JP3550632B2 - Semiconductor device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁膜に形成された開口を介して下部電極の上に誘電体膜と上部電極が順次積層された容量体を有する半導体装置およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年の電子機器の小型化・軽量化・低電力化に伴い、VLSI(Very Large Scale Integrated Circuit )の高集積化およびデバイスの極微細化が著しく進展してきている。こうしたなか、バイポーラLSIやBiCMOSLSI(bipolar Complementary MOS LSI )の微細化においては、LSIの面積のなかで大きな割合を占めている容量体(キャパシタ;例えば、MISキャパシタ)を微細化することが重要となる。このキャパシタを微細化しつつ現在と同等以上の容量値とするには、新たな高誘電体材料を開発するか、あるいは現在用いられている誘電体膜を薄膜化する必要がある。
【0003】
従来、キャパシタの形成においては、絶縁膜に対する開口の形成をウエットエッチングによりまたはハロゲンガスを含むエッチングガスを用いたドライエッチングにより行っていた。なお、ドライエッチングにより開口を形成する場合には、コンタクトホールを形成する場合と同様に、ドライエッチングをしたのち、開口により露出された半導体基板の表面における堆積物および損傷層をケミカル・ドライエッチング等により除去するようにしていた。このようにして絶縁膜に開口を形成していた従来の半導体装置では、一般に、開口により露出された半導体基板の表面に自然酸化膜が形成されてしまう。この自然酸化膜はキャパシタの容量値の低下やバラツキの原因となるものであり、誘電体膜の薄膜化が進むにつれその影響が無視できなくなってきている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の半導体装置およびその製造方法では、この自然酸化膜の生成を制御することができなかったので、キャパシタを精度良く微細化することが難しく、LSIの微細化および信頼性の点で問題があった。
【0005】
また、キャパシタの微細化が進むにつれ絶縁膜に形成する開口の面積も小さくなるので、微小面積をエッチングする必要が生じてきた。更に、LSIの信頼性を向上させる観点から絶縁膜の開口精度を向上させる必要も生じてきた。よって、絶縁膜に対する開口の形成は、精度良くエッチングすることができる異方性ドライエッチングにより行う必要が生じてきた。
【0006】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、下部電極と誘電体膜との間に酸化抑制膜を形成することにより、キャパシタの容量値の増加およびバラツキを小さくすることができる半導体装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体装置は、絶縁膜に形成された開口を介して下部電極の上に誘電体膜と上部電極が順次積層された容量体を有するものであって、容量体が、下部電極と誘電体膜との間にSi−C結合を少なくとも一部に有する酸化抑制膜を備えるように構成したものである。
【0009】
本発明の半導体装置では、絶縁膜に形成された開口を介して下部電極の上に誘電体膜と上部電極が順次積層されて容量体が形成されている。また、下部電極と誘電体膜との間にはSi−C結合を少なくとも一部に有する酸化抑制膜が形成されており、半導体装置の製造工程中において下部電極と誘電体膜との間に酸化膜が生成されてしまうことを抑制している。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0012】
図1は本発明の一実施の形態に係る半導体装置の構成を表すものである。この半導体装置は、半導体基板(例えばp型シリコン半導体基板)1のキャパシタ形成領域にキャパシタの下部電極として不純物層(例えばN不純物拡散層)2が形成されている。この不純物層2の上には二酸化珪素(SiO)よりなる絶縁膜(例えばフィールド絶縁膜)3が形成されている。この絶縁膜3には開口3aが形成されており、不純物層2の表面のうちの一部を絶縁膜3から露出するようになっている。
【0013】
開口3aにより露出された不純物層2の上には、不純物層2の表面に酸化膜(自然酸化膜)が生成されるのを抑制するための酸化抑制膜4が形成されている。この酸化抑制膜4は、後述するように有機化合物のハロゲン化誘導体を含むエッチングガスを用いて絶縁膜3を選択的にエッチングすることにより開口3aと共に形成されるものであって、Si−C結合を少なくとも一部に有する物質により構成されている。なお、図2にこの酸化抑制膜4をX線光電子分光法により分析した結果を示す。このように図2からも、酸化抑制膜4を構成する物質が少なくとも一部にSi−C結合を有していることを確認することができる。
【0014】
この酸化抑制膜4の上には、窒化珪素(Si)よりなるキャパシタの誘電体膜5が形成されており、この誘電体膜5の上には、アルミニウム(Al)などの適宜の金属よりなる上部電極6が形成されている。
【0015】
この半導体装置では、また、絶縁膜3に下部電極である不純物層2とのコンタクトを取るためのコンタクト用開口3bが形成されており、不純物層2の表面のうち他の一部を絶縁膜3から露出するようになっている。このコンタクト用開口3bにより露出された不純物層2の上には、アルミニウムなどの適宜の金属よりなる下部電極の取り出し電極7が形成されている。
【0016】
このような構成を有する半導体装置は次のようにして製造することができる。図3および図4は図1に示した半導体装置の各工程毎における断面図である。
【0017】
まず、図3(a)に示したように、半導体基板1の上にフォトレジスト膜11を塗布形成し、それを選択的に露光してパターニングしたのち、このフォトレジスト膜11をマスクとして例えばイオン打ち込みにより半導体基板1のキャパシタ形成領域にリン(P)を埋め込みn型の不純物層2を形成する。
【0018】
次いで、フォトレジスト膜11を除去したのち、図3(b)に示したように、半導体基板1の上に、例えばアルコキシシラン(Si(OC)ガスを反応ガスとして供給しつつCVD(Chemical Vapor Deposition )法により二酸化珪素よりなる絶縁膜3を形成する。そののち、この絶縁膜3の上にフォトレジスト膜12を塗布形成してそれを選択的に露光することによりパターニングし、開口3aに対応する開口領域12aが開口されたパターンを形成する。
【0019】
続いて、このフォトレジスト膜12をマスクとして異方性ドライエッチングを行う。このとき、エッチングガスとしては、トリフルオロメタン(CHF)ガスとテトラフルオロメタン(CF)ガスとアルゴン(Ar)ガスとの混合ガスを用いる。これにより、図3(c)に示したように、絶縁膜3が選択的にエッチングされ、開口3aが形成される。また、この開口3aにより露出された不純物層2の上には、Si−C結合を少なくとも一部に有する物質により構成された酸化抑制膜4が形成されると共に、この酸化抑制膜4の上に炭素系ポリマを主体とする堆積層13が形成される。
【0020】
このようにして開口3aを形成したのち、酸素ガスによるプラズマアッシングを行い、図4(a)に示したように、フォトレジスト膜12を除去する。そののち、硫酸(HSO)と過酸化水素水(H)との混合液により洗浄を行い、更に、水酸化アンモニウム(NHOH)と過酸化水素水(H)と水(HO)との混合液により洗浄を行う。これにより、開口3aにより露出された不純物層2の上には酸化抑制膜4のみが残存した状態となる。
【0021】
洗浄をしたのち、図4(b)に示したように、絶縁膜3および酸化抑制膜4の上に例えばジクロロシラン(SiHCl)ガスとアンモニア(NH)ガスとを反応ガスとして供給しつつCVD法により窒化珪素膜14を形成する。
【0022】
窒化珪素膜14を形成したのち、図4(c)に示したように、窒化珪素膜14の上に図示しないフォトレジスト膜によりパターンを形成し、そのフォトレジスト膜をマスクとしてエッチングを行い窒化珪素膜14を選択的に除去して誘電体膜5を形成する。そののち、誘電体膜5および絶縁膜3の上に図示しないフォトレジスト膜によりパターンを形成し、そのフォトレジスト膜をマスクとしてエッチングを行い絶縁膜3を選択的に除去してコンタクト用開口3bを形成する。
【0023】
コンタクト用開口3bを形成したのち、例えば蒸着によりアルミニウムなどよりなる図示しない金属層を形成し、この金属層を選択的に除去して上部電極6と下部電極の取り出し電極7とを形成する。これにより図1に示した半導体装置となる。
【0024】
このようにして製造した半導体装置に関しその特性を調べた。まず、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法によって絶縁膜3に開口3aを形成しフォトレジスト膜12を除去すると共に洗浄をしたのち(図4(a)参照)、開口3aにより露出された不純物層2の領域に生成された酸化膜(自然酸化膜)の厚さを調べた。その結果を従来の半導体装置と比較して図5に示す。なお、従来例1というのは、開口3aをウエットエッチングにより形成したことを除き、他は本実施の形態と同様にして製造したものである。また、従来例2というのは、開口3aをハロゲンガスを含むエッチングガスを用いてドライエッチングにより形成したのちケミカル・ドライエッチングを約10Å行い、開口3aにより露出された不純物層2の領域における堆積層と損傷層とを除去したことを除き、他は本実施の形態と同様にして製造したものである。このように、本実施の形態の半導体装置は、従来の半導体装置に比べて酸化膜の膜厚が薄くなり、酸化膜の生成が抑制されることが分かる。
【0025】
また、この半導体装置において形成した酸化抑制膜4により酸化膜の生成が抑制される事実を検証した。具体的には、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法において開口3aを形成するのと同様にしてトリフルオトメタンガスとテトラフルオロメタンガスとを含むエッチングガスを用いシリコン半導体基板を3秒間異方性ドライエッチングしてその表面に酸化抑制膜を形成した。そののち、この酸化抑制膜を形成したシリコン半導体基板をなにも処理していないシリコン半導体基板と共に横型拡散炉中に挿入してドライ酸素雰囲気中において950℃で熱酸化し、酸化膜の生成状態を観察した。その結果を図6に示す。このように、本実施の形態における酸化抑制膜4を形成したものは、酸化抑制膜を形成しなかったものに比べて酸化膜の生成速度が遅くなる。すなわち、本実施の形態における酸化抑制膜4は酸化膜の生成を抑制することが分かる。
【0026】
更に、本実施の形態に係る半導体装置におけるキャパシタの容量値および半導体基板の表面に平行な同一面内における容量値の均一性を調べた。なお、誘電体膜5の膜厚は約32nmとし、開口3aの直径は約170μmとした。その結果を上述した従来例1および従来例2と共に図7に示す。このように、本実施の形態に係る半導体装置は、従来の半導体装置に比べて容量値が高くなり、かつ容量値のバラツキが小さくなることが分かる。
【0027】
このように本実施の形態に係る半導体装置によれば、開口3aにより露出された不純物層2の上に酸化抑制膜4を形成するようにしたので、不純物層2と誘電体膜5との間に酸化膜が生成してしまうことを抑制することができる。よって、キャパシタの容量値を高くすることができると共に、容量値のバラツキを小さくすることができる。
【0028】
また本実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、トリフルオロメタンガスとテトラフルオロメタンガスとアルゴンガスとの混合ガスをエッチングガスとして絶縁膜3を異方性ドライエッチングし開口3aを形成するようにしたので、開口3aにより露出された不純物層2の上に酸化抑制膜4を形成することができる。よって、不純物層2と誘電体膜5との間に酸化膜が生成してしまうことを抑制することができる。
【0029】
以上実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、絶縁膜3に開口3aを形成する際のエッチングガスとしてトリフルオロメタンガスとテトラフルオロメタンガスとアルゴンガスとの混合ガスを用いるようにしたが、トリフルオロメタンガスまたはテトラフルオロメタンガスのいずれか一方のみを含むエッチングガスを用いて異方性ドライエッチングを行うようにしてもよい。
【0030】
また、トリフルオロメタンガスおよびテトラフルオロメタンガスに限らず、ジフルオロメタン(CH)ガスなどの他の飽和フッ化物ガスのうちの少なくとも1種を含むエッチングガスを用いるようにしてもよく、オクタフルオロブテン(C)ガスやヘキサフルオロエタン(C)ガスなどの不飽和フッ化物ガスのうちの少なくとも1種を含むエッチングガスを用いるようにしてもよい。なお、飽和フッ化物ガスおよび不飽和フッ化物ガスに限らず、脂肪族フッ化物ガス、更には有機化合物のフッ素誘導体ガスであればエッチングガスとして同様に用いることができる。
【0031】
更に、有機化合物のフッ素誘導体に限らず、有機化合物のハロゲン誘導体であればエッチングガスとして同様に用いることができる。なお、好ましくは、脂肪族ハロゲン化物ガスがよく、特に好ましくは、飽和ハロゲン化ガスまたは不飽和ハロゲン化ガスがよい。
【0032】
加えて、上記実施の形態では、絶縁膜3に開口3aを形成する際のエッチングガスとして有機化合物のハロゲン誘導体とアルゴンガスとの混合ガスを用いるようにしたが、アルゴンガスを含まず有機化合物のハロゲン誘導体のみからなるエッチングガスを用いるようにしてもよい。また、アルゴンガスに限らず、ヘリウム(He)ガスなどの他の不活性ガスを含むエッチングガスを用いるようにしてもよく、一酸化炭素(CO)ガスや酸素(O)ガスを含むエッチングガスを用いるようにしてもよい。
【0033】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る半導体装置によれば、容量体が、下部電極と誘電体膜との間にSi−C結合を少なくとも一部に有する酸化抑制膜を備えるようにしたので、キャパシタの容量値を高くすることができると共に、容量値のバラツキを小さくすることができる。よって、キャパシタを精度良く微細化することができ、半導体装置の微細化を図ると共に信頼性を改善することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る半導体装置を表す構成図である。
【図2】図1に示した半導体装置の酸化抑制膜を説明するための特性図である。
【図3】図1に示した半導体装置の製造方法を表す工程図である。
【図4】図3に続く工程図である。
【図5】図1に示した半導体装置の不純物層と誘電体膜との間に生成された酸化膜に関する特性図である。
【図6】図1に示した半導体装置の酸化抑制膜による酸化抑制効果を表す特性図である。
【図7】図1に示した半導体装置の容量値およびその均一性に関する特性図である。
【符号の説明】
1…半導体基板、2…不純物層(下部電極)、3…絶縁膜、3a…開口、3b…コンタクト用開口、4…酸化抑制膜、5…誘電体膜、6…上部電極、7…下部電極の取り出し電極、11,12…フォトレジスト膜、13…堆積層、14窒化珪素膜
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device having a capacitor in which a dielectric film and an upper electrode are sequentially stacked on a lower electrode through an opening formed in an insulating film, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, with the reduction in size, weight, and power consumption of electronic devices, high integration of VLSIs (very large scale integrated circuits) and extremely miniaturization of devices have been significantly advanced. In such a situation, in miniaturization of a bipolar LSI or BiCMOS LSI (bipolar LSI), it is important to miniaturize a capacitor (capacitor; for example, a MIS capacitor) which occupies a large proportion in the area of the LSI. . In order to obtain a capacitance value equal to or higher than the current value while miniaturizing this capacitor, it is necessary to develop a new high-dielectric material or to reduce the thickness of the dielectric film currently used.
[0003]
Conventionally, in forming a capacitor, an opening in an insulating film has been formed by wet etching or dry etching using an etching gas containing a halogen gas. In the case where the opening is formed by dry etching, the deposit and the damaged layer on the surface of the semiconductor substrate exposed by the opening are subjected to chemical dry etching after the dry etching, as in the case of forming the contact hole. To remove it. In a conventional semiconductor device in which an opening is formed in an insulating film as described above, a natural oxide film is generally formed on the surface of the semiconductor substrate exposed by the opening. This natural oxide film causes a reduction or variation in the capacitance value of the capacitor, and its influence cannot be ignored as the dielectric film becomes thinner.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional semiconductor device and the method of manufacturing the same, the formation of the natural oxide film could not be controlled, so that it was difficult to miniaturize the capacitor with high accuracy, and there were problems in miniaturization and reliability of LSI. was there.
[0005]
Further, as the miniaturization of the capacitor progresses, the area of the opening formed in the insulating film becomes smaller, so that it becomes necessary to etch a very small area. Further, from the viewpoint of improving the reliability of the LSI, it has become necessary to improve the opening accuracy of the insulating film. Therefore, it has been necessary to form an opening in the insulating film by anisotropic dry etching that can be accurately performed.
[0006]
The present invention has been made in view of the above problems, and its object is by forming an acid-suppressing film between the lower electrode and the dielectric film, reducing the increase and variation in the capacitance value of the capacitor to provide a semiconductor equipment, which can.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A semiconductor device according to the present invention includes a capacitor in which a dielectric film and an upper electrode are sequentially stacked on a lower electrode through an opening formed in an insulating film, and the capacitor includes a lower electrode and a lower electrode. It is configured to include an oxidation suppressing film having at least a part of a Si—C bond between the dielectric film and the dielectric film.
[0009]
In the semiconductor device of the present invention, the capacitor is formed by sequentially laminating the dielectric film and the upper electrode on the lower electrode via the opening formed in the insulating film. Further, between the lower electrode and the dielectric film are acid-suppressing film is formed to have at least in part Si-C bond, between the lower electrode and the dielectric film in the manufacturing process of a semiconductor device The generation of an oxide film is suppressed.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0012]
FIG. 1 shows a configuration of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. In this semiconductor device, an impurity layer (for example, an N + impurity diffusion layer) 2 is formed as a lower electrode of a capacitor in a capacitor formation region of a semiconductor substrate (for example, a p-type silicon semiconductor substrate) 1. An insulating film (for example, a field insulating film) 3 made of silicon dioxide (SiO 2 ) is formed on the impurity layer 2. An opening 3 a is formed in the insulating film 3, and a part of the surface of the impurity layer 2 is exposed from the insulating film 3.
[0013]
On the impurity layer 2 exposed by the opening 3a, an oxidation suppressing film 4 for suppressing generation of an oxide film (natural oxide film) on the surface of the impurity layer 2 is formed. The oxidation suppressing film 4 is formed together with the opening 3a by selectively etching the insulating film 3 using an etching gas containing a halogenated derivative of an organic compound, as will be described later. At least in part. FIG. 2 shows the result of analyzing the oxidation suppressing film 4 by X-ray photoelectron spectroscopy. Thus, it can be confirmed from FIG. 2 that the substance constituting the oxidation suppressing film 4 has Si—C bonds in at least a part thereof.
[0014]
A dielectric film 5 of a capacitor made of silicon nitride (Si 3 N 4 ) is formed on the oxidation suppressing film 4, and an appropriate material such as aluminum (Al) is formed on the dielectric film 5. An upper electrode 6 made of metal is formed.
[0015]
In this semiconductor device, a contact opening 3b for making contact with the impurity layer 2 as a lower electrode is formed in the insulating film 3, and another part of the surface of the impurity layer 2 is It comes to be exposed from. On the impurity layer 2 exposed by the contact opening 3b, an extraction electrode 7 for a lower electrode made of an appropriate metal such as aluminum is formed.
[0016]
A semiconductor device having such a configuration can be manufactured as follows. 3 and 4 are cross-sectional views of the semiconductor device shown in FIG. 1 in respective steps.
[0017]
First, as shown in FIG. 3A, a photoresist film 11 is formed on the semiconductor substrate 1 by coating, and the photoresist film 11 is selectively exposed and patterned. By implantation, phosphorus (P) is buried in the capacitor formation region of the semiconductor substrate 1 to form an n-type impurity layer 2.
[0018]
Next, after the photoresist film 11 is removed, as shown in FIG. 3B, for example, an alkoxysilane (Si (OC 2 H 5 ) 4 ) gas is supplied onto the semiconductor substrate 1 as a reaction gas. An insulating film 3 made of silicon dioxide is formed by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. After that, a photoresist film 12 is formed on the insulating film 3 by application, and is patterned by selectively exposing the photoresist film 12 to form a pattern in which an opening region 12a corresponding to the opening 3a is opened.
[0019]
Subsequently, anisotropic dry etching is performed using the photoresist film 12 as a mask. At this time, a mixed gas of a trifluoromethane (CHF 3 ) gas, a tetrafluoromethane (CF 4 ) gas, and an argon (Ar) gas is used as an etching gas. Thereby, as shown in FIG. 3C, the insulating film 3 is selectively etched, and an opening 3a is formed. On the impurity layer 2 exposed by the opening 3a, an oxidation suppressing film 4 made of a substance having at least a part of a Si—C bond is formed, and on the oxidation suppressing film 4, A deposition layer 13 mainly composed of a carbon-based polymer is formed.
[0020]
After the opening 3a is formed in this way, plasma ashing with oxygen gas is performed to remove the photoresist film 12 as shown in FIG. After that, washing is performed with a mixed solution of sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and aqueous hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), and further, ammonium hydroxide (NH 4 OH) and aqueous hydrogen peroxide (H 2 O 2) ) And water (H 2 O). As a result, only the oxidation suppressing film 4 remains on the impurity layer 2 exposed by the opening 3a.
[0021]
After the cleaning, as shown in FIG. 4B, for example, dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ) gas and ammonia (NH 3 ) gas are supplied as a reaction gas on the insulating film 3 and the oxidation suppressing film 4. While forming, the silicon nitride film 14 is formed by the CVD method.
[0022]
After forming the silicon nitride film 14, as shown in FIG. 4C, a pattern is formed on the silicon nitride film 14 with a photoresist film (not shown), and etching is performed using the photoresist film as a mask to perform etching. The film 14 is selectively removed to form the dielectric film 5. Thereafter, a pattern is formed on the dielectric film 5 and the insulating film 3 with a photoresist film (not shown), and etching is performed using the photoresist film as a mask to selectively remove the insulating film 3 to form the contact opening 3b. Form.
[0023]
After forming the contact opening 3b, a metal layer (not shown) made of, for example, aluminum is formed by vapor deposition, and the metal layer is selectively removed to form the upper electrode 6 and the lower electrode extraction electrode 7. This results in the semiconductor device shown in FIG.
[0024]
The characteristics of the semiconductor device manufactured as described above were examined. First, an opening 3a is formed in the insulating film 3 by the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, and the photoresist film 12 is removed and washed (see FIG. 4A), and then exposed through the opening 3a. The thickness of the oxide film (natural oxide film) generated in the region of the impurity layer 2 was examined. FIG. 5 shows the result in comparison with a conventional semiconductor device. Note that Conventional Example 1 was manufactured in the same manner as in the present embodiment except that the opening 3a was formed by wet etching. Conventional example 2 is that the opening 3a is formed by dry etching using an etching gas containing a halogen gas, and then chemical dry etching is performed for about 10 °, and the deposited layer in the region of the impurity layer 2 exposed by the opening 3a is formed. Except for removing the and the damaged layer, the other parts were manufactured in the same manner as in the present embodiment. Thus, it can be seen that the semiconductor device of the present embodiment has a smaller oxide film thickness than the conventional semiconductor device, and suppresses the formation of the oxide film.
[0025]
Further, the fact that the formation of an oxide film was suppressed by the oxidation suppression film 4 formed in this semiconductor device was verified. Specifically, the silicon semiconductor substrate is anisotropically etched for 3 seconds using an etching gas containing a trifluoromethane gas and a tetrafluoromethane gas in the same manner as in forming the opening 3a in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment. An oxidation suppression film was formed on the surface by dry etching. After that, the silicon semiconductor substrate on which the oxidation suppression film was formed was inserted into a horizontal diffusion furnace together with a silicon semiconductor substrate that had not been subjected to any treatment, and thermally oxidized at 950 ° C. in a dry oxygen atmosphere to form an oxide film. Was observed. FIG. 6 shows the result. As described above, the formation rate of the oxide film in the case where the oxidation suppression film 4 is formed in the present embodiment is lower than that in the case where the oxidation suppression film is not formed. That is, it can be seen that the oxidation suppressing film 4 in the present embodiment suppresses formation of an oxide film.
[0026]
Further, the uniformity of the capacitance value of the capacitor and the capacitance value in the same plane parallel to the surface of the semiconductor substrate in the semiconductor device according to the present embodiment were examined. The thickness of the dielectric film 5 was about 32 nm, and the diameter of the opening 3a was about 170 μm. The results are shown in FIG. 7 together with Conventional Example 1 and Conventional Example 2 described above. Thus, it can be seen that the semiconductor device according to the present embodiment has a higher capacitance value and a smaller variation in the capacitance value than the conventional semiconductor device.
[0027]
As described above, according to the semiconductor device of the present embodiment, since oxidation preventing film 4 is formed on impurity layer 2 exposed by opening 3a, the gap between impurity layer 2 and dielectric film 5 is formed. It is possible to suppress the formation of an oxide film at the same time. Therefore, the capacitance value of the capacitor can be increased, and the variation in the capacitance value can be reduced.
[0028]
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, opening 3a is formed by anisotropically dry-etching insulating film 3 using a mixed gas of trifluoromethane gas, tetrafluoromethane gas, and argon gas as an etching gas. Therefore, the oxidation suppressing film 4 can be formed on the impurity layer 2 exposed by the opening 3a. Therefore, generation of an oxide film between the impurity layer 2 and the dielectric film 5 can be suppressed.
[0029]
Although the present invention has been described with reference to the embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. For example, in the above embodiment, a mixed gas of a trifluoromethane gas, a tetrafluoromethane gas, and an argon gas is used as an etching gas when forming the opening 3a in the insulating film 3, but a trifluoromethane gas or a tetrafluoromethane gas is used. Anisotropic dry etching may be performed using an etching gas containing only one of the above.
[0030]
Further, the etching gas is not limited to the trifluoromethane gas and the tetrafluoromethane gas, and may be an etching gas containing at least one of other saturated fluoride gases such as a difluoromethane (CH 2 F 2 ) gas. An etching gas containing at least one kind of unsaturated fluoride gas such as a butene (C 4 F 8 ) gas and a hexafluoroethane (C 2 F 6 ) gas may be used. The etching gas is not limited to a saturated fluoride gas and an unsaturated fluoride gas, but may be an aliphatic fluoride gas or a fluorine derivative gas of an organic compound.
[0031]
Furthermore, not only fluorine derivatives of organic compounds but also halogen derivatives of organic compounds can be similarly used as an etching gas. Preferably, an aliphatic halide gas is used, and particularly preferably, a saturated halogenated gas or an unsaturated halogenated gas is used.
[0032]
In addition, in the above-described embodiment, a mixed gas of a halogen derivative of an organic compound and an argon gas is used as an etching gas when forming the opening 3a in the insulating film 3. An etching gas consisting of only a halogen derivative may be used. Further, an etching gas containing not only an argon gas but also another inert gas such as a helium (He) gas may be used, and an etching gas containing a carbon monoxide (CO) gas or an oxygen (O 2 ) gas may be used. May be used.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, according to the semiconductor device of the present invention, since the capacitor is provided with the oxidation suppressing film having at least a part of the Si—C bond between the lower electrode and the dielectric film, Can be increased, and the variation in the capacitance value can be reduced. Therefore, there is an effect that the capacitor can be miniaturized with high accuracy, the miniaturization of the semiconductor device can be achieved, and the reliability can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a characteristic diagram for explaining an oxidation suppressing film of the semiconductor device shown in FIG.
FIG. 3 is a process chart illustrating a method for manufacturing the semiconductor device illustrated in FIG.
FIG. 4 is a process drawing following FIG. 3;
FIG. 5 is a characteristic diagram relating to an oxide film generated between an impurity layer and a dielectric film of the semiconductor device shown in FIG. 1;
FIG. 6 is a characteristic diagram illustrating an oxidation suppressing effect of an oxidation suppressing film of the semiconductor device illustrated in FIG. 1;
FIG. 7 is a characteristic diagram relating to a capacitance value and its uniformity of the semiconductor device shown in FIG. 1;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor substrate, 2 ... Impurity layer (lower electrode), 3 ... Insulating film, 3a ... opening, 3b ... Contact opening, 4 ... Oxidation suppressing film, 5 ... Dielectric film, 6 ... Upper electrode, 7 ... Lower electrode Electrodes, 11 and 12: photoresist film, 13: deposited layer, 14 silicon nitride film

Claims (1)

絶縁膜に形成された開口部を介して下部電極の上に誘電体膜と上部電極が順次積層された容量体を有する半導体装置であって、
前記容量体は、前記下部電極と前記誘電体膜との間にSi−C結合を少なくとも一部に有する酸化抑制膜を備えたことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device having a capacitor in which a dielectric film and an upper electrode are sequentially stacked on a lower electrode through an opening formed in an insulating film,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the capacitor includes an oxidation suppression film having at least a part of a Si-C bond between the lower electrode and the dielectric film.
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