JP2013120787A - Semiconductor device manufacturing method - Google Patents

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Yasuhiko Ueda
靖彦 上田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device manufacturing method which can easily form high-aspect holes in an insulation film.SOLUTION: A semiconductor device manufacturing method comprises: a step of forming a first pattern 6 extending in a first direction by processing an interlayer insulation film 6a formed on a semiconductor substrate and forming a first sidewall film 21 composed of an LP carbon film on both sidewalls of the first pattern; a step of filling spaces formed among the first pattern by forming a first buried film 22 on an entire area; a step of forming a plurality of first holes 27 arranged at predetermined intervals in the first direction on the first sidewall film extending in the first direction by performing processing of forming a pattern in a second direction orthogonal to the first direction thereby to divide the first sidewall film with respect to the first direction; a step of filling the first holes by a second buried film 28 thereby to divide the first sidewall film with respect to the first direction; and a step of removing the remaining first sidewall film to form a plurality of second holes 11.

Description

本発明は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.

半導体装置の製造においては、半導体基板上に種々の構造物が作成されるが、半導体装置の集積度向上に伴い、これらの構造物の大きさは、基板表面に平行な方向には寸法が小さく、また垂直な方向には寸法が大きくなる傾向にある。これらの寸法の比はアスペクト比といわれ、上記平行方向寸法に対する垂直方向寸法の比、すなわち縦/横比を意味する。一般にアスペクト比が大きくなるに従い、半導体装置製造の難易度は飛躍的に増大してきている。この好例として、DRAM(Dynamic Random Access Memory)に用いられるキャパシタを挙げることができる。   In the manufacture of semiconductor devices, various structures are created on a semiconductor substrate. As the degree of integration of semiconductor devices increases, the size of these structures decreases in the direction parallel to the substrate surface. Also, the size tends to increase in the vertical direction. The ratio of these dimensions is called the aspect ratio and means the ratio of the vertical dimension to the parallel dimension, that is, the aspect ratio. In general, as the aspect ratio increases, the difficulty of manufacturing a semiconductor device has increased dramatically. A good example is a capacitor used in a DRAM (Dynamic Random Access Memory).

DRAMの大容量化に伴う高密度化に伴い、DRAMの主要構成要素であるキャパシタに許容される面積も必然的に縮小され、必要な容量を確保することが困難になってきている(特許文献1)。   As the density of the DRAM increases, the area allowed for the capacitor, which is the main component of the DRAM, is inevitably reduced, making it difficult to secure the required capacity (Patent Document). 1).

特開2006−120832号公報JP 2006-120732 A 特開2008−10866号公報JP 2008-10866 A

またDRAM(Dynamic Random Access Memory)の高密度化に伴って、素子を構成しているシリコン酸化膜などの絶縁膜中にキャパシタを構成するために、高アスペクト比となったホール(以降、高アスペクトホールと称する)を形成することが求められている(特許文献2)。ここで高アスペクトホールの形成にドライエッチング法を用いると、エッチングガスがホールの側壁に衝突してホール底部におけるスパッタ効果が減衰してしまうので、アスペクト比が大きくなるほど加工が困難となっている。   In addition, as DRAM (Dynamic Random Access Memory) density increases, holes with high aspect ratios (hereinafter referred to as high aspect ratios) are used to form capacitors in insulating films such as silicon oxide films that make up the elements. (Referred to as Patent Document 2). Here, when the dry etching method is used for forming the high aspect hole, the etching gas collides with the side wall of the hole and the sputtering effect at the bottom of the hole is attenuated, so that the processing becomes more difficult as the aspect ratio increases.

本発明は、絶縁膜中に高アスペクトホールを容易に形成することのできる半導体装置の製造方法を提供しようとするものである。   An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device in which a high aspect hole can be easily formed in an insulating film.

本発明は、絶縁膜中に、高アスペクト比の形状とした炭素膜(以降、LPカーボン膜と称する)を形成し、最後にLPカーボン膜を除去することで、絶縁膜中に高アスペクトホールを容易に形成できるようにした、半導体装置の製造方法である。   In the present invention, a carbon film having a high aspect ratio (hereinafter referred to as an LP carbon film) is formed in the insulating film, and finally, the LP carbon film is removed to form a high aspect hole in the insulating film. This is a method of manufacturing a semiconductor device that can be easily formed.

本発明の第1の態様による半導体装置の製造方法は、
半導体基板上に形成した層間絶縁膜を、第1のパターン形成工程により処理して第1の方向に延在する第1のパターンを形成し、前記第1のパターンの両側壁にLPカーボン膜からなる第1のサイドウォール膜を形成する工程と、
全面に第1の埋め込み膜を形成して前記第1のパターン間に形成されている空間を埋設する工程と、
前記第1の方向に直角な方向となる第2の方向にパターンを形成する第2のパターン形成工程を用いて前記第1の方向に延在している前記第1のサイドウォール膜に、前記第1の方向に所定間隔で配置される複数の第1のホールを形成する工程と、
前記第1のホールを第2の埋め込み膜で埋設することにより、前記第1のサイドウォール膜を第1の方向に関して分断する工程と、
残存している前記第1のサイドウォール膜を除去して複数の第2のホールを形成する工程と、を含む。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect of the present invention includes:
An interlayer insulating film formed on the semiconductor substrate is processed by a first pattern forming process to form a first pattern extending in a first direction, and an LP carbon film is formed on both side walls of the first pattern. Forming a first sidewall film comprising:
Forming a first buried film on the entire surface and burying a space formed between the first patterns;
The first sidewall film extending in the first direction using a second pattern forming step of forming a pattern in a second direction that is a direction perpendicular to the first direction, Forming a plurality of first holes arranged at predetermined intervals in a first direction;
Dividing the first sidewall film with respect to the first direction by burying the first hole with a second buried film;
Removing the remaining first sidewall film to form a plurality of second holes.

本発明の第2の態様による半導体装置の製造方法は、
半導体基板上に形成した層間絶縁膜を、第1のパターン形成工程により処理して第1の方向に延在する第1のパターンを形成し、前記第1のパターンの両側壁にLPカーボン膜からなる第1のサイドウォール膜を形成する工程と、
全面に第1の埋め込み膜を形成して前記第1のパターン間に形成されている空間を埋設する工程と、
前記第1の方向に直角な方向となる第2の方向にパターンを形成する第2のパターン形成工程を用いて前記第1の方向に延在している前記第1のサイドウォール膜に、前記第1の方向に所定間隔で配置される複数の高アスペクトホールを形成することにより、前記第1のサイドウォール膜を第1の方向に関して分断する工程と、
前記高アスペクトホールを導電膜で埋設し、柱状の下部電極を形成する工程と、
前記下部電極の周囲に位置する前記層間絶縁膜、前記第1の埋め込み膜、残存している前記第1のサイドウォール膜を除去して前記下部電極の外面を露出させる工程と、を含む。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the second aspect of the present invention includes:
An interlayer insulating film formed on the semiconductor substrate is processed by a first pattern forming process to form a first pattern extending in a first direction, and an LP carbon film is formed on both side walls of the first pattern. Forming a first sidewall film comprising:
Forming a first buried film on the entire surface and burying a space formed between the first patterns;
The first sidewall film extending in the first direction using a second pattern forming step of forming a pattern in a second direction that is a direction perpendicular to the first direction, Dividing the first sidewall film with respect to the first direction by forming a plurality of high aspect holes arranged at predetermined intervals in the first direction;
Burying the high aspect hole with a conductive film to form a columnar lower electrode;
Removing the interlayer insulating film located around the lower electrode, the first buried film, and the remaining first sidewall film to expose the outer surface of the lower electrode.

本発明の第3の態様による半導体装置の製造方法は、
半導体基板上に形成した層間絶縁膜を、第1のパターン形成工程により処理して第1の方向に延在する第1のパターンを形成し、前記第1のパターンの両側壁にLPカーボン膜からなる第1のサイドウォール膜を形成する工程と、
全面に第1の埋め込み膜を形成して前記第1のパターン間に形成されている空間を埋設する工程と、
前記第1の方向に直角な方向となる第2の方向にパターンを形成する第2のパターン形成工程を用いて前記第1の方向に延在している前記第1のサイドウォール膜に、前記第1の方向に所定間隔で配置される複数の高アスペクトホールを形成することにより、前記第1のサイドウォール膜を第1の方向に関して分断する工程と、
前記高アスペクトホールの内壁に導電膜を下部電極として形成する工程と、
前記下部電極の周囲に位置する前記層間絶縁膜、前記第1の埋め込み膜、残存している前記第1のサイドウォール膜を除去して前記下部電極の外面を露出させる工程と、を含む。
A method for manufacturing a semiconductor device according to a third aspect of the present invention includes:
An interlayer insulating film formed on the semiconductor substrate is processed by a first pattern forming process to form a first pattern extending in a first direction, and an LP carbon film is formed on both side walls of the first pattern. Forming a first sidewall film comprising:
Forming a first buried film on the entire surface and burying a space formed between the first patterns;
The first sidewall film extending in the first direction using a second pattern forming step of forming a pattern in a second direction that is a direction perpendicular to the first direction, Dividing the first sidewall film with respect to the first direction by forming a plurality of high aspect holes arranged at predetermined intervals in the first direction;
Forming a conductive film on the inner wall of the high aspect hole as a lower electrode;
Removing the interlayer insulating film located around the lower electrode, the first buried film, and the remaining first sidewall film to expose the outer surface of the lower electrode.

本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、開口幅が小さく高アスペクト比のホールを形成することができ、これをキャパシタ形成用のシリンダホールとして用いることにより、微細化に適したキャパシタを形成することができる。   According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a hole having a small opening width and a high aspect ratio can be formed, and a capacitor suitable for miniaturization is formed by using this as a cylinder hole for forming a capacitor. can do.

本発明の第1の実施例に係る半導体装置を、そのメモリセル及び周辺回路部分について示した断面図である。1 is a cross-sectional view showing a memory cell and peripheral circuit portions of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 図1に示された半導体装置の製造過程をその途中から説明するための平面図(図a)及び断面図(図b)である。FIG. 2 is a plan view (FIG. A) and a cross-sectional view (FIG. B) for explaining the manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG. 図2に続く製造工程を説明するための平面図(図a)及び断面図(図b)である。FIG. 3 is a plan view (FIG. A) and a cross-sectional view (FIG. B) for explaining a manufacturing process subsequent to FIG. 図3に続く製造工程を説明するための平面図(図a)及び断面図(図b)である。FIG. 4 is a plan view (FIG. A) and a sectional view (FIG. B) for explaining the manufacturing process subsequent to FIG. 図4に続く製造工程を説明するための平面図(図a)及び断面図(図b)である。FIG. 5 is a plan view (FIG. A) and a cross-sectional view (FIG. B) for explaining a manufacturing process subsequent to FIG. 図5に続く製造工程を説明するための平面図(図a)、図aのA−A’間の断面図(図b)及びB−B’間の断面図(図c)である。FIG. 6 is a plan view (FIG. A) for explaining the manufacturing process subsequent to FIG. 5, a cross-sectional view between A-A 'in FIG. A (FIG. B), and a cross-sectional view between B-B' (FIG. C). 図6に続く製造工程を説明するための平面図(図a)、図aのA−A’間の断面図(図b)及びB−B’間の断面図(図c)である。FIG. 7 is a plan view (FIG. A) for explaining the manufacturing process subsequent to FIG. 6, a cross-sectional view between A-A ′ (FIG. B) and a cross-sectional view between B-B ′ (FIG. C) in FIG. 図7に続く製造工程を説明するための平面図(図a)、図aのA−A’間の断面図(図b)及びB−B’間の断面図(図c)である。FIG. 8 is a plan view (FIG. A) for explaining the manufacturing process subsequent to FIG. 7, a cross-sectional view between A-A 'in FIG. A (FIG. B), and a cross-sectional view between B-B' (FIG. C). 図8に続く製造工程を説明するための平面図(図a)、図aのA−A’間の断面図(図b)及びB−B’間の断面図(図c)である。FIG. 9 is a plan view (FIG. A) for explaining the manufacturing process subsequent to FIG. 8, a cross-sectional view between A-A 'in FIG. A (FIG. B), and a cross-sectional view between B-B' (FIG. C). 図9に続く製造工程を説明するための平面図(図a)、図aのA−A’間の断面図(図b)、B−B’間の断面図(図c)及びC−C’間の断面図(図d)である。FIG. 9 is a plan view (FIG. A) for explaining the manufacturing process, a cross-sectional view between AA ′ in FIG. A (FIG. B), a cross-sectional view between BB ′ (FIG. C), and CC. It is sectional drawing (FIG. D) between '. 図10に続く製造工程を説明するための平面図(図a)、図aのA−A’間の断面図(図b)、B−B’間の断面図(図c)及びC−C’間の断面図(図d)である。FIG. 10 is a plan view (FIG. A) for explaining the manufacturing process, a cross-sectional view between AA ′ in FIG. A (FIG. B), a cross-sectional view between BB ′ (FIG. C), and CC. It is sectional drawing (FIG. D) between '. 図11に続く製造工程を説明するための平面図(図a)、図aのA−A’間の断面図(図b)及びB−B’間の断面図(図c)である。FIG. 12 is a plan view (FIG. A) for explaining the manufacturing process subsequent to FIG. 11, a cross-sectional view between A-A 'in FIG. A (FIG. B), and a cross-sectional view between B-B' (FIG. C). 本発明の第2の実施例に係る半導体装置を、そのメモリセル及び周辺回路部分について示した断面図である。It is sectional drawing which showed the semiconductor device concerning the 2nd Example of this invention about the memory cell and the peripheral circuit part. 図13に示された半導体装置の製造過程をその途中から説明するための平面図(図a)及び断面図(図b)である。FIG. 14 is a plan view (FIG. A) and a sectional view (FIG. B) for explaining the manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG. 13 from the middle thereof; 図14に続く製造工程を説明するための平面図(図a)、図aのA−A’間の断面図(図b)及びB−B’間の断面図(図c)である。FIG. 15 is a plan view (FIG. A) for explaining a manufacturing process subsequent to FIG. 14, a cross-sectional view between A-A ′ in FIG. A (FIG. B), and a cross-sectional view between B-B ′ (FIG. C). 図15に続く製造工程を説明するための平面図(図a)、図aのA−A’間の断面図(図b)、B−B’間の断面図(図c)及びC−C’間の断面図(図d)である。FIG. 15 is a plan view for explaining the manufacturing process (FIG. A), a cross-sectional view between AA ′ in FIG. A (FIG. B), a cross-sectional view between BB ′ (FIG. C), and CC. It is sectional drawing (FIG. D) between '. 図16に続く製造工程を説明するための平面図(図a)、図aのA−A’間の断面図(図b)、B−B’間の断面図(図c)及びC−C’間の断面図(図d)である。FIG. 16 is a plan view for explaining the manufacturing process (FIG. A), a sectional view taken along line AA 'in FIG. A (FIG. B), a sectional view taken along line BB' (FIG. C), and CC. It is sectional drawing (FIG. D) between '. 図17に続く製造工程を説明するための平面図(図a)、図aのA−A’間の断面図(図b)、B−B’間の断面図(図c)及びC−C’間の断面図(図d)である。FIG. 17 is a plan view (FIG. A) for explaining the manufacturing process, a cross-sectional view between AA ′ in FIG. A (FIG. B), a cross-sectional view between BB ′ (FIG. C), and CC. It is sectional drawing (FIG. D) between '. 図18に続く製造工程を説明するための平面図(図a)、図aのA−A’間の断面図(図b)、B−B’間の断面図(図c)及びC−C’間の断面図(図d)である。FIG. 18 is a plan view (FIG. A), a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. A (FIG. B), a cross-sectional view taken along the line BB ′ (FIG. C), and CC. It is sectional drawing (FIG. D) between '. 本発明の第3の実施例に係る半導体装置を、そのメモリセル及び周辺回路部分について示した断面図である。It is sectional drawing which showed the semiconductor device which concerns on the 3rd Example of this invention about the memory cell and the peripheral circuit part. 図20に示された半導体装置の製造過程をその途中から説明するための平面図(図a)、図aのA−A’間の断面図(図b)、B−B’間の断面図(図c)及びC−C’間の断面図(図d)である。FIG. 20 is a plan view for explaining the manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG. 20 (FIG. A), a sectional view taken along line AA ′ in FIG. A (FIG. B), and a sectional view taken along line BB ′. (FIG. C) and a sectional view (FIG. D) between CC ′. 図21に続く製造工程を説明するための平面図(図a)、図aのA−A’間の断面図(図b)、B−B’間の断面図(図c)及びC−C’間の断面図(図d)である。FIG. 21 is a plan view for explaining the manufacturing process (FIG. A), a cross-sectional view between AA ′ in FIG. A (FIG. B), a cross-sectional view between BB ′ (FIG. C), and CC. It is sectional drawing (FIG. D) between '. 図22に続く製造工程を説明するための平面図(図a)、図aのA−A’間の断面図(図b)、B−B’間の断面図(図c)及びC−C’間の断面図(図d)である。Plan view (FIG. A) for explaining the manufacturing process subsequent to FIG. 22, sectional view (FIG. B) between AA 'in FIG. A, sectional view (FIG. C) between BB' and CC It is sectional drawing (FIG. D) between '. 図23に続く製造工程を説明するための平面図(図a)、図aのA−A’間の断面図(図b)、B−B’間の断面図(図c)及びC−C’間の断面図(図d)である。23 is a plan view (FIG. A) for explaining the manufacturing process subsequent to FIG. 23, a sectional view taken along line AA ′ in FIG. A (FIG. B), a sectional view taken along line BB ′ (FIG. C), and CC. It is sectional drawing (FIG. D) between '. 図24に続く製造工程を説明するための平面図(図a)、図aのA−A’間の断面図(図b)、B−B’間の断面図(図c)及びC−C’間の断面図(図d)である。FIG. 24 is a plan view (FIG. A) for explaining the manufacturing process, a cross-sectional view between AA ′ in FIG. A (FIG. B), a cross-sectional view between BB ′ (FIG. C), and CC. It is sectional drawing (FIG. D) between '. 図25に続く製造工程を説明するための平面図(図a)、図aのA−A’間の断面図(図b)、B−B’間の断面図(図c)及びC−C’間の断面図(図d)である。FIG. 25 is a plan view (FIG. A) for explaining the manufacturing process, a cross-sectional view between AA ′ in FIG. A (FIG. B), a cross-sectional view between BB ′ (FIG. C), and CC. It is sectional drawing (FIG. D) between '.

[第1の実施例]
本発明の第1の実施例に係る半導体装置について、DRAM100の部分断面図である図1を一例にして説明する。
[First embodiment]
A semiconductor device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

半導体基板1(以降、シリコン基板1と称する)には、破線で囲まれたメモリセル領域と、メモリセルを駆動するための周辺回路領域が設けられている。   A semiconductor substrate 1 (hereinafter referred to as a silicon substrate 1) is provided with a memory cell region surrounded by a broken line and a peripheral circuit region for driving the memory cell.

図示は省略しているが、メモリセル領域のシリコン基板1表面には、素子分離領域で区分された活性領域に一対の不純物拡散領域が備えられている。シリコン基板1上にはさらに、ゲート絶縁膜とゲート電極が積層されてトランジスタが構成されている。前記トランジスタは、シリコン基板1上に形成された層間絶縁膜2で覆われている。層間絶縁膜2上にはビットラインが設けられて、一対の不純物拡散領域の一方に接続されている。層間絶縁膜2の上面は、ビットラインを被覆するように層間絶縁膜3で覆われている。層間絶縁膜3および層間絶縁膜2を貫通しているコンタクトプラグ4が、一対の不純物拡散領域の他方に接続されている。   Although not shown, a pair of impurity diffusion regions is provided in the active region divided by the element isolation region on the surface of the silicon substrate 1 in the memory cell region. On the silicon substrate 1, a gate insulating film and a gate electrode are further laminated to form a transistor. The transistor is covered with an interlayer insulating film 2 formed on the silicon substrate 1. A bit line is provided on the interlayer insulating film 2 and connected to one of the pair of impurity diffusion regions. The upper surface of the interlayer insulating film 2 is covered with the interlayer insulating film 3 so as to cover the bit lines. Contact plug 4 penetrating interlayer insulating film 3 and interlayer insulating film 2 is connected to the other of the pair of impurity diffusion regions.

層間絶縁膜3の上面には、ストッパー膜5と層間絶縁膜6aが積層されている。メモリセル領域のストッパー膜5と層間絶縁膜6a内には、下部電極7が設けられてコンタクトプラグ4(4a)と接続されている。下部電極7の表面は、容量絶縁膜8と上部電極9で覆われて、キャパシタ10が構成されている。断面U字形状となっている下部電極7は、外壁面が層間絶縁膜6aで覆われているのに対して、内面および上端面は容量絶縁膜8を介して上部電極9で覆われている。上部電極9の上にプレート電極(図示省略)をさらに設けても良い。なお下部電極7の内側に形成される凹部は、容量絶縁膜8を介して上部電極9だけで埋設しても良いが、高アスペクトホール11内に設けた下部電極7の凹部は、上部電極9だけでは埋設し難い。そのため、凹部内面を覆う上部電極9を設けた後、残存する空間を充填膜(図示省略)で埋設し、さらに充填膜上にプレート電極を設けても良い。上部電極9を覆うように層間絶縁膜12が形成されており、層間絶縁膜12を貫通したコンタクトプラグ13が、上部電極9に接続されている。   On the upper surface of the interlayer insulating film 3, a stopper film 5 and an interlayer insulating film 6a are laminated. A lower electrode 7 is provided in the stopper film 5 and the interlayer insulating film 6a in the memory cell region, and is connected to the contact plug 4 (4a). The surface of the lower electrode 7 is covered with a capacitive insulating film 8 and an upper electrode 9 to constitute a capacitor 10. The lower electrode 7 having a U-shaped cross section has an outer wall surface covered with an interlayer insulating film 6 a, whereas an inner surface and an upper end surface are covered with an upper electrode 9 through a capacitive insulating film 8. . A plate electrode (not shown) may be further provided on the upper electrode 9. The recess formed inside the lower electrode 7 may be embedded only by the upper electrode 9 with the capacitive insulating film 8 interposed therebetween. However, the recess of the lower electrode 7 provided in the high aspect hole 11 It is difficult to bury it alone. Therefore, after providing the upper electrode 9 that covers the inner surface of the recess, the remaining space may be embedded with a filling film (not shown), and a plate electrode may be provided on the filling film. An interlayer insulating film 12 is formed so as to cover the upper electrode 9, and a contact plug 13 penetrating the interlayer insulating film 12 is connected to the upper electrode 9.

同様に、周辺回路領域のシリコン基板1上では、ストッパー膜5、層間絶縁膜6aと層間絶縁膜12を貫通する高アスペクトホール14に、コンタクトプラグ4(4b)と接続されるコンタクトプラグ15が設けられている。層間絶縁膜12上には配線16が設けられている。メモリセル領域の配線16はコンタクトプラグ13に接続され、周辺回路領域の配線16はコンタクトプラグ15に接続されている。配線16は、層間絶縁膜17で覆われている。   Similarly, on the silicon substrate 1 in the peripheral circuit region, a contact plug 15 connected to the contact plug 4 (4b) is provided in the high aspect hole 14 penetrating the stopper film 5, the interlayer insulating film 6a, and the interlayer insulating film 12. It has been. A wiring 16 is provided on the interlayer insulating film 12. The wiring 16 in the memory cell region is connected to the contact plug 13, and the wiring 16 in the peripheral circuit region is connected to the contact plug 15. The wiring 16 is covered with an interlayer insulating film 17.

上述したように、DRAM100のメモリセル領域における図示しないトランジスタには、下部電極7と容量絶縁膜8と上部電極9で構成されたキャパシタ10が接続されている。図示しないトランジスタのON/OFFによって、キャパシタ10へ電荷の出し入れを行う。DRAM100では、キャパシタ10に蓄えられた電荷量を記憶情報とするため、安定した動作のためには一定値以上の電荷量を蓄えることが必要になる。このようなメモリセルでは、微細化と共にキャパシタ寸法も縮小しているので、一定値以上の電荷量を確保するために、占有面積を小さくした高アスペクトホール内にキャパシタ10を形成して、微細化と電荷量確保を両立させている。   As described above, the capacitor 10 including the lower electrode 7, the capacitor insulating film 8, and the upper electrode 9 is connected to a transistor (not shown) in the memory cell region of the DRAM 100. Charges are taken in and out of the capacitor 10 by turning on / off a transistor (not shown). In the DRAM 100, since the charge amount stored in the capacitor 10 is stored information, it is necessary to store a charge amount of a certain value or more for stable operation. In such a memory cell, the size of the capacitor is reduced along with the miniaturization. Therefore, in order to secure a charge amount of a certain value or more, the capacitor 10 is formed in a high aspect hole with a small occupation area, and the miniaturization is performed. And ensuring the amount of charge.

以上のように構成されているDRAMにおいて、第1の実施例によるDRAM100には、高アスペクトホールの製造工程が適用される。以下に、高アスペクトホール11の製法について、図2から図12を参照しながら説明する。以降の説明では、図1の破線部で囲まれたメモリセル領域の図面を用いており、各図において(a)は平面図、(b)は平面図におけるA−A’間の断面図、(c)は平面図におけるB−B’間の断面図、(d)は平面図におけるC−C’間の断面図である。   In the DRAM configured as described above, the high aspect hole manufacturing process is applied to the DRAM 100 according to the first embodiment. Below, the manufacturing method of the high aspect hole 11 is demonstrated, referring FIGS. 2-12. In the following description, the drawings of the memory cell region surrounded by the broken line portion of FIG. 1 are used, in each of which (a) is a plan view, (b) is a cross-sectional view between AA ′ in the plan view, (C) is sectional drawing between BB 'in a top view, (d) is sectional drawing between CC' in a top view.

図2において、シリコン基板1表面に、ゲート絶縁膜、ゲート電極、およびソース/ドレインとなる一対の不純物拡散層を有する図示しないMOSトランジスタを周知の方法により形成する。MOSトランジスタはメモリセルのスイッチングトランジスタとして機能する。次にMOSトランジスタを被覆するように層間絶縁膜2を形成する。続いて層間絶縁膜2を貫通し、不純物拡散層に接続する図示しない第1のコンタクトプラグを形成する。一部の第1のコンタクトプラグ上面には図示しないビット線が形成される。次にビット線を覆うように層間絶縁膜3を形成する。さらに層間絶縁膜3を貫通し、第1のコンタクトプラグの上面に接続するメモリセル用コンタクトプラグ4(4a)と周辺回路用コンタクトプラグ4(4b)(図1参照)を形成する。   In FIG. 2, a MOS transistor (not shown) having a gate insulating film, a gate electrode, and a pair of impurity diffusion layers serving as a source / drain is formed on the surface of the silicon substrate 1 by a known method. The MOS transistor functions as a switching transistor of the memory cell. Next, an interlayer insulating film 2 is formed so as to cover the MOS transistor. Subsequently, a first contact plug (not shown) that penetrates the interlayer insulating film 2 and is connected to the impurity diffusion layer is formed. Bit lines (not shown) are formed on the top surfaces of some of the first contact plugs. Next, an interlayer insulating film 3 is formed so as to cover the bit line. Further, a memory cell contact plug 4 (4a) and a peripheral circuit contact plug 4 (4b) (see FIG. 1) are formed through the interlayer insulating film 3 and connected to the upper surface of the first contact plug.

次に、層間絶縁膜3とコンタクトプラグ4を覆うように、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法によって、50nm厚のシリコン窒化膜であるストッパー膜5を成膜した。続いて、ストッパー膜5の上面を覆うように、プラズマCVD法によって2μm厚のシリコン酸化膜である層間絶縁膜6aを成膜した。次に、層間絶縁膜6aの上面を覆うように、プラズマCVD法によって100nm厚の非晶質炭素膜{アモルファスカーボン膜(Amorphous Carbon):以降、AC膜と称する}であるマスク膜18を成膜した。マスク膜18の成膜条件は、プロピレン(C)を原料ガスとし、流量を600sccm(Standard Cubic Centimeter per Minute)、高周波パワーを300W、加熱温度を300℃、圧力を5Torrとした。ここでは、キャリアガスとして、ヘリウム(He)を400sccm供給した。 Next, a stopper film 5 which is a silicon nitride film having a thickness of 50 nm is formed by plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) so as to cover the interlayer insulating film 3 and the contact plug 4. Subsequently, an interlayer insulating film 6a that is a silicon oxide film having a thickness of 2 μm was formed by plasma CVD so as to cover the upper surface of the stopper film 5. Next, a mask film 18 which is an amorphous carbon film {Amorphous Carbon: hereinafter referred to as an AC film} having a thickness of 100 nm is formed by plasma CVD so as to cover the upper surface of the interlayer insulating film 6a. did. The deposition conditions for the mask film 18 were propylene (C 3 H 6 ) as a source gas, a flow rate of 600 sccm (Standard Cubic Centimeter per Minute), a high frequency power of 300 W, a heating temperature of 300 ° C., and a pressure of 5 Torr. Here, 400 sccm of helium (He) was supplied as a carrier gas.

次に、図3を参照して、フォトリソグラフィ法とドライエッチング法によって、第1のパターン形成工程を実施した。まず、マスク膜18に、Y方向に延在し、幅がX2のマスクパターン18’を形成した。これにより、層間絶縁膜6aの一部上面が露出した状態となる。次に、マスクパターン18’をマスクとして上面が露出している層間絶縁膜6aをドライエッチングした。これにより、直線でY方向に延在する第1のパターン6が形成される。幅X2は例えば50nmとした。このとき、隣接した第1のパターン6の間には、幅X1が例えば150nmの溝19がY方向に延在するように形成されており、ストッパー膜5の一部上面が露出している。   Next, referring to FIG. 3, a first pattern formation step was performed by photolithography and dry etching. First, a mask pattern 18 ′ extending in the Y direction and having a width X 2 was formed on the mask film 18. As a result, a part of the upper surface of the interlayer insulating film 6a is exposed. Next, the interlayer insulating film 6a whose upper surface is exposed is dry-etched using the mask pattern 18 'as a mask. Thereby, the first pattern 6 extending in the Y direction in a straight line is formed. The width X2 is, for example, 50 nm. At this time, a groove 19 having a width X1 of, for example, 150 nm is formed between the adjacent first patterns 6 so as to extend in the Y direction, and a partial upper surface of the stopper film 5 is exposed.

AC膜からなるマスク膜18のドライエッチング条件は、平行平板型プラズマエッチ方式を用いて、窒素(N)と水素(H)をプロセスガスとし、流量を100sccm(N)と300sccm(H)、高周波パワーを400W、ステージ温度を20℃、圧力を30mTorrとした。 The dry etching conditions for the mask film 18 made of an AC film are parallel plate type plasma etching, using nitrogen (N 2 ) and hydrogen (H 2 ) as process gases, and flow rates of 100 sccm (N 2 ) and 300 sccm (H 2 ) The high frequency power was 400 W, the stage temperature was 20 ° C., and the pressure was 30 mTorr.

層間絶縁膜6aのドライエッチング条件は、2周波平行平板型プラズマエッチ方式を用いて、パーフルオロシクロブタン(C)とアルゴン(Ar)と酸素(O)とテトラフルオロメタン(CF)をプロセスガスとし、流量を10sccm(C)と300sccm(Ar)と25sccm(O)と15sccm(CF)、上部高周波パワーを1500W、下部高周波パワーを3500W、ステージ温度を40℃、圧力を40mTorrとして、350秒間処理した。この時、溝19の底面に露出させたストッパー膜5の下方には、コンタクトプラグ4(4a)が配置されている。コンタクトプラグ4(4a)は、一つの第1のパターン6を中心にしてX方向の両側で対象となる位置に各々配置されている。 The dry etching conditions for the interlayer insulating film 6a are perfluorocyclobutane (C 4 F 8 ), argon (Ar), oxygen (O 2 ), and tetrafluoromethane (CF 4 ) using a two-frequency parallel plate plasma etching method. Is a process gas, the flow rates are 10 sccm (C 4 F 8 ), 300 sccm (Ar), 25 sccm (O 2 ), and 15 sccm (CF 4 ), the upper high-frequency power is 1500 W, the lower high-frequency power is 3500 W, the stage temperature is 40 ° C., The pressure was 40 mTorr and the treatment was performed for 350 seconds. At this time, the contact plug 4 (4a) is disposed below the stopper film 5 exposed on the bottom surface of the groove 19. The contact plugs 4 (4a) are respectively disposed at target positions on both sides in the X direction with the one first pattern 6 as the center.

次に、図4を参照して、アッシング法によって、マスクとして用いたマスクパターン18’を除去した。マスクパターン18’のアッシングには、酸素(O)と窒素(N)をプロセスガスとし、流量を3000sccm(O)と300sccm(N)、ステージ温度を250℃、圧力を800mTorr、高周波パワーを2000Wとする等方性エッチング条件を用い、10秒間処理した。 Next, referring to FIG. 4, mask pattern 18 'used as a mask was removed by an ashing method. For ashing the mask pattern 18 ', oxygen (O 2 ) and nitrogen (N 2 ) are used as process gases, the flow rates are 3000 sccm (O 2 ) and 300 sccm (N 2 ), the stage temperature is 250 ° C., the pressure is 800 mTorr, and the high frequency Processing was performed for 10 seconds using isotropic etching conditions with a power of 2000 W.

次に、Y方向に延在している第1のパターン6を覆うように、低圧(LP:Low Pressure)CVD法によって50nm厚の炭素膜(以降、LPカーボン膜と称する)を成膜した。LPカーボン膜の成膜条件は、エチレンン(C)とプロピレン(C)をプロセスガスとし、流量を1000sccm(C)と2000sccm(C)、加熱温度を550℃、圧力を120Torrとした。上記のように、プラズマを用いずに熱反応を利用して成膜するLPカーボン膜はコンフォーマルに形成することが可能である。図2で用いているマスク膜18も同じ非晶質炭素膜であるが、プラズマCVD法を用いて形成するマスク膜18の成膜条件ではコンフォーマルに形成することができない。LPカーボン膜の成膜により、溝19内には、幅X3が50nmの新たな溝20がY方向に延在するように形成されている。 Next, a carbon film having a thickness of 50 nm (hereinafter referred to as an LP carbon film) was formed by low pressure (LP) CVD so as to cover the first pattern 6 extending in the Y direction. The LP carbon film is formed by using ethylene (C 2 H 4 ) and propylene (C 3 H 6 ) as process gases, flow rates of 1000 sccm (C 2 H 4 ) and 2000 sccm (C 3 H 6 ), and a heating temperature. The pressure was 550 ° C. and the pressure was 120 Torr. As described above, the LP carbon film formed using thermal reaction without using plasma can be formed conformally. Although the mask film 18 used in FIG. 2 is the same amorphous carbon film, it cannot be formed conformally under the film formation conditions of the mask film 18 formed by using the plasma CVD method. By forming the LP carbon film, a new groove 20 having a width X3 of 50 nm is formed in the groove 19 so as to extend in the Y direction.

次に、LPカーボン膜をエッチバックすることで、Y方向に延在している第1のパターン6の両側面に第1のサイドウォール膜21を形成した。LPカーボン膜のエッチバック条件は、平行平板型プラズマエッチング装置を用いて、窒素(N)と水素(H)をプロセスガスとし、流量を100sccm(N)と300sccm(H)、高周波パワーを400W、ステージ温度を20℃、圧力を30mTorrとした。このとき、溝20は幅X3が変化することなく残留して、溝20の底部にはストッパー膜5の一部が露出している。この段階で、コンタクトプラグ4aは第1のサイドウォール膜21の真下に位置する構成となっている。 Next, by etching back the LP carbon film, first sidewall films 21 were formed on both side surfaces of the first pattern 6 extending in the Y direction. The LP carbon film is etched back using a parallel plate plasma etching apparatus, using nitrogen (N 2 ) and hydrogen (H 2 ) as process gases, flow rates of 100 sccm (N 2 ) and 300 sccm (H 2 ), and high frequency. The power was 400 W, the stage temperature was 20 ° C., and the pressure was 30 mTorr. At this time, the groove 20 remains without changing the width X 3, and a part of the stopper film 5 is exposed at the bottom of the groove 20. At this stage, the contact plug 4 a is positioned directly below the first sidewall film 21.

次に、図5をも参照して、溝20を埋め込むように、ALD(Atomic Layer Deposition)法による例えば100nm厚のシリコン酸化膜である第1の埋め込み膜22を成膜した。ALD法は、所定の温度に保たれたシリコン基板に対して、
(1)原料ガスの供給による、シリコン基板上全面への原料ガスの吸着、
(2)真空パージによる、余剰となった原料ガスの排出、
(3)酸化性ガスの供給による、原料ガスの酸化反応、
(4)真空パージによる、余剰となった酸化性ガスの排出、
からなる1サイクルの処理を複数サイクル繰り返して、成膜が行なわれる。ここで、1サイクルにおける第1の埋め込み膜22の成膜条件の一例を示すと、550℃の雰囲気に、原料ガスとしてトリスジメチルアミノシラン{TDMAS:SiH[N(CH}を300sccmで5秒間供給し、真空排気した後、酸化性ガスとしてオゾン(O)を1000sccmで5秒間供給し、真空排気する、4ステップからなる。ALD法は、膜厚の制御に優れた手法であるため、薄い膜厚とした第1の埋め込み膜22を複数回に分けて成膜することによって、溝20を容易に埋め込むことができる。
Next, referring also to FIG. 5, a first buried film 22, which is a silicon oxide film having a thickness of, for example, 100 nm, is formed by an ALD (Atomic Layer Deposition) method so as to fill the groove 20. In the ALD method, a silicon substrate kept at a predetermined temperature is
(1) Adsorption of source gas on the entire surface of the silicon substrate by supplying source gas,
(2) Discharge of surplus source gas by vacuum purge,
(3) Oxidation reaction of source gas by supplying oxidizing gas,
(4) Excess oxidizing gas discharged by vacuum purge,
The film formation is performed by repeating the one cycle process consisting of a plurality of cycles. Here, as an example of the film formation conditions of the first buried film 22 in one cycle, 300 sccm of trisdimethylaminosilane {TDMAS: SiH [N (CH 3 ) 2 ] 3 } is used as a source gas in an atmosphere at 550 ° C. After supplying for 5 seconds and evacuating, ozone (O 3 ) as an oxidizing gas is supplied at 1000 sccm for 5 seconds and evacuating. Since the ALD method is an excellent method for controlling the film thickness, the groove 20 can be easily embedded by forming the first embedded film 22 having a small film thickness in several steps.

第1の埋め込み膜22の上面を、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法によって平坦化した後、プラズマCVD法によって100nm厚のAC膜であるマスク膜23を成膜した。マスク膜23の成膜条件は、図2におけるマスク膜18の成膜条件と同じである。   After planarizing the upper surface of the first embedded film 22 by a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method, a mask film 23 which is an AC film having a thickness of 100 nm was formed by a plasma CVD method. The conditions for forming the mask film 23 are the same as the conditions for forming the mask film 18 in FIG.

次に、図6を参照して、フォトリソグラフィ法とドライエッチング法によって、第2のパターン形成工程を実施した。第2のパターン形成工程では、コアパターンの両側壁にサイドウォールを形成して2倍の数のマスクを形成するサイドウォールダブルパターニング法(SWDPT)を用いる。   Next, referring to FIG. 6, a second pattern forming step was performed by photolithography and dry etching. In the second pattern formation step, sidewall double patterning (SWDPT) is used in which sidewalls are formed on both side walls of the core pattern to form twice as many masks.

まず、ドライエッチング法によりマスク膜23をエッチングして、直線でX方向に延在し幅がY2のコアパターン(第2のパターン)23’を形成した。なお、X方向は、Y方向に直角な方向である。これにより、第1の埋め込み膜22の一部上面が露出した状態となる。コアパターン23’のパターン幅Y2を例えば50nm、パターン間隔Y1を例えば150nmとした。マスク膜23のドライエッチング条件は、図3におけるマスク膜18のドライエッチング条件と同じである。   First, the mask film 23 was etched by a dry etching method to form a core pattern (second pattern) 23 ′ extending in the X direction and having a width Y 2. The X direction is a direction perpendicular to the Y direction. As a result, a part of the upper surface of the first buried film 22 is exposed. The pattern width Y2 of the core pattern 23 'is 50 nm, for example, and the pattern interval Y1 is 150 nm, for example. The dry etching conditions for the mask film 23 are the same as the dry etching conditions for the mask film 18 in FIG.

次に、X方向に延在しているコアパターン23’を覆うように、ALD法によって50nm厚のシリコン酸化膜である被覆膜25を成膜した。ここで、ALD法の1サイクルにおける被覆膜25の成膜条件は、図5における第1の埋め込み膜22の成膜条件と同じである。ALD法は、膜厚の制御に優れた手法であるため、薄い膜厚とした被覆膜25を複数回に分けて成膜することによって、コアパターン23’間の溝を完全に埋め込むことなく、被覆膜25でコアパターン23’の表面をコンフォーマルに覆うことができる。これにより、被覆膜25で覆われた状態で隣接しているコアパターン23’の間には、幅Y3が例えば50nmの新たな溝24が、X方向へ延在するように形成されている。   Next, a coating film 25, which is a 50 nm thick silicon oxide film, was formed by ALD so as to cover the core pattern 23 'extending in the X direction. Here, the deposition conditions of the coating film 25 in one cycle of the ALD method are the same as the deposition conditions of the first buried film 22 in FIG. Since the ALD method is an excellent method for controlling the film thickness, the coating film 25 having a thin film thickness is formed in a plurality of times without completely filling the grooves between the core patterns 23 '. The surface of the core pattern 23 ′ can be conformally covered with the coating film 25. Accordingly, a new groove 24 having a width Y3 of, for example, 50 nm is formed to extend in the X direction between the adjacent core patterns 23 ′ covered with the coating film 25. .

次に、図7を参照して、エッチバック法によって、コアパターン23’の両側面に第2のサイドウォール膜25Aを形成した。被覆膜25のエッチバック条件は、平行平板型プラズマエッチ方式を用いて、トリフルオロメタン(CHF)とアルゴン(Ar)と酸素(O)とテトラフルオロメタン(CF)をプロセスガスとし、流量を100sccm(CHF)と500sccm(Ar)と10sccm(O)と200sccm(CF)、高周波パワーを600W、ステージ温度を40℃、圧力を80mTorrとして、15秒間処理した。このとき、溝24は幅Y3が変化することなく残留して、溝24の底部には第1の埋め込み膜22の一部が露出している。 Next, referring to FIG. 7, second sidewall films 25A were formed on both side surfaces of the core pattern 23 ′ by an etch back method. The etch-back condition of the coating film 25 uses a parallel plate type plasma etch method, with trifluoromethane (CHF 3 ), argon (Ar), oxygen (O 2 ), and tetrafluoromethane (CF 4 ) as process gases, The treatment was performed at a flow rate of 100 sccm (CHF 3 ), 500 sccm (Ar), 10 sccm (O 2 ) and 200 sccm (CF 4 ), a high frequency power of 600 W, a stage temperature of 40 ° C., and a pressure of 80 mTorr for 15 seconds. At this time, the groove 24 remains without changing the width Y 3, and a part of the first buried film 22 is exposed at the bottom of the groove 24.

次に、図8を参照して、アッシング法によって、コアパターン23’を除去した。これにより、底面に第1の埋め込み膜22が露出する新たな溝24a(図示しないが、図7cのコアパターン23’が除去された部分)が形成される。コアパターン23’のアッシング条件は、図4におけるマスクパターン18’のアッシング条件と同じである。これにより、3本のコアパターン23’を基にSWDPTにより形成された6本の第2のサイドウォール膜25Aからなる新たなマスクが形成される。すなわち、コアパターン23’の2倍の数の新たなマスクパターンが形成される。   Next, referring to FIG. 8, the core pattern 23 'was removed by an ashing method. As a result, a new groove 24a (not shown, but from which the core pattern 23 'in FIG. 7c has been removed) is formed on the bottom surface where the first buried film 22 is exposed. The ashing conditions for the core pattern 23 'are the same as the ashing conditions for the mask pattern 18' in FIG. As a result, a new mask composed of the six second sidewall films 25A formed by SWDPT based on the three core patterns 23 'is formed. In other words, twice as many new mask patterns as the core pattern 23 'are formed.

続いて、第2のサイドウォール膜25Aをマスクとしたドライエッチング法によって、溝24および溝24aの底面に露出している第1の埋め込み膜22を第1のサイドウォール膜21の上面が露出するまで除去して、X方向に延在する溝26、26aを形成した。これにより、溝26、26aの底面には、第1のサイドウォール膜21と層間絶縁膜からなる第1のパターン6と第1の埋め込み膜22の夫々の上面の一部が交互に繰り返すように露出している。また、溝26、26aと第1のサイドウォール膜21は平面視で直交しているので、溝26、26aを構成してX方向に延在している第2のサイドウォール膜25Aと第1の埋め込み膜22の積層膜が、Y方向に延在している第1のサイドウォール膜21を等ピッチ間隔で覆う状態となっている。第1の埋め込み膜22のドライエッチ条件は、平行平板型プラズマエッチ方式を用いて、トリフルオロメタン(CHF)とアルゴン(Ar)と酸素(O)とテトラフルオロメタン(CF)をプロセスガスとし、流量を100sccm(CHF)と500sccm(Ar)と10sccm(O)と200sccm(CF)、高周波パワーを600W、ステージ温度を40℃、圧力を80mTorrとした。 Subsequently, the upper surface of the first sidewall film 21 is exposed from the first buried film 22 exposed on the bottom surfaces of the grooves 24 and 24a by a dry etching method using the second sidewall film 25A as a mask. The grooves 26 and 26a extending in the X direction were formed. As a result, a part of the upper surface of each of the first pattern 6 and the first buried film 22 composed of the first sidewall film 21 and the interlayer insulating film is alternately repeated on the bottom surfaces of the grooves 26 and 26a. Exposed. Further, since the grooves 26 and 26a and the first sidewall film 21 are orthogonal to each other in plan view, the first sidewall film 25A and the first sidewall film 25A that form the grooves 26 and 26a and extend in the X direction are formed. The embedded film 22 is in a state of covering the first sidewall film 21 extending in the Y direction at equal pitch intervals. The dry etching conditions for the first buried film 22 are trifluoromethane (CHF 3 ), argon (Ar), oxygen (O 2 ), and tetrafluoromethane (CF 4 ) using a parallel plate plasma etch method. The flow rates were 100 sccm (CHF 3 ), 500 sccm (Ar), 10 sccm (O 2 ) and 200 sccm (CF 4 ), the high frequency power was 600 W, the stage temperature was 40 ° C., and the pressure was 80 mTorr.

次に、図9を参照して、ドライエッチング法によって、上面が露出している第1のサイドウォール膜21をエッチバックし、横寸法X4が50nm、縦寸法Y4が50nmとなる矩形の第1のホール27を形成した。LPカーボン膜からなる第1のサイドウォール膜21のドライエッチングには、2周波平行平板型プラズマエッチ方式を用いて、窒素(N)と水素(H)をプロセスガスとし、流量を100sccm(N)と300sccm(H)、上部高周波パワーを700W、下部高周波パワーを200W、ステージ温度を20℃、圧力を30mTorrとする異方性ドライエッチング条件を用いた。 Next, referring to FIG. 9, the first sidewall film 21 whose upper surface is exposed is etched back by dry etching, and a rectangular first having a horizontal dimension X4 of 50 nm and a vertical dimension Y4 of 50 nm. Hole 27 was formed. For dry etching of the first sidewall film 21 made of LP carbon film, a dual frequency parallel plate type plasma etch method is used, using nitrogen (N 2 ) and hydrogen (H 2 ) as process gases and a flow rate of 100 sccm ( N 2 ) and 300 sccm (H 2 ), an anisotropic dry etching condition in which the upper high-frequency power is 700 W, the lower high-frequency power is 200 W, the stage temperature is 20 ° C., and the pressure is 30 mTorr.

上記条件では、下部高周波パワーの印加、すなわち上部高周波パワーの印加により発生するプラズマに対してバイアスを印加することにより、プラズマ中に存在する窒素イオンおよび水素イオンを半導体基板に対して垂直に加速入射させているので異方性ドライエッチングを実現できる。また、このエッチングでは、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜をドライエッチングするのに必要なフッ素含有ガスを用いていない。さらに、窒素プラズマや水素プラズマでは、シリコン酸化膜およびシリコン窒化膜はドライエッチングされない。したがって、この異方性ドライエッチング工程では、LPカーボン膜からなる第1のサイドウォール膜21に接して周囲に位置する第1のパターン6、第1の埋め込み膜22および底面に位置するストッパー膜5をエッチングすることなく、第1のサイドウォール膜21だけを高選択で除去することができる。これが、LPカーボン膜をホール形成の犠牲膜として用いる上での最大の利点である。   Under the above conditions, by applying a bias to the plasma generated by the application of the lower high-frequency power, that is, the application of the upper high-frequency power, the nitrogen ions and hydrogen ions existing in the plasma are accelerated and incident perpendicularly to the semiconductor substrate. Therefore, anisotropic dry etching can be realized. In this etching, a fluorine-containing gas necessary for dry etching the silicon oxide film or the silicon nitride film is not used. Furthermore, the silicon oxide film and the silicon nitride film are not dry etched by nitrogen plasma or hydrogen plasma. Therefore, in this anisotropic dry etching process, the first pattern 6 located in contact with the first sidewall film 21 made of the LP carbon film, the first buried film 22 and the stopper film 5 located on the bottom surface. Only the first sidewall film 21 can be removed with high selectivity without etching. This is the greatest advantage in using the LP carbon film as a sacrificial film for hole formation.

これにより、第1のホール27の底面には、ストッパー膜5の一部が露出する。また、第1のホール27のX方向に対向する側面には第1の埋め込み膜22と第1のパターン6とが露出すると共に、Y方向に対向する側面には第1のホール27で分断された第1のサイドウォール膜21が露出している。ここで、第1のホール27の横寸法X4は、第1のサイドウォール膜21の膜厚に依存しており、縦寸法Y4は、コアパターン23’の幅Y2と溝24の幅Y3に依存している。全ての第1のホール27の縦寸法Y4を同じとし、且つ等ピッチ間隔で配置するには、コアパターン23’の間隔Y1をコアパターン23’の幅Y2の3倍となるように設定し、さらに被覆膜25(第2のサイドウォール膜25A)の膜厚をコアパターン23’の幅Y2と同じ値にすればよい。   Thereby, a part of the stopper film 5 is exposed on the bottom surface of the first hole 27. Further, the first buried film 22 and the first pattern 6 are exposed on the side surface of the first hole 27 facing the X direction, and the side surface facing the Y direction is divided by the first hole 27. The first sidewall film 21 is exposed. Here, the horizontal dimension X4 of the first hole 27 depends on the film thickness of the first sidewall film 21, and the vertical dimension Y4 depends on the width Y2 of the core pattern 23 ′ and the width Y3 of the groove 24. doing. In order to make the vertical dimension Y4 of all the first holes 27 the same and arrange them at equal pitch intervals, the interval Y1 of the core pattern 23 ′ is set to be three times the width Y2 of the core pattern 23 ′, Furthermore, the film thickness of the coating film 25 (second sidewall film 25A) may be set to the same value as the width Y2 of the core pattern 23 ′.

次に、図10を参照して、第1のホール27を埋め込むように、ALD法により100nm厚のシリコン酸化膜である第2の埋め込み膜28を成膜した。これにより、Y方向に第1のホール27で分断されていた第1のサイドウォール膜21は第2の埋め込み膜28で分断された状態となる。ここで、ALD法の1サイクルにおける第2の埋め込み膜28の成膜条件は、図5における第1の埋め込み膜22の成膜条件と同じである。ALD法によって、高アスペクト比になっている第1のホール27を容易に埋め込むことができる。次に、CMP法によって、第2のサイドウォール膜25Aの下方に位置していた第1のサイドウォール膜21と第1のパターン6の上面が露出するように、前記第1のパターン6の上面より上方に形成されている第2のサイドウォール膜25A、第1の埋め込み膜22および第2の埋め込み膜28を除去した。これにより、図10(a)の平面図で上面が露出している第1のサイドウォール膜21、第1のパターン6、第1の埋め込み膜22および第2の埋め込み膜28の各々の上面は、図10(b)、(c)、(d)に示すように面一となっている。   Next, referring to FIG. 10, a second buried film 28 which is a silicon oxide film having a thickness of 100 nm is formed by ALD so as to fill the first hole 27. As a result, the first sidewall film 21 divided by the first hole 27 in the Y direction is divided by the second buried film 28. Here, the deposition conditions of the second buried film 28 in one cycle of the ALD method are the same as the deposition conditions of the first buried film 22 in FIG. By the ALD method, the first hole 27 having a high aspect ratio can be easily embedded. Next, the upper surface of the first pattern 6 is exposed by CMP so that the upper surfaces of the first sidewall film 21 and the first pattern 6 located under the second sidewall film 25A are exposed. The second sidewall film 25A, the first buried film 22 and the second buried film 28 formed above are removed. Thus, the top surfaces of the first sidewall film 21, the first pattern 6, the first buried film 22 and the second buried film 28 whose upper surfaces are exposed in the plan view of FIG. 10 (b), (c), and (d), which are flush with each other.

次に、図11を参照して、アッシング法によって、上面が露出している第1のサイドウォール膜21を除去して、横寸法X5が50nm、縦寸法Y5が50nmである高アスペクトの第2のホール11を形成した。第1のサイドウォール膜21のアッシング条件は、図4におけるマスクパターン18’のアッシング条件と同じである。この段階では、第1のサイドウォール膜21の周囲には、シリコン酸化膜からなる第1のパターン6、第1の埋め込み膜22、第2の埋め込み膜28およびシリコン窒化膜からなるストッパー膜5しか存在していないため、等方性エッチングとなるアッシング法を用いることができる。アッシング法に代えて、図9で説明したドライエッチング法を用いることもできる。   Next, referring to FIG. 11, the first sidewall film 21 whose upper surface is exposed is removed by an ashing method, and a second high-aspect second having a horizontal dimension X5 of 50 nm and a vertical dimension Y5 of 50 nm. Hole 11 was formed. The ashing conditions for the first sidewall film 21 are the same as the ashing conditions for the mask pattern 18 'in FIG. At this stage, only the first pattern 6 made of a silicon oxide film, the first buried film 22, the second buried film 28, and the stopper film 5 made of a silicon nitride film are provided around the first sidewall film 21. Since it does not exist, an ashing method that is isotropic etching can be used. Instead of the ashing method, the dry etching method described in FIG. 9 can also be used.

これにより、第2のホール11の底面には、ストッパー膜5の一部が露出している。ここで、第2のホール11の横寸法X5は、第1のサイドウォール膜21の膜厚に依存しており、縦寸法Y5は、第2のサイドウォール膜25Aの膜厚に依存している。さらに、第2のホール11のX方向の間隔X6は、マスクパターン18’(その下の第1のパターン6)の幅X2と溝20の幅X3に依存しており、Y方向の間隔Y6は、コアパターン23’の幅Y2と溝24の幅Y3に依存している。全ての第2のホール11のX方向の間隔X6を同じとし、且つ等ピッチ間隔で配置するには、マスクパターン18’(第1のパターン6)の間隔X1をマスクパターン18’の幅X2の3倍となるように設定し、さらに第1のサイドウォール膜21の膜厚をマスクパターン18’の幅X2と同じ値にすればよい。   Thereby, a part of the stopper film 5 is exposed on the bottom surface of the second hole 11. Here, the horizontal dimension X5 of the second hole 11 depends on the film thickness of the first sidewall film 21, and the vertical dimension Y5 depends on the film thickness of the second sidewall film 25A. . Further, the X-direction interval X6 of the second holes 11 depends on the width X2 of the mask pattern 18 ′ (the first pattern 6 below) and the width X3 of the groove 20, and the Y-direction interval Y6 is This depends on the width Y2 of the core pattern 23 ′ and the width Y3 of the groove 24. In order to make all the second holes 11 have the same X-direction interval X6 and at equal pitch intervals, the interval X1 of the mask pattern 18 ′ (first pattern 6) is set to the width X2 of the mask pattern 18 ′. The film thickness of the first sidewall film 21 may be set to the same value as the width X2 of the mask pattern 18 ′.

次に、ドライエッチング法によって、第2のホール11の底面に露出しているストッパー膜5を除去して、コンタクトプラグ4aの少なくとも一部を露出させた。ストッパー膜5のドライエッチング条件は、2周波平行平板型プラズマエッチ方式を用いて、トリフルオロメタン(CHF)とアルゴン(Ar)と酸素(O)とテトラフルオロメタン(CF)をプロセスガスとし、流量を100sccm(CHF)と500sccm(Ar)と10sccm(O)と200sccm(CF)、上部高周波パワーを2000W、下部高周波パワーを800W、ステージ温度を20℃、圧力を80mTorrとして、15秒間処理した。 Next, the stopper film 5 exposed on the bottom surface of the second hole 11 was removed by a dry etching method to expose at least a part of the contact plug 4a. The dry etching conditions for the stopper film 5 are a dual frequency parallel plate type plasma etch method using trifluoromethane (CHF 3 ), argon (Ar), oxygen (O 2 ), and tetrafluoromethane (CF 4 ) as process gases. The flow rate is 100 sccm (CHF 3 ), 500 sccm (Ar), 10 sccm (O 2 ), and 200 sccm (CF 4 ), the upper high-frequency power is 2000 W, the lower high-frequency power is 800 W, the stage temperature is 20 ° C., and the pressure is 80 mTorr. Processed for seconds.

次に、図12を参照して、第1のパターン6と第1の埋め込み膜22の上面並びに第2のホール11の内面を覆うように、CVD法によって10nm厚の窒化チタン(TiN)である導電膜を成膜した。さらにエッチバックによって、第1のパターン6と第1の埋め込み膜22の上面の導電膜を除去することで、第2のホール11の内面に、コンタクトプラグ4aに接続される下部電極7を形成した。下部電極7は、断面がU字形状となり内表面は露出している。下部電極7は、窒化チタンに限定されるのではなく、ルテニウム(Ru)や白金(Pt)などの金属を使用することができる。   Next, referring to FIG. 12, titanium nitride (TiN) having a thickness of 10 nm is formed by CVD so as to cover the upper surface of first pattern 6 and first buried film 22 and the inner surface of second hole 11. A conductive film was formed. Further, the lower electrode 7 connected to the contact plug 4a is formed on the inner surface of the second hole 11 by removing the conductive film on the upper surface of the first pattern 6 and the first buried film 22 by etch back. . The lower electrode 7 has a U-shaped cross section and the inner surface is exposed. The lower electrode 7 is not limited to titanium nitride, and a metal such as ruthenium (Ru) or platinum (Pt) can be used.

下部電極7の露出面を覆うように、CVD法またはALD法によって容量絶縁膜8を形成した後、さらに容量絶縁膜8の表面を覆うように、CVD法で窒化チタンである上部電極9を形成した。ここで、下部電極7と上部電極9が容量絶縁膜8を介して対向することにより、これらはキャパシタ10として機能する。容量絶縁膜8としては、酸化ジルコニウム(ZrO)、酸化アルミニウム(Al)、酸化ハフニウム(HfO)等の高誘電体膜や、それらの積層膜が使用できる。上部電極9は、窒化チタンを10nm程度の膜厚で形成した後に、不純物をドープしたポリシリコン膜を積層して、隣接する下部電極7の間の空洞部を充填し、さらにその上にタングステン(W)などの金属膜をプレート状に成膜して、積層構造としてもよい。また、窒化チタンの代わりに、ルテニウム(Ru)や白金(Pt)などの金属膜も使用することができる。ここでは、周辺回路領域においても、層間絶縁膜6aの上面に容量絶縁膜と上部電極が積層される。しかし、上部電極9の形成後、フォトリソグラフィ法とドライエッチング法によって、不要となった周辺回路領域における容量絶縁膜と上部電極が除去される。 After the capacitive insulating film 8 is formed by the CVD method or the ALD method so as to cover the exposed surface of the lower electrode 7, the upper electrode 9 made of titanium nitride is formed by the CVD method so as to further cover the surface of the capacitive insulating film 8. did. Here, when the lower electrode 7 and the upper electrode 9 are opposed to each other via the capacitive insulating film 8, they function as a capacitor 10. As the capacitor insulating film 8, a high dielectric film such as zirconium oxide (ZrO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), hafnium oxide (HfO 2 ), or a laminated film thereof can be used. The upper electrode 9 is formed by forming titanium nitride with a thickness of about 10 nm, then laminating a polysilicon film doped with impurities, filling the cavity between the adjacent lower electrodes 7, and further tungsten ( A metal film such as W) may be formed in a plate shape to form a laminated structure. Further, a metal film such as ruthenium (Ru) or platinum (Pt) can be used instead of titanium nitride. Here, also in the peripheral circuit region, the capacitive insulating film and the upper electrode are laminated on the upper surface of the interlayer insulating film 6a. However, after the upper electrode 9 is formed, the capacitor insulating film and the upper electrode in the peripheral circuit region that are no longer needed are removed by photolithography and dry etching.

以上で、メモリセル領域にキャパシタ10が完成する。   Thus, the capacitor 10 is completed in the memory cell region.

次に、図1に戻って、CVD法によりシリコン酸化膜である層間絶縁膜12で上部電極9を覆ってから、CMP法で層間絶縁膜12を平坦化した。続いて、フォトリソグラフィ法とドライエッチング法によって、メモリセル領域に、層間絶縁膜12を貫通する第3ホールを形成した。ここでは、第3ホールの形成と同時に、周辺回路領域にも層間絶縁膜12と層間絶縁膜6aとストッパー膜5を貫通する高アスペクトホール14を形成した。   Next, returning to FIG. 1, the upper electrode 9 was covered with the interlayer insulating film 12 which is a silicon oxide film by the CVD method, and then the interlayer insulating film 12 was planarized by the CMP method. Subsequently, a third hole penetrating the interlayer insulating film 12 was formed in the memory cell region by photolithography and dry etching. Here, simultaneously with the formation of the third hole, the high aspect hole 14 penetrating the interlayer insulating film 12, the interlayer insulating film 6a, and the stopper film 5 was also formed in the peripheral circuit region.

次に、スパッタ法によりタングステン(W)で第3ホールと高アスペクトホール14を埋め込んでから、CMP法によって層間絶縁膜12の上面で余剰となったタングステンを除去して、メモリセル領域におけるコンタクトプラグ13と、周辺回路領域におけるコンタクトプラグ15を同時に形成した。さらに、層間絶縁膜12の上面において、コンタクトプラグ13、15へ接続するようにそれぞれ配線16を形成して、配線16を層間絶縁膜17で覆う。   Next, the third hole and the high aspect hole 14 are filled with tungsten (W) by sputtering, and then excess tungsten on the upper surface of the interlayer insulating film 12 is removed by CMP to remove contact plugs in the memory cell region. 13 and the contact plug 15 in the peripheral circuit region were formed simultaneously. Further, wiring 16 is formed on the upper surface of the interlayer insulating film 12 so as to be connected to the contact plugs 13 and 15, and the wiring 16 is covered with the interlayer insulating film 17.

以上の工程を経て、図1に示したDRAM100が完成する。   Through the above steps, the DRAM 100 shown in FIG. 1 is completed.

本発明の第1の実施例は、シリコン基板1上に形成した層間絶縁膜6aを、第1のパターン形成工程により処理して第1の方向(Y方向)に延在する第1のパターン6を形成し、前記第1のパターン6の両側壁に犠牲膜となるLPカーボン膜からなる第1のサイドウォール膜21を形成する工程と、
全面に第1の埋め込み膜22を形成して前記第1のパターン6間に形成されている空間を埋設する工程と、
前記第1の方向に直角な方向となる第2の方向(X方向)にパターンを形成する第2のパターン形成工程を用いて前記第1の方向に延在している第1のサイドウォール膜21に、前記第1の方向に所定間隔で配置され且つ膜厚方向に延びる複数の第1のホール27を形成することにより前記第1のサイドウォール膜21を第1の方向に関して分断する工程と、
前記第1のホール27を第2の埋め込み膜28で埋設する工程と、
残存している第1のサイドウォール膜21を除去して膜厚方向に延びる複数の第2のホール11を形成する工程と、を含むダブルパターニング工程を用いている。
In the first embodiment of the present invention, the interlayer insulating film 6a formed on the silicon substrate 1 is processed by the first pattern forming process to extend in the first direction (Y direction). Forming a first sidewall film 21 made of an LP carbon film serving as a sacrificial film on both side walls of the first pattern 6;
Forming a first buried film 22 on the entire surface and burying a space formed between the first patterns 6;
A first sidewall film extending in the first direction by using a second pattern forming step of forming a pattern in a second direction (X direction) which is a direction perpendicular to the first direction; 21. A step of dividing the first sidewall film 21 with respect to the first direction by forming a plurality of first holes 27 arranged in the first direction at predetermined intervals and extending in the film thickness direction; ,
Burying the first hole 27 with a second buried film 28;
Removing the remaining first sidewall film 21 and forming a plurality of second holes 11 extending in the film thickness direction, and using a double patterning process.

これにより、開口幅が小さく高アスペクト比の第2のホール11を形成することができ、これをキャパシタ形成用のシリンダホールとして用いることにより、微細化に適したキャパシタを形成することができる。   Accordingly, the second hole 11 having a small opening width and a high aspect ratio can be formed, and a capacitor suitable for miniaturization can be formed by using the second hole 11 as a cylinder hole for forming a capacitor.

[第2の実施例]
本発明の第2の実施例に係る半導体装置について、図13から図19を参照して詳細に説明する。第2の実施例における各部材の成膜条件やエッチング条件などは、上記の第1の実施例と同じであるので共通する内容の記載は省略し、第1の実施例と相違する点だけを記載する。
[Second Embodiment]
A semiconductor device according to a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. Since the film forming conditions and etching conditions of each member in the second embodiment are the same as those in the first embodiment, the description of the common contents is omitted, and only the differences from the first embodiment are described. Describe.

図13は、第2の実施例に係る半導体装置として、DRAM200をその部分断面図で示す。   FIG. 13 is a partial sectional view showing a DRAM 200 as a semiconductor device according to the second embodiment.

第1の実施例ではキャパシタの下部電極がシリンダホール(高アスペクト比の第2のホール11)の内面を覆って形成される構成とした。これに対し、第2の実施例では下部電極7Aが柱形状となっている。下部電極7Aの底面部はコンタクトプラグ4(4a)の上面に接続されており、上部側面の一部はサポート膜29に接続される構成となっている。サポート膜29は、隣接した下部電極7A同士が接触しないように相互に支持する役割を果たしている。サポート膜29との接続部を除く下部電極7Aの側面部並びに上面部は、容量絶縁膜8Aと上部電極9Aで覆われており、下部電極7A、容量絶縁膜8A、上部電極9Aによりキャパシタ10Aが構成されている。   In the first embodiment, the lower electrode of the capacitor is formed to cover the inner surface of the cylinder hole (the second hole 11 having a high aspect ratio). On the other hand, in the second embodiment, the lower electrode 7A has a column shape. The bottom surface portion of the lower electrode 7A is connected to the upper surface of the contact plug 4 (4a), and a part of the upper side surface is connected to the support film 29. The support film 29 plays a role of supporting each other so that adjacent lower electrodes 7A are not in contact with each other. The side and top surfaces of the lower electrode 7A, excluding the connection with the support film 29, are covered with the capacitive insulating film 8A and the upper electrode 9A, and the capacitor 10A is formed by the lower electrode 7A, the capacitive insulating film 8A, and the upper electrode 9A. It is configured.

DRAM100のキャパシタ10(図1)とDRAM200のキャパシタ10Aの占有面積を同一とした場合、キャパシタ10Aにおける下部電極7Aと容量絶縁膜8Aとの接触部は下部電極7Aの外壁のほぼ全体となっている。これは、下部電極7Aと容量絶縁膜8Aとの接触面積が、下部電極7と容量絶縁膜8との接触部が下部電極7の内壁のみとなっているキャパシタ10(図1)における接触面積よりも増大することを意味する。それゆえ、キャパシタ10Aの容量をキャパシタ10の容量よりも増大させることができる。   When the area occupied by the capacitor 10 (FIG. 1) of the DRAM 100 and the capacitor 10A of the DRAM 200 is the same, the contact portion between the lower electrode 7A and the capacitor insulating film 8A in the capacitor 10A is almost the entire outer wall of the lower electrode 7A. . This is because the contact area between the lower electrode 7A and the capacitor insulating film 8A is larger than the contact area in the capacitor 10 (FIG. 1) in which the contact portion between the lower electrode 7 and the capacitor insulating film 8 is only the inner wall of the lower electrode 7. Also means increasing. Therefore, the capacity of the capacitor 10 </ b> A can be made larger than the capacity of the capacitor 10.

以下に、DRAM200の製造方法について、図13の破線部で囲まれたメモリセル領域を抜き出して説明する。図14から図19の各図において(a)は平面図、(b)は平面図におけるA−A’間の断面図、(c)は平面図におけるB−B’間の断面図、(d)は平面図におけるC−C’間の断面図である。   Hereinafter, a method for manufacturing the DRAM 200 will be described by extracting a memory cell region surrounded by a broken line in FIG. 14A to 19B, (a) is a plan view, (b) is a cross-sectional view between AA ′ in the plan view, (c) is a cross-sectional view between BB ′ in the plan view, (d) ) Is a cross-sectional view taken along the line CC 'in the plan view.

図14を参照して、第1の実施例の図2における説明と同じ工程を経て、シリコン基板1上に層間絶縁膜6aを形成した。次に、層間絶縁膜6aの上面を覆うように、プラズマCVD法によって、100nm厚のシリコン窒化膜である第1のサポート膜29を成膜した。続いて、第1のサポート膜29の上面を覆うように、CVD法によって100nm厚のAC膜であるマスク膜18を成膜した。   Referring to FIG. 14, an interlayer insulating film 6a was formed on silicon substrate 1 through the same steps as those described in FIG. Next, a first support film 29, which is a silicon nitride film having a thickness of 100 nm, was formed by plasma CVD so as to cover the upper surface of the interlayer insulating film 6a. Subsequently, a mask film 18, which is an AC film having a thickness of 100 nm, was formed by a CVD method so as to cover the upper surface of the first support film 29.

次に、図15では図示を省略しているが、第1の実施例の図3、図4の工程と同様の工程によりY方向に延在するマスクパターン18’と層間絶縁膜6aからなる第1のパターン6との積層膜を形成した後、第1のパターン6の両側壁にLPカーボン膜による第1のサイドウォール膜21を形成する。続いて、図5と同様の工程により、第1のサイドウォール膜21の間の溝20を埋め込むように第1の埋め込み膜22を形成した後、エッチバックして第1のサイドウォール膜21上及び第1のパターン6上の第1のサポート膜29の上面を露出させ、さらに全面に第2のサポート膜30を形成した後、マスク膜23を形成している。   Next, although not shown in FIG. 15, a mask pattern 18 'extending in the Y direction and an interlayer insulating film 6a is formed by the same process as the process of FIGS. 3 and 4 of the first embodiment. After forming the laminated film with the first pattern 6, the first sidewall film 21 made of LP carbon film is formed on both side walls of the first pattern 6. Subsequently, the first buried film 22 is formed so as to fill the groove 20 between the first sidewall films 21 by the same process as in FIG. The upper surface of the first support film 29 on the first pattern 6 is exposed, the second support film 30 is formed on the entire surface, and then the mask film 23 is formed.

次に、第1の実施例の図6、図7と同様の工程によりY方向に延在するコアパターン23’とその両側壁に第2のサイドウォール膜25Aを形成した後、図8と同様の工程により、コアパターン23’を除去した。次に、第2のサイドウォール膜25Aをマスクとして第1の埋め込み膜22を第1のサイドウォール膜21の上面が露出するまで除去して、X方向に延在する溝26、26aを形成した(図15)。この後、図9の工程と同様に、上面が露出している第1のサイドウォール膜21をエッチバックし、さらにストッパー膜5をエッチングした。こうして、横寸法X5が50nm、縦寸法Y5が50nmである高アスペクトのホール11(第1の実施例の第1のホール27に相当)を形成した。また、ホール11のX方向の間隔X6およびY方向の間隔Y6も各々50nmとなっている。   Next, after the core pattern 23 'extending in the Y direction and the second sidewall film 25A are formed on both side walls by the same process as in FIGS. 6 and 7 of the first embodiment, the same as in FIG. The core pattern 23 'was removed by the process. Next, using the second sidewall film 25A as a mask, the first buried film 22 is removed until the upper surface of the first sidewall film 21 is exposed, and grooves 26 and 26a extending in the X direction are formed. (FIG. 15). Thereafter, as in the step of FIG. 9, the first sidewall film 21 whose upper surface is exposed is etched back, and the stopper film 5 is further etched. Thus, a high aspect hole 11 (corresponding to the first hole 27 in the first embodiment) having a horizontal dimension X5 of 50 nm and a vertical dimension Y5 of 50 nm was formed. Further, the X-direction interval X6 and the Y-direction interval Y6 of the holes 11 are each 50 nm.

これにより、ホール11の底面には、コンタクトプラグ4が露出する。また、ホール11のX方向に対向する側面には第1の埋め込み膜22と、第1のパターン6上にサポート膜29が形成された積層膜とが露出すると共に、Y方向に対向する側面にはホール11で分断された第1のサイドウォール膜21が露出している。   As a result, the contact plug 4 is exposed on the bottom surface of the hole 11. Further, the first buried film 22 and the laminated film in which the support film 29 is formed on the first pattern 6 are exposed on the side surface facing the X direction of the hole 11, and on the side surface facing the Y direction. The first sidewall film 21 divided by the hole 11 is exposed.

次に、図16を参照して、ホール11と溝26、26aを埋め込むように、CVD法によって窒化チタン(TiN)である導電膜を成膜した。さらにエッチバックによって、導電膜の上面がサポート膜29の上面に一致するように導電膜を除去することで、ホール11を埋設する導電膜で構成された下部電極7Aを形成した。下部電極7Aは、窒化チタンに限定されるのではなく、ルテニウム(Ru)などの金属も使用することができる。なお、X方向に延在している第2のサイドウォール膜25Aと第2のサポート膜30の下方には、第1のサポート膜29と共に、第1の埋め込み膜22と第1のパターン6と第1のサイドウォール膜21が残留している。   Next, referring to FIG. 16, a conductive film made of titanium nitride (TiN) was formed by CVD so as to fill hole 11 and grooves 26 and 26a. Further, by etching back, the conductive film is removed so that the upper surface of the conductive film coincides with the upper surface of the support film 29, thereby forming the lower electrode 7A composed of the conductive film in which the hole 11 is embedded. The lower electrode 7A is not limited to titanium nitride, and a metal such as ruthenium (Ru) can also be used. In addition, below the second sidewall film 25A and the second support film 30 extending in the X direction, the first buried film 22, the first pattern 6, and the first support film 29 are provided. The first sidewall film 21 remains.

次に、図17を参照して、フッ酸(HF)を主成分とする薬液を用いたウェットエッチング法によって、いずれもシリコン酸化膜である第1の埋め込み膜22と第1のパターン6と第2のサイドウォール膜25Aを除去した。このウェットエッチング法は、等方性エッチングであるので、第2サポート膜30の下方における第1の埋め込み膜22と第1のパターン6も容易に除去することができる。なおシリコン窒化膜と窒化チタンとAC膜はフッ酸で除去できないので、第1サポート膜29と第2サポート膜30、ストッパー膜5、下部電極7A、AC膜からなるサイドウォール膜21は残留している。またストッパー膜5の下方におけるシリコン酸化膜である層間絶縁膜3も、ストッパー膜5で覆われて薬液から保護されているので、残留している。図17(c)では、ストッパー膜5と第1のサポート膜29との間は空間となっている。   Next, referring to FIG. 17, the first embedded film 22, the first pattern 6, and the first pattern, both of which are silicon oxide films, are formed by wet etching using a chemical solution containing hydrofluoric acid (HF) as a main component. The second sidewall film 25A was removed. Since this wet etching method is isotropic etching, the first buried film 22 and the first pattern 6 below the second support film 30 can be easily removed. Since the silicon nitride film, titanium nitride, and AC film cannot be removed with hydrofluoric acid, the first support film 29, the second support film 30, the stopper film 5, the lower electrode 7A, and the sidewall film 21 made of the AC film remain. Yes. The interlayer insulating film 3, which is a silicon oxide film below the stopper film 5, remains because it is covered with the stopper film 5 and protected from the chemical solution. In FIG. 17C, a space is formed between the stopper film 5 and the first support film 29.

次に、図18を参照して、アッシング法によって、残留している第1のサイドウォール膜21を除去した。第1のサイドウォール膜21のアッシング条件は、図4におけるマスクパターン18’のアッシング条件と同じである。この時、残留して側面部が露出した下部電極7Aは、側面部の一部にY方向に延在している第1サポート膜29が接続されており、さらに第1サポート膜29は、X方向に延在している第2サポート膜30に接続されている。下部電極7Aは、コンタクトプラグ4上に自立した状態であるが、第2サポート膜30によりX方向、第1サポート膜29によりY方向の2方向から支持されているので、いずれかの方向へ倒壊する不良が防止されている。図18(c)および(d)でもストッパー膜5と第2のサポート膜30の間は空間となっている。   Next, referring to FIG. 18, the remaining first sidewall film 21 was removed by ashing. The ashing conditions for the first sidewall film 21 are the same as the ashing conditions for the mask pattern 18 'in FIG. At this time, the lower electrode 7A that remains and the side surface portion is exposed is connected to the first support film 29 extending in the Y direction at a part of the side surface portion. It is connected to the second support film 30 extending in the direction. The lower electrode 7A is in a state of being self-supported on the contact plug 4, but is collapsed in any direction because it is supported by the second support film 30 from the X direction and the first support film 29 from the Y direction. Defects that are prevented are prevented. 18C and 18D, there is a space between the stopper film 5 and the second support film 30.

次に、図19を参照して、下部電極7Aの露出面を覆うように、CVD法またはALD法によって容量絶縁膜8A及び上部電極9Aを順に形成した。これにより、Y方向に関して第1サポート膜29で連結サポートされ、X方向に関して第2サポート膜30で連結サポートされた複数の柱状の下部電極7Aと、下部電極7Aの外面を覆う容量絶縁膜8A及び上部電極9Aで構成されるキャパシタ10Aが形成される。以下、第1の実施例で説明したのと同様の工程を経て、図13に示したDRAM200が完成する。   Next, referring to FIG. 19, a capacitive insulating film 8A and an upper electrode 9A were formed in this order by CVD or ALD so as to cover the exposed surface of lower electrode 7A. Thus, a plurality of columnar lower electrodes 7A that are connected and supported by the first support film 29 in the Y direction and supported by the second support film 30 in the X direction, and the capacitive insulating film 8A that covers the outer surface of the lower electrode 7A, and A capacitor 10A composed of the upper electrode 9A is formed. Thereafter, the DRAM 200 shown in FIG. 13 is completed through steps similar to those described in the first embodiment.

本発明の第2の実施例は、シリコン基板1上に形成した層間絶縁膜6aを、第1のパターン形成工程により処理して第1の方向(Y方向)に延在する第1のパターン6を形成し、前記第1のパターン6の両側壁に犠牲膜となるLPカーボン膜からなる第1のサイドウォール膜21を形成する工程と、
全面に第1の埋め込み膜22を形成して前記第1のパターン6間に形成されている空間を埋設する工程と、
前記第1の方向に直角な方向となる第2の方向(X方向)にパターンを形成する第2のパターン形成工程を用いて前記第1の方向に延在している第1のサイドウォール膜21に、前記第1の方向に所定間隔で配置される複数のホール11を形成することにより前記第1のサイドウォール膜21を第1の方向に分断する工程と、
前記ホール11を導電膜で埋設し、柱状の下部電極7Aを形成する工程と、
前記下部電極7Aの周囲に位置する前記第1のパターン6、前記第1の埋め込み膜22、残存している第1のサイドウォール膜21を除去して下部電極7Aの外面を露出させる工程と、を含むダブルパターニング工程を用いている。
In the second embodiment of the present invention, the interlayer insulating film 6a formed on the silicon substrate 1 is processed by the first pattern forming process to extend in the first direction (Y direction). Forming a first sidewall film 21 made of an LP carbon film serving as a sacrificial film on both side walls of the first pattern 6;
Forming a first buried film 22 on the entire surface and burying a space formed between the first patterns 6;
A first sidewall film extending in the first direction by using a second pattern forming step of forming a pattern in a second direction (X direction) which is a direction perpendicular to the first direction; 21, dividing the first sidewall film 21 in the first direction by forming a plurality of holes 11 arranged at predetermined intervals in the first direction;
Burying the hole 11 with a conductive film to form a columnar lower electrode 7A;
Removing the first pattern 6, the first buried film 22, and the remaining first sidewall film 21 remaining around the lower electrode 7A to expose the outer surface of the lower electrode 7A; The double patterning process including is used.

これにより、開口幅が小さく高アスペクト比のホール11を形成することができ、これを下部電極7A形成用のホールとして用いることにより、微細化に適したキャパシタを形成することができる。   Thereby, a hole 11 having a small opening width and a high aspect ratio can be formed. By using this as a hole for forming the lower electrode 7A, a capacitor suitable for miniaturization can be formed.

[第3の実施例]
本発明の第3の実施例に係る半導体装置について、図20から図26を参照して詳細に説明する。第3の実施例における各部材の成膜条件やエッチング条件などは、上記の第1、第2の実施例と同じであるので共通する内容の記載は省略し、第1、第2の実施例と相違する点だけを記載する。
[Third embodiment]
A semiconductor device according to a third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. Since the film forming conditions and etching conditions of each member in the third embodiment are the same as those in the first and second embodiments, description of common contents is omitted, and the first and second embodiments are omitted. Only the differences are described.

図20は、第3の実施例に係る半導体装置として、DRAM300をその部分断面図で示す。   FIG. 20 is a partial cross-sectional view of a DRAM 300 as a semiconductor device according to the third embodiment.

図20において、キャパシタ10Bを構成する下部電極7Bは王冠形状となっている。下部電極7Bの底面部はコンタクトプラグ4(4a)の上面に接続されており、上部側面の一部は第1のサポート膜29に接続されている。第1のサポート膜29は、隣接した下部電極7B同士が接触しないように相互に支持する役割を果たしている。下部電極7Bの側面部並びに上面部は、容量絶縁膜8Bと上部電極9Bで覆われ、これらによりキャパシタ10Bが構成されている。   In FIG. 20, the lower electrode 7B constituting the capacitor 10B has a crown shape. The bottom surface portion of the lower electrode 7B is connected to the upper surface of the contact plug 4 (4a), and a part of the upper side surface is connected to the first support film 29. The first support film 29 serves to support each other so that adjacent lower electrodes 7B do not contact each other. The side surface and the upper surface of the lower electrode 7B are covered with the capacitive insulating film 8B and the upper electrode 9B, thereby constituting the capacitor 10B.

第2の実施例に係るDRAM200のキャパシタ10Aと、第3の実施例に係るDRAM300のキャパシタ10Bの占有面積を同一とした場合、キャパシタ10Bにおける下部電極7Bと容量絶縁膜8Bとの接触部は下部電極7Bの内壁及び外壁のほぼ全体となっている。これは、下部電極7Bと容量絶縁膜8Bとの接触面積が、下部電極7Aと容量絶縁膜8Aとの接触部が下部電極7Aの外壁のほぼ全体のみとなっているキャパシタ10Aにおける接触面積よりも増大することを意味する。それゆえ、キャパシタ10Bの容量をキャパシタ10Aの容量よりも増大させることができる。   When the area occupied by the capacitor 10A of the DRAM 200 according to the second embodiment and the capacitor 10B of the DRAM 300 according to the third embodiment is the same, the contact portion between the lower electrode 7B and the capacitor insulating film 8B in the capacitor 10B is the lower portion. It is almost the entire inner wall and outer wall of the electrode 7B. This is because the contact area between the lower electrode 7B and the capacitive insulating film 8B is larger than the contact area in the capacitor 10A in which the contact portion between the lower electrode 7A and the capacitive insulating film 8A is only the entire outer wall of the lower electrode 7A. It means to increase. Therefore, the capacity of the capacitor 10B can be increased more than the capacity of the capacitor 10A.

以上のように構成されているDRAMにおいて、第3の実施例によるDRAM300の製造方法は、高アスペクトホールの製造工程で用いられるものであるので、一例として高アスペクトホール11の製法について、図21から図26を参照しながら説明する。本説明では、図20の破線部で囲まれたメモリセル領域の図面を用いており、各図において(a)は平面図、(b)は平面図におけるA−A’間の断面図、(c)は平面図におけるB−B’間の断面図、(d)は平面図におけるC−C’間の断面図である。   In the DRAM configured as described above, the manufacturing method of the DRAM 300 according to the third embodiment is used in the manufacturing process of the high aspect hole. This will be described with reference to FIG. In this description, a drawing of a memory cell region surrounded by a broken line part in FIG. 20 is used, where (a) is a plan view, (b) is a cross-sectional view between AA ′ in the plan view, c) is a cross-sectional view taken along the line BB ′ in the plan view, and (d) is a cross-sectional view taken along the line CC ′ in the plan view.

高アスペクトホール11の形成までは、第2の実施例で説明した図14、図15までの工程と同じ工程を経て実現される。次に、図21を参照して、第1のサポート膜29と第1の埋め込み膜22の上面並びに高アスペクトホール11と溝26の内壁(図15)を覆うように、CVD法によって10nm厚の窒化チタン(TiN)である導電膜32を成膜した。導電膜32は、高アスペクトホール11と溝26、26aを埋め込めないように形成するので、断面U字形状となった導電膜32の内側は凹部空間となっている。導電膜32は、窒化チタンに限定されるのではなく、ルテニウム(Ru)などの金属も使用することができる。   Up to the formation of the high aspect hole 11 is realized through the same steps as those shown in FIGS. 14 and 15 described in the second embodiment. Next, referring to FIG. 21, the CVD method is used to cover the upper surfaces of the first support film 29 and the first buried film 22 and the high aspect hole 11 and the inner wall of the groove 26 (FIG. 15). A conductive film 32 made of titanium nitride (TiN) was formed. Since the conductive film 32 is formed so as not to be embedded in the high aspect hole 11 and the grooves 26 and 26a, the inside of the conductive film 32 having a U-shaped cross section is a recessed space. The conductive film 32 is not limited to titanium nitride, and a metal such as ruthenium (Ru) can also be used.

次に、高アスペクトホール11と溝26、26aを埋め込むように、ALD法による100nm厚のシリコン酸化膜である埋め込み膜31を成膜した。ここで、1サイクルにおける埋め込み膜31の成膜条件は、図5における第1の埋め込み膜22の成膜条件と同じである。ALD法によって、高アスペクト比になっている高アスペクトホール11を容易に埋め込むことができる。   Next, a buried film 31 which is a silicon oxide film having a thickness of 100 nm was formed by ALD so as to fill the high aspect hole 11 and the grooves 26 and 26a. Here, the deposition conditions of the buried film 31 in one cycle are the same as the deposition conditions of the first buried film 22 in FIG. By the ALD method, the high aspect hole 11 having a high aspect ratio can be easily embedded.

次に、図22を参照して、CMP法によって、第2のサポート膜30の上面が露出するように、埋め込み膜31と導電膜32と第2のサイドウォール膜25Aを除去した。このとき、シリコン基板1上では、第2のサポート膜30とともに、埋め込み膜31と導電膜32がX方向に延在するように露出している。   Next, referring to FIG. 22, the buried film 31, the conductive film 32, and the second sidewall film 25 </ b> A were removed by CMP so that the upper surface of the second support film 30 was exposed. At this time, the buried film 31 and the conductive film 32 are exposed on the silicon substrate 1 along with the second support film 30 so as to extend in the X direction.

次に、図23を参照して、エッチバック法により、第1のサポート膜29が露出するように、埋め込み膜31と導電膜32を除去して、残留した導電膜32を下部電極7Bとして形成した。ここで下部電極7Bは、高アスペクトホール11の側壁に接するように断面U字形状となっている。断面U字形状となった下部電極7Bの内側には、埋め込み膜31が埋め込まれて、下部電極7B、埋め込み膜31の上端部がX方向に延在して隣接している第2のサポート膜30の間から露出している。なお、X方向に延在している第2のサポート膜30の下方には、第1のサポート膜29とともに、第1の埋め込み膜22と第1のパターン6と第1のサイドウォール膜21が残留している。   Next, referring to FIG. 23, the buried film 31 and the conductive film 32 are removed by the etch back method so that the first support film 29 is exposed, and the remaining conductive film 32 is formed as the lower electrode 7B. did. Here, the lower electrode 7 </ b> B has a U-shaped cross section so as to contact the side wall of the high aspect hole 11. A buried film 31 is buried inside the lower electrode 7B having a U-shaped cross section, and the lower electrode 7B and the second support film adjacent to the upper end of the buried film 31 extend in the X direction. It is exposed from between 30. In addition, below the second support film 30 extending in the X direction, the first support film 29, the first buried film 22, the first pattern 6, and the first sidewall film 21 are provided. It remains.

次に、図24を参照して、フッ酸(HF)を主成分とする薬液を用いたウェットエッチング法によって、シリコン酸化膜である第1の埋め込み膜22と第1のパターン6と埋め込み膜31を除去した。このウェットエッチング法は、等方性エッチングであるので、第2のサポート膜30の下方における第1の埋め込み膜22と第1のパターン6も容易に除去することができる。ここに記載した以外の製法は、図17と同じである。図24(c)ではストッパー膜5と第1のサポート膜29の間は空間となっている。これは後述する図25(c)でも同様である。   Next, referring to FIG. 24, the first buried film 22, the first pattern 6, and the buried film 31 that are silicon oxide films are formed by a wet etching method using a chemical solution containing hydrofluoric acid (HF) as a main component. Was removed. Since this wet etching method is isotropic etching, the first buried film 22 and the first pattern 6 below the second support film 30 can be easily removed. Manufacturing methods other than those described here are the same as in FIG. In FIG. 24C, a space is formed between the stopper film 5 and the first support film 29. The same applies to FIG. 25C described later.

次に、図25を参照して、アッシング法によって、残留している第1のサイドウォール膜21を除去した。第1のサイドウォール膜21のアッシング条件は、図4におけるマスクパターン18’のアッシング条件と同じである。この時、残留して外壁部と内壁部が露出した下部電極7Aは、外壁部の一部にY方向に延在している第1のサポート膜29が接続されている。第1のサポート膜29は、X方向に延在している第2のサポート膜30に接続されている。下部電極7Aは、コンタクトプラグ4上に自立した状態であるが、第2のサポート膜30によりX方向、第1のサポート膜29によりY方向の2方向から支持されているので、いずれかの方向へ倒壊する不良が防止されている。図25(d)でもストッパー膜5と第1のサポート膜29の間は空間となっている。   Next, referring to FIG. 25, the remaining first sidewall film 21 was removed by ashing. The ashing conditions for the first sidewall film 21 are the same as the ashing conditions for the mask pattern 18 'in FIG. At this time, in the lower electrode 7A, the outer wall portion and the inner wall portion that remain to be exposed, the first support film 29 extending in the Y direction is connected to a part of the outer wall portion. The first support film 29 is connected to a second support film 30 extending in the X direction. The lower electrode 7A is in a state of being self-supported on the contact plug 4, but is supported by the second support film 30 from the X direction and the first support film 29 from the two directions of the Y direction. Failure to collapse is prevented. Also in FIG. 25D, a space is formed between the stopper film 5 and the first support film 29.

次に、図26を参照して、下部電極7Aの露出面を覆うように、CVD法またはALD法によって容量絶縁膜8Aを形成した。容量絶縁膜8Aの形成以後の工程は、第1実施例や図19で説明したのと同様である。   Next, referring to FIG. 26, a capacitive insulating film 8A was formed by CVD or ALD so as to cover the exposed surface of lower electrode 7A. The steps after the formation of the capacitive insulating film 8A are the same as those described in the first embodiment and FIG.

以上に示した製法によって、図20に示したDRAM300が完成する。   The DRAM 300 shown in FIG. 20 is completed by the manufacturing method described above.

以上説明したように、本発明の半導体装置の製造方法によれば、下部電極7(7A、7B)を形成する層間絶縁膜6a(第1のパターン6)に、高アスペクトとなったカーボン膜である第1のサイドウォール膜21を形成してから、アッシングあるいはドライエッチングによって第1のサイドウォール膜21を除去することで、高アスペクトホール11を形成している。アッシングによる製法によれば、高アスペクトホール11の形成時に、ドライエッチングで層間絶縁膜を加工することがないので、高アスペクトホール11を容易に形成することができる。   As described above, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the carbon film having a high aspect is formed on the interlayer insulating film 6a (first pattern 6) forming the lower electrode 7 (7A, 7B). The high aspect hole 11 is formed by forming the first sidewall film 21 and then removing the first sidewall film 21 by ashing or dry etching. According to the manufacturing method by ashing, since the interlayer insulating film is not processed by dry etching when the high aspect hole 11 is formed, the high aspect hole 11 can be easily formed.

ドライエッチングによる製法によっても、ドライエッチングの対象膜をカーボン膜としているので、シリコン酸化膜よりは高アスペクトホール11の形成が容易となる。   Also by the manufacturing method by dry etching, since the target film for dry etching is a carbon film, it is easier to form the high aspect hole 11 than the silicon oxide film.

さらに、高アスペクトホール11の横寸法X5は、第1のサイドウォール膜21の膜厚に依存し、縦寸法Y5は、第2のサイドウォール膜25Aの膜厚に依存している。また高アスペクトホール11のX方向の間隔X6は、マスクパターン18’(第1のパターン6)の幅X2と溝20の幅X3に依存し、Y方向の間隔Y6は、コアパターン23’の幅Y2と溝24の幅Y3に依存している。つまり、高アスペクトホール11の寸法及び間隔は、容易に調整可能な成膜の膜厚と、ドライエッチングで比較的容易に形成できる矩形パターンと溝の寸法に依存しているので、高アスペクトホールの寸法調整は、容易に行うことができる。   Further, the horizontal dimension X5 of the high aspect hole 11 depends on the film thickness of the first sidewall film 21, and the vertical dimension Y5 depends on the film thickness of the second sidewall film 25A. Further, the interval X6 in the X direction of the high aspect hole 11 depends on the width X2 of the mask pattern 18 '(first pattern 6) and the width X3 of the groove 20, and the interval Y6 in the Y direction is the width of the core pattern 23'. It depends on Y2 and the width Y3 of the groove 24. That is, the dimensions and spacing of the high aspect holes 11 depend on the film thickness of the film that can be easily adjusted and the dimensions of the rectangular patterns and grooves that can be formed relatively easily by dry etching. The dimension adjustment can be easily performed.

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明は、上記の実施例に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Needless to say, it is included in the range.

1 シリコン基板
2、3、6a、12、17 層間絶縁膜
4、4a、13、15 コンタクトプラグ
6 第1のパターン
7、7A、7B 下部電極
8 容量絶縁膜
9、9A、9B 上部電極
10 キャパシタ
16 配線
20、24、26、26a、27 溝
21 第1のサイドウォール膜
22 第1の埋め込み膜
23 マスク膜
23’ コアパターン
25 被覆膜
25A 第2のサイドウォール膜
28 第2の埋め込み膜
29 第1のサポート膜
30 第2のサポート膜
100、200、300 DRAM
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 2, 3, 6a, 12, 17 Interlayer insulating film 4, 4a, 13, 15 Contact plug 6 1st pattern 7, 7A, 7B Lower electrode 8 Capacitance insulating film 9, 9A, 9B Upper electrode 10 Capacitor 16 Wiring 20, 24, 26, 26a, 27 Groove 21 First sidewall film 22 First buried film 23 Mask film 23 'Core pattern 25 Cover film 25A Second sidewall film 28 Second buried film 29 Second 1 support film 30 second support film 100, 200, 300 DRAM

Claims (11)

半導体基板上に形成した層間絶縁膜を、第1のパターン形成工程により処理して第1の方向に延在する第1のパターンを形成し、前記第1のパターンの両側壁にLPカーボン膜からなる第1のサイドウォール膜を形成する工程と、
全面に第1の埋め込み膜を形成して前記第1のパターン間に形成されている空間を埋設する工程と、
前記第1の方向に直角な方向となる第2の方向にパターンを形成する第2のパターン形成工程を用いて前記第1の方向に延在している前記第1のサイドウォール膜に、前記第1の方向に所定間隔で配置される複数の第1のホールを形成する工程と、
前記第1のホールを第2の埋め込み膜で埋設することにより、前記第1のサイドウォール膜を第1の方向に関して分断する工程と、
残存している前記第1のサイドウォール膜を除去して複数の第2のホールを形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
An interlayer insulating film formed on the semiconductor substrate is processed by a first pattern forming process to form a first pattern extending in a first direction, and an LP carbon film is formed on both side walls of the first pattern. Forming a first sidewall film comprising:
Forming a first buried film on the entire surface and burying a space formed between the first patterns;
The first sidewall film extending in the first direction using a second pattern forming step of forming a pattern in a second direction that is a direction perpendicular to the first direction, Forming a plurality of first holes arranged at predetermined intervals in a first direction;
Dividing the first sidewall film with respect to the first direction by burying the first hole with a second buried film;
Removing the remaining first sidewall film to form a plurality of second holes;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記第1のサイドウォール膜として、LPCVD法によってLPカーボン膜を成膜することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。   2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein an LP carbon film is formed as the first sidewall film by an LPCVD method. 前記第2のパターン形成工程は、前記第1の埋め込み膜上に、前記第2の方向に延在する第2のパターンを形成すると共に、該第2のパターンの両側壁に第2のサイドウォール膜を形成する工程を含み、
全ての前記第1のホールの前記第1の方向の寸法Y4を同じとし、且つ等ピッチ間隔で配置するために、前記第2のパターンの間隔Y1を該第2のパターンの幅Y2の3倍となるように設定し、さらに前記第2のサイドウォール膜の膜厚を前記第2のパターンの幅Y2と同じ値にすることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置の製造方法。
In the second pattern forming step, a second pattern extending in the second direction is formed on the first buried film, and second sidewalls are formed on both side walls of the second pattern. Forming a film,
In order to make all the first holes have the same dimension Y4 in the first direction and are arranged at equal pitch intervals, the interval Y1 of the second pattern is three times the width Y2 of the second pattern. 3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising setting the film thickness of the second sidewall film to the same value as the width Y2 of the second pattern. .
全ての前記第2のホールの前記第2の方向の間隔X6を同じとし、且つ等ピッチ間隔で配置するために、前記第1のパターンの間隔X1を該第1のパターンの幅X2の3倍となるように設定し、さらに前記第1のサイドウォール膜の膜厚を前記第1のパターンの幅X2と同じ値にすることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   In order to arrange all the second holes with the same interval X6 in the second direction and at equal pitch intervals, the interval X1 of the first pattern is three times the width X2 of the first pattern. The film thickness of the first sidewall film is set to the same value as the width X2 of the first pattern. A method for manufacturing a semiconductor device. さらに、前記第2のホールの内壁に、キャパシタを構成する下部電極、容量絶縁膜、上部電極を順に形成する工程を含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   5. The semiconductor according to claim 1, further comprising a step of sequentially forming a lower electrode, a capacitor insulating film, and an upper electrode constituting a capacitor on an inner wall of the second hole. Device manufacturing method. 半導体基板上に形成した層間絶縁膜を、第1のパターン形成工程により処理して第1の方向に延在する第1のパターンを形成し、前記第1のパターンの両側壁にLPカーボン膜からなる第1のサイドウォール膜を形成する工程と、
全面に第1の埋め込み膜を形成して前記第1のパターン間に形成されている空間を埋設する工程と、
前記第1の方向に直角な方向となる第2の方向にパターンを形成する第2のパターン形成工程を用いて前記第1の方向に延在している前記第1のサイドウォール膜に、前記第1の方向に所定間隔で配置される複数の高アスペクトホールを形成することにより、前記第1のサイドウォール膜を第1の方向に関して分断する工程と、
前記高アスペクトホールを導電膜で埋設し、柱状の下部電極を形成する工程と、
前記下部電極の周囲に位置する前記層間絶縁膜、前記第1の埋め込み膜、残存している前記第1のサイドウォール膜を除去して前記下部電極の外面を露出させる工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
An interlayer insulating film formed on the semiconductor substrate is processed by a first pattern forming process to form a first pattern extending in a first direction, and an LP carbon film is formed on both side walls of the first pattern. Forming a first sidewall film comprising:
Forming a first buried film on the entire surface and burying a space formed between the first patterns;
The first sidewall film extending in the first direction using a second pattern forming step of forming a pattern in a second direction that is a direction perpendicular to the first direction, Dividing the first sidewall film with respect to the first direction by forming a plurality of high aspect holes arranged at predetermined intervals in the first direction;
Burying the high aspect hole with a conductive film to form a columnar lower electrode;
Removing the interlayer insulating film located around the lower electrode, the first buried film, and the remaining first sidewall film to expose the outer surface of the lower electrode;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記第1のサイドウォール膜として、LPCVD法によってLPカーボン膜を成膜することを特徴とする請求項6に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein an LP carbon film is formed as the first sidewall film by an LPCVD method. さらに、前記露出した下部電極の外面に、キャパシタを構成する容量絶縁膜、上部電極を順に形成する工程を含むことを特徴とする請求項6又は7に記載の半導体装置の製造方法。   8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, further comprising a step of sequentially forming a capacitor insulating film and an upper electrode constituting a capacitor on the exposed outer surface of the lower electrode. 半導体基板上に形成した層間絶縁膜を、第1のパターン形成工程により処理して第1の方向に延在する第1のパターンを形成し、前記第1のパターンの両側壁にLPカーボン膜からなる第1のサイドウォール膜を形成する工程と、
全面に第1の埋め込み膜を形成して前記第1のパターン間に形成されている空間を埋設する工程と、
前記第1の方向に直角な方向となる第2の方向にパターンを形成する第2のパターン形成工程を用いて前記第1の方向に延在している前記第1のサイドウォール膜に、前記第1の方向に所定間隔で配置される複数の高アスペクトホールを形成することにより、前記第1のサイドウォール膜を第1の方向に関して分断する工程と、
前記高アスペクトホールの内壁に導電膜を下部電極として形成する工程と、
前記下部電極の周囲に位置する前記層間絶縁膜、前記第1の埋め込み膜、残存している前記第1のサイドウォール膜を除去して前記下部電極の外面を露出させる工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
An interlayer insulating film formed on the semiconductor substrate is processed by a first pattern forming process to form a first pattern extending in a first direction, and an LP carbon film is formed on both side walls of the first pattern. Forming a first sidewall film comprising:
Forming a first buried film on the entire surface and burying a space formed between the first patterns;
The first sidewall film extending in the first direction using a second pattern forming step of forming a pattern in a second direction that is a direction perpendicular to the first direction, Dividing the first sidewall film with respect to the first direction by forming a plurality of high aspect holes arranged at predetermined intervals in the first direction;
Forming a conductive film on the inner wall of the high aspect hole as a lower electrode;
Removing the interlayer insulating film located around the lower electrode, the first buried film, and the remaining first sidewall film to expose the outer surface of the lower electrode;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記第1のサイドウォール膜として、LPCVD法によってLPカーボン膜を成膜することを特徴とする請求項9に記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein an LP carbon film is formed as the first sidewall film by an LPCVD method. さらに、前記露出した下部電極の外面に、キャパシタを構成する容量絶縁膜、上部電極を順に形成する工程を含むことを特徴とする請求項9又は10に記載の半導体装置の製造方法。   11. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, further comprising a step of sequentially forming a capacitor insulating film and an upper electrode constituting a capacitor on the exposed outer surface of the lower electrode.
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