JP4608880B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Description
この発明は、化学機械研磨およびエッチングにより作製される集積回路装置などの半導体装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device such as an integrated circuit device manufactured by chemical mechanical polishing and etching, and a manufacturing method thereof.
化学機械研磨(Chemical Mechanical Polishing:以下CMPと称す)は、近年の半導体集積回路の平坦化に幅広く用いられており、その応用の一つに層間絶縁膜であるメタル下層絶縁膜(InterLayer Dielectric:以下ILDと称す)の平坦化がある。以下に例として、p型シリコン基板を用いて、ポリシリコンを二層積層して電極としたキャパシタとCMOS(Complimentary MOSFET)とを含む半導体装置の製造方法について説明する。
図12は、従来の半導体装置の要部構成図であり、同図(a)は平面図、同図(b)は同図(a)のX1−X1線で切断した断面図である。
図12(a)は、例えばCMOSとキャパシタ69が形成される回路形成領域84とそれを取り囲むチップ200の外周部に配置されたパッド用電極83を示す。
Chemical mechanical polishing (hereinafter referred to as CMP) has been widely used for planarization of recent semiconductor integrated circuits, and one of its applications is a metal underlayer dielectric film (InterLayer Dielectric: hereinafter). (Referred to as ILD). As an example, a method for manufacturing a semiconductor device including a capacitor using two layers of polysilicon as an electrode and a CMOS (Complementary MOSFET) using a p-type silicon substrate will be described.
12A and 12B are main part configuration diagrams of a conventional semiconductor device, where FIG. 12A is a plan view and FIG. 12B is a cross-sectional view taken along line X1-X1 in FIG.
FIG. 12A shows a
図12(b)において、CMOSはNMOSとPMOSで構成され、NMOSはp基板51の表面層に形成されたpウェル領域53に形成され、PMOSはp基板51の表面層に形成されたnウェル領域52に形成され、キャパシタ69とパッド用電極83はpウェル領域53上のLOCOS酸化膜55上に形成される。
NMOSはpウェル領域53の表面層に形成されるnソース領域56、nドレイン領域57とこれらの領域と接続するプラグ77とゲート酸化膜60とゲート電極62で構成される。また、PMOSはnウェル領域52の表面層に形成されるpソース領域58、pドレイン領域59とこれらの領域と接続するプラグ78とゲート酸化膜61とゲート電極63で構成される。これらのプラグ77、78は配線80、81と接続する。
キャパシタ69はLOCOS酸化膜55上に形成された第1電極64、酸化膜66、第2電極67で構成され、キャパシタ用配線82はプラグ79で第2電極67と接続しILD72上に形成される。また、パッド用電極83はILD72上に形成される。
In FIG. 12B, the CMOS is composed of NMOS and PMOS, the NMOS is formed in the p-
The NMOS includes an
The
図13から図18は、図12の半導体装置の製造方法を示す図であり、工程順に示した要部製造工程断面図である。
図13に示すように、p基板51の表面層に、図示しないフォトレジストをマスクにnウェル領域52を形成し、このときnウエル領域52上に形成された図示しない酸化膜をマスクにpウェル領域53を形成し、酸化膜を除去する。この酸化膜除去により、pウェル領域53の表面の高さよりnウェル領域52の表面の高さが低くなり、段差54が生じる。
つぎに、図14に示すように、素子分離のために、pウェル領域53上、pウェル領域53とnウェル領域52の境界付近に選択酸化膜(以下、LOCOS酸化膜55と称す。LOCOSとはLocal Oxidation of Siliconである)を形成する。その後、図示しない犠牲酸化膜を形成し、nウェル領域52とpウェル領域53にそれぞれにイオン注入などによりゲート電極形成箇所下に図示しないチャネル領域を形成する。
13 to 18 are views showing a method for manufacturing the semiconductor device of FIG. 12, and are cross-sectional views of main part manufacturing steps shown in the order of steps.
As shown in FIG. 13, an n-
Next, as shown in FIG. 14, for element isolation, a selective oxide film (hereinafter referred to as LOCOS oxide film 55) is formed on the
つぎに、図15に示すように、犠牲酸化膜を除去した後、ゲート酸化膜60、61を例えば10nm形成する。その後、ポリシリコンでゲート電極62、63と、LOCOS酸化膜55上にキャパシタ69の第1電極64とを形成する。そして、通常のMOSFET形成工程にしたがって、pウェル領域53にはnチャネルMOSFET(NMOS)のnソース領域56、nドレイン領域57を形成し、nウェル領域52にはpチャネルMOSFET(PMOS)のpソース領域58、pドレイン領域59を形成する。
つぎに、図16に示すように、キャパシタ69の誘電膜となる酸化膜66をCVD(Chemical Vapor Deposition)により形成し、その上にポリシリコンでキャパシタ69の第2電極67を形成する。
つぎに、図17に示すように、表面にILD72となる酸化膜をCVDで堆積し、例えば、数10秒程度のCMP処理をして、0.6μm程度表面を削って平坦化を行う。
Next, as shown in FIG. 15, after removing the sacrificial oxide film,
Next, as shown in FIG. 16, an
Next, as shown in FIG. 17, an oxide film that becomes ILD 72 is deposited on the surface by CVD, and, for example, CMP is performed for about several tens of seconds, and the surface is flattened by cutting the surface by about 0.6 μm.
つぎに、図18に示すように、第2電極67上と、nソース領域56上、nドレイン領域57上、pソース領域58上およびpドレイン領域59上のILD72に開口部74、75、76をそれぞれ形成し、これらの開口部74、75、76をアルミニウムなどで充填してプラグ77、78、79を形成し、このプラグ77、78、79と接続する配線80、81とキャパシタ配線82およびパッド用電極83をアルミニウムで同時に形成する。この図18は、図12の従来の半導体装置の要部断面図となる。
上記プロセスにより集積回路を作製した場合、ILD72をCMP処理により平坦化すると、コンタクトを取る箇所のILD72の厚さが場所によって変わってくる。ソース領域56、58およびドレイン領域57、59などシリコン層とコンタクトする箇所のILD72の厚さは厚く、キャパシタ69を構成する第2電極67とコンタクトする箇所のILD72の厚さは薄い。そのため、ILD72の薄い第2電極67とのコンタクトは、オーバーエッチして、図19のA部で示すように、第2電極67が削れて取られると、第2電極67とプラグ79とのコンタクトは第2電極67の側面から取るようになり接触抵抗が増大してコンタクト不良となる。また、図示しないが誘電膜である酸化膜66を突き抜けて第1電極64に達してキャパシタ69が短絡することもある。
Next, as shown in FIG. 18,
In the case where an integrated circuit is manufactured by the above process, when the ILD 72 is planarized by CMP, the thickness of the ILD 72 where the contact is made varies depending on the location. The thickness of the ILD 72 where the
また、ILD72をCMP処理する際に平坦化は良好に行われるが、CMP処理は枚葉式で行われるために、研磨量がウェハ間でばらつく場合がある。また、ウェハがゴミなどの介在で傾いたり、ウェハに反りがある場合には、研磨量がウェハ面内でばらつく。このように研磨量にばらつきがあると、研磨量が少ないとILD72の厚さが厚くなり、コンタクトする箇所にILD72が残りコンタクト不良になる。一方、研磨量が多いとオーバーエッチが多すぎて前記のように第2電極67が削れ取られてしまい、コンタクト不良となる。
これらを解決するために、CMP処理でストッパ膜を用いると、ストッパ膜のパターンを形成するためにフォトマスクを追加しなければならず製造コストが増大する。
このストッパ膜を回路形成領域に設けた場合について説明する。
Further, although flattening is performed satisfactorily when the
In order to solve these problems, if a stopper film is used in the CMP process, a photomask must be added to form the pattern of the stopper film, and the manufacturing cost increases.
The case where this stopper film is provided in the circuit formation region will be described.
図20は、ストッパ膜を回路形成領域に設けた半導体装置の要部構成図であり、同図(a)は平面図、同図(b)は同図(a)のX−X線で切断した断面図である。
回路形成領域84には、キャパシタ69とストッパ膜65が4箇所に形成されている。同図(b)は図12(b)に相当する図であるが、X−X線上にはキャパシタ69が形成されていない場合の図である。
ストッパ膜65の表面の高さをキャパシタ69の第2電極67より高くするために、ストッパ膜65を形成する箇所のILD72内には高さ調整用の第1ポリシリコン膜64、第2ポリシリコン膜67がキャパシタ69の第1電極64、第2電極67と同時に形成されている。このストッパ膜65を設けることで、ILD72の研磨量を所定量にすることができる(例えば、特許文献1)。
20A and 20B are main part configuration diagrams of a semiconductor device in which a stopper film is provided in a circuit formation region. FIG. 20A is a plan view, and FIG. 20B is cut along line XX in FIG. FIG.
In the
In order to make the height of the surface of the
しかし、ストッパ膜65として昨日するためには面積や数が必要となるためて、ストッパ膜65を形成する部分を回路形成領域84内に設けると回路形成領域84の面積が減少する。
この回路形成領域の面積を減少させないために、層間絶縁膜の膜厚を管理するモニターパターンをスクライブラインに設けて、層間絶縁膜の膜厚を測定して管理する方法が報告されている(例えば、特許文献2)。
In order not to reduce the area of this circuit formation region, a method of measuring and managing the thickness of the interlayer insulating film by providing a monitor pattern for controlling the thickness of the interlayer insulating film on the scribe line has been reported (for example, Patent Document 2).
しかし、回路形成領域84の面積が減少しないように、ストッパ膜65をスクライブラインに設ける場合、スクライブラインには、PCM(Process Control Monitor)等のモニタを多数形成することが多く、ストッパ膜65を形成する面積が十分に得られないことがある。このストッパ膜65の面積が小さいと、CMP処理でストッパ膜65が削られて前記のILD72の研磨量がばらつき、コンタクト不良を起こす。
この発明の目的は、前記の課題を解決してコンタクト不良を防止できる半導体装置およびその製造方法を提供することにある。
However, when the
An object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same that can solve the above-described problems and prevent contact failure.
前記の目的を達成するために、半導体基板上の層間絶縁膜上に形成されたパッド用電極を有する半導体装置の製造方法において、
前記半導体基板上に第1層間絶縁膜を形成する工程と、前記パッド用電極を形成する箇所の真下で前記第1層間絶縁膜上に研磨停止層を形成する工程と、前記第1層間絶縁膜上と前記研磨停止層上に第2層間絶縁膜を形成する工程と、該第2層間絶縁膜を前記研磨停止層が露出するまで研磨し平坦化する工程と、前記第1層間絶縁膜及び前記第2層間絶縁膜にコンタクト孔を形成する工程と、前記研磨停止層の真上にパッド用電極を形成する工程とを含み、前記研磨停止層を形成する工程では回路形成領域には前記研磨停止層を形成しない製造方法とする。
In order to achieve the above object, in a method of manufacturing a semiconductor device having a pad electrode formed on an interlayer insulating film on a semiconductor substrate,
Forming a first interlayer insulating film on the semiconductor substrate; forming a polishing stopper layer on the first interlayer insulating film directly below a portion where the pad electrode is formed; and the first interlayer insulating film. Forming a second interlayer insulating film on the top and the polishing stopper layer; polishing and planarizing the second interlayer insulating film until the polishing stopper layer is exposed; and the first interlayer insulating film and the Forming a contact hole in the second interlayer insulating film; and forming a pad electrode immediately above the polishing stopper layer; in the step of forming the polishing stopper layer, stop the polishing in the circuit formation region. The manufacturing method does not form a layer .
また、半導体基板上の層間絶縁膜上に形成されたパッド用電極と、該層間絶縁膜内に形成した上下二層の電極を有するキャパシタとを有する半導体装置の製造方法において、
前記半導体基板上に選択的に素子分離絶縁膜を形成する工程と、
第1導電材料を前記素子分離絶縁膜上に形成し、前記キャパシタを形成する箇所および前記パッド用電極を形成する箇所の真下の前記第1導電材料を残し他を除去する工程と、
前記半導体基板上全面に誘電膜を形成する工程と、
第2電極材料を前記第1導電材料の真上の前記誘電膜上に形成する工程と、
前記半導体基板上全面に第1層間絶縁膜を形成する工程と、
前記パッド用電極を形成する箇所の真下の前記第2導電材料の真上の前記第1層間絶縁膜上、及び前記キャパシタを形成する箇所の前記第2導電材料の真上の前記第1層間絶縁膜上に研磨停止層を形成する工程と、
前記半導体基板上全面に第2層間絶縁膜を形成する工程と、
前記第2層間絶縁膜を前記研磨停止層が露出するまで平坦化する工程と、
前記第2層間絶縁膜、前記第1層間絶縁膜及び前記誘電膜に前記半導体基板に達するコンタクト孔を形成するとともに、前記キャパシタ形成箇所の前記研磨停止層及び前記第1層間絶縁膜に前記第2導電材料に達するコンタクト孔を形成する工程と、
前記研磨停止層の真上に前記パッド電極を形成する工程とを含み、前記研磨停止層を形成する工程では前記キャパシタ形成箇所以外の回路形成領域には前記研磨停止層を形成しない製造方法とする。
Further, in a method of manufacturing a semiconductor device having a pad electrode formed on an interlayer insulating film on a semiconductor substrate and a capacitor having two upper and lower electrodes formed in the interlayer insulating film,
Forming an element isolation insulating film selectively on the semiconductor substrate;
Forming a first conductive material on the element isolation insulating film , leaving the first conductive material directly under a portion where the capacitor is formed and a portion where the pad electrode is formed;
Forming a dielectric film on the entire surface of the semiconductor substrate;
Forming a second electrode material on the dielectric film directly above the first conductive material;
Forming a first interlayer insulating film on the entire surface of the semiconductor substrate;
The first interlayer insulating film on the first interlayer insulating film directly above the second conductive material immediately below the portion where the pad electrode is to be formed, and on the first interlayer insulating film directly above the second conductive material where the capacitor is to be formed. Forming a polishing stopper layer on the film;
Forming a second interlayer insulating film on the entire surface of the semiconductor substrate;
Planarizing the second interlayer insulating film until the polishing stopper layer is exposed;
Contact holes reaching the semiconductor substrate are formed in the second interlayer insulating film, the first interlayer insulating film, and the dielectric film, and the second stopper is formed in the polishing stopper layer and the first interlayer insulating film at the capacitor formation location. Forming a contact hole reaching the conductive material;
Look including the step of forming the pad electrode directly above the polishing stop layer, wherein the circuit forming region other than the capacitor formation portion, in the process of forming a polish stop layer and a manufacturing method which does not form the polishing stop layer To do.
また、前記平坦化する工程の後でコンタクト孔を形成する工程の前に前記半導体基板全面に第3層間絶縁膜を形成する工程を含むとよい。
また、前記素子分離絶縁膜が前記半導体基板を選択酸化した選択酸化膜であるとよい。
また、前記コンタクト孔を形成する工程は、前記半導体基板に達するコンタクト孔を形成する工程と同時に、前記研磨停止層のエッチングレートが前記誘電膜、及び前記第1から第2または第1から第3層間絶縁膜のエッチングレートより小さい条件で行うとよい。
Further, a step of forming a third interlayer insulating film on the entire surface of the semiconductor substrate may be included before the step of forming the contact hole after the step of planarization.
The element isolation insulating film may be a selective oxide film obtained by selectively oxidizing the semiconductor substrate.
In the step of forming the contact hole, simultaneously with the step of forming the contact hole reaching the semiconductor substrate, the etching rate of the polishing stopper layer is the dielectric film and the first to second or first to third. The etching may be performed under conditions lower than the etching rate of the interlayer insulating film.
また、前記研磨停止層がシリコン窒化膜からなり、前記素子分離絶縁膜、前記誘電膜、及び前記第1から第2または第1から第3層間絶縁膜がシリコン酸化膜からなるとよい。
また、前記平坦化する工程をCMP処理で行うとよい。
The polishing stopper layer may be made of a silicon nitride film, and the element isolation insulating film, the dielectric film, and the first to second or first to third interlayer insulating films may be made of a silicon oxide film.
Further, the planarization step may be performed by a CMP process.
この発明によれば、ストッパ膜を設けることで、CMP処理によるILDの膜厚のばらつきを抑えることができる。
また、このストッパ膜をパッド用電極形成箇所に設けることで、回路形成領域の面積の減少を防止できる。
また、キャパシタの第2電極に達する開口部と同時に半導体基板に達する開口部を形成する場合、キャパシタ上に形成されるストッパ膜のエッチングレートがILDのエッチングレートより小さい条件でエッチングを行うことで、キャパシタの第2電極が過度に削れることを防止することができて、コンタクト不良を防止できる。
また、このストッパ膜をパッド用電極形成箇所に設けることで、回路形成領域の面積の減少を防止できる。
According to the present invention, by providing the stopper film, variations in the ILD film thickness due to the CMP process can be suppressed.
Further, by providing this stopper film at the pad electrode formation site, it is possible to prevent the area of the circuit formation region from being reduced.
Further, when forming the opening reaching the semiconductor substrate at the same time as the opening reaching the second electrode of the capacitor, etching is performed under the condition that the etching rate of the stopper film formed on the capacitor is smaller than the etching rate of the ILD, It is possible to prevent the second electrode of the capacitor from being excessively shaved and to prevent contact failure.
Further, by providing this stopper film at the pad electrode formation site, it is possible to prevent the area of the circuit formation region from being reduced.
この発明の実施の最良の形態は、集積回路を形成する場合などで、標高の最も高いパッド用電極形成箇所にCMP処理で平坦化した層間絶縁膜上にストッパ膜(研磨停止層)を設けることで、回路形成領域の面積を減少させることがなくなる。また、キャパシタの第2電極に達する開口部と同時に半導体基板に達する開口部を形成する場合、層間絶縁膜よりストッパ膜の方がエッチングレートが小さい条件でエッチングを行うと、層間絶縁膜内で標高の高い箇所に形成したキャパシタの電極とのコンタクト不良を防止することができることである。つぎに、具体的な実施例について図を用いて説明する。 The best mode for carrying out the present invention is, for example, in the case of forming an integrated circuit. A stopper film (polishing stop layer) is provided on an interlayer insulating film flattened by CMP at a pad electrode forming portion having the highest altitude. Thus, the area of the circuit formation region is not reduced. Further, when the opening reaching the semiconductor substrate is formed simultaneously with the opening reaching the second electrode of the capacitor, if the etching is performed under the condition that the stopper film has a lower etching rate than the interlayer insulating film, the altitude is increased in the interlayer insulating film. It is possible to prevent contact failure with the electrode of the capacitor formed at a high point. Next, specific examples will be described with reference to the drawings.
図1は、この発明の第1実施例の半導体装置の要部構成図であり、同図(a)は平面図、同図(b)は同図(a)のX1−X1線で切断した断面図である。
図1(a)は、例えばCMOSとキャパシタ19が形成される回路形成領域34とそれを取り囲むチップ100の外周部に配置されたパッド用電極33を示す。
図1(b)において、CMOSはNMOSとPMOSで構成され、NMOSはp基板1の表面層に形成されたpウェル領域3に形成され、PMOSはp基板1の表面層に形成されたnウェル領域2に形成され、キャパシタ19とパッド用電極33はpウェル領域3上のLOCOS酸化膜5上に形成される。
NMOSはpウェル領域3の表面層に形成されるnソース領域6、nドレイン領域7とこれらの領域と接続するプラグ27とゲート酸化膜10とゲート電極12で構成される。また、PMOSはnウェル領域2の表面層に形成されるpソース領域8、pドレイン領域9とこれらの領域と接続するプラグ28とゲート酸化膜11とゲート電極13で構成される。これらのプラグ27、28は配線30、31と接続する。
1A and 1B are main part configuration diagrams of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is cut along a line X1-X1 in FIG. It is sectional drawing.
FIG. 1A shows a
In FIG. 1B, the CMOS is composed of NMOS and PMOS, the NMOS is formed in the
The NMOS is composed of an
キャパシタ19はLOCOS酸化膜5上に形成された第1電極14、酸化膜16、第2電極17で構成され、キャパシタ用配線32はプラグ29で第2電極17と接続しILD22から露出したストッパ膜20上に形成される。
また、パッド用電極33はLOCOS酸化膜5上のILD22内部に形成された第1ポリシリコン膜15、第2ポリシリコン膜18とILD22から露出したストッパ膜21上に形成される。
パッド用電極33下のストッパ膜21の表面の高さがキャパシタ19の第2電極17の表面の高さやソース領域/ドレイン領域の表面の高さより高くなるようにする。尚、表面の高さとは、ここでは半導体基板表面で最も低い表面からの高さをいう。
The
The
The height of the surface of the
図2から図7は、この発明の第2実施例の半導体装置の製造方法を示す図であり、工程順に示した要部製造工程断面図である。この半導体装置の製造方法は、図1の半導体装置の製造方法を示すものである。また、これらの工程断面図は、図1(b)に相当する断面図である。
図2に示すように、p基板1の表面層に、図示しないフォトレジストをマスクにnウェル領域2を形成し、このときnウエル領域2上に形成された図示しない酸化膜をマスクにpウェル領域3を形成し、酸化膜を除去する。この酸化膜除去により、pウェル領域3の表面の高さよりnウェル領域1の表面の高さが低くなり、段差4が生じる。
つぎに、図3に示すように、素子分離のために、pウェル領域3上、pウェル領域3とnウェル領域1の境界付近にLOCOS酸化膜5を形成する。その後、図示しない犠牲酸化膜を形成し、nウェル領域1とpウェル領域3のそれぞれにイオン注入などによりゲート電極形成箇所下に図示しないチャネル領域を形成する。
2 to 7 are views showing a method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention, and are cross-sectional views showing main part manufacturing steps shown in the order of steps. This method of manufacturing a semiconductor device shows the method of manufacturing the semiconductor device of FIG. Moreover, these process sectional views are sectional views corresponding to FIG.
As shown in FIG. 2, an n-
Next, as shown in FIG. 3, a
つぎに、図4に示すように、犠牲酸化膜を除去した後、ゲート酸化膜10、11を例えば10nm形成する。その後、ポリシリコンでゲート電極12、13と、LOCOS酸化膜5上にキャパシタ19の第1電極14とパッド用電極33形成箇所に高さ調整用の第1ポリシリコン膜15とを同時に形成する。この第1ポリシリコン膜15を形成するのは、後で形成するパッド用電極33形成箇所のストッパ膜21の表面の高さをキャパシタ19形成箇所のストッパ膜20の表面の高さと同一とするために必要である。そして、通常のMOSFET形成工程にしたがって、pウェル領域3にはnチャネルMOSFET(NMOS)のnソース領域6、nドレイン領域7を形成し、nウェル領域2にはpチャネルMOSFET(PMOS)のpソース領域8、pドレイン領域9を形成する。
つぎに、図5に示すように、キャパシタ19の誘電膜となる酸化膜16をCVDにより形成し、その上にポリシリコンでキャパシタ19の第2電極17と、高さ調整用の第2ポリシリコン膜18を同時に形成する。この第2ポリシリコン膜18を形成するのは、後で形成するパッド用電極33形成箇所に形成されるストッパ膜21の表面の高さをキャパシタ19形成箇所のストッパ膜20の表面の高さと同一にして、キャパシタ19の第2電極17がCMP処理で削られることを防止する。
Next, as shown in FIG. 4, after removing the sacrificial oxide film,
Next, as shown in FIG. 5, an
また、これらのストッパ膜20、21の表面の高さは、回路形成領域34内に形成されるゲート電極12、13やソース領域/ドレイン領域など他の箇所の表面の高さよりも高くすることで、CMP処理で表面が削られるのを防止する。
つぎに、図6に示すように、第2電極17上と第2ポリシリコン膜18上にILD22となる酸化膜を形成し、この酸化膜上のキャパシタ19形成箇所とパッド用電極33形成箇所に窒化膜でストッパ膜20、21を形成する。その後、さらにその表面にILD22となる酸化膜をCVDで堆積させた後、このILD22となる酸化膜をパッド用電極33形成箇所のストッパ膜21が露出するまでCMP処理をして平坦化する。このとき、第2電極17上のストッパ膜20も露出する。尚、CPM処理した後はストッパ膜20、21は役目を終えるので削除しても構わない。
Further, the heights of the surfaces of these
Next, as shown in FIG. 6, an oxide film to be
つぎに、図7に示すように、第2電極17上のストッパ膜20と、nソース領域6上、nドレイン領域7上、pソース領域8上およびpドレイン領域9上のILD22に開口部24、25、26をそれぞれ形成し、これらの開口部24、25、26をアルミニウムなどで充填してプラグ27、28、29を形成し、これらのプラグ27、28、29と接続する配線30、31とキャパシタ配線32と、ストッパ膜21上にパッド用電極33をアルミニウムで同時に形成する。前記したように、このパッド用電極33下のストッパ膜21の表面の高さが他の箇所より高くなるようにストッパ膜21は形成される。
パッド用電極33形成箇所にストッパ膜21を形成することで、回路形成領域34の面積を小さくすることがない。
また、開口部24、25、26を同時にエッチングにより形成する際、第2電極20上に形成されるストッパ膜20のエッチングレートをILD22のエッチングレートより小さい条件で行うことで、第2電極17のオーバーエッチングを減少できるので、コンタクト不良を防止できる。
Next, as shown in FIG. 7, the
By forming the
Further, when the
図8は、この発明の第3実施例の半導体装置の製造方法を示す図であり、同図(a)から同図(b)は工程順に示した要部製造工程断面図である。これら図は図6、図7に相当する図であり、図8(b)はこの発明の半導体装置の要部断面図でもある。
第2実施例との違いは、図6の工程で、ILD22となる酸化膜を第2電極17上および第2ポリシリコン膜18上に形成しないで、窒化膜のストッパ膜20、21を形成した点である。こうすることで、ストッパ膜20、21の形成と、第2電極17、第2ポリシリコン膜18の形成を1枚のマスクで同時にできるため、工程の短縮とフォトマスク枚数の削減ができる。
尚、パッド用電極33下のストッパ膜21はpウェル領域3上のLOCOS酸化膜5上に形成されており、その表面の高さはチップ100内で一番高くなる。
FIG. 8 is a view showing a method of manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention. FIGS. 8A to 8B are sectional views showing the main part manufacturing steps shown in the order of steps. These drawings correspond to FIGS. 6 and 7, and FIG. 8B is a cross-sectional view of the main part of the semiconductor device of the present invention.
The difference from the second embodiment is that the
The
図9は、この発明の第4実施例の半導体装置の製造方法を示す図であり、同図(a)から同図(b)は工程順に示した要部製造工程断面図である。これらの図は図6、図7に相当する図であり、図9(b)はこの発明の半導体装置の要部断面図でもある。これらの要部製造工程断面図は、図1(a)のX2−X2で切断した要部断面図に相当する。
第3実施例との違いは、キャパシタ19がnウェル領域2上のLOCOS酸化膜5上にに形成されている点である。こうすることで、キャパシタ19となる部分の第2電極17上のB部にはnウエル領域2とpウェル領域3の段差分のILD22が形成される。
第2電極20と隣接してILD22上に配線35が形成された場合、このILD22が層間絶縁膜となって、配線35と第2電極17との間の絶縁を確保できる。
尚、パッド用電極33下のストッパ膜21はpウェル領域3上のLOCOS酸化膜5上に形成されており、その表面の高さはチップ100内で一番高くなる。
FIG. 9 is a view showing a method of manufacturing a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention, and FIGS. 9A to 9B are sectional views showing the principal part manufacturing steps shown in the order of steps. These drawings correspond to FIGS. 6 and 7, and FIG. 9B is a cross-sectional view of the main part of the semiconductor device of the present invention. These principal part manufacturing process sectional views correspond to principal part sectional views cut along X2-X2 in FIG.
The difference from the third embodiment is that the
When the
The
図10は、この発明の第5実施例の半導体装置の製造方法を示す図であり、同図(a)から同図(b)は工程順に示した要部製造工程断面図である。これらの図は図6、図7に相当する図であり、図10(b)はこの発明の半導体装置の要部断面図でもある。
第3実施例との違いは、CMP処理での平坦化した後の図8(a)のILD22の表面36(スパッタ膜20、22の表面でもある)にさらにILDとなる酸化膜37を形成した点である。こうすることにより、窒化膜のストッパ膜20、21が多少CMP処理で削られても、ILD22の膜厚を十分厚く確保することができる。この場合も第4実施例と同様にILD22上に形成される配線35と第2電極17との間の絶縁を確保できる。
10A and 10B are views showing a method of manufacturing a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention. FIGS. 10A to 10B are cross-sectional views showing the main part manufacturing steps shown in the order of steps. These drawings correspond to FIGS. 6 and 7, and FIG. 10B is a cross-sectional view of the main part of the semiconductor device of the present invention.
The difference from the third embodiment is that an oxide film 37 to be an ILD is further formed on the surface 36 of the ILD 22 (also the surface of the sputtered
図11は、この発明の第6実施例の半導体装置の要部断面図である。これはキャパシタ19が無い場合である。この半導体装置の製造方法は第2実施例において、キャパシタ19を削除すればよい。キャパシタ19がないために、図4の第1ポリシリコン膜15および図5の第2ポリシリコン膜18などを形成する必要がない。この場合も、パッド用電極33形成箇所にストッパ膜21を形成することで、回路形成領域34の面積は減少しない。
FIG. 11 is a sectional view showing the principal part of a semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention. This is the case where there is no
1 p基板
2 nウェル領域
3 pウェル領域
4 段差
5 LOCOS酸化膜
6 nソース領域
7 nドレイン領域
8 pソース領域
9 pドレイン領域
10、11 ゲート酸化膜
12、13 ゲート電極
14 第1電極
15 第1ポリシリコン膜
16 酸化膜
17 第2電極
18 第2ポリシリコン膜
19 キャパシタ
20、21 ストッパ膜
22 ILD
24、25、26 開口部
27、28、29 プラグ
30、31 配線
32 キャパシタ配線
33 パッド用電極
34 回路形成領域
35 配線
100 チップ
1 p substrate 2 n well region 3
24, 25, 26
Claims (7)
前記半導体基板上に第1層間絶縁膜を形成する工程と、前記パッド用電極を形成する箇所の真下で前記第1層間絶縁膜上に研磨停止層を形成する工程と、前記第1層間絶縁膜上と前記研磨停止層上に第2層間絶縁膜を形成する工程と、該第2層間絶縁膜を前記研磨停止層が露出するまで研磨し平坦化する工程と、前記第1層間絶縁膜及び前記第2層間絶縁膜にコンタクト孔を形成する工程と、前記研磨停止層の真上にパッド用電極を形成する工程とを含み、前記研磨停止層を形成する工程では回路形成領域には前記研磨停止層を形成しないことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In a method for manufacturing a semiconductor device having a pad electrode formed on an interlayer insulating film on a semiconductor substrate,
Forming a first interlayer insulating film on the semiconductor substrate; forming a polishing stopper layer on the first interlayer insulating film directly below a portion where the pad electrode is formed; and the first interlayer insulating film. Forming a second interlayer insulating film on the top and the polishing stopper layer; polishing and planarizing the second interlayer insulating film until the polishing stopper layer is exposed; and the first interlayer insulating film and the forming a contact hole in the second interlayer insulating film, seen including a step of forming a pad electrode directly above the polishing stop layer, the abrasive in the circuit formation region in the step of forming a polish stop layer A method of manufacturing a semiconductor device, wherein no stop layer is formed .
前記半導体基板上に選択的に素子分離絶縁膜を形成する工程と、
第1導電材料を前記素子分離絶縁膜上に形成し、前記キャパシタを形成する箇所および前記パッド用電極を形成する箇所の真下の前記第1導電材料を残し他を除去する工程と、
前記半導体基板上全面に誘電膜を形成する工程と、
第2電極材料を前記第1導電材料の真上の前記誘電膜上に形成する工程と、
前記半導体基板上全面に第1層間絶縁膜を形成する工程と、
前記パッド用電極を形成する箇所の真下の前記第2導電材料の真上の前記第1層間絶縁膜上、及び前記キャパシタを形成する箇所の前記第2導電材料の真上の前記第1層間絶縁膜上に研磨停止層を形成する工程と、
前記半導体基板上全面に第2層間絶縁膜を形成する工程と、
前記第2層間絶縁膜を前記研磨停止層が露出するまで平坦化する工程と、
前記第2層間絶縁膜、前記第1層間絶縁膜及び前記誘電膜に前記半導体基板に達するコンタクト孔を形成するとともに、前記キャパシタ形成箇所の前記研磨停止層及び前記第1層間絶縁膜に前記第2導電材料に達するコンタクト孔を形成する工程と、
前記研磨停止層の真上に前記パッド電極を形成する工程とを含み、前記研磨停止層を形成する工程では前記キャパシタ形成箇所以外の回路形成領域には前記研磨停止層を形成しないことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In a method for manufacturing a semiconductor device comprising a pad electrode formed on an interlayer insulating film on a semiconductor substrate and a capacitor having two upper and lower electrodes formed in the interlayer insulating film,
Forming an element isolation insulating film selectively on the semiconductor substrate;
Forming a first conductive material on the element isolation insulating film , leaving the first conductive material directly under a portion where the capacitor is formed and a portion where the pad electrode is formed;
Forming a dielectric film on the entire surface of the semiconductor substrate;
Forming a second electrode material on the dielectric film directly above the first conductive material;
Forming a first interlayer insulating film on the entire surface of the semiconductor substrate;
The first interlayer insulating film on the first interlayer insulating film directly above the second conductive material immediately below the portion where the pad electrode is to be formed, and on the first interlayer insulating film directly above the second conductive material where the capacitor is to be formed. Forming a polishing stopper layer on the film;
Forming a second interlayer insulating film on the entire surface of the semiconductor substrate;
Planarizing the second interlayer insulating film until the polishing stopper layer is exposed;
A contact hole reaching the semiconductor substrate is formed in the second interlayer insulating film, the first interlayer insulating film, and the dielectric film, and the second stopper is formed in the polishing stopper layer and the first interlayer insulating film at the capacitor formation location. Forming a contact hole reaching the conductive material;
Characterized in that said saw including a step of forming the pad electrode directly above the polishing stop layer, wherein the the circuit forming region other than the capacitor formation portion, in the process of forming the polishing layer does not form the polish stop layer A method for manufacturing a semiconductor device.
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