon nitride film 57 is provided so as to cover the upper surface and side surfaces of the gate electrode 82. The interlayer insulating film 59 is provided on the surface 15 a of the semiconductor substrate 15 so as to cover the element isolation region 51, the selection transistors 53 and 54, and the peripheral region transistor 55. As the interlayer insulating film 59, for example, a silicon oxide film can be used.

拡散層用プラグ61〜64は、層間絶縁膜59を貫通するように設けられている。拡散層用プラグ61は、不純物拡散層83及びコンタクトプラグ73と接続されている。拡散層用プラグ62は、不純物拡散層84及びビット線65と接続されている。拡散層用プラグ63は、不純物拡散層86及び下部配線67と接続されている。拡散層用プラグ64は、不純物拡散層87及び下部配線68と接続されている。
ビット線65は、層間絶縁膜59上に設けられており、ゲート電極82と交差する方向(X−X方向)に延出している。なお、図2では、模式的にビット線65の一部のみを図示している。
下部配線66〜68は、周辺回路領域12に形成された層間絶縁膜59上に設けられている。下部配線66は、境界領域13のうち、第1コンタクトプラグ37の下方の領域を含む領域に配置されている。
コンタクトプラグ73〜75は、層間絶縁膜71を貫通するように設けられている。コンタクトプラグ73は、ランディングパッド18及び拡散層用プラグ61と接続されている。コンタクトプラグ74は、局所配線19及び下部配線66、或いは局所配線19及び下部配線67と接続されている。コンタクトプラグ75は、局所配線21及び下部配線68と接続されている。
The diffusion layer plugs 61 to 64 are provided so as to penetrate the interlayer insulating film 59. The diffusion layer plug 61 is connected to the impurity diffusion layer 83 and the contact plug 73. The diffusion layer plug 62 is connected to the impurity diffusion layer 84 and the bit line 65. The diffusion layer plug 63 is connected to the impurity diffusion layer 86 and the lower wiring 67. The diffusion layer plug 64 is connected to the impurity diffusion layer 87 and the lower wiring 68.
The bit line 65 is provided on the interlayer insulating film 59 and extends in the direction intersecting with the gate electrode 82 (XX direction). In FIG. 2, only a part of the bit line 65 is schematically shown.
The lower wirings 66 to 68 are provided on the interlayer insulating film 59 formed in the peripheral circuit region 12. The lower wiring 66 is arranged in a region including the region below the first contact plug 37 in the boundary region 13.
The contact plugs 73 to 75 are provided so as to penetrate the interlayer insulating film 71. The contact plug 73 is connected to the landing pad 18 and the diffusion layer plug 61. The contact plug 74 is connected to the local wiring 19 and the lower wiring 66 or the local wiring 19 and the lower wiring 67. The contact plug 75 is connected to the local wiring 21 and the lower wiring 68.

図3は、図2に示すランディングパッド及び局所配線の形状及び位置関係を説明するための平面図である。図3において、図1及び図2と同一構成部分には同一符号を付す。
図2及び図3を参照するに、ランディングパッド17は、メモリセル領域11の最外周を囲むように、層間絶縁膜71上に設けられている。ランディングパッド17は、リング形状とされている。ランディングパッド17は、複数のランディングパッド18を囲んでいる。ランディングパッド17は、境界領域13の近傍に位置するメモリセル領域11の最外周に配置されている。ランディングパッド17は、額縁形状とされた第1のガード壁25の下端と接続されている。
ランディングパッド18は、ランディングパッド17よりも内側に位置するメモリセル領域11に複数設けられている。ランディングパッド18は、ランディングパッド17により囲まれている。ランディングパッド18は、平面視で、例えば、円形状を有するパッドとすることができる。ランディングパッド18は、円柱状とされた後述する第1の下部電極95の下端と接続されている。ランディングパッド18は、ランディングパッド18上において第1の下部電極95の位置を調整することで、隣り合う位置に配置された第1の下部電極95間の距離を最適化するためのパッドである。
FIG. 3 is a plan view for explaining the shape and positional relationship of the landing pad and the local wiring shown in FIG. 3, the same components as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.
2 and 3, the landing pad 17 is provided on the interlayer insulating film 71 so as to surround the outermost periphery of the memory cell region 11. The landing pad 17 has a ring shape. The landing pad 17 surrounds the plurality of landing pads 18. The landing pad 17 is disposed on the outermost periphery of the memory cell region 11 located in the vicinity of the boundary region 13. The landing pad 17 is connected to the lower end of the first guard wall 25 having a frame shape.
A plurality of landing pads 18 are provided in the memory cell region 11 located inside the landing pad 17. The landing pad 18 is surrounded by the landing pad 17. The landing pad 18 may be, for example, a circular pad in plan view. The landing pad 18 is connected to the lower end of a first lower electrode 95, which will be described later, having a cylindrical shape. The landing pad 18 is a pad for optimizing the distance between the first lower electrodes 95 arranged at adjacent positions by adjusting the position of the first lower electrode 95 on the landing pad 18.

局所配線19,21は、周辺回路領域12に形成された層間絶縁膜71上に設けられている。局所配線19は、コンタクトプラグ74と接続されており、コンタクトプラグ74を介して、周辺回路用トランジスタ55を構成する不純物拡散層86と電気的に接続されている。
局所配線19は、その一部が境界領域13に配置されている。境界領域13に配置された局所配線19(局所配線19の一部)は、局所配線19の上方に配置された第1のコンタクトプラグ37の下端と対向している。
局所配線21は、局所配線19よりもメモリセル領域11から離間した位置に配置されている。局所配線21は、コンタクトプラグ75と接続されており、コンタクトプラグ75を介して、周辺回路用トランジスタ55を構成する不純物拡散層87と電気的に接続されている。
The local wirings 19 and 21 are provided on the interlayer insulating film 71 formed in the peripheral circuit region 12. The local wiring 19 is connected to the contact plug 74 and is electrically connected to the impurity diffusion layer 86 constituting the peripheral circuit transistor 55 via the contact plug 74.
A part of the local wiring 19 is arranged in the boundary region 13. The local wiring 19 (part of the local wiring 19) disposed in the boundary region 13 faces the lower end of the first contact plug 37 disposed above the local wiring 19.
The local wiring 21 is arranged at a position farther from the memory cell region 11 than the local wiring 19. The local wiring 21 is connected to the contact plug 75 and is electrically connected to the impurity diffusion layer 87 constituting the peripheral circuit transistor 55 via the contact plug 75.

図2を参照するに、ストッパ膜23は、ランディングパッド17,18及び局所配線19,21を覆うように、層間絶縁膜71上に設けられている。ストッパ膜23は、エッチングにより、第1のガード壁25を配置するための第1のガード壁用溝104(図7参照)、第1の下部電極95を配置するためのキャパシタ孔103(図7参照)が貫通するように形成されている。ストッパ膜23は、キャパシタ31を構成する第1及び第2の下部電極95,96の外壁を露出させるためのウエットエッチングの工程において、薬液が下層に浸透することを防止するためのストッパとして機能する。
また、第1のコンタクト孔34、及び第2のコンタクト孔35,36を形成する際にはドライエッチングのストッパとしても機能する膜である。ストッパ膜23としては、例えば、窒化シリコン膜を用いることができる。
第1の層間絶縁膜24は、ストッパ膜23の上面23aを覆うように設けられている。第1の層間絶縁膜24としては、例えば、酸化シリコン膜を用いることができる。
第1のガード壁25は、ランディングパッド17上に形成された第1の層間絶縁膜24を貫通しており、下端がランディングパッド17と接続されている。第1のガード壁25の上端は、第1の層間絶縁膜24の上面24aから突出している。第1のガード壁25は、キャパシタ31を形成する際に行う第1の層間絶縁膜24のウエットエッチングにより、周辺回路領域12に形成された第1の層間絶縁膜24がエッチングされることを防止するための壁である。
Referring to FIG. 2, the stopper film 23 is provided on the interlayer insulating film 71 so as to cover the landing pads 17 and 18 and the local wirings 19 and 21. The stopper film 23 is etched to form a first guard wall groove 104 (see FIG. 7) for disposing the first guard wall 25 and a capacitor hole 103 (FIG. 7) for disposing the first lower electrode 95. Reference) is formed so as to penetrate. The stopper film 23 functions as a stopper for preventing the chemical solution from penetrating into the lower layer in the wet etching process for exposing the outer walls of the first and second lower electrodes 95 and 96 constituting the capacitor 31. .
The film also functions as a dry etching stopper when the first contact hole 34 and the second contact holes 35 and 36 are formed. As the stopper film 23, for example, a silicon nitride film can be used.
The first interlayer insulating film 24 is provided so as to cover the upper surface 23 a of the stopper film 23. For example, a silicon oxide film can be used as the first interlayer insulating film 24.
The first guard wall 25 passes through the first interlayer insulating film 24 formed on the landing pad 17, and the lower end is connected to the landing pad 17. The upper end of the first guard wall 25 protrudes from the upper surface 24 a of the first interlayer insulating film 24. The first guard wall 25 prevents the first interlayer insulating film 24 formed in the peripheral circuit region 12 from being etched by wet etching of the first interlayer insulating film 24 performed when the capacitor 31 is formed. It is a wall to do.

第1のサポート膜26は、第1の層間絶縁膜24の上面24aに設けられている。第1のサポート膜26は、第1乃至第3の層間絶縁膜24,27,32(層間絶縁膜)を構成する酸化シリコン膜とは、異なる絶縁膜である窒化シリコン膜により構成されている。
第1のサポート膜26は、メモリセル領域11(具体的には、キャパシタ31の形成領域)から境界領域13に形成された第1のコンタクトプラグ37まで延出しており、局所配線19の一部と対向している。
メモリセル領域11に形成された第1のサポート膜26は、第1の層間絶縁膜24の上面24aから突出した複数の第1の下部電極95の外周側面と接触することで、複数の第1の下部電極95を連結している。第1のサポート膜26は、複数の第1の下部電極95を形成後に、複数の第1の下部電極95間に形成された第1の層間絶縁膜24をエッチングする際、複数の第1の下部電極95が倒壊して短絡することを防止するための膜である。
メモリセル領域11に形成された第1のサポート膜26には、開口部91が形成されている。開口部91は、ウエットエッチングにより、メモリセル領域11に形成された第1の層間絶縁膜24にキャパシタ31を構成する容量絶縁膜97及び上部電極98を配置するための第1の空間111(図16参照)を形成する際に必要なエッチング液を導入するための導入部である。
The first support film 26 is provided on the upper surface 24 a of the first interlayer insulating film 24. The first support film 26 is composed of a silicon nitride film which is an insulating film different from the silicon oxide film constituting the first to third interlayer insulating films 24, 27 and 32 (interlayer insulating films).
The first support film 26 extends from the memory cell region 11 (specifically, the formation region of the capacitor 31) to the first contact plug 37 formed in the boundary region 13, and a part of the local wiring 19. Is facing.
The first support film 26 formed in the memory cell region 11 is in contact with the outer peripheral side surfaces of the plurality of first lower electrodes 95 protruding from the upper surface 24 a of the first interlayer insulating film 24, thereby The lower electrode 95 is connected. The first support film 26 has a plurality of first lower electrodes 95 when the first interlayer insulating film 24 formed between the plurality of first lower electrodes 95 is etched after the plurality of first lower electrodes 95 are formed. This is a film for preventing the lower electrode 95 from collapsing and short-circuiting.
An opening 91 is formed in the first support film 26 formed in the memory cell region 11. The opening 91 is formed by wet etching in a first space 111 (see FIG. 5) for disposing the capacitor insulating film 97 and the upper electrode 98 constituting the capacitor 31 in the first interlayer insulating film 24 formed in the memory cell region 11. 16) is an introduction portion for introducing an etching solution necessary for forming the substrate.

境界領域13に形成された第1のサポート膜26は、第1のコンタクト孔34に形成される第1のコンタクトプラグ37の形成領域を覆うように配置されている。言い換えれば、第1のサポート膜26は、第1のコンタクト孔34が形成される前の段階において、第1のコンタクト孔34の形成領域を塞ぐように配置されている。
このように、複数の第1の下部電極95を連結する第1のサポート膜26を、第1のコンタクトプラグ37の形成領域を塞ぐように境界領域13まで延出させて配置することで、エッチングにより、第1のコンタクト孔34と、第1のコンタクト孔34よりも深さの深い第2のコンタクト孔35,36とを同時に形成する際、第1のサポート膜26をエッチングストッパとして機能させることが可能となるため、第2のコンタクト孔35,36を形成後に、第1のコンタクト孔34が第1の層間絶縁膜24を貫通することを防止できる。
The first support film 26 formed in the boundary region 13 is disposed so as to cover the formation region of the first contact plug 37 formed in the first contact hole 34. In other words, the first support film 26 is disposed so as to block the formation region of the first contact hole 34 before the first contact hole 34 is formed.
In this manner, the first support film 26 that connects the plurality of first lower electrodes 95 is arranged so as to extend to the boundary region 13 so as to block the region where the first contact plug 37 is formed, thereby performing etching. Thus, when the first contact hole 34 and the second contact holes 35 and 36 deeper than the first contact hole 34 are simultaneously formed, the first support film 26 is caused to function as an etching stopper. Therefore, it is possible to prevent the first contact hole 34 from penetrating the first interlayer insulating film 24 after the second contact holes 35 and 36 are formed.

これにより、第1のコンタクトプラグ37の深さを第1の層間絶縁膜24を貫通しない深さにすることが可能となるので、第1のコンタクトプラグ37の下端と対向する層間絶縁膜71上に局所配線19を配置することが可能になると共に、局所配線19の下層に局所配線19と電気的に接続される下部配線66,67を配置することが可能となる。
よって、境界領域13において、局所配線19と、局所配線19の下方に配置されたコンタクトプラグ74及び下部配線66,67とを用いて、多層的に配線層のレイアウトを行うことが可能(配線層のレイアウトの自由度が大きくすることが可能)となるので、半導体装置10を高集積化することができる。
As a result, the depth of the first contact plug 37 can be made not to penetrate the first interlayer insulating film 24, so that the first contact plug 37 is formed on the interlayer insulating film 71 facing the lower end of the first contact plug 37. It is possible to dispose the local wiring 19 in the lower layer 66 and 67 and connect the lower wirings 66 and 67 electrically connected to the local wiring 19 below the local wiring 19.
Therefore, in the boundary region 13, the wiring layer can be laid out in a multilayer manner using the local wiring 19, the contact plug 74 and the lower wirings 66 and 67 disposed below the local wiring 19 (wiring layer). Therefore, the semiconductor device 10 can be highly integrated.

第2の層間絶縁膜27は、複数の第1の下部電極95を連結する第1のサポート膜26を覆うように、第1の層間絶縁膜24上に積層されている。第2の層間絶縁膜27としては、例えば、酸化シリコン膜を用いることができる。
第2のガード壁28は、第1のガード壁25上に形成された第2の層間絶縁膜27を貫通しており、下端が第1のガード壁25の上端と接続されている。第2のガード壁28は、額縁形状とされている。第2のガード壁28の上端は、第2の層間絶縁膜27の上面27aから突出している。第2のガード壁28は、キャパシタ31を形成する際に行う第2の層間絶縁膜27のエッチングにより、周辺回路領域12に形成された第2の層間絶縁膜27がエッチングされることを防止するための壁である。
The second interlayer insulating film 27 is stacked on the first interlayer insulating film 24 so as to cover the first support film 26 connecting the plurality of first lower electrodes 95. For example, a silicon oxide film can be used as the second interlayer insulating film 27.
The second guard wall 28 passes through the second interlayer insulating film 27 formed on the first guard wall 25, and the lower end is connected to the upper end of the first guard wall 25. The second guard wall 28 has a frame shape. The upper end of the second guard wall 28 protrudes from the upper surface 27 a of the second interlayer insulating film 27. The second guard wall 28 prevents the second interlayer insulating film 27 formed in the peripheral circuit region 12 from being etched by the etching of the second interlayer insulating film 27 performed when the capacitor 31 is formed. It is a wall for.

第2のサポート膜29は、第2の層間絶縁膜27の上面27aに設けられている。第2のサポート膜29は、第1乃至第3の層間絶縁膜24,27,32を構成する酸化シリコン膜とは、異なる絶縁膜である窒化シリコン膜により構成されている。
第2のサポート膜29は、メモリセル領域11(具体的には、キャパシタ31の形成領域)から境界領域13に延出している。
メモリセル領域11に形成された第2のサポート膜29は、第2の層間絶縁膜27の上面27aから突出した複数の第2の下部電極96の外周側面と接触することで、複数の第2の下部電極96を連結している。第2のサポート膜29は、複数の第2の下部電極96を形成後に、複数の第2の下部電極96間に形成された第2の層間絶縁膜27をエッチングする際、複数の第2の下部電極96が倒壊して短絡することを防止するための膜である。
メモリセル領域11に形成された第2のサポート膜29には、開口部92が形成されている。開口部92は、ウエットエッチングにより、メモリセル領域11に形成された第2の層間絶縁膜27にキャパシタ31を構成する容量絶縁膜97及び上部電極98を配置するための第2の空間112(図16参照)を形成する際に必要なエッチング液を導入するための導入部である。
The second support film 29 is provided on the upper surface 27 a of the second interlayer insulating film 27. The second support film 29 is made of a silicon nitride film that is an insulating film different from the silicon oxide films that form the first to third interlayer insulating films 24, 27, and 32.
The second support film 29 extends from the memory cell region 11 (specifically, the region where the capacitor 31 is formed) to the boundary region 13.
The second support film 29 formed in the memory cell region 11 is in contact with the outer peripheral side surfaces of the plurality of second lower electrodes 96 protruding from the upper surface 27 a of the second interlayer insulating film 27, thereby The lower electrode 96 is connected. The second support film 29 has a plurality of second lower electrodes 96 when the second interlayer insulating film 27 formed between the plurality of second lower electrodes 96 is etched after the plurality of second lower electrodes 96 are formed. This is a film for preventing the lower electrode 96 from collapsing and short-circuiting.
An opening 92 is formed in the second support film 29 formed in the memory cell region 11. The opening 92 is formed by wet etching in a second space 112 (see FIG. 5) for disposing the capacitor insulating film 97 and the upper electrode 98 constituting the capacitor 31 in the second interlayer insulating film 27 formed in the memory cell region 11. 16) is an introduction portion for introducing an etching solution necessary for forming the substrate.

境界領域13に形成された第2のサポート膜29は、第1のコンタクト孔34の形成領域を覆うように配置されている。言い換えれば、第2のサポート膜29は、第1のコンタクト孔34が形成される前の段階において、第1のコンタクト孔34の形成領域を塞ぐように配置されている。境界領域13に形成された第2のサポート膜29上には、容量絶縁膜97を介して、第2のサポート膜29と対向する上部電極98が形成されている。
境界領域13に形成された第2のサポート膜29は、第1のコンタクト孔34が上部電極98を貫通しても、下方に位置する局部配線19に到達することを防止するためのストッパとして機能する膜である。
The second support film 29 formed in the boundary region 13 is disposed so as to cover the region where the first contact hole 34 is formed. In other words, the second support film 29 is disposed so as to block the formation region of the first contact hole 34 before the first contact hole 34 is formed. On the second support film 29 formed in the boundary region 13, an upper electrode 98 facing the second support film 29 is formed via a capacitive insulating film 97.
The second support film 29 formed in the boundary region 13 functions as a stopper for preventing the first contact hole 34 from reaching the local wiring 19 positioned below even when the first contact hole 34 penetrates the upper electrode 98. It is a film.

キャパシタ31は、複数の第1の下部電極95と、複数の第2の下部電極96と、容量絶縁膜97と、上部電極98とを有する。
第1の下部電極95は、ランディングパッド18上に形成された第1の層間絶縁膜24を貫通しており、下端がランディングパッド18と接続されている。これにより、第1の下部電極95は、ランディングパッド18を介して、選択用トランジスタ53,54を構成する不純物拡散層83と電気的に接続されている。
第1の下部電極95の上端は、第1の層間絶縁膜24の上面24aから突出している。第1の層間絶縁膜24の上面24aから突出した複数の第1の下部電極95の外周側面は、第1のサポート膜26により連結されている。
第2の下部電極96は、第1の下部電極95上に形成された第2の層間絶縁膜27を貫通しており、下端が第1の下部電極95の上端と接続されている。第2の下部電極96の上端は、第2の層間絶縁膜27の上面27aから突出している。第2の層間絶縁膜27の上面27aから突出した複数の第2の下部電極96の外周側面は、第2のサポート膜29により連結されている。上記第1及び第2の下部電極95,96は、円柱形状(ペデスタル形状)とされている。第1及び第2の下部電極95,96としては、例えば、窒化チタン膜を用いることができる。
The capacitor 31 includes a plurality of first lower electrodes 95, a plurality of second lower electrodes 96, a capacitor insulating film 97, and an upper electrode 98.
The first lower electrode 95 passes through the first interlayer insulating film 24 formed on the landing pad 18, and the lower end is connected to the landing pad 18. Thus, the first lower electrode 95 is electrically connected to the impurity diffusion layer 83 constituting the selection transistors 53 and 54 via the landing pad 18.
The upper end of the first lower electrode 95 protrudes from the upper surface 24 a of the first interlayer insulating film 24. The outer peripheral side surfaces of the plurality of first lower electrodes 95 protruding from the upper surface 24 a of the first interlayer insulating film 24 are connected by the first support film 26.
The second lower electrode 96 passes through the second interlayer insulating film 27 formed on the first lower electrode 95, and the lower end is connected to the upper end of the first lower electrode 95. The upper end of the second lower electrode 96 protrudes from the upper surface 27 a of the second interlayer insulating film 27. The outer peripheral side surfaces of the plurality of second lower electrodes 96 protruding from the upper surface 27 a of the second interlayer insulating film 27 are connected by the second support film 29. The first and second lower electrodes 95 and 96 have a cylindrical shape (pedestal shape). As the first and second lower electrodes 95 and 96, for example, titanium nitride films can be used.

容量絶縁膜97は、第2の下部電極96の上端面と、第2のサポート膜29の上面と、メモリセル領域11に配置された第1及び第2の層間絶縁膜24,27に形成された第1及び第2の空間111,112(図16参照)に露出された複数の第1及び第2の下部電極95,96の外周側面、ストッパ膜23の上面23a、第1のサポート膜26の上下面、及び第2のサポート膜29の下面とを覆うように設けられている。
また、第2のサポート膜29の上面に設けられた容量絶縁膜97は、メモリセル領域11から第1のコンタクト孔34の形成領域に対応する境界領域13まで延出している。容量絶縁膜97は、複数の第1及び第2の下部電極95,96と上部電極98との間に挟みこまれている。
容量絶縁膜97としては、例えば、酸化アルミニウム膜(Al膜)と酸化ジルコニウム膜(ZrO膜)とよりなる積層膜を用いることができる。
上部電極98は、容量絶縁膜97を覆うように第1及び第2の空間111,112を埋め込むと共に、第2の下部電極96の上端及び第2のサポート膜29上に形成された容量絶縁膜97を覆うように設けられている。上部電極98は、複数の第1及び第2の下部電極95,96に対して共通の電極である。上部電極98としては、例えば、窒化チタン膜を用いることができる。
The capacitor insulating film 97 is formed on the upper end surface of the second lower electrode 96, the upper surface of the second support film 29, and the first and second interlayer insulating films 24 and 27 disposed in the memory cell region 11. The outer peripheral side surfaces of the plurality of first and second lower electrodes 95 and 96 exposed in the first and second spaces 111 and 112 (see FIG. 16), the upper surface 23a of the stopper film 23, and the first support film 26 It is provided so as to cover the upper and lower surfaces of the first support film 29 and the lower surface of the second support film 29.
Further, the capacitive insulating film 97 provided on the upper surface of the second support film 29 extends from the memory cell region 11 to the boundary region 13 corresponding to the formation region of the first contact hole 34. The capacitive insulating film 97 is sandwiched between the plurality of first and second lower electrodes 95 and 96 and the upper electrode 98.
As the capacitor insulating film 97, for example, a laminated film made of an aluminum oxide film (Al 2 O 3 film) and a zirconium oxide film (ZrO 2 film) can be used.
The upper electrode 98 embeds the first and second spaces 111 and 112 so as to cover the capacitive insulating film 97, and the capacitive insulating film formed on the upper end of the second lower electrode 96 and the second support film 29. 97 is provided so as to cover. The upper electrode 98 is a common electrode for the plurality of first and second lower electrodes 95 and 96. As the upper electrode 98, for example, a titanium nitride film can be used.

第3の層間絶縁膜32は、容量絶縁膜97及び上部電極98が形成された第2のサポート膜29を覆うように、第2の層間絶縁膜27の上面27aに設けられている。第3の層間絶縁膜32としては、例えば、酸化シリコン膜を用いることができる。
第1のコンタクト孔34は、境界領域13に配置された第2及び第3の層間絶縁膜27,32、第1及び第2のサポート膜26,29、及び第2のサポート膜29上に形成された容量絶縁膜97及び上部電極98を貫通するように形成されており、第1のサポート膜26に到達している。第1のコンタクト孔34の側面は、上部電極98を露出している。
第1のコンタクト孔34の底面34aは、局所配線19に形成されたストッパ膜23よりも上方に配置されている。第1のコンタクト孔34の深さは、ランディングパッド19,21に到達する深さとされた第2のコンタクト孔35,36よりも浅くなるように構成されている。
The third interlayer insulating film 32 is provided on the upper surface 27a of the second interlayer insulating film 27 so as to cover the second support film 29 on which the capacitor insulating film 97 and the upper electrode 98 are formed. For example, a silicon oxide film can be used as the third interlayer insulating film 32.
The first contact hole 34 is formed on the second and third interlayer insulating films 27 and 32, the first and second support films 26 and 29, and the second support film 29 disposed in the boundary region 13. The capacitor insulating film 97 and the upper electrode 98 are formed so as to penetrate, and reach the first support film 26. The upper electrode 98 is exposed on the side surface of the first contact hole 34.
The bottom surface 34 a of the first contact hole 34 is disposed above the stopper film 23 formed in the local wiring 19. The depth of the first contact hole 34 is configured to be shallower than the second contact holes 35, 36 that reach the landing pads 19, 21.

第2のコンタクト孔35は、局所配線19上に形成されたストッパ膜23、第1乃至第3の層間絶縁膜24,27,32を貫通するように形成されている。第2のコンタクト孔35は、局所配線19の上面19aを露出している。
第2のコンタクト孔36は、局所配線19上に形成されたストッパ膜23、第1乃至第3の層間絶縁膜24,27,32を貫通するように形成されている。第2のコンタクト孔36の底面は、局所配線19に到達しており、局所配線21の上面21aを露出している。
The second contact hole 35 is formed so as to penetrate the stopper film 23 and the first to third interlayer insulating films 24, 27 and 32 formed on the local wiring 19. The second contact hole 35 exposes the upper surface 19 a of the local wiring 19.
The second contact hole 36 is formed so as to penetrate the stopper film 23 and the first to third interlayer insulating films 24, 27 and 32 formed on the local wiring 19. The bottom surface of the second contact hole 36 reaches the local wiring 19, and the upper surface 21 a of the local wiring 21 is exposed.

第1のコンタクトプラグ37は、第1のコンタクト孔34を充填するように設けられており、上部電極98及び第2のサポート膜29を貫通している。第1のコンタクトプラグ37は、第1のサポート膜26まで到達している。
第1のコンタクトプラグ37の外周側面は、上部電極98と接続されている。また、第1のコンタクトプラグ37の上端は、第1の上部配線42と接続されている。これにより、第1のコンタクトプラグ37は、第1の上部配線42と上部電極98とを電気的に接続(連結)している。第1のコンタクトプラグ37の下端は、境界領域13に形成された局所配線19と対向している。
第2のコンタクトプラグ38は、第2のコンタクト孔35を充填するように設けられている。第2のコンタクトプラグ38の上端は、第2の上部配線43と接続されており、第2のコンタクトプラグ38の下端は、局所配線19と接続されている。これにより、第2のコンタクトプラグ38は、局所配線19と第2の上部配線43とを電気的に接続している。
第2のコンタクトプラグ39は、第2のコンタクト孔36を充填するように設けられている。第2のコンタクトプラグ39の上端は、第2の上部配線44と接続されており、第2のコンタクトプラグ39の下端は、局所配線21と接続されている。これにより、第2のコンタクトプラグ39は、局所配線21と第2の上部配線44とを電気的に接続している。
The first contact plug 37 is provided so as to fill the first contact hole 34 and penetrates the upper electrode 98 and the second support film 29. The first contact plug 37 reaches the first support film 26.
The outer peripheral side surface of the first contact plug 37 is connected to the upper electrode 98. The upper end of the first contact plug 37 is connected to the first upper wiring 42. Thereby, the first contact plug 37 electrically connects (links) the first upper wiring 42 and the upper electrode 98. The lower end of the first contact plug 37 is opposed to the local wiring 19 formed in the boundary region 13.
The second contact plug 38 is provided so as to fill the second contact hole 35. The upper end of the second contact plug 38 is connected to the second upper wiring 43, and the lower end of the second contact plug 38 is connected to the local wiring 19. Thus, the second contact plug 38 electrically connects the local wiring 19 and the second upper wiring 43.
The second contact plug 39 is provided so as to fill the second contact hole 36. The upper end of the second contact plug 39 is connected to the second upper wiring 44, and the lower end of the second contact plug 39 is connected to the local wiring 21. Thereby, the second contact plug 39 electrically connects the local wiring 21 and the second upper wiring 44.

第1の上部配線42は、上部電極98よりも上層に位置する配線である。第1の上部配線42は、第3の層間絶縁膜32の上面32aに形成されており、第1のコンタクトプラグ37の上端と接続されている。第1の上部配線42は、第1のコンタクトプラグ37を介して、キャパシタ31の上部電極98と電気的に接続されている。第1の上部配線42は、キャパシタ31の上部電極98に所定の電位を供給するための配線である。
第2の上部配線43,44は、周辺回路領域12に形成された第3の層間絶縁膜32の上面32aに設けられている。第2の上部配線43は、第2のコンタクトプラグ38の上端と接続されている。第2の上部配線43は、第2のコンタクトプラグ38を介して、周辺回路用トランジスタ55を構成する不純物拡散層86と電気的に接続されている。
第2の上部配線44は、第2のコンタクトプラグ39の上端と接続されている。第2の上部配線44は、第2のコンタクトプラグ39を介して、周辺回路用トランジスタ55を構成する不純物拡散層87と電気的に接続されている。
保護膜45は、第1及び第2の上部配線42〜44を覆うように、第3の層間絶縁膜32の上面32aに設けられている。
The first upper wiring 42 is a wiring located in an upper layer than the upper electrode 98. The first upper wiring 42 is formed on the upper surface 32 a of the third interlayer insulating film 32 and is connected to the upper end of the first contact plug 37. The first upper wiring 42 is electrically connected to the upper electrode 98 of the capacitor 31 through the first contact plug 37. The first upper wiring 42 is a wiring for supplying a predetermined potential to the upper electrode 98 of the capacitor 31.
The second upper wirings 43 and 44 are provided on the upper surface 32 a of the third interlayer insulating film 32 formed in the peripheral circuit region 12. The second upper wiring 43 is connected to the upper end of the second contact plug 38. The second upper wiring 43 is electrically connected to the impurity diffusion layer 86 constituting the peripheral circuit transistor 55 via the second contact plug 38.
The second upper wiring 44 is connected to the upper end of the second contact plug 39. The second upper wiring 44 is electrically connected to the impurity diffusion layer 87 constituting the peripheral circuit transistor 55 via the second contact plug 39.
The protective film 45 is provided on the upper surface 32 a of the third interlayer insulating film 32 so as to cover the first and second upper wirings 42 to 44.

本実施の形態の半導体装置によれば、複数の第1の下部電極95を連結する第1のサポート膜26を、局所配線19の一部と対向する位置まで延出させることにより、第1のコンタクトプラグ37の下方に局所配線19を配置することが可能になると共に、局所配線19の下層に下部配線66,67を配置することが可能となる。
これにより、メモリセル領域11と周辺回路領域12との境界付近に位置する境界領域13において、局所配線19及び下部配線66,67を用いて、多層的に配線層のレイアウトを行うことが可能(配線層のレイアウトの自由度が大きくすることが可能)となるので、半導体装置10を高集積化することができる。
According to the semiconductor device of the present embodiment, the first support film 26 connecting the plurality of first lower electrodes 95 is extended to a position facing a part of the local wiring 19, thereby The local wiring 19 can be arranged below the contact plug 37 and the lower wirings 66 and 67 can be arranged below the local wiring 19.
Thereby, in the boundary region 13 located near the boundary between the memory cell region 11 and the peripheral circuit region 12, the wiring layers can be laid out in a multilayer manner using the local wiring 19 and the lower wirings 66 and 67 ( The degree of freedom of the layout of the wiring layer can be increased), so that the semiconductor device 10 can be highly integrated.

図4〜図22は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。図4〜図7、図9、及び図11〜図22は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す図であり、図8は、図7に示す構造体をB−B線方向で切断した平面図であり、図10は、図9に示す構造体をC−C線方向で切断した平面図である。図4〜図7、図9、及び図11〜図22は、図2に示す本実施の形態の半導体装置10の切断面に対応する断面図である。図4〜図22において、図2に示す半導体装置10と同一構成部分には同一符号を付す。
なお、本実施の形態では、選択トランジスタ53,54及び周辺回路用トランジスタ55として、N型MOSトランジスタを形成する場合を例に挙げて、以下の説明を行う。
4 to 22 are views for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to the embodiment of the present invention. 4 to 7, 9, and 11 to 22 are views showing a manufacturing process of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a cross-sectional view of the structure shown in FIG. FIG. 10 is a plan view obtained by cutting the structure shown in FIG. 9 in the CC line direction. 4 to 7, 9, and 11 to 22 are cross-sectional views corresponding to a cut surface of the semiconductor device 10 of the present embodiment shown in FIG. 2. 4 to 22, the same components as those of the semiconductor device 10 shown in FIG.
In the present embodiment, the following description will be given by taking as an example the case where N-type MOS transistors are formed as the selection transistors 53 and 54 and the peripheral circuit transistor 55.

図4〜図22を参照して、本実施の形態の半導体装置10の製造方法について説明する。始めに、図4に示す工程では、半導体基板15の表面15a側に素子層16を形成する。具体的には、例えば、半導体基板15としてP型のシリコン基板を準備し、半導体基板15に素子分離領域51を形成することで活性領域を区画する。素子分離領域51は、STI(Shallow Trench Isolation)法を用いて、酸化シリコン膜等の絶縁膜を半導体基板15に形成した溝(図示せず)内に埋め込むことで形成する。
次いで、周知の手法により、ゲート絶縁膜81、ゲート電極82、N型不純物が注入された不純物拡散層83,84を備えた選択用トランジスタ53,54と、ゲート絶縁膜81、ゲート電極82、N型不純物が注入された不純物拡散層86,87を備えた周辺領域用トランジスタ55とを形成する。
With reference to FIGS. 4-22, the manufacturing method of the semiconductor device 10 of this Embodiment is demonstrated. First, in the step shown in FIG. 4, the element layer 16 is formed on the surface 15 a side of the semiconductor substrate 15. Specifically, for example, a P-type silicon substrate is prepared as the semiconductor substrate 15, and the active region is partitioned by forming the element isolation region 51 in the semiconductor substrate 15. The element isolation region 51 is formed by embedding an insulating film such as a silicon oxide film in a groove (not shown) formed in the semiconductor substrate 15 using an STI (Shallow Trench Isolation) method.
Next, by a well-known method, the selection transistors 53 and 54 including the gate insulating film 81, the gate electrode 82, and the impurity diffusion layers 83 and 84 into which N-type impurities are implanted, the gate insulating film 81, the gate electrode 82, and the N A peripheral region transistor 55 having impurity diffusion layers 86 and 87 implanted with a type impurity is formed.

次いで、ゲート電極82の上面及び側面を覆うように、窒化シリコン膜57を形成する。窒化シリコン膜57としては、例えば、Si膜を用いることができる。
次いで、半導体基板15の表面15aに、窒化シリコン膜57を覆う層間絶縁膜59として酸化シリコン膜を形成する。次いで、層間絶縁膜59を貫通する貫通孔(図示せず)を形成し、その後、貫通孔に導電膜を充填することで、コンタクトプラグ61〜63を同時に形成する。
次いで、メモリセル領域11及び周辺回路領域12に形成された層間絶縁膜59上に、例えば、タングステン膜を成膜し、該タングステン膜をパターニングすることで、メモリセル領域11にビット線65を形成すると共に、周辺回路領域12に下部配線66〜68を形成する。このとき、下部配線67は、コンタクトプラグ63を介して、不純物拡散層86と電気的に接続されるように形成し、下部配線68は、コンタクトプラグ64を介して、不純物拡散層87と電気的に接続されるように形成する。
Next, a silicon nitride film 57 is formed so as to cover the upper surface and side surfaces of the gate electrode 82. As the silicon nitride film 57, for example, a Si 3 N 4 film can be used.
Next, a silicon oxide film is formed on the surface 15 a of the semiconductor substrate 15 as an interlayer insulating film 59 that covers the silicon nitride film 57. Next, a through hole (not shown) penetrating the interlayer insulating film 59 is formed, and then the contact plugs 61 to 63 are formed simultaneously by filling the through hole with a conductive film.
Next, for example, a tungsten film is formed on the interlayer insulating film 59 formed in the memory cell region 11 and the peripheral circuit region 12, and the tungsten film is patterned to form the bit line 65 in the memory cell region 11. At the same time, lower wirings 66 to 68 are formed in the peripheral circuit region 12. At this time, the lower wiring 67 is formed so as to be electrically connected to the impurity diffusion layer 86 via the contact plug 63, and the lower wiring 68 is electrically connected to the impurity diffusion layer 87 via the contact plug 64. It is formed so as to be connected to.

次いで、層間絶縁膜59上に、酸化シリコン膜を成膜することで、ビット線65及び下部配線66〜68を覆う層間絶縁膜71を形成する。
次いで、メモリセル領域11及び周辺回路領域12に形成された層間絶縁膜71に、複数のコンタクト孔(図示せず)を形成し、次いで、該コンタクト孔内に、チタン(Ti)膜と、窒化チタン(TiN)膜と、タングステン(W)膜とを順次埋め込み、その後、層間絶縁膜71の上面に形成された余分なチタン(Ti)膜、窒化チタン(TiN)膜、及びタングステン(W)膜を除去することで、メモリセル領域11にコンタクトプラグ73を形成すると共に、周辺回路領域12にコンタクトプラグ74,75を形成する。
Next, a silicon oxide film is formed on the interlayer insulating film 59 to form an interlayer insulating film 71 that covers the bit line 65 and the lower wirings 66 to 68.
Next, a plurality of contact holes (not shown) are formed in the interlayer insulating film 71 formed in the memory cell region 11 and the peripheral circuit region 12, and then a titanium (Ti) film and a nitride are formed in the contact holes. A titanium (TiN) film and a tungsten (W) film are sequentially embedded, and then an extra titanium (Ti) film, a titanium nitride (TiN) film, and a tungsten (W) film formed on the upper surface of the interlayer insulating film 71. As a result, the contact plug 73 is formed in the memory cell region 11 and the contact plugs 74 and 75 are formed in the peripheral circuit region 12.

次いで、図5に示す工程では、例えば、ランディングパッド17,18及び局所配線19,21の母材となる導電膜として、図4に示す構造体の上面に、窒化タングステン膜(図示せず)と、タングステン膜(図示せず)とを順次成膜させることで積層膜を形成し、次いで、ホトリソグラフィー技術とドライエッチング技術により積層膜をパターニングすることで、メモリセル領域11にランディングパッド17,18を形成すると共に、境界領域13及び周辺回路領域12に局所配線19,21を形成する。
このように、ランディングパッド17,18と、局所配線19,21とを同時に形成することにより、ランディングパッド17,18を形成する工程と、局所配線19,21を形成する工程とを別途設けた場合と比較して、半導体装置10の製造工程を簡略化することができる。
Next, in the process shown in FIG. 5, for example, a tungsten nitride film (not shown) is formed on the upper surface of the structure shown in FIG. 4 as a conductive film that becomes a base material of the landing pads 17 and 18 and the local wirings 19 and 21. Then, a tungsten film (not shown) is sequentially formed to form a laminated film, and then the laminated film is patterned by a photolithography technique and a dry etching technique, thereby landing pads 17 and 18 in the memory cell region 11. And the local wirings 19 and 21 are formed in the boundary region 13 and the peripheral circuit region 12.
As described above, when the landing pads 17 and 18 and the local wirings 19 and 21 are formed at the same time, the step of forming the landing pads 17 and 18 and the step of forming the local wirings 19 and 21 are separately provided. As compared with the above, the manufacturing process of the semiconductor device 10 can be simplified.

次いで、図6に示す工程では、層間絶縁膜71上に、ランディングパッド17,18及び局所配線19,21を覆うストッパ膜23を形成する。具体的には、ストッパ膜23として厚さが0.1μmの窒化シリコン膜を成膜する。
次いで、ストッパ膜23上に、第1の層間絶縁膜24として、例えば、厚さ1μmの酸化シリコン膜を形成する。次いで、第1の層間絶縁膜24上に、CVD(Chemical Vapor Deposition)法により、第1のサポート膜26の母材となる窒化シリコン膜101を形成する。
Next, in the process shown in FIG. 6, a stopper film 23 that covers the landing pads 17 and 18 and the local wirings 19 and 21 is formed on the interlayer insulating film 71. Specifically, a silicon nitride film having a thickness of 0.1 μm is formed as the stopper film 23.
Next, a silicon oxide film having a thickness of 1 μm, for example, is formed on the stopper film 23 as the first interlayer insulating film 24. Next, a silicon nitride film 101 serving as a base material of the first support film 26 is formed on the first interlayer insulating film 24 by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method.

次いで、図7に示す工程では、ホトリソグラフィー技術とドライエッチング技術により、第1の層間絶縁膜24及び窒化シリコン膜101をエッチングすることで、キャパシタ孔103及び第1のガード壁用溝104を同時に形成する。
このとき、キャパシタ孔103は、円形状とされたランディングパッド18の上面を露出するように形成し、第1のガード壁用溝104は、リング形状とされたランディングパッド17の上面を露出するように形成する。図8に、図7に示す構造体をB−B線方向で切断した平面図を示す。
Next, in the process shown in FIG. 7, the capacitor hole 103 and the first guard wall groove 104 are simultaneously formed by etching the first interlayer insulating film 24 and the silicon nitride film 101 by the photolithography technique and the dry etching technique. Form.
At this time, the capacitor hole 103 is formed so as to expose the upper surface of the landing pad 18 having a circular shape, and the first guard wall groove 104 is exposed so as to expose the upper surface of the landing pad 17 having a ring shape. To form. FIG. 8 is a plan view of the structure shown in FIG. 7 cut in the BB line direction.

次いで、図9に示す工程では、CVD法により、キャパシタ孔103及び第1のガード壁用溝104に、第1のガード壁25及び第1の下部電極95の母材となる導電膜として窒化チタン膜を埋め込む。次いで、CMP法により、窒化シリコン膜101上に形成された余分な窒化チタン膜を研磨除去することで、第1のガード壁25及び複数の第1の下部電極95を形成する。図10に、図9に示す構造体をC−C線方向で切断した平面図を示す。
このように、キャパシタ31を構成する第1の下部電極95を窒化チタン膜で構成することにより、第1の下部電極95をタングステン膜で構成した場合と比較して、仕事関数の点で有利であり、キャパシタ31のリーク電流を小さくすることが可能となる。
よって、半導体装置10としてDRAMを用いる場合、高性能のDRAMを形成することができる。
Next, in the process shown in FIG. 9, titanium nitride is used as a conductive film that becomes a base material for the first guard wall 25 and the first lower electrode 95 in the capacitor hole 103 and the first guard wall groove 104 by CVD. Embed the membrane. Next, the excess titanium nitride film formed on the silicon nitride film 101 is polished and removed by CMP, thereby forming the first guard wall 25 and the plurality of first lower electrodes 95. FIG. 10 is a plan view of the structure shown in FIG. 9 cut along the line CC.
As described above, the first lower electrode 95 constituting the capacitor 31 is formed of a titanium nitride film, which is advantageous in terms of work function as compared with the case where the first lower electrode 95 is formed of a tungsten film. In addition, the leakage current of the capacitor 31 can be reduced.
Therefore, when a DRAM is used as the semiconductor device 10, a high-performance DRAM can be formed.

次いで、図11に示す工程では、ホトリソグラフィー技術とドライエッチング技術により、窒化シリコン膜101をパターニングすることで、メモリセル領域11(具体的には、キャパシタ31の形成領域)から境界領域13に延出し、かつ局所配線19の一部(局所配線19のうち、境界領域13に形成された部分)と対向し、開口部91を有した第1のサポート膜26を形成する。これにより、複数の下部電極95及び第1のガード壁25が第1のサポート膜26により連結される。また、第1のサポート膜26は、第1のコンタクト孔34の形成領域を塞ぐように形成する。
このように、第1のコンタクト孔34の形成領域を塞ぐように、複数の第1の下部電極95及び第1のガード壁25を連結する第1のサポート膜26を境界領域13に延出させることにより、境界領域13に形成された第1のサポート膜26を第1のコンタクト孔34を形成する際のエッチングストッパとして機能させることが可能となるので、第1及び第2のコンタクト孔34〜36を同時に形成する際、第1のコンタクト孔34が第1の層間絶縁膜24を貫通することを防止できる。
Next, in the process shown in FIG. 11, the silicon nitride film 101 is patterned by photolithography technology and dry etching technology to extend from the memory cell region 11 (specifically, the formation region of the capacitor 31) to the boundary region 13. A first support film 26 having an opening 91 is formed so as to face a part of the local wiring 19 (a part of the local wiring 19 formed in the boundary region 13). As a result, the plurality of lower electrodes 95 and the first guard wall 25 are connected by the first support film 26. Further, the first support film 26 is formed so as to block the formation region of the first contact hole 34.
In this way, the first support film 26 connecting the plurality of first lower electrodes 95 and the first guard wall 25 is extended to the boundary region 13 so as to block the formation region of the first contact hole 34. As a result, the first support film 26 formed in the boundary region 13 can function as an etching stopper when forming the first contact hole 34, and thus the first and second contact holes 34- When forming 36 at the same time, the first contact hole 34 can be prevented from penetrating the first interlayer insulating film 24.

次いで、図12に示す工程では、CVD法により、第1の層間絶縁膜24の上面24aに、第1のサポート膜26を覆う第2の層間絶縁膜27を形成する。具体的には、例えば、厚さ1μmの酸化シリコン膜を成膜することで、第2の層間絶縁膜27を形成する。
次いで、CVD法により、第2の層間絶縁膜27の上面27aに、第2のサポート膜29の母材となる窒化シリコン膜106(例えば、厚さ0.1μm)を成膜する。
Next, in the step shown in FIG. 12, a second interlayer insulating film 27 that covers the first support film 26 is formed on the upper surface 24a of the first interlayer insulating film 24 by the CVD method. Specifically, for example, a second interlayer insulating film 27 is formed by forming a silicon oxide film having a thickness of 1 μm.
Next, a silicon nitride film 106 (for example, a thickness of 0.1 μm) serving as a base material of the second support film 29 is formed on the upper surface 27a of the second interlayer insulating film 27 by CVD.

次いで、図13に示す工程では、ホトリソグラフィー技術とドライエッチング技術により、第2の層間絶縁膜27及び窒化シリコン膜106をエッチングすることで、キャパシタ孔107及び第2のガード壁用溝108を同時に形成する。
このとき、キャパシタ孔107は、円柱形状とされた第1の下部電極95の上面を露出するように形成し、第2のガード壁用溝108は、リング形状とされた第1のガード壁25の上面を露出するように形成する。また、第2のガード壁用溝108は、メモリセル領域11の最外周を囲むように形成する。
Next, in the step shown in FIG. 13, the capacitor hole 107 and the second guard wall groove 108 are simultaneously formed by etching the second interlayer insulating film 27 and the silicon nitride film 106 by the photolithography technique and the dry etching technique. Form.
At this time, the capacitor hole 107 is formed so as to expose the upper surface of the first lower electrode 95 having a cylindrical shape, and the second guard wall groove 108 is formed in the first guard wall 25 having a ring shape. The upper surface is formed so as to be exposed. The second guard wall groove 108 is formed so as to surround the outermost periphery of the memory cell region 11.

次いで、図14に示す工程では、CVD法により、キャパシタ孔107及び第2のガード壁用溝108に、第2のガード壁28及び第2の下部電極96の母材となる導電膜として窒化チタン膜を埋め込む。次いで、CMP法により、窒化シリコン膜106上に形成された余分な窒化チタン膜を研磨除去することで、第2のガード壁28及び複数の第2の下部電極96を形成する。
なお、第1及び第2の下部電極95,96は、一部分で接触していればよく、図14に示すように、アライメントずれによって中心位置が多少ずれて、第1の下部電極95と第2の下部電極96とが接続された状態でもかまわない。この点に関しては、第1及び第2のガード壁25,28についても同様である。
Next, in the process shown in FIG. 14, titanium nitride is used as a conductive film to be a base material for the second guard wall 28 and the second lower electrode 96 in the capacitor hole 107 and the second guard wall groove 108 by the CVD method. Embed the membrane. Next, the second guard wall 28 and the plurality of second lower electrodes 96 are formed by polishing and removing the excess titanium nitride film formed on the silicon nitride film 106 by CMP.
The first and second lower electrodes 95 and 96 only need to be in contact with each other. As shown in FIG. 14, the center position is slightly shifted due to misalignment. The lower electrode 96 may be connected. In this regard, the same applies to the first and second guard walls 25 and 28.

次いで、図15に示す工程では、ホトリソグラフィー技術とドライエッチング技術により、図14に示すメモリセル領域11に形成された窒化シリコン膜106の一部を除去することで、第2の層間絶縁膜27を露出する開口部92を有した第2のサポート膜29を形成する。
このとき、境界領域13を含む周辺回路領域12では、窒化シリコン膜106のパターニングを行わずに、そのまま残存させておく。そのため、図15に示すように、この段階での第2のサポート膜29は、境界領域13以外の周辺回路領域12にまで延出している。
なお、後述する図17に示す工程において、図15に示す第2のサポート膜29の一部(境界領域13を除いた周辺回路領域12に形成された第2のサポート膜29)を除去することで、図2に示す第2のサポート膜29が形成される。
Next, in the step shown in FIG. 15, the second interlayer insulating film 27 is removed by removing a part of the silicon nitride film 106 formed in the memory cell region 11 shown in FIG. 14 by the photolithography technique and the dry etching technique. A second support film 29 having an opening 92 that exposes is formed.
At this time, in the peripheral circuit region 12 including the boundary region 13, the silicon nitride film 106 is left without being patterned. Therefore, as shown in FIG. 15, the second support film 29 at this stage extends to the peripheral circuit region 12 other than the boundary region 13.
In the step shown in FIG. 17 described later, a part of the second support film 29 shown in FIG. 15 (the second support film 29 formed in the peripheral circuit region 12 excluding the boundary region 13) is removed. Thus, the second support film 29 shown in FIG. 2 is formed.

次いで、図16に示す工程では、開口部92,91を介して、メモリセル領域11に形成された第1及び第2の層間絶縁膜24,27に、ウエットエッチング液(例えば、フッ化水素酸(HF))を供給して、第1のガード壁25で囲まれた第1の層間絶縁膜24、及び第2のガード壁28で囲まれた第2の層間絶縁膜27をエッチングすることにより、メモリセル領域11に形成された第1の層間絶縁膜24に第1の空間111を形成すると共に、メモリセル領域11に形成された第2の層間絶縁膜27に第2の空間112を形成する。
第1の空間111は、ストッパ膜23の上面23a、第1のサポート膜26の下面、複数の第1の下部電極95の外周側面、及び第1のガード壁25の内壁を露出するように形成する。また、第2の空間112は、第1のサポート膜26の上面26a、第2のサポート膜28の下面、複数の第2の下部電極96の外周側面、及び第2のガード壁28の内壁を露出するように形成する。
この際に、ストッパ膜23によって、メモリセル領域11の下層へのウエットエッチング液の浸透が防止されるため、既に形成済みのトランジスタ等にダメージが及ぶことは無い。
Next, in the step shown in FIG. 16, a wet etching solution (for example, hydrofluoric acid) is applied to the first and second interlayer insulating films 24 and 27 formed in the memory cell region 11 through the openings 92 and 91. (HF)) is supplied, and the first interlayer insulating film 24 surrounded by the first guard wall 25 and the second interlayer insulating film 27 surrounded by the second guard wall 28 are etched. The first space 111 is formed in the first interlayer insulating film 24 formed in the memory cell region 11 and the second space 112 is formed in the second interlayer insulating film 27 formed in the memory cell region 11. To do.
The first space 111 is formed so as to expose the upper surface 23 a of the stopper film 23, the lower surface of the first support film 26, the outer peripheral side surfaces of the plurality of first lower electrodes 95, and the inner wall of the first guard wall 25. To do. The second space 112 includes the upper surface 26 a of the first support film 26, the lower surface of the second support film 28, the outer peripheral side surfaces of the plurality of second lower electrodes 96, and the inner wall of the second guard wall 28. Form to be exposed.
At this time, the stopper film 23 prevents the wet etching solution from penetrating into the lower layer of the memory cell region 11, so that the already formed transistors and the like are not damaged.

次いで、図17に示す工程では、図16に示す構造体の上面側から、ALD(Atomic Layer Deposition;原子層堆積)法により、第1及び第2の空間111,112を覆う容量絶縁膜97を形成し、次いで、CVD法により、容量絶縁膜97が形成された第1及び第2の空間111,112を充填する上部電極98を形成する。
このとき、第3の層間絶縁膜32の上面32aに形成された第2のサポート膜29上にも容量絶縁膜97及び上部電極98が形成される。
容量絶縁膜97としては、例えば、酸化アルミニウム膜(Al膜)と酸化ジルコニウム膜(ZrO膜)とよりなる積層膜を用いることができる。上部電極98としては、例えば、窒化チタン膜を用いることができる。
Next, in the step shown in FIG. 17, a capacitive insulating film 97 covering the first and second spaces 111 and 112 is formed from the upper surface side of the structure shown in FIG. 16 by an ALD (Atomic Layer Deposition) method. Then, the upper electrode 98 filling the first and second spaces 111 and 112 in which the capacitive insulating film 97 is formed is formed by CVD.
At this time, the capacitor insulating film 97 and the upper electrode 98 are also formed on the second support film 29 formed on the upper surface 32 a of the third interlayer insulating film 32.
As the capacitor insulating film 97, for example, a laminated film made of an aluminum oxide film (Al 2 O 3 film) and a zirconium oxide film (ZrO 2 film) can be used. As the upper electrode 98, for example, a titanium nitride film can be used.

次いで、境界領域13を除いた周辺回路領域12に形成された上部電極98、容量絶縁膜97、及び第2のサポート膜29をエッチングにより除去することで、図2に示す第2のサポート膜29を形成すると共に、上部電極98、容量絶縁膜97、及び第2のサポート膜29が第2のコンタクト孔35,36を形成する際の妨げとならないようにする。
このとき、エッチング後の上部電極98、容量絶縁膜97、及び第2のサポート膜29が、局所配線19の一部(局所配線19のうち、境界領域13に形成された部分)と対向するように上記エッチングを行う。
次いで、CVD法により、上部電極98及び容量絶縁膜97が形成された第2のサポート膜29を覆う第3の層間絶縁膜32を形成する。第3の層間絶縁膜32としては、例えば、酸化シリコン膜を用いる。
Next, the upper electrode 98, the capacitor insulating film 97, and the second support film 29 formed in the peripheral circuit region 12 excluding the boundary region 13 are removed by etching, whereby the second support film 29 shown in FIG. In addition, the upper electrode 98, the capacitor insulating film 97, and the second support film 29 are made not to interfere with the formation of the second contact holes 35 and 36.
At this time, the etched upper electrode 98, capacitive insulating film 97, and second support film 29 are opposed to a part of the local wiring 19 (a part of the local wiring 19 formed in the boundary region 13). The above etching is performed.
Next, a third interlayer insulating film 32 is formed by CVD to cover the second support film 29 on which the upper electrode 98 and the capacitor insulating film 97 are formed. For example, a silicon oxide film is used as the third interlayer insulating film 32.

次いで、図18に示す工程では、ホトリソグラフィー技術により、第3の層間絶縁膜32上に、開口部115a,115b,115cを有したレジスト膜115を形成する。
このとき、開口部115aは、第1のコンタクト孔34の形成領域に対応する第3の層間絶縁膜32の上面32aを露出するように形成し、開口部115bは、第2のコンタクト孔35の形成領域に対応する第3の層間絶縁膜32の上面32aを露出するように形成する。また、開口部115cは、第2のコンタクト孔36の形成領域に対応する第3の層間絶縁膜32の上面32aを露出するように形成する。
Next, in a step shown in FIG. 18, a resist film 115 having openings 115a, 115b, and 115c is formed on the third interlayer insulating film 32 by photolithography.
At this time, the opening 115 a is formed so as to expose the upper surface 32 a of the third interlayer insulating film 32 corresponding to the formation region of the first contact hole 34, and the opening 115 b is formed in the second contact hole 35. It forms so that the upper surface 32a of the 3rd interlayer insulation film 32 corresponding to a formation area may be exposed. The opening 115 c is formed so as to expose the upper surface 32 a of the third interlayer insulating film 32 corresponding to the formation region of the second contact hole 36.

次いで、レジスト膜115をマスクとする異方性エッチング(例えば、ドライエッチング)により、第1のコンタクト孔34の一部となる開口部116、第2のコンタクト孔35の一部となる開口部117、及び第2のコンタクト孔36の一部となる開口部118を同時に形成する(第1のステップ)。
このとき、第2及び第3の層間絶縁膜27,32、第2のサポート膜29、容量絶縁膜97、及び上部電極98のエッチング速度の差が小さく、かつ抜け性のよいエッチング条件を用いて、開口部116〜118を形成する。
また、開口部116は、第3の層間絶縁膜32、第2のサポート膜29、容量絶縁膜97、及び上部電極98を貫通し、開口部116の底面116aが第2の層間絶縁膜27中に配置されるように形成する。これにより、上部電極98は開口部116の側面により露出される。
また、開口部117,118は、第2及び第3の層間絶縁膜27,32を貫通し、その底面が117a,118aが第1の層間絶縁膜24中に配置されるようにエッチング時間を制御して形成する。
Next, the opening 116 serving as a part of the first contact hole 34 and the opening 117 serving as a part of the second contact hole 35 are performed by anisotropic etching (for example, dry etching) using the resist film 115 as a mask. , And the opening 118 which becomes a part of the second contact hole 36 is simultaneously formed (first step).
At this time, an etching condition with a small difference in etching rate between the second and third interlayer insulating films 27 and 32, the second support film 29, the capacitor insulating film 97, and the upper electrode 98 and with good detachability is used. The openings 116 to 118 are formed.
The opening 116 penetrates the third interlayer insulating film 32, the second support film 29, the capacitor insulating film 97, and the upper electrode 98, and the bottom surface 116 a of the opening 116 is in the second interlayer insulating film 27. It forms so that it may be arrange | positioned. As a result, the upper electrode 98 is exposed from the side surface of the opening 116.
The etching time is controlled so that the openings 117 and 118 penetrate the second and third interlayer insulating films 27 and 32, and the bottom surfaces thereof are 117 a and 118 a disposed in the first interlayer insulating film 24. To form.

次いで、図19に示す工程では、酸化シリコン膜である第2及び第3の層間絶縁膜27,32を選択的にエッチングする条件(言い換えれば、窒化シリコン膜である第1のサポート膜26及びストッパ膜23をほとんどエッチングしない条件)を用いて、レジスト膜115を介した異方性エッチング(例えば、ドライエッチング)を行うことにより、第1のコンタクト孔34の一部となる開口部121、第2のコンタクト孔35の一部となる開口部122、及び第2のコンタクト孔36の一部となる開口部123を同時に形成する(第2のステップ)。
このとき、開口部121は、第1のサポート膜26の上面26aを形成するように形成し、開口部122,123は、ストッパ膜23の上面23aを露出するように形成する。
第2のステップでは、窒化シリコン膜に対して酸化シリコン膜が選択的にエッチングされるエッチング条件を用いているため、開口部121を形成する際のストッパ膜として第1のサポート膜26を利用することができ、また、開口部122,123を形成する際のストッパ膜としてストッパ膜23を利用することができる。
そのため、開口部121が第1のサポート膜26を突き抜けることはなく、また、開口部122,123がストッパ膜23を突き抜けることはない。
Next, in the step shown in FIG. 19, conditions for selectively etching the second and third interlayer insulating films 27 and 32 that are silicon oxide films (in other words, the first support film 26 that is a silicon nitride film and the stopper). The film is subjected to anisotropic etching (for example, dry etching) through the resist film 115 using a condition in which the film 23 is hardly etched, whereby the opening 121 that becomes a part of the first contact hole 34, the second The opening 122 which becomes a part of the contact hole 35 and the opening 123 which becomes a part of the second contact hole 36 are simultaneously formed (second step).
At this time, the opening 121 is formed so as to form the upper surface 26 a of the first support film 26, and the openings 122 and 123 are formed so as to expose the upper surface 23 a of the stopper film 23.
In the second step, since the etching conditions under which the silicon oxide film is selectively etched with respect to the silicon nitride film are used, the first support film 26 is used as a stopper film when the opening 121 is formed. In addition, the stopper film 23 can be used as a stopper film when the openings 122 and 123 are formed.
Therefore, the opening 121 does not penetrate the first support film 26, and the openings 122 and 123 do not penetrate the stopper film 23.

次いで、図20に示す工程では、酸化シリコン膜よりなる第1の層間絶縁膜24に対して、窒化シリコン膜よりなる第1のサポート膜26及びストッパ膜23が選択的にエッチングされる条件を用いて、レジスト膜115を介した異方性エッチング(例えば、ドライエッチング)を行うことにより、第1のサポート膜26を貫通し、底面34aが局所配線19に到達しない深さとされた第1のコンタクト孔34と、ストッパ膜23を貫通し、局所配線19の上面19aを露出する(局所配線19に到達する)第2のコンタクト孔35と、ストッパ膜23を貫通し、局所配線21の上面21aを露出する(局所配線21に到達する)第2のコンタクト孔36と、を同時に形成する(第3のステップ)。
このとき、第3のステップでは、酸化シリコン膜のエッチング速度の遅いエッチング条件を用いているため、第1のコンタクト孔34の形成領域に対応する第1の層間絶縁膜24はエッチングされにくい。そのため、第1のコンタクト孔34よりも深さの深い第2のコンタクト孔35,36が形成された段階において、第1のコンタクト孔34の底面34aが境界領域13に配置された局所配線19に到達することはない。
したがって、境界領域13に対応する層間絶縁膜71上に局所配線19を形成することができる。これにより、境界領域13において、局所配線19及びその下層に配置された下部配線66,67を用いて、多層的に配線層のレイアウトを行うことが可能(配線層のレイアウトの自由度が大きくすることが可能)となるので、半導体装置10を高集積化することができる。
Next, in the process shown in FIG. 20, a condition is used in which the first support film 26 and the stopper film 23 made of a silicon nitride film are selectively etched with respect to the first interlayer insulating film 24 made of a silicon oxide film. Then, by performing anisotropic etching (for example, dry etching) through the resist film 115, the first contact that penetrates the first support film 26 and has a depth at which the bottom surface 34a does not reach the local wiring 19 is obtained. The second contact hole 35 that penetrates the hole 34 and the stopper film 23 and exposes the upper surface 19a of the local wiring 19 (which reaches the local wiring 19) and the stopper film 23 and the upper surface 21a of the local wiring 21 An exposed second contact hole 36 (which reaches the local wiring 21) is formed at the same time (third step).
At this time, in the third step, the etching condition under which the etching rate of the silicon oxide film is low is used, and therefore the first interlayer insulating film 24 corresponding to the formation region of the first contact hole 34 is hardly etched. Therefore, at the stage where the second contact holes 35, 36 deeper than the first contact hole 34 are formed, the bottom surface 34 a of the first contact hole 34 is formed on the local wiring 19 arranged in the boundary region 13. Never reach.
Therefore, the local wiring 19 can be formed on the interlayer insulating film 71 corresponding to the boundary region 13. As a result, in the boundary region 13, the local wiring 19 and the lower wirings 66 and 67 disposed below the local wiring 19 can be used to lay out the wiring layers in a multilayer manner (the degree of freedom of the wiring layer layout is increased). Therefore, the semiconductor device 10 can be highly integrated.

次いで、図21に示す工程では、CVD法により、第1及び第2のコンタクト孔34,35,36を埋め込むように、窒化チタン膜と、タングステン膜とを順次成膜する。
次いで、CMP法により、第3の層間絶縁膜32の上面32aに形成された余分な窒化チタン膜及びタングステン膜を研磨除去することで、第1及び第2のコンタクトプラグ37〜39を形成する。
第1のコンタクト孔34に形成された第1のコンタクトプラグ37は、上部電極98と電気的に接続される。また、第2のコンタクト孔35に形成された第2のコンタクトプラグ38は、局所配線19と電気的に接続され、第2のコンタクト孔36に形成された第2のコンタクトプラグ39は、局所配線21と電気的に接続される。
また、第1及び第2のコンタクトプラグ37〜39を構成する膜として、タングステン膜を用いることにより、第1及び第2のコンタクトプラグ37〜39を窒化チタン膜のみで構成した場合と比較して、第1及び第2のコンタクトプラグ37〜39の抵抗値を低くすることができる。
Next, in the step shown in FIG. 21, a titanium nitride film and a tungsten film are sequentially formed so as to fill the first and second contact holes 34, 35, and 36 by the CVD method.
Next, the first and second contact plugs 37 to 39 are formed by polishing and removing the excess titanium nitride film and tungsten film formed on the upper surface 32a of the third interlayer insulating film 32 by CMP.
The first contact plug 37 formed in the first contact hole 34 is electrically connected to the upper electrode 98. In addition, the second contact plug 38 formed in the second contact hole 35 is electrically connected to the local wiring 19, and the second contact plug 39 formed in the second contact hole 36 is connected to the local wiring 19. 21 is electrically connected.
In addition, by using a tungsten film as a film constituting the first and second contact plugs 37 to 39, compared to the case where the first and second contact plugs 37 to 39 are constituted only by a titanium nitride film. The resistance values of the first and second contact plugs 37 to 39 can be lowered.

次いで、図22に示す工程では、第3の層間絶縁膜32の上面32aに、第1のコンタクトプラグ37の上端と接続される第1の上部配線42と、第2のコンタクトプラグ38の上端と接続される第2の上部配線43と、第2のコンタクトプラグ39の上端と接続される第2の上部配線44と、を同時に形成する。第1及び第2の上部配線42〜44の材料としては、例えば、アルミニウム(Al)や銅(Cu)等を用いることができる。
次いで、第1及び第2の上部配線42〜44を覆うように、第3の層間絶縁膜32の上面32aに保護膜45を形成する。これにより、本実施の形態の半導体装置10が製造される。
Next, in the step shown in FIG. 22, the first upper wiring 42 connected to the upper end of the first contact plug 37 and the upper end of the second contact plug 38 are formed on the upper surface 32 a of the third interlayer insulating film 32. The second upper wiring 43 to be connected and the second upper wiring 44 connected to the upper end of the second contact plug 39 are formed simultaneously. As a material of the first and second upper wirings 42 to 44, for example, aluminum (Al), copper (Cu), or the like can be used.
Next, a protective film 45 is formed on the upper surface 32 a of the third interlayer insulating film 32 so as to cover the first and second upper wirings 42 to 44. Thereby, the semiconductor device 10 of the present embodiment is manufactured.

本実施の形態の半導体装置の製造方法によれば、第2及び第3の層間絶縁膜27,32、第2のサポート膜29、容量絶縁膜97、及び上部電極98のエッチング速度の差が小さく、かつ抜け性のよいエッチング条件を用いて、底面116aが第2の層間絶縁膜27中に配置された開口部116(第1のコンタクト孔34の一部)、及び底面117a,118aが第1の層間絶縁膜24中に配置された開口部117,118(第2のコンタクト孔35,36の一部)を形成し、次いで、第1のサポート膜26及びストッパ膜23を構成する窒化シリコン膜に対して、第1及び第2の層間絶縁膜24,27を構成する酸化シリコン膜が選択的にエッチングされるエッチング条件を用いて、第1のサポート膜26の上面26aを露出する開口部121(第1のコンタクト孔34の一部)、及びストッパ膜23の上面23aを露出する開口部122,123(第2のコンタクト孔35,36の一部)を形成し、次いで、酸化シリコン膜よりなる第1の層間絶縁膜24に対して、窒化シリコン膜よりなる第1のサポート膜26及びストッパ膜23が選択的にエッチングされる条件を用いて、深さの異なる第1及び第2のコンタクト孔34〜36を形成することにより、境界領域13に形成された第1のコンタクト孔34の底面34aが第1のサポート膜26を貫通し、第1の層間絶縁膜24を少しエッチングしたところでストップするため、第1のコンタクト孔34の底面34aと対向する境界領域13に局所配線19を形成することができる。
これにより、境界領域13において、局所配線19及びその下層に配置された下部配線66,67を用いて、多層的に配線層のレイアウトを行うことが可能(配線層のレイアウトの自由度が大きくすることが可能)となるので、半導体装置10を高集積化することができる。
According to the manufacturing method of the semiconductor device of the present embodiment, the difference in etching rate between the second and third interlayer insulating films 27 and 32, the second support film 29, the capacitive insulating film 97, and the upper electrode 98 is small. In addition, the opening 116 (a part of the first contact hole 34) in which the bottom surface 116a is disposed in the second interlayer insulating film 27 and the bottom surfaces 117a and 118a are the first by using etching conditions having good detachability. The openings 117 and 118 (part of the second contact holes 35 and 36) disposed in the interlayer insulating film 24 are formed, and then the silicon nitride film constituting the first support film 26 and the stopper film 23 On the other hand, the opening 1 that exposes the upper surface 26a of the first support film 26 using etching conditions under which the silicon oxide films constituting the first and second interlayer insulating films 24 and 27 are selectively etched. 1 (a part of the first contact hole 34) and openings 122 and 123 (a part of the second contact holes 35 and 36) exposing the upper surface 23a of the stopper film 23 are formed, and then the silicon oxide film The first and second layers having different depths are used under the condition that the first support film 26 and the stopper film 23 made of a silicon nitride film are selectively etched with respect to the first interlayer insulating film 24 made of By forming the contact holes 34 to 36, the bottom surface 34a of the first contact hole 34 formed in the boundary region 13 penetrates the first support film 26, and the first interlayer insulating film 24 is slightly etched. In order to stop, the local wiring 19 can be formed in the boundary region 13 facing the bottom surface 34 a of the first contact hole 34.
As a result, in the boundary region 13, the local wiring 19 and the lower wirings 66 and 67 disposed below the local wiring 19 can be used to lay out the wiring layers in a multilayer manner (the degree of freedom of the wiring layer layout is increased). Therefore, the semiconductor device 10 can be highly integrated.

図23は、比較例の半導体装置の概略を示す断面図である。図23は、図2に示す本実施の形態の半導体装置10の切断面に対応する断面図である。図23において、図2に示す本実施の形態の半導体装置10と同一構成部分には同一符号を付す。
ここで、図23を参照して、本実施の形態で説明した第1のサポート膜26を備えていない比較例の半導体装置130について説明する。
図23に示すように、比較例の半導体装置130には、第1のコンタクト孔34をエッチングにより形成する際のストッパ膜として機能する第1のサポート膜26がない。このため、深さの異なる第1及び第2のコンタクト孔34〜36を同時に形成する場合、には、第2のコンタクト孔35、36を局部配線19、21に確実に接続するためのオーバーエッチングによって、第1のコンタクト孔34のエッチングも進行し、その底面34aは局部配線19に達してしまう。これにより、第1のコンタクトプラグ37と局部配線19の短絡が発生する。
よって、図23に示す比較例の半導体装置130では、第1のコンタクトプラグ37の下端と対向する層間絶縁膜71上に局所配線19を形成することはできない。
FIG. 23 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor device of a comparative example. 23 is a cross-sectional view corresponding to a cut surface of the semiconductor device 10 of the present embodiment shown in FIG. In FIG. 23, the same components as those of the semiconductor device 10 of the present embodiment shown in FIG.
Here, with reference to FIG. 23, a semiconductor device 130 of a comparative example that does not include the first support film 26 described in the present embodiment will be described.
As shown in FIG. 23, the semiconductor device 130 of the comparative example does not have the first support film 26 that functions as a stopper film when the first contact hole 34 is formed by etching. Therefore, in the case where the first and second contact holes 34 to 36 having different depths are formed at the same time, overetching for reliably connecting the second contact holes 35 and 36 to the local wirings 19 and 21 is performed. As a result, the etching of the first contact hole 34 also proceeds, and the bottom surface 34 a reaches the local wiring 19. As a result, a short circuit between the first contact plug 37 and the local wiring 19 occurs.
Therefore, in the semiconductor device 130 of the comparative example shown in FIG. 23, the local wiring 19 cannot be formed on the interlayer insulating film 71 facing the lower end of the first contact plug 37.

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
なお、本実施の形態では、半導体装置の一例としてDRAMを例に挙げたが、本発明は、1つの半導体チップ上に、DRAMとロジック素子とを含んだ混載LSI(Large Scale Integration)に適用可能である。
また、本実施の形態では、第1及び第2の下部電極95,96として円柱状の電極を用いた場合を例に挙げて説明したが、例えば、第1の下部電極95を柱型(ペデスタル型)とし、第2の下部電極96をクラウン型にしてもよい。
The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to such specific embodiments, and within the scope of the present invention described in the claims, Various modifications and changes are possible.
In this embodiment, a DRAM is taken as an example of a semiconductor device. However, the present invention can be applied to a mixed LSI (Large Scale Integration) including a DRAM and a logic element on one semiconductor chip. It is.
In the present embodiment, the case where cylindrical electrodes are used as the first and second lower electrodes 95 and 96 has been described as an example. However, for example, the first lower electrode 95 is a column type (pedestal). Type), and the second lower electrode 96 may be a crown type.

本発明は、半導体装置及びその製造方法に適用可能である。   The present invention is applicable to a semiconductor device and a manufacturing method thereof.

10…半導体装置、11…メモリセル領域、12…周辺回路領域、13…境界領域、15…半導体基板、15a…表面、16…素子層、17,18…ランディングパッド、19,21…局所配線、19a,21a,23a,24a,26a,27a,32a…上面、23…ストッパ膜、24…第1の層間絶縁膜、25…第1のガード壁、26…第1のサポート膜、27…第2の層間絶縁膜、28…第2のガード壁、29…第2のサポート膜、31…キャパシタ、32…第3の層間絶縁膜、34…第1のコンタクト孔、34a,116a,117a,118a…底面、35,36…第2のコンタクト孔、37…第1のコンタクトプラグ、38,39…第2のコンタクトプラグ、42…第1の上部配線、43,44…第2の上部配線、45…保護膜、51…素子分離領域、53,54…選択用トランジスタ、55…周辺領域用トランジスタ、57…窒化シリコン膜、59,71…層間絶縁膜、61〜64…拡散層用プラグ、65…ビット線、66〜68…下部配線、73〜75…コンタクトプラグ、81…ゲート絶縁膜、82…ゲート電極、83,84,86,87…不純物拡散層、91,92,115a,115b,115c,116〜118,121〜123…開口部、95…第1の下部電極、96…第2の下部電極、97…容量絶縁膜、98…上部電極、101,106…窒化シリコン膜、103、107…キャパシタ孔、104…第1のガード壁用溝、108…第2のガード壁用溝、111…第1の空間、112…第2の空間、115…レジスト膜   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Semiconductor device, 11 ... Memory cell area | region, 12 ... Peripheral circuit area | region, 13 ... Boundary area | region, 15 ... Semiconductor substrate, 15a ... Surface, 16 ... Element layer, 17, 18 ... Landing pad, 19, 21 ... Local wiring, 19a, 21a, 23a, 24a, 26a, 27a, 32a ... upper surface, 23 ... stopper film, 24 ... first interlayer insulating film, 25 ... first guard wall, 26 ... first support film, 27 ... second 28 ... second guard wall, 29 ... second support film, 31 ... capacitor, 32 ... third interlayer insulation film, 34 ... first contact hole, 34a, 116a, 117a, 118a ... Bottom surface, 35, 36 ... second contact hole, 37 ... first contact plug, 38, 39 ... second contact plug, 42 ... first upper wiring, 43, 44 ... second upper wiring, 45 ... protection , 51 ... element isolation region, 53 and 54 ... selection transistor, 55 ... peripheral region transistor, 57 ... silicon nitride film, 59, 71 ... interlayer insulating film, 61 to 64 ... diffusion layer plug, 65 ... bit line, 66-68 ... lower wiring, 73-75 ... contact plug, 81 ... gate insulating film, 82 ... gate electrode, 83, 84, 86, 87 ... impurity diffusion layer, 91, 92, 115a, 115b, 115c, 116-118 , 121 to 123 ... opening, 95 ... first lower electrode, 96 ... second lower electrode, 97 ... capacitive insulating film, 98 ... upper electrode, 101, 106 ... silicon nitride film, 103, 107 ... capacitor hole, DESCRIPTION OF SYMBOLS 104 ... 1st guard wall groove | channel, 108 ... 2nd guard wall groove | channel, 111 ... 1st space, 112 ... 2nd space, 115 ... Resist film

Claims (14)

半導体基板と、
前記半導体基板のメモリセル領域及び周辺回路領域の上に設けられた素子層と、
前記素子層上であって、前記周辺回路領域のうち、前記メモリセル領域と前記周辺回路領域との境界付近に位置する領域に設けられた局所配線と、
前記素子層上に形成され、前記局所配線を覆う層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜中に形成され、複数の第1の下部電極、前記第1の下部電極上に積み重ねられた第2の下部電極、及び複数の前記第1及び第2の下部電極に対して共通の電極である上部電極を有するキャパシタと、
前記層間絶縁膜中にあり、複数の前記第1の下部電極を連結すると共に、前記局所配線の一部と対向する位置まで延出形成された第1のサポート膜と、
前記上部電極よりも上層に位置する第1の上部配線と、
前記上部電極と前記第1の上部配線とを連結すると共に、前記局所配線の上方に位置し、かつ前記第1のサポート膜まで到達する第1のコンタクトプラグと、
を備えたことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate;
An element layer provided on the memory cell region and the peripheral circuit region of the semiconductor substrate;
On the element layer, among the peripheral circuit region, local wiring provided in a region located near the boundary between the memory cell region and the peripheral circuit region;
An interlayer insulating film formed on the element layer and covering the local wiring;
Common to a plurality of first lower electrodes, a second lower electrode stacked on the first lower electrode, and a plurality of the first and second lower electrodes formed in the interlayer insulating film A capacitor having an upper electrode which is an electrode of
A first support film that is in the interlayer insulating film, connects the plurality of first lower electrodes, and extends to a position facing a part of the local wiring;
A first upper wiring located above the upper electrode;
A first contact plug that connects the upper electrode and the first upper wiring, is located above the local wiring, and reaches the first support film;
A semiconductor device comprising:
前記局所配線を覆うストッパ膜を設けたことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a stopper film that covers the local wiring. 前記第1のサポート膜及び前記ストッパ膜は、窒化シリコン膜であることを特徴とする請求項2記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 2, wherein the first support film and the stopper film are silicon nitride films. 前記層間絶縁膜よりも上層に位置する第2の上部配線と、
前記層間絶縁膜中に位置し、前記第2の上部配線と前記局所配線とを接続する第2のコンタクトプラグと、を設けたことを特徴とする請求項2又は3記載の半導体装置。
A second upper wiring located above the interlayer insulating film;
4. The semiconductor device according to claim 2, further comprising a second contact plug that is located in the interlayer insulating film and connects the second upper wiring and the local wiring.
前記第1のコンタクトプラグは、前記第1のサポート膜を貫通し、かつ前記第1のコンタクトプラグの底面を前記局所配線の上方に配置したことを特徴とする請求項1乃至4のうち、いずれか1項記載の半導体装置。   5. The device according to claim 1, wherein the first contact plug penetrates the first support film, and a bottom surface of the first contact plug is disposed above the local wiring. A semiconductor device according to claim 1. 前記メモリセル領域に形成された前記素子層上に、前記第1の下部電極と接続されるランディングパッドを設けたことを特徴とする請求項1乃至5のうち、いずれか1項記載の半導体装置。   6. The semiconductor device according to claim 1, wherein a landing pad connected to the first lower electrode is provided on the element layer formed in the memory cell region. . 前記素子層は、前記第1コンタクトプラグの下方の領域を含む前記周辺回路領域に前記局所配線と電気的に接続される下部配線を有することを特徴とする請求項1乃至6のうち、いずれか1項記載の半導体装置。   7. The device element according to claim 1, wherein the element layer includes a lower wiring electrically connected to the local wiring in the peripheral circuit region including a region below the first contact plug. The semiconductor device according to 1. 複数の前記第2の下部電極を連結し、かつ前記上部電極が容量絶縁膜を介して対向するように形成される第2のサポート膜を設けると共に、前記局所配線と対向するように前記第2のサポート膜を延出させて配置し、
前記上部電極及び前記第2のサポート膜を貫通するように、前記第1のコンタクトプラグを配置したことを特徴とする請求項1ないし7のうち、いずれか1項記載の半導体装置。
A plurality of the second lower electrodes are connected, and a second support film is provided so that the upper electrode is opposed to the capacitor via a capacitive insulating film, and the second support film is opposed to the local wiring. The support film is extended and arranged,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first contact plug is disposed so as to penetrate the upper electrode and the second support film.
半導体基板上のメモリセル領域及び周辺回路領域に素子層を形成する工程と、
前記素子層上であって、前記周辺回路領域のうち、前記メモリセル領域と前記周辺回路領域との境界付近に位置する領域に局所配線を形成する工程と、
前記素子層上に、前記局所配線を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、
前記メモリセル領域に形成された前記層間絶縁膜中に、キャパシタとなる複数の第1の下部電極を形成する工程と、
前記層間絶縁膜中に、複数の前記第1の下部電極を連結し、かつ前記局所配線の一部と対向するように延出する第1のサポート膜を形成する工程と、
複数の前記第1の下部電極上に位置する前記層間絶縁膜中に、前記キャパシタとなる複数の第2の下部電極を形成する工程と、
前記層間絶縁膜中に、前記キャパシタとなり、かつ複数の前記第1及び第2の下部電極に対して共通の電極である上部電極を、前記局所配線の一部と対向するように形成する工程と、
前記第1のサポート膜をエッチングストッパとするエッチングにより、前記層間絶縁膜中に、前記上部電極を貫通し、かつ前記第1のサポート膜に到達する第1のコンタクト孔を形成する工程と、
前記第1のコンタクト孔内を充填するように、前記上部電極と電気的に接続される第1のコンタクトプラグを形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming an element layer in a memory cell region and a peripheral circuit region on a semiconductor substrate;
Forming a local wiring in a region on the element layer and located near a boundary between the memory cell region and the peripheral circuit region in the peripheral circuit region;
Forming an interlayer insulating film covering the local wiring on the element layer;
Forming a plurality of first lower electrodes to be capacitors in the interlayer insulating film formed in the memory cell region;
Forming a first support film connecting the plurality of first lower electrodes in the interlayer insulating film and extending so as to face a part of the local wiring;
Forming a plurality of second lower electrodes to be the capacitors in the interlayer insulating film located on the plurality of first lower electrodes;
Forming, in the interlayer insulating film, an upper electrode that becomes the capacitor and is an electrode common to the plurality of first and second lower electrodes so as to face a part of the local wiring; ,
Forming a first contact hole penetrating through the upper electrode and reaching the first support film in the interlayer insulating film by etching using the first support film as an etching stopper;
Forming a first contact plug electrically connected to the upper electrode so as to fill the inside of the first contact hole.
前記層間絶縁膜中に、複数の前記第2の下部電極を連結し、かつ前記局所配線の一部と対向するように延出する第2のサポート膜を形成する工程を設け、
前記上部電極を形成する工程では、前記第2のサポート膜上に容量絶縁膜を介して前記上部電極を形成し、
前記第1のコンタクト孔を形成する工程では、前記層間絶縁膜、前記第2のサポート膜、及び前記上部電極のエッチング速度の差が小さい条件で、前記上部電極及び前記第2のサポート膜を貫通するように前記層間絶縁膜のエッチングを行う第1ステップ、前記第1のサポート膜に対して前記層間絶縁膜が選択的にエッチングされる条件で、前記層間絶縁膜をエッチングすることにより、前記第1のサポート膜の上面を露出する第2のステップ、及び前記層間絶縁膜に対して前記第1のサポート膜が選択的にエッチングされる条件で前記第1のサポート膜を貫通するようにエッチングする第3のステップ、を順次行うことで、前記第1のコンタクト孔を形成することを特徴とする請求項9記載の半導体装置の製造方法。
Providing a step of forming a second support film connecting the plurality of second lower electrodes in the interlayer insulating film and extending so as to face a part of the local wiring;
In the step of forming the upper electrode, the upper electrode is formed on the second support film via a capacitive insulating film,
In the step of forming the first contact hole, the upper electrode and the second support film are penetrated under a condition that a difference in etching rate between the interlayer insulating film, the second support film, and the upper electrode is small. A first step of etching the interlayer insulating film, and etching the interlayer insulating film under a condition that the interlayer insulating film is selectively etched with respect to the first support film. Etching so as to penetrate through the first support film under a second step of exposing the upper surface of the first support film and under the condition that the first support film is selectively etched with respect to the interlayer insulating film The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the first contact hole is formed by sequentially performing a third step.
前記層間絶縁膜を形成する前に、前記局所配線を覆うストッパ膜を形成する工程を設け、
前記第1のコンタクト孔を形成する工程では、前記第1のコンタクト孔と、前記層間絶縁膜及び前記ストッパ膜を貫通し、前記局所配線に到達する第2のコンタクト孔と、を同時に形成することを特徴とする請求項10記載の半導体装置の製造方法。
Before forming the interlayer insulating film, providing a step of forming a stopper film covering the local wiring,
In the step of forming the first contact hole, the first contact hole and the second contact hole that penetrates the interlayer insulating film and the stopper film and reaches the local wiring are formed simultaneously. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 10.
前記第1のコンタクトプラグを形成する工程では、前記第1及び第2のコンタクト孔に導電膜を埋め込むことで、前記第1のコンタクトプラグと、前記第2のコンタクト孔内を充填する第2のコンタクトプラグと、を同時に形成することを特徴とする請求項11記載の半導体装置の製造方法。   In the step of forming the first contact plug, a conductive film is embedded in the first and second contact holes to fill the first contact plug and the second contact hole. 12. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein the contact plug is formed simultaneously. 前記層間絶縁膜を形成する前に、前記第1の下部電極と前記素子層の間に前記第1の下部電極の下端と接続されるランディングパッドを形成する工程を設け、
前記ランディングパッドを形成する工程では、前記素子層上に導電膜を成膜し、前記導電膜をパターニングすることで、前記ランディングパッドと共に、前記局所配線を形成することを特徴とする請求項9乃至12のうち、いずれか1項記載の半導体装置の製造方法。
A step of forming a landing pad connected to the lower end of the first lower electrode between the first lower electrode and the element layer before forming the interlayer insulating film;
10. The step of forming the landing pad includes forming a conductive film on the element layer and patterning the conductive film to form the local wiring together with the landing pad. 12. A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
前記上部電極よりも上層に、前記第1のコンタクトプラグの上端と接続される第1の上部配線と、前記第2のコンタクトプラグの上端と接続される第2の上部配線とを同時に形成する工程を設けたことを特徴とする請求項12又は13記載の半導体装置の製造方法。   A step of simultaneously forming a first upper wiring connected to the upper end of the first contact plug and a second upper wiring connected to the upper end of the second contact plug in an upper layer than the upper electrode. 14. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 12, wherein a semiconductor device is provided.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2014136724A1 (en) * 2013-03-05 2014-09-12 ピーエスフォー ルクスコ エスエイアールエル Semiconductor device
US10460770B2 (en) 2018-03-22 2019-10-29 Toshiba Memory Corporation Semiconductor memory device

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