JP2014241325A - Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device.
近年、DRAM(Dynamic Random Access Memory)等の半
導体装置の微細化が進められている。半導体装置の製造においては、半導体装置の高集積化に伴い、ドライエッチングによる加工面積は減少する一方、加工深さは増大する傾向にある。近年のさらなる微細化の進展に伴って、加工面積に対する加工深さの比率が大きい高アスペクト比のパターンの形成が求められている。高アスペクト比の電極の外壁をキャパシタとして利用する場合には、製造工程の途中で倒れて隣接する電極と短絡することを防止するため、サポート膜(梁)を設けて電極を保持する技術が知られている。
In recent years, semiconductor devices such as DRAM (Dynamic Random Access Memory) have been miniaturized. In the manufacture of semiconductor devices, the processing depth by dry etching tends to decrease while the processing depth tends to increase as the integration of semiconductor devices increases. With the further progress of miniaturization in recent years, it is required to form a pattern with a high aspect ratio in which the ratio of the processing depth to the processing area is large. When using the outer wall of a high aspect ratio electrode as a capacitor, a technique for holding the electrode by providing a support film (beam) is known in order to prevent it from collapsing during the manufacturing process and shorting with the adjacent electrode. It has been.
例えば、3次元構造のキャパシタの下部電極の倒壊を抑制するサポート膜の有する半導体装置の技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。この技術では、サポート膜は下部電極の高さ方向に複数層形成され、各層のサポート膜は下部電極間を接続するライン形状のパターンを有し、パターン延在方向が隣接する二層間でそれぞれ異なる構成を採用した半導体装置が開示されている。 For example, a technology of a semiconductor device having a support film that suppresses collapse of a lower electrode of a three-dimensional capacitor is known (see, for example, Patent Document 1). In this technique, the support film is formed in a plurality of layers in the height direction of the lower electrode, and the support film of each layer has a line-shaped pattern connecting the lower electrodes, and the pattern extending direction is different between two adjacent layers. A semiconductor device employing the configuration is disclosed.
シリンダ型キャパシタの形成では、キャパシタ層間膜エッチング時、また、次のキャパシタ下部電極上に形成するキャパシタ絶縁膜形成前の洗浄時などにおいて、薬液がキャパシタ下部電極に及ぼす力によりキャパシタ下部電極が倒壊したり、剥がれたりすることが、特に微細化が進むに従い問題となっている。 In the formation of a cylinder-type capacitor, the capacitor lower electrode collapses due to the force exerted by the chemical on the capacitor lower electrode during etching of the capacitor interlayer film or during cleaning before forming the capacitor insulating film formed on the next capacitor lower electrode. In particular, as the miniaturization progresses, it becomes a problem.
本発明は、キャパシタ下部電極の外周を複数の支持体膜でサポートする半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device in which the outer periphery of a capacitor lower electrode is supported by a plurality of support films.
上述の課題に鑑み、本発明の一態様は、半導体基板上にストッパ膜、第1のキャパシタ層間膜、及び第1の支持体膜を順に形成し、該第1の支持体膜を一部除去して第1の開口部を形成する第1の工程と、前記第1の開口部内から第1の支持体膜の上面に亘って第2のキャパシタ層間膜を形成し、さらに第2のキャパシタ層間膜上に第2の支持体膜を形成する第2の工程と、第1の開口部と分離するように、ストッパ膜、第1のキャパシタ層間膜、第1の支持体膜、第2のキャパシタ層間膜、及び第2の支持体膜を貫通する第2の開口部を形成する第3の工程と、第2の開口部の内面を覆うキャパシタ下部電極を形成する第4の工程と、第2の支持体膜を一部除去して、第2のキャパシタ層間膜を一部露出させる上層支持体膜開口部を形成する第5の工程と、第2のキャパシタ層間膜と第1のキャパシタ層間膜を選択的に除去して、外壁面が露出されたキャパシタ下部電極を形成する第6の工程と、を含む半導体装置の製造方法に関する。 In view of the above problems, according to one embodiment of the present invention, a stopper film, a first capacitor interlayer film, and a first support film are sequentially formed over a semiconductor substrate, and the first support film is partially removed. Forming a first opening, forming a second capacitor interlayer from the first opening to the upper surface of the first support film, and further forming a second capacitor interlayer A second step of forming a second support film on the film, and a stopper film, a first capacitor interlayer, a first support film, and a second capacitor so as to be separated from the first opening A third step of forming a second opening penetrating the interlayer film and the second support film, a fourth step of forming a capacitor lower electrode covering the inner surface of the second opening, and a second step The support film is partially removed to form an upper support film opening that exposes the second capacitor interlayer film. And a sixth step of selectively removing the second capacitor interlayer film and the first capacitor interlayer film to form a capacitor lower electrode with the outer wall surface exposed. It relates to a manufacturing method.
また、本発明の別の態様は、半導体基板上に形成され、互いに分離される第1の開口部と第2の開口部を有する第1の支持体膜と、第1の支持体膜より高い位置に形成され、第3の開口部を有する第2の支持体膜と、半導体基板に対して垂直方向に延在して成り、第1の支持体膜の第2の開口部内壁及び第2の支持体膜の第3の開口部内壁と接するキャパシタ下部電極であって、上端部の幅が第1の支持体膜と接する部分の幅より大きいキャパシタ下部電極と、を備えることを特徴とする半導体装置に関する。 Another aspect of the present invention is a first support film formed on a semiconductor substrate and having a first opening and a second opening that are separated from each other, and higher than the first support film. A second support film formed at a position and having a third opening, and extending in a direction perpendicular to the semiconductor substrate, the inner wall of the second opening of the first support film and the second A capacitor lower electrode in contact with the inner wall of the third opening of the support film, wherein the width of the upper end is larger than the width of the portion in contact with the first support film. The present invention relates to a semiconductor device.
本発明によると、キャパシタ下部電極は外周を中間支持体膜でぐるりと囲んで形成されるため、中間支持体膜のキャパシタ下部電極を支持する強度が向上する。その結果、キャパシタ下部電極形成時の倒壊を防止することが可能となり、製造歩留まりが向上される。 According to the present invention, since the capacitor lower electrode is formed by surrounding the outer periphery with the intermediate support film, the strength of supporting the capacitor lower electrode of the intermediate support film is improved. As a result, it is possible to prevent collapse when forming the capacitor lower electrode, and the manufacturing yield is improved.
本発明の更なる利点及び実施形態を、記述と図面を用いて下記に詳細に説明する。 Further advantages and embodiments of the present invention are described in detail below using the description and the drawings.
本発明をDRAMのキャパシタに適用した例を図面を参照しつつ説明する。尚、本発明は、DRAMのキャパシタの適用に限定されるものではなく、その他半導体の補償容量素子などにも適用可能である。 An example in which the present invention is applied to a capacitor of a DRAM will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the application of a DRAM capacitor, but can be applied to other semiconductor compensation capacitance elements.
(第1の実施形態)
初めに、本発明の第1の実施形態について図1から図17を用いて説明する。図17は、本実施形態の半導体装置の完成図である。各図面では、平面において、ワード線の延在方向をy方向、ビット線のx方向、素子形成領域の延在方向をb方向、キャパシタ下部電極が作る矩形格子の対角線方向をa方向とする。各実施形態において、例えば図1Zや図5ZなどのZの付く図面は本実施形態による半導体装置の上面図であり、Z2の付く図面は中間支持体膜の位置の切り出し線Z2−Z2’で切った半導体基板に対して平行な平面図である。また、例えば図1Aや図15AなどのAの付く図面は、a方向に平行な切り出し線A−A’線で切った断面図であり、図3Bや図11BなどのBの付く図面はb方向に平行な切り出し線B−B’線で切った断面図であり、Yの付く図面はy方向に平行な切り出し線Y−Y’線で切った断面図である。
(First embodiment)
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 17 is a completed view of the semiconductor device of this embodiment. In each drawing, the extending direction of the word line is the y direction, the x direction of the bit line, the extending direction of the element forming region is the b direction, and the diagonal direction of the rectangular lattice formed by the capacitor lower electrode is the a direction. In each embodiment, for example, the drawings with Z such as FIG. 1Z and FIG. 5Z are top views of the semiconductor device according to the present embodiment, and the drawings with Z2 are cut along the cutting line Z2-Z2 ′ of the position of the intermediate support film. 2 is a plan view parallel to the semiconductor substrate. FIG. Further, for example, drawings with A such as FIG. 1A and FIG. 15A are cross-sectional views taken along a cutting line AA ′ parallel to the a direction, and drawings with B such as FIG. 3B and FIG. Is a cross-sectional view cut along a cutting line BB ′ parallel to the line Y, and a drawing with Y is a cross-sectional view cut along a cutting line YY ′ line parallel to the y direction.
図1は、本実施形態による半導体装置の製造方法を説明するための図である(以下簡略化のため、図1A、図1B、図1Y、及び図1Zをまとめて「図1」と言うこともある。図2から図19についても同様である)。 FIG. 1 is a view for explaining the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment (hereinafter, for the sake of simplification, FIG. 1A, FIG. 1B, FIG. 1Y, and FIG. 1Z are collectively referred to as “FIG. 1”). The same applies to FIGS. 2 to 19).
まず、半導体基板11の表面に絶縁膜が埋め込まれてなる素子分離12を形成する。平面で見て、半導体基板11の領域が素子分離12で区画されて素子形成領域13が画定される。本実施形態では、半導体基板11の導電型としてP型の導電型を用いている。素子形成領域13は、平面で見て、b方向に延在した細長形状のパターンを有し、x方向、y方向のそれぞれに繰り返し配置される。
First, an
例えば、y方向に平行なY−Y’線に沿った断面図である図1Yから明らかであるように、素子形成領域13と素子分離12が交互に形成されている。y方向に延在するゲート溝14を、素子形成領域13と素子分離12を掘り込んで、y方向に貫くゲート溝14を形成する。ゲート溝14は、各素子形成領域13に2本、お互いに平行となるように配置される。
For example, as apparent from FIG. 1Y which is a cross-sectional view along the Y-Y ′ line parallel to the y direction, the element formation regions 13 and the element isolations 12 are alternately formed. The
a方向に平行なA−A’線に沿った断面図である図1Aを参照すると、ゲート溝14内の素子形成領域13に露出される半導体基板11表面にゲート絶縁膜15を形成する。ゲート溝14内に、導電膜を埋め込んでゲート電極16を形成する。導電膜の材料としては、窒化チタン膜を用いることができる。材料はこれに限定されず、窒化チタン膜とタングステン膜の積層膜、不純物ドープシリコン膜などを用いても良い。ゲート電極16は、DRAMのワード線として働く。
Referring to FIG. 1A, which is a cross-sectional view taken along line A-A ′ parallel to the a direction, a gate insulating film 15 is formed on the surface of the semiconductor substrate 11 exposed in the element formation region 13 in the
ゲート溝14内に形成されたゲート電極16の上に、ゲートキャップ膜17を形成する。ゲートキャップ膜17としては、シリコン窒化膜を用いることができる。各素子形成領域13の半導体基板11表面、即ち、2本のゲート溝14により分離された3つの半導体基板11表面に、不純物イオンを導入して、ソース/ドレイン領域を形成する。これは、b方向に平行なB−B’線に沿った断面図である図1Bを参照すると明らかである。ソース/ドレイン領域のうち、2本のゲート14溝に挟まれた部分をビット線側ソース/ドレイン領域18b、2本のゲート溝14の両外側に形成された方をキャパシタ側ソース/ドレイン領域18cと称す。ソース/ドレイン領域の導伝型として、本実施形態では、N型を用いる。
A
各素子形成領域13には、ビット線側ソース/ドレイン領域18bを共通のソース/ドレインとし、その左右に埋め込みゲート電極23をゲートとし、ゲートの両外側に設けられたキャパシタ側ソース/ドレイン領域18cを他方のソース/ドレインとする、2つのセルトランジスタ19が形成される。
In each element formation region 13, the bit line side source / drain region 18 b is a common source / drain, the buried
次に、図1に続く半導体装置の製造工程を示す図2を参照しながら説明する。図2Aから分かるように、セルトランジスタ19が形成された半導体基板11上に、第1層間膜21を形成する。第1層間膜21としては、例えばシリコン酸化膜などを用いることができる。第1層間膜21に、ビット線側ソース/ドレイン領域18bと接続されるビット線コンタクタト22を形成する。そして、このビット線コンタクト22と接続され、x方向に延在するビット線23を形成する。ビット線23の材料としてはタングステン膜を用いることができる。図2Zから分かるように、ビット線はy方向に複数並設される。
Next, a semiconductor device manufacturing process following FIG. 1 will be described with reference to FIG. As can be seen from FIG. 2A, a
ビット線23の上には、ビット線ハードマスク24、ビット線23の側壁にはビット線サイドウォール膜25が形成される。ビット線ハードマスク24、ビット線サイドウォール膜25には窒化シリコン膜を用いることができる。図2Zに示す半導体装置の上面図では、本実施形態による半導体装置の構成を分かりやすく説明するために、素子形成領域13とゲート電極16を重ねて示している。
A bit line
図3は、図2に続く本実施形態による半導体装置の製造工程を示す。図2における製造工程で処理された半導体基板11上に、例えばシリコン窒化膜などの第2層間膜31を形成する。第2層間膜31に、キャパシタ側ソース/ドレイン領域18cと接続される第1キャパシタコンタクト32を形成する。第1キャパシタコンタクト32は、ビット線23と短絡しないように、y方向に隣接し合うビット線23間に配置される。
FIG. 3 shows the manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment following FIG. A second interlayer film 31 such as a silicon nitride film is formed on the semiconductor substrate 11 processed in the manufacturing process in FIG. A
続いて、第2層間膜31と第1キャパシタコンタクト32上に、第3層間膜33を形成する。第3層間膜33に、第1キャパシタコンタクト32と接続される第2キャパシタコンタクト34を形成する。図3Zは、第2キャパシタコンタクタト34を形成した段階の半導体装置の構成を示す上面図である。同図では、素子形成領域13、ゲート電極16、ビット線コンタクト22、ビット線23、第1キャパシタコンタクタト27を重ねて表示している。
Subsequently, a
図4Aは、図3に続く本実施形態による半導体装置の製造工程を示す。第2キャパシタコンタクタト34を形成した半導体基板11上に、ストッパ膜141を形成する。ストッパ膜141の材料としては、例えば窒化シリコン膜を用いることができる。膜厚としては、例えば100nmを用いる。ストッパ膜141の上に、第1キャパシタ層間膜142を形成する。第1キャパシタ層間膜142の材料としては、例えばシリコン酸化膜を用いることができる。膜厚としては、例えば500nmを用いる。第1キャパシタ層間膜142の上に、中間支持体膜143を形成する。中間支持体膜143の材料は、例えばシリコン窒化膜を用いることができる。膜厚としては、例えば100nmを用いる。
FIG. 4A shows the manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment subsequent to FIG. A stopper film 141 is formed on the semiconductor substrate 11 on which the
図5は、図4に続く本実施形態による半導体装置の製造工程を示す。中間支持体膜143上に第1レジスト膜151を形成する。リソグラフィー技術を用いて、第1レジスト膜151に第1レジスト膜開口部152を形成する。第1レジスト膜開口部152は、次の図6の工程で形成される第1中間支持体膜開口部の形成予定領域に形成される。また、x方向に隣接し合う第1レジスト膜開口部152の間隔をS5X、y方向に隣接し合う第1レジスト膜開口部152の間隔をS5Yと表す。第1レジスト膜開口部152のx方向のピッチはP5X、y方向のピッチはP5Yを有する。本実施形態の第1レジスト膜開口部152の具体的な寸法として、P5Yは最小配線ピッチ90nm、P5Xは最小配線ピッチより若干大きい95nmを用いるとする。第1レジスト膜開口部152の開口径W5は40nm、第1レジスト膜開口部152のx方向の間隔S5Xは55nm、y方向の間隔S5Yは50nmを用いることができる。
FIG. 5 shows the manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment subsequent to FIG. A first resist
図6Aは、図5に続く本実施形態による半導体装置の製造工程を示す。第1レジスト膜151をマスクに、露出している中間支持体膜143をエッチングして、中間支持体143に、中間支持体膜開口部161を形成する。この中間支持体開口部161は、後のキャパシタ層間膜エッチングにおいて、第1キャパシタ層間膜142をエッチングするためのエッチング剤を流通させる働き、後のキャパシタ絶縁膜、キャパシタ上部電極を形成するための成膜剤を流通させる働きなどを有する。
FIG. 6A shows the manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment subsequent to FIG. Using the first resist
図7は、図6に続く本実施形態による半導体装置の製造工程を示す。まず、中間支持体膜143上の第1レジスト膜151を除去する。本実施形態では、図7Zに示されるように、中間支持体膜開口部161の配置は、x方向、y方向に、それぞれ所定のピッチで繰り返して配置される矩形格子レイアウトを用いている。中間支持体膜開口部161のパターン形状としては、一例として円形パターンを用いるとし、開口径をW7と表す。尚、パターンは、これに限定されず、矩形パターンなどを用いても良い。
FIG. 7 shows the manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment following FIG. First, the first resist
また、x方向に隣接し合う中間支持体膜開口部161の間隔をS7X、y方向に隣接し合う中間支持体膜開口部161の間隔をS7Yと表す。中間支持体膜開口部161のx方向のピッチはP7X、y方向のピッチはP7Yを有する。本実施形態の中間支持体膜開口部の具体的な寸法として、P7Yは最小配線ピッチ90nm、P7Xは、最小配線ピッチより若干大きい95nmを用いるとする。中間支持体膜開口部161の開口径W7は40nm、中間支持体膜開口部161のx方向の間隔S7Xは55nm、y方向の間隔S7Yは50nmを用いることができる。 In addition, an interval between the intermediate support film openings 161 adjacent in the x direction is represented as S7X, and an interval between the intermediate support film openings 161 adjacent in the y direction is expressed as S7Y. The pitch of the intermediate support film openings 161 in the x direction is P7X, and the pitch in the y direction is P7Y. As specific dimensions of the intermediate support film opening of the present embodiment, P7Y uses a minimum wiring pitch of 90 nm, and P7X uses 95 nm that is slightly larger than the minimum wiring pitch. The opening diameter W7 of the intermediate support film opening 161 can be 40 nm, the distance S7X in the x direction of the intermediate support film opening 161 can be 55 nm, and the distance S7Y in the y direction can be 50 nm.
本実施形態では、例えばリソグラフィー技術として、最先端の技術であるArF露光技術プロセスを用いるとする。本実施形態では、このプロセスを用い、最小配線ピッチ(P)は90nm用いることができる。ここで配線ピッチは、配線の幅と間隔の合計の長さである。この最小配線ピッチ(P)の半分の値を技術ノードと呼び、プロセスの最小加工寸法を表す指標として用いることにする。最小配線ピッチ90nmの場合、技術ノードは45nmとなる。 In the present embodiment, for example, an ArF exposure technology process, which is the most advanced technology, is used as the lithography technology. In this embodiment, this process is used, and the minimum wiring pitch (P) can be 90 nm. Here, the wiring pitch is the total length of the wiring width and interval. A value half the minimum wiring pitch (P) is called a technology node, and is used as an index representing the minimum processing dimension of the process. When the minimum wiring pitch is 90 nm, the technology node is 45 nm.
図8Aは、図7に続く本実施形態による半導体装置の製造工程を示す。第1キャパシタ層間膜142及び中間支持体膜143上に、第2キャパシタ層間膜181を形成する。第2キャパシタ層間膜181の材料には、例えばシリコン酸化膜を用いることができる。膜厚は、例えば700nmを用いるとする。次に、第2キャパシタ層間膜181上に、上部支持体膜182を形成する。上部支持体膜182の材料には、例えばシリコン窒化膜を用いることができる。膜厚は、例えば100nmを用いるとする。本実施形態においては、ストッパ膜141から上部支持体膜182までの厚さの合計値は1.5umとなる。
FIG. 8A shows the manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment subsequent to FIG. A second capacitor interlayer 181 is formed on the
図9は、図8に続く本実施形態による半導体装置の製造工程を示す。上部支持体膜182上に、第2レジスト膜191を形成する。そして、リソグラフィー技術を用いて、第2レジスト膜191に第2レジスト膜開口部192を形成する。第2レジスト膜開口部192は、次の図10の工程で形成されるキャパシタホール形成予定領域に形成される。第2レジスト膜開口部192の平面形状は、本実施形態では円形を用いている。尚、形状はこれに限定されず、矩形状などを用いても良い。
FIG. 9 shows the manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment subsequent to FIG. A second resist film 191 is formed on the
第2レジスト膜開口部192の配置は、本実施形態では、x方向、y方向それぞれに所定のピッチで並ぶ矩形格子配置をとっている。第2レジスト膜開口部192の径をD9、x方向のピッチをP9X、y方向のピッチをP9Y、x方向に隣接し合う第2レジスト膜開口部192の間隔をS9X、y方向に隣接し合う第2レジスト膜開口部192の間隔をS9Yと表す。
In the present embodiment, the second resist
図9Zに示す半導体装置の上面図では、本実施形態による特徴を明確にするため、第2レジスト膜開口部192と中間支持体膜開口部161を重ねて表示している。本実施形態の具体的寸法の一例としては、y方向のピッチP9Yはの最小配線ピッチ(P)である90nmを用いて形成され、x方向のピッチPX9は最小配線ピッチよりも若干大きい95nmを用いることができる。第2レジスト膜開口部192の径D9は50nm、x方向の間隔S9Xは45nm、y方向の間隔S9Yは40nmを用いることができる。
In the top view of the semiconductor device shown in FIG. 9Z, the second resist
図10Aは、図9に続く本実施形態による半導体装置の製造工程を示す。第2レジスト膜191をマスクに、露出している上層支持体膜182をエッチングして、上層支持体182に、キャパシタ開口部A201Aを形成する。引き続き、第2キャパシタ層間膜181をエッチングして、第2キャパシタ層間膜181にキャパシタ開口部B201Bを形成する。引き続き、中間支持体膜143をエッチングして、中間支持体膜143にキャパシタ開口部C201Cを形成する。引き続き、第1キャパシタ層間膜142をエッチングして、第1キャパシタ層間膜142にキャパシタ開口部D201Dを形成する。引き続き、ストッパ膜141をエッチングして、ストッパ膜141にキャパシタ開口部E201Eを形成する。
FIG. 10A shows the manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment subsequent to FIG. Using the second resist film 191 as a mask, the exposed upper
これにより第2キャパシタコンタクト34の上面が露出され、上層支持体膜182、第2キャパシタ層間膜181、中間支持体膜143、第1キャパシタ層間膜142、及びストッパ膜141を貫くキャパシタ開口部201が形成される。キャパシタ開口部201は、上からキャパシタ開口部A201A、キャパシタ開口部B201B、キャパシタ開口部C201C、キャパシタ開口D部201D、キャパシタ開口部E201Eから成る。
As a result, the upper surface of the
図11は、図10に続く本実施形態による半導体装置の製造工程を示す。上層支持体膜182上の第2レジスト膜191を除去する。図11Zはこの半導体装置を上面から見た上面図である。図11Zでは、キャパシタ開口部201内に、上層支持体膜182、第2キャパシタ層間膜181、中間支持体膜143、第1キャパシタ層間膜142、ストッパ膜141の側面と、第2キャパシタコンタクト34上面が見られる。この図11Zでは、説明のため、点線で中間支持体膜開口部161を重ねて示してある。x方向、y方向に隣接し合う4つの中間支持体膜開口部161が作る矩形状の領域の中心位置にキャパシタ開口部201は配置されている。
FIG. 11 shows the manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment subsequent to FIG. The second resist film 191 on the
図11Z2は中間支持体膜143の位置で基板主平面に対して平行なZ2−Z2’線に沿った平面で切った平面図である。中間支持体膜143には、中間支持体膜開口部161と、キャパシタ開口部C201Cが形成されている。本発明では、キャパシタ開口部C201Cと中間支持体膜開口部161とは分離されるように形成される。即ち、キャパシタ開口部C(第2の開口部)201Cと中間支持体膜開口部(第1の開口部)161との間には、中間支持体膜143が存在するように形成される。x方向、y方向に隣接し合う4つの中間支持体膜開口部161が作る矩形状の領域の中心付近にキャパシタ開口部C201Cは配置されている。中間支持体膜開口部161とキャパシタ開口部C201Cは市松模様状に配置される構成をとっている。
FIG. 11Z2 is a plan view taken along a plane along the line Z2-Z2 'parallel to the substrate main plane at the position of the
本発明で形成されるキャパシタは、キャパシタ電極は基板垂直方向に延在し、その電極の内壁面、または外壁面、または内外壁面を利用する3次元構造キャパシタを用いる。本工程で形成されるキャパシタ開口部201の側面の形状は、後の工程で形成されるキャパシタ電極の外壁面の形状に相当する。この3次元構造キャパシタでは、外壁面の径を大きくすることにより、キャパシタの容量値を大きくすることができる。
The capacitor formed by the present invention uses a three-dimensional structure capacitor in which the capacitor electrode extends in the vertical direction of the substrate and uses the inner wall surface, the outer wall surface, or the inner and outer wall surfaces of the electrode. The shape of the side surface of the
ところで、半導体素子の高集積化に伴い、キャパシタが形成される領域も縮小される。そのため小さい領域にキャパシタを形成することが必要となっている。一方、半導体素子の信頼性上、キャパシタの容量値は所定の容量値以上を満足するように形成する必要がある。そのため、所定の領域にキャパシタを、径が大きく、分離を小さく形成することが求められる。そのため、半導体装置におけるキャパシタ開口部201の上方では、径を大きくキャパシタを形成する。
By the way, with the high integration of semiconductor elements, the area where capacitors are formed is also reduced. Therefore, it is necessary to form a capacitor in a small area. On the other hand, for the reliability of the semiconductor element, the capacitance value of the capacitor needs to be formed so as to satisfy a predetermined capacitance value or more. Therefore, it is required to form a capacitor in a predetermined region with a large diameter and a small separation. Therefore, a capacitor is formed with a large diameter above the
一方、中間支持体膜143において、キャパシタ開口部201と中間支持体膜開口部161は分離されるように形成する。しかしながら、キャパシタ開口部201が大きいと中間支持体膜開口部161と接触し易くなってしまう。そのため、図11A、図11B及び図11Yに示すキャパシタ開口部201の基板垂直に切った断面で見て分かるように、キャパシタ開口部201上方では径を大きく形成し、キャパシタ開口部の中間支持体膜143の部分付近では開口径が小さくなる形状となるように形成する構造を用いる。即ち、キャパシタ開口部A(第3の開口部)201Aに比べてキャパシタ開口部C(第2の開口部)201Cの開口径が小さくなるように形成する。これにより、キャパシタ開口部201と中間支持体膜開口部161との間の距離を確保することができる。
On the other hand, in the
キャパシタ開口部201の下方で開口径を小さくするため、エッチングガスに、C5F8、CHF3などのフルオロカーボン系ガスを加えて反応性生物を側壁に付着させながらエッチングする方法を用いることができる。このように形成することにより、特にキャパシタ開口部201の下方ではテーパ形状となる。
In order to reduce the opening diameter below the
尚、図11では、キャパシタ開口部A201A、キャパシタ開口部B201B、キャパシタ開口部C201Cと順に開口径が小さくなる例を示しているが、第2キャパシタ層間膜181の中部で部分的に開口径が広がるボーイング形状に形成され場合がある。このようなボーイング形状に形成される場合であっても、キャパシタ開口部A(第3の開口部)201Aに比べてキャパシタ開口部C(第2の開口部)201Cの開口径が小さくなるように形成されれば問題はない。 FIG. 11 shows an example in which the opening diameter becomes smaller in order of the capacitor opening A201A, the capacitor opening B201B, and the capacitor opening C201C. However, the opening diameter partially increases in the middle portion of the second capacitor interlayer 181. It may be formed in a bowing shape. Even in the case of being formed in such a bowing shape, the opening diameter of the capacitor opening C (second opening) 201C is smaller than that of the capacitor opening A (third opening) 201A. If formed, there is no problem.
また、中間支持体膜143において、キャパシタ開口部201と中間支持体膜開口部161と言う2つのエレメントが分離されるように配置するには、キャパシタ開口部201を矩形格子状に配置し、この矩形格子状に配置されるキャパシタ開口部配列の隙間部分に中間支持体膜開口部161を配置するレイアウトは有効である。この際、中間支持体膜開口部161は、矩形格子状に配置され、キャパシタ開口部201と中間支持体膜開口部161とは市松模様状となる。この配置を用いると、キャパシタ開口部201を高密度に配置することが可能になると共に、隣接し合うキャパシタ開口部201と中間支持体膜開口部161との4つの対において、距離を均等に大きく確保可能となり、分離マージンが確保できる。
Further, in order to dispose the two elements called the
キャパシタ開口部201の平面形状は、本実施形態では円形を用いている。尚、形状はこれに限定されず、矩形状などを用いても良い。ここで、キャパシタ開口部201の上部(キャパシタ開口部A201A)の径をDU11、中間支持体膜143の位置でのキャパシタ開口部C201Cの径をDM11と表す。上部においてx方向に隣接し合うキャパシタ開口部201の間隔をSU11X、y方向に隣接し合うキャパシタ開口部201の間隔をSU11Yと表す。中間支持体膜143において、x方向に隣接し合うキャパシタ開口部C201Cの間隔をSM11X、y方向に隣接し合うキャパシタ開口部C201Cの間隔をSM11Yと表す。尚、キャパシタ開口部201のx方向のピッチ、y方向のピッチは、第2レジスト膜開口部192と同じであり、それぞれP9X、P9Yとして示す。
In this embodiment, the planar shape of the
本実施形態の具体的寸法の一例としては、y方向のピッチS9Yは最小配線ピッチ(P)である90nmを用いて形成され、x方向のピッチPX9は、最小配線ピッチよりも若干大きい95nmである。上部において、径DU11は50nm、x方向の間隔SU11Xは45nm、y方向の間隔SU11Yは40nmを用いることができる。中間支持体膜143において、径DM11は40nm、x方向の間隔SM11Xは55nm、y方向の間隔SM11Yは50nmを用いることができる。
As an example of specific dimensions of the present embodiment, the pitch S9Y in the y direction is formed using 90 nm which is the minimum wiring pitch (P), and the pitch PX9 in the x direction is 95 nm which is slightly larger than the minimum wiring pitch. . In the upper part, the diameter DU11 can be 50 nm, the x-direction interval SU11X can be 45 nm, and the y-direction interval SU11Y can be 40 nm. In the
ここで、図6、7の工程で形成された中間支持体膜開口部161の径であるW7は、40nmに形成されており、キャパシタ開口部C201Cと中間支持体膜開口部161との間は、設計上、長さ25nmが確保される。技術ノード45nmのプロセスにおいて、リソグラフィー技術、エッチング技術を用いた加工時に生じる寸法ばらつき、位置ばらつきなどの製造ばらつきは5nm程度に管理され、キャパシタ開口部C201Cと中間支持体膜開口部161の間には、十分な分離マージンが確保できる。 Here, W7 which is the diameter of the intermediate support film opening 161 formed in the steps of FIGS. 6 and 7 is formed to 40 nm, and the gap between the capacitor opening C201C and the intermediate support film opening 161 is In design, a length of 25 nm is ensured. In the process of the technology node 45 nm, manufacturing variations such as dimensional variation and position variation that occur at the time of processing using the lithography technique and the etching technique are managed to about 5 nm, and between the capacitor opening C201C and the intermediate support film opening 161, A sufficient separation margin can be secured.
図12は、図11に続く本実施形態による半導体装置の製造工程を示す。キャパシタ開口部201の内面、上層支持体膜182上面を覆うように導電膜から成るキャパシタ下部電極材料を成膜する。キャパシタ下部電極材料の材料としては、例えば窒化チタン膜を用いることができる。材料はこれに限定されず、チタン膜と窒化チタン膜の積層膜、窒化タングステン膜、その他の高融点金属膜、不純物ドープトシリコン膜などを用いても良い。膜厚は、キャパシタ開口部201内が埋め込まれないような薄い膜厚を用いる場合には、キャパシタ開口部201の内側をキャパシタとして用いる構造とすることができる。尚、キャパシタ開口部201内を埋め込むようにキャパシタ下部電極材料を形成する場合、キャパシタ開口部201内はキャパシタとしては利用しない構造に形成することができる。
FIG. 12 shows the manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment subsequent to FIG. A capacitor lower electrode material made of a conductive film is formed to cover the inner surface of the
CMP法を用いて、上層支持体膜182上面上のキャパシタ下部電極材料を除去し、キャパシタ開口部201内にキャパシタ下部電極材料を残して、キャパシタ開口部201内にキャパシタ下部電極221を形成する。これにより、キャパシタ下部電極221は、キャパシタ開口部201内面を覆うように形成される。尚、この電極加工では、CMP法ではなく、エッチング法を用いて形成しても良い。
Using the CMP method, the capacitor lower electrode material on the upper surface of the
これにより、キャパシタ下部電極221の原型が形成される。キャパシタ下部電極221の外壁は、図10、11工程で形成されたキャパシタ開口部201の内壁の形状を凡そ反映した形状となる。そのため、キャパシタ開口部201の内径と、キャパシタ下部電極221の外径は略同じ大きさとなる。キャパシタ下部電極221は、中間支持体膜において、中間支持体膜開口部161と分離されて形成されている。その結果、キャパシタ下部電極221は外周を中間支持体膜143でぐるりと囲んで形成できる。
Thereby, a prototype of the capacitor
本実施形態ではキャパシタ下部電極221の平面形状は円形として、トップ部の外径をDU12、中間支持体膜143での外径をDM12と表す。上部においてx方向に隣接し合うキャパシタ下部電極221の間隔をSU12X、y方向に隣接し合うキャパシタ下部電極221の間隔をSU12Yと表す。中間支持体膜143での、x方向に隣接し合うキャパシタ下部電極221の間隔をSM12X、y方向に隣接し合うキャパシタ下部電極221の間隔をSM12Yと表す。尚、キャパシタ下部電極221のx方向とy方向のピッチは、第2レジスト膜開口部192と同じであり、それぞれP9X、P9Yである。
In this embodiment, the planar shape of the capacitor
本実施形態の具体的寸法の一例としては、上部において、径DU12は50nm、X方向の間隔SU12Xは45nm、Y方向の間隔SU12Yは40nmを用いることができる。中間支持体膜143において、径DM12は40nm、X方向の間隔SM12Xは55nm、Y方向の間隔SM12Yは50nmを用いることができる。キャパシタ下部電極221の外径は、上層支持体膜182付近のトップ付近の外径よりも、中間支持体膜143での外径が小さく形成される。図12Zはこの工程の段階の上面図であり、中間支持体膜開口部161を合わせて形成してある。
As an example of specific dimensions of the present embodiment, 50 nm can be used for the diameter DU12, 45 nm for the X-direction interval SU12X, and 40 nm for the Y-direction interval SU12Y. In the
図13は、図12に続く本実施形態による半導体装置の製造工程を示す。キャパシタ下部電極221と上層支持体膜182上に、第3レジスト膜231を形成する。続いて、リソグラフィー技術を用いて、第3レジスト膜231に第3レジスト膜開口部232を形成する。第3レジスト膜開口部232は、次の図14の工程で形成される上層支持体膜開口部241の形成予定領域に形成される。第3レジスト膜開口部232のパターンとしては、上面図である図12Zに示されるように、キャパシタ下部電極221の環状の上面の一部と、上層支持体膜182の一部を含むような開口パターンを用いることができる。
FIG. 13 shows the manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment subsequent to FIG. A third resist film 231 is formed on the capacitor
図14Aは、図13に続く本実施形態による半導体装置の製造工程を示す。第3レジスト膜231をマスクに、第3レジスト膜開口部232内に露出された上層支持体膜182をエッチング除去して、第2キャパシタ層間膜181上部を露出させる。これにより、上層支持体膜182に上層支持体膜開口部241が形成される。これにより、キャパシタ下部電極221aは、上層支持体膜182と、第3レジスト膜開口部232で開口されなかった部分で接続される構造となる。このエッチングでは、第3レジスト膜開口部232が開口された部分でキャパシタ下部電極221a上面が削り込み242が発生する場合がある。図14Aに示す断面図においては、例えば、削り込み242は50nm程度である。キャパシタ下部電極221aの大きさは図12の工程と同じ大きさであり、本実施形態では、キャパシタ下部電極221aの平面形状は円形で、トップ部の外径は概ねDU12、中間支持体膜143での外径はDM12である。
FIG. 14A shows the manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment following FIG. Using the third resist film 231 as a mask, the
図15は、図14に続く本実施形態による半導体装置の製造工程を示す。キャパシタ下部電極221a上の第3レジスト膜231を除去する。図15Zの上面図に示されるように、第3レジスト膜開口部232内では、上層支持体膜182が除去され第2キャパシタ層間膜181表面が露出する。第3レジスト膜開口部232に含まれていない部分では、隣接し合うキャパシタ下部電極221a間は上層支持体膜182で支持される構造となる。
FIG. 15 shows the manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment following FIG. The third resist film 231 on the capacitor lower electrode 221a is removed. As shown in the top view of FIG. 15Z, in the third resist film opening 232, the
図16Aは、図15に続く本実施形態による半導体装置の製造工程を示す。第2キャパシタ層間膜181、第1キャパシタ層間膜142を選択的にエッチング除去して、外壁面が露出されたキャパシタ下部電極221bを形成する(キャパシタ層間膜エッチングと呼ぶ)。この際、上層支持体膜(第2支持体膜)182、中間支持体膜(第1支持体膜)143、ストッパ膜141、キャパシタ下部電極221bは残存するように行う。本実施形態で用いられる材料の場合、キャパシタ層間膜エッチングには、弗酸(HF)を含む薬液を用いたエッチングを用いることができる。
FIG. 16A shows the manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment subsequent to FIG. The second capacitor interlayer 181 and the
第2キャパシタ層間膜181、第1キャパシタ層間膜142を選択的に除去して、上層支持体膜182、中間支持体膜143、ストッパ膜141、キャパシタ下部電極221bを残存させるキャパシタ層間膜エッチングでは、本実施形態で示した材料、エッチング方法に限定されない。第2キャパシタ層間膜181、第1キャパシタ層間膜142に対するエッチング速度が相対的に大きく、第2支持体膜182、第1支持体膜143、ストッパ膜141、キャパシタ下部電極221bに対するエッチング速度が相対的に小さくなるような材料及びエッチング条件の組み合わせを用いることができる。例えば、第1キャパシタ層間膜142、第2キャパシタ層間膜181は純粋なシリコン酸化膜以外にも、SOG膜、BPSG膜、PSG膜などを用いても良い。また、エッチング条件としては弗酸を含むガスを用いたドライエッチングを用いても良い。
In the capacitor interlayer etching in which the second capacitor interlayer 181 and the
このキャパシタ層間膜エッチングを経て、3次元構造を持つキャパシタ下部電極221bが形成される。本発明のキャパシタでは、キャパシタ下部電極221bの外壁面を利用することができ、キャパシタの容量を増大させることが可能となる。本実施形態ではキャパシタ下部電極221bの平面形状は円形で、トップ部の外径をDU16、中間支持体膜143での外径をDM16と表す。これらの値は、図12の工程のDU12,DM12とそれぞれ略同じ大きさである。
Through this capacitor interlayer film etching, a capacitor lower electrode 221b having a three-dimensional structure is formed. In the capacitor of the present invention, the outer wall surface of the capacitor lower electrode 221b can be used, and the capacitance of the capacitor can be increased. In this embodiment, the planar shape of the capacitor lower electrode 221b is circular, the outer diameter of the top portion is DU16, and the outer diameter of the
ところで、シリンダ型キャパシタの形成では、キャパシタ層間膜エッチング時、また、次のキャパシタ下部電極221b上に形成するキャパシタ絶縁膜271形成前の洗浄時などにおいて、薬液がキャパシタ下部電極221bに及ぼす力によりキャパシタ下部電極221bが倒壊したり剥がれたりすることが、特に微細化が進むに従い問題となっている。本発明では、キャパシタ下部電極221bは、中間支持体膜143において、中間支持体膜開口部161と分離されて形成される。即ち、キャパシタ下部電極221bは外周を中間支持体膜143でぐるりと囲んで形成できるため、中間支持体膜143のキャパシタ下部電極221bを支持する強度が向上する。その結果、キャパシタ下部電極221b形成時の倒壊を防止することが可能となり、製造歩留まりが向上される。
By the way, in the formation of the cylinder type capacitor, the force exerted by the chemical on the capacitor lower electrode 221b during the etching of the capacitor interlayer film or during the cleaning before the formation of the capacitor insulating film 271 formed on the next capacitor lower electrode 221b. The collapse or peeling of the lower electrode 221b becomes a problem particularly as miniaturization progresses. In the present invention, the capacitor lower electrode 221b is formed in the
図17は、図16に続く本実施形態による半導体装置の製造工程を示す。キャパシタ下部電極221c表面上を覆うキャパシタ絶縁膜271を形成する。材料は、例えばジルコニウム酸化膜を含む絶縁膜であり、膜厚としては、例えば8nmを用いることができる。キャパシタ絶縁膜271の上に、キャパシタ上部電極膜を成膜した後、パターニングを行い、キャパシタ上部電極272を形成する。キャパシタ上部電極272としては、窒化チタン層272aと、不純物ドープトシリコン層272bの積層膜を用いることができる。尚、キャパシタ上部電極272の構造としては、必ずしもこれに限定されず、窒化チタン膜の単層構造、不純物ドープトシリコン膜、タングステン膜を組み合わせた積層構造など用いることができる。
FIG. 17 shows the manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment subsequent to FIG. A capacitor insulating film 271 is formed covering the surface of the capacitor lower electrode 221c. The material is an insulating film including a zirconium oxide film, for example, and the film thickness can be 8 nm, for example. A capacitor upper electrode film is formed on the capacitor insulating film 271 and then patterned to form the capacitor
続いて、不純物ドープトシリコン層272b上に上部層間膜273を形成する。周辺回路領域において、上部層間膜273を貫きビット線23と接続する周辺コンタクトを形成する(図示されない)。周辺コンタクトに接続される上部配線274を形成する。この後、必要に応じて、層間膜、ビアホール、配線、キャップ膜、層間膜、パッド電極、パッシベーション膜を形成して、デバイスが完成する。以上を経て、支持体膜を備えたシリンダ型キャパシタを備えた半導体装置が形成される。
Subsequently, an
本実施形態ではキャパシタ下部電極221cの平面形状は円形で、トップ部の外径をDU17、中間支持体膜143での外径をDM17と表す。これらの値は、図12工程のDU12、DM12と略同じ大きさである。図17Z3は、本半導体装置の平面概念図である。素子形成領域13、ゲート電極16、ビット線23、第2キャパシタコンタクト34、中間支持体膜開口部161、キャパシタ下部電極221の上部の輪郭、第2支持体膜開口部241を重ねて示したものである。
In this embodiment, the planar shape of the capacitor lower electrode 221c is circular, the outer diameter of the top portion is represented as DU17, and the outer diameter of the
本発明の実施形態による半導体装置は、基板上に形成され、互いに分離される第1開口部と第2開口部を有する第1支持体膜、前記基板に対して垂直方向に延在して成り、前記第1支持体膜の第1開口部内壁と接し、その上端部の幅が前記第1支持体膜と接する部分の幅より大きい長さを有するキャパシタ下部電極を有する構造をとる。このような構造をとる結果、キャパシタ下部電極は、その外壁を中間支持体膜(第1支持体膜)によりぐるりと囲う構造をとることができ、機械的強度の大きなキャパシタ下部電極を形成することができる。その結果、キャパシタの製造歩留まりを向上させることができる。 A semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes a first support film formed on a substrate and having a first opening and a second opening separated from each other, and extending in a direction perpendicular to the substrate. A structure having a capacitor lower electrode that is in contact with the inner wall of the first opening of the first support film and whose width at the upper end is larger than the width of the portion in contact with the first support film. As a result of such a structure, the capacitor lower electrode can have a structure in which its outer wall is surrounded by an intermediate support film (first support film), and a capacitor lower electrode having high mechanical strength can be formed. Can do. As a result, the manufacturing yield of capacitors can be improved.
さらに、前記第1支持体膜より高い位置に形成され、第3開口部を有する第2支持体膜を有し、前記キャパシタ電極は前記第2支持体膜の第3開口部と接して形成される構造をとることができる。この結果、キャパシタ下部電極の上部を上層支持体膜(第2支持体膜)で支えることができ、さらに機械的強度を高めることができる。 Further, the second support film having a third opening is formed at a position higher than the first support film, and the capacitor electrode is formed in contact with the third opening of the second support film. The structure can be taken. As a result, the upper part of the capacitor lower electrode can be supported by the upper support film (second support film), and the mechanical strength can be further increased.
また、本発明において、キャパシタ開口部を矩形格子状に配置し、この矩形格子状に配置されるキャパシタ開口部アレイの隙間部分に中間支持体膜開口部を配置するレイアウトを用いることができる。このような配置を用いる結果、中間支持体膜開口部は、矩形格子状に配置され、キャパシタ開口部と中間支持体膜開口部とは、市松模様状となる。そして、キャパシタ開口部を高密度に配置することが可能になると共に、隣接し合うキャパシタ開口部と中間支持体膜開口部との4つの対において、設計上、距離を均等に大きく確保でき、製造時に位置ずれ等が発生しても分離マージンが十分に確保できる。 In the present invention, a layout in which the capacitor openings are arranged in a rectangular lattice shape and the intermediate support film openings are arranged in the gap portions of the capacitor opening array arranged in the rectangular lattice shape can be used. As a result of using such an arrangement, the intermediate support film openings are arranged in a rectangular lattice shape, and the capacitor openings and the intermediate support film openings have a checkered pattern. In addition, the capacitor openings can be arranged at high density, and in the four pairs of the adjacent capacitor openings and the intermediate support film openings, the distances can be ensured equally large by design. Even if misalignment or the like occurs sometimes, a sufficient separation margin can be secured.
(第2の実施形態)
続いて、本発明の第2の実施形態について説明する。本発明の第2の実施形態は、上述した第1の実施形態の変形例である。以下、本実施形態において、第1の実施形態においてすでに説明した部分と同様な機能を有する部分には同一符号を付し、説明は省略する。
(Second Embodiment)
Subsequently, a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment of the present invention is a modification of the above-described first embodiment. Hereinafter, in the present embodiment, parts having the same functions as those already described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図18Z2、図19Z2は、本発明の第2の実施形態による半導体装置の概略構成を示す。本実施形態においても、第1の実施形態で示されるような中間支持体膜開口部282は、隣接し合う4つのキャパシタ下部電極292が作る矩形格子アレイにおいて、各格子の中心位置にそれぞれ配置される構成をとっている。
18Z2 and FIG. 19Z2 show a schematic configuration of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. Also in this embodiment, the intermediate support film opening 282 as shown in the first embodiment is arranged at the center position of each grid in the rectangular grid array formed by the four adjacent capacitor
中間支持体膜開口部282は、隣接し合う4つのキャパシタ下部電極292が作る矩形格子アレイの中心位置が作る矩形格子アレイにおいて、必要な場所にだけ配置しても良い。第2の実施形態では、そのような例として、隣接し合う4つのキャパシタ下部電極292が作る矩形格子アレイの中心位置が作る矩形格子アレイに一つおきに配置する例を示す。この場合、中間支持体膜開口部282は千鳥格子状に配置される。本実施形態による半導体装置の製造方法は、第1の実施形態と同様の製造方法を用いることができる。
The intermediate
図18Z2に示す半導体装置の上面図を参照すると、図6、7の中間支持体膜開口部形成工程において、中間支持体膜281に形成される中間支持体膜開口部282のパターンを、一つおきに配置するようにして、千鳥状に配置する。 Referring to the top view of the semiconductor device shown in FIG. 18Z2, one pattern of the intermediate support film opening 282 formed in the intermediate support film 281 is formed in the intermediate support film opening forming process of FIGS. Arrange them in a staggered manner so that they are arranged at intervals.
次に、図19Z2に示す半導体装置の上面図を参照すると、図19Z2は、図12Z2のキャパシタ下部電極形成工程に対応する図を示したものである。キャパシタ開口部291は、第1の実施形態のキャパシタ開口部201と同じ平面レイアウト、パターンで配置されている。キャパシタ下部電極292についても第1の実施形態のキャパシタ下部電極221と同じ平面レイアウト、パターンで配置されている。キャパシタ下部電極292の、a方向の中間支持体膜281からの支持がより強力なものとなり、キャパシタ下部電極の倒壊、剥がれなどの抑制効果が向上される。
Next, referring to the top view of the semiconductor device shown in FIG. 19Z2, FIG. 19Z2 shows a diagram corresponding to the capacitor lower electrode forming step of FIG. 12Z2. The
以上、本発明者によってなされた発明を各実施形態に基づき説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。 As mentioned above, although the invention made | formed by this inventor was demonstrated based on each embodiment, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the said embodiment, and can be variously changed in the range which does not deviate from the summary.
例えば、上記実施形態では、キャパシタ下部電極の中間部分と上部部分に第1の支持体膜と第2の支持体膜を形成した例について説明したが、所望するキャパシタの長さや幅に応じてキャパシタ下部電極に支持体膜をさらに3層や4層など複数層設けるように変更してもよい。 For example, in the above-described embodiment, the example in which the first support film and the second support film are formed on the middle part and the upper part of the capacitor lower electrode has been described. However, depending on the desired length and width of the capacitor, The lower electrode may be modified so as to further provide a plurality of layers such as three layers or four layers.
上述した各膜の材料、寸法、成膜方法、成膜条件、エッチング方法、あるいはエッチン
グ条件等は、単なる例示に過ぎず、他の材料や、他の方法、異なる寸法或いは条件を採用
することができる。
The materials, dimensions, film forming methods, film forming conditions, etching methods, etching conditions, and the like of each film described above are merely examples, and other materials, other methods, and different dimensions or conditions may be adopted. it can.
11 半導体基板
12 素子分離
13 素子形成領域
14 ゲート溝
15 ゲート絶縁膜
16 ゲート電極
17 ゲートキャップ膜
18b ビット線側ソース/ドレイン領域
18c キャパシタ側ソース/ドレイン領域
19 セルトランジスタ
21 第1層間膜
22 ビット線コンタクト
23 ビット線
24 ビット線ハードマスク
25 ビット線サイドウォール
31 第2層間膜
32 第1キャパシタコンタクト
33 第3層間膜
34 第2キャパシタコンタクト
141 ストッパ膜
142 第1キャパシタ層間膜
143 中間支持体膜(第1の支持体膜)
151 第1レジスト膜
152 第1レジスト膜開口部
161 中間支持体膜開口部(第1の開口部)
181 第2キャパシタ層間膜
182 上部支持体膜(上層支持体膜、第2の支持体膜)
191 第2レジスト膜
192 第2レジスト膜開口部
201 キャパシタ開口部(第2の開口部)
201A キャパシタ開口部A(第3の開口部)
201B キャパシタ開口部B
201C キャパシタ開口部C(第2の開口部)
201D キャパシタ開口部D
201E キャパシタ開口部E
221 キャパシタ下部電極
221a キャパシタ下部電極
221b キャパシタ下部電極
221c キャパシタ下部電極
231 第3レジスト膜
232 第3レジスト膜開口部
241 上層支持体膜開口部(第2支持体膜開口部)
242 削り込み
271 キャパシタ絶縁膜
272 キャパシタ上部電極
272a 窒化チタン層
272b 不純物ドープシリコン層
273 上部層間膜
274 上部配線
281 中間支持体膜
282 中間支持体膜開口部
291 キャパシタ開口部
292 キャパシタ下部電極
151 First resist film 152 First resist film opening 161 Intermediate support film opening (first opening)
181
191 Second resist
201A Capacitor opening A (third opening)
201B Capacitor opening B
201C Capacitor opening C (second opening)
201D Capacitor opening D
201E Capacitor opening E
221 capacitor lower electrode 221a capacitor lower electrode 221b capacitor lower electrode 221c capacitor lower electrode 231 third resist film 232 third resist
242 Cutting 271
Claims (9)
前記第1の開口部内から第1の支持体膜の上面に亘って第2のキャパシタ層間膜を形成し、さらに第2のキャパシタ層間膜上に第2の支持体膜を形成する第2の工程と、
第1の開口部と分離するように、ストッパ膜、第1のキャパシタ層間膜、第1の支持体膜、第2のキャパシタ層間膜、及び第2の支持体膜を貫通する第2の開口部を形成する第3の工程と、
第2の開口部の内面を覆うキャパシタ下部電極を形成する第4の工程と、
第2の支持体膜を一部除去して、第2のキャパシタ層間膜を一部露出させる上層支持体膜開口部を形成する第5の工程と、
第2のキャパシタ層間膜と第1のキャパシタ層間膜を選択的に除去して、外壁面が露出されたキャパシタ下部電極を形成する第6の工程と、を含む半導体装置の製造方法。 A stopper film, a first capacitor interlayer film, and a first support film are sequentially formed on a semiconductor substrate, and a part of the first support film is removed to form a first opening. Process,
A second step of forming a second capacitor interlayer film from the first opening to the upper surface of the first support film, and further forming a second support film on the second capacitor interlayer film When,
A second opening that penetrates the stopper film, the first capacitor interlayer, the first support film, the second capacitor interlayer, and the second support film so as to be separated from the first opening A third step of forming
A fourth step of forming a capacitor lower electrode covering the inner surface of the second opening;
A fifth step of partially removing the second support film to form an upper support film opening that partially exposes the second capacitor interlayer;
And a sixth step of selectively removing the second capacitor interlayer and the first capacitor interlayer to form a capacitor lower electrode with an exposed outer wall surface.
第1の支持体膜より高い位置に形成され、第3の開口部を有する第2の支持体膜と、
半導体基板に対して垂直方向に延在して成り、第1の支持体膜の第2の開口部内壁及び第2の支持体膜の第3の開口部内壁と接するキャパシタ下部電極であって、上端部の幅が第1の支持体膜と接する部分の幅より大きいキャパシタ下部電極と、を備えることを特徴とする半導体装置。 A first support film formed on a semiconductor substrate and having a first opening and a second opening separated from each other;
A second support film formed at a position higher than the first support film and having a third opening;
A capacitor lower electrode extending in a direction perpendicular to the semiconductor substrate and in contact with the second opening inner wall of the first support film and the third opening inner wall of the second support film, A capacitor lower electrode having a width of an upper end portion larger than a width of a portion in contact with the first support film.
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