JP2014072481A - Semiconductor device manufacturing method - Google Patents
Semiconductor device manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014072481A JP2014072481A JP2012219256A JP2012219256A JP2014072481A JP 2014072481 A JP2014072481 A JP 2014072481A JP 2012219256 A JP2012219256 A JP 2012219256A JP 2012219256 A JP2012219256 A JP 2012219256A JP 2014072481 A JP2014072481 A JP 2014072481A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hard mask
- semiconductor device
- peripheral circuit
- memory cell
- manufacturing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
Description
本発明は、DRAM素子等の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 such as a DRAM element.
近年、DRAM素子等の半導体装置の微細化に伴い、静電容量の大きいキャパシタ素子として、MIM(Metal-Insulator-Metal)構造の素子が採用されている。 In recent years, with the miniaturization of semiconductor devices such as DRAM elements, elements having an MIM (Metal-Insulator-Metal) structure have been adopted as capacitor elements having a large capacitance.
これに関連する技術として、例えば、特開2011−192801号公報(特許文献1)がある。 As a technology related to this, there is, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-192801 (Patent Document 1).
特許文献1には、キャパシタ素子のリーク電流の低減と静電容量の増加の両立を実現するための技術が開示されている。
しかし、上記特許文献1は、キャパシタ素子のリーク電流の低減と静電容量の増加の両立を実現することが目的であり、キャパシタ素子を形成するためのシリンダーの開口不良を防止することについては認識されていない。
However, the above-mentioned
本発明は、キャパシタ素子を形成するためのシリンダーの開口不良を防止することが可能な半導体装置の製造方法を提供する。 The present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device capable of preventing a defective opening of a cylinder for forming a capacitor element.
本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法は、
メモリセル部と周辺回路部を有する半導体基板上に絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜上にハードマスクを形成し、
前記周辺回路部のハードマスクのみを所定の厚さだけ予めエッチングしておき、
前記セル部と前記周辺回路部のハードマスクを用いて、前記セル部のハードマスクの第1の残膜厚と前記周辺回路部のハードマスクの第2の残膜厚とが実質的に等しい状態で前記絶縁膜をエッチングすることにより、前記絶縁膜を貫通する複数の開口部を形成することを特徴とする。
A method for manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention includes:
Forming an insulating film on a semiconductor substrate having a memory cell portion and a peripheral circuit portion;
Forming a hard mask on the insulating film;
Only a predetermined thickness of the peripheral circuit hard mask is etched in advance,
Using the hard masks of the cell portion and the peripheral circuit portion, the first residual film thickness of the hard mask of the cell portion and the second residual film thickness of the hard mask of the peripheral circuit portion are substantially equal And etching the insulating film to form a plurality of openings that penetrate the insulating film.
本発明によれば、キャパシタ素子を形成するためのシリンダーの開口不良を防止することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent a defective opening of a cylinder for forming a capacitor element.
最初に、本発明の特徴がより明確になるように、関連技術に係る半導体装置について説明する。 First, a semiconductor device according to related art will be described so that the features of the present invention become clearer.
(関連技術)
図8〜図10は、関連技術による半導体装置100の構造を示す図である。図8はDRAMのメモリセル部と周辺回路部のシリンダー開口エッチング工程の平面図、図9〜図10は図8のB−B断面図を示している。
(Related technology)
8-10 is a figure which shows the structure of the semiconductor device 100 by related technology. 8 is a plan view of a cylinder opening etching process of the memory cell portion and the peripheral circuit portion of the DRAM, and FIGS. 9 to 10 are cross-sectional views taken along line BB of FIG.
最初に、図8の平面図を参照して、関連技術の半導体装置100について説明する。 First, the related-art semiconductor device 100 will be described with reference to the plan view of FIG.
半導体装置100は、DRAMのメモリセル部2と周辺回路部3を構成するものである。トランジスタ等の半導体素子(図示せず)が形成された半導体基板1上において、半導体基板1の拡散層(図示せず)と将来、シリンダー11内に形成される容量下部電極(図示せず)を接続する容量コンタクトプラグ5が設置されている。
The semiconductor device 100 constitutes a
容量コンタクトプラグ5を覆うようにシリンダー形成用のシリコン酸化膜7が設けられ、その上には、シリンダーエッチング用のシリコンハードマスク8がマスク分離幅Xnm、マスク開口部Ynmでパターニングされている。たとえば、Xは20nm、Yは60nmとすることができる。
A
その後、シリコンハードマスク8をマスクに、ストッパーシリコン窒化膜6、シリンダー形成用のシリコン酸化膜7を貫通してエッチングしてシリンダー(シリンダーホール)11が形成される。
Thereafter, using the silicon
関連技術では、シリンダーエッチング時に、メモリセル部2内のシリコンハードマスク8は、マスクが横方向からもエッチングされるため早く削れるが、シリンダー11を形成しない周辺回路部3のシリコンハードマスク8は、上方向からしかエッチングされない。このため、周辺回路部3は、メモリセル部2内2に比べ、シリコンハードマスク8の残膜が厚く残る。
In the related art, at the time of cylinder etching, the silicon
このため、セル端のシリンダー11には、周辺回路部3側に残膜の厚いシリコンハードマスク8が残っているため、エッチング途中にデポジション15によるシリンダー11の閉塞が生じ、開口不良のシリンダー11aが形成されてしまう。
For this reason, since the silicon
以下、図9〜図10を用いて、図8に示した関連技術による半導体装置100の製造方法について説明する。図9〜図10は、図8におけるB−B断面図を示している。 A method for manufacturing the semiconductor device 100 according to the related technique shown in FIG. 8 will be described below with reference to FIGS. 9 to 10 show BB cross-sectional views in FIG.
まず、図9に示すようにトランジスタ等の半導体素子(図示せず)が形成された半導体基板1の上に、層間絶縁膜4を形成し、層間絶縁膜4を貫通して、半導体基板1に接続する容量コンタクト5aを形成する。その後、容量コンタクト5aを埋め込むように、層間絶縁膜4上にポリシリコン等を堆積し、エッチバックし容量コンタクトプラグ5を形成する。
First, as shown in FIG. 9, an interlayer
そして、容量コンタクトプラグ5を覆うように、ストッパーシリコン窒化膜6を形成する。
Then, a stopper
さらに、ストッパーシリコン窒化膜6上に、シリンダー形成用のシリコン酸化膜7を堆積する。
Further, a cylinder forming
その後、シリンダー形成用のシリコンハードマスク8を、膜厚Anm堆積し、リソグラフィ技術、ドライエッチング技術を用いてパターニングする。たとえば、膜厚Aは、100nmとする。また、この時のハードマスク8の寸法Xは、たとえば20nm、スペースの寸法Yは、たとえば60nmとすることができる。
Thereafter, a silicon
次に、図10に示すように、シリコンハードマスク8をマスクに、ストッパーシリコン窒化膜6、シリンダー形成用のシリコン酸化膜7を貫通してエッチングしてシリンダー11を形成する。
Next, as shown in FIG. 10, a
この時、エッチング前のシリコンハードマスク8の膜厚をAnm、周辺回路部3のシリコンハードマスク8のエッチング量Bnm、メモリセル部2と周辺回路部3のシリコンハードマスク8のエッチング量の差をCnmとした場合、エッチング後のセル部2のシリコンハードマスクの残膜D2、および周辺回路部3のシリコンハードマスクの残膜D3は、それぞれ、セル内D2=A−B−C、周辺回路部D3=A−Bとなる。たとえば、Aを100nm、Bを20nm、Cを50nmとした場合、D2=30nm、D3=80nmとなる。
At this time, the film thickness of the silicon
このように、関連技術では、シリンダーエッチング時に、メモリセル部2内のシリコンハードマスク8は、シリコンハードマスク8が横方向からもエッチングされるため早く削れるが、シリンダー11を形成しない周辺回路部3のシリコンハードマスク8は、上方向からしかエッチングされない。このため、周辺回路部3は、メモリセル部2内に比べ、シリコンハードマスク8の残膜が厚く残る。
As described above, in the related art, during the cylinder etching, the silicon
このため、セル端のシリンダー11では、周辺回路部3側に残膜の厚いシリコンハードマスク8が残っているため、エッチング途中にデポジション15によるシリンダー11(シリンダーホール)の閉塞が生じ、開口不良のシリンダー11aが形成されてしまうという問題があった。
For this reason, in the
本発明は、上記関連技術の問題を解決するものであり、キャパシタ素子を形成するためのシリンダーの開口不良を防止することが可能な半導体装置の製造方法を提供する。 The present invention solves the above-described problems of the related art, and provides a method for manufacturing a semiconductor device capable of preventing defective opening of a cylinder for forming a capacitor element.
(本発明の実施の形態)
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
(Embodiment of the present invention)
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1〜図6は、本発明の好ましい実施形態による半導体装置100の構造を示す図である。図1はDRAMのメモリセル部と周辺回路部のシリンダー開口エッチング工程の平面図、図2〜図6は図1のB−B断面図、図7はDRAMの容量形成後のB−B断面図を示している。 1 to 6 are views showing a structure of a semiconductor device 100 according to a preferred embodiment of the present invention. 1 is a plan view of a cylinder opening etching process of a memory cell portion and a peripheral circuit portion of a DRAM, FIGS. 2 to 6 are BB cross-sectional views of FIG. 1, and FIG. 7 is a BB cross-sectional view of a DRAM after capacitance formation. Is shown.
最初に、図1の平面図を参照して、本実施形態の半導体装置100について説明する。 First, the semiconductor device 100 of this embodiment will be described with reference to the plan view of FIG.
半導体装置100はDRAMのメモリセル部2と周辺回路部3を構成するものである。トランジスタ等半導体素子(図示せず)が形成された半導体基板1上において、半導体基板1の拡散層(図示せず)と将来、シリンダー11内に形成される容量下部電極(図示せず)を接続する容量コンタクトプラグ5が設置されている。容量コンタクトプラグ5を覆うようにストッパーシリコン窒化膜6、シリンダー形成用のシリコン酸化膜7が設けられ、その上には、シリンダーエッチング用のシリコンハードマスク8がマスク分離幅Xnm、マスク開口部Ynmでパターニングされている。たとえば、Xは20nm、Yは60nmとすることができる。
The semiconductor device 100 constitutes a
メモリセル部2との境界3aから幅Zを残して、周辺回路部3はシリンダーエッチング用のシリコンハードマスク8が予めEの深さまでエッチングされているシリコンハードマスクエッチング領域9が形成されている。
A silicon hard mask etching region 9 in which the silicon
その後、シリコンハードマスク8をマスクに、ストッパーシリコン窒化膜6、シリンダー形成用のシリコン酸化膜7を貫通してエッチングしてシリンダー11が形成される。
Thereafter, using the silicon
このように、本発明の実施形態では、周辺回路部3のシリコンハードマスク8を、予めエッチングしておくことにより、シリンダーエッチング時にメモリセル内2と周辺回路部3のシリコンハードマスク8の残膜厚をほぼ等しくすることができる。この結果、関連技術で問題であったセル端でのシリンダー開口不良を防止することができる。また、開口不良対策のために必要なセル端のダミーシリンダーを削除することが可能となり、チップ面積も縮小することができる。
As described above, in the embodiment of the present invention, the silicon
以下、図2〜図6を用いて、図1に示した本発明の実施の形態による半導体装置100の製造方法について説明する。図2〜図6は、図1におけるB−B断面図を示している。 A method for manufacturing the semiconductor device 100 according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 will be described below with reference to FIGS. 2-6 has shown BB sectional drawing in FIG.
まず、図2に示すようにトランジスタ等の半導体素子(図示せず)が形成された半導体基板1の上に、層間絶縁膜4を形成し、層間絶縁膜4を貫通して、半導体基板1に接続する容量コンタクト5aを形成する。その後、容量コンタクト5aを埋め込むように、層間絶縁膜4上にポリシリコン等を堆積して、エッチバックし容量コンタクトプラグ5を形成する。
First, as shown in FIG. 2, an
そして、容量コンタクトプラグ5を覆うように、ストッパーシリコン窒化膜6を形成する。
Then, a stopper
さらに、ストッパーシリコン窒化膜6上に、シリンダー形成用のシリコン酸化膜7を堆積する。
Further, a cylinder forming
その後、シリンダー形成用のシリコンハードマスク8を膜厚Anm堆積し、リソグラフィ技術、ドライエッチング技術を用いてパターニングする。たとえば、膜厚Aは、100nmとする。また、この時のハードマスク8の寸法Xは、たとえば20nm、スペースの寸法Yは、たとえば60nmとすることができる。
Thereafter, a silicon
次に、図3に示すように、メモリセル部内2およびメモリセル部内2から幅Znm周辺回路部3に入った領域まで、シリコンハードマスク8を覆うようにレジスト10をパターニングする。
Next, as shown in FIG. 3, the resist 10 is patterned so as to cover the silicon
シリンダー形成用のシリコンハードマスク8の寸法をXnm、スペースの寸法をYnmとした場合、この時のZは、Xnm以上X+Ynm以下に設定できる。たとえば、Xを20nm、Yを60nmとした場合、Zは、20nm以上80nm以下とすることができる。
When the dimension of the silicon
次に、図4に示すように、レジスト10をマスクに、シリコンハードマスク8をドライエッチング技術を用いてエッチングする。エッチング前のシリコンハードマスク8の膜厚をAnm、図10に示した関連技術で生じる周辺回路部3のシリコンハードマスク8のエッチング量Bnm、メモリセル部2と周辺回路部3のシリコンハードマスク8のエッチング量の差をCnmとした場合、この時のシリコンハードマスク8のエッチング量Enmは、C以上A−B以下に設定できる。
Next, as shown in FIG. 4, using the resist 10 as a mask, the silicon
たとえば、Aを100nm、Bを20nm、Cを50nmとした場合、周辺回路部3のシリコンハードマスク8のエッチング量Enmは、50nm以上80nm以下とすることができる。これにより、周辺回路部3に、シリコンハードマスク8がEnmエッチングされた領域であるシリンダーハードマスクエッチング領域9が形成される。
For example, when A is 100 nm, B is 20 nm, and C is 50 nm, the etching amount Enm of the silicon
次に、図5に示すようにレジスト10を除去する。 Next, the resist 10 is removed as shown in FIG.
次に、図6に示すように、シリコンハードマスク8をマスクに、ドライエッチング技術を用いて、ストッパーシリコン窒化膜6、シリンダー形成用のシリコン酸化膜7を貫通してシリンダー11を形成する。
Next, as shown in FIG. 6, using the silicon
シリンダーエッチング後のエッチング後のメモリセル部2のシリコンハードマスク8の残膜D2、および周辺回路部3のシリコンハードマスクの残膜D3は、それぞれ、セル内D2=A−B−C、周辺回路部D3=A−B−Eとなり、たとえば、D2=30nm、D3=0〜30nmとすることができる。
After the cylinder etching, the remaining film D2 of the silicon
本発明の実施の形態では、予め周辺回路部3のシリコンハードマスク8をEnmエッチングした膜厚としているので、シリンダーエッチング中の周辺回路部3のシリコンハードマスク8の残膜厚D3とメモリセル部内2のシリコンハードマスク8の残膜厚D2がほぼ等しくなり、関連技術で問題であったセル端でのシリンダー開口不良を防止することができる。
In the embodiment of the present invention, since the silicon
次に、図7に示すように、容量コンタクトプラグ5上に窒化チタン等でキャパシタ素子の下部電極12を形成する。
Next, as shown in FIG. 7, the
そして、下部電極12の表面を覆うように容量絶縁膜13を形成した後に、窒化チタン等でキャパシタ素子の上部電極14を形成する。
Then, after forming the capacitive insulating
その後、図示していないが配線形成工程を繰り返すことで多層配線を形成し、半導体装置100を形成する。 Thereafter, although not shown, the wiring formation process is repeated to form a multilayer wiring, and the semiconductor device 100 is formed.
上記本発明の実施形態による半導体装置の製造方法では、周辺回路部3のシリコンハードマスク8を予めエッチングしておくことにより、シリンダーエッチング時にメモリセル部内2と周辺回路部3のシリコンハードマスク8の残膜厚D2、D3をほぼ等しくすることができる。その結果、関連技術で問題であったセル端でのシリンダー開口不良を防止することができる。また、開口不良対策のために必要なセル端のダミーシリンダーを削除することが可能となり、チップ面積も縮小することができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the embodiment of the present invention, the silicon
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態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, but 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.
例えば、本発明の実施の形態では、DRAMのシリンダーの形成について説明したが、これに限るものではなく、本発明はその他の高アスペクト比の密集したコンタクトホールにも適用できる。 For example, in the embodiment of the present invention, the formation of the cylinder of the DRAM has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to other high-aspect ratio dense contact holes.
1 半導体基板
2 メモリセル部
3 周辺回路部
3a 境界
4 層間絶縁膜
5 容量コンタクトプラグ
6 ストッパーシリコン窒化膜
7 シリコン酸化膜
8 シリコンハードマスク
9 シリコンハードマスクエッチング領域
10 レジスト
11 シリンダー
12 下部電極
13 容量絶縁膜
14 上部電極
15 デポジション
100 半導体装置
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記絶縁膜上にハードマスクを形成し、
前記周辺回路部のハードマスクのみを所定の厚さだけ予めエッチングしておき、
前記メモリセル部と前記周辺回路部のハードマスクを用いて、前記メモリセル部のハードマスクの第1の残膜厚と前記周辺回路部のハードマスクの第2の残膜厚とが実質的に等しい状態で前記絶縁膜をエッチングすることにより、前記絶縁膜を貫通する複数の開口部を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming an insulating film on a semiconductor substrate having a memory cell portion and a peripheral circuit portion;
Forming a hard mask on the insulating film;
Only a predetermined thickness of the peripheral circuit hard mask is etched in advance,
Using the hard mask of the memory cell portion and the peripheral circuit portion, a first remaining film thickness of the hard mask of the memory cell portion and a second remaining film thickness of the hard mask of the peripheral circuit portion are substantially A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a plurality of openings penetrating the insulating film are formed by etching the insulating film in an equal state.
前記レジストをマスクとして前記ハードマスクをエッチングすることにより、前記周辺回路部のハードマスクのみが前記所定の厚さだけ予めエッチングされることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置の製造方法。 Patterning a resist so as to cover the hard mask from the memory cell part and the boundary to a region including the predetermined width;
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein only the hard mask of the peripheral circuit portion is etched in advance by the predetermined thickness by etching the hard mask using the resist as a mask.
前記開口部はシリンダーであり、
前記下部電極、前記容量絶縁膜及び前記上部電極とでキャパシタ素子が構成されることを特徴とする請求項7に記載の半導体装置の製造方法。 The semiconductor device is a DRAM;
The opening is a cylinder;
8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein a capacitor element is constituted by the lower electrode, the capacitive insulating film, and the upper electrode.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012219256A JP2014072481A (en) | 2012-10-01 | 2012-10-01 | Semiconductor device manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012219256A JP2014072481A (en) | 2012-10-01 | 2012-10-01 | Semiconductor device manufacturing method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014072481A true JP2014072481A (en) | 2014-04-21 |
Family
ID=50747388
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012219256A Pending JP2014072481A (en) | 2012-10-01 | 2012-10-01 | Semiconductor device manufacturing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014072481A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113097143A (en) * | 2021-03-30 | 2021-07-09 | 长鑫存储技术有限公司 | Mask structure, semiconductor structure and preparation method |
-
2012
- 2012-10-01 JP JP2012219256A patent/JP2014072481A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113097143A (en) * | 2021-03-30 | 2021-07-09 | 长鑫存储技术有限公司 | Mask structure, semiconductor structure and preparation method |
CN113097143B (en) * | 2021-03-30 | 2022-03-08 | 长鑫存储技术有限公司 | Mask structure, semiconductor structure and preparation method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2016021463A (en) | Semiconductor device manufacturing method | |
JP2014072481A (en) | Semiconductor device manufacturing method | |
WO2014142253A1 (en) | Production method for semiconductor device | |
KR20090068793A (en) | Capacitor of semiconductor device and methof for manufacturing thereof | |
KR20150109466A (en) | Method for manufacturing semiconductor | |
KR20080045960A (en) | Method for fabricating landing plug in semiconductor device | |
JPH11163131A (en) | Semiconductor device and manufacture thereof | |
KR100780763B1 (en) | Metal gate in semiconductor and method for fabricating the same | |
KR20080030170A (en) | Semiconductor device and method for forming thereof | |
KR100471403B1 (en) | Method for fabricating semiconductor device | |
US20090061592A1 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
KR101031471B1 (en) | semiconductor device and method for forming the same | |
KR950011642B1 (en) | Dram using a bit line contact or capacitor contact | |
WO2014069304A1 (en) | Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device | |
JP2009252825A (en) | Semiconductor device and manufacturing method therefor | |
KR100330716B1 (en) | Layout structure of conductive layer pattern in semiconductor device for improving alignment margin between the pattern and contact hole thereunder | |
KR100240249B1 (en) | A fabricating method of semiconductor device having different gate oxides and gate electrode | |
JP2010050311A (en) | Semiconductor device, and method of manufacturing the same | |
JP2008277434A (en) | Semiconductor device, and manufacturing method thereof | |
JP2004266005A (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
KR101024717B1 (en) | Capacitor of semiconductor device and method for forming the same | |
KR100883137B1 (en) | Method for fabricating semiconductor device | |
KR100819674B1 (en) | Method for forming semiconductor devices | |
KR100849191B1 (en) | Method for forming storage node in semiconductor device | |
KR100908825B1 (en) | Transistor Formation Method of Semiconductor Device |