JP3271612B2 - 蓄積容量部の製造方法 - Google Patents

蓄積容量部の製造方法

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    • 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

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、蓄積容量部の製造
方法に関し、特にDRAM(Dynamic Random Access Me
mory)等で使用される蓄積容量部の製造方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来よりDRAM等のメモリ素子におい
ては、容量の拡大を図るためにスタック型のキャパシタ
が用いられている。以下に従来の蓄積容量部およびその
製造方法について説明する。
【0003】図7(l)は、従来の蓄積容量部の構造を
示す断面図である。同図に示すように、従来の蓄積容量
部は、シリコン等の半導体からなる基板101と、その
表面に図示しないゲート酸化膜を介して形成されたゲー
ト電極102と、酸化シリコンからなる素子分離膜10
3と、第2層間膜105および配線層106からなる多
層構造と、その上にCVDで形成された窒化膜107
と、後述のコンタクト・ホール110(図4(b))内
に形成されかつ第1導電膜111および第2導電膜11
5からなる下部電極117と、容量絶縁膜118と、上
部電極119とで構成されている。
【0004】ここで、従来の蓄積容量部の製造工程につ
いて説明する。図4〜図7は、図7(l)に示した蓄積
容量部の製造工程を示す断面図である。
【0005】まず、図4(a)に示すように、基板1に
ゲート酸化膜および拡散層(共に図示せず)とゲート電
極102とを形成し、これらによってDRAMのメモリ
セルに必要な能動素子を構成する。また、各能動素子間
に素子分離膜103を形成し、これら能動素子および素
子分離膜103を覆うようにして第1層間膜104を形
成してから、さらにその上に順次、第2層間膜105と
配線層106と窒化膜107とを形成する。
【0006】その後、窒化膜107上にフォトリソグラ
フィ等により第1レジスト・パタン108を形成する。
このとき第1レジスト・パタン108には、後述のコン
タクト・ホール110(図4(b))の位置に合わせて
開口部109を設けている。なお、第1層間膜104お
よび第2層間膜105はPSG(Phospho Silicate Gla
ss)やBPSG(Boron Phospho Silicate Glass)等で
形成され、配線層106はWSi2 等で形成されてい
る。
【0007】次いで、図4(b)に示すように、第1レ
ジスト・パタン108をマスクにして、窒化膜107と
第2層間膜105と第1層間膜104とを選択的に除去
し、基板101に達する深さのコンタクト・ホール11
0を開口する。次いで、図4(c)に示すように、不要
となった第1レジスト・パタン108を除去する。次い
で、図4(d)に示すように、コンタクト・ホール11
0内に第1導電膜111を選択的に埋め込む。なお、第
1導電膜111はポリシリコン等で形成されている。
【0008】次いで、図5(e)に示すように、窒化膜
107および第1導電膜111上に第1絶縁膜113を
形成してから、この第1絶縁膜113上に下部電極の径
に応じた第2レジスト・パタン112をフォトリソグラ
フィ等により形成する。次いで、図5(f)に示すよう
に、第2レジスト・パタン112をマスクにして第1絶
縁膜113を選択的に除去し、マスク・パタン114を
形成する。次いで、図5(g)に示すように、マスク・
パタン114、露出した窒化膜107および第1導電膜
111を覆うようにして、第2導電膜115を形成す
る。
【0009】次いで、図6(h)に示すように、第2導
電膜115上に第2絶縁膜116を形成する。次いで、
図6(i)に示すように、第2絶縁膜116をエッチバ
ックし、第2導電膜115が露出してしばらくしてから
エッチバックを停止することにより、マスク・パタン1
14を露出させる。次いで、図6(j)に示すように、
窒化膜107をエッチング・ストッパとしてマスク・パ
タン114および第2絶縁膜116を選択的に除去す
る。その結果、第1導電膜111および第2導電膜11
5からなる下部電極117ができあがる。
【0010】次いで、図7(k)に示すように、下部電
極117を覆うようにして容量絶縁膜118を形成す
る。最後に、図7(l)に示すように、容量絶縁膜11
8上に上部電極119を形成することにより、蓄積容量
部ができあがる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来技術
では、下部電極117を二つの導電膜(第1導電膜11
1と第2導電膜115)で形成していたため、導電膜を
形成する工程を2回必要とし、蓄積容量部の製造プロセ
スが長くなるという問題点があった。また、このように
下部電極を二つの導電膜で形成すると、そのつなぎ目が
洗浄や前処理工程等において壊れやすくなるという問題
点もある。特にスタック型のキャパシタにおいては、図
7(l)からも明らかなように、第1導電膜111と第
2導電膜115との接触面積が非常に小さく、そのつな
ぎ目は壊れ易い。そのため、このような破損をいかにし
て防ぐかが従来より切望されていた。本発明は、このよ
うな課題を解決するためのものであり、従来よりも壊れ
にくくかつ短い製造プロセスで実現可能な蓄積容量部の
製造方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明に係る蓄積容量部の製造方法は、半導
体基板上に能動素子を設けかつこの上に絶縁膜と配線層
層間膜とからなる多層構造を形成する工程と、前記層
間膜上に第1の絶縁膜を形成する工程と、この第1の絶
縁膜上に開口部を有したレジスト・パタンを形成し、こ
のレジスト・パタンをマスクとして前記第1の絶縁膜を
選択的に除去することで、前記開口部の箇所に前記第1
の絶縁膜から前記多層構造を介して前記半導体基板に達
する深さの第1の穴を形成する工程と、前記レジスト・
パタンを除去した後、前記第1の穴の周辺の前記第1の
絶縁膜に、前記層間膜に達する深さを有しかつ前記第1
の穴よりも大きな径を有する第2の穴を形成する工程
と、前記第1の穴の中を埋め込むとともに前記第2の穴
の内面および前記第1の絶縁膜を覆う導電膜を形成する
工程と、前記導電膜上に第2の絶縁膜を形成する工程
と、前記第1の絶縁膜が露出するまで前記第2の絶縁膜
の一部および前記導電膜の一部を除去することにより前
記導電膜からなる下部電極を形成する工程と、前記下部
電極の形成後に残った前記第1および第2の絶縁膜を除
去する工程と、前記絶縁膜の除去によって露出した前記
下部電極の表面に容量絶縁膜を形成する工程と、前記容
量絶縁膜上に上部電極を形成する工程とを有する。
【0013】また、本発明のその他の態様においては、
上記基板は、シリコンからなるものでもよい た、上
記下部電極は、その形状が円筒状であってもよい。ま
た、上記下部電極を形成する工程は、エッチバックまた
はCMPによって実施されてもよい。また、上記蓄積容
量部は、DRAMのメモリセルに用いられてもよい。
【0014】
【発明の実施の形態】次に、本発明の一つの実施の形態
について図を用いて説明する。図3(i)は、本実施の
形態に係る蓄積容量部とその周辺の構造を示す断面図で
ある。同図に示すように、本実施の形態の蓄積容量部
は、シリコン等の半導体からなる基板1と、その表面に
図示しないゲート酸化膜を介して形成されたゲート電極
2と、酸化シリコンからなる素子分離膜3と、第2層間
膜5および配線層6からなる多層構造と、その上にCV
Dで形成された窒化膜7と、後述のコンタクト・ホール
11(図1(b))内に形成されかつ導電膜14からな
る下部電極16と、容量絶縁膜17と、上部電極18と
で構成されている。
【0015】ここで、本実施の形態に係る蓄積容量部の
製造工程について説明する。図1〜図3は、図3(i)
に示した蓄積容量部の製造工程を示す断面図である。ま
ず、図1(a)に示すように、基板1にゲート酸化膜お
よび拡散層(共に図示せず)とゲート電極2とを形成
し、これらによってDRAMのメモリセルに必要な能動
素子を構成する。また、各能動素子の間に素子分離膜3
を形成し、これら能動素子および素子分離膜3を覆うよ
うにして第1層間膜4を形成してから、さらにその上に
順次、第2層間膜5と配線層6と窒化膜7とを形成す
る。
【0016】その後、窒化膜7上に第1絶縁膜8を形成
し、その上にフォトリソグラフィ等により第1レジスト
・パタン9を形成する。このとき第1レジスト・パタン
9には、後述のコンタクト・ホール11(図1(b))
の位置に合わせて開口部10を設けている。なお、第1
層間膜4および第2層間膜5および第1絶縁膜8はPS
GやBPSG等で形成され、配線層6はWSi2 等で形
成されている。
【0017】次いで、図1(b)に示すように、第1レ
ジスト・パタン9をマスクにして、第1絶縁膜8と窒化
膜107と第2層間膜105と第1層間膜104とを選
択的に除去し、基板1に達する深さのコンタクト・ホー
ル11を開口する。その後、不要となった第1レジスト
・パタン9を除去する。次いで、図1(c)に示すよう
に、これから形成する下部電極16(図3(g))の径
に応じた開口部を有する第2レジスト・パタン12をフ
ォトリソグラフィ等により形成する。次いで、図2
(d)に示すように、第2レジスト・パタン12をマス
クにして第1絶縁膜8を選択的に除去し、マスク・パタ
ン13を形成する。次いで、図2(e)に示すように、
コンタクト・ホール11内を埋め込むとともに、窒化膜
7およびマスク・パタン13を覆うようにして導電膜1
4を形成する。なお、この導電膜14はポリシリコン等
で形成されている。
【0018】次いで、図2(f)に示すように、導電膜
14上に第2絶縁膜15を形成する。次いで、図3
(g)に示すように、第2絶縁膜15をエッチバック
(またはCMP(:Chemical Mechanical Polishing))
し、導電膜16が露出してしばらくしてからエッチバッ
クを停止することにより、マスク・パタン13を露出さ
せる。次いで、図3(h)に示すように、窒化膜7をエ
ッチング・ストッパとしてマスク・パタン13および第
2絶縁膜15を選択的に除去する。その結果、円筒状の
下部電極16ができあがる。
【0019】最後に、図3(i)に示すように、下部電
極16を覆うようにして容量絶縁膜17を形成し、その
上に上部電極18を形成することにより、蓄積容量部が
できあがる。なお、容量絶縁膜17の材料としては例え
ばTa25やBST(BaSrTiO3)等を用い、上
部電極18の材料としてはポリシリコン等を用いる。
【0020】このように本実施の形態に係る蓄積容量部
の製造方法は、1回の導電膜形成で下部電極16を作製
することができ、従来よりも少ない工程数で蓄積容量部
を作ることができる。したがって、DRAM等の製造時
において、下部電極形成プロセスの短縮化を可能とし、
ひいてはDRAM製造工程全体の短縮化を図ることがで
きる。
【0021】なお、基板、絶縁層、配線層、ゲート電
極、素子分離膜、下部電極、容量絶縁膜、上部電極等の
形状および材料は上述のものに限られるものではなく、
本発明の範囲内で適宜変更することができる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したとおり本発明は、多層構造
に穴を設けてから第1の絶縁膜からなるパタンを形成
し、導電膜および第2の絶縁膜を形成し、エッチバック
によって下部電極を形成している。したがって、本発明
は下部電極を1回の形成プロセスで作ることができるた
め、従来のよりも少ない工程で蓄積容量部を製造するこ
とができる。また、従来のように下部電極の途中につな
ぎ目ができることがないため、従来のものよりも丈夫で
あるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一つの実施の形態(製造工程)を示
す断面図である。
【図2】 図1の続きの工程を示す断面図である。
【図3】 図2の続きの工程を示す断面図である。
【図4】 従来例(製造工程)を示す断面図である。
【図5】 図4の続きの工程を示す断面図である。
【図6】 図5の続きの工程を示す断面図である。
【図7】 図6の続きの工程を示す断面図である。
【符号の説明】
1…基板、2…ゲート電極、3…素子分離膜、4…第1
層間膜、5…第2層間膜、6…配線層、7…窒化膜、8
…第1絶縁膜、9…第1レジスト・パタン、10…開口
部、11…コンタクト・ホール、12…第2レジスト・
パタン、13…マスク・パタン、14…第1導電膜、1
5…第2絶縁膜、16…下部電極、17…容量絶縁膜、
18…上部電極。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に能動素子を設けかつこの
    上に絶縁膜と配線層と層間膜とからなる多層構造を形成
    する工程と、前記層間膜 上に第1の絶縁膜を形成する工程と、この第1の絶縁膜上に開口部を有したレジスト・パタン
    を形成し、このレジスト・パタンをマスクとして前記第
    1の絶縁膜を選択的に除去することで、前記開口部の箇
    所に 前記第1の絶縁膜から前記多層構造を介して前記半
    導体基板に達する深さの第1の穴を形成する工程と、前記レジスト・パタンを除去した後、前記 第1の穴の周
    辺の前記第1の絶縁膜に、前記層間膜に達する深さを有
    しかつ前記第1の穴よりも大きな径を有する第2の穴を
    形成する工程と、 前記第1の穴の中を埋め込むとともに前記第2の穴の内
    面および前記第1の絶縁膜を覆う導電膜を形成する工程
    と、 前記導電膜上に第2の絶縁膜を形成する工程と、 前記第1の絶縁膜が露出するまで前記第2の絶縁膜の一
    部および前記導電膜の一部を除去することにより前記導
    電膜からなる下部電極を形成する工程と、 前記下部電極の形成後に残った前記第1および第2の絶
    縁膜を除去する工程と、 前記絶縁膜の除去によって露出した前記下部電極の表面
    に容量絶縁膜を形成する工程と、 前記容量絶縁膜上に上部電極を形成する工程とを有する
    ことを特徴とする蓄積容量部の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 前記基板は、シリコンからなることを特徴とする蓄積容
    量部の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1において、前記下部電極は、その形状が円筒状である ことを特徴と
    する蓄積容量部の製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項1において、 前記下部電極を形成する工程は、エッチバックまたはC
    MPによって実施され ことを特徴とする蓄積容量部の
    製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項1において、 前記蓄積容量部は、DRAMのメモリセルに用いられる
    ことを特徴とする蓄積容量部の製造方法。
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