JP2012209350A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、詳しくは、クラウン型キャパシタを有する半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device having a crown type capacitor.
DRAM等の半導体装置では、微細化に伴い、3次元構造のキャパシタが専ら用いられている。特に、DRAMのメモリセルに使用するキャパシタについて、下部電極の内壁と外壁を共に電極として使用するクラウン型キャパシタが適用されている。キャパシタをクラウン型とすることにより、占有面積を増加させずに静電容量を増やすことができる。 In a semiconductor device such as a DRAM, a capacitor having a three-dimensional structure is exclusively used with miniaturization. In particular, as a capacitor used in a DRAM memory cell, a crown type capacitor in which both an inner wall and an outer wall of a lower electrode are used as electrodes is applied. By making the capacitor a crown type, the capacitance can be increased without increasing the occupied area.
このようなクラウン型キャパシタの形成方法は、シリンダ状の下部電極を形成するためにコア絶縁膜にシリンダホールを形成した後、下部電極をシリンダホール内に形成し、その後、コア絶縁膜を除去することで下部電極の外壁を露出させている。 In such a method of forming a crown capacitor, a cylinder hole is formed in a core insulating film to form a cylindrical lower electrode, then a lower electrode is formed in the cylinder hole, and then the core insulating film is removed. As a result, the outer wall of the lower electrode is exposed.
コア絶縁膜を除去する際、ウェットエッチングにてコア絶縁膜を除去するが、この際、下部電極の倒れ(倒壊)が発生することがあり、これを防止するためにサポート膜(支持体)構造を備えたものが知られている(特許文献1)。 When removing the core insulating film, the core insulating film is removed by wet etching. At this time, the lower electrode may collapse (collapse). To prevent this, a support film (support) structure is provided. The thing provided with is known (patent document 1).
また、サポート膜には、ウェットエッチングの薬液を浸透させるため、所定のパターンで開口部が形成されている。 In addition, openings are formed in a predetermined pattern in the support film in order to penetrate the wet etching chemical.
通常、DRAM等の半導体装置では、シリコンウエハ上に複数のチップをまとめて形成する。シリコンウエハのエッジ部は割れや欠けを防止するために面取り(ラウンド)形状に加工されている。半導体装置の製造コストを低減するためには、一枚のウエハ上にできるだけ多くのチップを形成するように、できるだけウエハエッジ部近傍にまでチップ取り領域を設けることが有利である。 Usually, in a semiconductor device such as a DRAM, a plurality of chips are formed together on a silicon wafer. The edge portion of the silicon wafer is processed into a chamfered (round) shape to prevent cracking and chipping. In order to reduce the manufacturing cost of the semiconductor device, it is advantageous to provide a chip removal region as close to the wafer edge as possible so as to form as many chips as possible on one wafer.
キャパシタを形成するシリンダホールをコア絶縁膜に形成する場合、フォトリソグラフィー技術を用いて微細なホールパターンをレジスト膜に多数形成する。フォトリソグラフィー技術では、所定領域を一度に露光できるマスク(レチクル)を用いて、一枚の卯へは上を順次露光するショット露光が一般的である。ショット露光では、ウエハエッジ部を跨って露光する。しかしながら、特に微細なホールパターンを形成するシリンダホール露光の際には、段差のあるウエハエッジ部にデフォーカス(焦点ズレ)が発生しやすいという問題がある。このようなデフォーカスが発生したウエハエッジ部には、正常に露光された部分と比較してレジストマスクに形成するホールパターン径が小さくなり、このレジストマスクを用いてコア絶縁膜にシリンダホール加工を行うと、開孔不良を引き起こす。下部電極材料は、このような開孔不良部にも形成され、その後のサポート膜形成、コア絶縁膜の除去を行うと、開孔不良部の下部電極材料が脱離(いわゆる、パターンとび)してゴミの発生源となっている。 When forming a cylinder hole for forming a capacitor in the core insulating film, a number of fine hole patterns are formed in the resist film by using a photolithography technique. In the photolithographic technique, shot exposure is generally performed in which a top is sequentially exposed on a single ridge using a mask (reticle) that can expose a predetermined region at a time. In shot exposure, exposure is performed across the wafer edge. However, there is a problem in that defocusing (focal shift) is likely to occur at a wafer edge portion having a step, particularly in cylinder hole exposure for forming a fine hole pattern. At the wafer edge portion where such defocusing occurs, the hole pattern diameter formed in the resist mask is smaller than that in the normally exposed portion, and cylinder hole processing is performed on the core insulating film using this resist mask. And cause poor opening. The lower electrode material is also formed in such a defective hole portion, and when the support film is formed and the core insulating film is removed thereafter, the lower electrode material in the defective hole portion is detached (so-called pattern skip). It is a source of garbage.
本発明では、デフォーカスの発生するウエハエッジ部のサポート膜のパターニング時に、通常形成するサポート膜の開口部を形成せずに、コア絶縁膜の除去時にウエハエッジ部のサポート膜下にコア絶縁膜を残すことで、パターンとびを抑制する方法が提供される。 In the present invention, at the time of patterning the support film on the wafer edge portion where defocusing occurs, the opening of the support film that is normally formed is not formed, but the core insulating film is left under the support film on the wafer edge portion when removing the core insulating film. Thus, a method for suppressing pattern skipping is provided.
詳しくは、本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法は、
半導体基板上に機能素子を形成する工程、
前記機能素子上にコア絶縁膜を形成する工程、
前記コア絶縁膜上にサポート膜を形成する工程、
前記サポート膜及びコア絶縁膜にシリンダホールを形成する工程、
前記シリンダホール内にキャパシタの下部電極を形成する工程、
前記サポート膜に開口部を形成する工程、
前記開口部を介して前記サポート膜下の前記コア絶縁膜をウェットエッチングにより選択的に除去する工程、
とを有し、前記半導体基板として一枚のウエハ上に複数の半導体装置を製造する方法において、
前記シリンダホール形成時にウエハエッジ部においてデフォーカスが発生する部分では、前記サポート膜に開口部を形成せず、前記コア絶縁膜を選択的に除去する工程において、当該部分のサポート膜下のコア絶縁膜の少なくとも一部を残すことを特徴とする半導体装置の製造方法である。
Specifically, a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes:
Forming a functional element on a semiconductor substrate;
Forming a core insulating film on the functional element;
Forming a support film on the core insulating film;
Forming a cylinder hole in the support film and the core insulating film;
Forming a lower electrode of a capacitor in the cylinder hole;
Forming an opening in the support film;
Selectively removing the core insulating film under the support film by wet etching through the opening;
And manufacturing a plurality of semiconductor devices on a single wafer as the semiconductor substrate,
In a portion where defocus occurs in the wafer edge portion when the cylinder hole is formed, an opening is not formed in the support film, and in the step of selectively removing the core insulating film, the core insulating film under the support film in the portion A method of manufacturing a semiconductor device, wherein at least a part of the semiconductor device is left.
より好ましくは、前記サポート膜に開口部を形成するパターン露光の際に、ネガ型レジストを用いて全面に均等にパターン露光を行った後、前記デフォーカス部に二段露光を行って、前記パターン露光における少なくとも開口部パターンに相当する未露光部を露光し、パターン露光におけるレジスト残存領域を大きくすることで、レジストマスクを用いたサポート膜の加工時にデフォーカス部では開口部が形成されず、また残存するサポート膜を多くする。 More preferably, at the time of pattern exposure for forming an opening in the support film, the pattern exposure is performed evenly on the entire surface using a negative resist, and then the defocusing unit is subjected to two-stage exposure to form the pattern. By exposing at least the unexposed part corresponding to the opening pattern in the exposure and increasing the resist remaining area in the pattern exposure, no opening is formed in the defocus part when processing the support film using the resist mask. Increase the remaining support film.
本発明の一実施形態によれば、シリンダホール形成時にデフォーカスが発生するウエハエッジ部のサポート膜の開口部をなくし、コア絶縁膜が除去されずに残存することで、パターンとびが抑制される。 According to an embodiment of the present invention, pattern skipping is suppressed by eliminating the opening of the support film at the wafer edge where defocusing occurs when forming the cylinder hole, and leaving the core insulating film without being removed.
以下、図面を参照して本発明の実施形態例について具体的に説明するが、本発明はこれらの実施形態例のみに限定されるものではない。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited only to these exemplary embodiments.
まず、本発明の目的とするクラウン型キャパシタを有する半導体装置について説明する。
図1は、本発明に係る半導体装置、例えば、DRAM装置におけるメモリセル領域のレイアウトを示す平面図である。
First, a semiconductor device having a crown type capacitor as an object of the present invention will be described.
FIG. 1 is a plan view showing a layout of a memory cell region in a semiconductor device according to the present invention, for example, a DRAM device.
同図に示すように、半導体装置50には、複数のメモリセル領域51が配置されている。各メモリセル領域51の周辺にはセンスアンプ回路やデコーダ回路等のメモリセル以外の回路ブロック(図示しない)を含む周辺回路領域52が配置されている。なお、周辺回路領域52には補償容量を設けることができ、メモリセル領域に形成するキャパシタと同様のクラウン型キャパシタとすることができる。 As shown in the figure, the semiconductor device 50 is provided with a plurality of memory cell regions 51. Around each memory cell region 51, a peripheral circuit region 52 including circuit blocks (not shown) other than memory cells such as a sense amplifier circuit and a decoder circuit is arranged. Note that a compensation capacitor can be provided in the peripheral circuit region 52, and a crown capacitor similar to the capacitor formed in the memory cell region can be formed.
一つのメモリセル領域には複数のクラウン型キャパシタが、例えば、8F2、6F2、4F2等と称される一般的なレイアウトに配置されており、各キャパシタの下部電極はその上方でサポート膜により支持されている。図2は、一つのメモリセルにおける構造を示す模式的断面図である。 In one memory cell region, a plurality of crown capacitors are arranged in a general layout called, for example, 8F2, 6F2, 4F2, etc., and the lower electrode of each capacitor is supported by a support film above it. ing. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the structure of one memory cell.
図2に示すように、半導体基板11の素子分離領域12によって画定された活性領域には、2つのトランジスタが設けられており、トランジスタはゲート絶縁膜13上にゲート導電膜14、ゲートキャップ層15の積層からなるゲート電極16と、ゲート電極16の側壁に形成されたゲートサイドウォールスペーサ17、ゲート電極間の活性領域にソース/ドレイン領域となる拡散層18a〜18cを有する。2つのトランジスタに共有される拡散層18bは、ビットコンタクトとなるセルコンタクトプラグ20bを介して第1層間絶縁膜19上のビット線21に接続されており、また、各トランジスタの共有されていない拡散層18a及び18cは、セルコンタクトプラグ20a及び20cを介して第2層間絶縁膜22を貫通する容量コンタクトプラグ23に接続される。さらに容量コンタクトプラグ23は第2層間絶縁膜22上のパッド電極24に接続されており、パッド電極は第3層間絶縁膜25で覆われている。パッド電極24には第3層間絶縁膜25を貫通してキャパシタ31の下部電極28が接続されており、下部電極28の上方はサポート膜27で支持されている。下部電極28の外壁及び内壁には容量絶縁膜29、上部電極30が設けられており、キャパシタ31を構成している。 As shown in FIG. 2, two transistors are provided in the active region defined by the element isolation region 12 of the semiconductor substrate 11. The transistor is provided with a gate conductive film 14 and a gate cap layer 15 on a gate insulating film 13. A gate electrode 16 formed of a stacked layer, a gate sidewall spacer 17 formed on the side wall of the gate electrode 16, and diffusion layers 18a to 18c serving as source / drain regions in an active region between the gate electrodes. The diffusion layer 18b shared by the two transistors is connected to the bit line 21 on the first interlayer insulating film 19 via the cell contact plug 20b serving as a bit contact. The layers 18a and 18c are connected to the capacitor contact plug 23 penetrating the second interlayer insulating film 22 through the cell contact plugs 20a and 20c. Further, the capacitor contact plug 23 is connected to the pad electrode 24 on the second interlayer insulating film 22, and the pad electrode is covered with the third interlayer insulating film 25. A lower electrode 28 of the capacitor 31 is connected to the pad electrode 24 through the third interlayer insulating film 25, and the upper side of the lower electrode 28 is supported by a support film 27. A capacitor insulating film 29 and an upper electrode 30 are provided on the outer wall and the inner wall of the lower electrode 28 to constitute a capacitor 31.
実施形態例1
次に、半導体装置の製造方法について工程断面図を参照して説明する。
まず、公知の方法により第3層間絶縁膜25まで形成した状態を図3に示す。なお、ここでは、トランジスタとしてプレーナ型を例として挙げているが、これに限定されず、ゲート電極の一部を基板中に埋設したリセスゲート構造や、ゲート電極を基板中に埋設したトレンチゲート構造でも良い。また、ゲート電極構造によってビット線の配置やコンタクトプラグの積層数等を変更しても良い。
Embodiment 1
Next, a method for manufacturing a semiconductor device will be described with reference to process cross-sectional views.
First, FIG. 3 shows a state where up to the third interlayer insulating film 25 is formed by a known method. Here, a planar type is given as an example of a transistor, but the present invention is not limited to this, and a recess gate structure in which a part of a gate electrode is embedded in a substrate or a trench gate structure in which a gate electrode is embedded in a substrate are also used. good. In addition, the arrangement of bit lines, the number of stacked contact plugs, and the like may be changed depending on the gate electrode structure.
次に、図4に示すように、第3層間絶縁膜25上にコア絶縁膜26を形成する。コア絶縁膜26はキャパシタ下部電極を形成する際の型材として機能し、例えばシリコン酸化膜で形成する。コア絶縁膜26をシリコン酸化膜で構成する場合、第3層間絶縁膜25はコア絶縁膜26とエッチング選択比のとれる材料、例えばシリコン窒化膜で形成する。コア絶縁膜26上には、サポート膜27が形成されており、サポート膜27もコア絶縁膜26とエッチング選択比のとれるシリコン窒化膜等で形成される。 Next, as shown in FIG. 4, a core insulating film 26 is formed on the third interlayer insulating film 25. The core insulating film 26 functions as a mold material for forming the capacitor lower electrode, and is formed of, for example, a silicon oxide film. When the core insulating film 26 is formed of a silicon oxide film, the third interlayer insulating film 25 is formed of a material having an etching selectivity with respect to the core insulating film 26, for example, a silicon nitride film. A support film 27 is formed on the core insulating film 26, and the support film 27 is also formed of a silicon nitride film or the like having an etching selectivity with respect to the core insulating film 26.
サポート膜27上にフォトリソグラフィー技術を用いてシリンダホール用のレジストマスクパターン(図示しない)を形成する。この時、1枚のウエハ上に複数のチップを形成するために、ステッパーによりフォトマスクとなるレチクルをウエハ上で移動しながら順次露光(ショット露光)を行う。図5にシリンダホール形成時のウエハショットレイアウトを示す。同図に示すように、ウエハエッジ部の段差により、斜線部においてシリンダデフォーカス(Df)が発生する。このようなデフォーカスが発生した状態でシリンダホール加工を行うと、図6に示すように、正常露光部(b)では所望のシリンダホール26bが形成されるが、ウエハエッジ部(a)のデフォーカス部では径が小さくなり、いびつなシリンダホール26aが形成されてしまう。なお、第3層間絶縁膜25から下の構造については変化が無いため、以下、記載を省略する。 A resist mask pattern (not shown) for cylinder holes is formed on the support film 27 by using a photolithography technique. At this time, in order to form a plurality of chips on a single wafer, exposure (shot exposure) is sequentially performed while a reticle serving as a photomask is moved on the wafer by a stepper. FIG. 5 shows a wafer shot layout when forming a cylinder hole. As shown in the figure, cylinder defocus (Df) occurs in the shaded area due to the step of the wafer edge. When cylinder hole processing is performed in a state where such defocusing occurs, a desired cylinder hole 26b is formed in the normal exposure portion (b) as shown in FIG. 6, but defocusing of the wafer edge portion (a) is performed. The diameter of the portion becomes small, and an irregular cylinder hole 26a is formed. In addition, since there is no change about the structure below from the 3rd interlayer insulation film 25, description is abbreviate | omitted below.
次に、図7に示すように、下部電極材料28Mを成膜する。サポート膜27上部からシリンダホール26bの内壁部に所定の膜厚の下部電極材料28Mを成膜する。下部電極材料の一例として、窒化チタン(TiN)を挙げることができるが、これに限定されない。下部電極材料28Mの膜厚はシリンダホール26bの内部を充填しない膜厚で形成され、例えば、シリンダホール26bの開孔径が80nmの場合、10〜20nm程度の膜厚とする。一方、シリンダホール26aにも下部電極材料が埋め込まれ、同図ではシリンダホール26a内が下部電極材料で充填された態様を示しているが、これに限定されない。 Next, as shown in FIG. 7, a lower electrode material 28M is formed. A lower electrode material 28M having a predetermined thickness is formed on the inner wall portion of the cylinder hole 26b from the upper portion of the support film 27. An example of the lower electrode material is titanium nitride (TiN), but is not limited thereto. The film thickness of the lower electrode material 28M is formed so as not to fill the inside of the cylinder hole 26b. For example, when the hole diameter of the cylinder hole 26b is 80 nm, the film thickness is about 10 to 20 nm. On the other hand, the lower electrode material is embedded in the cylinder hole 26a and the cylinder hole 26a is filled with the lower electrode material in the figure, but the present invention is not limited to this.
続いて、図8に示すように、プラズマCVD法などの段差カバレッジの悪い成膜方法を用いて、下部電極材料上に、シリコン酸化膜等のキャップ絶縁膜32を形成する。シリンダホール26bでは開孔の上端近傍のみ、キャップ絶縁膜32で埋め込まれる。これは、最小加工寸法が65nmの世代以降の設計ルールで加工されたシリンダホールにカバレッジの悪い成膜方法でキャップ絶縁膜を形成すると、ホールの上端が先に閉塞してホール内に膜が堆積しないためである。なお、キャップ絶縁膜32は後の工程で除去されるため、ホール内の下部電極内壁の付着を完全に防止する必要はない。 Subsequently, as shown in FIG. 8, a cap insulating film 32 such as a silicon oxide film is formed on the lower electrode material by using a film forming method with poor step coverage such as a plasma CVD method. In the cylinder hole 26b, only the vicinity of the upper end of the opening is filled with the cap insulating film 32. This is because when a cap insulating film is formed by a film formation method with poor coverage on a cylinder hole processed with a design rule of the generation with a minimum processing dimension of 65 nm or later, the upper end of the hole is closed first and a film is deposited in the hole. It is because it does not. Since the cap insulating film 32 is removed in a later process, it is not necessary to completely prevent the inner wall of the lower electrode in the hole from being attached.
次に、図9に示すように、コア絶縁膜26を除去するための開口部をサポート膜27に形成するため、マスクとしてフォトレジスト膜33を形成する。フォトレジスト膜33としてはネガ型フォトレジストを用いる。ここでの露光もショット露光で行う。 Next, as shown in FIG. 9, a photoresist film 33 is formed as a mask in order to form an opening for removing the core insulating film 26 in the support film 27. A negative photoresist is used as the photoresist film 33. The exposure here is also performed by shot exposure.
フォトレジスト膜33に形成する開口部パターン33Aの一例として図10に平面図を示す。正常露光部では同図に示すように、各下部電極の側壁の少なくとも一部がサポート膜で保持された状態となるように開口部パターン33Aを形成する。 FIG. 10 is a plan view showing an example of the opening pattern 33A formed in the photoresist film 33. As shown in FIG. In the normal exposure portion, as shown in the figure, the opening pattern 33A is formed so that at least a part of the side wall of each lower electrode is held by the support film.
図11(a)は、このショット露光に使用するレチクルの例を示す平面図である。レチクルはガラス基板などの透明基板1上に遮光マスク2としてクロム(Cr)膜が所定のパターンに形成されたもので、一つの四角が一つのマット領域に相当する。この例では、正常露光部の開口部パターンに対応する通常露光部Aと後述する追加露光を行う追加露光部Bを設けた例を示しているが、追加露光部Bは別のレチクルとしても良い。各マット領域のパターンの拡大図を図11(b)、(c)に示す。図11(b)には、通常露光部Aのマットパターンが示されており、ハッチングされた領域が遮光マスク2であり、それ以外の領域が光透過部3である。一方、図11(c)に示すように追加露光部Bのマットパターン内部には、サポート膜への開口パターンが設けられていない。さらに、マット領域の幅も通常露光部Aのマット幅Maよりも一回り大きいMbとしている。 FIG. 11A is a plan view showing an example of a reticle used for this shot exposure. The reticle is formed by forming a chromium (Cr) film in a predetermined pattern as a light shielding mask 2 on a transparent substrate 1 such as a glass substrate, and one square corresponds to one mat area. In this example, an example in which a normal exposure portion A corresponding to the opening pattern of the normal exposure portion and an additional exposure portion B that performs additional exposure described later is provided, but the additional exposure portion B may be a separate reticle. . Enlarged views of the patterns of the mat areas are shown in FIGS. FIG. 11B shows the mat pattern of the normal exposure portion A, where the hatched area is the light shielding mask 2, and the other area is the light transmission portion 3. On the other hand, as shown in FIG. 11C, the opening pattern to the support film is not provided inside the mat pattern of the additional exposure portion B. Further, the width of the mat area is set to Mb that is slightly larger than the mat width Ma of the normal exposure portion A.
このようなレチクルを用いて、まず、図12(a)に示すようにシリンダデフォーカス部も含めて通常露光部Aを用いて通常露光を行う。この露光により、ウエハエッジのシリンダデフォーカス部にもサポート膜開口部に相当する未露光部が形成される。次に、図12(b)に示すように、ウエハエッジのシリンダデフォーカス部のみレチクル上の追加露光部Bを用いて二重露光を行う。これにより、未露光部が露光される。このような露光を行った後、現像処理すると、露光部はレジスト膜が残り、未露光部が除去される。つまり、図9に示すように、ウエハエッジのシリンダデフォーカス部のサポート膜上には開口部パターンが形成されず(図9(a))、正常露光部にのみ開口部パターンが形成される(図9(b))。 Using such a reticle, first, normal exposure is performed using the normal exposure portion A including the cylinder defocus portion as shown in FIG. By this exposure, an unexposed portion corresponding to the support film opening is also formed in the cylinder defocus portion at the wafer edge. Next, as shown in FIG. 12B, double exposure is performed using the additional exposure portion B on the reticle only at the cylinder defocus portion at the wafer edge. Thereby, an unexposed part is exposed. When development processing is performed after such exposure, the resist film remains in the exposed portion, and the unexposed portion is removed. That is, as shown in FIG. 9, the opening pattern is not formed on the support film of the cylinder defocus portion at the wafer edge (FIG. 9A), and the opening pattern is formed only in the normal exposure portion (FIG. 9). 9 (b)).
このように形成したフォトレジスト膜33をマスクとして、異方性ドライエッチングを行うことにより、フォトレジスト膜33で覆われていない部分のキャップ絶縁膜32、下部電極膜28M、サポート膜27を除去する。これにより、開口部パターンに対応する部分のサポート膜27には開口部(窓パターン)が形成されるが(図13(b))、ウエハエッジのデフォーカス部では、開口部が形成されない(図13(a))。さらに、正常露光部のマット領域幅Maよりも幅広のマット領域幅Mbを有するウエハエッジ部では、サポート膜のマット面積が大きくなる。 Using the photoresist film 33 thus formed as a mask, anisotropic dry etching is performed to remove the cap insulating film 32, the lower electrode film 28M, and the support film 27 that are not covered with the photoresist film 33. . Thus, an opening (window pattern) is formed in the support film 27 corresponding to the opening pattern (FIG. 13B), but no opening is formed in the defocused portion of the wafer edge (FIG. 13). (A)). Further, the mat area of the support film becomes large at the wafer edge portion having the mat region width Mb wider than the mat region width Ma of the normal exposure portion.
次に、ドライエッチングにより残存しているキャップ絶縁膜32と、サポート膜27上の下部電極膜28Mを除去する。ここで、シリンダホールのアスペクト比が高い場合(例えばアスペクト比が15以上の場合)、シリンダホール底の下部電極膜にはダメージを与えることなく、サポート膜27上の下部電極膜28Mを除去することができる(図14(b))。ウエハエッジ部でも同様にサポート膜27上の下部電極膜28Mが除去される(図14(a))。 Next, the remaining cap insulating film 32 and the lower electrode film 28M on the support film 27 are removed by dry etching. Here, when the aspect ratio of the cylinder hole is high (for example, when the aspect ratio is 15 or more), the lower electrode film 28M on the support film 27 is removed without damaging the lower electrode film at the bottom of the cylinder hole. (FIG. 14B). Similarly, the lower electrode film 28M on the support film 27 is also removed at the wafer edge portion (FIG. 14A).
次に、図15に示すように、フッ酸(フッ化水素酸(HF)溶液)を薬液として用いたウェットエッチングにより、サポート膜27下のコア絶縁膜26を除去する。フッ酸溶液としては、ウェットエッチングに要する時間を短縮するため、工業用に市販されている濃フッ酸(49wt%)の原液をそのまま用いることが好ましい。 Next, as shown in FIG. 15, the core insulating film 26 under the support film 27 is removed by wet etching using hydrofluoric acid (hydrofluoric acid (HF) solution) as a chemical solution. As the hydrofluoric acid solution, in order to shorten the time required for wet etching, it is preferable to use a concentrated hydrofluoric acid (49 wt%) stock solution commercially available for industrial use as it is.
このようなウェットエッチングにより、正常露光部ではサポート膜27に形成した開口部を介して薬液が浸透し、コア絶縁膜26を全て除去することができる(図15(b))。一方、ウエハエッジ部では、サポート膜27には開口部が設けられておらず、コア絶縁膜26が残留する(図15(a))。この時、マット端からはエッチング薬液が侵入するため、マット端はエッチングされる。マット端からのエッチング量(サイドエッチング量)を考慮して、マット端の下部電極膜が露出しないようにマット幅Mbを選択することが好ましい。 By such wet etching, the chemical solution penetrates through the opening formed in the support film 27 in the normal exposure portion, and the entire core insulating film 26 can be removed (FIG. 15B). On the other hand, at the wafer edge portion, the support film 27 is not provided with an opening, and the core insulating film 26 remains (FIG. 15A). At this time, since the etchant enters from the mat end, the mat end is etched. In consideration of the etching amount (side etching amount) from the mat end, it is preferable to select the mat width Mb so that the lower electrode film at the mat end is not exposed.
シリンダホール形成から、コア絶縁膜の除去までの概略を図16に示す。同図(a)ではシリンダホール形成後の概略を示している。同図(b)ではサポート膜27への開口部形成後の概略を示している。ウエハエッジ部のマット領域は通常露光部のマット領域の幅Maよりも幅広のMbに形成されていることが分かる。同図(c)ではコア絶縁膜26を除去した後の概略を示している。通常露光部ではコア絶縁膜が除去されているが、ウエハエッジ部ではマット端からのサイドエッチのみとなっていることが分かる。 FIG. 16 shows an outline from the formation of the cylinder hole to the removal of the core insulating film. FIG. 2A shows an outline after the cylinder hole is formed. FIG. 2B shows an outline after the opening is formed in the support film 27. It can be seen that the mat area of the wafer edge portion is formed in Mb wider than the width Ma of the mat area of the normal exposure portion. FIG. 2C shows an outline after the core insulating film 26 is removed. It can be seen that the core insulating film is removed in the normal exposure portion, but only the side etching from the mat end is performed in the wafer edge portion.
ここで、従来例としてウエハエッジのデフォーカス部に追加露光を行わず、サポート膜開口部を同様に形成した場合を図17に示す。同図(a)〜(c)は図16の(a)〜(c)にそれぞれ対応する。図12(a)に示した通常露光のみを行っていることで、同図(b)に示すようにデフォーカスの発生するウエハエッジ部でも、サポート膜のマット幅は同じMaとなっている。また、サポート膜には同様に開口部が形成されている。このような状態でコア絶縁膜26の除去を行うと、ウエハエッジ部においてもコア絶縁膜26が除去され、パターンとびが発生している(同図(c))。なお、図面は本発明の課題を説明するために、本発明者が独自に作図したものであり、従来技術そのものではない。これに対して、本実施形態例ではウエハエッジ部のサポート膜には開口部を形成しておらず、サポート膜下のコア絶縁膜を残存させることで、パターンとびを抑制することができる。さらにマット領域幅Mbを正常露光領域のマット幅Maよりも大きくしていることで、残存するコア絶縁膜26を多くして密着力を高めることができる。 Here, as a conventional example, FIG. 17 shows a case where the support film opening is formed in the same manner without performing additional exposure on the defocused portion of the wafer edge. FIGS. 16A to 16C correspond to FIGS. 16A to 16C, respectively. Since only the normal exposure shown in FIG. 12A is performed, the mat width of the support film is the same Ma even at the wafer edge portion where defocusing occurs as shown in FIG. 12B. Similarly, an opening is formed in the support film. When the core insulating film 26 is removed in such a state, the core insulating film 26 is also removed at the wafer edge portion, and pattern skipping occurs (FIG. 3C). It should be noted that the drawings are drawn by the inventor in order to explain the problems of the present invention, and are not the prior art itself. On the other hand, in this embodiment, no opening is formed in the support film at the wafer edge, and pattern skipping can be suppressed by leaving the core insulating film below the support film. Furthermore, by making the mat region width Mb larger than the mat width Ma of the normal exposure region, it is possible to increase the remaining core insulating film 26 and enhance the adhesion.
その後、容量絶縁膜29、上部電極30を形成することで図2に示す装置が完成する。さらに不図示の上部層間膜及び上部配線等を形成することで、本発明に係る半導体装置が得られる。さらに、ウエハ上の各半導体装置はチップ毎に切断されて、個々の半導体装置が得られる。なお、ウエハエッジ部のシリンダデフォーカス部を含むものは、キャパシタとして正常に機能しないため、廃棄する。 Thereafter, the capacitor insulating film 29 and the upper electrode 30 are formed, whereby the device shown in FIG. 2 is completed. Further, by forming an upper interlayer film, upper wiring, etc. (not shown), the semiconductor device according to the present invention can be obtained. Further, each semiconductor device on the wafer is cut for each chip to obtain individual semiconductor devices. The one including the cylinder defocus portion at the wafer edge portion is discarded because it does not function normally as a capacitor.
実施形態例2
実施形態例1では、サポート膜27の開口パターン形成のために、通常パターンとは異なるマットパターンを用いていたが、本実施形態例では、通常のサポート膜開口パターンを半ピッチずらして二重露光することでも、デフォーカス部のサポート開口をなくすことができる。さらに、セルマット端の4方向に対してコアウェットエッチング量よりも大きく位置をずらして多重露光することにより、実施形態例1と同様に、ウエハエッジ部のデフォーカス部でのサポート膜のマット領域幅を通常露光部よりも広くすることもできる。本実施形態例では、高価なレチクルを別途作成する必要がないので、製造コストの高騰を抑制することができる。
Embodiment 2
In the first embodiment, the mat pattern different from the normal pattern is used to form the opening pattern of the support film 27. However, in this embodiment, the normal support film opening pattern is shifted by half a pitch and double exposure is performed. By doing so, the support opening of the defocus portion can be eliminated. Further, by performing multiple exposure with the position shifted larger than the core wet etching amount with respect to the four directions of the cell mat edge, the mat area width of the support film at the defocus portion of the wafer edge portion can be reduced as in the first embodiment. It can also be wider than the normal exposure area. In the present embodiment example, it is not necessary to separately prepare an expensive reticle, so that an increase in manufacturing cost can be suppressed.
実施形態例3
上記の実施形態例では、デフォーカス部にもマット領域としてサポート膜を分離しているが、さらにマット領域として分離せずに連続して残すこともできる。例えば、追加露光のレチクルをより大きな光透過部3を有するパターンとして露光しても良い。
Embodiment 3
In the above-described embodiment, the support film is separated as a mat area also in the defocus portion, but can be continuously left without being separated as a mat area. For example, the reticle for additional exposure may be exposed as a pattern having a larger light transmission portion 3.
1 透明基板
2 遮光膜
3 光透過部
11 半導体基板
12 素子分離膜
13 ゲート絶縁膜
14 ゲート導体膜
15 ゲートキャップ膜
16 ゲート電極
17 ゲート側壁サイドウォールスペーサ
18a〜18c 拡散層
19 第1層間絶縁膜
20a〜20c セルコンタクトプラグ
21 ビット線
22 第2層間絶縁膜
23 容量コンタクトプラグ
24 パッド電極
25 第3層間絶縁膜
26 コア絶縁膜
27 サポート膜
28 下部電極
29 容量絶縁膜
30 上部電極
31 キャパシタ
32 キャップ絶縁膜
33 フォトレジスト膜
33A 開口部パターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transparent substrate 2 Light-shielding film 3 Light transmission part 11 Semiconductor substrate 12 Element isolation film 13 Gate insulating film 14 Gate conductor film 15 Gate cap film 16 Gate electrode 17 Gate sidewall sidewall spacers 18a to 18c Diffusion layer 19 First interlayer insulating film 20a -20c Cell contact plug 21 Bit line 22 Second interlayer insulating film 23 Capacitor contact plug 24 Pad electrode 25 Third interlayer insulating film 26 Core insulating film 27 Support film 28 Lower electrode 29 Capacitor insulating film 30 Upper electrode 31 Capacitor 32 Cap insulating film 33 Photoresist film 33A Opening pattern
Claims (7)
前記機能素子上にコア絶縁膜を形成する工程、
前記コア絶縁膜上にサポート膜を形成する工程、
前記サポート膜及びコア絶縁膜にシリンダホールを形成する工程、
前記シリンダホール内にキャパシタの下部電極を形成する工程、
前記サポート膜に開口部を形成する工程、
前記開口部を介して前記サポート膜下の前記コア絶縁膜をウェットエッチングにより選択的に除去する工程、
とを有し、前記半導体基板として一枚のウエハ上に複数の半導体装置を製造する方法において、
前記シリンダホール形成時にウエハエッジ部においてデフォーカスが発生する部分では、前記サポート膜に開口部を形成せず、前記コア絶縁膜を選択的に除去する工程において、当該部分のサポート膜下のコア絶縁膜の少なくとも一部を残すことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a functional element on a semiconductor substrate;
Forming a core insulating film on the functional element;
Forming a support film on the core insulating film;
Forming a cylinder hole in the support film and the core insulating film;
Forming a lower electrode of a capacitor in the cylinder hole;
Forming an opening in the support film;
Selectively removing the core insulating film under the support film by wet etching through the opening;
And manufacturing a plurality of semiconductor devices on a single wafer as the semiconductor substrate,
In a portion where defocus occurs in the wafer edge portion when the cylinder hole is formed, an opening is not formed in the support film, and in the step of selectively removing the core insulating film, the core insulating film under the support film in the portion A method for manufacturing a semiconductor device, wherein at least a part of the semiconductor device is left.
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