JPH0837240A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH0837240A
JPH0837240A JP6170616A JP17061694A JPH0837240A JP H0837240 A JPH0837240 A JP H0837240A JP 6170616 A JP6170616 A JP 6170616A JP 17061694 A JP17061694 A JP 17061694A JP H0837240 A JPH0837240 A JP H0837240A
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JP
Japan
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film
insulating film
polycrystalline silicon
electrode
interlayer insulating
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Application number
JP6170616A
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English (en)
Inventor
Takao Tanigawa
高穂 谷川
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】層間絶縁膜上に設けて層間絶縁膜がエッチング
されるのを防止するための窒化シリコン膜を設けること
なくシリンダー状のストレージノード電極を形成するこ
とにより、窒化シリコン膜の使用で生ずる層間絶縁膜の
クラックやデバイスの特性低下を防止する。 【構成】ノードコンタクト孔7を設けた層間絶縁膜6の
上に形成したn+ 型多結晶シリコン膜8を酸化シリコン
膜9および多結晶シリコン膜10からなる犠牲膜の側面
に設けた側壁スペーサ12をマスクとしてエッチング
し、ストレージノード電極8aを形成することで、層間
絶縁膜6の膜減りを防ぎ、セルプート電極とゲート電極
の短絡を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関し、特にDRAMキャパシタの形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】現在のDRAMキャパシタとしてはスタ
ックト型キャパシタが主流を占めているが、そのスタッ
クト型キャパシタの1例として特開昭62−48062
号公報に記載されているようなシリンダー状のストレー
ジノード電極を有するものがある。
【0003】図2(a)〜(e)は、この従来の半導体
装置の製造方法を説明するための工程順に示した半導体
チップの断面図である。
【0004】まず、図2(a)に示すように、p型シリ
コン基板1の一主面に形成したフィールド酸化膜2で素
子分離された素子形成領域にゲート酸化膜3,ワード線
を兼ねるゲート電極4,n+ 型のソース領域5aおよび
ドレイン領域5bからなるMOSトランジスタを形成
し、これらを含む表面に酸化シリコン膜からなる層間絶
縁膜6および窒化シリコン膜15を順次堆積して形成す
る。次に、窒化シリコン膜15および層間絶縁膜6を選
択的に順次エッチングしてノードコンタクト孔7を形成
し、このノードコンタクト孔7を含む表面にCVD法に
より厚さ100nmのn+ 型多結晶シリコン膜8および
厚さ500nmの酸化シリコン膜9を順次堆積した後酸
化シリコン膜9およびn+ 型多結晶シリコン膜8を選択
的に順次異方性エッチングしてブロック構造を形成す
る。
【0005】次に、図2(b)に示すように、全面にn
+ 型多結晶シリコン膜16を150nmの厚さに堆積し
て酸化シリコン膜9およびn+ 型多結晶シリコン膜8を
含む表面を被覆する。
【0006】次に、図2(c)に示すように、n+ 型多
結晶シリコン膜16をエッチバックして酸化シリコン膜
9およびn+ 型多結晶シリコン膜8の側面にのみスペー
サとなるn+ 型多結晶シリコン膜16を残し、酸化シリ
コン膜9の上面を露出させる。
【0007】次に、図2(d)に示すように、バッファ
ード弗酸によるウェットエッチングで酸化シリコン膜9
を除去し、n+ 型多結晶シリコン膜8,16によるシリ
ンダー状のストレージノード電極(下部容量電極)8a
を形成する。このとき、窒化シリコン膜15で層間絶縁
膜6がエッチングされるのを保護している。
【0008】次に、図2(e)に示すように、ストレー
ジノード電極8aを含む表面に誘電体膜13およびセル
プレート電極(上部容量電極)14を順次形成してスタ
ックト型キャパシタを構成する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】この従来の半導体装置
の製造方法では、n+ 型多結晶シリコン膜上の酸化シリ
コン膜をバッファード弗酸で除去する際に下地の層間絶
縁膜が過大にエッチングされ、セルプレート電極とゲー
ト電極が電気的に短絡するのを防ぐためにバッファード
弗酸によるエッチング速度が酸化シリコン膜に対して1
/150程度と十分小さい窒化シリコン膜を層間絶縁膜
の上に形成している。
【0010】ところが、通常CVD窒化シリコン膜は、
酸化シリコン膜に比べて1桁程度強い引っ張り応力(1
10dyn/cm2 )を有するため後工程の熱処理工程
で層間絶縁膜にクラックが発生する可能性が高い。ま
た、MOS技術で重要な金属配線形成後の界面準位を減
少させるための水素アニール時に、窒化シリコン膜は緻
密な膜のために水素原子を通しにくい。そのために、M
OS構造において界面準位が残り、トランジスタ特性を
劣化させることになる。このトランジスタ特性の劣化と
は具体的には、MOS界面の界面準位によるトランジス
タのオフ電流(チャネルがOFF状態時のリーク電流)
の増加を指す。
【0011】なお、窒化シリコン膜を下部容量電極形成
後にエッチング除去すれば、上記層間絶縁膜のクラック
の発生やトランジスタ特性の劣化を防止することができ
るが、窒化シリコン膜は下部容量電極の下部には残存し
ているのでメモリセル部と周辺回路部との段差は窒化シ
リコン膜を除去しない場合に比べて大きくなり、その結
果アルミニウム系配線など容量電極上の配線層形成をフ
ォトリソグラフィ技術を用いて加工する場合、メモリセ
ル部と周辺回路部とで焦点の最適位置が異なり、フォト
レジスト膜が縮小投影露光装置(ステッパー)の焦点ず
れに対する余裕(フォーカスマージン)を越えるような
段差になるとパターンニングされたフォトレジスト膜の
形状が悪化し、エッチング後にアルミニウム系配線の断
線や短絡が生じるという問題がある。したがって、クラ
ック等の問題があっても、窒化シリコン膜を残しておか
ねばならなかった。
【0012】本発明の目的は、層間絶縁膜上に窒化シリ
コン膜を設けることなくストレージノード電極を形成し
て層間絶縁膜のクラックやトランジスタ特性の低下を抑
制した半導体装置の製造方法を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、半導体基板上に形成した層間絶縁膜の上に導
電性の第1の多結晶シリコン膜を形成した後、前記第1
の多結晶シリコン膜の上に第1の絶縁膜および第2の多
結晶シリコン膜を順次堆積してパターニングし前記第1
の絶縁膜および第2の多結晶シリコン膜からなるブロッ
ク状の犠牲膜を形成する工程と、前記犠牲膜を含む表面
に第2の絶縁膜を堆積してエッチバックし前記犠牲膜の
側面に側壁スペーサを形成する工程と、前記側壁スペー
サをマスクとし且つ前記第1の絶縁膜をエッチングスト
ッパとして前記第1および第2の多結晶シリコン膜を異
方性エッチングして除去する工程と、前記第1の絶縁膜
をウェットエッチングして除去した後再度前記側壁スペ
ーサをマスクとして前記第1の多結晶シリコン膜の底部
を残すように異方性エッチングししかる後前記側壁スペ
ーサをウェットエッチングしてシリンダー状のストレー
ジノード電極を形成する工程とを含んで構成される。
【0014】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
【0015】図1(a)〜(d)は本発明の一実施例を
説明するための工程順に示した半導体チップの断面図で
ある。
【0016】まず、図1(a)に示すように、p型シリ
コン基板1の一主面に形成したフィールド酸化膜2によ
り素子分離した素子形成領域にゲート酸化膜3およびワ
ード線を兼ねるゲート電極4を選択的に形成し、ゲート
電極4に整合させたn+ 型のソース領域5aおよびドレ
イン領域5bを形成してMOSトランジスタを形成した
後、これらを含む表面にCVD法で酸化シリコン膜,P
SG膜あるいはBPSG膜からなる層間絶縁膜6を形成
する。次に、層間絶縁膜6を選択的にエッチングしてド
レイン領域5bの表面を露出させるノードコンタクト孔
7を形成する。次に、ノードコンタクト孔7を含む表面
にCVD法によりノンドープ多結晶シリコン膜を500
nmの厚さに堆積してリンをイオン注入又は熱拡散する
かあるいはフォスフィン(PH3 )ガスを含むCVD法
でリンをドープした多結晶シリコン膜を堆積してn+
多結晶シリコン膜8を形成する。次に、n+ 型多結晶シ
リコン膜8の上にCVD法により厚さ10nmの酸化シ
リコン膜9および厚さ500nmのノンドープの多結晶
シリコン膜10を順次堆積した後、多結晶シリコン膜1
0および酸化シリコン膜9を選択的に順次異方性エッチ
ングしてブロック状の犠牲膜を形成する。ここで、多結
晶シリコン膜10のエッチング条件は流量80SCCM
のCl2 ガスと流量40SCCMのHBrガスとの混合
ガスによる圧力100mTorr,パワー400Wから
なり、酸化シリコン膜9のエッチング条件は流量70S
CCMのCHF3 ガスと流量50SCCMのCF4 ガス
と流量100SCCMのArガスとの混合ガスによる圧
力1200mTorr,パワー800Wからなる。
【0017】次に、CVD法により全面に酸化シリコン
膜を150nmの厚さに堆積して犠牲膜の表面を被覆す
る。次に、酸化シリコン膜をエッチバックして犠牲膜の
側面にのみ酸化シリコン膜を残し、側壁スペーサ12を
形成する。
【0018】次に、図1(b)に示すように、側壁スペ
ーサ12をマスクとし、酸化シリコン膜9をエッチング
ストッパとして流量60SCCMのCl2 ガスと流量1
SCCMのO2 ガスによるガス圧力3mTorr,パワ
ー300Wからなる異方性エッチングで多結晶シリコン
膜10および多結晶シリコン膜8をエッチングして除去
する。
【0019】次に、図1(c)に示すように、バッファ
ード弗酸(HF)によるウェットエッチングで酸化シリ
コン膜9を除去した後、側壁スペーサ12をマスクとし
て多結晶シリコン膜8を流量60SCCMのCl2 ガス
と流量1SCCMのO2 ガスとの混合ガスによるガス圧
力3mTorr,パワー300Wの条件で異方性エッチ
ングし、且つ、エッチング時間を制御して底部に厚さ1
00nmの多結晶シリコン膜8を残し、シリンダー状の
ストレージノード電極8aを形成する。
【0020】次に、図1(d)に示すように、側壁スペ
ーサ12をバッファード弗酸によりウェットエッチング
して除去した後、ストレージノード電極8aを含む表面
に酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜あるいはこれらを
組合わせて積層した誘電体膜13および不純物をドープ
した多結晶シリコン膜や金属膜からなるセルプート電極
14を順次堆積してスタックト型キャパシタを形成す
る。
【0021】なお、層間絶縁膜6に酸化シリコン膜を用
い、酸化シリコン膜9の代りに窒化シリコン膜を用い、
側壁スペーサ12にPSG膜あるいはBPSG膜を用い
ても良く、この場合の窒化シリコン膜の除去には熱リン
酸によるウェットエッチングと、側壁スペーサの除去に
は圧力600Paの弗化水素と圧力300Paの水を用
いた温度30℃の減圧気相エッチングが用いられ、側壁
スペーサの層間絶縁膜に対するエッチング速度は103
倍程度となり、層間絶縁膜の膜減りを抑えてセルプート
電極とゲート電極との短絡事故を防止できる。
【0022】また、側壁スペーサ12として窒化シリコ
ン膜を用いても良く、熱リン酸(H2 PO3 )にウェッ
トエッチングを用いることで層間絶縁膜に対するエッチ
ング速度を150倍程度にすることができる。
【0023】また、ノードコンタクト孔7を設けた層間
絶縁膜6の上にPH3 ガスを含むCVD法でn+ 型の多
結晶シリコン膜8を堆積し、続いて成長炉にPH3 ガス
の代りにO2 ガスを導入しシラン(SiH4 )とO2
反応により酸化シリコン膜9を堆積し、続いてノンドー
プの多結晶シリコン膜10を堆積する連続工程を採用す
ることもできる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、多結晶シ
リコン膜からなるブロック状の犠牲膜の側面に形成した
側壁スペーサをマスクとして犠牲膜および下層の多結晶
シリコン膜をエッチングすることにより、層間絶縁膜上
にこの層間絶縁膜をエッチングから保護するための窒化
シリコン膜を設けることなくシリンダー状のストレージ
ノード電極を形成することが可能となり、窒化シリコン
膜と層間絶縁膜との間のストレスで生ずるクラックや水
素アニール時の水素がMOS界面まで到達できずに生ず
るトランジスタの特性劣化を防ぐことができるという効
果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を説明するための工程順に示
した半導体チップの断面図。
【図2】従来の半導体装置の製造方法を説明するための
工程順に示した半導体チップの断面図。
【符号の説明】
1 p型シリコン基板 2 フィールド酸化膜 3 ゲート酸化膜 4 ゲート電極 5a ソース領域 5b ドレイン領域 6 層間絶縁膜 7 ノードコンタクト孔 8,10,16 多結晶シリコン膜 8a ストレージノード電極 9 酸化シリコン膜 12 側壁スペーサ 13 誘電体膜 14 セルプレート電極 15 窒化シリコン膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/822

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に形成した層間絶縁膜の上
    に導電性の第1の多結晶シリコン膜を形成した後前記第
    1の多結晶シリコン膜の上に第1の絶縁膜および第2の
    多結晶シリコン膜を順次堆積してパターニングし前記第
    1の絶縁膜および第2の多結晶シリコン膜からなるブロ
    ック状の犠牲膜を形成する工程と、前記犠牲膜を含む表
    面に第2の絶縁膜を堆積してエッチバックし前記犠牲膜
    の側面に側壁スペーサを形成する工程と、前記側壁スペ
    ーサをマスクとし且つ前記第1の絶縁膜をエッチングス
    トッパとして前記第1および第2の多結晶シリコン膜を
    異方性エッチングして除去する工程と、前記第1の絶縁
    膜をウェットエッチングして除去した後再度前記側壁ス
    ペーサをマスクとして前記第1の多結晶シリコン膜の底
    部を残すように異方性エッチングししかる後前記側壁ス
    ペーサをウェットエッチングしてシリンダー状のストレ
    ージノード電極を形成する工程とを含むことを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 第1の絶縁膜のウェットエッチング速度
    が側壁スペーサのウェットエッチング速度よりも速い材
    料からなる請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 側壁スペーサのウェットエッチング速度
    が層間絶縁膜のウェットエッチング速度よりも速い材料
    からなる請求項1記載の半導体装置の製造方法。
JP6170616A 1994-07-22 1994-07-22 半導体装置の製造方法 Pending JPH0837240A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6187623B1 (en) 1997-11-07 2001-02-13 Nec Corporation Method of manufacturing semiconductor device

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05218333A (ja) * 1991-08-31 1993-08-27 Samsung Electron Co Ltd 半導体メモリ装置およびその製造方法

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Effective date: 19970401