JP2013243342A - Semiconductor device, and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、メモリセルを有する半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device having memory cells.
DRAM(Dynamic Random Access Memory)セルのようなメモリセルでは、データを記憶する回路であるメモリマットの周囲に、サブワードドライバおよびセンスアンプのような周辺回路が形成されている。 In a memory cell such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory) cell, peripheral circuits such as a sub word driver and a sense amplifier are formed around a memory mat that is a circuit for storing data.
メモリマットには、容コンと呼ばれるコンタクト層の上に形成されキャパシタがマトリックス状に形成されているが、このキャパシタの形成には、通常、ウェットエッチングを用いてキャパシタの層間絶縁膜を除去する外抜き工程が必要となる。しかしながら、外抜き工程時において、ウェットエッチングで使用される溶液が周辺回路に染み出し、製品の歩留まりが低下したり、製品の品質が低下したりするなどの問題があった。 In a memory mat, capacitors are formed on a contact layer called a capacitor and are formed in a matrix. This capacitor is usually formed by removing the interlayer insulating film of the capacitor using wet etching. A punching process is required. However, during the external removal process, there is a problem that the solution used in wet etching oozes out to the peripheral circuit, resulting in a decrease in product yield and a decrease in product quality.
これに対して特許文献1に記載の半導体装置は、メモリマットを囲むように、窒化シリコンなどからなる支持膜を容コンの層間酸化膜の上に形成することで、ウェットエッチングで使用される溶液がメモリマットの横方向や上面側から周辺回路に染み出すことを防止している。 On the other hand, in the semiconductor device described in Patent Document 1, a solution used in wet etching is formed by forming a support film made of silicon nitride or the like on an interlayer oxide film of a capacitor so as to surround the memory mat. Prevents the memory mat from seeping into the peripheral circuit from the lateral direction or the upper surface side.
しかしながら特許文献1に記載の半導体装置では、ウェットエッチングで使用される溶液が周辺回路に染み出すことを防止できないことがあるという問題がある。 However, the semiconductor device described in Patent Document 1 has a problem that it may not be possible to prevent the solution used in wet etching from leaking into the peripheral circuit.
以下、この問題点を図8および9を用いて説明する。なお、図8は、メモリマットの上面図、図9は、メモリマットの外周部(図8のB−B’ライン)における断面図であり、問題点が発生する現象等が書き込まれている。 Hereinafter, this problem will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a top view of the memory mat, and FIG. 9 is a cross-sectional view of the outer periphery of the memory mat (B-B ′ line in FIG. 8), in which phenomena that cause problems are written.
図8および図9に示すように、メモリマット10の各キャパシタ1は容コン2の上に形成されている。しかしながら、メモリセルのレイアウト上の制約や、フォトリソグラフィによるパターンの位置ずれなどの影響で、キャパシタ1の位置と容コン2の位置とが完全には一致せず、図9に示したように、キャパシタ1が容コン2を踏み外してしまうことがある。 As shown in FIGS. 8 and 9, each capacitor 1 of the memory mat 10 is formed on a capacitor 2. However, the position of the capacitor 1 and the position of the capacitor capacitor 2 do not completely coincide with each other due to the constraints on the layout of the memory cell and the positional deviation of the pattern caused by photolithography. As shown in FIG. The capacitor 1 may step off the capacitor 2.
従来、キャパシタ1と容コン2との間にパッドを差し込むことで、キャパシタの踏み外しを防止していたが、近年では、半導体装置の微細化の影響により、パッドを形成するためにもダブルパターニングを行うことが多くなり、パッドの形成にかかるコストが高くなっている。このため、パッドを使用しないパッドレス化が進み、その結果、キャパシタ1の踏み外しが増えている。 Conventionally, the pad is inserted between the capacitor 1 and the capacitor 2 to prevent the capacitor from being stepped on. In recent years, due to the miniaturization of the semiconductor device, double patterning is also performed to form the pad. This is often done, and the cost for forming the pad is high. For this reason, padlessness which does not use a pad advances, As a result, the stepping off of the capacitor 1 increases.
また、キャパシタの微細化に伴い、キャパシタ1の下部電極1Aの薄膜化が進んでおり、その結果、ウェットエッチで使用される溶液が下部電極1Aから下に染み出すことがある。このとき、キャパシタ1が容コン2を踏み外していると、溶液が、キャパシタ1の下にある容コンの層間酸化膜3に大量に染み出してしまう。 Further, as the capacitor is miniaturized, the thickness of the lower electrode 1A of the capacitor 1 is reduced, and as a result, the solution used for wet etching may ooze downward from the lower electrode 1A. At this time, if the capacitor 1 has stepped off the capacitor 2, the solution will ooze out in a large amount into the interlayer oxide film 3 of the capacitor under the capacitor 1.
特にメモリマット10の最外周部にあるキャパシタ1が容コン2を踏み外していると、溶液が容コン2の層間酸化膜3を介して周辺回路にまで染み出してしまい、周辺回路において層間酸化膜3の大規模な溶出が発生してしまう。 In particular, when the capacitor 1 at the outermost periphery of the memory mat 10 has stepped off the capacitor 2, the solution oozes out to the peripheral circuit through the interlayer oxide film 3 of the capacitor 2, and the interlayer oxide film in the peripheral circuit. 3 large-scale elution occurs.
メモリマット10内であれば、溶液が層間酸化膜3に染み出しても救済することは可能であるが、溶液が周辺回路にまで染み出してしまうと救済は非常に困難となるため、周辺回路への溶液の染み出しを防止することは重要である。 If it is in the memory mat 10, the solution can be repaired even if the solution oozes out to the interlayer oxide film 3, but if the solution oozes out to the peripheral circuit, the repair becomes very difficult. It is important to prevent leaching of the solution into.
これに対して特許文献1に記載の半導体装置では、キャパシタと容コンとの間にパッドを差し込むことを前提としているため、キャパシタの踏み外しは考慮されておらず、容コンの層間酸化膜の上に支持膜を形成しているだけなので、溶液が容コンの層間酸化膜を介して周辺回路に染み出すことを防止することができない。 On the other hand, in the semiconductor device described in Patent Document 1, since it is assumed that a pad is inserted between the capacitor and the capacitor, the stepping off of the capacitor is not taken into consideration, and the upper surface of the interlayer oxide film of the capacitor is not considered. Therefore, the solution cannot be prevented from oozing out to the peripheral circuit through the interlayer oxide film of the capacitor.
本発明による半導体装置は、メモリマットと、前記メモリマットの周囲に形成された周辺回路とを有する半導体装置であって、前記メモリマットは、第1のキャパシタを有する本体部と、前記本体部と前記周辺回路との間に形成された直線状の導電膜と、前記導電膜と底部が接して形成された第2のキャパシタと、を有し、前記第1のキャパシタは、コンタクト層と底部が接して形成されている。 A semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device having a memory mat and a peripheral circuit formed around the memory mat, wherein the memory mat includes a main body having a first capacitor, and the main body. A linear conductive film formed between the peripheral circuit and a second capacitor formed in contact with the conductive film and the bottom, wherein the first capacitor has a contact layer and a bottom It is formed in contact.
本発明による半導体装置の製造方法は、上記の半導体装置の製造方法であって、前記導電膜と、前記周辺回路内の所定の配線とを単一のマスクを用いてパターニングする工程を有する。 A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device as described above, and includes a step of patterning the conductive film and a predetermined wiring in the peripheral circuit using a single mask.
本発明によれば、本体部と周辺回路との間にある第2のキャパシタは導電膜と底部が接しているので、ウェットエッチングで使用される溶液が第2のキャパシタの下部電極から容コンの層間酸化膜に溶液が染み出すことを防止することが可能になり、周辺回路への溶液の染み出しを防止することが可能になる。さらに、導電膜が直線状であるので、導電膜を周辺回路の所定の配線と単一のマスクを用いてパターニングすることが可能になるため、マスク枚数の増加にかかるコストの増加を抑制することが可能になる。したがって、低コストで製品の歩留まりや品質を向上させることが可能になる。 According to the present invention, since the second capacitor between the main body and the peripheral circuit is in contact with the conductive film and the bottom, the solution used in the wet etching is transferred from the lower electrode of the second capacitor to the capacitor. It becomes possible to prevent the solution from seeping out into the interlayer oxide film, and it is possible to prevent the solution from seeping out into the peripheral circuit. Furthermore, since the conductive film is linear, it is possible to pattern the conductive film using a predetermined wiring and a single mask of the peripheral circuit, thereby suppressing an increase in the cost for increasing the number of masks. Is possible. Therefore, the yield and quality of the product can be improved at low cost.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、同じ機能を有するものには同じ符号を付け、その説明を省略する場合がある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, components having the same function may be denoted by the same reference numerals and description thereof may be omitted.
図1は、本発明の第1の実施形態の半導体装置に備わったメモリセルを模式的に示した上面図である。 FIG. 1 is a top view schematically showing a memory cell provided in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
図1に示すメモリセル100は、マトリックス状に形成された複数のメモリマット101と、各メモリマット101の周囲に形成された周辺回路102とを有する。なお、本実施形態では、各メモリマット101は、矩形状に形成されており、メモリマット101の面方向のうち、メモリマット101の一辺に沿った方向をX方向、X方向に直交する方向をY方向とする。
A memory cell 100 shown in FIG. 1 includes a plurality of
図2は、メモリマット101とその周囲に形成された周辺回路102の一例を示す図である。図2に示すように、メモリマット101の周囲には、周辺回路102であるサブワードドライバ(SWD)103およびセンスアンプ(SAMP)104が形成されている。具体的には、メモリマット101のX方向の両隣には、サブワードドライバ103が形成され、メモリマット101のY方向の両隣には、センスアンプ104が形成されている。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the
図3は、メモリマット101の構成の一例を模式的に示す上面図である。
FIG. 3 is a top view schematically showing an example of the configuration of the
図3に示すように、メモリマット101は、その面内の第1方向であるY方向に延在する複数のビット線201と、各ビット線201に沿って並んで形成される複数の容コン202と、各容コン202の上に形成された複数のキャパシタ203とを有する。
As shown in FIG. 3, the
各ビット線201は、第2方向であるX方向に所定の間隔で配置される。また、各ビット線201のうちの最外周にあるビット線201Aは、ダミービット線である。 The bit lines 201 are arranged at predetermined intervals in the X direction, which is the second direction. The bit line 201A on the outermost periphery of the bit lines 201 is a dummy bit line.
各容コン202は、メモリマット101のスイッチ素子であるMOSFETを構成する拡散層とキャパシタ203とを電気的に接続するコンタクト層である。また、各容コン202のうち、Y方向の最外周にある容コン202Aは、ダミー容コンである。以下、ビット線201Aをダミービット線201Aと称し、容コン202Aをダミー容コン202Aと称することもある。
Each
ダミービット線201Aおよびダミー容コン202Aに囲まれた部分が、実際にデータを記憶する本体部200となる。したがって、本体部200と周辺回路102とのX方向の間に、Y方向に延在するダミービット線201Aが形成されていることになり、本体部200と周辺回路102とのY方向の間に、X方向に1列に並んだダミー容コン202Aが形成されることになる。
A portion surrounded by the dummy bit line 201A and the
また、本体部200と周辺回路102との間には、直線状の導電膜である最外周容コンパッド204がダミー容コン202Aを覆うように形成される。
An outermost
最外周容コンパッド204は、具体的には、本体部200のY方向の両辺のそれぞれ設けられ、X方向に延在している。なお、本体部200のキャパシタ203である第1のキャパシタは、容コン202に底部が接して形成され、ダミー容コン202Aの上のキャパシタ203である第2のキャパシタは、最外周容コンパッド204に底部が接して形成される。
Specifically, the outermost
図4は、メモリマット101の外周部(図2のA−A’ライン)における縦断面図である。 4 is a vertical cross-sectional view of the outer periphery of the memory mat 101 (A-A ′ line in FIG. 2).
図4に示すように、各容コン202は、層間酸化膜211に埋設されている。なお、層間酸化膜211の材料は、例えば、SiO2(二酸化ケイ素)などである。
As shown in FIG. 4, each
容コン202のうちのダミー容コン202Aの上には、底部がダミー容コン202Aと接するように最外周容コンパッド204が形成されている。
An outermost
また、容コン202、層間酸化膜211および最外周容コンパッド204を覆うように層間絶縁膜212が形成されており、層間絶縁膜212を貫通して、容コン202に直接または最外周容コンパッド204を介して接触したキャパシタ203が形成されている。
Further, an
具体的には、ダミー容コン202Aを除く各容コン202の上には、底部が容コン202と直接接するように第1のキャパシタ203Aが形成され、ダミー容コン202Aの上には、底部が最外周容コンパッド204と接するように第2のキャパシタ203Bが形成されている。なお、層間絶縁膜212の材料は、例えば、SiN(窒化シリコン)などである。
Specifically, a
なお、最外周容コンパッド204は、周辺回路102内の所定の配線(例えば、センスアンプ104内のM0配線221)を、単一のマスクを用いて同時露光することによりパターニングすることで形成される。
The outermost
以上説明したように本実施形態によれば、本体部200と周辺回路102との間にある第2のキャパシタ203Bは最外周容コンパッド204と底部が接しているので、ウェットエッチングで使用される溶液が第2のキャパシタ203Bの下部電極から容コンの層間酸化膜211に溶液が染み出すことを防止することが可能になり、周辺回路102への溶液の染み出しを防止することが可能になる。また、最外周容コンパッド204が直線状であるので、最外周容コンパッド204を周辺回路102の所定の配線と単一のマスクを用いてパターニングすることが可能になるため、マスク枚数の増加にかかるコストの増加を抑制することが可能になる。したがって、低コストで製品の歩留まりや品質を向上させることが可能になる。
As described above, according to the present embodiment, the
また、本実施形態では、本体部200と周辺回路102のY方向の間には、ダミービット線201が形成されている。したがって、ダミービット線201によりX方向に対する溶液の染み出しを防止することが可能になるため、溶液がX方向、すなわちサブワードドライバ103に染み出すことを防止することが可能になる。
In the present embodiment, a dummy bit line 201 is formed between the main body 200 and the peripheral circuit 102 in the Y direction. Therefore, since the dummy bit line 201 can prevent the solution from leaking out in the X direction, it is possible to prevent the solution from leaking out in the X direction, that is, the
このように本実施形態による半導体装置は、メモリマット(101)と、メモリマット(101)の周囲に形成された周辺回路(104)とを有し、メモリマット(101)は、第1のキャパシタ(203A)を有する本体部(200)と、本体部(200)と周辺回路(104)との間に形成された直線状の導電膜(204)と、導電膜(204)と底部が接して形成された第2のキャパシタ(203B)と、を有し、第1のキャパシタ(203A)がコンタクト層(202)と底部が接して形成されて構成されている。 As described above, the semiconductor device according to the present embodiment includes the memory mat (101) and the peripheral circuit (104) formed around the memory mat (101). The memory mat (101) includes the first capacitor. (203A), a linear conductive film (204) formed between the main body (200) and the peripheral circuit (104), and the conductive film (204) and the bottom are in contact with each other. A second capacitor (203B) formed, and the first capacitor (203A) is formed in contact with the contact layer (202).
また、本実施形態による半導体装置は、メモリマット(101)の面内の第1方向に延在するビット線(201)を有し、導電膜(204)は、本体部(200)と周辺回路(104)との第1方向の間に、第1方向とは直交する第2方向に沿って形成されている。 In addition, the semiconductor device according to the present embodiment has the bit line (201) extending in the first direction in the plane of the memory mat (101), and the conductive film (204) includes the main body (200) and the peripheral circuit. (104) between the first direction and the second direction perpendicular to the first direction.
また、本実施形態による半導体装置は、本体部(200)と周辺回路(104)との第2方向の間に、第1方向に延在するダミービット線(201A)を有して構成されている。 In addition, the semiconductor device according to the present embodiment includes the dummy bit line (201A) extending in the first direction between the second direction of the main body (200) and the peripheral circuit (104). Yes.
また、本実施形態による半導体装置の製造方法は、導電膜(204)と、周辺回路(104)内の所定の配線(221)とを単一のマスクを用いてパターニングする工程を有して行われる。 In addition, the method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment includes a step of patterning the conductive film (204) and the predetermined wiring (221) in the peripheral circuit (104) using a single mask. Is called.
次に本発明の他の実施形態を説明する。 Next, another embodiment of the present invention will be described.
図5は、本発明の第2の実施形態の半導体装置に備わったメモリマットの構成を模式的に示す上面図である。 FIG. 5 is a top view schematically showing the configuration of the memory mat provided in the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.
図5に示すメモリマット101Aは、図2で示したメモリマット101と比べて、図2で示したメモリマット101と比べて、最外周容コンパッド204の代わりに、最外周容コンパッド204Aを有する点で異なる。
Compared with the
最外周容コンパッド204Aは、最外周容コンパッド204と比べて横幅が広く、容コン202のうちY方向の最外周部の1列分の容コン202だけでなく、最外周部の複数列分(図4では、2列分)の容コン202を覆うように形成される。この場合、最外周容コンパッド204に覆われた全て容コン202がダミー容コン202Aとなり、第2のキャパシタ203Bの全てが最外周容コンパッドと底部が接して形成される。
The outermost
したがって、第2のキャパシタ203Bは、周辺回路102(具体的には、センスアンプ104)から本体部200に向かうY方向に複数並んで形成されることとなる。このため、溶液が層間酸化膜211を介して周辺回路に染み出すことをより確実に防止することが可能になる。
Therefore, a plurality of
このように本実施形態による半導体装置は、第2のキャパシタ(202B)が、周辺回路(102)から本体部(200)に向かう方向に複数並んで設けられて構成される。 As described above, the semiconductor device according to the present embodiment is configured by arranging a plurality of second capacitors (202B) in the direction from the peripheral circuit (102) toward the main body (200).
図6は、本発明の第3の実施形態の半導体装置に備わったメモリマットの構成を模式的に示す上面図である。 FIG. 6 is a top view schematically showing the configuration of the memory mat provided in the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.
図6に示すメモリマット101Bは、図2で示したメモリマット101と比べて、最外周容コンパッド204の代わりに、最外周容コンパッド204Bを有する点で異なる。
The memory mat 101B shown in FIG. 6 differs from the
最外周容コンパッド204Bは、最外周容コンパッド204の両端がY方向に、周辺回路102(具体的には、センスアンプ104)に向かう側とは逆側に向かって曲がっている形状を有する。なお、最外周容コンパッド204Bは、最外周容コンパッド204の少なくとも一端がY方向に曲がった形状でもよい。
The outermost
ウェットエッチングに使用する溶液の層間酸化膜211への染み出しが多い場合に、メモリマット101Bのコーナーからサブワードドライバ103に溶液が染み出す可能性があるが、本実施形態では、最外周容コンパッド204Bの端がY方向にセンスアンプ104とは逆側に向かって曲がっているので、溶液の層間酸化膜211への染み出しが多い場合でも、サブワードドライバ103に溶液が染み出すことを防止することが可能になる。
When there is a large amount of the solution used for wet etching to the
このように本実施形態による半導体装置は、導電膜(204)の少なくとも一端が第1方向に周辺回路(102)とは逆側に曲がって形成されて構成される。 As described above, the semiconductor device according to the present embodiment is configured such that at least one end of the conductive film (204) is bent in the first direction to the side opposite to the peripheral circuit (102).
図7は、本発明の第4の実施形態の半導体装置に備わったメモリマットの構成を模式的に示す上面図である。 FIG. 7 is a top view schematically showing the configuration of the memory mat provided in the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention.
図7に示すメモリマット101Cは、図2で示したメモリマット101と比べて、最外周容コンパッド204の代わりに、最外周容コンパッド204Cを有する点で異なる。
The memory mat 101C shown in FIG. 7 is different from the
最外周容コンパッド204Cは、Y方向だけでなく、本体部200を囲繞するようにX方向にも形成される。このため、溶液がX方向、すなわちサブワードドライバ103に染み出すことをより確実に防止することが可能になる。
The outermost
このように本実施形態の半導体装置は、導電膜(204C)が本体部(200)を囲繞するように形成されて構成される。 As described above, the semiconductor device of the present embodiment is configured by forming the conductive film (204C) so as to surround the main body (200).
図10Aおよび図10Bは、本発明の第5の実施形態の半導体装置に備わったメモリセルの構成を示す図である。具体的には、図10Aは、本実施形態のメモリマット101および周辺回路102の一例を示す図であり、図10Bは、図10Aに示した領域Rを拡大した図である。ただし、図10Bでは、図10Aに示した領域Rを右回りに90°回転させている。なお、図10Aに示した構成は、図2に示した構成と同じ構成を有する。
10A and 10B are diagrams showing a configuration of a memory cell provided in the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 10A is a diagram showing an example of the
図10Bの左側に示されたように、メモリマット101において、メモリ素子が形成されるアクティブ領域11はXおよびY方向に対して斜めに形成され、ワード線12はX方向に形成され、ビット線13はY方向に形成されている。アクティブ領域11のそれぞれには、容コン14が形成され、その容コン14の上には、キャパシタが形成されている。なお、領域Rには、メモリマット101の最外周部(すなわち、メモリマット101と周辺回路102との境界)にある容コンであるダミー容コンも含まれている。また、ビット線13の下には、ビットコンタクト層(Poly−Si)であるビットコン13Aが形成されている。
As shown on the left side of FIG. 10B, in the
また、図10Bの右側には、周辺回路102(具体的には、センスアンプ回路104)が形成される領域である周辺回路領域の一部が示されており、その周辺回路領域には、ゲート(以下、周辺ゲート15と呼ぶ)およびコンタクト層(以下、周辺コン16と呼ぶ)とが形成されている。 10B shows a part of the peripheral circuit region in which the peripheral circuit 102 (specifically, the sense amplifier circuit 104) is formed. The peripheral circuit region includes a gate. (Hereinafter referred to as peripheral gate 15) and a contact layer (hereinafter referred to as peripheral capacitor 16) are formed.
以下、図10Bで示したメモリマット101および周辺回路102を有するメモリセルを形成する形成方法を図11〜図23を参照して説明する。なお、以下の図11〜図23において、(a)は、図10BのA−A’線に沿った断面を示す図であり、(b)は、図10BのB−B’線に沿った断面を示す図であり、(c)は、図10BのC−C’線に沿った断面を示す図である。
Hereinafter, a method for forming a memory cell having the
先ず、図11に示すように、メモリマット101が形成されるセル領域上に容コン14が形成され、周辺回路領域上に周辺コン16が形成される。
First, as shown in FIG. 11, the capacitor capacitor 14 is formed on the cell region where the
図11に示した構成までの形成方法を簡単に説明すると、先ず、シリコン基板(Si−sub)21にアクティブ領域が周期的に形成され、STI(Shallow Trench Isolation)法によって、それらのアクティブ領域の間にシリコン酸化膜(SiO2)22が埋設される。さらに、シリコン基板にイオンが注入される。 The formation method up to the configuration shown in FIG. 11 will be briefly described. First, active regions are periodically formed on a silicon substrate (Si-sub) 21, and these active regions are formed by STI (Shallow Trench Isolation) method. A silicon oxide film (SiO 2) 22 is buried in between. Further, ions are implanted into the silicon substrate.
続いて、アクティブ領域に埋め込みワード線用の溝が形成され、その溝が、ゲート絶縁膜(Gate−Ox)23、拡散バリア材料(TiN)24およびゲート電極材料(W)25で埋められることで、埋め込みワード線が形成される。そして、シリコン基板21に再度イオンが注入され、その後、溝が窒化シリコン膜(SiN)26で完全に覆われ、さらに、シリコン酸化膜(SiO2)27でシリコン基板21が完全に覆われる。
Subsequently, a trench for a buried word line is formed in the active region, and the trench is filled with a gate insulating film (Gate-Ox) 23, a diffusion barrier material (TiN) 24, and a gate electrode material (W) 25. A buried word line is formed. Then, ions are implanted again into the
そして、アクティブ領域内の、2本のワード線で挟まれた箇所にビットコン13Aが形成され、その後、セル領域では、ビット線13が形成され、周辺回路領域では、周辺ゲート15が形成される。周辺回路のゲートにイオンが注入された後、セル領域には、ビットコン上のビット線13間に、窒化シリコン膜28を介して、ポリシリコン層(Poly−Si)29、拡散バリア層(TiN)30およびタングステン層(W)31で構成される容コン14が形成され、周辺回路領域には、周辺コン16が形成される。なお、容コン14の間は、窒化シリコン膜32で埋められる。周辺コン16は、周辺ゲート15にサイドウォール絶縁膜を介して隣接して形成され、拡散層(具体的には、ソース拡散層またはドレイン拡散層)33に接続する。
Then, a
なお、周辺回路領域の各部の詳細な構成については、発明と直接関係しないため、省略するが、図11では、周辺回路領域の各部の材料等を示している。 Note that the detailed configuration of each part of the peripheral circuit region is not directly related to the invention and is omitted, but FIG. 11 shows materials and the like of each part of the peripheral circuit region.
以上のように図11に示したメモリセルが形成されると、次に、図12に示すように、スパッタ法によって、そのメモリセルの上に、10nmの窒化タングステン膜(WN)51および40nmのタングステン膜(W)52が形成される。 When the memory cell shown in FIG. 11 is formed as described above, next, as shown in FIG. 12, a 10 nm tungsten nitride film (WN) 51 and a 40 nm film are formed on the memory cell by sputtering. A tungsten film (W) 52 is formed.
その後、図13に示すように、タングステン膜52上にフォトレジスト(PR)53が塗布され、そのフォトレジスト53に対して、セル領域の最外周部の容コン14の上部と周辺回路領域の周辺コン16の上部とにフォトレジスト53が残るように、露光を用いたパターニングが行われる。さらに、プラズマドライエッチング法によって、フォトレジスト53をマスクとして用いて、タングステン膜52および窒化タングステン膜51に対するエッチングが行われる。これにより、最外周の容コンであるダミー容コンを覆う最外周容コンパッドがタングステン膜52および窒化タングステン膜(WN)51で形成される。また、周辺回路領域には、周辺コン16に接続される配線が形成される。なお、ここでは、最外周容コンパッドは、第1の実施形態に対応するように、最外周部の容コンの1列分を覆う幅で形成されている。
Thereafter, as shown in FIG. 13, a photoresist (PR) 53 is applied on the
続いて、図14に示すように、フォトレジスト53が除去され、その後、アトミックレイヤーデポジション(ALD:Atomic Layer Deposition)法によって、500℃〜600℃の温度にて、メモリセル上に30nmの窒化シリコン膜(SiN)54が成膜される。これにより、最外周容コンパッドの表面が完全に窒化シリコン膜54によって覆われる。
Subsequently, as shown in FIG. 14, the photoresist 53 is removed, and then nitridation of 30 nm is performed on the memory cell at a temperature of 500 ° C. to 600 ° C. by an atomic layer deposition (ALD) method. A silicon film (SiN) 54 is formed. As a result, the surface of the outermost peripheral conpad is completely covered with the
さらに、図15に示すように、プラズマCVD(PECVD:Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition)法によって、窒化シリコン膜54上に、酸化シリコン膜(SiO2)55が1600nm堆積される。そして、アトミックレイヤーデポジション法によって、500℃〜600℃の温度にて、酸化シリコン膜55上に窒化シリコン膜(SiN)56が80nm堆積される。なお、酸化シリコン膜55の代わりに、BPSG(Boron Phosphorus Silicon Glass)のような他の酸化膜が使用されてもよい。また、用途に応じて複数の種類の酸化膜が積層されてもよい。
Further, as shown in FIG. 15, a silicon oxide film (SiO 2) 55 is deposited on the
その後、図16に示すように、プラズマドライエッチング法によって、窒化シリコン膜54、酸化シリコン膜55および窒化シリコン膜56に対して、リソグラフィーを用いてパターニングされたアモルファスカーボン(図示せず)をマスクとして用いたエッチングが施される。なお、マスクとしては、アモルファスカーボンの代わりに、アモルファスシリコンのような酸化膜と窒化膜の選択比が確保できる材料を使用することができる。なお、マスクに対するパターニングには、リソグラフィーを2回以上行って一つのパターンを形成するマルチパターニング法が使用されてもよい。
Thereafter, as shown in FIG. 16, the
続けて、図17に示すように、アトミックレイヤーデポジション法によって、400℃の温度にて、キャパシタ下部電極用の窒化チタン膜(TiN)57が8nm形成される。 Subsequently, as shown in FIG. 17, a titanium nitride film (TiN) 57 for a capacitor lower electrode is formed to 8 nm at a temperature of 400 ° C. by an atomic layer deposition method.
さらに、図18に示すように、減圧CVD(LPCVD:Low Pressure Chemical Vapor Deposition)法によって、窒化チタン膜57の上に80nmの酸化シリコン膜(SiO2)58が形成される。これにより、図16の説明において、エッチングにより開口した孔が完全に埋められる。
Further, as shown in FIG. 18, an 80 nm silicon oxide film (SiO 2) 58 is formed on the
その後、図19に示すように、酸化シリコン膜58の上のフォトレジスト59が塗布され、そのフォトレジスト59に対して、セル領域にフォトレジスト59が残るように、露光によるパターニングが行われる。
Thereafter, as shown in FIG. 19, a
続いて、図20に示すように、フォトレジスト59をマスクとして用いて、酸化シリコン膜58、窒化チタン膜57の順にエッチングが行われる。そして、フォトレジスト59が除去され、さらに、酸化シリコン膜58、窒化シリコン膜56、窒化チタン膜57の順にエッチングが行われる。さらに、酸化シリコン膜55を、ウェットエッチング法を用いて除去するための孔(図示せず)が窒化シリコン膜56に開口される。
Subsequently, as shown in FIG. 20, the
さらに、図21に示すように、ウェットエッチング法、具体的には、バッファードフッ酸を含むエッチング液を用いたウェットエッチング法によって、酸化シリコン膜55および58が除去される。なお、これにより、周辺回路領域の酸化膜は全て除去される。
Further, as shown in FIG. 21, the
続いて、図22に示すように、アトミックレイヤーデポジション法によって、ジルコニア(ZrO2)を含む容量膜61が5nm堆積され、さらに、同じくアトミックレイヤーデポジション法によって、上部電極用の窒化チタン膜(TiN)62が8nm堆積される。さらに、その上に、減圧CVD法によって、シリコンゲルマニウム(SiGe)膜63が形成され、そして、スパッタ法によって、タングステン(W)で形成されたプレート64が100nm堆積される。
Subsequently, as shown in FIG. 22, a
そして、図23に示すように、フォトレジスト(図示せず)を塗布して露光を行い、不要な箇所にある容量膜61、窒化チタン膜62、シリコンゲルマニウム膜63およびタングステン膜64がエッチング法によって除去される。
Then, as shown in FIG. 23, a photoresist (not shown) is applied and exposed, and the
その後、DRAMが形成されるためには、配線がセル領域のプレート64に接続するためのコンタクトと、周辺回路領域のタングステン配線に接続するコンタクトが形成される。そして、その上に第1ないし第3の配線層が形成され、それらの配線層が上記のコンタクトと接続される。そして、それら配線層が、酸化膜等の絶縁膜やポリイミド膜でカバーされることで、DRAMを形成する前の前工程が完了する。なお、セル領域のプレート64と接続される配線層としては、アルミニウム、窒化チタンおよびチタンの積層配線が主流であるが、それより抵抗の低い銅(Cu)を用いた配線でも良い。
Thereafter, in order to form a DRAM, a contact for connecting the wiring to the
図24は、図4に示した外周部をより詳細に示した図であり、具体的には、上記のように形成したメモリセルのセル領域における周辺回路領域(具体的には、センスアンプ104が形成される領域)に最も近い1列分の容コン202がダミー容コン202Aとして形成されている箇所の縦断面図である。ただし、図24で示した縦断面図と、図4で示した縦断面図とは同じ工程における断面図ではない。
FIG. 24 is a diagram showing the outer periphery shown in FIG. 4 in more detail. Specifically, the peripheral circuit region (specifically, the sense amplifier 104) in the cell region of the memory cell formed as described above. FIG. 6 is a vertical cross-sectional view of a portion where one row of
図25は、図5に示した外周部をより詳細に示した図であり、具体的には、上記のように形成したメモリセルのセル領域における周辺回路領域(具体的には、センスアンプ104が形成される領域)に最も近い2列分の容コン202がダミー容コン202Aとして形成されている箇所の縦断面図である。ただし、図25で示した縦断面図と、図5で示した縦断面図とは同じ工程における断面図ではない。
FIG. 25 is a diagram showing the outer periphery shown in FIG. 5 in more detail. Specifically, the peripheral circuit region (specifically, sense amplifier 104) in the cell region of the memory cell formed as described above. FIG. 6 is a vertical cross-sectional view of a location where two rows of
このように本実施形態による半導体装置の製造方法は、導電膜(204)と、周辺回路(104)内の所定の配線(221)とを単一のマスクを用いてパターニングする工程を有する。 As described above, the method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment includes the step of patterning the conductive film (204) and the predetermined wiring (221) in the peripheral circuit (104) using a single mask.
図26は、本発明の第6の実施形態の半導体装置に備わったメモリマットの構成を模式的に示す上面図である。 FIG. 26 is a top view schematically showing the configuration of the memory mat provided in the semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention.
図26に示すメモリマット101Dは、図3で示したメモリマット101と比べて、最外周容コンパッド204Dをさらに有する点で異なる。最外周容コンパッド204Dは、メモリマット101Dと周辺回路102(具体的には、サブワードドライバ103)との間に、Y方向に沿って形成されている。また、最外周容コンパッド204と最外周容コンパッド204Dとは分離されている。
The memory mat 101D shown in FIG. 26 is different from the
本実施形態によれば、第4の実施形態(図7)で説明したメモリマット101Cと同様に、溶液がサブワードドライバ103側に染み出すことより確実に防止することを可能にしつつ、さらに、最外周容コンパッド204および204Dの一部が仮に酸性溶液に曝されても、最外周容コンパッド204および204Dとの分離部があることにより、最外周容コンパッド全体の消失を防止することが可能になる。
According to this embodiment, similarly to the memory mat 101C described in the fourth embodiment (FIG. 7), it is possible to more reliably prevent the solution from oozing out to the
このように本実施形態の半導体装置は、本体部(200)と周辺回路(102)との第1方向の間に、第1方向とは直交する第2方向に沿って形成された第1の導電膜(204)と、本体部(200)と周辺回路(102)との第2方向の間に、第1方向に沿って形成された第2の導電膜(204D)とを有して構成され、第1の導電膜(204)と第2の導電膜(204D)とは分離されている。 As described above, the semiconductor device according to the present embodiment is formed between the first direction of the main body (200) and the peripheral circuit (102) along the second direction orthogonal to the first direction. A conductive film (204) and a second conductive film (204D) formed along the first direction between the main body part (200) and the peripheral circuit (102) in the second direction are configured. Thus, the first conductive film (204) and the second conductive film (204D) are separated.
以上説明した各実施形態において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。 In each embodiment described above, the illustrated configuration is merely an example, and the present invention is not limited to the configuration.
100 メモリセル
101、101A〜101D メモリマット
102 周辺回路
103 サブワードドライバ
104 センスアンプ
200 本体部
201 ビット線
201 ダミービット線
202 容コン
202A ダミー容コン
203 キャパシタ
203A 第1のキャパシタ
203B 第2のキャパシタ
204、204A〜204D 最外周容コンパッド
221 M0配線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100
Claims (8)
前記メモリマットは、
第1のキャパシタを有する本体部と、
前記本体部と前記周辺回路との間に形成された直線状の導電膜と、
前記導電膜と底部が接して形成された第2のキャパシタと、を有し、
前記第1のキャパシタは、コンタクト層と底部が接して形成されている、半導体装置。 A semiconductor device having a memory mat and a peripheral circuit formed around the memory mat,
The memory mat is
A main body having a first capacitor;
A linear conductive film formed between the main body and the peripheral circuit;
A second capacitor formed in contact with the conductive film and the bottom,
The first capacitor is a semiconductor device in which a contact layer and a bottom are in contact with each other.
前記導電膜は、前記本体部と前記周辺回路との前記第1方向の間に、前記第1方向とは直交する第2方向に沿って形成される、請求項1に記載の半導体装置。 The main body has a bit line extending in a first direction in the plane of the memory mat,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the conductive film is formed along a second direction orthogonal to the first direction between the first direction between the main body and the peripheral circuit.
前記本体部と前記周辺回路との第1方向の間に、前記第1方向とは直交する第2方向に沿って形成された第1の導電膜と、
前記本体部と前記周辺回路との前記第2方向の間に、前記第1方向に沿って形成された第2の導電膜と、を有し、
前記第1の導電膜と前記第2の導電膜とは分離されている、請求項1に記載の半導体装置。 The conductive film
A first conductive film formed along a second direction perpendicular to the first direction between the main body portion and the peripheral circuit in a first direction;
A second conductive film formed along the first direction between the main body portion and the peripheral circuit in the second direction;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first conductive film and the second conductive film are separated.
前記導電膜と、前記周辺回路内の所定の配線とを単一のマスクを用いてパターニングする工程を有する、半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 7,
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a step of patterning the conductive film and a predetermined wiring in the peripheral circuit using a single mask.
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