JP2846310B1 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JP2846310B1
JP2846310B1 JP10176444A JP17644498A JP2846310B1 JP 2846310 B1 JP2846310 B1 JP 2846310B1 JP 10176444 A JP10176444 A JP 10176444A JP 17644498 A JP17644498 A JP 17644498A JP 2846310 B1 JP2846310 B1 JP 2846310B1
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film
insulating film
protective insulating
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semiconductor device
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Abstract

【要約】 【課題】 容量素子に作用するストレスに起因した特性
の劣化を抑制して、容量素子が優れた特性を発揮し得る
構造を有する半導体装置を提供する。 【解決手段】 半導体装置が、半導体集積回路が形成さ
れている支持基板の上に形成された、下部電極と容量絶
縁膜と上部電極とを有する容量素子と、該容量素子を覆
うように形成された第1の保護絶縁膜と、該第1の保護
絶縁膜に設けられた第1のコンタクトホールを介して該
半導体集積回路及び該容量素子に電気的に接続されてい
る、該第1の保護絶縁膜の上に選択的に形成された第1
の配線層と、該第1の配線層を覆うように形成された、
オゾンTEOS膜からなる第2の保護絶縁膜と、該第2
の保護絶縁膜に設けられた第2のコンタクトホールを介
して該第1の配線層に電気的に接続されている、該第2
の保護絶縁膜の上に選択的に形成された第2の配線層
と、該第2の配線層を覆うように形成された第3の保護
絶縁膜と、を備える。
To provide a semiconductor device having a structure in which deterioration of characteristics due to stress acting on a capacitor can be suppressed and the capacitor can exhibit excellent characteristics. A semiconductor device is formed on a support substrate on which a semiconductor integrated circuit is formed, the capacitor having a lower electrode, a capacitor insulating film, and an upper electrode, and is formed so as to cover the capacitor. The first protection insulating film and the first protection insulating film, the first protection insulating film being electrically connected to the semiconductor integrated circuit and the capacitor via a first contact hole provided in the first protection insulating film. The first selectively formed on the insulating film
And a wiring layer formed to cover the first wiring layer.
A second protective insulating film made of an ozone TEOS film;
The second wiring, which is electrically connected to the first wiring layer through a second contact hole provided in the protective insulating film of
A second wiring layer selectively formed on the protective insulating film, and a third protective insulating film formed so as to cover the second wiring layer.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高誘電率を有する
誘電体膜或いは強誘電体膜を容量絶縁膜とする容量素子
を備える半導体装置、及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having a capacitive element using a dielectric film or a ferroelectric film having a high dielectric constant as a capacitive insulating film, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、マイクロコンピュータの高速化や
低消費電力化と共に民生用電子電気機器の機能が一段と
高度化するにつれて、その中で使用される半導体装置に
おける半導体素子の微細化が、急速に進展している。そ
れに伴って、電子電気機器から発生する電磁波雑音であ
る不要輻射が、大きな問題となっている。
2. Description of the Related Art In recent years, as the functions of consumer electronic devices have become more sophisticated with the speeding up and lower power consumption of microcomputers, the miniaturization of semiconductor elements in semiconductor devices used therein has been rapidly increasing. Evolving. Along with this, unnecessary radiation, which is electromagnetic noise generated from electronic and electrical equipment, has become a major problem.

【0003】この不要輻射を低減する目的で、高誘電率
を有する誘電体(以下、「高誘電体」と称する)の膜を
容量絶縁膜として使用して大容量の容量素子を半導体素
子などに内蔵する技術が、注目を浴びている。更に、ダ
イナミックRAM(DRAM)の高集積化に伴って、容
量絶縁膜として、従来から使用されてきた酸化シリコン
膜或いは窒化シリコン膜に代わって、高誘電体膜を使用
する技術が、広く研究されている。
In order to reduce this unnecessary radiation, a large-capacity capacitive element is used for a semiconductor element or the like by using a dielectric film having a high dielectric constant (hereinafter referred to as "high dielectric substance") as a capacitive insulating film. Built-in technology is gaining attention. Furthermore, with the high integration of dynamic RAMs (DRAMs), techniques for using a high dielectric film instead of a conventionally used silicon oxide film or silicon nitride film as a capacitor insulating film have been widely studied. ing.

【0004】また、低電圧で動作可能で且つ高速の書き
込み及び読み出しが可能な不揮発性RAMの実用化を実
現するために、自発分極特性を有する強誘電体膜に関す
る研究開発が、盛んに行われている。
Further, in order to realize a non-volatile RAM which can operate at a low voltage and can perform high-speed writing and reading, research and development on ferroelectric films having spontaneous polarization characteristics have been actively conducted. ing.

【0005】上記のような特徴を備えた半導体装置を実
現する際の最重要課題は、容量素子の特性を劣化させる
ことなく多層配線を実現できる構造、及びその製造プロ
セスを開発することである。
The most important issue in realizing a semiconductor device having the above-mentioned features is to develop a structure capable of realizing multilayer wiring without deteriorating the characteristics of a capacitor, and a process for manufacturing the same.

【0006】以下では、図面を参照しながら、従来技術
における半導体装置の製造方法の一例を説明する。図1
0(a)〜(e)は、ある従来の半導体装置500の製
造方法の各工程を説明する断面図である。
Hereinafter, an example of a conventional method for manufacturing a semiconductor device will be described with reference to the drawings. FIG.
0 (a) to (e) are cross-sectional views illustrating each step of a method for manufacturing a certain conventional semiconductor device 500.

【0007】まず、図10(a)に示すように、支持基
板1の上に、ゲート電極1及びソース/ドレイン領域3
を有するMOS電界効果トランジスタ(MOSFET)
を含む集積回路4と、素子分離用の絶縁層5とを、形成
する。それらの上には層間絶縁膜6を形成し、更にその
上には、容量素子10の下部電極7となる膜を、スパッ
タ法或いは電子ビーム蒸着法で形成する。続いて、その
上に、高誘電体或いは強誘電体で形成された容量絶縁膜
8を有機金属堆積法、有機金属化学気相成長法、或いは
スパッタ法で、更にその上に上部電極9となる膜をスパ
ッタ法或いは電子ビーム蒸着法で、順次形成する。その
後に、上記の積層された膜7、8、及び9を所望の形状
にパターニングして、容量素子10を形成する。
First, as shown in FIG. 10A, a gate electrode 1 and source / drain regions 3 are formed on a support substrate 1.
MOS field effect transistor (MOSFET)
Is formed, and an insulating layer 5 for element isolation is formed. An interlayer insulating film 6 is formed thereon, and a film serving as a lower electrode 7 of the capacitor 10 is formed thereon by a sputtering method or an electron beam evaporation method. Subsequently, a capacitor insulating film 8 formed of a high dielectric or ferroelectric is formed thereon by an organic metal deposition method, a metal organic chemical vapor deposition method, or a sputtering method, and furthermore, an upper electrode 9 is formed thereon. Films are sequentially formed by a sputtering method or an electron beam evaporation method. Thereafter, the stacked films 7, 8, and 9 are patterned into a desired shape to form the capacitor 10.

【0008】次に、図10(b)に示すように、容量素
子10を覆う第1の保護絶縁膜11を層間絶縁膜6の上
に形成する。そして、第1の保護絶縁膜11を貫通して
容量素子10の下部電極7或いは上部電極9に至るコン
タクトホール12、並びに第1の保護絶縁膜11と層間
絶縁膜6とを貫通してソース/ドレイン領域3などに達
するコンタクトホール13を、それぞれ形成する。そし
て、導電膜を第1の保護絶縁膜11の上とコンタクトホ
ール12及び13の中とにスパッタ法で形成し、更に所
定の形状にパターニングして、集積回路4と容量素子1
0とを電気的に接続する第1の配線層14を形成する。
その後に、熱処理を実施する。次に、図10(c)に示
すように、第1の配線層14を被覆する第2の保護絶縁
膜15を、これまでに形成された構造の上に形成する。
この第2の保護絶縁膜15は、プラズマ状態のオルト珪
酸テトラエチル(TEOS)を用いてプラズマCVD法
によって形成された酸化シリコン膜(以下では、「プラ
ズマTEOS膜」と称する)、或いは、上記のようなプ
ラズマTEOS膜とSOG(silicon-onglass)膜との
積層膜を、エッチバック法によってほぼ平坦化すること
によって、形成される。
Next, as shown in FIG. 10B, a first protective insulating film 11 covering the capacitive element 10 is formed on the interlayer insulating film 6. Then, a contact hole 12 penetrating through the first protective insulating film 11 and reaching the lower electrode 7 or the upper electrode 9 of the capacitor 10, and a source / source through the first protective insulating film 11 and the interlayer insulating film 6. Contact holes 13 reaching the drain region 3 and the like are respectively formed. Then, a conductive film is formed on the first protective insulating film 11 and in the contact holes 12 and 13 by sputtering, and is further patterned into a predetermined shape to form the integrated circuit 4 and the capacitor 1.
A first wiring layer 14 for electrically connecting the first wiring layer to the first wiring layer is formed.
After that, heat treatment is performed. Next, as shown in FIG. 10C, a second protective insulating film 15 covering the first wiring layer 14 is formed on the structure formed up to now.
The second protective insulating film 15 is formed of a silicon oxide film (hereinafter, referred to as a “plasma TEOS film”) formed by plasma CVD using tetraethyl orthosilicate (TEOS) in a plasma state, or as described above. It is formed by almost flattening a laminated film of a plasma TEOS film and a silicon-on-glass (SOG) film by an etch-back method.

【0009】その後に、図10(d)に示すように、第
2の保護絶縁膜15を貫通して第1の配線層14に至る
コンタクトホール16を形成する。そして、第1の配線
層14に電気的に接続される第2の配線層17を、第2
の保護絶縁膜15の上とコンタクトホール16の中とに
選択的に形成し、更に熱処理を行う。
Thereafter, as shown in FIG. 10D, a contact hole 16 penetrating through the second protective insulating film 15 and reaching the first wiring layer 14 is formed. Then, the second wiring layer 17 electrically connected to the first wiring layer 14 is
Is selectively formed on the protective insulating film 15 and the inside of the contact hole 16, and further heat treatment is performed.

【0010】最後に、図10(e)に示すように、第2
の配線層17を覆う第3の保護絶縁膜18を、これまで
に形成された構造の上に形成する。以上の工程によっ
て、従来の半導体装置500が形成される。
[0010] Finally, as shown in FIG.
A third protective insulating film 18 covering the wiring layer 17 is formed on the structure thus far formed. Through the above steps, the conventional semiconductor device 500 is formed.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上述の従来の半導体装
置500の製造方法において、第2の保護絶縁膜15
を、段差を有さずに且つその上面が十分に滑らかで、十
分なステップカバレッジ特性を有するように形成する必
要がある。これは、もし、第2の保護絶縁膜15に段差
が存在すると、その上に形成される第2の配線層17
が、その段差部で途切れる恐れがあるからである。この
ため、プラズマTEOS膜からなる上記の従来技術によ
る第2の保護絶縁膜15は、容量素子10の上部電極9
の上に形成された第1の配線層14の上部では、その厚
さh1(図10(c)参照)が約1μm以上、高誘電体
膜或いは強誘電体膜で構成された容量絶縁膜8のエッジ
部の上に形成された第1の保護絶縁膜11の上では、そ
の厚さh2(図10(c)参照)が約2μm以上に、そ
れぞれ設定される必要がある。
In the above-described method of manufacturing the conventional semiconductor device 500, the second protective insulating film 15 is formed.
Need to be formed without any steps and with a sufficiently smooth upper surface and sufficient step coverage characteristics. This is because if there is a step in the second protective insulating film 15, the second wiring layer 17
However, this is because there is a risk of being interrupted at the step. For this reason, the second protective insulating film 15 according to the above-described prior art made of the plasma TEOS film is formed on the upper electrode 9
In the upper part of the first wiring layer 14 formed thereon, the thickness h 1 (see FIG. 10C) is about 1 μm or more, and the capacitance insulating film made of a high dielectric film or a ferroelectric film. On the first protective insulating film 11 formed on the edge portion 8, the thickness h 2 (see FIG. 10C) needs to be set to about 2 μm or more.

【0012】しかし、一般に、単位膜厚あたりの力が一
定であれば、膜が厚いほど、より強いテンサイルストレ
スやコンプレッシブストレスが作用する。従って、上記
の従来の構成のように厚い第2の保護絶縁膜15が形成
されると、その下に位置する容量素子10に、大きなス
トレスが作用することになる。
However, in general, if the force per unit film thickness is constant, the thicker the film, the stronger the tensile stress or compressive stress acts. Therefore, when the thick second protective insulating film 15 is formed as in the above-described conventional configuration, a large stress acts on the capacitive element 10 located thereunder.

【0013】特に、プラズマTEOS膜を使用して第2
の保護絶縁膜15を形成すると、容量絶縁膜8に対して
コンプレッシブストレスを作用させるために、容量絶縁
膜8を構成する誘電体材料の分極を妨げる作用を及ぼ
す。この結果として、高誘電体膜或いは強誘電体膜で構
成された容量絶縁膜8の物理特性が劣化する。
In particular, a second method using a plasma TEOS film
When the protective insulating film 15 is formed, a compressive stress acts on the capacitive insulating film 8 so as to prevent polarization of the dielectric material forming the capacitive insulating film 8. As a result, the physical characteristics of the capacitor insulating film 8 made of a high dielectric film or a ferroelectric film are deteriorated.

【0014】なお、本願明細書中で述べる「ストレス」
とは、膜を縮ませる力(以下、「テンサイルストレス」
と称する)、及び/或いは、膜を膨張させる力(以下、
「コンプレッシブストレス」と称する)を意味する。
The "stress" described in the specification of the present application
Is the force that shrinks the membrane (hereinafter "tensile stress")
And / or force to expand the membrane (hereinafter referred to as
(Referred to as "compressive stress").

【0015】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであり、その目的は、(1)容量素子に作用
するストレスに起因した特性の劣化を抑制して、容量素
子が優れた特性を発揮し得る構造を有する半導体装置を
提供すること、及び(2)そのような半導体装置の製造
方法を提供すること、である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its objects are to achieve the following: (1) To suppress the deterioration of characteristics due to stress acting on a capacitive element, and to provide an excellent capacitive element. It is to provide a semiconductor device having a structure capable of exhibiting characteristics, and (2) to provide a method for manufacturing such a semiconductor device.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
半導体集積回路が形成されている支持基板の上に形成さ
れた、下部電極と容量絶縁膜と上部電極とを有する容量
素子と、該容量素子を覆うように形成された第1の保護
絶縁膜と、該第1の保護絶縁膜に設けられた第1のコン
タクトホールを介して該半導体集積回路及び該容量素子
に電気的に接続されている、該第1の保護絶縁膜の上に
選択的に形成された第1の配線層と、該第1の配線層を
覆うように形成された、オゾンTEOS膜からなる第2
の保護絶縁膜と、該第2の保護絶縁膜に設けられた第2
のコンタクトホールを介して該第1の配線層に電気的に
接続されている、該第2の保護絶縁膜の上に選択的に形
成された第2の配線層と、該第2の配線層を覆うように
形成された第3の保護絶縁膜と、を備えており、そのこ
とによって上記の目的が達成される。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device comprising:
A capacitor having a lower electrode, a capacitor insulating film, and an upper electrode formed on a support substrate on which a semiconductor integrated circuit is formed; a first protective insulating film formed to cover the capacitor; Selectively over the first protective insulating film electrically connected to the semiconductor integrated circuit and the capacitor through a first contact hole provided in the first protective insulating film. A second wiring layer formed of an ozone TEOS film and formed to cover the first wiring layer and the first wiring layer;
Protective insulating film, and a second protective insulating film provided on the second protective insulating film.
A second wiring layer selectively formed on the second protective insulating film, the second wiring layer being electrically connected to the first wiring layer through the contact hole of And a third protective insulating film formed so as to cover the semiconductor device, thereby achieving the above object.

【0017】ある実施形態では、前記容量絶縁膜は、高
誘電率を有する誘電体膜、或いは強誘電体膜から形成さ
れている。
In one embodiment, the capacitance insulating film is formed of a dielectric film having a high dielectric constant or a ferroelectric film.

【0018】ある実施形態では、前記第2の配線層は、
前記容量素子の少なくとも一部を覆うように前記第2の
保護絶縁膜の上に形成されている。
In one embodiment, the second wiring layer includes:
The capacitor is formed on the second protective insulating film so as to cover at least a part of the capacitor.

【0019】前記第3の保護絶縁膜は、酸化シリコン膜
と窒化シリコン膜との積層膜であり得る。
[0019] The third protective insulating film may be a laminated film of a silicon oxide film and a silicon nitride film.

【0020】ある実施形態では、前記第1の配線層と前
記第2の保護絶縁膜との間であって、前記容量素子が形
成されている箇所を除く領域に形成された水素供給膜を
更に備えている。
In one embodiment, a hydrogen supply film formed in a region between the first wiring layer and the second protective insulating film except for a portion where the capacitive element is formed is further provided. Have.

【0021】前記第1の配線層が、チタンと窒化チタン
とアルミニウムと窒化チタンとの積層膜、チタンと窒化
チタンとアルミニウムとの積層膜、チタンとチタンタン
グステンとアルミニウムとチタンタングステンとの積層
膜、或いはチタンとチタンタングステンとアルミニウム
との積層膜であり得る。
The first wiring layer is a laminated film of titanium, titanium nitride, aluminum, and titanium nitride; a laminated film of titanium, titanium nitride, and aluminum; a laminated film of titanium, titanium tungsten, aluminum, and titanium tungsten; Alternatively, it may be a laminated film of titanium, titanium tungsten, and aluminum.

【0022】好ましくは、3450cm-1に相当する波
長に対する前記第2の保護絶縁膜のSi−OH結合吸収
係数が800cm-1以下である。
[0022] Preferably, Si-OH bonds absorption coefficient of the second protective insulating film for the wavelength corresponding to 3450 cm -1 is 800 cm -1 or less.

【0023】好ましくは、前記第2の保護絶縁膜が、1
×107dyn/cm2以上且つ3×109dyn/cm2
以下のテンサイルストレスを有している。
Preferably, the second protective insulating film has a thickness of 1
× 10 7 dyn / cm 2 or more and 3 × 10 9 dyn / cm 2
It has the following tensile stress.

【0024】好ましくは、前記第2の保護絶縁膜の厚さ
が0.3μm以上且つ1μm以下である。
Preferably, the thickness of the second protective insulating film is 0.3 μm or more and 1 μm or less.

【0025】前記第2の配線層が、チタンとアルミニウ
ムと窒化チタンとの積層膜、チタンとアルミニウムとの
積層膜、或いはチタンとアルミニウムとチタンタングス
テンとの積層膜であり得る。
The second wiring layer may be a laminated film of titanium, aluminum and titanium nitride, a laminated film of titanium and aluminum, or a laminated film of titanium, aluminum and titanium tungsten.

【0026】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
集積回路が形成されている支持基板の上に、下部電極と
容量絶縁膜と上部電極とを順次形成して容量素子を形成
する工程と、該容量素子を覆うように第1の保護絶縁膜
を形成する工程と、該第1の保護絶縁膜に第1のコンタ
クトホールを形成する工程と、該半導体集積回路及び該
容量素子に電気的に接続する第1の配線層を、該第1の
コンタクトホールの中と該第1の保護絶縁膜の上の所定
の領域とに選択的に形成する工程と、該第1の配線層を
覆う第2の保護絶縁膜をオゾンTEOS膜から形成する
工程と、該第2の保護絶縁膜に第1の熱処理を施す工程
と、該第2の保護絶縁膜に第2のコンタクトホールを形
成する工程と、該第1の配線層に電気的に接続する第2
の配線層を、該第2のコンタクトホールの中と該第2の
保護絶縁膜の上の所定の領域とに選択的に形成する工程
と、該第2の配線層に第2の熱処理を施す工程と、該第
2の配線層を覆う第3の保護絶縁膜を形成する工程と、
を包含しており、そのことによって、前述の目的が達成
される。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a step of sequentially forming a lower electrode, a capacitor insulating film and an upper electrode on a supporting substrate on which a semiconductor integrated circuit is formed to form a capacitor element; Forming a first protective insulating film so as to cover the capacitive element, forming a first contact hole in the first protective insulating film, electrically connecting the semiconductor integrated circuit and the capacitive element to each other; Selectively forming a first wiring layer to be connected in the first contact hole and in a predetermined region on the first protective insulating film; and forming a first wiring layer covering the first wiring layer. Forming a second protective insulating film from an ozone TEOS film, performing a first heat treatment on the second protective insulating film, and forming a second contact hole in the second protective insulating film. , A second electrically connected to the first wiring layer.
Selectively forming the wiring layer in the second contact hole and a predetermined region on the second protective insulating film, and performing a second heat treatment on the second wiring layer Forming a third protective insulating film covering the second wiring layer;
Which achieves the above-mentioned object.

【0027】ある実施形態では、前記容量絶縁膜を、高
誘電率を有する誘電体膜、或いは強誘電体膜から形成す
る。
In one embodiment, the capacitor insulating film is formed of a dielectric film having a high dielectric constant or a ferroelectric film.

【0028】ある実施形態では、前記第2の配線層をマ
スクとして使用して、前記第2の保護絶縁膜を、前記第
1の配線層が露出しない程度までエッチバックする工程
を更に含む。
In one embodiment, the method further includes a step of using the second wiring layer as a mask to etch back the second protective insulating film until the first wiring layer is not exposed.

【0029】ある実施形態では、前記第2の配線層を、
前記容量素子の少なくとも一部を覆うように前記第2の
保護絶縁膜の上に形成する。
In one embodiment, the second wiring layer includes:
The capacitor is formed on the second protective insulating film so as to cover at least a part of the capacitor.

【0030】ある実施形態では、前記第3の保護絶縁膜
を酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層膜として形
成し、該酸化シリコン膜を、常圧CVD法、減圧CVD
法、或いはプラズマCVD法によって、シラン、ジシラ
ン、或いはオゾンTEOSを用いて、テンサイルストレ
スを有するように形成する。
In one embodiment, the third protective insulating film is formed as a laminated film of a silicon oxide film and a silicon nitride film, and the silicon oxide film is formed by a normal pressure CVD method or a low pressure CVD method.
Silane, disilane, or ozone TEOS is formed so as to have a tensile stress by a plasma CVD method.

【0031】ある実施形態では、前記第1の配線層の形
成後に、前記容量素子が形成されている領域を除く該第
1の配線層の上に水素供給膜を形成し、その後に第3の
熱処理を施す工程を更に含む。
In one embodiment, after the formation of the first wiring layer, a hydrogen supply film is formed on the first wiring layer except for a region where the capacitor is formed, and thereafter, a third supply layer is formed. The method further includes a step of performing a heat treatment.

【0032】前記水素供給膜を、プラズマCVD法によ
って窒化シリコン膜或いは窒化酸化シリコン膜から形成
し得る。
The hydrogen supply film can be formed from a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film by a plasma CVD method.

【0033】好ましくは、前記水素供給膜の形成後の前
記第3の熱処理が、300℃以上且つ450℃以下の温
度で実施される。
Preferably, the third heat treatment after the formation of the hydrogen supply film is performed at a temperature of 300 ° C. or more and 450 ° C. or less.

【0034】好ましくは、前記水素供給膜の形成後の前
記第3の熱処理が、酸素、窒素、アルゴン、或いはこれ
らの混合ガスの雰囲気中で実施される。
Preferably, the third heat treatment after the formation of the hydrogen supply film is performed in an atmosphere of oxygen, nitrogen, argon, or a mixed gas thereof.

【0035】前記第1の保護絶縁膜を、常圧CVD法或
いは減圧CVD法によってシラン、ジシラン、或いはオ
ゾンTEOSを用いて形成された酸化シリコン膜によっ
て構成し得る。
The first protective insulating film may be constituted by a silicon oxide film formed using silane, disilane, or ozone TEOS by a normal pressure CVD method or a low pressure CVD method.

【0036】前記第1の保護絶縁膜を、常圧CVD法或
いは減圧CVD法によって形成されたリンドープ酸化シ
リコン膜によって構成し得る。
The first protective insulating film may be constituted by a phosphorus-doped silicon oxide film formed by a normal pressure CVD method or a low pressure CVD method.

【0037】好ましくは、前記オゾンTEOS膜を用い
て前記第2の保護絶縁膜を形成する際のオゾン濃度を
5.5%以上に設定する。
Preferably, the ozone concentration when forming the second protective insulating film using the ozone TEOS film is set to 5.5% or more.

【0038】好ましくは、前記第1の熱処理後の前記第
2の保護絶縁膜が1×107dyn/cm2以上且つ2×
109dyn/cm2以下のテンサイルストレスを有して
いる。
Preferably, the second protective insulating film after the first heat treatment is not less than 1 × 10 7 dyn / cm 2 and 2 × 10 7 dyn / cm 2.
It has a tensile stress of 10 9 dyn / cm 2 or less.

【0039】好ましくは、前記第1の熱処理が、300
℃以上且つ450℃以下の温度で実施される。
Preferably, the first heat treatment is performed at 300
It is carried out at a temperature of not less than 450C and not more than 450C.

【0040】好ましくは、前記第1の熱処理が、少なく
とも酸素を含む雰囲気中で実施される。
Preferably, the first heat treatment is performed in an atmosphere containing at least oxygen.

【0041】好ましくは、前記第2の熱処理が、300
℃以上且つ450℃以下の温度で実施される。
Preferably, the second heat treatment is performed at 300
It is carried out at a temperature of not less than 450C and not more than 450C.

【0042】好ましくは、前記第2の熱処理が、窒素、
アルゴン、及びヘリウムのうちの少なくとも1つを含む
雰囲気中で実施される。
Preferably, the second heat treatment comprises nitrogen,
The operation is performed in an atmosphere including at least one of argon and helium.

【0043】上述の本発明によれば、成膜時にセルフリ
フローするオゾンTEOS膜を用いて第2の保護絶縁膜
を形成することによって、容量素子の上方に相当する箇
所であっても第2の保護絶縁膜を厚くせずに(具体的に
は、約1μm以下の厚さで)、段差を生じさせずにその
上面を十分に滑らかにして、十分なステップカバレッジ
性を得ることができる。このように形成される第2の保
護絶縁膜が薄くて良いので、本発明によれば、形成され
る容量素子へ作用するストレスが低減される。
According to the present invention described above, the second protective insulating film is formed using the ozone TEOS film which reflows at the time of film formation, so that the second protective insulating film can be formed even at a position corresponding to a position above the capacitive element. Without increasing the thickness of the protective insulating film (specifically, with a thickness of about 1 μm or less), the upper surface thereof can be made sufficiently smooth without generating a step, and sufficient step coverage can be obtained. Since the second protective insulating film thus formed may be thin, according to the present invention, the stress acting on the formed capacitive element is reduced.

【0044】更に、オゾンTEOS膜を利用すれば、作
用するストレスの向きがテンサイルストレスであるの
で、ストレスに起因した容量素子の特性劣化が抑制され
る。
Further, if the ozone TEOS film is used, since the direction of the acting stress is the tensile stress, the deterioration of the characteristics of the capacitive element due to the stress is suppressed.

【0045】第2の配線層を、容量素子の少なくとも一
部を覆うように第2の保護絶縁膜の上に形成すれば、第
3の保護絶縁膜から容量素子に作用するストレスを、容
量素子の上に形成された第2の配線層によって相殺する
ことができるので、容量素子へ作用するストレスが低減
される。
If the second wiring layer is formed on the second protective insulating film so as to cover at least a part of the capacitive element, the stress acting on the capacitive element from the third protective insulating film can be reduced. Can be offset by the second wiring layer formed thereon, so that stress acting on the capacitor is reduced.

【0046】第3の保護絶縁膜を酸化シリコン膜と窒化
シリコン膜との積層膜とすれば、成膜時に酸化シリコン
膜が有するストレスがテンサイルストレスであるので、
その上に、プラズマCVDで形成された大きなコンプレ
ッシブストレスを有する窒化シリコン膜を形成すること
によって、第3の保護絶縁膜に印加されるストレスが相
殺されて、結果的に、容量素子へ作用するストレスの影
響が低減される。
If the third protective insulating film is a laminated film of a silicon oxide film and a silicon nitride film, the stress of the silicon oxide film at the time of film formation is tensile stress.
By forming a silicon nitride film having a large compressive stress formed by plasma CVD thereon, the stress applied to the third protective insulating film is cancelled, and as a result, acts on the capacitor. The effects of stress are reduced.

【0047】また、上記のような水素供給膜を設けれ
ば、その水素供給膜のアニール処理(熱処理)によっ
て、その中に含まれている水素を半導体集積回路が形成
されている支持基板に至るまで熱拡散させて、支持基板
(半導体集積回路)が製造プロセス中で受けたダメージ
を回復させることができる。上記の水素供給膜として
は、十分な水素を含有している窒化シリコン膜或いは窒
化酸化シリコン膜を利用することができる。また、水素
供給膜の形成後の上記アニール処理(熱処理)を、酸
素、窒素、アルゴン、或いはこれらの混合ガスの雰囲気
中で実施すれば、水素の熱拡散がスムーズに行われる。
If the hydrogen supply film as described above is provided, the hydrogen supply film is annealed (heat treated) to transfer the hydrogen contained therein to the support substrate on which the semiconductor integrated circuit is formed. By thermally diffusing the support substrate, the support substrate (semiconductor integrated circuit) can be recovered from damage caused during the manufacturing process. As the hydrogen supply film, a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film containing sufficient hydrogen can be used. If the annealing (heat treatment) after the formation of the hydrogen supply film is performed in an atmosphere of oxygen, nitrogen, argon, or a mixed gas thereof, thermal diffusion of hydrogen is performed smoothly.

【0048】第1の配線層及び/或いは第2の配線層を
上記のような積層膜で形成すれば、構成材料の突き抜け
などが生じない高信頼性の配線層を得ることができる。
If the first wiring layer and / or the second wiring layer is formed of the above-mentioned laminated film, a highly reliable wiring layer free from penetration of constituent materials can be obtained.

【0049】第2の保護絶縁膜であるオゾンTEOS膜
において、3450cm-1に相当する波長に対するSi
−OH結合吸収係数が800cm-1以下であれば、オゾ
ンTEOS膜の中の含有水分量をできるだけ少なくする
ことができて、容量素子への水分(特にOH基やH基)
の侵入や成膜工程後の熱処理によるクラックの発生を抑
制することができる。
In the ozone TEOS film, which is the second protective insulating film, SiO for a wavelength corresponding to 3450 cm -1
If the -OH bond absorption coefficient is 800 cm -1 or less, the amount of water contained in the ozone TEOS film can be reduced as much as possible, and water (especially OH groups and H groups) in the capacitance element can be reduced.
And cracks caused by heat treatment after the film formation process can be suppressed.

【0050】第2の保護絶縁膜であるオゾンTEOS膜
が有するストレスが1×107dyn/cm2以上且つ3
×109dyn/cm2以下のテンサイルストレスであれ
ば、このオゾンTEOS膜から容量素子に印加されるス
トレスに起因する容量素子への悪影響(例えば、分極の
発生の好ましくない抑制)が低減されて、容量素子の特
性が向上される。なお、この効果は、ストレスがテンサ
イルストレスであることに依ることが大きく、仮にスト
レスの絶対量が同じであるとしても、プラズマTEOS
膜で発生するようなコンプレッシブストレスの場合に比
べて、本発明のようなオゾンTEOS膜の場合に、容量
素子はより好ましい特性を発揮する。
The stress of the ozone TEOS film as the second protective insulating film is 1 × 10 7 dyn / cm 2 or more and 3
If the tensile stress is not more than × 10 9 dyn / cm 2 , adverse effects on the capacitive element (for example, undesired suppression of polarization) due to the stress applied from the ozone TEOS film to the capacitive element are reduced. Thus, the characteristics of the capacitor are improved. Note that this effect largely depends on the fact that the stress is tensile stress. Even if the absolute amount of the stress is the same, the plasma TEOS
In the case of the ozone TEOS film as in the present invention, the capacitor exhibits more preferable characteristics as compared with the case of the compressive stress generated in the film.

【0051】また、第2の保護絶縁膜(オゾンTEOS
膜)の厚さを0.3μm〜1μmの範囲に設定して薄膜
化することによっても、オゾンTEOS膜の内部ストレ
スの低減、及びそこから容量素子に印加されるストレス
の低減が実現されて、容量素子の特性が向上される。ま
た、第2の配線層をマスクとする第2の保護絶縁膜のエ
ッチバックを行えば、容量素子の上方の領域(通常は第
2の配線層が形成されない領域である)に相当する第2
の保護絶縁膜を更に薄膜化(例えば0.5μm以下)す
ることができて、上記のストレス低減効果及びストレス
に起因する特性劣化の抑制効果が、更に向上する。
Further, a second protective insulating film (ozone TEOS)
By setting the thickness of the (film) in the range of 0.3 μm to 1 μm and thinning, the reduction of the internal stress of the ozone TEOS film and the reduction of the stress applied to the capacitor element therefrom are realized. The characteristics of the capacitor are improved. If the second protective insulating film is etched back using the second wiring layer as a mask, a second region corresponding to a region above the capacitor (usually a region where the second wiring layer is not formed) is obtained.
Can be further reduced in thickness (for example, 0.5 μm or less), and the above-described effect of reducing stress and the effect of suppressing characteristic deterioration due to stress can be further improved.

【0052】また、第2の保護絶縁膜としてのオゾンT
EOS膜の形成時のオゾン濃度を5.5%以上と高く設
定すれば、形成されるオゾンTEOS膜のストレスが低
減されると共に、その水分含有量が低減され、更には熱
処理時のクラックの発生も抑制されて、容量素子の特性
が向上される。
Further, ozone T as a second protective insulating film
If the ozone concentration at the time of forming the EOS film is set as high as 5.5% or more, the stress of the formed ozone TEOS film is reduced, the water content thereof is reduced, and cracks are generated during the heat treatment. Is also suppressed, and the characteristics of the capacitor are improved.

【0053】第1の保護絶縁膜を、常圧CVD法或いは
減圧CVD法によってシラン、ジシラン、或いはオゾン
TEOS膜を用いて形成された酸化シリコン膜によっ
て、或いは、常圧CVD法或いは減圧CVD法によって
形成されたリンドープ酸化シリコン膜によって構成すれ
ば、信頼性のある保護絶縁膜が形成される。
The first protective insulating film is formed by a normal pressure CVD method or a low pressure CVD method using a silicon oxide film formed using a silane, disilane or ozone TEOS film, or a normal pressure CVD method or a low pressure CVD method. With the use of the formed phosphorus-doped silicon oxide film, a reliable protective insulating film is formed.

【0054】第2の保護絶縁膜(オゾンTEOS膜)に
対する熱処理(第1の熱処理)を300℃以上且つ45
0℃以下の温度で実施すれば、オゾンTEOS膜の緻密
化が図れる。また、上記の熱処理を酸素を含む雰囲気中
で行えば、容量絶縁膜への酸素の供給が実現されて、容
量素子の特性が向上される。
The heat treatment (first heat treatment) for the second protective insulating film (ozone TEOS film) is performed at a temperature of 300 ° C. or more and 45 ° C.
By performing the process at a temperature of 0 ° C. or less, the ozone TEOS film can be densified. Further, when the above heat treatment is performed in an atmosphere containing oxygen, supply of oxygen to the capacitor insulating film is realized, and characteristics of the capacitor are improved.

【0055】一方、第2の配線層に対する熱処理(第2
の熱処理)を、好ましくは上記の条件で行えば、第2の
配線層の緻密化及び低ストレス化が達成される。
On the other hand, heat treatment for the second wiring layer (second heat treatment)
The heat treatment) is preferably performed under the above conditions, whereby densification and low stress of the second wiring layer are achieved.

【0056】[0056]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(第1の実施形態)図1(a)〜(e)は、本発明の第
1の実施形態における半導体装置100の製造方法の各
工程を説明する断面図である。
First Embodiment FIGS. 1A to 1E are cross-sectional views illustrating each step of a method for manufacturing a semiconductor device 100 according to a first embodiment of the present invention.

【0057】まず、図1(a)に示すように、シリコン
などの材料からなる支持基板1の上に、ゲート電極1及
びソース/ドレイン領域3を有するMOSFETなどを
含む集積回路4と、素子分離用の絶縁層5とを、形成す
る。それらの上には層間絶縁膜6を形成し、更にその上
には、容量素子10の下部電極7となる膜を、スパッタ
法或いは電子ビーム蒸着法で形成する。続いて、その上
に、高誘電体或いは強誘電体で形成された容量絶縁膜8
を、有機金属堆積法、有機金属化学気相成長法、或いは
スパッタ法で、更にその上に上部電極9となる膜をスパ
ッタ法或いは電子ビーム蒸着法で、順次形成する。その
後に、上記の積層された膜7、8、及び9を所望の形状
にパターニングして、容量素子10を形成する。
First, as shown in FIG. 1A, an integrated circuit 4 including a MOSFET having a gate electrode 1 and a source / drain region 3 on a supporting substrate 1 made of a material such as silicon, and a device isolation. And an insulating layer 5 for use. An interlayer insulating film 6 is formed thereon, and a film serving as a lower electrode 7 of the capacitor 10 is formed thereon by a sputtering method or an electron beam evaporation method. Subsequently, a capacitor insulating film 8 formed of a high dielectric or ferroelectric is formed thereon.
Is formed sequentially by an organic metal deposition method, an organic metal chemical vapor deposition method, or a sputtering method, and a film to be the upper electrode 9 is formed thereon by a sputtering method or an electron beam evaporation method. Thereafter, the stacked films 7, 8, and 9 are patterned into a desired shape to form the capacitor 10.

【0058】なお、層間絶縁膜6の形成を省略して、容
量素子10を素子分離用絶縁膜5の上に直接に形成して
も良い。これは、以下に説明する各実施形態でも、同様
である。
The formation of the interlayer insulating film 6 may be omitted, and the capacitive element 10 may be formed directly on the element isolating insulating film 5. This is the same in the embodiments described below.

【0059】容量素子10の下部電極7及び上部電極9
は、白金、パラジウム、ルテニウム、酸化ルテニウム、
イリジウム、或いは酸化イリジウムなどを用いて形成す
ることができる。また、容量絶縁膜8を高誘電体材料を
用いて構成する場合には、その比誘電率が20〜500
であるような材料を使用し得る。或いは、容量絶縁膜8
を強誘電体材料を用いて構成する場合には、外部から電
圧を印加しなくても分極(残留分極:remnant polariza
tion)を有する材料を使用し得る。具体的には、容量絶
縁膜8を構成する高誘電体材料或いは強誘電体材料とし
て、Ba1-xSrxTiO3、SrTiO3、Ta25、P
bZr1-xTix3、SrBi2Ta2 9、SrBi2
xNb1-x9等が使用され得る。
Lower electrode 7 and upper electrode 9 of capacitive element 10
Is platinum, palladium, ruthenium, ruthenium oxide,
Formed using iridium, iridium oxide, or the like;
Can be Also, the capacitor insulating film 8 is made of a high dielectric material.
When used, the dielectric constant is 20 to 500.
Such a material may be used. Alternatively, the capacitance insulating film 8
When using a ferroelectric material for
Polarization without applying pressure (remnant polariza
) can be used. Specifically, capacity
A high dielectric material or a ferroelectric material constituting the edge film 8
And Ba1-xSrxTiOThree, SrTiOThree, TaTwoOFive, P
bZr1-xTixOThree, SrBiTwoTaTwoO 9, SrBiTwoT
axNb1-xO9Etc. may be used.

【0060】次に、図1(b)に示すように、容量素子
10を覆う第1の保護絶縁膜111として、オゾンを含
む常圧雰囲気下でのガス状TEOSを原料ガスとして用
いた熱CVD法により、酸化シリコン膜111(以下で
は、「オゾンTEOS膜」と称する)を層間絶縁膜6の
上に形成する。そして、第1の保護絶縁膜111を貫通
して容量素子10の下部電極7或いは上部電極9に至る
コンタクトホール12、並びに第1の保護絶縁膜111
と層間絶縁膜6とを貫通してソース/ドレイン領域3な
どに達するコンタクトホール13を、それぞれ形成す
る。そして、チタンと窒化チタンとアルミニウムと窒化
チタンとの積層膜を、第1の保護絶縁膜111の上とコ
ンタクトホール12及び13の中とにスパッタ法などに
よって形成し、更に所定の形状にパターニングして、集
積回路4と容量素子10とに電気的に接続する第1の配
線層14を形成する。
Next, as shown in FIG. 1B, as the first protective insulating film 111 covering the capacitance element 10, thermal CVD using gaseous TEOS under a normal pressure atmosphere containing ozone as a source gas. A silicon oxide film 111 (hereinafter, referred to as an “ozone TEOS film”) is formed on the interlayer insulating film 6 by a method. Then, the contact hole 12 penetrating through the first protective insulating film 111 to reach the lower electrode 7 or the upper electrode 9 of the capacitor 10 and the first protective insulating film 111
And a contact hole 13 penetrating through the gate insulating film 6 and reaching the source / drain region 3 and the like. Then, a laminated film of titanium, titanium nitride, aluminum, and titanium nitride is formed on the first protective insulating film 111 and in the contact holes 12 and 13 by a sputtering method or the like, and is further patterned into a predetermined shape. Then, a first wiring layer 14 electrically connected to the integrated circuit 4 and the capacitor 10 is formed.

【0061】次に、図1(c)に示すように、第1の配
線層14が形成された第1の保護絶縁膜111の上であ
って容量素子10の形成箇所を除く領域に、集積回路4
に水素を供給するための水素供給膜19をプラズマCV
D法によって形成する。その後に、水素供給膜19の中
の水素を熱拡散させるために、約450℃で約1時間に
渡って酸素雰囲気中でアニール処理する。この水素供給
膜19は、例えば窒化シリコン膜或いは窒化酸化シリコ
ン膜で形成され、その中に十分な水素量を有している。
Next, as shown in FIG. 1C, the integration is performed on the first protective insulating film 111 on which the first wiring layer 14 is formed and in a region excluding the portion where the capacitor 10 is formed. Circuit 4
Hydrogen supply film 19 for supplying hydrogen to plasma CV
Formed by Method D. Thereafter, in order to thermally diffuse hydrogen in the hydrogen supply film 19, annealing is performed at about 450 ° C. for about 1 hour in an oxygen atmosphere. The hydrogen supply film 19 is formed of, for example, a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film, and has a sufficient amount of hydrogen therein.

【0062】上記アニール処理は、水素供給膜19から
集積回路4が作り込まれた支持基板1まで、熱拡散によ
って水素を到達させて、集積回路4が容量絶縁膜の形成
時に必要な600℃以上の温度での酸素アニール工程中
にコンタクト13を形成するためのドライエッチング工
程で受けたダメージを回復させるために実施されるもの
であって、その処理温度は、約300℃以上且つ約45
0℃以下であれば良い。また、酸素雰囲気に代えて、窒
素雰囲気或いはアルゴン雰囲気、または、酸素と窒素及
び/或いはアルゴンとの混合ガスなどの酸素を含む混合
ガス雰囲気の中で、アニール処理を行っても良い。
In the annealing process, hydrogen is diffused by thermal diffusion from the hydrogen supply film 19 to the support substrate 1 on which the integrated circuit 4 is formed, so that the integrated circuit 4 is at a temperature of 600 ° C. or more necessary for forming the capacitive insulating film. This is carried out in order to recover the damage received in the dry etching step for forming the contact 13 during the oxygen annealing step at a temperature of not less than about 300 ° C. and about 45 ° C.
The temperature may be 0 ° C. or lower. Further, instead of the oxygen atmosphere, the annealing may be performed in a nitrogen atmosphere or an argon atmosphere, or a mixed gas atmosphere containing oxygen such as a mixed gas of oxygen and nitrogen and / or argon.

【0063】次に、第1の配線層14を被覆する第2の
保護絶縁膜151としてのオゾンTEOS膜を、これま
でに形成された構造の上に形成する。オゾンTEOS膜
は、成膜時にセルフリフローし、且つ薄膜でありなが
ら、段差を有さず且つその上面が十分に滑らかな、良好
なステップカバレッジ特性を有する第2の保護絶縁膜1
51を、形成することが可能である。
Next, an ozone TEOS film as a second protective insulating film 151 covering the first wiring layer 14 is formed on the structure thus far formed. The ozone TEOS film is self-reflowing at the time of film formation, is a thin film, has no steps, and has a sufficiently smooth upper surface. The second protective insulating film 1 has good step coverage characteristics.
51 can be formed.

【0064】上記の点を、図11(a)及び(b)を参
照して更に説明する。
The above point will be further described with reference to FIGS. 11 (a) and 11 (b).

【0065】図11(a)は、従来のプラズマCVD法
によって、基板表面51に形成されている配線パターン
50を覆う酸化シリコン膜(プラズマTEOS膜)15
を形成した場合の断面形状を、模式的に示している。一
方、図11(b)は、本発明のようにオゾンを含む雰囲
気中での熱CVD法によって、基板表面51に形成され
ている配線パターン50を覆う酸化シリコン膜(オゾン
TEOS膜)151を形成した場合の断面形状を、模式
的に示している。
FIG. 11A shows a silicon oxide film (plasma TEOS film) 15 covering a wiring pattern 50 formed on a substrate surface 51 by a conventional plasma CVD method.
1 schematically shows a cross-sectional shape in the case where is formed. On the other hand, FIG. 11B shows that a silicon oxide film (ozone TEOS film) 151 covering the wiring pattern 50 formed on the substrate surface 51 is formed by a thermal CVD method in an atmosphere containing ozone as in the present invention. The cross-sectional shape in the case of performing the above is schematically shown.

【0066】プラズマCVDでは、プラズマ中(気相
中)で固体状の酸化シリコン粒が形成されて、それが基
板表面51や配線パターン50の表面に付着する。従っ
て、その付着確率は何れの場所でも均等であって、結果
として、形成されるプラズマTEOS膜15は、配線パ
ターン50の上に相当する領域52でも、隣接する配線
パターン50の間に相当する領域53でも、ほぼ同じ厚
さとなる。従って、形成されるプラズマTEOS膜15
の上面を滑らかにしようとすれば、プラズマTEOS膜
15を厚く形成する必要が生じる。
In the plasma CVD, solid silicon oxide particles are formed in the plasma (in the gas phase) and adhere to the substrate surface 51 and the surface of the wiring pattern 50. Therefore, the adhesion probability is equal in any place, and as a result, the formed plasma TEOS film 15 has a region 52 corresponding to a region above the wiring pattern 50 and a region corresponding to a region between the adjacent wiring patterns 50. 53 also has substantially the same thickness. Therefore, the formed plasma TEOS film 15
In order to make the upper surface smooth, it is necessary to form the plasma TEOS film 15 thick.

【0067】それに対して、オゾンを含む雰囲気中での
熱CVD法では、原料ガスであるガス状TEOSが基板
表面51や配線パターン50の表面で酸素と反応して、
酸化シリコンが形成される。このとき、この反応は、配
線パターン50の上に相当する領域52に比べて、隣接
する配線パターン50の間に相当する領域53で、より
発生し易い。従って、形成されるオゾンTEOS膜15
1は、まず領域53を埋めるように形成され、その後に
次第に領域52に拡がる(セルフリフローする)。従っ
て、オゾンTEOS膜151は、比較的薄くても、その
上面が滑らかになる。
On the other hand, in the thermal CVD method in an atmosphere containing ozone, gaseous TEOS as a source gas reacts with oxygen on the substrate surface 51 and the surface of the wiring pattern 50,
Silicon oxide is formed. At this time, this reaction is more likely to occur in a region 53 corresponding to a region between adjacent wiring patterns 50 than in a region 52 corresponding to a region above the wiring pattern 50. Therefore, the formed ozone TEOS film 15
1 is formed so as to fill the area 53 first, and then gradually spreads to the area 52 (self-reflow). Therefore, even though the ozone TEOS film 151 is relatively thin, its upper surface is smooth.

【0068】例えば、このオゾンTEOS膜からなる第
2の保護絶縁膜151の上に第2の配線層17を断線せ
ずに形成するために必要な第2の保護絶縁膜151の厚
さは、容量素子10の上部電極9の上に形成された第1
の配線層14の上部では、h 3(図1(c)参照)=約
0.8μmとなり、高誘電体膜或いは強誘電体膜で構成
された容量絶縁膜8のエッジ部の上に形成された第1の
保護絶縁膜111の上では、h4(図1(c)参照)=
約0.5μmとなる。従って、従来技術におけるプラズ
マTEOS膜によって第2の保護絶縁膜を形成する場合
に比べて、かなりの薄膜化を達成しながら十分なステッ
プカバレッジ特性を達成することが可能になる。
For example, the ozone TEOS film
Disconnect the second wiring layer 17 on the second protective insulating film 151;
Thickness of the second protective insulating film 151 necessary for forming
The first is the first electrode formed on the upper electrode 9 of the capacitor 10.
H above the wiring layer 14 Three(See FIG. 1 (c)) = about
0.8 μm, composed of high dielectric or ferroelectric film
A first portion formed on the edge portion of the formed capacitance insulating film 8
On the protective insulating film 111, hFour(See FIG. 1 (c)) =
It is about 0.5 μm. Therefore, the plasm in the prior art
When forming a second protective insulating film with a TEOS film
Compared to a
It is possible to achieve the coverage characteristics.

【0069】なお、上記のプロセスにおけるオゾンは、
活性な元素として、より低温での酸化シリコンの形成反
応を可能にする。
The ozone in the above process is
As an active element, it enables the formation reaction of silicon oxide at lower temperatures.

【0070】続いて、第1の熱処理として、約450℃
で約1時間に渡って酸素雰囲気中でアニール処理を行っ
て、第2の保護絶縁膜151であるオゾンTEOS膜を
緻密化させるとともに、容量素子10に酸素を供給す
る。
Subsequently, as a first heat treatment, about 450 ° C.
Is performed in an oxygen atmosphere for about 1 hour to densify the ozone TEOS film as the second protective insulating film 151 and supply oxygen to the capacitor 10.

【0071】その後に、図1(d)に示すように、第2
の保護絶縁膜151を貫通して第1の配線層14に至る
コンタクトホール16を形成する。そして、チタンとア
ルミニウムと窒化チタンとの積層膜を、第2の保護絶縁
膜151の上とコンタクトホール16の中とにスパッタ
法などによって形成し、更に所定の形状にパターニング
して、第1の配線層14に電気的に接続する第2の配線
層17を形成する。その後に、第2の熱処理として約4
00℃で約30分間に渡って窒素雰囲気中でアニール処
理を行い、第2の配線層17を緻密化且つ低ストレス化
する。
Thereafter, as shown in FIG.
A contact hole 16 penetrating through the protective insulating film 151 and reaching the first wiring layer 14 is formed. Then, a laminated film of titanium, aluminum, and titanium nitride is formed on the second protective insulating film 151 and inside the contact hole 16 by a sputtering method or the like, and is further patterned into a predetermined shape to form the first film. A second wiring layer 17 electrically connected to the wiring layer 14 is formed. Then, as a second heat treatment, about 4
Annealing is performed in a nitrogen atmosphere at 00 ° C. for about 30 minutes to make the second wiring layer 17 denser and lower in stress.

【0072】最後に、図1(e)に示すように、第2の
配線層17を覆う第3の保護絶縁膜18として、プラズ
マCVD法による窒化シリコン膜をこれまでに形成され
た構造の上に形成する。以上の工程によって、本発明の
第1の実施形態における半導体装置100が形成され
る。
Finally, as shown in FIG. 1E, as a third protective insulating film 18 covering the second wiring layer 17, a silicon nitride film formed by a plasma CVD method is formed on the structure previously formed. Formed. Through the above steps, the semiconductor device 100 according to the first embodiment of the present invention is formed.

【0073】以上のように、第2の保護絶縁膜151と
してオゾンTEOS膜を使用する本実施形態の半導体装
置100の構成によれば、十分なステップカバレッジが
得られるので、第2の保護絶縁膜151のうちで容量素
子10の上に位置する箇所の厚さを薄くすることができ
る。これによって、容量素子10に作用するストレス
が、低減される。
As described above, according to the configuration of the semiconductor device 100 of the present embodiment using the ozone TEOS film as the second protective insulating film 151, sufficient step coverage can be obtained. The thickness of the portion of the capacitor 151 located above the capacitive element 10 can be reduced. Thereby, the stress acting on the capacitor 10 is reduced.

【0074】なお、上記の説明で設けている水素供給膜
19は、製造プロセス中に集積回路4がダメージを受け
ない場合には、その形成を省略するができる。その場合
の半導体装置150の構成(断面図)を、図2に示す。
この図2に示される構成であっても、容量素子10の特
性は、図1(a)〜(e)を参照して説明したプロセス
で製造される構成を有する半導体装置100の特性と、
同等になる。なお、図2の構成において、図1(a)〜
(e)に示したものと同じ構成要素には同じ参照番号を
付しており、その説明はここでは省略する。
The hydrogen supply film 19 provided in the above description can be omitted if the integrated circuit 4 is not damaged during the manufacturing process. FIG. 2 shows a configuration (cross-sectional view) of the semiconductor device 150 in that case.
Even in the configuration shown in FIG. 2, the characteristics of the capacitor 10 are the same as those of the semiconductor device 100 having the configuration manufactured by the process described with reference to FIGS.
Be equivalent. In addition, in the configuration of FIG.
The same components as those shown in (e) are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted here.

【0075】先にも述べたように、上述の製造プロセス
におけるオゾンTEOSの形成は、原料ガスとしてのガ
ス状TEOSとオゾンとを同時に供給することによって
基板上に酸化シリコン膜を形成する熱CVD法であり、
形成時のプラズマ励起は必要とされない。
As described above, the formation of ozone TEOS in the above-described manufacturing process is performed by a thermal CVD method of forming a silicon oxide film on a substrate by simultaneously supplying gaseous TEOS as raw material gas and ozone. And
Plasma excitation during formation is not required.

【0076】図3は、上述のようにオゾンTEOS膜か
らなる第2の保護絶縁膜151を使用する場合、及び従
来技術のようにプラズマTEOS膜からなる第2の保護
絶縁膜を使用する場合の各々について、SrBi2Ta2
9膜を容量絶縁膜8として形成される容量素子10の
特性(具体的には、残留分極量及び絶縁耐圧)を比較す
る図である。なお、図3のデータの測定にあたって、従
来技術に係わるプラズマTEOS膜としては、まず3.
4μmの厚さまで成膜した後に、レジストエッチバック
法によって1.5μmまで薄くして形成した。一方、本
発明の第1の実施形態に係わるオゾンTEOS膜は、エ
ッチバック法を使用することなく厚さ1μmに形成し
た。
FIG. 3 shows the case where the second protective insulating film 151 made of the ozone TEOS film is used as described above, and the case where the second protective insulating film made of the plasma TEOS film is used as in the prior art. For each, SrBi 2 Ta 2
FIG. 9 is a diagram comparing the characteristics (specifically, the amount of remanent polarization and the dielectric strength) of the capacitive element 10 formed with the O 9 film as the capacitive insulating film 8. In the measurement of the data of FIG.
After the film was formed to a thickness of 4 μm, it was formed to a thickness of 1.5 μm by a resist etch-back method. On the other hand, the ozone TEOS film according to the first embodiment of the present invention was formed to a thickness of 1 μm without using an etch-back method.

【0077】なお、図3のデータの測定において、残留
分極量は、電極面積が23μm2であって個々が上述し
た構造を有する容量素子を110個並列に接続したサン
プルを作成し、RT6000A Ferroelectric Testerによって
測定を行った。一方、絶縁耐圧は、上記のサンプルに対
して、HP4195Bによって測定を行った。
In the measurement of the data in FIG. 3, the amount of remanent polarization was determined by preparing a sample in which 110 capacitor elements each having an electrode area of 23 μm 2 and each having the above-described structure were connected in parallel, and the RT6000A Ferroelectric Tester was used. The measurements were made by On the other hand, the dielectric strength was measured for the above sample by HP4195B.

【0078】図3より、従来技術に係わるプラズマTE
OS膜を使用する場合、形成された容量素子の残留分極
量が3μC/cm2、絶縁耐圧が7Vであったのに対し
て、本発明に係わるオゾンTEOS膜を使用する場合、
形成された容量素子の残留分極量が10μC/cm2
及び絶縁耐圧が30Vであった。これより、本発明の第
1の実施形態によれば、残留分極量に関しては7μC/
cm2、絶縁耐圧に関しては23Vの向上が実現され
た。
FIG. 3 shows that the plasma TE according to the prior art
When the OS film is used, the formed capacitor has a residual polarization of 3 μC / cm 2 and a withstand voltage of 7 V. On the other hand, when the ozone TEOS film according to the present invention is used,
The formed capacitor has a residual polarization of 10 μC / cm 2 ,
And the withstand voltage was 30V. Thus, according to the first embodiment of the present invention, the amount of remanent polarization is 7 μC /
cm 2 and a withstand voltage of 23 V were realized.

【0079】(第2の実施形態)図4(a)〜(e)
は、本発明の第2の実施形態における半導体装置200
の製造方法の各工程を説明する断面図である。本実施形
態では、第1の実施形態とは異なり、オゾンTEOS膜
による第2の保護絶縁膜151を形成した後に、第2の
配線層17をマスクとして使用して、第2の保護絶縁膜
151の所定箇所を選択的にエッチバックしている。
(Second Embodiment) FIGS. 4A to 4E
Is a semiconductor device 200 according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating each step of the manufacturing method. In the present embodiment, unlike the first embodiment, after forming the second protective insulating film 151 using an ozone TEOS film, the second protective insulating film 151 is formed using the second wiring layer 17 as a mask. Are selectively etched back.

【0080】まず、図4(a)〜(c)に示す各工程を
実施する。但し、これらの各工程は、第1の実施形態に
において図1(a)〜(c)を参照して説明した工程と
同様である。対応する構成要素には同じ参照番号を付し
ており、その説明はここでは省略する。
First, the steps shown in FIGS. 4A to 4C are performed. However, these steps are the same as the steps described with reference to FIGS. 1A to 1C in the first embodiment. Corresponding components have the same reference numbers allotted, and description thereof will not be repeated here.

【0081】図4(a)〜(c)に示す各工程の実施後
に、図4(d)に示すように、第2の保護絶縁膜151
を貫通して第1の配線層14に至るコンタクトホール1
6を形成する。そして、チタンとアルミニウムと窒化チ
タンとの積層膜を、第2の保護絶縁膜151の上とコン
タクトホール16の中とにスパッタ法などによって形成
し、更に所定の形状にパターニングして、第1の配線層
14に電気的に接続する第2の配線層17を形成する。
After each of the steps shown in FIGS. 4A to 4C, the second protective insulating film 151 is formed as shown in FIG.
Contact hole 1 penetrating through and reaching first wiring layer 14
6 is formed. Then, a laminated film of titanium, aluminum, and titanium nitride is formed on the second protective insulating film 151 and inside the contact hole 16 by a sputtering method or the like, and is further patterned into a predetermined shape to form the first film. A second wiring layer 17 electrically connected to the wiring layer 14 is formed.

【0082】その後に、第2の配線層17をマスクとし
て使用して、第2の保護絶縁膜151を、第1の配線層
14が露出しない程度までエッチバックする。その後
に、第2の熱処理として、約400℃で約30分間に渡
って窒素雰囲気中でアニール処理を行って、第2の配線
層17を緻密化且つ低ストレス化する。
After that, using the second wiring layer 17 as a mask, the second protective insulating film 151 is etched back until the first wiring layer 14 is not exposed. Thereafter, as a second heat treatment, an annealing treatment is performed at about 400 ° C. for about 30 minutes in a nitrogen atmosphere to make the second wiring layer 17 dense and low stress.

【0083】最後に、図4(e)に示すように、第2の
配線層17を覆う第3の保護絶縁膜18として、プラズ
マCVD法による窒化シリコン膜をこれまでに形成され
た構造の上に形成する。以上の工程によって、本発明の
第2の実施形態における半導体装置200が形成され
る。
Finally, as shown in FIG. 4E, as a third protective insulating film 18 covering the second wiring layer 17, a silicon nitride film formed by a plasma CVD method is formed on the structure previously formed. Formed. Through the steps described above, the semiconductor device 200 according to the second embodiment of the present invention is formed.

【0084】一般に、第2の配線層17は、第2の保護
絶縁膜151のうちで容量素子10の上に位置する箇所
には形成されない。従って、以上のように、第2の保護
絶縁膜151としてオゾンTEOS膜を使用し、且つ、
第2の配線層17をマスクとして上記のオゾンTEOS
膜からなる第2の保護絶縁膜151をエッチバックして
得られる本実施形態の半導体装置200の構成によれ
ば、第2の保護絶縁膜151のうちで容量素子10の上
に位置する箇所の厚さを、第1の実施形態の半導体装置
100の構成に比べて更に薄くすることができる。これ
によって、容量素子10に作用するストレスが、更に低
減される。
In general, the second wiring layer 17 is not formed in a portion of the second protective insulating film 151 located above the capacitance element 10. Therefore, as described above, the ozone TEOS film is used as the second protective insulating film 151, and
Using the second wiring layer 17 as a mask, the above-described ozone TEOS
According to the configuration of the semiconductor device 200 of the present embodiment obtained by etching back the second protective insulating film 151 made of a film, a portion of the second protective insulating film 151 located above the capacitor element 10 is formed. The thickness can be further reduced as compared with the configuration of the semiconductor device 100 of the first embodiment. Thus, the stress acting on the capacitor 10 is further reduced.

【0085】図5は、上述のようにオゾンTEOS膜か
らなる第2の保護絶縁膜151をエッチバックする場
合、及び第1の実施形態のようにオゾンTEOS膜から
なる第2の保護絶縁膜151をエッチバックしない場合
の各々について、SrBi2Ta29膜を容量絶縁膜8
として形成される容量素子10の特性(具体的には、残
留分極量及び絶縁耐圧)を比較する図である。図5のデ
ータの測定にあたって、オゾンTEOS膜からなる第2
の保護絶縁膜151は、まず1μmの厚さまで成膜し
た。エッチバックする場合には、その後に0.5μmま
で薄くし、エッチバックしない場合には、そのままの厚
さを保った。また、残留分極量及び絶縁耐圧の測定方法
・条件は、図3のデータの測定時と同様である。
FIG. 5 shows the case where the second protective insulating film 151 made of the ozone TEOS film is etched back as described above, and the second protective insulating film 151 made of the ozone TEOS film as in the first embodiment. Is not etched back, the SrBi 2 Ta 2 O 9 film is replaced with the capacitive insulating film 8.
FIG. 6 is a diagram comparing characteristics (specifically, the amount of remanent polarization and dielectric strength) of the capacitive element 10 formed as FIG. In measuring the data of FIG. 5, a second ozone TEOS film
First, the protective insulating film 151 was formed to a thickness of 1 μm. When etching back, the thickness was reduced to 0.5 μm thereafter, and when not etching back, the thickness was kept as it was. The method and conditions for measuring the amount of remanent polarization and dielectric strength are the same as those for measuring the data in FIG.

【0086】図5より、本実施形態のように第2の保護
絶縁膜151のエッチバック処理を伴う場合には、第1
の実施形態におけるエッチバック処理を伴わない場合の
特性(残留分極量10μC/cm2、及び絶縁耐圧30
V)に対して、残留分極量が12μC/cm2、及び絶
縁耐圧が40Vであった。これより、本発明の第2の実
施形態によれば、第1の実施形態に比べて、更に残留分
極量に関しては2μC/cm2、絶縁耐圧に関しては1
0Vの向上が実現された。
As shown in FIG. 5, when etching back of the second protective insulating film 151 is involved as in this embodiment, the first
Characteristics without an etch-back process in the embodiment (remaining polarization: 10 μC / cm 2 , breakdown voltage: 30 μC / cm 2)
V), the amount of remanent polarization was 12 μC / cm 2 and the withstand voltage was 40 V. Thus, according to the second embodiment of the present invention, as compared with the first embodiment, the amount of remanent polarization is 2 μC / cm 2 and the withstand voltage is 1 μC / cm 2 .
An improvement of 0V was realized.

【0087】(第3の実施形態)図6(a)〜(e)
は、本発明の第3の実施形態における半導体装置300
の製造方法の各工程を説明する断面図である。本実施形
態では、第1或いは第2の実施形態とは異なり、第1の
配線層14に電気的に接続される第2の配線層17を、
更に容量素子10の上方に相当する領域に容量素子10
を覆うように、第2の保護絶縁膜151の上に形成して
いる。
(Third Embodiment) FIGS. 6A to 6E
Is a semiconductor device 300 according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating each step of the manufacturing method. In the present embodiment, unlike the first or second embodiment, a second wiring layer 17 electrically connected to the first wiring layer 14 is provided.
Further, in the region corresponding to the upper part of the capacitive element 10, the capacitive element 10
Is formed on the second protective insulating film 151 so as to cover.

【0088】まず、図6(a)〜(c)に示す各工程を
実施する。但し、これらの各工程は、第1の実施形態に
おいて図1(a)〜(c)を参照して説明した工程と同
様である。対応する構成要素には同じ参照番号を付して
おり、その説明はここでは省略する。
First, the steps shown in FIGS. 6A to 6C are performed. However, these steps are the same as the steps described with reference to FIGS. 1A to 1C in the first embodiment. Corresponding components have the same reference numbers allotted, and description thereof will not be repeated here.

【0089】図6(a)〜(c)に示す各工程の実施後
に、図6(d)に示すように、第2の保護絶縁膜151
を貫通して第1の配線層14に至るコンタクトホール1
6を形成する。そして、チタンとアルミニウムと窒化チ
タンとの積層膜を、第2の保護絶縁膜151の上とコン
タクトホール16の中とに、スパッタ法などによって形
成する。更に、この積層膜を所定の形状にパターニング
して、第1の配線層14に電気的に接続する第2の配線
層17を形成する。このとき、容量素子10の上方に相
当する領域を全面的に覆うように、第2の配線層17を
パターニングする。
After performing the steps shown in FIGS. 6A to 6C, as shown in FIG. 6D, the second protective insulating film 151 is formed.
Contact hole 1 penetrating through and reaching first wiring layer 14
6 is formed. Then, a stacked film of titanium, aluminum, and titanium nitride is formed on the second protective insulating film 151 and in the contact hole 16 by a sputtering method or the like. Further, the laminated film is patterned into a predetermined shape to form a second wiring layer 17 electrically connected to the first wiring layer 14. At this time, the second wiring layer 17 is patterned so as to entirely cover a region corresponding to an upper part of the capacitor 10.

【0090】その後に、第2の配線層17をマスクとし
て使用して、第2の保護絶縁膜151を、第1の配線層
14が露出しない程度までエッチバックする。但し、こ
のエッチバック処理は、図6(d)及び図(e)に示す
例のように、省略可能である。その後に、第2の熱処理
として、約400℃で約30分間に渡って窒素雰囲気中
でアニール処理を行って、第2の配線層17を緻密化且
つ低ストレス化する。
Thereafter, using the second wiring layer 17 as a mask, the second protective insulating film 151 is etched back to such an extent that the first wiring layer 14 is not exposed. However, this etchback processing can be omitted, as in the examples shown in FIGS. 6D and 6E. Thereafter, as a second heat treatment, an annealing treatment is performed at about 400 ° C. for about 30 minutes in a nitrogen atmosphere to make the second wiring layer 17 dense and low stress.

【0091】最後に、図6(e)に示すように、第2の
配線層17を覆う第3の保護絶縁膜18として、プラズ
マCVD法による窒化シリコン膜をこれまでに形成され
た構造の上に形成する。以上の工程によって、本発明の
第2の実施形態における半導体装置300が形成され
る。
Finally, as shown in FIG. 6E, as a third protective insulating film 18 covering the second wiring layer 17, a silicon nitride film formed by a plasma CVD method is formed on the structure previously formed. Formed. Through the above steps, the semiconductor device 300 according to the second embodiment of the present invention is formed.

【0092】以上のように、第2の配線層17を容量素
子10の上方の領域を全面的に覆うように第2の保護絶
縁膜151の上に形成すると、第3の保護絶縁膜18か
ら容量素子10に加えられるストレスが、第2の配線層
17のうちで容量素子10の上方に位置する部分によっ
て相殺される。この結果、容量素子10に作用するスト
レスが、更に十分に低減される。
As described above, when the second wiring layer 17 is formed on the second protective insulating film 151 so as to entirely cover the region above the capacitor 10, the third protective insulating film 18 The stress applied to the capacitor 10 is offset by the portion of the second wiring layer 17 located above the capacitor 10. As a result, the stress acting on the capacitance element 10 is further reduced sufficiently.

【0093】図7は、上述のように、第2の保護絶縁膜
151の上の第2の配線層17を容量素子10の上方を
覆うように設けている場合、及び、第1の実施形態のよ
うに、容量素子10の上方には第2の配線層17を設け
ない場合の各々について、SrBi2Ta29膜を容量
絶縁膜8として形成される容量素子10の特性(具体的
には、残留分極量及び絶縁耐圧)を比較する図である。
なお、図7のデータの測定にあたって、オゾンTEOS
膜からなる第2の保護絶縁膜151としては、何れも厚
さ1μmに形成した。また、残留分極量及び絶縁耐圧の
測定方法・条件は、図3のデータの測定時と同様であ
る。
FIG. 7 shows the case where the second wiring layer 17 on the second protective insulating film 151 is provided so as to cover the upper part of the capacitor 10 as described above, and the first embodiment. As described above, in each of the cases where the second wiring layer 17 is not provided above the capacitive element 10, the characteristics of the capacitive element 10 in which the SrBi 2 Ta 2 O 9 film is formed as the capacitive insulating film 8 (specifically, FIG. 4 is a diagram comparing remanent polarization and dielectric strength.
In measuring the data in FIG. 7, ozone TEOS
Each of the second protective insulating films 151 made of a film was formed to a thickness of 1 μm. The method and conditions for measuring the amount of remanent polarization and dielectric strength are the same as those for measuring the data in FIG.

【0094】図7より、本実施形態のように第2の保護
絶縁膜151の上の第2の配線層17を容量素子10の
上方を覆うように設けている場合には、第1の実施形態
における容量素子10の上方に第2の配線層17が存在
しない場合の特性(残留分極量10μC/cm2、及び
絶縁耐圧30V)に対して、残留分極量が14μC/c
2、及び絶縁耐圧が40Vであった。これより、本発
明の第3の実施形態によれば、第1の実施形態に比べ
て、更に残留分極量に関しては4μC/cm2、絶縁耐
圧に関しては10Vの向上が実現された。
As shown in FIG. 7, when the second wiring layer 17 on the second protective insulating film 151 is provided so as to cover the upper part of the capacitor 10 as in the present embodiment, the first embodiment In the case where the second wiring layer 17 does not exist above the capacitive element 10 in the embodiment (residual polarization 10 μC / cm 2 and dielectric strength 30 V), the residual polarization is 14 μC / c.
m 2 and the withstand voltage were 40 V. Thus, according to the third embodiment of the present invention, as compared with the first embodiment, the remanent polarization is improved by 4 μC / cm 2 and the withstand voltage is improved by 10 V.

【0095】なお、上記の第3の実施形態の説明では、
容量素子10の上方を全面的に覆うように第2の配線層
17を形成しているが、その代わりに、容量素子10の
上方の少なくとも一部を覆うように第2の配線層17を
形成すれば、上記と同様の効果が得られる。例えば、図
8(a)の上面図(図6(e)で得られる構成の上面
図)に示すように、第2の保護絶縁膜151の上の第2
の配線層17を容量素子10の上方を全面的に覆うよう
に設ける代わりに、図8(b)の上面図に示すように、
第2の配線層17を容量素子10の上方の領域にジグザ
ク状に形成したり、或いは図8(c)の上面図に示すよ
うに、第2の配線層17を容量素子10の上方の領域に
メッシュ状に形成しても良い。
In the description of the third embodiment,
Although the second wiring layer 17 is formed so as to entirely cover the upper part of the capacitive element 10, the second wiring layer 17 is formed so as to cover at least a part of the upper part of the capacitive element 10. Then, the same effect as above can be obtained. For example, as shown in the top view of FIG. 8A (the top view of the configuration obtained in FIG. 6E), the second protection insulating film 151
Instead of providing the wiring layer 17 to cover the entire area above the capacitive element 10, as shown in the top view of FIG.
The second wiring layer 17 is formed in a zigzag shape in a region above the capacitor 10 or, as shown in a top view of FIG. 8C, the second wiring layer 17 is formed in a region above the capacitor 10. May be formed in a mesh shape.

【0096】以上の説明した第1〜第3の実施形態の何
れか2つ、或いは全3つを組み合わせることも、可能で
ある。
It is also possible to combine any two of the first to third embodiments described above, or to combine all three.

【0097】また、以上の説明では、第3の保護絶縁膜
18として窒化シリコン膜を使用しているが、これに代
えて酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層膜を使用
すれば、容量素子10の特性が更に向上される。具体的
には、酸化シリコン膜を、テンサイルストレスを有する
状態で形成し、その上に、一般に大きなコンプレッシブ
ストレスを有する窒化シリコン膜を形成することによっ
て、第3の保護絶縁膜18のストレスを、全体的に相殺
することが可能になる。これによって、ストレスの影響
が、容量素子10にまで及ぼされなくなる。
In the above description, a silicon nitride film is used as the third protective insulating film 18. However, if a laminated film of a silicon oxide film and a silicon nitride film is used instead, 10 are further improved. Specifically, the stress of the third protective insulating film 18 is reduced by forming a silicon oxide film in a state having tensile stress and forming a silicon nitride film generally having a large compressive stress thereon. , It will be possible to offset them overall. As a result, the influence of the stress is not exerted on the capacitive element 10.

【0098】なお、上記の第3の保護絶縁膜18として
の酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層膜は、シラ
ンガスを用いた常圧CVD法、減圧CVD法、或いはプ
ラズマCVD法によって形成され得る。また、オゾンT
EOSを用いた酸化シリコン膜を常圧CVD法或いは減
圧CVD法によって形成し、その上にプラズマCVD法
によって窒化シリコン膜を形成しても良い。
Note that the laminated film of the silicon oxide film and the silicon nitride film as the third protective insulating film 18 can be formed by normal pressure CVD using silane gas, low pressure CVD, or plasma CVD. . Also, ozone T
A silicon oxide film using EOS may be formed by a normal pressure CVD method or a low pressure CVD method, and a silicon nitride film may be formed thereon by a plasma CVD method.

【0099】図9は、第3の保護絶縁膜18として単層
の窒化シリコン膜を形成している場合、及び、上述のよ
うに酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層膜を形成
している場合の各々について、SrBi2Ta29膜を
容量絶縁膜8として形成される容量素子10の特性(具
体的には、残留分極量及び絶縁耐圧)を比較する図であ
る。なお、図9のデータの測定にあたって、第3の保護
絶縁膜18を単層の窒化シリコン膜で形成した場合に
は、プラズマCVD法で厚さ0.8μmに形成した。一
方、第3の保護絶縁膜18を酸化シリコン膜と窒化シリ
コン膜との積層膜として形成した場合には、まず常圧C
VD法で厚さ0.1μmの酸化シリコン膜を形成し、そ
の上にプラズマCVD法で厚さ0.8μmの窒化シリコ
ン膜を形成した。また、残留分極量及び絶縁耐圧の測定
方法・条件は、図3のデータの測定時と同様である。
FIG. 9 shows a case where a single-layer silicon nitride film is formed as the third protective insulating film 18 and a stacked film of a silicon oxide film and a silicon nitride film is formed as described above. It is a figure which compares the characteristic (specifically, the amount of remanent polarization and withstand voltage) of the capacitive element 10 formed of the SrBi 2 Ta 2 O 9 film as the capacitive insulating film 8 in each case. When the data of FIG. 9 was measured, when the third protective insulating film 18 was formed of a single-layer silicon nitride film, the thickness was 0.8 μm by a plasma CVD method. On the other hand, when the third protective insulating film 18 is formed as a laminated film of a silicon oxide film and a silicon nitride film,
A silicon oxide film having a thickness of 0.1 μm was formed by a VD method, and a silicon nitride film having a thickness of 0.8 μm was formed thereon by a plasma CVD method. The method and conditions for measuring the amount of remanent polarization and dielectric strength are the same as those for measuring the data in FIG.

【0100】図9より、第3の保護絶縁膜18が酸化シ
リコン膜と窒化シリコン膜との積層膜である場合には、
第3の保護絶縁膜18が単層の窒化シリコン膜である場
合の特性(残留分極量10μC/cm2、及び絶縁耐圧
30V)に対して、残留分極量は同じレベルであるもの
の絶縁耐圧が40Vに向上した。これより、第3の保護
絶縁膜18を酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層
膜とすることによって、第1の実施形態に比べて、絶縁
耐圧に関しては10Vの向上が実現された。
From FIG. 9, when the third protective insulating film 18 is a laminated film of a silicon oxide film and a silicon nitride film,
In contrast to the characteristics (residual polarization of 10 μC / cm 2 and dielectric breakdown voltage of 30 V) when the third protective insulating film 18 is a single-layer silicon nitride film, the dielectric breakdown voltage is the same level but the dielectric breakdown voltage is 40 V Improved. Thus, by using the third protective insulating film 18 as a laminated film of the silicon oxide film and the silicon nitride film, the withstand voltage is improved by 10 V as compared with the first embodiment.

【0101】このような積層膜としての第3の保護絶縁
膜18は、これまでに述べた第1〜第3の実施形態の各
構成に組み合わせることが可能である。
The third protective insulating film 18 as such a laminated film can be combined with each of the structures of the first to third embodiments described above.

【0102】上記の各実施形態の説明では、第1の保護
絶縁膜111としてオゾンTEOS膜を用いているが、
常圧CVD法或いは減圧CVD法によってシラン或いは
ジシランを用いて形成した酸化シリコン膜、或いは、そ
れに更にリンドープ処理を施した酸化シリコン膜を用い
ることも、可能である。
In the description of each of the above embodiments, the ozone TEOS film is used as the first protective insulating film 111.
It is also possible to use a silicon oxide film formed using silane or disilane by a normal pressure CVD method or a low pressure CVD method, or a silicon oxide film further subjected to a phosphorus doping treatment.

【0103】また、上記の各実施形態の説明では、第1
の配線層14としてチタンと窒化チタンとアルミニウム
と窒化チタンとの積層膜を用いているが、その他に、チ
タンと窒化チタンとアルミニウムとの積層膜、チタンと
チタンタングステンとアルミニウムとチタンタングステ
ンとの積層膜、或いはチタンとチタンタングステンとア
ルミニウムとの積層膜を使用することも、可能である。
In the description of each of the above embodiments, the first embodiment
A laminated film of titanium, titanium nitride, aluminum, and titanium nitride is used as the wiring layer 14 of, but a laminated film of titanium, titanium nitride, and aluminum, and a laminated film of titanium, titanium tungsten, aluminum, and titanium tungsten are also used. It is also possible to use a film or a laminated film of titanium, titanium tungsten and aluminum.

【0104】本発明における第2の保護絶縁膜151で
あるオゾンTEOS膜は、3450cm-1に相当する波
長に対するSi−OH結合吸収係数が、800cm-1
下であることが望ましい。このようにオゾンTEOS膜
の中の含有水分量をできるだけ少なくすると、容量素子
10の特性劣化の原因となる水分、特にOH基やH基の
容量素子10への侵入を抑制し、成膜工程後の熱処理に
よるクラックの発生を抑制することができる。これによ
って、容量素子10の特性が更に向上される。本発明に
おける第2の保護絶縁膜151であるオゾンTEOS膜
が有するストレスは、1×107dyn/cm2以上且つ
3×109dyn/cm2以下のテンサイルストレスであ
ることが望ましい。これにより、オゾンTEOS膜から
容量素子に印加されるストレスに起因する容量素子への
悪影響(例えば、分極の発生の好ましくない抑制)が低
減されて、容量素子の特性が向上される。この範囲以外
のストレスが印加されると、ストレスに起因する容量素
子10の特性劣化が生じやすい。
[0104] Ozone TEOS film as the second protective insulating film 151 in the present invention, Si-OH bonds absorption coefficient for the wavelength corresponding to 3450 cm -1 is desirably at 800 cm -1 or less. When the amount of water contained in the ozone TEOS film is reduced as much as possible, the intrusion of water, particularly OH groups and H groups, which may cause deterioration of the characteristics of the capacitor 10 into the capacitor 10 is suppressed. Cracks due to the heat treatment can be suppressed. Thereby, the characteristics of the capacitor 10 are further improved. The stress of the ozone TEOS film serving as the second protective insulating film 151 in the present invention is desirably a tensile stress of 1 × 10 7 dyn / cm 2 or more and 3 × 10 9 dyn / cm 2 or less. Accordingly, adverse effects on the capacitor due to stress applied to the capacitor from the ozone TEOS film (for example, undesired suppression of the occurrence of polarization) are reduced, and the characteristics of the capacitor are improved. When a stress outside this range is applied, the characteristic of the capacitor 10 is likely to deteriorate due to the stress.

【0105】なお、この効果は、ストレスがテンサイル
ストレスであることに依ることが大きく、仮にストレス
の絶対量が同じであるとしても、プラズマTEOS膜で
発生するようなコンプレッシブストレスの場合に比べ
て、本発明のようなオゾンTEOS膜の場合に、容量素
子は、より好ましい特性を発揮する。
Note that this effect largely depends on the fact that the stress is a tensile stress. Even if the absolute amount of the stress is the same, the effect is lower than that in the case of the compressive stress generated in the plasma TEOS film. Thus, in the case of the ozone TEOS film as in the present invention, the capacitance element exhibits more preferable characteristics.

【0106】オゾンTEOS膜におけるストレスがテン
サイルストレスであるのは、以下のようなメカニズムに
よると考えられる。すなわち、成膜時に、基板表面でT
EOSガスとオゾンとが反応して酸化シリコンが形成さ
れるが、この過程で体積の縮小(すなわち、TEOSガ
スの体積とオゾンの体積との合計値よりも、形成される
酸化シリコン、すなわちオゾンTEOS膜の体積が小さ
くなる)が生じる。更に、その後の熱処理によって、形
成されたオゾンTEOS膜の緻密化が生じて、膜が更に
縮小する。これによって、オゾンTEOS膜がテンサイ
ルストレスを有するようになり、これに伴って、下部に
位置する容量素子10の容量絶縁膜8にも同様のテンサ
イルストレスが作用する。
It is considered that the stress in the ozone TEOS film is the tensile stress due to the following mechanism. That is, at the time of film formation, T
The EOS gas reacts with the ozone to form silicon oxide. In this process, the volume is reduced (that is, the formed silicon oxide, that is, the ozone TEOS is smaller than the sum of the volume of the TEOS gas and the volume of the ozone). The volume of the film becomes smaller). Furthermore, the subsequent heat treatment causes densification of the formed ozone TEOS film, and the film is further reduced. As a result, the ozone TEOS film has a tensile stress, and accordingly, a similar tensile stress acts on the capacitive insulating film 8 of the capacitive element 10 located below.

【0107】これに対して、プラズマTEOS膜の場合
には、気相中で形成された固体粒子としての酸化シリコ
ンが堆積するので、基板上での体積縮小が生じない。ま
た、固体状の酸化シリコンは緻密に堆積し、その後に膨
張しようとする。この結果、プラズマTEOS膜はコン
プレッシブストレスを有すると考えられる。容量素子1
0の容量絶縁膜(誘電体膜)8にコンプレッシブストレ
スが作用すると、上部電極9と下部電極7とを結ぶ方向
の(すなわち、基板に垂直な方向における)分極の発生
が抑制され、これによって容量素子の特性の劣化が引き
起こされると考えられる。
On the other hand, in the case of the plasma TEOS film, since silicon oxide as solid particles formed in the gas phase is deposited, no volume reduction occurs on the substrate. In addition, solid silicon oxide is densely deposited and then tends to expand. As a result, the plasma TEOS film is considered to have a compressive stress. Capacitive element 1
When compressive stress acts on the capacitive insulating film (dielectric film) 8 of zero, the generation of polarization in the direction connecting the upper electrode 9 and the lower electrode 7 (that is, in the direction perpendicular to the substrate) is suppressed. It is considered that the characteristics of the capacitor are deteriorated.

【0108】更に、本発明における第2の保護絶縁膜1
51であるオゾンTEOS膜の厚さは、0.3μm以上
且つ1μm以下であることが望ましい。オゾンTEOS
膜(第2の保護絶縁膜151)の厚さが1μm以上にな
ると、オゾンTEOS膜が有するストレスが大きくなっ
て、ストレスに起因する容量素子10の特性劣化が生じ
る可能性が発生し、且つ後工程における第1の熱処理に
よってクラックが発生しやすくなる。一方、オゾンTE
OS膜(第2の保護絶縁膜151)の厚さが0.3μm
以下になると、十分なステップカバレッジが得られなく
なり、また、第2の配線層17を加工する際のエッチン
グ残さが発生する可能性がある。
Further, the second protective insulating film 1 according to the present invention
It is desirable that the thickness of the ozone TEOS film 51 is 0.3 μm or more and 1 μm or less. Ozone TEOS
When the thickness of the film (the second protective insulating film 151) is 1 μm or more, the stress of the ozone TEOS film increases, and the possibility that the characteristic of the capacitor 10 may be deteriorated due to the stress occurs, and Cracks are easily generated by the first heat treatment in the process. On the other hand, ozone TE
The thickness of the OS film (the second protective insulating film 151) is 0.3 μm
Below this, sufficient step coverage may not be obtained, and etching residue may be generated when processing the second wiring layer 17.

【0109】更に、本発明における第2の保護絶縁膜1
51であるオゾンTEOS膜の成膜時のオゾン濃度は、
5.5%以上であることが望ましい。オゾン濃度を5.
5%以上に高く設定することによって、オゾンTEOS
膜自身のストレスを低減することができるとともに、そ
の水分含有量の低減及び熱処理によるクラック発生の抑
制などの効果を得ることが可能になって、容量素子10
の特性が更に向上される。
Further, the second protective insulating film 1 according to the present invention
The ozone concentration at the time of forming the ozone TEOS film of 51 was as follows:
It is desirable to be 5.5% or more. Ozone concentration is 5.
By setting it higher than 5%, ozone TEOS
The stress of the film itself can be reduced, and effects such as reduction of the water content and suppression of crack generation by heat treatment can be obtained.
Characteristics are further improved.

【0110】上記の説明では、第1の熱処理工程の熱処
理温度を450℃としているが、300℃以上且つ45
0℃以下であればよい。この温度範囲であれば、オゾン
TEOSを用いて形成された酸化シリコン膜の緻密化が
可能になって、容量素子10の特性が更に向上される。
また、第1の熱処理工程の処理雰囲気は、上述の酸素雰
囲気に代えて、酸素と他のガスとの混合雰囲気を使用す
ることも可能である。これによって、容量絶縁膜8への
酸素の供給が可能になって、容量素子10の特性が更に
向上される。
In the above description, the heat treatment temperature in the first heat treatment step is 450 ° C.
The temperature may be 0 ° C. or lower. Within this temperature range, the silicon oxide film formed using ozone TEOS can be densified, and the characteristics of the capacitor 10 can be further improved.
Further, as the treatment atmosphere in the first heat treatment step, a mixed atmosphere of oxygen and another gas can be used instead of the above-described oxygen atmosphere. Thus, oxygen can be supplied to the capacitive insulating film 8, and the characteristics of the capacitive element 10 are further improved.

【0111】第1の熱処理工程の実施後には、第2の保
護絶縁膜151であるオゾンTEOS膜が、1×107
dyn/cm2以上且つ2×109dyn/cm2以下の
テンサイルストレスを有していることが望ましい。すな
わち、熱処理によってオゾンTEOS膜(第2の保護絶
縁膜)151の体積縮小が生じても、そのストレスが上
記の範囲内に収まっていれば、容量素子10に作用する
ストレスが低減され、且つストレスに起因する容量素子
の特性劣化の抑制される。
After the first heat treatment step, the ozone TEOS film as the second protective insulating film 151 is changed to 1 × 10 7
It is desirable to have a tensile stress of not less than dyn / cm 2 and not more than 2 × 10 9 dyn / cm 2 . That is, even if the volume of the ozone TEOS film (second protective insulating film) 151 is reduced by the heat treatment, if the stress is within the above range, the stress acting on the capacitor 10 is reduced, and the stress is reduced. The deterioration of the characteristics of the capacitive element caused by the above is suppressed.

【0112】また、上記の各実施形態の説明では、第2
の配線層17としてチタンとアルミニウムと窒化チタン
との積層膜を用いているが、チタンとアルミニウムとの
積層膜、或いはチタンとアルミニウムとチタンタングス
テンとの積層膜を使用しても、同様の効果を得ることが
できる。
In the description of each of the above embodiments, the second
Although a laminated film of titanium, aluminum, and titanium nitride is used as the wiring layer 17 of this embodiment, the same effect can be obtained by using a laminated film of titanium, aluminum, or a laminated film of titanium, aluminum, and titanium tungsten. Obtainable.

【0113】上述の説明では、第2の熱処理工程の熱処
理温度を400℃としているが、300℃以上且つ45
0℃以下であればよい。この温度範囲であれば、第2の
配線層17の緻密化及び低ストレス化が可能になる。ま
た、第2の熱処理工程の処理雰囲気を、上述の窒素雰囲
気に代えて、アルゴン雰囲気、ヘリウム雰囲気、或いは
窒素とこれらのガスとの混合雰囲気としても、同様に第
2の配線層17の緻密化及び低ストレス化という効果が
得られる。
In the above description, the heat treatment temperature in the second heat treatment step is set to 400 ° C.
The temperature may be 0 ° C. or lower. Within this temperature range, the second wiring layer 17 can be densified and reduced in stress. Similarly, when the processing atmosphere in the second heat treatment step is changed to an argon atmosphere, a helium atmosphere, or a mixed atmosphere of nitrogen and these gases instead of the above-described nitrogen atmosphere, the second wiring layer 17 is similarly densified. And an effect of reducing stress is obtained.

【0114】[0114]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、容量素
子に作用するストレスが低減され、且つその方向がテン
サイルストレスとなるのでストレスに起因する容量素子
の特性劣化が抑制されて、優れた特性を有する容量素子
が形成される。この結果、多層配線を使用しても、優れ
た信頼性を得ることができる。
As described above, according to the present invention, the stress acting on the capacitance element is reduced, and the direction becomes the tensile stress, so that the characteristic deterioration of the capacitance element due to the stress is suppressed. A capacitor having excellent characteristics is formed. As a result, even if a multilayer wiring is used, excellent reliability can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)〜(e)は、本発明の第1の実施形態に
おける半導体装置の製造方法の各工程を説明する断面図
である。
FIGS. 1A to 1E are cross-sectional views illustrating each step of a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施形態における半導体装置の
改変された構成を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a modified configuration of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施形態における半導体装置に
含まれる容量素子の特性を説明する比較図である。
FIG. 3 is a comparative diagram illustrating characteristics of a capacitive element included in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】(a)〜(e)は、本発明の第2の実施形態に
おける半導体装置の製造方法の各工程を説明する断面図
である。
FIGS. 4A to 4E are cross-sectional views illustrating each step of a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施形態における半導体装置に
含まれる容量素子の特性を説明する比較図である。
FIG. 5 is a comparative diagram illustrating characteristics of a capacitive element included in a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図6】(a)〜(e)は、本発明の第3の実施形態に
おける半導体装置の製造方法の各工程を説明する断面図
である。
FIGS. 6A to 6E are cross-sectional views illustrating each step of a method for manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3の実施形態における半導体装置に
含まれる容量素子の特性を説明する比較図である。
FIG. 7 is a comparative diagram illustrating characteristics of a capacitive element included in a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図8】(a)は、本発明の第3の実施形態における半
導体装置のある構成を示す上面図であり、(b)及び
(c)は、本発明の第3の実施形態における半導体装置
の改変された構成をそれぞれ示す上面図である。
FIG. 8A is a top view illustrating a configuration of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention, and FIGS. 8B and 8C are diagrams illustrating a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention; It is a top view which respectively shows the modified structure of FIG.

【図9】本発明の半導体装置に含まれる容量素子の特性
を説明する比較図である。
FIG. 9 is a comparative diagram illustrating characteristics of a capacitor included in a semiconductor device of the present invention.

【図10】(a)〜(e)は、従来の半導体装置の製造
方法の各工程を説明する断面図である。
FIGS. 10A to 10E are cross-sectional views illustrating each step of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図11】(a)は、従来のプラズマCVD法によっ
て、基板表面に形成されている配線パターンを覆う酸化
シリコン膜(プラズマTEOS膜)を形成した場合の断
面形状を、模式的に示す図であり、(b)は、本発明の
ようにオゾンを含む雰囲気中での熱CVD法によって、
基板表面に形成されている配線パターンを覆う酸化シリ
コン膜(オゾンTEOS膜)を形成した場合の断面形状
を、模式的に示す図である。
FIG. 11A is a diagram schematically showing a cross-sectional shape when a silicon oxide film (plasma TEOS film) covering a wiring pattern formed on a substrate surface is formed by a conventional plasma CVD method. And (b) shows the results obtained by the thermal CVD method in an atmosphere containing ozone as in the present invention.
It is a figure which shows typically the cross-sectional shape at the time of forming the silicon oxide film (ozone TEOS film) which covers the wiring pattern formed in the substrate surface.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 支持基板 2 ゲート 3 ソース/ドレイン 4 集積回路 5 素子分離用絶縁膜 6 層間絶縁膜 7 容量素子の下部電極 8 容量絶縁膜 9 容量素子の上部電極 10 容量素子 12、13、16 コンタクトホール 14 第1の配線層 17 第2の配線層 18 第3の保護絶縁膜 19 水素供給膜 111 第1の保護絶縁膜 15 第2の保護絶縁膜(プラズマTEOS膜) 151 第2の保護絶縁膜(オゾンTEOS膜) 100、150、200、300、500 半導体装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Support substrate 2 Gate 3 Source / drain 4 Integrated circuit 5 Element isolation insulating film 6 Interlayer insulating film 7 Lower electrode of capacitive element 8 Capacitive insulating film 9 Upper electrode of capacitive element 10 Capacitive element 12, 13, 16 Contact hole 14th 1 wiring layer 17 2nd wiring layer 18 3rd protective insulating film 19 hydrogen supply film 111 1st protective insulating film 15 2nd protective insulating film (plasma TEOS film) 151 2nd protective insulating film (ozone TEOS) Film) 100, 150, 200, 300, 500 Semiconductor device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上本 康裕 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工 業株式会社内 (72)発明者 藤井 英治 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工 業株式会社内 (56)参考文献 特開 平7−50391(JP,A) 特開 平7−263637(JP,A) 特開 平7−111318(JP,A) 特開 平7−50394(JP,A) 特開 平4−342164(JP,A) 特開 平7−86305(JP,A) 特開 平3−175632(JP,A) 特開 平3−198340(JP,A) 特開 平9−213899(JP,A) 特開 平10−22464(JP,A) 特開 平9−172150(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 27/108 H01L 21/316 H01L 21/768 H01L 21/8242 H01L 27/10 451──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yasuhiro Uemoto 1-1, Sachimachi, Takatsuki-shi, Osaka Prefecture Inside Matsushita Electronics Corporation (72) Inventor Eiji Fujii 1-1-1, Sachimachi, Takatsuki-shi, Osaka Matsushita (56) References JP-A-7-50391 (JP, A) JP-A-7-263637 (JP, A) JP-A-7-111318 (JP, A) JP-A-7-50394 (JP, A) JP-A-4-342164 (JP, A) JP-A-7-86305 (JP, A) JP-A-3-175632 (JP, A) JP-A-3-198340 (JP, A) JP-A-9-213899 (JP, A) JP-A-10-22464 (JP, A) JP-A-9-172150 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01L 27 / 108 H01L 21/316 H01L 21/768 H01L 21/8242 H01L 27/10 451

Claims (27)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体集積回路が形成されている支持基
板の上に形成された、下部電極と容量絶縁膜と上部電極
とを有する容量素子と、 該容量素子を覆うように形成された第1の保護絶縁膜
と、 該第1の保護絶縁膜に設けられた第1のコンタクトホー
ルを介して該半導体集積回路及び該容量素子に電気的に
接続されている、該第1の保護絶縁膜の上に選択的に形
成された第1の配線層と、 該第1の配線層を覆うように形成された、オゾンTEO
S膜からなる第2の保護絶縁膜と、 該第2の保護絶縁膜に設けられた第2のコンタクトホー
ルを介して該第1の配線層に電気的に接続されている、
該第2の保護絶縁膜の上に選択的に形成された第2の配
線層と、 該第2の配線層を覆うように形成された第3の保護絶縁
膜と、を備える、半導体装置。
A capacitor formed on a support substrate on which the semiconductor integrated circuit is formed, the capacitor having a lower electrode, a capacitor insulating film, and an upper electrode; and a first element formed to cover the capacitor. And a first protective insulating film electrically connected to the semiconductor integrated circuit and the capacitor via a first contact hole provided in the first protective insulating film. A first wiring layer selectively formed thereon; and an ozone TEO formed to cover the first wiring layer.
A second protective insulating film made of an S film, and electrically connected to the first wiring layer via a second contact hole provided in the second protective insulating film;
A semiconductor device comprising: a second wiring layer selectively formed on the second protective insulating film; and a third protective insulating film formed to cover the second wiring layer.
【請求項2】 前記容量絶縁膜は、高誘電率を有する誘
電体膜、或いは強誘電体膜から形成されている、請求項
1に記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said capacitor insulating film is formed of a dielectric film having a high dielectric constant or a ferroelectric film.
【請求項3】 前記第2の配線層は、前記容量素子の少
なくとも一部を覆うように前記第2の保護絶縁膜の上に
形成されている、請求項1に記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein said second wiring layer is formed on said second protective insulating film so as to cover at least a part of said capacitive element.
【請求項4】 前記第3の保護絶縁膜は、酸化シリコン
膜と窒化シリコン膜との積層膜である、請求項1に記載
の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein said third protective insulating film is a stacked film of a silicon oxide film and a silicon nitride film.
【請求項5】 前記第1の配線層と前記第2の保護絶縁
膜との間であって、前記容量素子が形成されている箇所
を除く領域に形成された水素供給膜を更に備えている、
請求項1に記載の半導体装置。
5. A hydrogen supply film formed between the first wiring layer and the second protective insulating film in a region excluding a portion where the capacitor is formed. ,
The semiconductor device according to claim 1.
【請求項6】 前記第1の配線層が、チタンと窒化チタ
ンとアルミニウムと窒化チタンとの積層膜、チタンと窒
化チタンとアルミニウムとの積層膜、チタンとチタンタ
ングステンとアルミニウムとチタンタングステンとの積
層膜、或いはチタンとチタンタングステンとアルミニウ
ムとの積層膜である、請求項1に記載の半導体装置。
6. A laminated film of titanium, titanium nitride, aluminum, and titanium nitride, a laminated film of titanium, titanium nitride, and aluminum, and a laminated film of titanium, titanium tungsten, aluminum, and titanium tungsten. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a film or a stacked film of titanium, titanium tungsten, and aluminum.
【請求項7】 3450cm-1に相当する波長に対する
前記第2の保護絶縁膜のSi−OH結合吸収係数が80
0cm-1以下である、請求項1に記載の半導体装置。
7. The Si—OH bond absorption coefficient of the second protective insulating film at a wavelength corresponding to 3450 cm −1 is 80.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is 0 cm −1 or less.
【請求項8】 前記第2の保護絶縁膜が、1×107
yn/cm2以上且つ3×109dyn/cm2以下のテ
ンサイルストレスを有している、請求項1に記載の半導
体装置。
8. The method according to claim 1, wherein the second protective insulating film is 1 × 10 7 d.
2. The semiconductor device according to claim 1, having a tensile stress of not less than yn / cm 2 and not more than 3 × 10 9 dyn / cm 2 .
【請求項9】 前記第2の保護絶縁膜の厚さが0.3μ
m以上且つ1μm以下である、請求項1に記載の半導体
装置。
9. The thickness of the second protective insulating film is 0.3 μm.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the length is not less than m and not more than 1 μm.
【請求項10】 前記第2の配線層が、チタンとアルミ
ニウムと窒化チタンとの積層膜、チタンとアルミニウム
との積層膜、或いはチタンとアルミニウムとチタンタン
グステンとの積層膜である、請求項1に記載の半導体装
置。
10. The method according to claim 1, wherein the second wiring layer is a stacked film of titanium, aluminum, and titanium nitride, a stacked film of titanium and aluminum, or a stacked film of titanium, aluminum, and titanium tungsten. 13. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項11】 半導体集積回路が形成されている支持
基板の上に、下部電極と容量絶縁膜と上部電極とを順次
形成して容量素子を形成する工程と、 該容量素子を覆うように第1の保護絶縁膜を形成する工
程と、 該第1の保護絶縁膜に第1のコンタクトホールを形成す
る工程と、 該半導体集積回路及び該容量素子に電気的に接続する第
1の配線層を、該第1のコンタクトホールの中と該第1
の保護絶縁膜の上の所定の領域とに選択的に形成する工
程と、 該第1の配線層を覆う第2の保護絶縁膜をオゾンTEO
S膜から形成する工程と、 該第2の保護絶縁膜に第1の熱処理を施す工程と、 該第2の保護絶縁膜に第2のコンタクトホールを形成す
る工程と、 該第1の配線層に電気的に接続する第2の配線層を、該
第2のコンタクトホールの中と該第2の保護絶縁膜の上
の所定の領域とに選択的に形成する工程と、 該第2の配線層に第2の熱処理を施す工程と、 該第2の配線層を覆う第3の保護絶縁膜を形成する工程
と、を包含する、半導体装置の製造方法。
11. A step of sequentially forming a lower electrode, a capacitor insulating film, and an upper electrode on a supporting substrate on which a semiconductor integrated circuit is formed to form a capacitor, and forming a first capacitor so as to cover the capacitor. Forming a first protective insulating film, forming a first contact hole in the first protective insulating film, and forming a first wiring layer electrically connected to the semiconductor integrated circuit and the capacitor. , The first contact hole and the first contact hole.
Selectively forming a predetermined region on the protective insulating film, and forming a second protective insulating film covering the first wiring layer with ozone TEO.
Forming a second contact hole in the second protective insulating film; forming a second contact hole in the second protective insulating film; forming a second contact hole in the second protective insulating film; Selectively forming a second wiring layer electrically connected to the second wiring layer in the second contact hole and in a predetermined region on the second protective insulating film; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: performing a second heat treatment on a layer; and forming a third protective insulating film covering the second wiring layer.
【請求項12】 前記容量絶縁膜を、高誘電率を有する
誘電体膜、或いは強誘電体膜から形成する、請求項11
に記載の半導体装置の製造方法。
12. The capacitor insulating film is formed of a dielectric film having a high dielectric constant or a ferroelectric film.
13. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 5.
【請求項13】 前記第2の配線層をマスクとして使用
して、前記第2の保護絶縁膜を、前記第1の配線層が露
出しない程度までエッチバックする工程を更に含む、請
求項11に記載の半導体装置の製造方法。
13. The method according to claim 11, further comprising the step of using the second wiring layer as a mask to etch back the second protective insulating film to such an extent that the first wiring layer is not exposed. The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
【請求項14】 前記第2の配線層を、前記容量素子の
少なくとも一部を覆うように前記第2の保護絶縁膜の上
に形成する、請求項11に記載の半導体装置の製造方
法。
14. The method according to claim 11, wherein the second wiring layer is formed on the second protective insulating film so as to cover at least a part of the capacitor.
【請求項15】 前記第3の保護絶縁膜を酸化シリコン
膜と窒化シリコン膜との積層膜として形成し、 該酸化シリコン膜を、常圧CVD法、減圧CVD法、或
いはプラズマCVD法によって、シラン、ジシラン、或
いはオゾンTEOSを用いて、テンサイルストレスを有
するように形成する、請求項11に記載の半導体装置の
製造方法。
15. The third protective insulating film is formed as a laminated film of a silicon oxide film and a silicon nitride film, and the silicon oxide film is formed by a normal pressure CVD method, a low pressure CVD method, or a plasma CVD method. 12. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein the semiconductor device is formed so as to have a tensile stress by using, for example, disilane or ozone TEOS.
【請求項16】 前記第1の配線層の形成後に、前記容
量素子が形成されている領域を除く該第1の配線層の上
に水素供給膜を形成し、その後に第3の熱処理を施す工
程を更に含む、請求項11に記載の半導体装置の製造方
法。
16. After the formation of the first wiring layer, a hydrogen supply film is formed on the first wiring layer except for a region where the capacitor is formed, and thereafter, a third heat treatment is performed. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, further comprising a step.
【請求項17】 前記水素供給膜を、プラズマCVD法
によって窒化シリコン膜或いは窒化酸化シリコン膜から
形成する、請求項16に記載の半導体装置の製造方法。
17. The method according to claim 16, wherein said hydrogen supply film is formed from a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film by a plasma CVD method.
【請求項18】 前記水素供給膜の形成後の前記第3の
熱処理が、300℃以上且つ450℃以下の温度で実施
される、請求項16に記載の半導体装置の製造方法。
18. The method according to claim 16, wherein the third heat treatment after the formation of the hydrogen supply film is performed at a temperature of 300 ° C. or more and 450 ° C. or less.
【請求項19】 前記水素供給膜の形成後の前記第3の
熱処理が、酸素、窒素、アルゴン、或いはこれらの混合
ガスの雰囲気中で実施される、請求項16に記載の半導
体装置の製造方法。
19. The method according to claim 16, wherein the third heat treatment after the formation of the hydrogen supply film is performed in an atmosphere of oxygen, nitrogen, argon, or a mixed gas thereof. .
【請求項20】 前記第1の保護絶縁膜を、常圧CVD
法或いは減圧CVD法によってシラン、ジシラン、或い
はオゾンTEOSを用いて形成された酸化シリコン膜に
よって構成する、請求項11に記載の半導体装置の製造
方法。
20. The method of claim 1, wherein the first protective insulating film is formed by atmospheric pressure CVD.
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein the semiconductor device is formed using a silicon oxide film formed using silane, disilane, or ozone TEOS by a low pressure CVD method.
【請求項21】 前記第1の保護絶縁膜を、常圧CVD
法或いは減圧CVD法によって形成されたリンドープ酸
化シリコン膜によって構成する、請求項11に記載の半
導体装置の製造方法。
21. The method according to claim 21, wherein the first protective insulating film is formed by atmospheric pressure CVD.
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein the method comprises a phosphorus-doped silicon oxide film formed by a low pressure CVD method.
【請求項22】 前記オゾンTEOS膜を用いて前記第
2の保護絶縁膜を形成する際のオゾン濃度を5.5%以
上に設定する、請求項11に記載の半導体装置の製造方
法。
22. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein an ozone concentration in forming the second protective insulating film using the ozone TEOS film is set to 5.5% or more.
【請求項23】 前記第1の熱処理後の前記第2の保護
絶縁膜が1×107dyn/cm2以上且つ2×109
yn/cm2以下のテンサイルストレスを有している、
請求項11に記載の半導体装置の製造方法。
23. The second protective insulating film after the first heat treatment is 1 × 10 7 dyn / cm 2 or more and 2 × 10 9 d
has a tensile stress of not more than yn / cm 2 ,
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 11.
【請求項24】 前記第1の熱処理が、300℃以上且
つ450℃以下の温度で実施される、請求項11に記載
の半導体装置の製造方法。
24. The method according to claim 11, wherein the first heat treatment is performed at a temperature of 300 ° C. or more and 450 ° C. or less.
【請求項25】 前記第1の熱処理が、少なくとも酸素
を含む雰囲気中で実施される、請求項11に記載の半導
体装置の製造方法。
25. The method according to claim 11, wherein the first heat treatment is performed in an atmosphere containing at least oxygen.
【請求項26】 前記第2の熱処理が、300℃以上且
つ450℃以下の温度で実施される、請求項11に記載
の半導体装置の製造方法。
26. The method according to claim 11, wherein the second heat treatment is performed at a temperature of 300 ° C. or more and 450 ° C. or less.
【請求項27】 前記第2の熱処理が、窒素、アルゴ
ン、及びヘリウムのうちの少なくとも1つを含む雰囲気
中で実施される、請求項11に記載の半導体装置の製造
方法。
27. The method according to claim 11, wherein the second heat treatment is performed in an atmosphere containing at least one of nitrogen, argon, and helium.
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