JPH05275644A - 半導体メモリ素子及びその製造方法 - Google Patents

半導体メモリ素子及びその製造方法

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JPH05275644A
JPH05275644A JP4070827A JP7082792A JPH05275644A JP H05275644 A JPH05275644 A JP H05275644A JP 4070827 A JP4070827 A JP 4070827A JP 7082792 A JP7082792 A JP 7082792A JP H05275644 A JPH05275644 A JP H05275644A
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JP
Japan
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capacitor
region
insulating film
film
silicon nitride
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Pending
Application number
JP4070827A
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English (en)
Inventor
Katsuji Iguchi
勝次 井口
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 シリコン窒化膜による庇の発生をなくすこ
と。 【構成】 コンタクトホール11aとコンタクトホール
11を開口する前にキャパシタの上部電極をなすプレー
ト電極7の下部に存在する絶縁層の内、予めコンタクト
部分のシリコン窒化膜9を取り除く。 【効果】 シリコン窒化膜によって生起するコンタクト
ホール形成上の問題点及び電気接続をする上での問題点
が解消される。更にシリコン窒化膜の除去はキャパシタ
上部電極に対して自己整合的に行う事ができる為、シリ
コン窒化膜9の除去の工程が新たに増えても、そのため
のフォト工程が増加する事はなく、工程数の増加はわず
かである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体メモリ素子及
びその製造方法に関し、更に詳しくはビット線上にキャ
パシタを形成する構造のDRAM(ダイナミック ラン
ダム アクセス メモリ)において、シリコン酸化膜を
鋳型ないしはスペーサとして用いた後、HF水溶液でエ
ッチングする工程の際に下部構造をエッチングから保護
する為に、キャパシタ形成前にHF水溶液に侵されにく
いシリコン窒化膜を堆積する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】集積度の向上と共にDRAM素子では縮
小されるメモリセル面積の中で十分大きい容量を有する
キャパシタを形成する為、プレーナ型メモリセルに代わ
ってスタック型メモリセル、トレンチ型メモリセル等の
3次元構造メモリセルが使用されている。特にスタック
型メモリセルが多くのメーカーで使用されている。スタ
ック型メモリセルではセル面積の縮小に対応するため、
従来のキャパシタ上にビット線を作製する構造から、ビ
ット線上にキャパシタを形成する構造が提案されてい
る。更にセル面積の縮小に対応する為に、キャパシタの
下部電極を円筒型、フィン型、リング付き構造、トンネ
ル型、ボックス型等の表面積を増加できる構造にする事
が提案がされている。これらの構造ではこれらの複雑な
構造を形成する為にシリコン酸化膜を鋳型ないしはスペ
ーサとして用いた後、HF水溶液でエッチングする工程
が用いられる。このエッチングの際に下部構造を保護す
る為に、キャパシタ形成前にHF水溶液に侵されにくい
シリコン窒化膜を堆積する。この様な構造のDRAM素
子ではメモリセル領域以外の領域に形成されるコンタク
トホールは前記シリコン窒化膜を貫いて形成される事に
なる。
【0003】図4は従来のDRAMを示す。図4におい
て、ゲート電極31、ビット線40をキャパシタ形成領
域A1 にもつ半導体基板32上にキャパシタ下部電極3
4,キャパシタ絶縁膜35,キャパシタ上部電極(プレ
ート電極)36からなるキャパシタが配設され、キャパ
シタ上にBPSG膜等の層間絶縁膜37を介してアルミ
合金配線(メタル膜)38が配設されている。キャパシ
タ下部電極34はコンタクト部33を介して不純物拡散
層32aと接続されている。一方、キャパシタ形成領域
1 以外の領域B1 はメモリセル以外の回路領域であ
り、この領域B1 ではビット線40とアルミ合金配線3
8を接続するためのコンタクトホール41と、不純物拡
散層32aとアルミ合金配線38を接続するためのコン
タクトホール44が形成されている。符号39はキャパ
シタ形成前にHF水溶液に侵されるのを防止するシリコ
ン窒化膜39である。コンタクトホール41,44はそ
のシリコン窒化膜を貫いて形成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前述の構造のスタック
型メモリセルを作製する場合、キャパシタを形成した後
のメタルコンタクト形成工程でメタルスパッタ前のHF
処理によって図5に示すようなシリコン窒化膜39によ
る庇39aができる。これは上述したようにこのシリコ
ン窒化膜がHF水溶液に殆ど侵されない為である。この
様な庇39aが形成されるとスパッタリングによるメタ
ル膜43の堆積工程でコンタクトホール44の底周辺部
にメタル膜43aが堆積されない場合がある(図6参
照)。極端な場合には断線の恐れもある。また、コンタ
クトホール44に窒化チタン(TiN)等のバリアメタ
ルを堆積した後、CVD法によるタングステン膜(W)
を堆積する場合にはコンタクトホール44の底が完全に
TiNで覆われていない為、W膜堆積の際のフッ素の影
響によって接合リーク電流が増加する場合がある。コン
タクトホール41の場合も同様のことが起こるおそれが
ある。
【0005】しかもシリコン窒化膜はSiO2 等の酸化
膜に比べエッチング速度が遅く、シリコン窒化膜がある
ためにエッチング時間が長くなる。条件によってはコン
タクトホール形状の制御が難しい場合がある。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、ビット線上
にキャパシタ及びこのキャパシタを覆う層間絶縁膜を有
し、かつその層間絶縁膜上に配線部を有し、ビット線と
キャパシタとを絶縁するための絶縁膜をキャパシタ形成
領域のみに設け、キャパシタ形成領域以外の領域に層間
絶縁膜の開口により少なくともビット線に至るコンタク
トホールが形成される半導体メモリ素子である。
【0007】また、この発明は、別の観点から、ビット
線をキャパシタ形成領域にもつ半導体基板上の全面に絶
縁膜を積層した後絶縁膜上にキャパシタを形成し、キャ
パシタ形成領域以外の領域の絶縁膜を除去し、次いで、
キャパシタ上に層間絶縁膜を積層し、続いて、キャパシ
タ形成領域以外の領域の層間絶縁膜を開口して少なくと
もビット線に至るコンタクトホールを形成し、配線部を
形成することからなる半導体メモリ素子の製造方法が提
供される。
【0008】この発明において、ビット線とキャパシタ
とを絶縁するための絶縁膜として、シリコン窒化膜が用
いられる。キャパシタ形成領域以外の領域の絶縁膜(シ
リコン窒化膜)の除去はキャパシタ(プレート電極)を
マスクとして行っても良いし、フォトリソグラフィ工程
を用いて、レジストパターンを形成しこれをマスクにエ
ッチングを行っても良い。後者の場合、コンタクトホー
ル周辺部のみエッチングを行っても良いし、コンタクト
ホールを含む広い範囲について行っても良い。
【0009】この発明において、キャパシタ形成領域以
外の領域に層間絶縁膜の開口により形成されるコンタク
トホールとは、層間絶縁膜上に形成される配線部とビッ
ト線を接続するものや、配線部と不純物拡散層を接続す
るものが挙げられる。
【0010】
【作用】コンタクトホール形成領域の内、少なくともキ
ャパシタ形成領域以外の領域では、ビット線とキャパシ
タとを絶縁するための絶縁膜(シリコン窒化膜)が除去
される為、その後キャパシタ形成領域以外の領域に層間
絶縁膜の開口によりコンタクトホールを形成しても従来
のようなコンタクトホール中にシリコン窒化膜の庇が存
在する事によって生起される問題点は全く発生しない。
【0011】
【実施例】以下この発明の一実施例について説明する。
なお、それによってこの発明は限定を受けるものではな
い。図3にビット線上にキャパシタを形成した構造のメ
モリセルを有するDRAM示す。
【0012】図3において、DRAMは、メモリセルを
形成したキャパシタ形成領域A2 とメモリセル以外の回
路領域領B2 を有する。そして、DRAMは、メモリセ
ルのトランスファゲートとなるセルトランジスタのゲー
ト電極(ワード線)3、ビット線5をキャパシタ形成領
域A2 にもつ半導体基板32上にキャパシタ下部電極
6,キャパシタ絶縁膜10,キャパシタ上部電極(プレ
ート電極)7からなるキャパシタが配設され、キャパシ
タ上にBPSG膜等の層間絶縁膜13を介してアルミ合
金配線(メタル膜)12が配設されている。更に、キャ
パシタ下部電極6は本実施例では中心電極61の周囲に
自己整合的にリング上の電極62を配置した構造となっ
ているが、フィン構造、円柱構造でもよい。このキャパ
シタ下部電極6はコンタクト部33を介して不純物拡散
層32aと接続されている。一方、キャパシタ形成領域
2 以外の領域B2 はメモリセル以外の回路領域であ
り、この領域B2 ではビット線5とアルミ合金配線12
を接続するためのコンタクトホール11aと、不純物拡
散層32aとアルミ合金配線12を接続するためのコン
タクトホール11が形成されている。
【0013】符号9はキャパシタ形成前にHF水溶液に
侵されるのを防止するシリコン窒化膜である。すなわ
ち、キャパシタ下部電極6の形成工程で不要な酸化膜を
取り除くため、HF(フッ酸水溶液又は緩衝フッ酸水溶
液)処理が行なわれるが、ビット線5上の層間絶縁膜で
ある酸化膜8をエッチングしないようHF水溶液に腐食
されにくいシリコン窒化膜9がキャパシタ下部電極6の
下に形成されている。このシリコン窒化膜9は領域B2
では全て除去された後コンタクトホール11aとコンタ
クトホール11が形成されている。このシリコン窒化膜
9は反応性イオンエッチングで除去される。
【0014】以下製造方法について説明する。図1に示
すように、ゲート電極3、ビット線5をキャパシタ形成
領域A2 にもつ半導体基板32上にビット線5の層間絶
縁膜であるSiO2 膜(酸化膜)8及びシリコン窒化膜
を順次積層し、その後領域A2 では、シリコン窒化膜、
SiO 2 膜8を順次開口して不純物拡散層32a上にコ
ンタクト部33を形成し、コンタクト部33を含むシリ
コン窒化膜9上にキャパシタ下部電極6を形成する。こ
の際、シリコン窒化膜9は領域B2 に渡り形成されてい
る。
【0015】続いて、キャパシタ下部電極6上にキャパ
シタ絶縁膜10及びキャパシタ上部電極7を順次形成す
る(図1参照)。ここまでの工程は従来と同一工程であ
る。次に、キャパシタ上部電極7に覆われていない部分
を含むコンタクトホール11aとコンタクトホール11
が形成される領域B2 のシリコン窒化膜9を除去する
(図2参照)。すなわち、キャパシタ上部電極7を形成
した後、熱濃燐酸に浸してキャパシタ上部電極7に覆わ
れていない部分のシリコン窒化膜9を選択的にエッチン
グする。熱濃燐酸ではキャパシタ上部電極7を構成する
多結晶シリコン膜や層間絶縁膜8を構成する酸化膜は殆
ど腐食されない。これによって領域B2のシリコン窒化
膜9はすべて除去することができる。なお、このシリコ
ン窒化膜9は反応性イオンエッチングで除去しても良
い。この際、下層の層間絶縁膜8は若干エッチングされ
るが素子の形成に関しては影響は無い。
【0016】次いで、キャパシタ上部電極7上に層間絶
縁膜13を堆積し、領域B2 にコンタクトホール11a
とコンタクトホール11を開口し、メタル配線12を形
成する(図3参照)。このようにしてDRAMが形成さ
れる。このように本実施例では、ビット線上にキャパシ
タを形成するDRAM素子において、回路領域B2 にコ
ンタクトホール11aとコンタクトホール11を開口す
る前にキャパシタの上部電極をなすプレート電極の下部
に存在する絶縁層の内、予めコンタクト部分のシリコン
窒化膜9を取り除いた為、コンタクトホール11a,1
1内に図5に示すようなシリコン窒化膜による庇39a
ができる恐れがなくなった。また、シリコン窒化膜9の
除去はキャパシタ上部電極7に対して自己整合的に行う
事ができる為、シリコン窒化膜9の除去の工程が新たに
増えても、そのためのフォト工程が増加するという事は
ない。
【0017】
【発明の効果】以上のようにこの発明では、シリコン窒
化膜によって生起するコンタクトホール形成上の問題点
及び電気接続をする上での問題点が解消される。更にシ
リコン窒化膜の除去はキャパシタ上部電極に対して自己
整合的に行う事ができる為、シリコン窒化膜9の除去の
工程が新たに増えても、そのためのフォト工程が増加す
る事はなく、工程数の増加はわずかである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例による製造方法の第1ステ
ップを示す構成説明図である。
【図2】上記実施例による製造方法の第2ステップを示
す構成説明図である。
【図3】上記実施例による製造方法の第3ステップを示
す構成説明図である。
【図4】従来例を示す構成説明図である。
【図5】従来例の問題点を示す構成説明図である。
【図6】従来例の問題点を示す構成説明図である。
【符号の説明】
5 ビット線 6 キャパシタ下部電極 7 キャパシタ上部電極 9 シリコン窒化膜(絶縁膜) 10 キャパシタ絶縁膜 11,11a コンタクトホール 12 メタル配線 13 層間絶縁膜 32 半導体基板

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ビット線上にキャパシタ及びこのキャパ
    シタを覆う層間絶縁膜を有し、かつその層間絶縁膜上に
    配線部を有し、ビット線とキャパシタとを絶縁するため
    の絶縁膜をキャパシタ形成領域のみに設け、キャパシタ
    形成領域以外の領域に層間絶縁膜の開口により少なくと
    もビット線に至るコンタクトホールが形成される半導体
    メモリ素子。
  2. 【請求項2】 絶縁膜がシリコン窒化膜である請求項1
    よる半導体メモリ素子。
  3. 【請求項3】 ビット線をキャパシタ形成領域にもつ半
    導体基板上の全面に絶縁膜を積層した後絶縁膜上にキャ
    パシタを形成し、キャパシタ形成領域以外の領域の絶縁
    膜を除去し、次いで、キャパシタ上に層間絶縁膜を積層
    し、続いて、キャパシタ形成領域以外の領域の層間絶縁
    膜を開口して少なくともビット線に至るコンタクトホー
    ルを形成し、配線部を形成することからなる半導体メモ
    リ素子の製造方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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