JP2015103708A - 半導体集積回路装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体集積回路装置およびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2015103708A
JP2015103708A JP2013244224A JP2013244224A JP2015103708A JP 2015103708 A JP2015103708 A JP 2015103708A JP 2013244224 A JP2013244224 A JP 2013244224A JP 2013244224 A JP2013244224 A JP 2013244224A JP 2015103708 A JP2015103708 A JP 2015103708A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
insulating film
electrode
integrated circuit
circuit device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2013244224A
Other languages
English (en)
Inventor
誠悟 波岡
Seigo Namioka
誠悟 波岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renesas Electronics Corp
Original Assignee
Renesas Electronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renesas Electronics Corp filed Critical Renesas Electronics Corp
Priority to JP2013244224A priority Critical patent/JP2015103708A/ja
Priority to US14/531,336 priority patent/US9305925B2/en
Publication of JP2015103708A publication Critical patent/JP2015103708A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/31DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells having a storage electrode stacked over the transistor
    • H10B12/315DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells having a storage electrode stacked over the transistor with the capacitor higher than a bit line
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76801Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/7684Smoothing; Planarisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76841Barrier, adhesion or liner layers
    • H01L21/76843Barrier, adhesion or liner layers formed in openings in a dielectric
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76877Filling of holes, grooves or trenches, e.g. vias, with conductive material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76877Filling of holes, grooves or trenches, e.g. vias, with conductive material
    • H01L21/76883Post-treatment or after-treatment of the conductive material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/417Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/41725Source or drain electrodes for field effect devices
    • H01L29/4175Source or drain electrodes for field effect devices for lateral devices where the connection to the source or drain region is done through at least one part of the semiconductor substrate thickness, e.g. with connecting sink or with via-hole
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/01Manufacture or treatment
    • H10B12/02Manufacture or treatment for one transistor one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/03Making the capacitor or connections thereto
    • H10B12/033Making the capacitor or connections thereto the capacitor extending over the transistor
    • H10B12/0335Making a connection between the transistor and the capacitor, e.g. plug
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/01Manufacture or treatment
    • H10B12/09Manufacture or treatment with simultaneous manufacture of the peripheral circuit region and memory cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76801Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
    • H01L21/76802Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics
    • H01L21/76816Aspects relating to the layout of the pattern or to the size of vias or trenches
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76801Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
    • H01L21/76829Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing characterised by the formation of thin functional dielectric layers, e.g. dielectric etch-stop, barrier, capping or liner layers
    • H01L21/76831Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing characterised by the formation of thin functional dielectric layers, e.g. dielectric etch-stop, barrier, capping or liner layers in via holes or trenches, e.g. non-conductive sidewall liners
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/482Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of lead-in layers inseparably applied to the semiconductor body
    • H01L23/485Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of lead-in layers inseparably applied to the semiconductor body consisting of layered constructions comprising conductive layers and insulating layers, e.g. planar contacts
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Abstract

【課題】eDRAMの高速動作を実現させる。【解決手段】eDRAMは、ワード線WLとなるゲート電極G1、ソース領域SR1およびドレイン領域DR1を有する選択MISFET(TR1)と、ソース領域SR1に接続されたソースプラグ電極PLGSと、ドレイン領域DR1に接続されたドレインプラグ電極PLGDとを有する。eDRAMは、更に、ドレインプラグ電極PLGDに接続された容量プラグ電極PLGCと、ソースプラグ電極PLGSに接続されたビット線BLと、ビット線BLを覆うストッパ膜STP1と、ストッパ膜STP1上に形成され、第1電極EL1、誘電体膜CINSおよび第2電極EL2を有する容量素子CONとを有する。そして、第1電極EL1は、容量プラグ電極PLGCと接続されており、容量プラグ電極PLGCの高さとビット線BLの高さは等しい。【選択図】図3

Description

本発明は、半導体集積回路装置およびその製造方法に関し、例えば、DRAMとロジック回路を混載したeDRAMおよびその製造方法に関する。
eDRAM(Embedded Dynamic Random Access Memory)の中のDRAMは、例えば、半導体基板主面の第1方向に延びる複数のワード線と、第1方向と交差する第2方向に延びる複数のビット線と、ワード線とビット線との交差部分に配置され、ワード線とビット線とに電気的に接続された複数のDRAMセルとを有している。
DRAMセルは、1個の選択MISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)と、選択MISFETに直列接続された1個の容量素子とで構成されている。選択MISFETは、ワード線と一体形成されたゲート電極、ソースおよびドレインとなる半導体領域で構成されており、ソースおよびドレインの一方(例えば、ソースとする)がビット線に、他方(例えば、ドレインとする)が容量素子に電気的に接続されている。
DRAMには、容量素子がビット線よりも下方の層に配置されたCUB(Capacitor Under Bit line)型と容量素子がビット線の上方の層に配置されたCOB(Capacitor Over Bit line)型が存在する。一般に、COB型の方がDRAMの高集積化、チップ小型化の点では有利である。
例えば、COB型のDRAMの一例が特許文献1(特開2002−353334号公報)に開示されている。このDRAMでは、選択MISFETは第1絶縁膜で被覆されており、選択MISFETのソースおよびドレインを露出するように第1絶縁膜に形成された第1コンタクトホールには第1プラグ電極が形成され、第1プラグ電極は選択MISFETのソースおよびドレインの各々に接続されている。第1絶縁膜上に形成された第2絶縁膜には、ビット線とビット線上のキャップ絶縁膜が埋め込まれており、ビット線は第1プラグ電極を介して選択MISFETのソースに接続されている。また、第2絶縁膜上には、第3絶縁膜が配置されており、第3絶縁膜内には容量素子が形成されている。キャップ絶縁膜はビット線上に配置され、容量素子とビット線とを絶縁している。また、第2絶縁膜には選択MISFETのドレインに接続された第1プラグ電極を露出するように第2コンタクトホールが形成されており、第2コンタクトホール内には第2プラグ電極が形成されている。容量素子は、積層配置された第1プラグ電極および第2プラグ電極を介して選択MISFETのドレインに接続されている。
また、COB型のDRAMの他の例が特許文献2(特開2011−49250号公報)に開示されている。このDRAMでは、選択MISFETは第1絶縁膜で被覆されており、第1絶縁膜にはビット線コンタクトホールとビット線コンタクトホールに連通する配線溝が形成されており、ビット線コンタクトホールと配線溝内にはビット線コンタクトが形成され、選択MISFETのソースと接続されている。また、第1絶縁膜には、第1のコンタクトホールが形成され、第1のコンタクトホール内には第1のコンタクトプラグが形成されて選択MISFETのドレインと接続されている。第1絶縁膜上には、第2絶縁膜と第3絶縁膜とが形成され、第3絶縁膜内には容量素子が形成されている。容量素子と、ビット線コンタクトとは、第2絶縁膜で分離されており、第2絶縁膜に形成された開口部を介して容量素子は第1のコンタクトプラグと接続されている。
特開2002−353334号公報 特開2011−49250号公報
特許文献1に開示されたDRAMでは、第2プラグ電極の高さは、ビット線高さとビット線上のキャップ絶縁膜の厚さを合わせたものとなるため、第2絶縁膜に形成される第2コンタクトホールのアスペクト比が高くなり、これが容量素子と選択MISFETのドレイン間の抵抗を増大させる原因となっている。
特許文献2には、特許文献1の問題に対策する技術が開示されている。しかしながら、特許文献2に開示されたDRAMにおいて、第1のコンタクトプラグの高さ(言い換えると、第1のコンタクトホールの深さ)は、ビット線コンタクトの高さ(言い換えると、配線溝の深さとビット線コンタクトホールの深さの合計深さ)となっている。そのため、第1絶縁膜に形成される第1のコンタクトホールのアスペクト比が高くなり、これが容量素子と選択MISFETのドレイン間の抵抗を十分に低減できない原因となっている。
特許文献2について更に説明する。第1絶縁膜に第1のコンタクトホールを形成した場合、第1のコンタクトホールの側壁はテーパ形状となるのが一般的である。つまり、第1のコンタクトホール下部の開口径(ボトム径)は上部の開口径(トップ径)に比べ小さくなる。側壁のテーパ角はエッチング条件によって決まり、第1絶縁膜の膜厚には依存しないので、第1絶縁膜の膜厚が大きくなる程(トップ径が一定とするとアスペクト比が大きくなる程)、ボトム径が小さくなってしまう。その結果、第1のコンタクトホール内に形成された第1のコンタクトプラグと選択MISFETのドレインとの接続抵抗が大きくなるため、容量素子と選択MISFETのドレイン間の抵抗を十分に低減できないため、DRAMの高速動作を妨げる要因となっている。
従って、DRAMを有する半導体集積回路装置において、動作速度の向上が望まれている。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
一実施の形態によれば、半導体集積回路装置は、第1方向に延在するワード線と、第1方向と交差する第2方向に延在するビット線と、ワード線となるゲート電極、ゲート電極を挟むソース領域およびドレイン領域を有するMISFETとを有する。更に、ソース領域に電気的に接続されたソースプラグ電極と、ドレイン領域に電気的に接続されたドレインプラグ電極と、ドレインプラグ電極に電気的に接続された容量プラグ電極と、ソースプラグ電極に電気的に接続されたビット線と、ビット線を覆う絶縁膜と、絶縁膜上に形成され、第1電極、誘電体膜および第2電極を有する容量素子とを有する。そして、第1電極は、容量プラグ電極と電気的に接続されており、容量プラグ電極の高さとビット線の高さは等しい。
前記一実施の形態によれば、DRAMを有する半導体集積回路装置において、動作速度を向上することができる。
実施の形態1の半導体集積回路装置の中のDRAMセルアレイの等価回路図である。 DRAMセルアレイのレイアウト図である。 実施の形態1の半導体集積回路装置のDRAM領域とロジック回路領域の要部断面図である。 実施の形態1の半導体集積回路装置の製造方法を示す要部断面図である。 図4に続く半導体集積回路装置の製造工程中の要部断面図である。 図5に続く半導体集積回路装置の製造工程中の要部断面図である。 図6に続く半導体集積回路装置の製造工程中の要部断面図である。 図7に続く半導体集積回路装置の製造工程中の要部断面図である。 図8に続く半導体集積回路装置の製造工程中の要部断面図である。 図9に続く半導体集積回路装置の製造工程中の要部断面図である。 図10に続く半導体集積回路装置の製造工程中の要部断面図である。 図11に続く半導体集積回路装置の製造工程中の要部断面図である。 図12に続く半導体集積回路装置の製造工程中の要部断面図である。 図13に続く半導体集積回路装置の製造工程中の要部断面図である。 実施の形態2の半導体集積回路装置の製造方法を示す要部断面図である。 実施の形態2の半導体集積回路装置のDRAM領域とロジック回路領域の要部断面図である。 実施の形態3の半導体集積回路装置の製造方法を示す要部断面図である。 図17に続く半導体集積回路装置の製造工程中の要部断面図である。 図18に続く半導体集積回路装置の製造工程中の要部断面図である。 図19に続く半導体集積回路装置の製造工程中の要部断面図である。
以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
また、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見易くするためにハッチングを省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。
(実施の形態1)
本実施の形態および以下の実施の形態の半導体集積回路装置は、eDRAMを備えた半導体集積回路装置である。eDRAMには、DRAM領域DRとロジック回路領域LGCとが存在し、DRAM領域DRにはDRAMセルが行列状に配置されたDRAMセルアレイがある。DRAMセルは、1個のnチャネル型の選択MISFETと、これに直列接続された1個の容量素子とで構成されている。以下、選択MISFETはnチャネル型を用いて説明するがpチャネル型の選択MISFETを用いても良い。ロジック回路領域LGCには、複数のnチャネル型MISFETおよびpチャネル型MISFETが配置されているが、本実施の形態ではnチャネル型MISFETのみを例示して説明する。DRAM領域DRには、DRAMセルアレイ以外にDRAM周辺回路(図示せず)が存在し、DRAM周辺回路にはロジック回路領域LGCと同様に複数のnチャネル型MISFETおよびpチャネル型MISFETが配置されている。
図1は、DRAM領域DRにおけるDRAMセルアレイの等価回路図を示したものである。DRAMセルアレイには、複数のDRAMセルが行列状に配置されており、DRAMセルは、nチャネル型の選択MISFET(TR1)と、それに直列接続された容量素子CONとで構成されている。DRAMセルアレイは、複数のワード線WLと複数のビット線BLを有し、DRAMセルは、ワード線WLとビット線BLとが交差する部分に配置され、ワード線WLとビット線BLに電気的に接続されている。
図2は、DRAMセルアレイのレイアウト図であり、図2に示すように、複数のワード線WLが第1方向に延在し、複数のビット線BLが第1方向と直交する第2方向に延在している。ワード線WLとビット線BLの両方に交差して、斜め方向に伸びるように略長方形の第1活性領域ACT1が配置されており、1つの第1活性領域ACT1内に2つの選択MISFET(TR1)が配置されている。第1活性領域ACT1はその周りを素子分離膜STIで囲まれている。ワード線WLは、その一部が選択MISFET(TR1)のゲート電極G1として機能する。第1活性領域ACT1内において、ゲート電極G1の両側には、ソース領域SR1とドレイン領域DR1とが配置されている。1つの第1活性領域ACT1内の2つの選択MISFET(TR1)は、ソース領域SR1を共有して配置されている。以降、説明の都合上、ビット線BLに接続される側をソース領域SR1、容量素子CONに接続される側をドレイン領域DR1と呼ぶ。ソース領域SR1はソースプラグ電極PLGSを介してビット線BLに電気的に接続されている。ドレイン領域DR1上には、ドレインプラグ電極PLGDと容量プラグ電極PLGCがこの順に重なって配置されており、ドレイン領域DR1は、ドレインプラグ電極PLGDと容量プラグ電極PLGCを介して容量素子CONの第1電極EL1に電気的に接続されている。平面視において、ドレインプラグ電極PLGDはその上の容量プラグ電極PLGCに隠れて見えないので、図2では容量プラグ電極PLGCのみを図示している。各ワード線WLは、蛇行しながら第1方向に延在しており、幅広の第1部分(幅:X1)と幅狭の第2部分(幅:X2)とを有している。X1とX2の関係は、X1>X2である。第1部分は、各ワード線WLにおいて最も幅が広い部分に相当し、第2部分は最も幅が狭い部分に相当している。ワード線WLの幅広の第1部分は、主に第1活性領域ACT1と重なる部分であり、幅狭の第2部分は、素子分離膜STIと重なる部分であって、かつ、第2方向に隣接する容量プラグ電極PLGCに挟まれた部分である。各ビット線BLは、蛇行しながら第2方向に延在しており、第2方向に直線的に伸びる部分と第2方向と交差する方向に伸びる部分(言い換えると、第2方向に伸びる部分を連結する部分)とで構成されている。各ビット線BLにおいて、第2方向に直線的に伸びる部分の夫々の幅は等しい。
また、後述する半導体集積回路装置の製造方法でその理由を説明するが、第1方向における容量プラグ電極PLGCとビット線BLとの距離(図2にY1と表示)は、ワード線WLの第2部分の幅(図2にX2と表示)よりも小となっている(Y1<X2)。因みに、第2部分の幅(X2)は、半導体集積回路装置を製造するフォトリソグラフィ技術における最小加工寸法に相当する。
図3は、DRAM領域DRとロジック回路領域LGCの要部断面図である。図3のDRAM領域DRの要部断面図は、図2のA−A線の位置での断面図に対応しており、DRAM領域DRには2つのDRAMセルを記載している。ロジック回路領域LGCには1つのnチャネル型のロジックMISFET(TR2)を記載している。ロジックMISFET(TR2)と、DRAMセルを構成する選択MISFET(TR1)は、例えば、p型シリコンからなる半導体基板SBの主面に形成されている。半導体基板SBは、支持基板、絶縁膜、p型シリコン基板がこの順に積層されたSOI(Silicon on Insulator)基板を用いても良い。また、n型シリコン半導体基板SBでも良いし、支持基板、絶縁膜、n型シリコン基板が積層されたSOI基板を用いても良い。半導体基板SBの主面(表面)には、平面視において第1活性領域ACT1および第2活性領域ACT2を囲むように絶縁性の素子分離膜STIが形成されている。素子分離膜STIは、例えば、酸化シリコン膜で構成されている。
DRAM領域DRにおいて、第1活性領域ACT1には、2つの選択MISFET(TR1)が形成されている。選択MISFET(TR1)は、ゲート電極G1、ソース領域SR1及びドレイン領域DR1を有し、ゲート電極G1はゲート絶縁膜GI1を介して半導体基板SBの主面に形成されており、ゲート電極G1の両側の半導体基板SBの主面にソース領域SR1とドレイン領域DR1が形成されている。ゲート電極G1の側壁には絶縁膜からなるサイドウォール膜SW1が形成されており、ゲート電極G1の主面と、ソース領域SR1及びドレイン領域DR1の主面には導電性のシリサイド膜SILが形成されている。
ロジック回路領域LGCのロジックMISFET(TR2)は、第2活性領域ACT2内に形成されており、ゲート電極G2、ソース領域SR2及びドレイン領域DR2を有する。ゲート電極G2はゲート絶縁膜GI2を介して半導体基板SBの主面に形成されており、ゲート電極G2の両側の半導体基板SBの主面にソース領域SR2とドレイン領域DR2が形成されている。ゲート電極G2の側壁には絶縁膜からなるサイドウォール膜SW2が形成されており、ゲート電極G2の主面と、ソース領域SR2及びドレイン領域DR2の主面には導電性のシリサイド膜SILが形成されている。
ゲート電極G1およびゲート電極G2は多結晶シリコン膜(ポリシリコン膜)で構成されている。ソース領域SR1、ドレイン領域DR1、ソース領域SR2およびドレイン領域DR2は、n型半導体領域で構成されている。サイドウォール膜SW1およびSW2は、例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、または酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層膜等からなる。シリサイド膜SILは、ニッケルシリサイド膜または白金添加ニッケルシリサイド膜(白金を含有するニッケルシリサイド膜)からなる。
DRAM領域DRおよびロジック回路領域LGCにおいて、半導体基板SB上には絶縁膜からなる層間絶縁間膜INS1が形成されており、選択MISFET(TR1)およびロジックMISFET(TR2)を覆っている。層間絶縁膜INS1はゲート電極G1およびゲート電極G2の主面(上面)を覆っており、平面視において、ビット線BLがゲート電極G1上に重なってもビット線BLはゲート電極G1と短絡しない。層間絶縁膜INS1は、酸化シリコン膜、または窒化シリコン膜と窒化シリコン膜上の酸化シリコン膜の積層構造からなる。DRAM領域DRおよびロジック回路領域LGCにおいて、層間絶縁膜INS1には、層間絶縁膜INS1を貫通する複数のコンタクトホールCH1が形成されており、コンタクトホールCH1内には導電膜からなる複数のプラグ電極が形成されている。プラグ電極は、バリアメタルとして機能する薄いバリア導体膜(例えば、窒化チタン(TiN)膜、チタン(Ti)膜、またはその積層膜)とバリア導体膜よりも膜厚が厚い主導体膜(例えば、タングステン膜)の積層構造で構成されている。プラグ電極は、層間絶縁膜INS1を、その膜厚方向に貫通しており、プラグ電極の上面は層間絶縁膜INS1の表面に露出している。プラグ電極は、平面視において円形であり、断面視において逆台形である。つまり、プラグ電極は、上面および底面が円形であり、上面の直径(Φt1)は底面の直径(Φb1)より大である(Φt1>Φb1)。複数のプラグ電極には、選択MISFET(TR1)のソース領域SR1に接続されたソースプラグ電極PLGS、選択MISFET(TR1)のドレイン領域DR1に接続されたドレインプラグ電極PLGDおよびロジックMISFET(TR2)のソース領域SR2またはドレイン領域DR2に接続されたプラグ電極PLG1が含まれている。層間絶縁膜INS1は、平らな主面(上面)を有するので、ソースプラグ電極PLGSの高さ(厚さ)、ドレインプラグ電極PLGDの高さ(厚さ)、及びプラグ電極PLG1の高さ(厚さ)は等しい。前述のように、ゲート電極G1は層間絶縁膜INS1で覆われており、層間絶縁膜INS1が平らな主面を有することから、ソースプラグ電極PLGSの高さ(厚さ)またはドレインプラグ電極PLGDの高さ(厚さ)は、ゲート電極G1の高さ(厚さ)よりも大である。また、同様にプラグ電極PLG1の高さ(厚さ)は、ゲート電極G2の高さ(厚さ)よりも大である。ゲート電極G1の高さとは、半導体基板SBの主面からゲート電極G1の表面に形成されたシリサイド膜SILの主面(上面)までの距離を意味する。同様に、ゲート電極G2の高さとは、半導体基板SBの主面からゲート電極G2の表面に形成されたシリサイド膜SILの主面(上面)までの距離を意味する。因みに、DRAM領域DRにおいて、素子分離膜STI上の層間絶縁膜INS1の膜厚は、150〜250nmであり、本実施の形態では200nmとする。ゲート電極G1の高さ(つまり、ゲート絶縁膜GI1、ゲート電極G1およびシリサイド膜SILの合計膜厚)は、50〜110nmであり、本実施の形態では80nmとする。従って、ソースプラグ電極PLGS、ドレインプラグ電極PLGDの高さも150〜250nmであり本実施の形態では200nmとする。
層間絶縁膜INS1の上には絶縁膜からなる層間絶縁膜INS2が形成されている。層間絶縁膜INS2は、酸化シリコン膜からなる。層間絶縁膜INS2は、ビット線BLの膜厚に相当する膜厚が有ればよく、層間絶縁膜INS2の膜厚は、層間絶縁膜INS1の膜厚よりも小であり、その膜厚は、50〜150nmであり、本実施の形態では100nmとする。層間絶縁膜INS2には、複数の配線溝CH2aと複数のコンタクトホールCH2bが形成されており、DRAM領域DRの配線溝CH2aにはビット線BL、ロジック回路領域LGCの配線溝CH2aには配線M1が形成されている。DRAM領域DRのコンタクトホールCH2bには容量プラグ電極PLGC、ロジック回路領域LGCのコンタクトホールCH2bにはプラグ電極PLG2が形成されている。容量プラグ電極PLGCは、ドレインプラグ電極PLGDの上に積層されており、ドレインプラグ電極PLGDを介して選択MISFET(TR1)のドレイン領域DR1に電気的に接続されている。ビット線BLは、ソースプラグ電極PLGSの上面を覆うように形成されており、ソースプラグ電極PLGSを介して選択MISFET(TR1)のソース領域SR1に電気的に接続されている。プラグ電極PLG2は、プラグ電極PLG1の上に積層されており、プラグ電極PLG1を介してロジックMISFET(TR2)のドレイン領域DR2に電気的に接続されている。配線M1は、プラグ電極PLG1の上面を覆うように形成されており、プラグ電極PLG1を介してロジックMISFET(TR2)のソース領域SR2に電気的に接続されている。
容量プラグ電極PLGC、ビット線BL、プラグ電極PLG2および配線M1は、バリアメタルとして機能する薄いバリア導体膜(例えば、窒化チタン(TiN)膜、チタン(Ti)膜、またはその積層膜)とバリア導体膜よりも膜厚が厚い主導体膜(例えば、タングステン膜)の積層構造で構成されている。容量プラグ電極PLGC、ビット線BL、プラグ電極PLG2および配線M1は、層間絶縁膜INS2を、その膜厚方向に貫通しており、容量プラグ電極PLGC、ビット線BL、プラグ電極PLG2および配線M1の表面は、層間絶縁膜INS2の表面から露出している。容量プラグ電極PLGCは、平面視において円形であり、断面視において逆台形である。つまり、容量プラグ電極PLGCの上面および底面は円形であり、上面の直径(Φt2)は底面の直径(Φb2)より大である(Φt2>Φb2)。断面視において、容量プラグ電極PLGCは、ドレインプラグ電極PLGD上に積層されており、容量プラグ電極PLGCの上面の直径(Φt2)は、ドレインプラグ電極PLGDの上面の直径(Φt1)と等しい(Φt2=Φt1)。また、層間絶縁膜INS2は層間絶縁膜INS1よりも膜厚が小であるため、容量プラグ電極PLGCの底面の直径(Φb2)はドレインプラグ電極PLGDの底面の直径(Φb1)よりも大である(Φb2>Φb1)。また、容量プラグ電極PLGCの高さ(厚さ)、プラグ電極PLG2の高さ(厚さ)、ビット線BLの高さ(厚さ)および配線M1の高さ(厚さ)は、等しく、それぞれ50〜150nm程度であり、本実施の形態では100nmとする。層間絶縁膜INS2の膜厚が層間絶縁膜INS1の膜厚よりも小である(薄い)。その為、容量プラグ電極PLGCの高さ(厚さ)、プラグ電極PLG2の高さ(厚さ)、ビット線BLの高さ(厚さ)および配線M1の高さ(厚さ)は、ソースプラグ電極PLGSの高さ(厚さ)、ドレインプラグ電極PLGDの高さ(厚さ)、及びプラグ電極PLG1の高さ(厚さ)よりも小である。
容量プラグ電極PLGC、プラグ電極PLG2、ビット線BLおよび配線M1の上面(表面)には絶縁膜からなるストッパ膜STP1が形成されている。ストッパ膜STP1は、窒化シリコン膜からなり、その膜厚は50nm程度である。DRAM領域DRにおいて、ストッパ膜STP1には、ストッパ膜STP1を貫通する開口である複数の容量コンタクトホールCCHが形成されており、容量プラグ電極PLGCの上面が露出している。容量コンタクトホールCCHは、平面視で円形であり、その直径(Φc)は、容量プラグ電極PLGCの上面の直径(Φt2)以下の大きさとすることで、容量コンタクトホールCCHがビット線BLと重なるのを防止している。
ストッパ膜STP1上には、絶縁膜からなる層間絶縁膜INS3が形成されている。層間絶縁膜INS3は、例えば、酸化シリコン膜からなり、その膜厚は300〜600nmである。DRAM領域DRにおいて、層間絶縁膜INS3には、層間絶縁膜INS3を貫通する複数の容量形成溝CGVが設けられている。平面視において、容量形成溝CGVは、図2において、第1電極EL1として示した楕円形状を有する。平面視において、容量形成溝CGVの内部には、ストッパ膜STP1の上面(主面)と、ストッパ膜STP1に設けられた容量コンタクトホールCCHを介して、容量プラグ電極PLGCの上面とが露出している。また、平面視において、容量形成溝CGVは、ビット線BLおよびゲート電極G1(ワード線WL)と重なっている。
容量形成溝CGVの底面および側壁に沿って、容量素子CONの第1電極EL1が形成されており、第1電極EL1は容量プラグ電極PLGCに電気的に接続されている。第1電極EL1は、CVD(Chemical Vapor Deposition)法またはALD(Atomic Layer Deposition)法で形成された窒化チタン膜(TiN)からなり、その膜厚は5〜10nmである。平面視で楕円形状の容量形成溝CGVの短軸の長さ(例えば、100〜200nm)は第1電極EL1の膜厚の2倍よりも十分に大きいので、容量形成溝CGVは第1電極EL1で埋まることはない。第1電極EL1は、容量形成溝CGVの内部で終端しており、容量形成溝CGVの外に位置する層間絶縁膜INS3の上面(主面)には延びていない。複数の容量形成溝CGVの内部に形成された複数の第1電極EL1は、互いに電気的に分離されている。平面視において、第1電極EL1は、ビット線BLおよびゲート電極G1(ワード線WL)と重なっている。第1電極EL1は、ストッパ膜STP1でビット線BLと電気的に分離されている。第1電極EL1とゲート電極G1(ワード線WL)とは、ストッパ膜STP1、層間絶縁膜INS2および層間絶縁膜INS1で電気的に分離されている。
第1電極EL1を覆うように、第1電極EL1上に誘電体膜CINSが形成されている。そして、誘電体膜CINSを覆うように、誘電体膜CINS上に第2電極EL2が形成されている。誘電体膜CINSおよび第2電極EL2は、複数の容量素子CONに共通に形成されている。DRAM領域DRにおいて、容量形成溝CGV内の第1電極EL1の表面上に形成された誘電体膜CINSおよび第2電極EL2は、容量形成溝CGVの外に延び、層間絶縁膜INS3の上面(主面)を覆っている。誘電体膜CINSと第2電極EL2とは、平面視において、完全に重なっており、等しい平面形状を有する。容量形成溝CGVに対して、第1電極EL1の膜厚が薄く、容量形成溝CGV内にも誘電体膜CINSおよび第2電極EL2が入り込んでいるので、小さな平面積で、容量素子CONの容量を大きく取ることが出来る。誘電体膜CINSは、酸化ジルコニウム膜(ZrO2)、酸化ハフニウム膜(HfO2)、酸化アルミニウム膜(Al2O3)および酸化タンタル膜(Ta2O5)の単層膜または積層膜で構成する。第2電極EL2は、窒化チタン膜(TiN)または窒化チタン膜(TiN)とタングステン膜(W)の積層膜で構成する。
第2電極EL2を覆うように、第2電極EL2上には絶縁膜からなる層間絶縁膜INS4が形成されている。ロジック回路領域LGCでは、層間絶縁膜INS3上の誘電体膜CINSおよび第2電極EL2は除去されているので、層間絶縁膜INS4は層間絶縁膜INS3上に形成されている。DRAM領域DRにおいて、層間絶縁膜INS4には、層間絶縁膜INS4を貫通するようなコンタクトホールCH3が形成されている。ロジック回路領域LGCにおいては、ストッパ膜STP1、層間絶縁膜INS3および層間絶縁膜INS4の積層構造に対して、コンタクトホールCH3が形成されている。DRAM領域DRおよびロジック回路領域LGCにおいて、コンタクトホールCH3内には、導体膜からなるプラグ電極PLG3が形成されている。層間絶縁膜INS4は、酸化シリコン膜からなり、プラグ電極PLG3は、バリアメタルとして機能する薄いバリア導体膜(例えば、窒化チタン(TiN)膜、チタン(Ti)膜、またはその積層膜)とバリア導体膜よりも膜厚が厚い主導体膜(例えば、タングステン膜)の積層構造で構成されている。DRAM領域DRにおいて、プラグ電極PLG3は、容量素子CONの第2電極EL2に接触しており、電気的に接続されている。また、ロジック回路領域LGCにおいて、プラグ電極PLG3は、プラグ電極PLG2と配線M1に接触しており、電気的に接続されている。
プラグ電極PLG3を覆うように、層間絶縁膜INS4上に絶縁膜からなる層間絶縁膜INS5が形成されている。層間絶縁膜INS5は、酸化シリコン膜またはSiCOH膜などのLow−k膜からなるが、層間絶縁膜INS5には、層間絶縁膜INS5を貫通するように、複数の配線溝CH4aが形成されており、配線溝CH4a内には、配線M2が形成されている。配線M2は、銅配線であり、バリアメタルとして機能する薄いバリア導体膜(例えば、タンタル(Ta)膜、窒化チタン(TiN)膜、窒化タンタル(TaN)膜、またはそれらの積層膜)とバリア導体膜よりも膜厚が厚い主導体膜(例えば、銅(Cu)膜)の積層構造で構成されている。配線M2は、プラグ電極PLG3の上面(主面)に接触しており、電気的に接続されている。なお、図3のDRAM領域DRに示した、配線M2およびプラグ電極PLG3は、図2のA−A線の位置以外のDRAM領域DRの要部断面図を付加的に示している。
図4から図14は、本実施の形態の半導体集積回路装置の製造工程中の要部断面図である。図4から図14の要部断面図は、図3の要部断面図に対応するものである。図4は、選択MISFET(TR1)およびロジックMISFET(TR2)が形成された半導体基板SBを準備する工程と、層間絶縁膜INS1を形成する工程を説明する図面である。半導体基板SBのDRAM領域DRに、選択MISFET(TR1)を形成し、ロジック回路領域LGCに、ロジックMISFET(TR2)を形成する。選択MISFET(TR1)およびロジックMISFET(TR2)を覆うように、半導体基板SBの主面上に層間絶縁膜INS1を形成する。具体的には、半導体基板SBの主面上に層間絶縁膜INS1となる酸化シリコン膜をPCVD(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition)法等により形成する。酸化シリコン膜の膜厚は、隣接するゲート電極G1間のスペースが完全に埋まる程度の膜厚(例えば、350nm程度)よりも厚くする。次に、層間絶縁膜INS1に対し、CMP(Chemical Mechanical Polishing)処理を施して層間絶縁膜INS1の表面を平坦化することにより、平らな主面(上面)を有する層間絶縁膜INS1を形成する。つまり、DRAM領域DRにおいて、隣接するゲート電極G1間の領域(例えば、ソース領域SR1またはドレイン領域DR1)における層間絶縁膜INS1の膜厚は、ゲート電極G1の上部の層間絶縁膜INS1の膜厚に比べ、ほぼゲート電極G1の厚さ分だけ厚い。厳密には、ゲート絶縁膜GI1、ゲート電極G1およびシリサイド膜SILの合計厚さ分だけ厚い。因みに、DRAM領域DRにおいて、ソース領域SR1、ドレイン領域DR1または素子分離膜STI上における層間絶縁膜INS1の膜厚は、200nm程度であり、ゲート電極G1上での膜厚は120nm程度である。層間絶縁膜INS1として、前述の酸化シリコン膜の下層に窒化シリコン膜を設けた積層膜を用いても良い。その場合、窒化シリコン膜の膜厚は、酸化シリコン膜の膜厚よりも薄く、例えば、50〜100nm程度とする。
図5は、層間絶縁膜INS1にコンタクトホールCH1を形成する工程を説明する図面である。層間絶縁膜INS1上に絶縁膜からなるレジスト膜PR1を形成する。レジスト膜PR1は、コンタクトホールCH1に対応する開口を有している。レジスト膜PR1をマスクとして、層間絶縁膜INS1にドライエッチングを施し、層間絶縁膜INS1にコンタクトホールCH1を形成する。コンタクトホールCH1は、平面視において、円形である。層間絶縁膜INS1に設けられたコンタクトホールCH1により、選択MISFET(TR1)のソース領域SR1およびドレイン領域DR1の表面に形成されたシリサイド膜SILが露出する。同様に、ロジックMISFET(TR2)のソース領域SR2およびドレイン領域DR2の表面に形成されたシリサイド膜SILも露出する。コンタクトホールCH1を構成する層間絶縁膜INS1の側壁は、層間絶縁膜INS1の膜厚方向にテーパ形状となっている。つまり、コンタクトホールCH1の上部の直径(Φt1)は底部の直径(Φb1)よりも大である(Φt1>Φb1)。コンタクトホールCH1の上部の直径および底部の直径は、図3において説明したプラグ電極の上面の直径および底面の直径と夫々等しくなるので、同様の符号で説明している。DRAM領域DRおよびロジック回路領域LGCに形成された全てのコンタクトホールCH1は、平面視において、等しい直径を有している。
図6は、プラグ電極および層間絶縁膜INS2の形成工程を説明する図面である。前述のレジスト膜PR1を除去した後、層間絶縁膜INS1上にバリア導体膜と主導体膜を順次形成(堆積)する。バリア導体膜と主導体膜は、コンタクトホールCH1を完全に埋めるような膜厚で形成する。その後、主導体膜およびバリア導体膜に対してCMP処理を施し、層間絶縁膜INS1上の主導体膜およびバリア導体膜を除去する。CMP処理により、コンタクトホールCH1内のみに、主導体膜およびバリア導体膜を残し、バリア導体膜と主導体膜の積層膜からなる、ソースプラグ電極PLGS、ドレインプラグ電極PLGDおよびプラグ電極PLG1を形成する。ソースプラグ電極PLGS、ドレインプラグ電極PLGDおよびプラグ電極PLG1は、コンタクトホールCH1を形成した際に露出したシリサイド膜SILと接触している。次に、層間絶縁膜INS1上に、ソースプラグ電極PLGS、ドレインプラグ電極PLGDおよびプラグ電極PLG1を覆うようにPCVD法により層間絶縁膜INS2を形成する。
図7は、ビット線BLおよび配線M1を形成するための配線溝CH2aを形成する工程を説明する図面である。層間絶縁膜INS2上にビット線BLおよび配線M1のパターンに対応する開口を有するレジスト膜PR2を形成する。次に、絶縁膜からなるレジスト膜PR2をマスクとして、層間絶縁膜INS2にドライエッチングを施すことにより、DRAM領域DRおよびロジック回路領域LGCに配線溝CH2aを形成する。DRAM領域DRの配線溝CH2a内には、ソースプラグ電極PLGSの頭(上面)が露出し、ロジック回路領域LGCの配線溝CH2a内には、プラグ電極PLG1の頭(上面)が露出している。
図8は、容量プラグ電極PLGCおよびプラグ電極PLG2を形成するためのコンタクトホールCH2bを形成する工程を説明する図面である。前述のレジスト膜PR2を除去した後、層間絶縁膜INS2上に絶縁膜からなるレジスト膜PR3を形成する。レジスト膜PR3は、層間絶縁膜INS2に形成された配線溝CH2aを覆い、容量プラグ電極PLGCおよびプラグ電極PLG2のパターンに対応した開口を有する。レジスト膜PR2とは異なるパターンを有するレジスト膜PR3をマスクとして、層間絶縁膜INS2にドライエッチングを施し、DRAM領域DRおよびロジック回路領域LGCにコンタクトホールCH2bを形成する。コンタクトホールCH2bは、平面視において、円形である。層間絶縁膜INS2に設けられたコンタクトホールCH2bにより、ドレインプラグ電極PLGDの頭(上面)およびプラグ電極PLG1の頭(上面)が露出する。コンタクトホールCH2bを構成する層間絶縁膜INS2の側壁は、層間絶縁膜INS2の膜厚方向にテーパ形状となっている。つまり、コンタクトホールCH2bの上部の直径(Φt2)は底部の直径(Φb2)よりも大である(Φt2>Φb2)。コンタクトホールCH2bの上部の直径および底部の直径は、図3において説明した容量プラグ電極PLGCの上面の直径および底面の直径と夫々等しくなるので、同様の符号で説明している。DRAM領域DRおよびロジック回路領域LGCに形成された全てのコンタクトホールCH2bは、平面視において、等しい直径を有している。ここでは、配線溝CH2aを先に形成した後に、コンタクトホールCH2bを形成したが、この順序は逆であっても良い。また、層間絶縁膜INS2に形成する配線溝CH2aとコンタクトホールCH2bを、1枚のマスクを用いて、同時に(同一工程で)形成しても良い。その場合には、製造工程数を削減できるという効果が有る。
図9は、容量プラグ電極PLGC、プラグ電極PLG2、ビット線BLおよび配線M1並びにストッパ膜STP1を形成する工程を説明する図面である。前述のレジスト膜PR3を除去した後、層間絶縁膜INS2上にバリア導体膜と主導体膜を順次形成(堆積)する。バリア導体膜と主導体膜は、配線溝CH2aおよびコンタクトホールCH2bを完全に埋めるような膜厚で形成する。その後、主導体膜およびバリア導体膜に対してCMP処理を施し、層間絶縁膜INS2上の主導体膜およびバリア導体膜を除去する。CMP処理により、配線溝CH2a内およびコンタクトホールCH2b内に、主導体膜およびバリア導体膜を残し、バリア導体膜と主導体膜の積層膜からなる、容量プラグ電極PLGC、プラグ電極PLG2、ビット線BLおよび配線M1を形成する。ビット線BLは、配線溝CH2aを形成した際に露出したソースプラグ電極PLGSの頭(上面)と、配線M1は、配線溝CH2aを形成した際に露出したプラグ電極PLG1の頭(上面)と接触している。また、容量プラグ電極PLGCおよびプラグ電極PLG2は、コンタクトホールCH2bを形成した際に露出したドレインプラグ電極PLGDおよびプラグ電極PLG1と、それぞれ接触している。
図7及び図8を用いて説明したように、層間絶縁膜INS2に形成する配線溝CH2aとコンタクトホールCH2bを、レジスト膜PR2とレジスト膜PR3という異なるパターンを有する別々のマスクを用いて、別々の工程で形成した。この手法により、互いに隣接するコンタクトホールCH2bと配線溝CH2aの間隔を狭めることが出来る。つまり、1枚のマスクを用いて、配線溝CH2aとコンタクトホールCH2bを形成した場合に比べて、互いに隣接するコンタクトホールCH2bと配線溝CH2aの間隔を狭めることが出来る。図9で説明したように、DRAM領域DRにおいて、コンタクトホールCH2bには容量プラグ電極PLGCが形成され、配線溝CH2aにはビット線BLが形成されるので、互いに隣接する容量プラグ電極PLGCとビット線BLとの間隔を狭めることが出来る。1枚のマスクで加工する場合は、マスクにおける最小加工寸法より細い(狭い)ラインまたはスペースの加工は出来ない。しかしながら、2枚の別マスクを用いることで、最小加工寸法以下のスペースの加工が可能となるからである。図2で説明したDRAMセルアレイにおいて、ワード線WLの幅狭の第2部分は最小加工寸法になっているのが一般的であり、本実施の形態でもそのようになっている。したがって、図2で説明したように互いに隣接する容量プラグ電極PLGCとビット線BLの間隔(図2のY1)を最小加工寸法(図2のX2)よりも小さく(狭く)することができる。これにより、DRAMセルアレイの面積縮小、言い換えると高集積化が可能となる。
次に、層間絶縁膜INS2上に、容量プラグ電極PLGC、プラグ電極PLG2、ビット線BLおよび配線M1を覆うようにストッパ膜STP1をPCVD法により形成(堆積)する。
図10は、ストッパ膜STP1に容量コンタクトホールCCHを形成する工程を説明する図面である。ストッパ膜STP1上に、容量コンタクトホールCCHに対応する開口を有する絶縁膜からなるレジスト膜PR4を形成し、レジスト膜PR4をマスクとして、ストッパ膜STP1にドライエッチングを施し、容量コンタクトホールCCHを形成する。容量コンタクトホールCCHは、容量プラグ電極PLGC上に形成し、容量プラグ電極PLGCの頭(上面)を露出させる。ストッパ膜STP1には、平面視において、ビット線BLと重なって形成される容量素子CONの第1電極EL1とビット線BLとの間の導通を防止する役割が有るので、ストッパ膜STP1は、平面視において、ビット線BLを完全に覆っている。つまり、容量コンタクトホールCCHは、平面視において、ビット線BLと重なることはない。その為に、容量コンタクトホールCCHの直径(Φc)は、容量プラグ電極PLGCの上面の直径(Φt2)以下となっており、容量コンタクトホールCCHの中心が、容量プラグ電極PLGCの中心と重なるように形成する。但し、両者の中心はずれていても良い。
図11は、層間絶縁膜INS3および容量形成溝CGVを形成する工程を説明する図面である。前述のレジスト膜PR4を除去した後、ストッパ膜STP1上に絶縁膜からなる層間絶縁膜INS3をPCVD法により形成(堆積)する。次に、層間絶縁膜INS3上に、容量形成溝CGVのパターンに対応する開口を有する絶縁膜からなるレジスト膜PR5を形成し、レジスト膜PR5をマスクに、層間絶縁膜INS3にドライエッチングを施し、容量形成溝CGVを形成する。容量形成溝CGVは、DRAM領域DRにおいて、各容量プラグ電極PLGC上に1個ずつ形成され、容量形成溝CGVの底部には、ストッパ膜STP1、容量コンタクトホールCCHおよび容量プラグ電極PLGCが露出している。
図12は、第1電極EL1を形成する工程を説明する図面である。前述のレジスト膜PR5を除去した後、容量形成溝CGVの側壁並びに底部に沿って導体膜からなる第1電極EL1を形成する。第1電極EL1は、容量形成溝CGVが埋まらないように薄い膜厚で形成されている。第1電極EL1は、容量コンタクトホールCCH内にも形成され、容量プラグ電極PLGCの上面に接触している。また、第1電極EL1は、隣接する容量形成溝CGV内に形成された第1電極EL1とは分離されており、第1電極EL1の端部EDGは、層間絶縁膜INS3の上面(主面)まで延在することはなく、層間絶縁膜INS3の上面(主面)よりも低い位置で終端している。
第1電極EL1と容量プラグ電極PLGCとは、直接接触する例を示したが、両者が電気的に接続されていることが重要で、第1電極EL1と容量プラグ電極PLGCとの間に、窒化チタン(TiN)膜、チタン(Ti)膜、またはタングステン(W)膜等の導電体からなるプラグ電極(図示しない)等を介在させても良い。つまり、第1電極EL1を形成する前に、ストッパ膜STP1上に導体膜を、容量コンタクトホールCCHが完全に埋まる程度の膜厚(円形の容量コンタクトホールCCHの直径の1/2以上)で形成する。その後に、導体膜全体に等方性ドライエッチ(エッチバック)を施すことにより、容量コンタクトホールCCH内にのみ選択的に導体膜を残すことが出来る。
図13は、誘電体膜CINS、第2電極EL2および層間絶縁膜INS4を形成する工程を説明する図面である。第1電極EL1の上面に沿って、誘電体膜CINSおよび第2電極EL2をPCVD法によって形成(堆積)する。誘電体膜CINSおよび第2電極EL2は、複数の第1電極EL1に対して共通に設けられている。つまり、隣接する容量形成溝CGV内部から隣接する容量形成溝CGV間の層間絶縁膜INS3上にも連続的に延在している。誘電体膜CINSおよび第2電極EL2は、DRAM領域DRに形成されており、ロジック回路領域LGCでは除去されている。次に、DRAM領域DRの第2電極EL2およびロジック回路領域LGCの層間絶縁膜INS3を覆うように絶縁膜からなる層間絶縁膜INS4をCVD法により形成する。
図14は、プラグ電極PLG3および層間絶縁膜INS5を形成する工程を説明する図面である。DRAM領域DRにおいて、層間絶縁膜INS4を貫通してプラグ電極PLG3を設け、プラグ電極PLG3を第2電極EL2に接触させ、電気的に接続させている。ロジック回路領域LGCにおいて、層間絶縁膜INS4、層間絶縁膜INS3およびストッパ膜STP1を貫通してプラグ電極PLG3を設け、プラグ電極PLG3をプラグ電極PLG2および配線M1に接触させ、電気的に接続させている。プラグ電極PLG3が形成されたコンタクトホールCH3は、DRAM領域DRおよびロジック回路領域LGCにおいて深さが異なるが、例えば、ドライエッチング法を用いて同時に形成する。コンタクトホールCH3の形成にあたり、DRAM領域DRでは、第2電極EL2が、ロジック回路領域LGCでは、ストッパ膜STP1が、層間絶縁膜INS4および層間絶縁膜INS3に対してエッチングストッパとして機能する。次に、プラグ電極PLG3を覆うように、例えば、CVD法により絶縁膜からなる層間絶縁膜INS5を形成する。その後、層間絶縁膜INS5に配線溝CH4aを形成し、配線溝CH4a内に銅配線からなる配線M2を形成することにより、図3に示した構造が完成する。DRAM領域DRにおいて、配線M2は、プラグ電極PLG3を介して容量素子CONの第2電極EL2に電気的に接続されており、第2電極EL2に対して所定の電位を供給する。ロジック回路領域LGCにおいて、配線M2は、ロジックMISFET(TR2)のソース領域SR2またはドレイン領域DR2に電気的に接続されており、ロジックMISFET(TR2)のソース領域SR2またはドレイン領域DR2に所定の電位または信号を供給する。
本実施の形態によれば、選択MISFET(TR1)のドレインDR1と容量素子CONの第1電極EL1との接続を、2段の積層構造のプラグ電極(つまり、ドレインプラグ電極PLGDおよび容量プラグ電極PLGCの積層構造)とし、容量プラグ電極PLGCの高さをビット線BLの高さと等しくしている。したがって、特許文献1に比べ、容量プラグ電極PLGC(特許文献1の第2プラグ電極)の高さを低くでき、かつ、(容量プラグ電極PLGCと特許文献1の第2プラグ電極の上面の面積がそれぞれ等しいと仮定した場合の)容量プラグ電極PLGCの底面積を大きくできるので、容量プラグ電極PLGCの抵抗を低減することができる。したがって、選択MISFET(TR1)のドレイン領域DR1と容量素子CONの第1電極EL1間の抵抗を低減でき、eDRAMの動作速度を向上することができる。
また、選択MISFET(TR1)のドレイン領域DR1と容量素子CONの第1電極EL1との接続を、2段の積層構造のプラグ電極(つまり、ドレインプラグ電極PLGDおよび容量プラグ電極PLGCの積層構造)としたことで、特許文献2に比べ、ドレインプラグ電極PLGDおよび容量プラグ電極PLGC各々の高さを低くできる。そして、(容量プラグ電極PLGCと特許文献2の第1のコンタクトホールの上面の面積がそれぞれ等しいと仮定した場合の)ドレインプラグ電極PLGDの底面積および容量プラグ電極PLGCの底面積を大きくできる。したがって、選択MISFET(TR1)のドレイン領域DR1と容量素子CONの第1電極EL1間の抵抗を低減でき、eDRAMの動作速度を向上することができる。
選択MISFET(TR1)のドレイン領域DR1と容量素子CONの第1電極EL1との接続を、2段の積層構造のプラグ電極(つまり、ドレインプラグ電極PLGDおよび容量プラグ電極PLGCの積層構造)としたことで、ドレインプラグ電極PLGDおよび容量プラグ電極PLGC各々の高さを低くできる。つまり、層間絶縁膜INS1に形成するコンタクトホールCH1のアスペクト比および層間絶縁膜INS2に形成するコンタクトホールCH2bのアスペクト比が小さくなり、製造歩留りを向上できる。
層間絶縁膜INS2に形成するビット線BL用の配線溝CH2aとコンタクトホールCH2bを別工程で加工したことにより、DRAMメモリアレイの高集積化が可能となった。
(実施の形態2)
本実施の形態2は、上記実施の形態1の変形例に相当する。
本実施の形態2では、実施の形態1において、配線溝CH2aを形成した後に、配線溝CH2aの側壁に側壁絶縁膜SWNを形成する製法とその構造について説明する。
図15は、本実施の形態2の半導体集積回路装置の製造工程中の要部断面図である。本実施の形態2でも、実施の形態1と同様に図4から図7を用いて説明した工程を実施する。次に、図7のレジスト膜PR2を除去し、層間絶縁膜INS2上および配線溝CH2a内に、例えば、窒化シリコン膜または酸化シリコン膜からなる絶縁膜を形成(堆積)し、この絶縁膜に異方性ドライエッチングを施すことにより、配線溝CH2aの側壁に側壁絶縁膜SWNを選択的に形成する。側壁絶縁膜SWNは、例えば、10nm幅に形成する。この後、実施の形態1の図8以降を用いて説明した工程を同様に実施する。
図16は、実施の形態1の図3に対応する、本実施の形態2のDRAM領域DRとロジック回路領域LGCの要部断面図である。図16に示すように、ビット線BLおよび配線M1の側壁には側壁絶縁膜SWNが形成されている。つまり、実施の形態1に比べ、平面視において、ビット線BLおよび配線M1の外周(幅方向および長さ方向)は側壁絶縁膜SWNの幅の2倍分狭く(また、短く)なっている。なお、本実施の形態2においては、配線溝CH2aの形成が先で、その後に側壁絶縁膜SWNの形成、さらに、コンタクトホールCH2bの形成順とするのが良い。配線溝CH2aの形成とコンタクトホールCH2bの形成順が逆転すると、容量プラグ電極PLGCの周囲にも側壁絶縁膜SWNが形成され、容量プラグ電極PLGCの抵抗が上昇するので好ましくない。
本実施の形態2では、上記実施の形態1で述べた効果の他に以下の効果を奏する。
ビット線BLを細線化できることで、ビット線BLと容量プラグ電極PLGCとの距離を縮小することができるので、DRAMメモリアレイの一層の高集積化が可能となる。
配線溝CH2a形成後に、側壁絶縁膜SWNを形成し、その後に、コンタクトホールCH2bを形成する。そして、配線溝CH2aにビット線BLを、コンタクトホールCH2bに容量プラグ電極PLGCを形成するので、ビット線BLに対する容量プラグ電極PLGCのショート余裕を大きくでき、製造歩留りがより一層向上する。
(実施の形態3)
本実施の形態3は、上記実施の形態1の変形例に相当する。
本実施の形態3では、容量プラグ電極PLGC、ビット線BL、プラグ電極PLG2および配線M1が、銅(Cu)膜により形成されている。
図17から図20は、本実施の形態3の半導体集積回路装置の製造工程中の要部断面図である。図17は、容量プラグ電極PLGC、プラグ電極PLG2、ビット線BLおよび配線M1並びにストッパ膜STP1を形成する工程を説明する図面であり、実施の形態1の図9に対応している。実施の形態1と同様に図4から図8を用いて説明した工程を実施した後、レジスト膜PR3を除去する。次に、層間絶縁膜INS1上にバリア導体膜と主導体膜を順次形成(堆積)する。図9に関する説明は、本実施の形態3でも同様である。ただし、本実施の形態3では、容量プラグ電極PLGC、プラグ電極PLG2、ビット線BLおよび配線M1として銅膜を用いるため、バリア導体膜は、例えば、タンタル(Ta)膜、窒化チタン(TiN)膜、窒化タンタル(TaN)膜、またはそれらの積層膜からなり、バリア導体膜よりも膜厚が厚い主導体膜は、例えば、銅(Cu)膜からなる。図9で説明した工程を実施することにより、バリア導体膜と主導体膜との積層膜(積層構造)で構成された容量プラグ電極PLGC、プラグ電極PLG2、ビット線BLおよび配線M1ができる。また、ストッパ膜STP1としては、窒化シリコン(SiN)膜または炭窒化シリコン(SiCN)膜などを用いる。
次に、図10を用いて説明した容量コンタクトホールCCHを形成する工程を実施する。
図18は、層間絶縁膜INS3a、配線Ma、ストッパ膜STP2、層間絶縁膜INS3bおよび配線Mbを形成する工程を説明する図面である。先ず、ストッパ膜STP1上に層間絶縁膜INS3aを形成(堆積)する。層間絶縁膜INS3aは、SiCOH膜等のLow−k膜で構成されている。ロジック回路領域LGCにおいて、層間絶縁膜INS3a内に配線Maを形成する。配線Maは、銅(Cu)膜からなり、配線部分MWaとビア部分MVaとで構成されている。配線部分MWaとビア部分MVaとは一体に構成され、バリア膜と主導体膜の積層構造となっており、バリア導体膜は、例えば、タンタル(Ta)膜、窒化チタン(TiN)膜、窒化タンタル(TaN)膜、またはそれらの積層膜からなり、バリア導体膜よりも膜厚が厚い主導体膜は、例えば、銅(Cu)膜からなる。配線Maのビア部分MVaは、ストッパ膜STP1に形成された開口を介してプラグ電極PLG2または配線M1に電気的に接続されている。
次に、配線Maおよび層間絶縁膜INS3aを覆うようにストッパ膜STP2を形成(堆積)する。ストッパ膜STP2としては、窒化シリコン(SiN)膜または炭窒化シリコン(SiCN)膜などを用いる。ストッパ膜STP2上に層間絶縁膜INS3bを形成(堆積)する。層間絶縁膜INS3bは、SiCOH膜等のLow−k膜で構成する。ロジック回路領域LGCにおいて、層間絶縁膜INS3b内に配線Mbを形成する。配線Mbは、銅(Cu)膜からなり、配線部分MWbとビア部分MVbとで構成されている。配線Mbは、配線Maと同様の材料で構成されており、配線Mbは、ストッパ膜STP2に形成した開口を介して配線Maに電気的に接続されている。
図19は、容量素子の形成工程を説明する図面である。図18で説明した工程の後に、図11から図13を用いて説明した工程を実施することにより、DRAM領域DRに複数の容量素子CONを形成する。実施の形態1における層間絶縁膜INS3に相当する膜が、本実施の形態3では、層間絶縁膜INS3a、ストッパ膜STP2および層間絶縁膜INS3bの積層構造である。
図20は、ストッパ膜STP3、層間絶縁膜INS4aおよび配線Mcを形成する工程を説明する図面である。容量素子CONを構成する第2電極EL2上およびロジック回路領域LGCの配線Mb上にストッパ膜STP3を形成する。ストッパ膜STP3としては、窒化シリコン(SiN)膜または炭窒化シリコン(SiCN)膜などを用いる。ストッパ膜STP3上に層間絶縁膜INS4aを形成(堆積)する。層間絶縁膜INS4aは、SiCOH膜等のLow−k膜で構成する。層間絶縁膜INS4a内に配線Mcを形成する。配線Mcは、銅(Cu)膜からなり、配線部分MWcとビア部分MVcとで構成されている。配線Mcは、配線Maと同様の材料で構成されており、配線Mcは、ロジック回路領域LGCで、ストッパ膜STP3に形成した開口を介して配線Mbに電気的に接続されている。また、配線Mcは、DRAM領域DRで、ストッパ膜STP3に形成した開口を介して容量素子CONの第2電極EL2に電気的に接続されている。本実施の形態3では、容量素子CONが形成される層間絶縁膜INS3aおよび層間絶縁膜INS3bのロジック回路領域LGCに2層の配線層を形成したが、例えば、1層の配線層としても良く、3層以上の配線層を形成しても良い。
実施の形態3において、実施の形態2の側壁絶縁膜SWNを適用しても良い。
本実施の形態3では、上記実施の形態1で述べた効果の他に以下の効果を奏する。
容量プラグ電極PLGCに銅膜を用いることにより、選択MISFET(TR1)のドレイン領域DR1と容量素子CONの第1電極EL1間の抵抗を低減でき、eDRAMの動作速度を向上することができる。
ビット線BLとして銅膜を用いることによりビット線BLの抵抗を低減でき、eDRAMの動作速度を向上することができる。
容量素子CONが形成される層間絶縁膜INS3a、INS3bを利用して銅膜からなる配線Ma、Mbを設けることにより、ロジック回路領域LGCの配線余裕度が向上する。
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の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。
ACT1 第1活性領域
ACT2 第2活性領域
BL ビット線
CCH 容量コンタクトホール
CGV 容量形成溝
CH1 コンタクトホール
CH2a 配線溝
CH2b コンタクトホール
CH3 コンタクトホール
CH4a 配線溝
CINS 誘電体膜
CON 容量素子
DR DRAM領域
DR1 ドレイン領域
DR2 ドレイン領域
EDG 端部
EL1 第1電極
EL2 第2電極
G1 ゲート電極
G2 ゲート電極
GI1 ゲート絶縁膜
GI2 ゲート絶縁膜
INS1 層間絶縁膜
INS2 層間絶縁膜
INS3 層間絶縁膜
INS3a 層間絶縁膜
INS3b 層間絶縁膜
INS4 層間絶縁膜
INS4a 層間絶縁膜
INS5 層間絶縁膜
LGC ロジック回路領域
M1 配線
M2 配線
Ma 配線
Mb 配線
Mc 配線
MVa ビア部分
MVb ビア部分
MVc ビア部分
MWa 配線部分
MWb 配線部分
MWc 配線部分
PLGD ドレインプラグ電極
PLGC 容量プラグ電極
PLGS ソースプラグ電極
PLG1 プラグ電極
PLG2 プラグ電極
PLG3 プラグ電極
PR1 レジスト膜
PR2 レジスト膜
PR3 レジスト膜
PR4 レジスト膜
PR5 レジスト膜
SB 半導体基板
SIL シリサイド膜
SR1 ソース領域
SR2 ソース領域
STI 素子分離膜
STP1 ストッパ膜
STP2 ストッパ膜
STP3 ストッパ膜
SW1 サイドウォール膜
SW2 サイドウォール膜
SWN 側壁絶縁膜
TR1 選択MISFET
TR2 ロジックMISFET
WL ワード線

Claims (19)

  1. 半導体基板と、
    前記半導体基板の主面において、第1方向に延在するワード線と、
    前記半導体基板主面において、前記第1方向に交差する方向である第2方向に延在するビット線と、
    前記半導体基板主面に形成され、前記ワード線となるゲート電極と、前記ゲート電極を挟むように前記半導体基板主面に形成されたソース領域およびドレイン領域とを有するMISFETと、
    前記MISFETを覆うように、前記半導体基板主面上に形成された第1層間絶縁膜と、
    前記第1層間絶縁膜を貫通し、前記ソース領域に電気的に接続されたソースプラグ電極と、
    前記第1層間絶縁膜を貫通し、前記ドレイン領域に電気的に接続されたドレインプラグ電極と、
    前記第1層間絶縁膜上に形成された第2層間絶縁膜と、
    前記第2層間絶縁膜を貫通し、前記ドレインプラグ電極に電気的に接続された容量プラグ電極と、
    前記第2層間絶縁膜を貫通し、前記ソースプラグ電極に電気的に接続された前記ビット線と、
    前記ビット線を覆う第1絶縁膜と、
    前記第1絶縁膜上に形成され、第1電極、誘電体膜および第2電極を有する容量素子と、
    を有し、
    前記第1電極は、前記容量プラグ電極と電気的に接続されており、
    前記容量プラグ電極の高さと前記ビット線の高さは等しい、半導体集積回路装置。
  2. 請求項1に記載の半導体集積回路装置において、
    前記ドレインプラグ電極の高さと前記ソースプラグ電極の高さは等しい、半導体集積回路装置。
  3. 請求項1に記載の半導体集積回路装置において、
    前記第2層間絶縁膜の膜厚は、前記第1層間絶縁膜の膜厚よりも薄い、半導体集積回路装置。
  4. 請求項3に記載の半導体集積回路装置において、
    前記容量プラグ電極は、平面視において、円形の第1上面と円形の第1底面とを有し、前記第1上面の直径は前記第1底面の直径よりも大きい、半導体集積回路装置。
  5. 請求項4に記載の半導体集積回路装置において、
    前記ドレインプラグ電極は、平面視において、円形の第2上面と円形の第2底面とを有し、前記第2上面の直径は前記第2底面の直径よりも大きい、半導体集積回路装置。
  6. 請求項1に記載の半導体集積回路装置において、
    前記第1絶縁膜は第1開口を有し、前記第1電極は、前記第1開口を介して、前記容量プラグ電極と電気的に接続されている、半導体集積回路装置。
  7. 請求項6に記載の半導体集積回路装置において、さらに、
    前記第1絶縁膜上に、複数の第2開口を有する第3層間絶縁膜を有し、
    前記第1電極は、前記第2開口を構成する前記第3層間絶縁膜の側壁と、前記第2開口内の前記第1絶縁膜上面に沿って形成されており、
    前記第1電極上に前記誘電体膜と前記第2電極とが形成されている、半導体集積回路装置。
  8. 請求項7に記載の半導体集積回路装置において、
    平面視において、前記第1電極は前記ビット線と重なっている、半導体集積回路装置。
  9. 請求項1に記載の半導体集積回路装置において、
    平面視において、前記ワード線は、第1幅を持って前記第1方向に延びる第1部分と、第2幅を持って前記第1方向に延びる第2部分とを有し、前記第1幅は前記第2幅よりも大きい、半導体集積回路装置。
  10. 請求項9に記載の半導体集積回路装置において、
    平面視における前記第1方向において、隣接する前記ビット線と前記容量プラグ電極との距離は、前記ワード線の前記第2幅よりも狭い、半導体集積回路装置。
  11. 請求項1に記載の半導体集積回路装置において、
    前記容量プラグ電極と前記ビット線とは、バリア導体膜と銅膜からなる主導体膜との積層膜を有する、半導体集積回路装置。
  12. (a)半導体基板の主面に、ゲート電極、ソース領域およびドレイン領域を有するMISFETを形成する工程、
    (b)前記MISFETを覆うように、前記半導体基板の主面上に第1層間絶縁膜を形成する工程、
    (c)前記第1層間絶縁膜に前記ソース領域および前記ドレイン領域を露出する第1コンタクトホールを形成した後、前記第1コンタクトホール内に、前記ソース領域に接続されたソースプラグ電極と、前記ドレイン領域に接続されたドレインプラグ電極とを形成する工程、
    (d)前記第1層間絶縁膜上に第2層間絶縁膜を形成する工程、
    (e)前記ドレインプラグ電極の上面を露出するように前記第2層間絶縁膜に第2コンタクトホールを形成し、前記ソースプラグ電極の上面を露出するように前記第2層間絶縁膜に配線溝を形成する工程、
    (f)前記第2コンタクトホール内に容量プラグ電極を、前記配線溝内にビット線を形成する工程、
    (g)前記ビット線上に、前記容量プラグ電極の上面を露出する第1開口を有する絶縁膜を形成する工程、
    (h)前記絶縁膜上に、前記容量プラグ電極の前記上面を露出する第2開口を有する第3層間絶縁膜を形成する工程、
    (i)前記第2開口内に第1電極、誘電体膜および第2電極を順に形成する工程、
    を有し、
    前記第1電極、前記誘電体膜および前記第2電極は容量素子を構成し、前記第1電極は、前記容量プラグ電極と電気的に接続されている、半導体集積回路装置の製造方法。
  13. 請求項12に記載の半導体集積回路装置の製造方法において、
    前記(f)工程は、
    (f-1)前記第2コンタクトホールおよび前記配線溝内に、バリア導体膜と主導体膜とを順に形成する工程、
    (f-2)前記主導体膜および前記バリア導体膜にCMP処理を施し、前記第2層間絶縁膜上の前記主導体膜および前記バリア導体膜を除去する工程、
    を有する、半導体集積回路装置の製造方法。
  14. 請求項13に記載の半導体集積回路装置の製造方法において、
    前記容量プラグ電極と前記ビット線の高さが等しい、半導体集積回路装置の製造方法。
  15. 請求項13に記載の半導体集積回路装置の製造方法において、
    前記主導体膜は銅膜からなる、半導体集積回路装置の製造方法。
  16. 請求項12に記載の半導体集積回路装置の製造方法において、
    前記(c)工程は、
    (c-1)前記第1コンタクトホール内に、バリア導体膜と主導体膜とを順に形成する工程、
    (c-2)前記主導体膜および前記バリア導体膜にCMP処理を施し、前記第1層間絶縁膜上の前記主導体膜および前記バリア導体膜を除去する工程、
    を有する、半導体集積回路装置の製造方法。
  17. 請求項12に記載の半導体集積回路装置の製造方法において、
    前記(e)工程は、
    (e-1)第1マスクを用いて、前記配線溝を形成する工程、
    (e-2)前記第1マスクとは異なる第2マスクを用いて、前記第2コンタクトホールを形成する工程、
    を有し、前記(e-1)工程の後に、前記(e-2)工程を実施する、半導体集積回路装置の製造方法。
  18. 請求項17に記載の半導体集積回路装置の製造方法において、
    前記(e-1)工程と前記(e-2)工程の間に、さらに、
    (e-3)前記配線溝の前記第2層間絶縁膜の側壁上に側壁絶縁膜を形成する工程、
    を有する、半導体集積回路装置の製造方法。
  19. 請求項18に記載の半導体集積回路装置の製造方法において、
    前記側壁絶縁膜は、酸化シリコン膜または窒化シリコン膜からなる、半導体集積回路装置の製造方法。
JP2013244224A 2013-11-26 2013-11-26 半導体集積回路装置およびその製造方法 Pending JP2015103708A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013244224A JP2015103708A (ja) 2013-11-26 2013-11-26 半導体集積回路装置およびその製造方法
US14/531,336 US9305925B2 (en) 2013-11-26 2014-11-03 Semiconductor integrated circuit device and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013244224A JP2015103708A (ja) 2013-11-26 2013-11-26 半導体集積回路装置およびその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015103708A true JP2015103708A (ja) 2015-06-04

Family

ID=53181901

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013244224A Pending JP2015103708A (ja) 2013-11-26 2013-11-26 半導体集積回路装置およびその製造方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9305925B2 (ja)
JP (1) JP2015103708A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109119402A (zh) * 2017-06-23 2019-01-01 瑞萨电子株式会社 半导体器件及其制造方法
KR20210079387A (ko) * 2018-12-20 2021-06-29 마이크론 테크놀로지, 인크 전도성 상호 연결 구조물을 포함하는 마이크로 전자 디바이스, 관련 전자 시스템 및 관련 방법

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150109466A (ko) * 2013-01-24 2015-10-01 피에스5 뤽스코 에스.에이.알.엘. 반도체 장치의 제조 방법
JP6356536B2 (ja) * 2014-08-25 2018-07-11 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置の製造方法
DE102016114724B4 (de) 2016-03-25 2021-08-12 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Verfahren zum Ausbilden von Gräben mit unterschiedlichen Tiefen und Vorrichtung
US9779984B1 (en) 2016-03-25 2017-10-03 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Method of forming trenches with different depths
WO2019066854A1 (en) * 2017-09-28 2019-04-04 Intel Corporation DYNAMIC HEAVY MEMORY INCLUDING A THRESHOLD SWITCH

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG54456A1 (en) * 1996-01-12 1998-11-16 Hitachi Ltd Semconductor integrated circuit device and method for manufacturing the same
TW468273B (en) * 1997-04-10 2001-12-11 Hitachi Ltd Semiconductor integrated circuit device and method for manufacturing the same
JP3697044B2 (ja) * 1997-12-19 2005-09-21 株式会社ルネサステクノロジ 半導体集積回路装置およびその製造方法
JP3686248B2 (ja) * 1998-01-26 2005-08-24 株式会社日立製作所 半導体集積回路装置およびその製造方法
JP2000307084A (ja) * 1999-04-23 2000-11-02 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置およびその製造方法
JP5646798B2 (ja) * 1999-11-11 2014-12-24 ピーエスフォー ルクスコ エスエイアールエルPS4 Luxco S.a.r.l. 半導体集積回路装置の製造方法
JP4639524B2 (ja) 2001-05-24 2011-02-23 ソニー株式会社 半導体装置の製造方法
JP4267010B2 (ja) * 2006-08-02 2009-05-27 エルピーダメモリ株式会社 半導体装置の製造方法
JP2011049250A (ja) 2009-08-25 2011-03-10 Renesas Electronics Corp 半導体装置およびその製造方法
KR101604040B1 (ko) * 2009-08-26 2016-03-16 삼성전자주식회사 반도체 메모리 소자의 제조 방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109119402A (zh) * 2017-06-23 2019-01-01 瑞萨电子株式会社 半导体器件及其制造方法
CN109119402B (zh) * 2017-06-23 2023-06-09 瑞萨电子株式会社 半导体器件及其制造方法
KR20210079387A (ko) * 2018-12-20 2021-06-29 마이크론 테크놀로지, 인크 전도성 상호 연결 구조물을 포함하는 마이크로 전자 디바이스, 관련 전자 시스템 및 관련 방법
KR102639047B1 (ko) 2018-12-20 2024-02-22 마이크론 테크놀로지, 인크 전도성 상호 연결 구조물을 포함하는 마이크로 전자 디바이스, 관련 전자 시스템 및 관련 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US9305925B2 (en) 2016-04-05
US20150145009A1 (en) 2015-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8785998B2 (en) Semiconductor device having vertical channel transistor and methods of fabricating the same
US11152374B2 (en) Semiconductor device having bit line structure with spacer structure and method of manufacturing the same
TWI712157B (zh) 記憶體元件及其製造方法
JP2015103708A (ja) 半導体集積回路装置およびその製造方法
US8847353B2 (en) Semiconductor device and data processing system using the same
US20190214293A1 (en) Semiconductor device including insulating layers and method of manufacturing the same
US11895823B2 (en) Semiconductor device with capacitor contact surrounded by conductive ring and manufacturing method of the semiconductor device
KR20150109264A (ko) 반도체 집적회로 장치 및 그 제조방법
JP2012089744A (ja) 半導体装置の製造方法
US11678478B2 (en) Semiconductor devices
KR102505229B1 (ko) 반도체 소자 및 반도체 소자 제조 방법
TWI549228B (zh) 動態隨機存取記憶體單元及其製作方法
US11469306B2 (en) Semiconductor device having a gate electrode in a trench
CN101241880A (zh) 集成半导体存储装置的制造方法及相应的半导体存储装置
JP5430981B2 (ja) 半導体記憶装置及びその製造方法
US11476305B2 (en) Semiconductor device and method of forming the same
US20220254785A1 (en) Electrical Contact Structure
TW202301642A (zh) 半導體記憶體裝置
US20230298999A1 (en) Semiconductor memory device
US20240064968A1 (en) Semiconductor memory device
US20230164980A1 (en) Semiconductor device and method of fabricating the same
US20230084281A1 (en) Semiconductor device and method of fabricating the same
US20230171954A1 (en) Semiconductor device
US20230262967A1 (en) Semiconductor memory device
US20230309314A1 (en) 3d ferroelectric memory devices