JP2014216626A - Semiconductor device - Google Patents

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Kenichi Kobayashi
賢一 小林
康孝 岡田
Yasutaka Okada
康孝 岡田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device which can ensure a sufficient width of a hole after an etching process of forming the hole for forming a cylinder of a capacitor and successfully prevent block of the hole and defects in a capacitor.SOLUTION: A semiconductor device having holes of the same shape which are periodically arranged on an insulation film formed on a semiconductor substrate comprises dummy holes 51, 52 which are arranged in an outermost periphery of holes 50 and extend in an outside direction of the periodic arrangement and each of which has a larger width compared with the hole 50; pads arranged below the holes 50; and dummy pads arranged below the dummy holes 51, 52. It is preferable that the dummy pad has a width larger than that of the pad.

Description

本発明は、半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device.

一般に、半導体装置であるDRAM(Dynamic Random Access Memory)には、電荷を蓄えることにより情報を記憶するコンデンサであるキャパシタが形成されている。DRAMの内部回路は、各キャパシタに対して一つのトランジスタが設けられて構成されたメモリセルと、多数のメモリセルが配列されたメモリセル領域の周囲に設けられた周辺回路と、を備えている。   In general, a DRAM (Dynamic Random Access Memory), which is a semiconductor device, is formed with a capacitor, which is a capacitor that stores information by storing electric charge. An internal circuit of the DRAM includes a memory cell configured by providing one transistor for each capacitor, and a peripheral circuit provided around a memory cell region in which a large number of memory cells are arranged. .

代表的なキャパシタの種類であるシリンダー型キャパシタを製造する際は、層間絶縁膜をエッチングしてシリンダーとなる孔を形成し、その側壁に下部電極を形成して層間絶縁膜をエッチングして下部電極を露出させた後、容量絶縁膜と上部電極を形成する。   When manufacturing a cylinder type capacitor which is a typical type of capacitor, the interlayer insulating film is etched to form a cylinder hole, a lower electrode is formed on the side wall, and the interlayer insulating film is etched to form the lower electrode. Then, the capacitor insulating film and the upper electrode are formed.

上記のシリンダー型キャパシタを製造する工程について、図14〜図18を参照して説明する。図14に示すように、シリンダーとなる孔150は、一般に半導体基板上に周期的に配列され、同一の形状を有する。孔を形成するためのエッチング工程では、図15に示すように、先ずトランジスタのソースドレイン領域に接続して形成された容量コンタクト128に当接する容量コンタクトパッド142を形成する。その後、図16に示すように、容量コンタクトパッド142を覆うようにして、所定の厚み寸法でストッパ膜144と、絶縁膜147と絶縁膜148とが積層された絶縁膜146と、絶縁膜149a,149bと、を順次成膜する。 A process for manufacturing the above-described cylinder type capacitor will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 14, the holes 150 serving as cylinders are generally periodically arranged on a semiconductor substrate and have the same shape. In the etching process for forming the hole, as shown in FIG. 15, first, a capacitor contact pad 142 that contacts the capacitor contact 128 formed in connection with the source / drain region of the transistor is formed. Thereafter, as shown in FIG. 16, a stopper film 144, an insulating film 146 in which an insulating film 147 and an insulating film 148 are stacked with a predetermined thickness so as to cover the capacitor contact pad 142, an insulating film 149a, 149b are sequentially formed.

次に、絶縁膜149bの上にアモルファスカーボン膜160を成膜した後、孔150の形成予定箇所のアモルファスカーボン膜160が除去されるように、アモルファスカーボン膜160をパターニングする。この際、図17に示すように、半導体基板112の外周部のアモルファスカーボン膜160の厚み寸法は、エッチングの鈍りによって半導体基板112の内方のアモルファスカーボン膜160の厚み寸法より大きくなる。続いて、パターニングされたアモルファスカーボン膜160をマスクとしてドライエッチングを行い、容量コンタクトパッド142上に孔150を形成する。   Next, after the amorphous carbon film 160 is formed on the insulating film 149b, the amorphous carbon film 160 is patterned so that the amorphous carbon film 160 where the holes 150 are to be formed is removed. At this time, as shown in FIG. 17, the thickness dimension of the amorphous carbon film 160 on the outer peripheral portion of the semiconductor substrate 112 becomes larger than the thickness dimension of the amorphous carbon film 160 on the inner side of the semiconductor substrate 112 due to the etching dullness. Subsequently, dry etching is performed using the patterned amorphous carbon film 160 as a mask to form a hole 150 on the capacitor contact pad 142.

ところが、上記のドライエッチング工程において、イオンの衝撃は図17に示す矢印のようになり、孔150の半導体基板112上の最外周部の孔150rが閉塞しやすい。孔150rのエッチングが不十分で閉塞したまま、図18に示すように、キャパシタの下部電極154を形成すると、下部電極154の絶縁膜146への接着強度が低くなり、下部電極154が絶縁膜146からはがれ易くなる。   However, in the dry etching process described above, the ion bombardment is as shown by the arrow in FIG. 17, and the hole 150r on the outermost peripheral portion of the hole 150 on the semiconductor substrate 112 is likely to be blocked. If the lower electrode 154 of the capacitor is formed as shown in FIG. 18 with the etching of the hole 150r being insufficiently closed, the adhesive strength of the lower electrode 154 to the insulating film 146 is lowered, and the lower electrode 154 is insulated from the insulating film 146. It becomes easy to peel off.

このようにDRAMのメモリセル領域の外周部の孔がエッチング不十分で不良になるのを避けるため、メモリセル領域の最外周部には実孔と同じサイズのダミー孔を設けることがある。ところが、図18に示す孔150rのようにダミー孔が閉塞していると、層間絶縁膜等の絶縁膜のエッチング工程で下部電極がはがれてゴミとなり、メモリセル領域の外周部の孔が不良になる。   Thus, in order to prevent the holes in the outer peripheral portion of the DRAM memory cell region from becoming defective due to insufficient etching, a dummy hole having the same size as the actual hole may be provided in the outermost peripheral portion of the memory cell region. However, if the dummy hole is closed like the hole 150r shown in FIG. 18, the lower electrode is peeled off during the etching process of the insulating film such as the interlayer insulating film and becomes dust, and the hole in the outer peripheral portion of the memory cell region becomes defective. Become.

上記説明したようにメモリセル領域の最外周部にダミー孔を設ける方法に関連する技術として、例えば特許文献1には、半導体装置のメモリセル領域の外周にダミーウェルを設けること、マスク上のパターン寸法を中心領域と周辺領域とで異ならせて完成時のゲート電極寸法を均一にすること、及び、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等の半導体装置の製造で各マスクの開口率をそろえるため、各マスクの形状が正方形に限定されず、スリット状であってもよいダミーコンタクトを設けることが開示されている。   As described above, as a technique related to a method of providing a dummy hole in the outermost peripheral portion of the memory cell region, for example, Patent Document 1 discloses that a dummy well is provided in the outer periphery of the memory cell region of the semiconductor device, and a pattern on the mask. In order to make the gate electrode dimensions uniform when completed by making the dimensions different between the central area and the peripheral area, and to make the aperture ratio of each mask uniform in manufacturing a semiconductor device such as ASIC (Application Specific Integrated Circuit), etc. It is disclosed that a dummy contact which may be a slit shape is not limited to a square shape of the mask.

また、メモリセル領域の最外周部にダミー孔を設ける方法に関連する技術として、例えば特許文献2には、ロジック部のパーン崩れ防止のため,メモリ部とロジック部との境界に同一形状のダミーコンタクトプラグが設けられた半導体装置が開示されている。
更に、例えば特許文献3には、CMP(Chemical Mechanical Planarization)におけるエロージョン防止のため、メモリセルの密集パターン領域の外周部に、パターン被覆率が徐々に低下するようなダミーパターンを設ける半導体装置及びその製造方法が開示されている。
Further, as a technique related to a method of providing a dummy hole in the outermost peripheral part of the memory cell region, for example, Patent Document 2 discloses a dummy having the same shape at the boundary between the memory part and the logic part in order to prevent the logic part from breaking down. A semiconductor device provided with a contact plug is disclosed.
Further, for example, Patent Document 3 discloses a semiconductor device provided with a dummy pattern in which a pattern coverage gradually decreases in an outer peripheral portion of a dense pattern region of memory cells in order to prevent erosion in CMP (Chemical Mechanical Planarization) and its A manufacturing method is disclosed.

特開2002−118235号公報JP 2002-118235 A 特開2005−347334号公報JP 2005-347334 A 特開2005−072403号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-074023

しかしながら、特許文献1の半導体装置及びその製造方法では、メモリセル領域に形成されたパターンとダミーウェル形成用のダミーパターンの形状の違いについては開示されておらず、完成時にこれらのパターンの寸法を異ならせることも開示されていない。然も、ダミーコンタクトの配列についても何ら開示されていない。
また、特許文献2の半導体装置及び特許文献3の半導体装置及びその製造方法でも、ダミーコンタクトやダミーパターンの形状に関して何ら開示されていない。
However, the semiconductor device and the manufacturing method thereof in Patent Document 1 do not disclose the difference in the shapes of the pattern formed in the memory cell region and the dummy pattern for forming the dummy well, and the dimensions of these patterns are set when completed. There is also no disclosure of making it different. However, there is no disclosure about the arrangement of dummy contacts.
Further, the semiconductor device disclosed in Patent Document 2 and the semiconductor device disclosed in Patent Document 3 and the manufacturing method thereof do not disclose anything about the shapes of dummy contacts and dummy patterns.

本発明の半導体装置は、半導体基板上に形成された絶縁膜に周期的に配列された同一形状の孔を有する半導体装置であって、前記孔の最外周部に前記孔の周期的配列の外側方向に延在して、前記孔と比較して幅寸法が大きい開口であるダミー孔を備えていることを特徴とする。   The semiconductor device of the present invention is a semiconductor device having holes of the same shape periodically arranged in an insulating film formed on a semiconductor substrate, and is located outside the periodic arrangement of the holes at the outermost peripheral portion of the holes. A dummy hole is provided that extends in a direction and has an opening having a larger width than the hole.

また、本発明の半導体装置は、半導体基板上のメモリセル領域に孔を含むキャパシタを有する半導体装置であって、前記孔の外周に前記孔の開口よりも平面視での面積が広いダミー孔を備えていることを特徴とする。   The semiconductor device of the present invention is a semiconductor device having a capacitor including a hole in a memory cell region on a semiconductor substrate, and a dummy hole having a larger area in plan view than the opening of the hole is formed on the outer periphery of the hole. It is characterized by having.

更に、本発明の半導体装置は、半導体基板上のメモリセル領域に孔と前記孔の周りにダミー孔とを有する半導体装置であって、前記メモリセル領域の外側四方向に前記孔よりも平面視において広い面積で開口された前記ダミー孔を備えることを特徴とする。   Furthermore, the semiconductor device of the present invention is a semiconductor device having a hole in a memory cell region on a semiconductor substrate and a dummy hole around the hole, and is viewed in plan view from the hole in four directions outside the memory cell region. And the dummy hole having a wide area is provided.

本発明の半導体装置によれば、孔の最外周部に前記孔の周期的配列の外側方向に延在して、前記孔と比較して幅寸法が大きい開口であるダミー孔が形成されているため、孔を形成するエッチング工程後にダミー孔の幅寸法が充分に確保され、ダミー孔の閉塞及びキャパシタの不良が確実に防止される。従って、半導体基板上の孔全体が良好に形成され、半導体装置の不良が回避される。  According to the semiconductor device of the present invention, the dummy hole is formed in the outermost peripheral portion of the hole so as to extend in the outer direction of the periodic arrangement of the holes and has an opening having a larger width dimension than the holes. Therefore, the width dimension of the dummy hole is sufficiently ensured after the etching process for forming the hole, and the blocking of the dummy hole and the defect of the capacitor are surely prevented. Therefore, the entire hole on the semiconductor substrate is formed satisfactorily, and the failure of the semiconductor device is avoided.

本発明を適用した第一実施形態の半導体装置を示す平面図である。It is a top view which shows the semiconductor device of 1st embodiment to which this invention is applied. 本発明を適用した第一実施形態の半導体装置を示す別の平面図である。It is another top view which shows the semiconductor device of 1st embodiment to which this invention is applied. 本発明を適用した第一実施形態の半導体装置を示す図であって、図2に示すA−A´線で矢視した場合の断面図である。It is a figure which shows the semiconductor device of 1st embodiment to which this invention is applied, Comprising: It is sectional drawing at the time of seeing by the AA 'line shown in FIG. 本発明を適用した第一実施形態の半導体装置の製造工程を示す図であって、図2に示すA−A´線で矢視した場合に対応する断面図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the semiconductor device of 1st embodiment to which this invention is applied, Comprising: It is sectional drawing corresponding to the case where it sees by the AA 'line shown in FIG. 本発明を適用した第一実施形態の半導体装置の製造工程を示す図であって、図2に示すA−A´線で矢視した場合に対応する断面図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the semiconductor device of 1st embodiment to which this invention is applied, Comprising: It is sectional drawing corresponding to the case where it sees by the AA 'line shown in FIG. 本発明を適用した第一実施形態の半導体装置の製造工程を示す図であって、図2に示すA−A´線で矢視した場合に対応する断面図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the semiconductor device of 1st embodiment to which this invention is applied, Comprising: It is sectional drawing corresponding to the case where it sees by the AA 'line shown in FIG. 本発明を適用した第一実施形態の半導体装置の製造工程を示す図であって、図2に示すA−A´線で矢視した場合に対応する断面図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the semiconductor device of 1st embodiment to which this invention is applied, Comprising: It is sectional drawing corresponding to the case where it sees by the AA 'line shown in FIG. 本発明を適用した第一実施形態の半導体装置の製造工程を示す図であって、図2に示すA−A´線で矢視した場合に対応する断面図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the semiconductor device of 1st embodiment to which this invention is applied, Comprising: It is sectional drawing corresponding to the case where it sees by the AA 'line shown in FIG. 本発明を適用した第二実施形態の半導体装置を示す平面図である。It is a top view which shows the semiconductor device of 2nd embodiment to which this invention is applied. 本発明を適用した第二実施形態の半導体装置の製造工程を示す図であって、図9に示すB−B´線で矢視した場合に対応する断面図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the semiconductor device of 2nd embodiment to which this invention is applied, Comprising: It is sectional drawing corresponding to the case where it sees by the arrow at the BB 'line shown in FIG. 本発明を適用した第二実施形態の半導体装置の製造工程を示す図であって、図9に示すB−B´線で矢視した場合に対応する断面図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the semiconductor device of 2nd embodiment to which this invention is applied, Comprising: It is sectional drawing corresponding to the case where it sees by the arrow at the BB 'line shown in FIG. 本発明を適用した第二実施形態の半導体装置の製造工程を示す図であって、図9に示すB−B´線で矢視した場合に対応する断面図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the semiconductor device of 2nd embodiment to which this invention is applied, Comprising: It is sectional drawing corresponding to the case where it sees by the arrow at the BB 'line shown in FIG. 本発明を適用した第二実施形態の半導体装置の製造工程を示す図であって、図9に示すB−B´線で矢視した場合に対応する断面図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the semiconductor device of 2nd embodiment to which this invention is applied, Comprising: It is sectional drawing corresponding to the case where it sees by the arrow at the BB 'line shown in FIG. 従来の半導体装置を示す平面図である。It is a top view which shows the conventional semiconductor device. 従来の半導体装置の製造工程を示す図であって、図14に示すC−C´線で矢視した場合に対応する断面図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the conventional semiconductor device, Comprising: It is sectional drawing corresponding to the case where it views on the CC 'line shown in FIG. 従来の半導体装置の製造工程を示す図であって、図14に示すC−C´線で矢視した場合に対応する断面図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the conventional semiconductor device, Comprising: It is sectional drawing corresponding to the case where it views on the CC 'line shown in FIG. 従来の半導体装置の製造工程を示す図であって、図14に示すC−C´線で矢視した場合に対応する断面図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the conventional semiconductor device, Comprising: It is sectional drawing corresponding to the case where it views on the CC 'line shown in FIG. 従来の半導体装置の製造工程を示す図であって、図14に示すC−C´線で矢視した場合に対応する断面図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the conventional semiconductor device, Comprising: It is sectional drawing corresponding to the case where it views on the CC 'line shown in FIG.

以下、本発明を適用した半導体装置について、図1〜図13を参照し、説明する。また、図1〜図13においては、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。なお、以下の説明で用いる図面は模式的なものであり、長さ、幅、および厚みの寸法及び比率等は実際のものと同一とは限らない。   A semiconductor device to which the present invention is applied will be described below with reference to FIGS. In addition, in FIGS. 1 to 13, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. Note that the drawings used in the following description are schematic, and the dimensions, ratios, and the like of length, width, and thickness are not necessarily the same as actual ones.

(第一実施形態)
本発明を適用した第一実施形態の半導体装置の一例であるDRAM10(半導体装置)について、図1〜図3を参照しながら説明する。
(First embodiment)
A DRAM 10 (semiconductor device) as an example of the semiconductor device according to the first embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS.

本実施形態のDRAM10には複数のメモリセルが設けられている。なお、これらのメモリセルの周囲にメモリセルを駆動するための不図示の周辺回路が設けられていてもよい。図1に示すように、DRAM10には、半導体基板12の上面に帯状かつ複数の活性領域14が、一定の間隔をおいて形成されている。活性領域14は、埋込ワード線16(ゲート電極)とビット線18の延在方向に対し、一定の角度で傾斜するように延在している。なお、活性領域14の平面形状や整列方向は、図1に示すものに限定されない。  The DRAM 10 of this embodiment is provided with a plurality of memory cells. A peripheral circuit (not shown) for driving the memory cells may be provided around these memory cells. As shown in FIG. 1, in the DRAM 10, a strip-like and a plurality of active regions 14 are formed on the upper surface of a semiconductor substrate 12 at regular intervals. The active region 14 extends at a certain angle with respect to the extending direction of the buried word line 16 (gate electrode) and the bit line 18. The planar shape and alignment direction of the active region 14 are not limited to those shown in FIG.

埋込ワード線16は、活性領域14を縦断するように一方向に延在して半導体基板12内に埋設されている。また、複数の埋込ワード線16は、活性領域14の延在方向及びビット線18の延在方向に交差する方向に所定の間隔をおいて形成されている。活性領域14と埋込ワード線16が交差する領域に、それぞれメモリセルが形成されている。これらのメモリセルは、活性領域14、埋込ワード線16及びビット線18を含むトランジスタと、このトランジスタに接続して設けられたキャパシタと、を備えている。なお、図1にはキャパシタの構成要素のうち容量コンタクトパッド42のみを示し、その他の構成要素の図示は省略する。  The buried word line 16 extends in one direction so as to cut through the active region 14 and is buried in the semiconductor substrate 12. The plurality of embedded word lines 16 are formed at predetermined intervals in a direction intersecting the extending direction of the active region 14 and the extending direction of the bit line 18. Memory cells are formed in regions where the active region 14 and the buried word line 16 intersect. Each of these memory cells includes a transistor including an active region 14, a buried word line 16, and a bit line 18, and a capacitor connected to the transistor. FIG. 1 shows only the capacitor contact pad 42 among the components of the capacitor, and the other components are not shown.

本実施形態のDRAM10における複数のメモリセルのキャパシタを形成するための孔50は、半導体基板12上に形成されたトランジスタの上の絶縁膜に、X方向及びY方向に周期的に配列されており、平面視で同一形状を有する。但し、図2に示すように、孔50の最外周部には、ダミー孔51,52が設けられている。   The holes 50 for forming the capacitors of the plurality of memory cells in the DRAM 10 of this embodiment are periodically arranged in the X direction and the Y direction in the insulating film on the transistor formed on the semiconductor substrate 12. Have the same shape in plan view. However, as shown in FIG. 2, dummy holes 51 and 52 are provided in the outermost peripheral portion of the hole 50.

ダミー孔51は、孔50のX方向の最外周部に設けられており、孔50の周期的配列の外側方向に延在して、孔50よりY方向の幅寸法が大きく形成されている。また、ダミー孔52は、孔50のY方向の最外周部に設けられており、孔50の周期的配列の外側方向に延在している。具体的には、ダミー孔52は、孔50と平面視での寸法が同じであって、孔50の最外周部のX方向に隣接する孔50P,50Qを孔50Rによって連結したものであり、孔50よりX方向の幅寸法が大きく形成されている。このように、孔50が形成されている本実施形態のDRAM10のメモリセル領域の外側四方向には、孔50よりも平面視において広い面積で開口されたダミー孔51,52が設けられている。図2において、外側四方向とはX方向両側(紙面では上下側)及びY方向両側(紙面では左右側)を示す。ダミー孔51及びダミー孔52の形成時のエッチング工程でこれらのダミー孔の閉塞を確実に防ぐ点から、孔50の幅寸法が例えば60nmである場合は、ダミー孔51のY方向の幅寸法及びダミー孔52のX方向の幅寸法が180nm程度に設定されていることが好ましい。   The dummy holes 51 are provided in the outermost peripheral portion in the X direction of the holes 50, extend in the outer direction of the periodic arrangement of the holes 50, and have a larger width dimension in the Y direction than the holes 50. The dummy holes 52 are provided in the outermost peripheral portion of the holes 50 in the Y direction, and extend in the outward direction of the periodic arrangement of the holes 50. Specifically, the dummy hole 52 has the same size as the hole 50 in plan view, and is formed by connecting holes 50P and 50Q adjacent to each other in the X direction at the outermost peripheral portion of the hole 50 by the hole 50R. The width dimension in the X direction is larger than that of the hole 50. As described above, dummy holes 51 and 52 opened in a wider area in plan view than the hole 50 are provided in the four directions outside the memory cell region of the DRAM 10 of the present embodiment in which the hole 50 is formed. . In FIG. 2, the outer four directions indicate both sides in the X direction (upper and lower sides in the drawing) and both sides in the Y direction (left and right sides in the drawing). From the viewpoint of reliably preventing the dummy holes from being blocked in the etching process when forming the dummy holes 51 and 52, if the width dimension of the holes 50 is 60 nm, for example, the width dimension in the Y direction of the dummy holes 51 and It is preferable that the width dimension of the dummy hole 52 in the X direction is set to about 180 nm.

メモリセルを構成するトランジスタが形成される半導体基板12には、p型シリコン基板が用いられる。図3に示すように、半導体基板12には、メモリセルの形成領域を適宜区分するための絶縁膜13が形成されていてもよい。   A p-type silicon substrate is used as the semiconductor substrate 12 on which the transistors constituting the memory cell are formed. As shown in FIG. 3, an insulating film 13 may be formed on the semiconductor substrate 12 for appropriately dividing the memory cell formation region.

埋込ワード線16は、窒化チタンあるいはタングステン等の導電膜から構成されている。
埋込ワード線16の底面及び側面を覆うように、ゲート絶縁膜20が設けられている。ゲート絶縁膜20は、絶縁膜20aと絶縁膜20bから構成されている。絶縁膜20aと絶縁膜20bの材質としては、例えばシリコン酸化膜が挙げられる。
埋込ワード線16の上面を覆うように、保護絶縁膜22が設けられている。保護絶縁膜22は、絶縁膜22aと絶縁膜22bから構成されている。絶縁膜22aと絶縁膜22bの材質としては、例えばシリコン酸化膜が挙げられる。
The buried word line 16 is made of a conductive film such as titanium nitride or tungsten.
A gate insulating film 20 is provided so as to cover the bottom surface and the side surface of the buried word line 16. The gate insulating film 20 includes an insulating film 20a and an insulating film 20b. Examples of the material of the insulating film 20a and the insulating film 20b include a silicon oxide film.
A protective insulating film 22 is provided so as to cover the upper surface of the buried word line 16. The protective insulating film 22 includes an insulating film 22a and an insulating film 22b. Examples of the material of the insulating film 22a and the insulating film 22b include a silicon oxide film.

埋込ワード線16の間の半導体基板12は、活性領域14であり、トランジスタのソースドレイン領域として機能する。埋込ワード線16に電圧が印加された際には、ゲート絶縁膜20に接する半導体基板12がトランジスタのチャネル領域となる。   The semiconductor substrate 12 between the buried word lines 16 is an active region 14 and functions as a source / drain region of the transistor. When a voltage is applied to the buried word line 16, the semiconductor substrate 12 in contact with the gate insulating film 20 becomes a channel region of the transistor.

ビット線18は、導電膜18aと導電膜18bから構成されている。導電膜18aの底面は、埋込ワード線16間の半導体基板12に当接している。このような構成により、ビット線18とトランジスタのチャネル領域が電気的に接続されている。導電膜18aの材質としては、例えば多結晶シリコンが挙げられる。また、導電膜18bの材質としては、例えばタングステン及びタングステン化合物が挙げられる。ビット線18の上には、キャップ絶縁膜24が設けられている。ビット線18の側面には、サイドウォール絶縁膜26が設けられている。キャップ絶縁膜24とサイドウォール絶縁膜26の材質としては、例えばシリコン窒化膜が挙げられる。   The bit line 18 includes a conductive film 18a and a conductive film 18b. The bottom surface of the conductive film 18 a is in contact with the semiconductor substrate 12 between the embedded word lines 16. With such a configuration, the bit line 18 and the channel region of the transistor are electrically connected. An example of the material of the conductive film 18a is polycrystalline silicon. Examples of the material of the conductive film 18b include tungsten and a tungsten compound. A cap insulating film 24 is provided on the bit line 18. Sidewall insulating films 26 are provided on the side surfaces of the bit lines 18. Examples of the material of the cap insulating film 24 and the sidewall insulating film 26 include a silicon nitride film.

容量コンタクト28は、導電膜28aと、導電膜28bと、導電膜28cから構成されている。導電膜28aの底面は、埋込ワード線16を挟んでビット線18が接続されている半導体基板12とは反対側の半導体基板12に当接している。このような構成により、容量コンタクト28とトランジスタのチャネル領域が電気的に接続されている。即ち、本実施形態のDRAM10は、隣接する2つの埋込ワード線16が同一のビット線18を共有するダブルゲート型トランジスタを備えている。
導電膜28aの材質としては、例えば多結晶シリコンが挙げられる。また、導電膜28bの材質としては、例えばコバルトシリサイドが挙げられる。更に、導電膜28cの材質としては、例えばタングステンが挙げられる。容量コンタクト28の側面には、ライナー膜30が設けられている。ライナー膜30の材質としては、例えばシリコン酸化膜が挙げられる。
The capacitor contact 28 includes a conductive film 28a, a conductive film 28b, and a conductive film 28c. The bottom surface of the conductive film 28 a is in contact with the semiconductor substrate 12 opposite to the semiconductor substrate 12 to which the bit line 18 is connected with the embedded word line 16 interposed therebetween. With such a configuration, the capacitor contact 28 and the channel region of the transistor are electrically connected. That is, the DRAM 10 of the present embodiment includes a double gate transistor in which two adjacent embedded word lines 16 share the same bit line 18.
An example of the material of the conductive film 28a is polycrystalline silicon. Moreover, as a material of the conductive film 28b, for example, cobalt silicide can be given. Furthermore, as a material of the conductive film 28c, for example, tungsten is given. A liner film 30 is provided on the side surface of the capacitor contact 28. Examples of the material of the liner film 30 include a silicon oxide film.

ビット線18を介さない容量コンタクト28の幅方向の間には、層間絶縁膜32が形成されている。層間絶縁膜32は、単一の材質からなる絶縁膜36であってもよく、絶縁膜37,38,39,40の積層膜であってもよく、半導体基板12上の箇所により絶縁膜36と前記積層膜が適宜選択されていてもよい。絶縁膜36,37,40の材質としては、例えばスピンオン誘電材料(Spin On Dielectric:SOD)が挙げられる。絶縁膜36と半導体基板12との間には、シリコン酸化膜等からなるハードマスク膜34が形成されている。   An interlayer insulating film 32 is formed between the width directions of the capacitor contacts 28 not passing through the bit line 18. The interlayer insulating film 32 may be an insulating film 36 made of a single material, or may be a laminated film of insulating films 37, 38, 39, and 40. The laminated film may be appropriately selected. Examples of the material of the insulating films 36, 37, and 40 include a spin-on dielectric material (SOD). A hard mask film 34 made of a silicon oxide film or the like is formed between the insulating film 36 and the semiconductor substrate 12.

容量コンタクトパッド42(パッド)は、容量コンタクト28に接続して設けられている。図10を参照するとわかるように、ダミー孔51,52の下部にはダミー孔51,52の幅寸法に応じて容量コンタクトパッド42より幅寸法が大きい容量コンタクトパッド42d(ダミーパッド)が形成されている。容量コンタクトパッド42,42dの材質としては、例えばタングステンが挙げられる。容量コンタクトパッド42,42dの上と幅方向両側には、後述するキャパシタ53の下部電極54を形成するエッチング工程においてストッパとなるストッパ膜44が形成されている。ストッパ膜44の材質としては、例えばシリコン窒化膜が挙げられる。以降では、特に記載がない場合は、容量コンタクトパッド42,42dをまとめて容量コンタクトパッド42とする。   The capacitive contact pad 42 (pad) is provided in connection with the capacitive contact 28. As can be seen from FIG. 10, a capacitor contact pad 42 d (dummy pad) having a larger width than the capacitor contact pad 42 is formed below the dummy holes 51 and 52 according to the width of the dummy holes 51 and 52. Yes. An example of the material of the capacitor contact pads 42 and 42d is tungsten. On the capacitor contact pads 42 and 42d and on both sides in the width direction, a stopper film 44 is formed as a stopper in an etching process for forming a lower electrode 54 of the capacitor 53 described later. An example of the material of the stopper film 44 is a silicon nitride film. Hereinafter, unless otherwise specified, the capacitor contact pads 42 and 42 d are collectively referred to as the capacitor contact pad 42.

半導体基板12上には、ビット線18、容量コンタクト28及び層間絶縁膜32を介して、絶縁膜46(絶縁膜)が形成されている。絶縁膜46は、図3に示すように絶縁膜47,48の積層膜であってもよく、単一の材質からなる絶縁膜であってもよい。絶縁膜46には、図2を参照して説明したように、平面視で周期的に配列された同一形状の孔50が設けられている。また、図2及び図3に示すように、孔50の最外周部にはY方向において孔50と同一の幅寸法を有し、X方向において隣接する孔50P,50Qが孔50Rで連結されることによって孔50よりも大きな幅寸法を有するダミー孔52が形成されている。   An insulating film 46 (insulating film) is formed on the semiconductor substrate 12 via the bit line 18, the capacitor contact 28, and the interlayer insulating film 32. The insulating film 46 may be a laminated film of insulating films 47 and 48 as shown in FIG. 3, or may be an insulating film made of a single material. As described with reference to FIG. 2, the insulating film 46 is provided with holes 50 having the same shape arranged periodically in a plan view. As shown in FIGS. 2 and 3, the outermost peripheral portion of the hole 50 has the same width dimension as the hole 50 in the Y direction, and adjacent holes 50P and 50Q in the X direction are connected by the hole 50R. Thus, a dummy hole 52 having a larger width dimension than the hole 50 is formed.

キャパシタ53は、シリンダー型の容量部であり、下部電極54と、容量膜56と、上部プレート電極58と、を備えている。下部電極54は、底面が容量コンタクトパッド42に当接しており、絶縁膜46に形成された孔50及びダミー孔51,52の内壁にシリンダー状に設けられている。下部電極54の材質としては、例えば窒化チタンが挙げられる。また、容量膜56の材質としては、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化ハフニウムやそれらの積層膜が挙げられる。更に、上部プレート電極58の材質としては、タングステンと多結晶シリコンと窒化シリコンの積層膜が挙げられる。   The capacitor 53 is a cylinder-type capacitor unit, and includes a lower electrode 54, a capacitor film 56, and an upper plate electrode 58. The bottom surface of the lower electrode 54 is in contact with the capacitor contact pad 42, and is provided in a cylindrical shape on the inner walls of the hole 50 and the dummy holes 51 and 52 formed in the insulating film 46. Examples of the material of the lower electrode 54 include titanium nitride. Examples of the material of the capacitive film 56 include zirconium oxide, aluminum oxide, hafnium oxide, and a laminated film thereof. Further, the material of the upper plate electrode 58 includes a laminated film of tungsten, polycrystalline silicon, and silicon nitride.

キャパシタ53の容量は、基本的に下部電極54の表面積に比例するが、DRAM等の半導体装置の高密度化により容量コンタクトパッド42の面積は縮小される傾向にある。そのため、下部電極54の高さ寸法は、下部電極54の幅寸法に比べて大きくなり、例えば1μm程度になる。   The capacitance of the capacitor 53 is basically proportional to the surface area of the lower electrode 54, but the area of the capacitor contact pad 42 tends to be reduced by increasing the density of a semiconductor device such as a DRAM. Therefore, the height dimension of the lower electrode 54 is larger than the width dimension of the lower electrode 54, for example, about 1 μm.

次いで、DRAM10の製造方法について、図4〜図11を参照しながら説明する。
始めに、上記説明したように活性領域14、埋込ワード線16及びビット線18等を含むトランジスタを半導体基板12上に形成する。DRAM10のトランジスタは、一般にDRAM等の半導体装置に適用されているトランジスタの製造方法によって形成できるため、その詳細の説明を省略する。なお、CMP等を用いて、キャップ絶縁膜24と容量コンタクト28と層間絶縁膜32の上面は同一の高さになるように平坦化する。
Next, a method for manufacturing the DRAM 10 will be described with reference to FIGS.
First, as described above, a transistor including the active region 14, the buried word line 16, the bit line 18 and the like is formed on the semiconductor substrate 12. Since the transistor of the DRAM 10 can be formed by a method of manufacturing a transistor generally applied to a semiconductor device such as a DRAM, a detailed description thereof is omitted. Note that the upper surfaces of the cap insulating film 24, the capacitor contact 28, and the interlayer insulating film 32 are planarized using CMP or the like so as to have the same height.

次に、キャップ絶縁膜24と容量コンタクト28と層間絶縁膜32の上にタングステン等の導電膜を成膜し、フォトリソグラフィ・エッチング技術を用いて導電膜をパターニングした後、ドライエッチングする。これにより、図4に示す容量コンタクトパッド42を形成する。但し、半導体基板12上の外周部には、ダミー孔52のX方向に幅寸法を勘案して、容量コンタクトパッド42よりX方向に幅寸法の大きい容量コンタクトパッド42dを形成する。容量コンタクトパッド42の厚みは、例えば100nmとすることができる。   Next, a conductive film such as tungsten is formed on the cap insulating film 24, the capacitor contact 28, and the interlayer insulating film 32. After patterning the conductive film using a photolithography etching technique, dry etching is performed. Thereby, the capacitor contact pad 42 shown in FIG. 4 is formed. However, a capacitor contact pad 42 d having a width dimension larger in the X direction than the capacitor contact pad 42 is formed on the outer peripheral portion of the semiconductor substrate 12 in consideration of the width dimension in the X direction of the dummy hole 52. The thickness of the capacitor contact pad 42 can be set to 100 nm, for example.

次に、図5に示すように、CVD等により、容量コンタクトパッド42を覆うように、例えば50nmの厚み寸法でストッパ膜44を形成する。続いて、ストッパ膜44の上に絶縁膜47と絶縁膜48とが積層された絶縁膜46と、シリコン窒化膜等からなる絶縁膜49a,49bと、を所定の厚み寸法で成膜する。絶縁膜47,48の厚みはそれぞれ、例えば1000nm、800nmとすることができる。また、絶縁膜49a,49bの厚みは、例えば100nmとすることができる。   Next, as shown in FIG. 5, a stopper film 44 is formed with a thickness of, for example, 50 nm so as to cover the capacitor contact pad 42 by CVD or the like. Subsequently, an insulating film 46 in which an insulating film 47 and an insulating film 48 are stacked on the stopper film 44, and insulating films 49a and 49b made of a silicon nitride film or the like are formed with a predetermined thickness. The thicknesses of the insulating films 47 and 48 can be set to, for example, 1000 nm and 800 nm, respectively. The thickness of the insulating films 49a and 49b can be set to 100 nm, for example.

次に、絶縁膜49bの上に、例えば厚み寸法600nmでアモルファスカーボン膜60を成膜した後、孔50及びその最外周部の孔50P,50Q,50Rの形成予定箇所のアモルファスカーボン膜60が除去されるように、フォトリソグラフィ・エッチング技術を用いてアモルファスカーボン膜60をパターニングする。この際、図6に示すように、半導体基板12の外周部のアモルファスカーボン膜60の厚み寸法は、エッチングの鈍りによって半導体基板12の外周部より内方のアモルファスカーボン膜60の厚み寸法より大きくなる。   Next, an amorphous carbon film 60 having a thickness of 600 nm, for example, is formed on the insulating film 49b, and then the amorphous carbon film 60 at the locations where the holes 50 and the outermost peripheral holes 50P, 50Q, 50R are to be formed is removed. As described above, the amorphous carbon film 60 is patterned using a photolithography / etching technique. At this time, as shown in FIG. 6, the thickness dimension of the amorphous carbon film 60 on the outer periphery of the semiconductor substrate 12 becomes larger than the thickness dimension of the amorphous carbon film 60 on the inner side of the outer periphery of the semiconductor substrate 12 due to the etching dullness. .

次に、図6に示すように、パターニングされたアモルファスカーボン膜60をマスクとして、ドライエッチングにより、容量コンタクトパッド42上のシリンダー形成部分のストッパ膜44と、絶縁膜46と、絶縁膜49a,49bを開口し、孔50と、孔50の最外周部の孔50P,50Q,50Rが連結されたダミー孔52を形成する。   Next, as shown in FIG. 6, by using the patterned amorphous carbon film 60 as a mask, the stopper film 44 in the cylinder forming portion on the capacitive contact pad 42, the insulating film 46, and the insulating films 49a and 49b are formed by dry etching. Is formed, and a dummy hole 52 in which the hole 50 and the holes 50P, 50Q, 50R at the outermost periphery of the hole 50 are connected is formed.

上記工程において、ドライエッチング時のイオンの衝撃は図6に示す矢印のようになり、前述のように孔50の最外周部の孔50P,50Q,50Rを連結して平面視における開口面積を広くしているため、ダミー孔52は閉塞し難くなる。また、リソグラフィ・エッチング技術において用いるマスクレイアウトの解像度を超える非解像ダミー孔のレイアウトが緩和されて、マスクレイアウトの自由度が増すため、本工程においてメモリセルとその端部が容易に同時開口される。なお、ダミー孔52の閉塞を確実に防ぐ点から、孔50の幅寸法を例えば60nmとすれば、ダミー孔52のX方向の幅寸法を180nm程度に設定することが好ましい。   In the above process, the impact of ions during dry etching is as shown by the arrow in FIG. 6, and as described above, the holes 50P, 50Q, 50R at the outermost peripheral portion of the hole 50 are connected to increase the opening area in plan view. Therefore, the dummy hole 52 is difficult to close. In addition, the layout of the non-resolving dummy holes exceeding the resolution of the mask layout used in the lithography / etching technology is relaxed, and the degree of freedom of the mask layout is increased. Therefore, in this step, the memory cell and its end are easily opened simultaneously. The In order to reliably prevent the dummy hole 52 from being blocked, if the width dimension of the hole 50 is 60 nm, for example, the width dimension in the X direction of the dummy hole 52 is preferably set to about 180 nm.

次に、図7に示すように、残存したアモルファスカーボン膜60と絶縁膜49bとを除去する。続いて、孔50及びダミー孔52の内壁と絶縁膜49aの上面に、孔50を埋め込まない程度に小さい厚み寸法の窒化チタン膜を形成する。この窒化チタン膜の厚みは、例えば15nmとすることができる。その後、CMP等を用いて、絶縁膜46の上面、即ち絶縁膜48の上面が露出するまで窒化チタン膜及び絶縁膜49aを研磨除去する。これにより、図8に示すように、容量コンタクトパッド42に当接したシリンダー状の窒化チタンからなる下部電極54が形成される。続いて、半導体基板12のX方向及びY方向に隣接する下部電極54の間の絶縁膜46を除去する。   Next, as shown in FIG. 7, the remaining amorphous carbon film 60 and insulating film 49b are removed. Subsequently, a titanium nitride film having a thickness small enough not to fill the hole 50 is formed on the inner walls of the hole 50 and the dummy hole 52 and the upper surface of the insulating film 49a. The thickness of this titanium nitride film can be set to 15 nm, for example. Thereafter, the titanium nitride film and the insulating film 49a are polished and removed by CMP or the like until the upper surface of the insulating film 46, that is, the upper surface of the insulating film 48 is exposed. As a result, as shown in FIG. 8, a lower electrode 54 made of cylindrical titanium nitride in contact with the capacitor contact pad 42 is formed. Subsequently, the insulating film 46 between the lower electrodes 54 adjacent to the semiconductor substrate 12 in the X direction and the Y direction is removed.

次に、下部電極54と残存した絶縁膜46の上面を覆うように、所定の厚み寸法の容量膜56を形成する。続いて、容量膜56に囲まれた孔50及びダミー孔51,52の内部を埋め込み、絶縁膜46の上方に一定の厚み寸法を有するように、タングステンと多結晶シリコンと窒化シリコンの積層膜を成膜する。その後、積層膜の上面を研磨除去し、絶縁膜46の上面から所定の厚み寸法を有する上部プレート電極58を形成する。これにより、下部電極54と容量膜56と上部プレート電極58からなるキャパシタ53が形成される。   Next, a capacitor film 56 having a predetermined thickness is formed so as to cover the lower electrode 54 and the upper surface of the remaining insulating film 46. Subsequently, a laminated film of tungsten, polycrystalline silicon, and silicon nitride is embedded in the hole 50 and the dummy holes 51 and 52 surrounded by the capacitor film 56 so as to have a certain thickness dimension above the insulating film 46. Form a film. Thereafter, the upper surface of the laminated film is removed by polishing, and an upper plate electrode 58 having a predetermined thickness dimension is formed from the upper surface of the insulating film 46. As a result, the capacitor 53 including the lower electrode 54, the capacitor film 56, and the upper plate electrode 58 is formed.

以上の工程により、図1〜図3に示すDRAM100が完成する。
なお、上記のDRAM10の製造方法においては、図4〜図8を参照して図2に示すDRAM10のY方向における断面図によって孔50及びダミー孔52へのキャパシタ53の形成工程を説明したが、図2に示すX方向においては、Y方向におけるダミー孔52をダミー孔51に置き換えて同様の工程を行えばよい。ダミー孔51のように、孔50のX方向の最外周部に設けられており、且つ孔50よりY方向に幅寸法が大きく形成されているダミー孔へのキャパシタ53の形成工程については、後述する。
Through the above steps, the DRAM 100 shown in FIGS. 1 to 3 is completed.
In the manufacturing method of the DRAM 10 described above, the formation process of the capacitor 53 in the hole 50 and the dummy hole 52 has been described with reference to the cross-sectional view in the Y direction of the DRAM 10 shown in FIG. In the X direction shown in FIG. 2, a similar process may be performed by replacing the dummy hole 52 in the Y direction with the dummy hole 51. A process of forming the capacitor 53 in the dummy hole provided in the outermost peripheral portion in the X direction of the hole 50 and having a width dimension larger in the Y direction than the hole 50 as in the dummy hole 51 will be described later. To do.

本実施形態のDRAM10及びその製造方法によれば、シリンダー型のキャパシタ53を形成するための孔50の最外周部に、孔50の周期的配列の外側方向に延在して、平面視において孔50よりも幅寸法が大きいダミー孔51,52が設けられている。ダミー孔52は、孔50と平面視での寸法が同じであって、孔50の最外周部のX方向に隣接する孔50P,50Qが孔50Rによって連結された孔である。そのため、孔50を形成するエッチング工程において、エッチング深さが減少しやすい最外周部のダミー孔51,52の開口面積が孔50に比べて拡張されており、ダミー孔51,52の幅寸法を充分に確保して閉塞されるのを防ぎ、不良になるのを防止できる。従って、半導体基板12上の孔50全体を確実に開口し、良好に形成できる。これにより、孔50及びダミー孔51,52にキャパシタ53の下部電極54が安定して形成され、はがれてゴミとなることがなく、DRAM10の不良を防止できる。   According to the DRAM 10 and the method of manufacturing the same of the present embodiment, the outermost peripheral portion of the hole 50 for forming the cylinder-type capacitor 53 extends in the outer direction of the periodic arrangement of the holes 50, and the holes are viewed in plan view. Dummy holes 51 and 52 having a width dimension larger than 50 are provided. The dummy hole 52 has the same size as the hole 50 in a plan view, and is a hole in which holes 50P and 50Q adjacent to each other in the X direction on the outermost peripheral portion of the hole 50 are connected by the hole 50R. Therefore, in the etching process for forming the holes 50, the opening areas of the outermost dummy holes 51 and 52 where the etching depth tends to decrease are expanded compared to the holes 50, and the width dimensions of the dummy holes 51 and 52 are increased. Sufficiently secured to prevent clogging and prevent failure. Therefore, the entire hole 50 on the semiconductor substrate 12 can be reliably opened and formed satisfactorily. As a result, the lower electrode 54 of the capacitor 53 is stably formed in the hole 50 and the dummy holes 51 and 52, and does not peel off and become dust, thereby preventing a failure of the DRAM 10.

また、本実施形態のDRAM10及びその製造方法によれば、上記のように孔50の最外周部のダミー孔51,52の開口面積が拡張されているため、リソグラフィ・エッチング技術において用いるマスクレイアウトの解像度を超える非解像ダミー孔のレイアウトが緩和されて、マスクレイアウトの自由度が増すため、メモリセルとその端部を容易に、且つ同時に開口できる。   Further, according to the DRAM 10 and the manufacturing method thereof of the present embodiment, since the opening areas of the dummy holes 51 and 52 at the outermost peripheral portion of the hole 50 are expanded as described above, the mask layout used in the lithography / etching technique is increased. Since the layout of the non-resolution dummy holes exceeding the resolution is relaxed and the degree of freedom of the mask layout is increased, the memory cell and its end can be opened easily and simultaneously.

(第二実施形態)
次いで、本発明を適用した第二実施形態の半導体装置の一例であるDRAM11(半導体装置)について、図9を参照し、説明する。また、図9に示すDRAM11の構成要素のうち、第一実施形態のDRAM10と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
(Second embodiment)
Next, a DRAM 11 (semiconductor device) as an example of the semiconductor device according to the second embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. Also, among the components of the DRAM 11 shown in FIG. 9, the same components as those of the DRAM 10 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

本実施形態のDRAM11では、第一実施形態のDRAM10と同様に、複数のメモリセルが設けられている。図9に示すように、複数のメモリセルのキャパシタを形成するための孔50が半導体基板12上に形成されたトランジスタの上の絶縁膜に、X方向及びY方向に周期的に配列されており、平面視で同一形状を有する。孔50の最外周部には、ダミー孔51,52が設けられている。また、孔50が形成されている本実施形態のDRAM11のメモリセル領域の外側四方向には、孔50よりも平面視において広い面積で開口されたダミー孔51,52が設けられている。図9において、外側四方向とはX方向両側(紙面では上下側)及びY方向両側(紙面では左右側)を示す。   In the DRAM 11 of the present embodiment, a plurality of memory cells are provided as in the DRAM 10 of the first embodiment. As shown in FIG. 9, holes 50 for forming capacitors of a plurality of memory cells are periodically arranged in an X direction and a Y direction in an insulating film on a transistor formed on a semiconductor substrate 12. Have the same shape in plan view. Dummy holes 51 and 52 are provided on the outermost periphery of the hole 50. In addition, dummy holes 51 and 52 opened in a larger area in plan view than the hole 50 are provided in the four directions outside the memory cell region of the DRAM 11 of the present embodiment in which the hole 50 is formed. In FIG. 9, the outer four directions indicate both sides in the X direction (upper and lower sides in the drawing) and both sides in the Y direction (left and right sides in the drawing).

但し、本実施形態のDRAM11のダミー孔51は、孔50のX方向の最外周部に設けられているが、X方向において孔50より大きい幅寸法を有し、Y方向において孔50と略同一の幅寸法を有して形成されている。また、ダミー孔52は、孔50のY方向の最外周部に設けられており、孔50の周期的配列の外側方向に延在しているが、複数の孔50が連結された孔ではなく、X方向において孔50と略同一の幅寸法を有し、Y方向において孔50より大きい幅寸法を有して形成されている。ダミー孔51及びダミー孔52の形成時のエッチング工程でこれらのダミー孔の閉塞を確実に防ぐ点から、孔50の幅寸法が例えば60nmである場合は、ダミー孔51のX方向の幅寸法及びダミー孔52のY方向の幅寸法が120nm程度に設定されていることが好ましい。ダミー孔51,52以外のDRAM11の構成は、第一実施形態のDRAM10の構成と同一であるため、説明を省略する。   However, although the dummy hole 51 of the DRAM 11 of the present embodiment is provided in the outermost peripheral portion of the hole 50 in the X direction, it has a width dimension larger than the hole 50 in the X direction and is substantially the same as the hole 50 in the Y direction. The width dimension is formed. The dummy holes 52 are provided in the outermost peripheral portion of the holes 50 in the Y direction and extend in the outer direction of the periodic arrangement of the holes 50, but are not holes in which the plurality of holes 50 are connected. , Having a width dimension substantially the same as that of the hole 50 in the X direction and having a width dimension larger than that of the hole 50 in the Y direction. From the viewpoint of reliably preventing the dummy holes from being blocked in the etching process when forming the dummy holes 51 and 52, when the width dimension of the holes 50 is 60 nm, for example, the width dimension in the X direction of the dummy holes 51 and It is preferable that the width dimension in the Y direction of the dummy hole 52 is set to about 120 nm. Since the configuration of the DRAM 11 other than the dummy holes 51 and 52 is the same as that of the DRAM 10 of the first embodiment, the description thereof is omitted.

次いで、DRAM11の製造方法について、図10〜図13を参照しながら説明する。
先ず、第一実施形態のDRAM10の製造方法と同様に、一般にDRAM等の半導体装置に適用されているトランジスタの製造方法によって、活性領域14、埋込ワード線16及びビット線18等を含むトランジスタを半導体基板12上に形成する。CMP等を用いて、キャップ絶縁膜24と容量コンタクト28と層間絶縁膜32の上面は同一の高さになるように平坦化する。
Next, a method for manufacturing the DRAM 11 will be described with reference to FIGS.
First, similar to the method of manufacturing the DRAM 10 of the first embodiment, a transistor including the active region 14, the buried word line 16, the bit line 18 and the like is manufactured by a method of manufacturing a transistor generally applied to a semiconductor device such as a DRAM. It is formed on the semiconductor substrate 12. The top surfaces of the cap insulating film 24, the capacitor contact 28, and the interlayer insulating film 32 are planarized using CMP or the like so as to have the same height.

次に、キャップ絶縁膜24と容量コンタクト28と層間絶縁膜32の上にタングステン等の導電膜を成膜し、フォトリソグラフィ・エッチング技術を用いて導電膜をパターニングした後、ドライエッチングする。この際、半導体基板12上のX方向の最外周部の導電膜は、X方向の幅寸法が大きくなるようにパターニングし、且つY方向の最外周部の導電膜は、図10に示すようにY方向の幅寸法が大きくなるようにパターニングする。本工程により、図10に示す容量コンタクトパッド42と、容量コンタクトパッド42よりY方向に幅寸法の大きい容量コンタクトパッド42dを形成する。を形成する。なお、以下では半導体基板12上をY方向に断面視した状態について説明を行う。   Next, a conductive film such as tungsten is formed on the cap insulating film 24, the capacitor contact 28, and the interlayer insulating film 32. After patterning the conductive film using a photolithography etching technique, dry etching is performed. At this time, the outermost conductive film in the X direction on the semiconductor substrate 12 is patterned so that the width dimension in the X direction is increased, and the conductive film in the outermost peripheral part in the Y direction is as shown in FIG. Patterning is performed to increase the width dimension in the Y direction. Through this step, the capacitor contact pad 42 shown in FIG. 10 and the capacitor contact pad 42d having a width dimension larger in the Y direction than the capacitor contact pad 42 are formed. Form. Hereinafter, a state in which the semiconductor substrate 12 is viewed in a cross section in the Y direction will be described.

次に、図11に示すように、CVD等により、容量コンタクトパッド42を覆うように、所定の厚み寸法でストッパ膜44を形成する。続いて、ストッパ膜44の上に絶縁膜47と絶縁膜48とが積層された絶縁膜46と、シリコン窒化膜等からなる絶縁膜49a,49bと、を所定の厚み寸法で成膜する。   Next, as shown in FIG. 11, a stopper film 44 is formed with a predetermined thickness so as to cover the capacitor contact pad 42 by CVD or the like. Subsequently, an insulating film 46 in which an insulating film 47 and an insulating film 48 are stacked on the stopper film 44, and insulating films 49a and 49b made of a silicon nitride film or the like are formed with a predetermined thickness.

次に、絶縁膜49bの上に、例えば厚み寸法600nmでアモルファスカーボン膜60を成膜した後、孔50及びその最外周部のダミー孔52の形成予定箇所のアモルファスカーボン膜60が除去されるように、フォトリソグラフィ・エッチング技術を用いてアモルファスカーボン膜60をパターニングする。この際、図12に示すように、半導体基板12の外周部のアモルファスカーボン膜60の厚み寸法は、エッチングの鈍りによって半導体基板12の外周部より内方のアモルファスカーボン膜60の厚み寸法より大きくなる。   Next, after the amorphous carbon film 60 is formed on the insulating film 49b with a thickness dimension of 600 nm, for example, the amorphous carbon film 60 at the locations where the holes 50 and the dummy holes 52 at the outermost periphery are to be formed is removed. Then, the amorphous carbon film 60 is patterned using a photolithography / etching technique. At this time, as shown in FIG. 12, the thickness dimension of the amorphous carbon film 60 on the outer peripheral portion of the semiconductor substrate 12 becomes larger than the thickness dimension of the amorphous carbon film 60 on the inner side of the outer peripheral portion of the semiconductor substrate 12 due to the etching dullness. .

次に、図6に示すように、パターニングされたアモルファスカーボン膜60をマスクとして、ドライエッチングにより、容量コンタクトパッド42上のシリンダー形成部分のストッパ膜44と、絶縁膜46と、絶縁膜49a,49bを開口し、孔50と、孔50の最外周部のダミー孔52を形成する。本工程により、半導体基板12上の容量コンタクトパッド42のうちY方向に幅寸法が大きい最外周部の容量コンタクトパッド42に当接して、孔50よりY方向に幅寸法が大きいダミー孔52が形成される。   Next, as shown in FIG. 6, by using the patterned amorphous carbon film 60 as a mask, the stopper film 44 in the cylinder forming portion on the capacitive contact pad 42, the insulating film 46, and the insulating films 49a and 49b are formed by dry etching. And the hole 50 and the dummy hole 52 at the outermost periphery of the hole 50 are formed. By this step, a dummy hole 52 having a larger width dimension in the Y direction than the hole 50 is formed in contact with the outermost capacitive contact pad 42 having a larger width dimension in the Y direction among the capacitor contact pads 42 on the semiconductor substrate 12. Is done.

上記工程において、ドライエッチング時のイオンの衝撃は図12に示す矢印のようになり、前述のようにY方向の幅寸法を大きくすることによって平面視における開口面積を広くしているため、ダミー孔52は閉塞し難くなる。また、第一実施形態のDRAM10の製造時と同様に、リソグラフィ・エッチング技術において用いるマスクレイアウトの解像度を超える非解像ダミー孔のレイアウトが緩和されて、マスクレイアウトの自由度が増すため、本工程においてメモリセルとその端部が容易に同時開口される。なお、ダミー孔52の閉塞を確実に防ぐ点から、孔50の幅寸法を例えば60nmとすれば、ダミー孔52のY方向の幅寸法を120nm程度に設定することが好ましい。   In the above process, the impact of ions during dry etching is as shown by the arrow in FIG. 12, and the opening area in plan view is increased by increasing the width dimension in the Y direction as described above. 52 becomes difficult to close. Further, as in the manufacturing of the DRAM 10 of the first embodiment, the layout of the non-resolving dummy holes exceeding the resolution of the mask layout used in the lithography / etching technique is relaxed and the degree of freedom of the mask layout is increased. The memory cell and its end are easily opened simultaneously. In order to reliably prevent the dummy hole 52 from being blocked, if the width dimension of the hole 50 is set to 60 nm, for example, the width dimension in the Y direction of the dummy hole 52 is preferably set to about 120 nm.

次に、図13に示すように、残存したアモルファスカーボン膜60と絶縁膜49bとを除去する。この後、第一実施形態のDRAM10の製造方法において図8を参照して説明した工程以降と同様の工程を行う。   Next, as shown in FIG. 13, the remaining amorphous carbon film 60 and insulating film 49b are removed. Thereafter, the same processes as those described with reference to FIG. 8 are performed in the method of manufacturing the DRAM 10 of the first embodiment.

以上の工程により、図9に示すDRAM11が完成する。
なお、上記のDRAM11の製造方法においては、図10〜図13を参照して図9に示すY方向における断面視によって孔50及びダミー孔52へのキャパシタ53の形成工程を説明したが、図9に示すX方向においては、Y方向におけるダミー孔52をダミー孔51に置き換えて同様の工程を行えばよい。
Through the above steps, the DRAM 11 shown in FIG. 9 is completed.
In the manufacturing method of the DRAM 11 described above, the formation process of the capacitor 53 in the hole 50 and the dummy hole 52 has been described by the cross-sectional view in the Y direction shown in FIG. 9 with reference to FIGS. In the X direction, the dummy hole 52 in the Y direction is replaced with the dummy hole 51 and the same process may be performed.

本実施形態のDRAM11及びその製造方法によれば、シリンダー型のキャパシタ53を形成するための孔50の最外周部に、孔50の周期的配列の外側方向に延在して、平面視において孔50よりも幅寸法が大きいダミー孔51,52が設けられている。ダミー孔51は、半導体基板12上のX方向において孔50より大きい幅寸法を有し、Y方向において孔50と略同一の幅寸法を有して形成された孔である。また、ダミー孔52は、X方向において孔50と略同一の幅寸法を有し、Y方向において孔50より大きい幅寸法を有して形成された孔である。そのため、孔50を形成するエッチング工程において、エッチング深さが減少しやすい最外周部のダミー孔51,52の開口面積が孔50に比べて拡張されており、ダミー孔51,52の幅寸法を充分に確保して閉塞されるのを防ぎ、不良になるのを防止できる。従って、半導体基板12上の孔50全体を確実に開口し、良好に形成できる。これにより、孔50及びダミー孔51,52にキャパシタ53の下部電極54が安定して形成され、はがれてゴミとなることがなく、DRAM11の不良を防止できる。   According to the DRAM 11 and the manufacturing method thereof of the present embodiment, the outermost peripheral portion of the hole 50 for forming the cylinder-type capacitor 53 extends in the outer direction of the periodic arrangement of the holes 50, and the holes are viewed in plan view. Dummy holes 51 and 52 having a width dimension larger than 50 are provided. The dummy hole 51 is a hole having a width dimension larger than the hole 50 in the X direction on the semiconductor substrate 12 and having substantially the same width dimension as the hole 50 in the Y direction. The dummy hole 52 is a hole having substantially the same width dimension as the hole 50 in the X direction and having a width dimension larger than the hole 50 in the Y direction. Therefore, in the etching process for forming the holes 50, the opening areas of the outermost dummy holes 51 and 52 where the etching depth tends to decrease are expanded compared to the holes 50, and the width dimensions of the dummy holes 51 and 52 are increased. Sufficiently secured to prevent clogging and prevent failure. Therefore, the entire hole 50 on the semiconductor substrate 12 can be reliably opened and formed satisfactorily. As a result, the lower electrode 54 of the capacitor 53 is stably formed in the hole 50 and the dummy holes 51 and 52, and does not come off and become dust, thereby preventing a failure of the DRAM 11.

また、本実施形態のDRAM11及びその製造方法によれば、上記のように孔50の最外周部のダミー孔51,52の開口面積が拡張されているため、リソグラフィ・エッチング技術において用いるマスクレイアウトの解像度を超える非解像ダミー孔のレイアウトが緩和されて、マスクレイアウトの自由度が増すため、メモリセルとその端部を容易に、且つ同時に開口できる。   Further, according to the DRAM 11 and the manufacturing method thereof of the present embodiment, since the opening areas of the dummy holes 51 and 52 at the outermost peripheral portion of the hole 50 are expanded as described above, the mask layout used in the lithography / etching technique is increased. Since the layout of the non-resolution dummy holes exceeding the resolution is relaxed and the degree of freedom of the mask layout is increased, the memory cell and its end can be opened easily and simultaneously.

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications are possible within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Deformation / change is possible.

即ち、本発明の半導体装置における複数のメモリセルのキャパシタを形成するための孔50の最外周部のダミー孔51,52は、半導体基板12上に形成されたトランジスタの上の絶縁膜に、X方向及びY方向に周期的に配列されており、孔50より平面視での面積が拡張されていればよく、面積の拡張方向は限定されない。例えば、ダミー孔51,52は、X方向及びY方向の両方において孔50よりも幅寸法が大きい孔であってもよい。また、ダミー孔51,52は、孔50の最外周部が周方向に複数連結された孔であってもよい。   That is, the dummy holes 51 and 52 at the outermost periphery of the hole 50 for forming the capacitors of the plurality of memory cells in the semiconductor device of the present invention are formed on the insulating film on the transistor formed on the semiconductor substrate 12 as X As long as the area in the plan view is expanded from the holes 50, the expansion direction of the area is not limited. For example, the dummy holes 51 and 52 may be holes having a larger width dimension than the hole 50 in both the X direction and the Y direction. Further, the dummy holes 51 and 52 may be holes in which a plurality of outermost peripheral portions of the hole 50 are connected in the circumferential direction.

10,11,100…DRAM(半導体装置)、12,112…半導体基板、42…容量コンタクトパッド(パッド)、46,146…絶縁膜、50,50P,50Q,50R,150,150r…孔、51,52…ダミー孔、53…キャパシタ   10, 11, 100 ... DRAM (semiconductor device), 12, 112 ... semiconductor substrate, 42 ... capacitive contact pad (pad), 46, 146 ... insulating film, 50, 50P, 50Q, 50R, 150, 150r ... hole, 51 52 ... dummy holes, 53 ... capacitors

Claims (8)

半導体基板上に形成された絶縁膜に周期的に配列された同一形状の孔を有する半導体装置であって、
前記孔の最外周部に前記孔の周期的配列の外側方向に延在して、前記孔と比較して幅寸法が大きい開口であるダミー孔を備えていることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device having holes of the same shape periodically arranged in an insulating film formed on a semiconductor substrate,
A semiconductor device comprising: a dummy hole that extends in an outer direction of the periodic arrangement of the holes at an outermost peripheral portion of the hole and has an opening having a larger width dimension than the hole.
前記孔の下部にはパッドが配置され、前記ダミー孔の下部にはダミーパッドが配置され、前記ダミーパッドは前記パッドよりも幅寸法が大きいことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a pad is disposed under the hole, a dummy pad is disposed under the dummy hole, and the dummy pad has a width dimension larger than that of the pad. 半導体基板上のメモリセル領域に孔を含むキャパシタを有する半導体装置であって、
前記孔の外周に前記孔の開口よりも平面視での面積が広いダミー孔を備えていることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device having a capacitor including a hole in a memory cell region on a semiconductor substrate,
A semiconductor device comprising a dummy hole having a larger area in plan view than the opening of the hole on the outer periphery of the hole.
前記ダミー孔は前記メモリセル領域の外側方向に延在して平面視での面積が広いことを特徴とする請求項3に記載の半導体装置。   4. The semiconductor device according to claim 3, wherein the dummy hole extends in an outer direction of the memory cell region and has a large area in plan view. 前記孔は一定周期で配置された第一の列と前記一定周期で配列された第二の列とを含み、前記ダミー孔は前記第一の列の最外周部に前記一定周期で位置する領域と前記第二の列の最外周部に前記一定周期で位置する領域とを含んで形成されていることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置。   The hole includes a first row arranged at a constant cycle and a second row arranged at the constant cycle, and the dummy hole is an area located at the outermost peripheral portion of the first row at the constant cycle. 4. The semiconductor device according to claim 3, wherein the semiconductor device is formed so as to include the outermost peripheral portion of the second row and the region located at the constant period. 前記孔の下部にはパッドが配置され、前記ダミー孔の下部にはダミーパッドが配置され、前記ダミーパッドは前記パッドよりも幅寸法が大きいことを特徴とする請求項3に記載の半導体装置。   4. The semiconductor device according to claim 3, wherein a pad is disposed under the hole, a dummy pad is disposed under the dummy hole, and the dummy pad has a width dimension larger than that of the pad. 半導体基板上のメモリセル領域に孔と前記孔の周りにダミー孔とを有する半導体装置であって、
前記メモリセル領域の外側四方向に前記孔よりも平面視において広い面積で開口された前記ダミー孔を備えることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device having a hole in a memory cell region on a semiconductor substrate and a dummy hole around the hole,
A semiconductor device comprising: the dummy holes opened in a wider area in plan view than the holes in four directions outside the memory cell region.
前記孔の下部にはパッドが配置され、前記ダミー孔の下部にはダミーパッドが配置され、前記ダミーパッドは前記パッドよりも大きいことを特徴とする請求項7に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 7, wherein a pad is disposed under the hole, a dummy pad is disposed under the dummy hole, and the dummy pad is larger than the pad.
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