JP4439429B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
Manufacturing method of semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP4439429B2 JP4439429B2 JP2005136211A JP2005136211A JP4439429B2 JP 4439429 B2 JP4439429 B2 JP 4439429B2 JP 2005136211 A JP2005136211 A JP 2005136211A JP 2005136211 A JP2005136211 A JP 2005136211A JP 4439429 B2 JP4439429 B2 JP 4439429B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- insulating film
- forming
- pattern
- contact
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 11
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 25
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 18
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 14
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 11
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 10
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 description 25
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 25
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 20
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 20
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 16
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 14
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 12
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 10
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000005380 borophosphosilicate glass Substances 0.000 description 7
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 7
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 7
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 5
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N tungsten disilicide Chemical compound [Si]#[W]#[Si] WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910021342 tungsten silicide Inorganic materials 0.000 description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Description
この発明は、例えばダイナミックRAM(以下、DRAMと称す)のセル構造に係わり、特に、ビット線の上方にメモリセルキャパシタをビット線に対して自己整合的に形成するSTC(Stacked Capacitor) 型の半導体記憶装置に適用される半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a cell structure of, for example, a dynamic RAM (hereinafter referred to as DRAM), and in particular, an STC (Stacked Capacitor) type semiconductor in which a memory cell capacitor is formed above a bit line in a self-aligned manner with respect to the bit line. the method of manufacturing a semiconductor equipment to be applied to the storage device about.
近時、半導体記憶装置、特に、DRAMは大規模集積化が進んでいる。それに伴って単位記憶素子の占める割合が一層縮小される傾向にあり、リード・ライトに十分な容量(20fF以上)を得るため、メモリセルキャパシタ及びメモリセルトランジスタの3次元化は必須である。このため、トレンチ型キャパシタ及びSTC型キャパシタを用いたセル構造が一般化している。 Recently, semiconductor memory devices, especially DRAMs, have been integrated on a large scale. Accordingly, the proportion of unit memory elements tends to be further reduced, and in order to obtain a sufficient capacity for reading and writing (20 fF or more), it is essential to make the memory cell capacitor and the memory cell transistor three-dimensional. For this reason, a cell structure using a trench type capacitor and an STC type capacitor is generalized.
また、更なる大規模集積化に対して、STC型キャパシタを用いたセルにおいては、メモリセルキャパシタをビット線に対して自己整合的に形成する技術が重要となる。従来のSTC型キャパシタの製造方法が記載されたメモリセルが提案されている(例えば、非特許文献1参照)。図21及び図23はその例を示すものである。 Further, for further large-scale integration, in a cell using an STC type capacitor, a technique for forming a memory cell capacitor in a self-aligned manner with respect to a bit line is important. A memory cell in which a conventional method for manufacturing an STC capacitor is described has been proposed (for example, see Non-Patent Document 1). FIG. 21 and FIG. 23 show such examples.
図21はメモリセルの平面図を示している。図21において、201はチャネル領域、202はゲート電極パターン、203はビット線コンタクト、204はビット線パターン、205はストレージノードコンタクトパターン、206はストレージノード電極パターンである。 FIG. 21 shows a plan view of the memory cell. In FIG. 21, 201 is a channel region, 202 is a gate electrode pattern, 203 is a bit line contact, 204 is a bit line pattern, 205 is a storage node contact pattern, and 206 is a storage node electrode pattern.
図22は図21の22−22線に沿った断面図の製造工程を示している。図22(a)に示すように、半導体基板51上には、素子分離酸化膜52、図示せぬデータ転送用MOSトランジスタ、第1層間絶縁膜53、図示せぬビット線コンタクト、ビット線54、BPSG膜からなる第2層間絶縁膜55が形成される。次に、ビット線54の相互間に位置する第1、第2層間絶縁膜53、55に、周知のリソグラフィ法及びRIE(Reactive Ion Etching)法により、半導体基板51に達するストレージノードコンタクト56が形成される。
FIG. 22 shows a manufacturing process of a sectional view taken along the line 22-22 in FIG. As shown in FIG. 22A, on the
次に、図22(b)に示すように、全面にHTO(High Temperature Oxide)膜57を堆積し、RIE法によって全面をエッチバックして、図22(c)に示すように、ストレージノードコンタクト56の内部にHTO膜57によるサイドウォールスペーサ58を形成する。
ところで、図21に示すストレージノードコンタクトパターン205がビット線パターン204に対して合わせずれが生じていた場合、次のような問題が発生する。すなわち、図23(a)に示すように、ストレージノードコンタクト56を形成した際、ビット線54が第1、第2層間絶縁膜53、55から露出する。この状態において、図23(b)に示すように、全面にHTO膜57を堆積し、RIE法によって全面をエッチバックして、図23(c)に示すように、ストレージノードコンタクト56の内部にHTO膜57によるサイドウォールスペーサ58を形成する。すると、ビット線54上及び第2層間絶縁膜55の側壁にサイドウォールスペーサ58が形成される。しかし、ビット線54の一部分はサイドウォールスペーサ58の間隙から露出した状態となるため、後に形成される図示せぬストレージノードとビット線54とが短絡するという問題が発生する。
When the storage
また、HTO膜57の全面をエッチバックする際、HTO膜57と第2層間絶縁膜55が同じ酸化シリコン系であるため、十分な選択比を得ることができず、ビット線54上及び第2層間絶縁膜55の膜厚の制御が困難となる問題がある。
Further, when the entire surface of the
さらに、ストレージノードコンタクト56を形成する際、コンタクト開口部、コンタクト間隔共に微細なため、レジストパターンの形成そのものが困難であるという問題を有していた。また、ストレージノードコンタクト56はパターンの通り方形とはならず、図21に破線で示すように、方形のパターンに内接する最小寸法を直径とする円形となるため、接触面積が減少し、コンタクト抵抗が増加するという問題を有している。さらに、ストレージノードコンタクト56が半導体基板51に達しているため、アスペクト比が大きくなり、コンタクト開口の歩留まりが悪く、ストレージノードの埋め込みが困難となる問題を有していた。
Further, when the
この発明は、上記課題を解決するものであり、その目的とするところは、コンタクトと配線との短絡を防止できるとともに、コンタクトを自己整合的に形成することができ、しかも、配線上に形成される膜の膜厚を確実に制御できるとともに、微細なコンタクトが形成でき、コンタクト開口の歩留まりが高く、コンタクトの埋め込みが容易な半導体装置の製造方法を提供しようとするものである。 The present invention solves the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to prevent a short circuit between the contact and the wiring, and to form the contact in a self-aligning manner, and to be formed on the wiring. with the film thickness of the film can be reliably controlled that, fine contact can be formed, high yield of the contact opening, in which the buried contact is to provide a manufacturing method of easily semiconductor equipment.
この発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に第1絶縁膜を形成する工程と、前記第1絶縁膜上に第1導電体膜を形成する工程と、前記第1導電体膜上に保護膜を形成する工程と、前記保護膜及び前記第1導電体膜を局所的にエッチングし、所定間隔で隣接した複数の配線を形成する工程と、全面に第2絶縁膜を形成し、前記保護膜をストッパーとして前記第2絶縁膜を平坦化し、前記複数の配線の間に第2絶縁膜を形成する工程と、前記複数の配線上の保護膜と、前記第2絶縁膜上に前記複数の配線と直交され所定間隔で配置され、ライン/スペース状のコンタクトパターンを用いてフォトレジストを形成する工程と、前記フォトレジストと前記保護膜をマスクとして、前記第2絶縁膜及び第1絶縁膜をエッチングし、前記複数の配線の間に複数のコンタクトホールを形成する工程と、前記複数のコンタクトホール内部で少なくとも前記第1導電体膜の側壁及び前記第1絶縁膜の側壁に第3絶縁膜を形成する工程と、全面に第2導電体膜を堆積する工程と、前記保護膜をストッパーとして前記第2導電体膜を平坦化し、前記複数のコンタクトホール内にプラグを形成する工程とを具備している。 The method of manufacturing a semiconductor device of this invention includes the steps of forming a first insulating film on a semiconductor substrate, forming a first conductive film on the first insulating film, the first conductive film A step of forming a protective film, a step of locally etching the protective film and the first conductor film to form a plurality of wirings adjacent to each other at a predetermined interval, and forming a second insulating film on the entire surface, The step of planarizing the second insulating film using the protective film as a stopper to form a second insulating film between the plurality of wirings, the protective film on the plurality of wirings, and the second insulating film on the second insulating film A step of forming a photoresist using a line / space contact pattern orthogonal to a plurality of wirings at a predetermined interval, and using the photoresist and the protective film as a mask, the second insulating film and the first insulating film The film is etched to Forming a step of forming a plurality of contact holes, a third insulating film on the sidewall and the sidewall of the first insulating film of said plurality of contact holes inside at least the first conductive film between, on the entire surface A step of depositing a second conductor film, and a step of planarizing the second conductor film using the protective film as a stopper and forming plugs in the plurality of contact holes.
本発明によれば、コンタクトと配線との短絡を防止できるとともに、コンタクトを自己整合的に形成することができ、しかも、配線上に形成される膜の膜厚を確実に制御できるとともに、微細なコンタクトが形成でき、コンタクト開口の歩留まりが高く、コンタクトの埋め込みが容易な半導体装置の製造方法を提供できる。 According to the present invention, a short circuit between a contact and a wiring can be prevented, the contact can be formed in a self-aligning manner, and the film thickness of a film formed on the wiring can be reliably controlled, and a minute Contacts can be formed, high yield of the contact opening, the embedding of the contact can be provided a method of manufacturing easily semiconductor equipment.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1はこの発明の第1の実施例を示すものである。図1(a)に示すように、半導体基板11上に形成された酸化シリコン系の第1絶縁膜1上にタングステン(W)等の導電膜2、酸化シリコン系の第2絶縁膜3、窒化シリコン系の第3絶縁膜4を順次形成する。この後、所定の配線パターンを用いて、第3絶縁膜4、第2絶縁膜3、導電膜2をパターニングすることにより配線Lを形成する。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1A, a
次に、図1(b)に示すように、酸化シリコン系の第4絶縁膜5を堆積し、CMP(Chemical Mechanical Polishing) 法を用いて表面を平坦化する。次に、所定のコンタクトホールパターンを用いて、図1(c)に示すように、フォトレジスト6を形成し、このフォトレジスト6及び第3絶縁膜4に対して選択比の高いエッチング条件を用いて、第4及び第1絶縁膜5、1をRIE法によりエッチングし、コンタクトホールCHを形成する。
Next, as shown in FIG. 1B, a silicon oxide-based fourth
次に、レジスト6を除去し、全面に第5絶縁膜7を堆積し、これをRIE法によりエッチバックし、図1(d)に示すように、コンタクトホールCH内に第5絶縁膜7からなるサイドウォールスペーサ7aを形成する。このサイドウォールスペーサ7aは第1絶縁膜1、導電膜2、第2絶縁膜3、第3絶縁膜4、第4絶縁膜5の側壁に形成される。
Next, the
このように、導電膜2は第3絶縁膜4によって保護されているため、RIE法によりエッチングする際、マスクに合わせずれが生じていても導電膜2が露出することはない。したがって、その後、コンタクトホールCH内に導電層を形成しても導電膜2と導電層との短絡を防止できる。
As described above, since the
図2は、この発明の第2の実施例を示すものであり、図1と同一部分には同一符号を付す。所定の配線Lを形成するまでは、第1の実施例と同様である。配線Lを形成した後、全面に酸化シリコン系の第4絶縁膜5を堆積し、CMP法を用いて、図2(a)に示すように、第4絶縁膜5の表面を平坦化する。この際、第3絶縁膜4をCMPのストッパーとして用いることにより、第3絶縁膜4上面に合わせて第4絶縁膜5を平坦化する。
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention, and the same parts as those in FIG. The process until the predetermined wiring L is formed is the same as that in the first embodiment. After the wiring L is formed, a silicon oxide-based fourth
次に、所定のコンタクトホールパターンを用いてフォトレジスト6を形成し、フォトレジスト6及び第3絶縁膜4に対して選択比の高いエッチング条件を用いて、図2(b)に示すように、第4及び第1絶縁膜5、1をRIE法によってエッチングし、コンタクトホールCHを形成する。
Next, a
次に、レジスト6を除去した後、第5絶縁膜7を全面に堆積し、全面をRIE法を用いてエッチバックすることにより、図2(c)に示すように、コンタクトホール内に第5絶縁膜7からなるサイドウォールスペーサ7aを形成する。
Next, after removing the
この実施例においても、導電膜2は第3絶縁膜4によって保護されているため、RIE法によりエッチングする際、マスクに合わせずれが生じていても導電膜2が露出することはない。したがって、その後、コンタクトホールCH内に導電層を形成しても導電膜2と導電層との短絡を防止できる。さらに、導電膜2上の絶縁膜の膜厚は、第2、第3絶縁膜の膜厚で規定されているため、制御性が良い利点を有している。
Also in this embodiment, since the
尚、第1、第2の実施例において、第5絶縁膜7の材質は、例えば酸化シリコン系の膜、及び窒化シリコン系の膜と酸化シリコン系の膜の複合膜のいずれかであり、窒化シリコン系の膜よりも誘電率が小さく設定されている。
In the first and second embodiments, the material of the fifth insulating
図3、図4は、この発明の第3の実施例を示すものであり、第1、第2の実施例と同一部分には同一符号を付す。図3に示すストライプ状の配線パターン8を用いて、図1(a)に示すように、配線Lを形成するまでは、第1、第2の実施例と同様である。この後、全面に酸化シリコン系の第4絶縁膜5を堆積し、CMP法により、図4(a)に示すように、第3絶縁膜4上面に合わせて第4絶縁膜5の表面を平坦化する。尚、図4において、半導体基板は省略している。
3 and 4 show a third embodiment of the present invention. The same reference numerals are given to the same parts as those in the first and second embodiments. Using the stripe-shaped
次に、図3に示すように、前記配線パターン8と直交するライン/スペース状のコンタクトホールパターン9を用いて、図4(b)に示すようなフォトレジスト6を形成する。この後、このフォトレジスト6及び第3絶縁膜4に対して選択比の高いエッチング条件を用いて、第4及び第1絶縁膜5、1をRIE法によりエッチングし、配線の相互間にコンタクトホールを形成する。
Next, as shown in FIG. 3, a
次に、レジスト6を除去し、第5絶縁膜7を全面に堆積した後、これをRIE法によりエッチバックすることにより、図4(c)に示すように、コンタクトホールCH内にサイドウォールスペーサ7aを形成する。前記配線パターン8及びコンタクトホールパターン9の幅は設計ルールで定められた最小寸法とされている。
Next, after removing the resist 6 and depositing a fifth
この実施例においても、導電膜2は第3絶縁膜4によって保護されているため、RIE法によりエッチングする際、マスクに合わせずれが生じていても導電膜2が露出することはない。したがって、その後、コンタクトホールCH内に導電層を形成しても導電膜2と導電層との短絡を防止できる。また、導電膜2上の絶縁膜の膜厚は、第2、第3絶縁膜の膜厚で規定されているため、制御性が良い利点を有している。さらに、コンタクトホールパターン9がライン/スペース状であるため、コンタクトホールを容易に形成できる。しかも、ライン/スペース状のコンタクトホールパターンを使用することにより、コンタクトホールは設計ルールで定められた最小寸法を一辺とする正方形となる。したがって、コンタクトホールは従来のように最小寸法を一辺とする正方形に内接する円形とならないため、接触面積を大きくでき、コンタクト抵抗を減少させることができる。
Also in this embodiment, since the
次に、図5乃至図17を参照してこの発明の第4の実施例について説明する。この第4の実施例はこの発明をSTC型DRAMセルに適用した場合の製造方法に関わるものである。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The fourth embodiment relates to a manufacturing method when the present invention is applied to an STC type DRAM cell.
ここで、図5は、第4の実施例に適用されるマスクパターンを示す平面図である。 Here, FIG. 5 is a plan view showing a mask pattern applied to the fourth embodiment.
図6(a)、(c)は、図5のa−a線、及びc−c線に沿った断面図であり、第4の実施例の第1の工程を示している。 FIGS. 6A and 6C are cross-sectional views taken along lines aa and cc in FIG. 5 and show a first step of the fourth embodiment.
図7(a)、(c)は、図5のa−a線、及びc−c線に沿った断面図であり、図6に続く第2の工程を示している。 FIGS. 7A and 7C are cross-sectional views taken along lines aa and cc in FIG. 5 and show a second step following FIG.
図8(a)、(c)は、図5のa−a線、及びc−c線に沿った断面図であり、図7に続く第3の工程を示している。 8A and 8C are cross-sectional views taken along the lines aa and cc in FIG. 5 and show a third step following FIG.
図9(a)、(c)は、図5のa−a線、及びc−c線に沿った断面図であり、図8に続く第4の工程を示している。 FIGS. 9A and 9C are cross-sectional views taken along lines aa and cc in FIG. 5 and show a fourth step following FIG.
図10(a)、(c)は、図5のa−a線、及びc−c線に沿った断面図であり、図9に続く第5の工程を示している。 FIGS. 10A and 10C are cross-sectional views taken along lines aa and cc in FIG. 5 and show a fifth step following FIG.
図11(b)、(c)は、図5のb−b線、及びc−c線に沿った断面図であり、図10に続く第6の工程を示している。 FIGS. 11B and 11C are cross-sectional views taken along lines bb and cc in FIG. 5 and show a sixth step following FIG.
図12(b)、(c)は、図5のb−b線、及びc−c線に沿った断面図であり、図11に続く第7の工程を示している。 12B and 12C are cross-sectional views taken along lines bb and cc in FIG. 5 and show a seventh step following FIG.
図13(a)、(d)は、図5のa−a線、及びd−d線に沿った断面図であり、図12に続く第8の工程を示している。 FIGS. 13A and 13D are cross-sectional views taken along lines aa and dd in FIG. 5 and show an eighth step following FIG.
図14(a)、(d)は、図5のa−a線、及びd−d線に沿った断面図であり、図13に続く第9の工程を示している。 14A and 14D are cross-sectional views taken along the lines aa and dd in FIG. 5 and show a ninth step following FIG.
図15(a)、(d)は、図5のa−a線、及びd−d線に沿った断面図であり、図14に続く第10の工程を示している。 FIGS. 15A and 15D are cross-sectional views taken along lines aa and dd in FIG. 5 and show a tenth step following FIG.
図16(a)、(d)は、図5のa−a線、及びd−d線に沿った断面図であり、図15に続く第11の工程を示している。 FIGS. 16A and 16D are cross-sectional views taken along lines aa and dd in FIG. 5 and show an eleventh step following FIG.
図17(a)、(d)は、図5のa−a線、及びd−d線に沿った断面図であり、図16に続く第12の工程を示している。 FIGS. 17A and 17D are cross-sectional views taken along lines aa and dd in FIG. 5 and show a twelfth step following FIG.
図5において、101は素子分離を形成するための素子分離パターン、102はゲート電極を形成するためのゲート電極パターン、103はプラグを形成するためのプラグパターン、104はビット線コンタクトを形成するためのビット線コンタクトパターン、105はビット線を形成するためのビット線パターン、106はストレージノードコンタクトを形成するためのストレージノードコンタクトパターン、107はストレージノード電極を形成するためのストレージノード電極パターンである。 In FIG. 5, 101 is an element isolation pattern for forming element isolation, 102 is a gate electrode pattern for forming a gate electrode, 103 is a plug pattern for forming a plug, and 104 is for forming a bit line contact. , 105 is a bit line pattern for forming a bit line, 106 is a storage node contact pattern for forming a storage node contact, and 107 is a storage node electrode pattern for forming a storage node electrode. .
図6に示すように、半導体基板11上にSTI(Shallow Trench Isolation)技術を用いるとともに、図5に示す素子分離パターン101をマスクとして、素子分離酸化膜12を形成する。
As shown in FIG. 6, an element
次に、半導体基板11上に図示せぬゲート酸化膜を形成し、図7(a)に示すように、この上にN型ポリシリコン膜13、タングステンシリサイド膜14、窒化シリコン膜15を順次堆積する。この後、図5に示すゲート電極パターン102を用いて窒化シリコン膜15、タングステンシリサイド膜14、N型ポリシリコン膜13をパターニングし、MOSFETのゲート電極Gを形成する。次に、As等のN型不純物をイオン注入し、ソース/ドレイン拡散層16を形成する。この後、窒化シリコン膜17を全面に堆積し、これをエッチバックしてゲート電極Gの側壁に、窒化シリコン膜からなるサイドウォールスペーサ17aを形成する。
Next, a gate oxide film (not shown) is formed on the semiconductor substrate 11, and an N-
次に、図8に示すように、全面にBPSG膜18を堆積し、窒化シリコン膜15をストッパーとしてCMP法により、BPSG膜18表面を平坦化する。次に、図9に示すように、全面にレジスト19を塗布し、図5に示すプラグパターン103を用いて、リソグラフィ法により、エッチングマスク19aを形成する。次に、BPSG膜18と窒化シリコン膜15の選択比が高いエッチング条件で、エッチングマスク19a、及び窒化シリコン膜15をマスクとして、RIE法によりBPSG膜18をエッチングする。この工程により、コンタクトホール20がゲート電極Gに対して、自己整合的に形成される。
Next, as shown in FIG. 8, a
次に、レジスト19を除去した後、図10に示すように、全面にN型ポリシリコン膜21を堆積し、窒化シリコン膜15及びBPSG膜18をストッパーとして、CMP法を用いてN型ポリシリコン膜21の表面を平坦化すると同時にコンタクトホール20を埋め込み、N型ポリシリコン膜21によってプラグ21aを形成する。
Next, after removing the resist 19, as shown in FIG. 10, an N-
次に、図11に示すように、全面にBPSG膜22を堆積し、図5に示すビット線コンタクトパターン104を用いて、コンタクトホール23を形成する。次に、露出したN型ポリシリコン膜21上にタングステン膜24を選択成長させ、コンタクトホール23をタングステン膜24によって埋め込む。
Next, as shown in FIG. 11, a
次に、全面に図示せぬグルーレイヤを形成し、この上に図12に示すように、タングステン膜25、酸化シリコン膜26、窒化シリコン膜27を順次堆積し、図5に示すビット線パターン105を用いて、窒化シリコン膜27、酸化シリコン膜26、タングステン膜25、グルーレイヤをパターニングし、前記プラグ21に接続されたビット線BLを形成する。
Next, a glue layer (not shown) is formed on the entire surface, and a
次に、図13に示すように、全面に酸化シリコン膜28を堆積し、窒化シリコン膜27をストッパーとして、CMP法により、酸化シリコン膜28を平坦化する。次に、図14に示すように、全面にレジスト29を塗布し、図5に示すストレージノードコンタクトパターン106を用いて、リソグラフィ法により、エッチングマスク29aを形成する。この後、酸化シリコン膜28と窒化シリコン膜27の選択比が高いエッチング条件で、エッチングマスク29a、及び窒化シリコン膜27をマスクとして、RIE法により酸化シリコン膜28をエッチングする。この工程により、コンタクトホール30がビット線BLに対して、自己整合的に形成される。
Next, as shown in FIG. 13, a
次に、レジスト29を除去した後、図15に示すように、全面に酸化シリコン膜31を堆積する。この後、エッチバック法を用いてコンタクトホール30の内壁に、酸化シリコン膜31からなるサイドウォールスペーサ31aを形成する。次に、図16に示すように、N型ポリシリコン膜32を全面に堆積し、窒化シリコン膜27及び酸化シリコン膜28をストッパーとして、CMP法によりN型ポリシリコン膜32の表面を平坦化すると同時にコンタクトホール30をN型ポリシリコン膜32によって埋め込み、プラグ32aを形成する。
Next, after removing the resist 29, a
次に、図17に示すよう、全面にスパッタ法により、ルテニウム膜33を堆積し、図5に示すストレージノード電極パターン107を用いてパターニングする。この後、BST膜34等の高誘電体膜、及びルテニウム膜35を全面に順次堆積し、ストレージキャパシタを形成する。続いて、周知の方法により、図示せぬ配線層等を形成し、DRAMが完成される。
Next, as shown in FIG. 17, a
上記第4の実施例によれば、STC型DRAMセルにおいて、ビット線は窒化シリコン系の絶縁膜によって保護されているため、ストレージノードコンタクトパターンがビット線パターンに対して合わせずれが生じている場合においても、エッチングの際にビット線が露出することを防止できる。また、ビット線上の絶縁膜は、その膜厚で規定されるため、制御性が良好である。 According to the fourth embodiment, in the STC type DRAM cell, since the bit line is protected by the silicon nitride insulating film, the storage node contact pattern is misaligned with the bit line pattern. In this case, the bit line can be prevented from being exposed during the etching. Further, since the insulating film on the bit line is defined by the film thickness, the controllability is good.
さらに、ストレージノードコンタクトパターンがライン/スペース状であるため、ストレージノードコンタクトに丸みが生じることを防止でき、最小寸法を一辺とする正方形とすることができる。したがって、接触面積を大きくすることができ、コンタクト抵抗を減少できる。 Furthermore, since the storage node contact pattern has a line / space shape, it is possible to prevent the storage node contact from being rounded and to form a square having a minimum dimension as one side. Therefore, the contact area can be increased and the contact resistance can be reduced.
また、ストレージノードコンタクトが基板に達していず、導電体プラグを介してソース/ドレイン領域に接続しているため、アスペクト比を低減できる。したがって、ストレージノードの埋め込みが容易であり、コンタクト開口の歩留まりを向上できる。 Further, since the storage node contact does not reach the substrate and is connected to the source / drain region via the conductor plug, the aspect ratio can be reduced. Therefore, it is easy to embed a storage node, and the yield of contact openings can be improved.
さらに、サイドウォールスペーサとして、酸化シリコン系の絶縁膜を用いることにより、ビット線の容量の増大を防止でき、動作速度の高速化及び消費電流の低減を図ることができる。 Further, by using a silicon oxide insulating film as the sidewall spacer, an increase in the bit line capacitance can be prevented, and the operation speed can be increased and the current consumption can be reduced.
図18は、この発明の第5の実施例を示すものであり、図1乃至図4と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。上記第2乃至第3の実施例において、導電層2の上には第2絶縁膜3、第3絶縁膜4(第4の実施例では酸化シリコン膜26、窒化シリコン膜27)が設けられている。第3絶縁膜4(第4の実施例における窒化シリコン膜27)の材料は、次の条件を備えている。
FIG. 18 shows a fifth embodiment of the present invention. The same parts as those in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals, and only different parts will be described. In the second to third embodiments, the second
(1) 酸化シリコン膜のRIEを実施する際、酸化シリコン膜との選択比が大きい膜である。 (1) When performing RIE of a silicon oxide film, it is a film having a large selection ratio with respect to a silicon oxide film.
(2) 酸化シリコン膜のCMPを実施する際、酸化シリコン膜との選択比が大きい膜である。 (2) When performing CMP of the silicon oxide film, it is a film having a large selection ratio with respect to the silicon oxide film.
(3) プラグのCMPを実施する際、プラグとの選択比が大きい膜である。 (3) A film having a large selectivity with respect to the plug when CMP of the plug is performed.
(4) 絶縁膜である。 (4) An insulating film.
しかし、第3絶縁膜4(第4の実施例における膜27)は前述したように、窒化シリコン膜によって構成されている。この窒化シリコン膜は容量が大きく、配線中を伝搬する信号の遅延をもたらすため除去することが望ましい。
However, as described above, the third insulating film 4 (
そこで、第5の実施例では、先ず、第5絶縁膜7をエッチバックする際、エッチング時間を若干長くし、図18(a)に示すように、第3絶縁膜4の側壁に形成された第5絶縁膜7を除去する。この後、例えば熱リン酸によって処理することにより、図18(b)に示すように、第3絶縁膜4を除去する。この実施例によっても第1乃至第4の実施例と同様の効果を得ることができ、しかも、配線中を伝搬する信号の遅延を防止できる。このように、第3絶縁膜を除去することで、上記(3)(4)の条件は不要となる。上記実施例では窒化シリコン膜の場合について説明したが、例えばポリシリコンなどの導電膜を用いてもよい。
Therefore, in the fifth embodiment, first, when the fifth insulating
図19は、この発明の第6の実施例を示すものである。第1乃至第5の実施例において、第2絶縁膜3の上には第3の絶縁膜4を設けたが、上記条件 (1)(2) を満足すれば、第2絶縁膜3の上に導電性の膜を設けることも可能である。第6の実施例では、第2絶縁膜3の上にポリシリコン膜41が設けられている。このポリシリコン膜41は、酸化シリコン膜との選択比が大きいため、第1乃至第4の実施例と同様に酸化シリコン膜5をエッチングする際、配線を保護することができる。しかし、このポリシリコン膜41は導電性を有しているため、他の膜との短絡を回避するため除去する必要がある。
FIG. 19 shows a sixth embodiment of the present invention. In the first to fifth embodiments, the third
そこで、先ず、図19(a)に示すように、ポリシリコン膜41の側壁に形成された第5絶縁膜7を第5の実施例と同様にして除去する。次に、図19(b)に示すように、全面に例えばポリシリコン膜42を堆積する。この後、図19 (c)に示すように、CMP法によりポリシリコン膜41、42を除去するとともに、ポリシリコン膜42によってコンタクトホールを埋め込む。このとき、酸化シリコン膜3はストッパーとして作用する。この実施例によっても、第5の実施例と同様の効果を得ることができる。
Therefore, first, as shown in FIG. 19A, the fifth insulating
図20は、この発明の第7の実施例を示すものであり、前記第6の実施例の変形例を示すものである。この実施例において、第2絶縁膜3の上には例えばルテニウム膜43が形成され、この後、全面にルテニウム膜44が堆積される。次に、電極を加工するため、所定のパターンを用いてルテニウム膜44をエッチングし、これとともにルテニウム膜43を除去する。
FIG. 20 shows a seventh embodiment of the present invention and shows a modification of the sixth embodiment. In this embodiment, for example, a
前記第2絶縁膜3の上の膜と全面に堆積される膜は共にルテニウムである。このため、電極を加工する際、パターンが図20に示すように多少ずれた場合においても問題は生じない。
Both the film on the second
また、第2絶縁膜3の上の膜の材質は、ルテニウムに限定されるものではなく、上記条件(1)(2)を満足し、全面に堆積される膜44と同質の例えば金属系の膜であればよい。
Further, the material of the film on the second
その他、この発明の要旨を変えない範囲で種々変形実施可能なことは勿論である。 Of course, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
11…半導体基板、2…導電膜、3…第2絶縁膜、4…第3絶縁膜、5…第4絶縁膜、7…第5絶縁膜、7a…サイドウォールスペーサ、CH…コンタクトホール、8…配線パターン、9…コンタクトホールパターン、13…N型ポリシリコン膜、14…タングステンシリサイド膜、15…窒化シリコン膜、16…ソース/ドレイン拡散層、17…窒化シリコン膜、17a…サイドウォールスペーサ、21…N型ポリシリコン膜、21a…プラグ、30…コンタクトホール、31…酸化シリコン膜、31a…サイドウォールスペーサ、32…N型ポリシリコン膜、32a…プラグ、33…ルテニウム膜、34…BST膜、35…ルテニウム膜、101…素子分離パターン、102…ゲート電極パターン、103…プラグパターン、104…ビット線コンタクトパターン、105…ビット線パターン、106…ストレージノードコンタクトパターン、107…ストレージノード電極パターン、G…ゲート電極、BL…ビット線、L…配線。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Semiconductor substrate, 2 ... Conductive film, 3 ... 2nd insulating film, 4 ... 3rd insulating film, 5 ... 4th insulating film, 7 ... 5th insulating film, 7a ... Side wall spacer, CH ... Contact hole, 8 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Wiring pattern, 9 ... Contact hole pattern, 13 ... N type polysilicon film, 14 ... Tungsten silicide film, 15 ... Silicon nitride film, 16 ... Source / drain diffused layer, 17 ... Silicon nitride film, 17a ... Side wall spacer, 21 ... N-type polysilicon film, 21a ... plug, 30 ... contact hole, 31 ... silicon oxide film, 31a ... sidewall spacer, 32 ... N-type polysilicon film, 32a ... plug, 33 ... ruthenium film, 34 ...
Claims (3)
前記第1絶縁膜上に第1導電体膜を形成する工程と、
前記第1導電体膜上に保護膜を形成する工程と、
前記保護膜及び前記第1導電体膜を局所的にエッチングし、所定間隔で隣接した複数の配線を形成する工程と、
全面に第2絶縁膜を形成し、前記保護膜をストッパーとして前記第2絶縁膜を平坦化し、前記複数の配線の間に第2絶縁膜を形成する工程と、
前記複数の配線上の保護膜と、前記第2絶縁膜上に前記複数の配線と直交され所定間隔で配置され、ライン/スペース状のコンタクトパターンを用いてフォトレジストを形成する工程と、
前記フォトレジストと前記保護膜をマスクとして、前記第2絶縁膜及び第1絶縁膜をエッチングし、前記複数の配線の間に複数のコンタクトホールを形成する工程と、
前記複数のコンタクトホール内部で少なくとも前記第1導電体膜の側壁及び前記第1絶縁膜の側壁に第3絶縁膜を形成する工程と、
全面に第2導電体膜を堆積する工程と、
前記保護膜をストッパーとして前記第2導電体膜を平坦化し、前記複数のコンタクトホール内にプラグを形成する工程と
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a first insulating film on the semiconductor substrate;
Forming a first conductor film on the first insulating film;
Forming a protective film on the first conductor film;
Etching the protective film and the first conductor film locally to form a plurality of wirings adjacent at a predetermined interval;
Forming a second insulating film on the entire surface, planarizing the second insulating film using the protective film as a stopper, and forming a second insulating film between the plurality of wirings;
A step of forming a photoresist using a contact pattern in a line / space form, the protective film on the plurality of wirings, and disposed on the second insulating film at a predetermined interval orthogonal to the plurality of wirings;
Etching the second insulating film and the first insulating film using the photoresist and the protective film as a mask to form a plurality of contact holes between the plurality of wirings;
Forming a third insulating film on at least a side wall of the first conductor film and a side wall of the first insulating film inside the plurality of contact holes;
Depositing a second conductor film on the entire surface;
Flattening the second conductor film using the protective film as a stopper and forming a plug in the plurality of contact holes. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005136211A JP4439429B2 (en) | 2005-05-09 | 2005-05-09 | Manufacturing method of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005136211A JP4439429B2 (en) | 2005-05-09 | 2005-05-09 | Manufacturing method of semiconductor device |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25421895A Division JP3703885B2 (en) | 1995-09-29 | 1995-09-29 | Semiconductor memory device and manufacturing method thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005277435A JP2005277435A (en) | 2005-10-06 |
JP4439429B2 true JP4439429B2 (en) | 2010-03-24 |
Family
ID=35176684
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005136211A Expired - Fee Related JP4439429B2 (en) | 2005-05-09 | 2005-05-09 | Manufacturing method of semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4439429B2 (en) |
-
2005
- 2005-05-09 JP JP2005136211A patent/JP4439429B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2005277435A (en) | 2005-10-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3703885B2 (en) | Semiconductor memory device and manufacturing method thereof | |
US7799643B2 (en) | Method of fabricating semiconductor device having self-aligned contact plug | |
JP4456880B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
US8895400B2 (en) | Methods of fabricating semiconductor devices having buried word line interconnects | |
KR100322218B1 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
US9613967B1 (en) | Memory device and method of fabricating the same | |
JP5717943B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
US11251188B2 (en) | Semiconductor memory device and a method of fabricating the same | |
US7462899B2 (en) | Semiconductor memory device having local etch stopper and method of manufacturing the same | |
KR20020009388A (en) | A semiconductor deⅴice and method of manufacturing the same | |
KR100325472B1 (en) | Manufacturing Method of DRAM Memory Cells | |
WO2014123170A1 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing same | |
JPH11168199A (en) | Semiconductor memory device and manufacture thereof | |
US6927127B2 (en) | Method of manufacturing a semiconductor memory device | |
US6352896B1 (en) | Method of manufacturing DRAM capacitor | |
JP2010232408A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
JP4439429B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
US20030116798A1 (en) | Semiconductor device having trench capacitor and method for fabricating the same | |
CN109755180B (en) | Method for manufacturing semiconductor structure | |
WO2014123176A1 (en) | Semiconductor device and fabrication method therefor | |
US20050142740A1 (en) | Method and resulting structure for fabricating dram cell structure using oxide line spacer | |
KR20070038225A (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
KR100906646B1 (en) | Semiconductor memory device and method for manufacturing the same | |
KR100576083B1 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device | |
KR100528765B1 (en) | Method of manufacturing a semiconductor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080902 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081104 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091006 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091022 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20091208 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100105 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130115 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130115 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |