JPH1126717A - Manufacture of semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Manufacture of semiconductor integrated circuit device

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JPH1126717A
JPH1126717A JP9173369A JP17336997A JPH1126717A JP H1126717 A JPH1126717 A JP H1126717A JP 9173369 A JP9173369 A JP 9173369A JP 17336997 A JP17336997 A JP 17336997A JP H1126717 A JPH1126717 A JP H1126717A
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JP
Japan
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lower electrode
film
forming
insulating film
semiconductor substrate
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Application number
JP9173369A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Makoto Yoshida
吉田  誠
Keizo Kawakita
惠三 川北
Takahiro Kumauchi
隆宏 熊内
Satoru Yamada
悟 山田
Yoshitaka Nakamura
吉孝 中村
Isamu Asano
勇 浅野
Yoshitaka Tadaki
▲芳▼▲隆▼ 只木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH1126717A publication Critical patent/JPH1126717A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten the period for development by forming the lower electrode having a crown structure in consideration of the embedding limit of an upper electrode, the resolution limit of photolithography technology and the minimum processing dimension. SOLUTION: The lower electrode having a crown structure is considered as the lower electrode which does not use a rough-surface conducting film, as the lower electrode which uses the rough-surface conducting film only for an inner film, as the lower electrode which uses the rough-surface conducting film only for an outer wall, and as the lower electrode which uses the rough-surface conducting film for both the inner wall and the outer wall. When the defective operation of an information storing capacitor element caused by the insufficient deposition of the conducting film of the upper electrode is caused by the inner short circuit and the occurrence of the leakage of the stored electric charge caused by the insufficient outer space between the lower electrodes is caused by the outer short circuit, the limited value of the inner short circuit and the limited value of the outer short circuit are obtained by computation. The photo-lithography limits of a concave crown and a convex crown are obtained by computation. The limits are corrected by the minimum processing dimension. The optimum height of the lower electrode and the inner space are indicated with thick solid lines.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路装
置の製造技術に関し、特に、クラウン構造の下部電極に
よって構成される情報蓄積用容量素子を備えたDRAM
(Dynamic RandomAccess Memory)を有する半導体集積
回路装置に適用して有効な技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, and more particularly to a DRAM having an information storage capacitor constituted by a lower electrode having a crown structure.
(Dynamic Random Access Memory) and a technique effective when applied to a semiconductor integrated circuit device.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路装置の一つに、メモリセ
ルがメモリセル選択用MISFET(Metal Insulator
Semiconductor Field Effect Transistor )と情報蓄積
用容量素子とで構成されたDRAMがある。しかし、D
RAMは,その大容量化に伴いメモリセルの微細化が進
み、情報蓄積用容量素子の蓄積電荷量が減少して、情報
保持特性が低下するという問題がある。
2. Description of the Related Art In one of semiconductor integrated circuit devices, a memory cell is a memory cell selecting MISFET (Metal Insulator).
There is a DRAM composed of a semiconductor field effect transistor) and an information storage capacitor. But D
The RAM has a problem that the memory cell is miniaturized with the increase in the capacity, the amount of charge stored in the information storage capacitor element is reduced, and the information retention characteristic is deteriorated.

【0003】そこで、64Mbit以上のDRAMで
は、情報蓄積用容量素子をビット線の上方に配置するキ
ャパシタ・オーバー・ビットライン(Capacitor Over B
itline;COB)構造とし、さらに、下部電極をクラウ
ン構造またはフィン構造などの立体形状とすることによ
り、その表面積を大きくして蓄積電荷量の増大を図って
いる。
Therefore, in a DRAM of 64 Mbit or more, a capacitor over bit line (Capacitor Over B) in which an information storage capacitor is arranged above a bit line.
It has an itline (COB) structure, and the lower electrode has a three-dimensional shape such as a crown structure or a fin structure, thereby increasing the surface area to increase the amount of accumulated charges.

【0004】なお、クラウン構造の下部電極について
は、例えば、培風館発行「超LSIメモリ」平成6年1
1月5日発行、伊藤清男著、P19に記載がある。
The lower electrode having a crown structure is described in, for example, “Super LSI Memory” published by Baifukan in January 1994.
It is published on January 5, published by Kiyo Ito, p.19.

【0005】しかしながら、256Mbit以上のDR
AMでは、クラウン構造の下部電極を採用しても、必要
とする蓄積電荷量を得るためには下部電極の高さを1μ
m以上としなくてはならず、下部電極の加工が困難とな
っている。そこで、クラウン構造の下部電極の表面を粗
面化して下部電極の実効表面積を増やし、クラウン構造
の下部電極の高さを加工可能な範囲として蓄積電荷量を
増加させる方法が検討されている。
However, DR of 256 Mbit or more
In AM, even if a lower electrode having a crown structure is adopted, the height of the lower electrode must be 1 μm in order to obtain a required amount of accumulated charge.
m, which makes it difficult to process the lower electrode. Therefore, a method of roughening the surface of the lower electrode of the crown structure to increase the effective surface area of the lower electrode, and increasing the amount of accumulated charge within a range in which the height of the lower electrode of the crown structure can be processed has been studied.

【0006】なお、クラウン構造の下部電極を構成する
導電膜の表面に粗面導電膜を用いた情報蓄積用容量素子
については、例えば、アイ・イー・ディー・エム(Inte
rnational Electron Device Meetings. "A High-Capaci
tor (20.4 fF/ μm) with Ultrathin CVD-Ta2O5 Films
Deposited on Rugged Poly-Si for High Density DRAM
s" PP.263-266, 1992)に記載されている。
An information storage capacitor using a rough conductive film on the surface of a conductive film forming a lower electrode having a crown structure is described in, for example, I.E.D.M.
rnational Electron Device Meetings. "A High-Capaci
tor (20.4 fF / μm) with Ultrathin CVD-Ta2O5 Films
Deposited on Rugged Poly-Si for High Density DRAM
s "PP.263-266, 1992).

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前記クラ
ウン構造の下部電極を構成する導電膜の表面に粗面導電
膜を用いた情報蓄積用容量素子を開発するにあたり、以
下の問題点を見いだした。
SUMMARY OF THE INVENTION In developing an information storage capacitor using a rough conductive film on the surface of the conductive film constituting the lower electrode of the crown structure, the present inventors have identified the following problems. I found it.

【0008】すなわち、粗面導電膜を用いることにより
クラウン構造の下部電極の高さを低減することが可能と
なるが、メモリセルを微細化することによって、粗面導
電膜の表面の突起が隣接する下部電極間でショートする
可能性が生じている。これを防ぐためには、隣接する下
部電極のレイアウト間隔を広げなければならないといっ
たプロセス上、レイアウト上の制約がある。従って、粗
面導電膜を用いることによってクラウン構造の下部電極
の高さを低減できるという効果を生かすためには、クラ
ウン構造の下部電極の形成プロセスおよび最小加工寸法
を最適化する必要がある。しかし、形成プロセスが複雑
であることから、クラウン構造の下部電極の形成プロセ
スおよび最小加工寸法を最適化するのに多大な時間を要
している。
That is, the use of the rough conductive film makes it possible to reduce the height of the lower electrode of the crown structure. However, by miniaturizing the memory cell, the protrusions on the surface of the rough conductive film become adjacent. There is a possibility that a short circuit occurs between the lower electrodes. To prevent this, there is a process and layout restriction that the layout interval between adjacent lower electrodes must be increased. Therefore, in order to utilize the effect that the height of the lower electrode of the crown structure can be reduced by using the rough surface conductive film, it is necessary to optimize the formation process and the minimum processing size of the lower electrode of the crown structure. However, since the formation process is complicated, it takes a lot of time to optimize the formation process and the minimum processing size of the lower electrode having the crown structure.

【0009】本発明の目的は、DRAMを有する半導体
集積回路装置の開発期間の短縮を図ることができる技術
を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a technique capable of shortening the development period of a semiconductor integrated circuit device having a DRAM.

【0010】本発明の他の目的は、DRAMを有する半
導体集積回路装置の高信頼度化および高集積化を同時に
実現することができる技術を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a technique capable of simultaneously realizing high reliability and high integration of a semiconductor integrated circuit device having a DRAM.

【0011】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows.

【0013】すなわち、本発明の半導体集積回路装置の
製造方法は、クラウン構造の下部電極と、容量絶縁膜を
挟んで設けられる上部電極とによって構成される情報蓄
積用容量素子を備えたDRAMを形成するものであっ
て、下部電極の高さと下部電極の最小加工寸法との関係
に、少なくとも上部電極の埋め込み限界とフォトリソグ
ラフィ技術の解像限界とを加えて得られる最適な下部電
極の高さおよび最適な下部電極の最小加工寸法を用い
て、上記クラウン構造の下部電極を形成するものであ
る。
That is, according to the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention, a DRAM having an information storage capacitance element composed of a lower electrode having a crown structure and an upper electrode provided with a capacitance insulating film interposed therebetween is formed. In the relationship between the height of the lower electrode and the minimum processing size of the lower electrode, the optimum height of the lower electrode obtained by adding at least the embedding limit of the upper electrode and the resolution limit of the photolithography technology and The lower electrode having the crown structure is formed by using an optimum minimum processing size of the lower electrode.

【0014】上記した手段によれば、下部電極の高さと
下部電極の最小加工寸法との関係を明確にすることによ
って、プロセスウインドウを定量化することが可能とな
り、情報蓄積用容量素子の形成プロセスの選択を効率的
に行うことができる。
According to the above means, the process window can be quantified by clarifying the relationship between the height of the lower electrode and the minimum processing size of the lower electrode, and the process of forming the information storage capacitor element can be performed. Can be efficiently selected.

【0015】さらに、クラウン構造の下部電極を形成す
るのに最適な下部電極の高さおよび最適な下部電極の最
小加工寸法が明確となるので、下部電極の高さの最適化
による下部電極の高さの低減と最小加工寸法の最適化に
よるメモリセルの微細化とが可能となる。
Further, the optimum height of the lower electrode and the minimum processing size of the optimum lower electrode for forming the lower electrode having the crown structure are clarified, and thus the height of the lower electrode is optimized by optimizing the height of the lower electrode. It is possible to miniaturize the memory cell by reducing the size and optimizing the minimum processing size.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0017】なお、実施の形態を説明するための全図に
おいて同一機能を有するものは同一の符号を付し、その
繰り返しの説明は省略する。
In all the drawings for describing the embodiments, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and their repeated description will be omitted.

【0018】本発明の一実施の形態である情報蓄積用容
量素子を構成するクラウン構造の下部電極の寸法の最適
化について図1を用いて説明する。
The optimization of the dimensions of the lower electrode of the crown structure constituting the information storage capacitor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0019】図1は、クラウン構造の下部電極の高さ
(h)と内側スペース(A−2t1 −a)との関係を示
すグラフ図である。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the height (h) of the lower electrode of the crown structure and the inner space (A-2t 1 -a).

【0020】クラウン構造の下部電極としては、(1)
粗面導電膜を用いないクラウン構造の下部電極、(2)
粗面導電膜を内壁のみに用いるクラウン構造の下部電
極、(3)粗面導電膜を外壁のみに用いるクラウン構造
の下部電極、(4)粗面導電膜を内壁と外壁の両面に用
いるクラウン構造の下部電極の4方式の構造が考えら
れ、図には、それぞれの下部電極が30fFの蓄積容量
を得るのに必要な下部電極の高さを示している。
As the lower electrode of the crown structure, (1)
A lower electrode having a crown structure without using a rough conductive film, (2)
A crown structure lower electrode using a rough conductive film only on the inner wall; (3) a crown structure lower electrode using the rough conductive film only on the outer wall; and (4) a crown structure using the rough conductive film on both the inner and outer walls. In the figure, the height of the lower electrode required for each lower electrode to obtain a storage capacitance of 30 fF is shown.

【0021】図1に示したクラウン構造の下部電極の高
さと内側スペースとの関係は、それぞれのクラウン構造
の下部電極の実効有効面積を表す下記式(1)〜式(1
2)に、各数値を代入することによって得られ、式
(1)〜式(12)は図2〜図5に示したそれぞれのク
ラウン構造の下部電極の平面図および断面図を基に求め
られた。
The relationship between the height of the lower electrode of the crown structure and the inner space shown in FIG. 1 is obtained by the following equations (1) to (1) representing the effective effective area of the lower electrode of each crown structure.
Equations (1) to (12) are obtained based on the plan and cross-sectional views of the lower electrode of each crown structure shown in FIGS. 2 to 5. Was.

【0022】式(1)〜式(12)において、S1 はク
ラウン構造の下部電極の外壁の実効有効面積、S2 はク
ラウン構造の下部電極の内壁の実効有効面積、S3 はク
ラウン構造の下部電極の底面の実効有効面積である。
In the equations (1) to (12), S 1 is the effective effective area of the outer wall of the lower electrode of the crown structure, S 2 is the effective effective area of the inner wall of the lower electrode of the crown structure, and S 3 is the effective area of the crown electrode. This is the effective effective area of the bottom surface of the lower electrode.

【0023】また、Aはメモリセルの短辺長、Bはメモ
リセルの長辺長、a,bは隣接する下部電極間の距離、
1 は下部電極の側壁の厚さ、t2 は下部電極の底面の
厚さ、t4 は粗面導電膜の厚さ、rは下部電極の曲率、
AEFは粗面導電膜を用いることによる下部電極の表面
積の拡大効果である。
A is the short side length of the memory cell, B is the long side length of the memory cell, a and b are the distances between adjacent lower electrodes,
t 1 is the thickness of the side wall of the lower electrode, t 2 is the thickness of the bottom surface of the lower electrode, t 4 is the thickness of the rough conductive film, r is the curvature of the lower electrode,
AEF is an effect of increasing the surface area of the lower electrode by using a rough conductive film.

【0024】式(1)〜式(12)に代入した各数値
は、半導体技術の一般的な値とした。例えば、メモリセ
ルの短辺長(A)および長辺長(B)はそれぞれ0.45
μmおよび0.90μmであり、下部電極の側壁の厚さ
(t1 )は50±5nm、下部電極の底面の厚さ
(t2 )は50nm、容量絶縁膜の厚さ(t3 )は15
±1.5nm、粗面導電膜の厚さ(t4 )は30±3nm
である。さらに、粗面化による下部電極の表面積の拡大
効果(AEF)は1.6とした。下部電極の曲率(r)は
r=(A−a)/2で表わされる。なお、a<bと仮定
する。
Each numerical value substituted into the equations (1) to (12) is a general value in the semiconductor technology. For example, the short side length (A) and the long side length (B) of the memory cell are each 0.45.
μm and 0.90 μm, the thickness (t 1 ) of the side wall of the lower electrode is 50 ± 5 nm, the thickness (t 2 ) of the bottom surface of the lower electrode is 50 nm, and the thickness (t 3 ) of the capacitive insulating film is 15 μm.
± 1.5 nm, thickness (t 4 ) of rough conductive film is 30 ± 3 nm
It is. Further, the effect of enlarging the surface area of the lower electrode by roughening (AEF) was set to 1.6. The curvature (r) of the lower electrode is represented by r = (A-a) / 2. It is assumed that a <b.

【0025】粗面導電膜を用いないクラウン構造の下部
電極では、 式(1) S1 =(A−a−2r)×h×2+(B−b−2r)×h×2 +2πr×h 式(2) S2 =(A−a−2r)×(h−t2 )×2 +(B−b−2r)×(h−t2 )×2 +2π(r−t1 )×(h−t2 ) 式(3) S3 =(A−a−2t1 )×(B−b−2r) +(A−a−2r)×(r−t1 )+π(r−t1 2 となる。ただし、下部電極の曲率(r)<下部電極の側
壁の厚さ(t1 )の場合は、式(2)の第3項および式
(3)の第2、3項は0となる。
In a lower electrode having a crown structure without using a rough conductive film, the following equation is used: S 1 = (A−a−2r) × h × 2 + (B−b−2r) × h × 2 + 2πr × h (2) S 2 = (A−a−2r) × (ht− 2 ) × 2 + (B−b−2r) × (ht− 2 ) × 2 + 2π (rt− 1 ) × (h− t 2 ) Equation (3) S 3 = (A−a−2t 1 ) × (B−b−2r) + (A−a−2r) × (r−t 1 ) + π (r−t 1 ) 2 Become. However, when the curvature (r) of the lower electrode is smaller than the thickness (t 1 ) of the side wall of the lower electrode, the third term of the equation (2) and the second and third terms of the equation (3) become zero.

【0026】粗面導電膜を内壁のみに用いるクラウン構
造の下部電極では、 式(4) S1 =(A−a−2r)×h×2+(B−b−2r)×h×2 +2πr×h 式(5) S2 =[(A−a−2r)×(h−t2 −t4 )×2 +(B−b−2r)×(h−t2 −t4 )×2 +2π(r−t1 −t4 )×(h−t2 −t4 )]×AEF 式(6) S3 =[(A−a−2t1 −2t4 )×(B−b−2r) +(A−a−2r)×(r−t1 −t4 ) +π(r−t1 −t4 2 ]×AEF となる。ただし、下部電極の曲率(r)<下部電極の側
壁の厚さ(t1)+粗面導電膜の厚さ(t4 )の場合
は、式(5)の第3項および式(6)の第2、3項は0
となる。
For a lower electrode having a crown structure in which a rough conductive film is used only for the inner wall, the following equation (4) is obtained. S 1 = (A−a−2r) × h × 2 + (B−b−2r) × h × 2 + 2πr × h Equation (5) S 2 = [(A−a−2r) × (ht 2 −t 4 ) × 2 + (B−b−2r) × (ht 2 −t 4 ) × 2 + 2π ( r-t 1 -t 4) × (h-t 2 -t 4)] × AEF formula (6) S 3 = [( A-a-2t 1 -2t 4) × (B-b-2r) + ( A−a−2r) × (rt 1 −t 4 ) + π (rt 1 −t 4 ) 2 ] × AEF. However, if the curvature of the lower electrode (r) <the thickness of the sidewall of the lower electrode (t1) + Somenshirubedenmaku thickness of (t 4), the third term of the formula (5) (6) The second and third terms are 0
Becomes

【0027】粗面導電膜を外壁のみに用いるクラウン構
造の下部電極では、 式(7) S1 =[(A−a−2r)×h×2+(B−b−2r)×h×2 +2π(r+t4)×h]×AEF 式(8) S2 =(A−a−2r)×(h−t2 )×2 +(B−b−2r)×(h−t2 )×2 +2π(r−t1 )×(h−t2 ) 式(9) S3 =(A−a−2t1 )×(B−b−2r) +(A−a−2r)×(r−t1) +π(r−t1)2 となる。ただし、下部電極の曲率(r)<下部電極の側
壁の厚さ(t1)の場合は、式(8)の第3項および式
(9)の第2、3項は0となる。
In the lower electrode having a crown structure in which the rough conductive film is used only for the outer wall, the following equation is obtained: S 1 = [(A−a−2r) × h × 2 + (B−b−2r) × h × 2 + 2π] (R + t4) × h] × AEF Equation (8) S 2 = (A−a−2r) × (ht− 2 ) × 2 + (B−b−2r) × (ht− 2 ) × 2 + 2π ( rt 1 ) × (ht 2 ) Equation (9) S 3 = (A−a−2t 1 ) × (B−b−2r) + (A−a−2r) × (r−t 1) + π (Rt1) 2 . However, when the curvature (r) of the lower electrode is smaller than the thickness (t1) of the side wall of the lower electrode, the third term of the equation (8) and the second and third terms of the equation (9) become zero.

【0028】粗面導電膜を内壁と外壁の両面に用いるク
ラウン構造の下部電極では、 式(10) S1 =[(A−a−2r)×h×2+(B−b−2r)×h×2 +2π(r+t4 )×h]×AEF 式(11) S2 =[(A−a−2r)×(h−t2 −t4 )×2 +(B−b−2r)×(h−t2 −t4 )×2 +2π(r−t1 −t4 )×(h−t2 −t4 )]×AEF 式(12) S3 =[(A−a−2t1 −2t4 )×(B−b−2r) +(A−a−2r)×(r−t1 −t4 ) +π(r−t1 −t4 2 ]×AEF となる。ただし、下部電極の曲率(r)<下部電極の側
壁の厚さ(t1 )+粗面導電膜の厚さ(t4 )の場合
は、式(11)の第3項および式(12)の第2、3項
は0となる。
In a lower electrode having a crown structure in which a rough conductive film is used on both the inner wall and the outer wall, the following equation is obtained: S 1 = [(A−a−2r) × h × 2 + (B−b−2r) × h × 2 + 2π (r + t 4 ) × h] × AEF Equation (11) S 2 = [(A−a−2r) × (ht− 2− t 4 ) × 2 + (B−b−2r) × (h −t 2 −t 4 ) × 2 + 2π (rt 1 −t 4 ) × (ht 2 −t 4 )] × AEF Equation (12) S 3 = [(A−a−2t 1 −2t 4) ) × (Bb−2r) + (A−a−2r) × (rt 1 −t 4 ) + π (rt 1 −t 4 ) 2 ] × AEF. However, when the curvature of the lower electrode (r) <the thickness of the side wall of the lower electrode (t 1 ) + the thickness of the rough conductive film (t 4 ), the third term of the equation (11) and the equation (12) Are the second and third terms.

【0029】ところで、図1に示したクラウン構造の下
部電極の高さと内側スペースとの関係には、さらに、シ
ョート制限、フォトリソグラフィ限界およびプロセス上
の制約が加わる。
By the way, the relationship between the height of the lower electrode of the crown structure and the inner space shown in FIG. 1 is further restricted by short circuit, photolithography and process.

【0030】まず、ショート限界について説明する。First, the short limit will be described.

【0031】クラウン構造の下部電極の内側スペースが
小さいと、内壁に堆積した容量絶縁膜がさらに内側スペ
ースの寸法を容量絶縁膜の膜厚の2倍分小さくして、上
部電極を構成する導電膜が下部電極の内側の底部まで十
分堆積できなくなり、蓄積容量の低下が生じて情報蓄積
用容量素子として設計通りの動作ができなくなる(以
下、内側ショートと称す)。
If the space inside the lower electrode of the crown structure is small, the capacity insulating film deposited on the inner wall further reduces the size of the inside space by twice the film thickness of the capacity insulating film, so that the conductive film forming the upper electrode is formed. Cannot be sufficiently deposited to the bottom inside the lower electrode, and the storage capacity is reduced, so that the operation as designed as an information storage capacitor cannot be performed (hereinafter, referred to as an inner short circuit).

【0032】上記内側ショート限界は次の式(13)で
表わされる。
The above inner short limit is expressed by the following equation (13).

【0033】 式(13) A−a−2t1 ’−2t3 ’>c ここで、t1 ’は下部電極の側壁の厚さの規格上限値、
3 ’は容量絶縁膜の厚さの規格上限値、cは上部電極
埋め込み限界である。式(13)に半導体技術の一般的
な値を代入することによって、隣接する下部電極間の距
離aが求められ、式(13)で得られる距離aと次の式
(14)とから内側ショート限界Liが得られる。
Equation (13) Aa−2t 1 ′ −2t 3 ′> c where t 1 ′ is the upper limit of the thickness of the sidewall of the lower electrode,
t 3 ′ is a standard upper limit value of the thickness of the capacitive insulating film, and c is an upper electrode embedding limit. By substituting the general value of the semiconductor technology into the equation (13), the distance a between the adjacent lower electrodes is obtained, and the inner short circuit is obtained from the distance a obtained by the equation (13) and the following equation (14). The limit Li is obtained.

【0034】なお、図1では、上部電極埋め込み限界値
c=50nmを使用している。
In FIG. 1, the upper electrode embedding limit value c = 50 nm is used.

【0035】式(14) Li=A−a−2t1 同様に、隣接するクラウン構造の下部電極間の外側スペ
ースが小さいと、上部電極を構成する導電膜が堆積でき
なくなり、隣接するメモリセル間で蓄積電荷のリークが
発生する(以下、外側ショートと称す)。
Equation (14) Li = A-a-2t 1 Similarly, if the outer space between the adjacent lower electrodes of the crown structure is small, the conductive film forming the upper electrode cannot be deposited, and the space between the adjacent memory cells cannot be formed. , A leak of accumulated charge occurs (hereinafter referred to as an outer short circuit).

【0036】上記外側ショート限界は次の式(15)で
表わされる。
The above outer short limit is expressed by the following equation (15).

【0037】式(15) a−2t3 ’>c 式(15)に半導体技術の一般的な値を代入することに
よって、隣接する下部電極間の距離aが求められ、式
(15)で得られる短辺長aと次の式(16)とから外
側ショート限界Loが得られる。
Equation (15) a−2t 3 ′> c By substituting the general value of the semiconductor technology into Equation (15), the distance a between adjacent lower electrodes is obtained, and is obtained by Equation (15). The outer short limit Lo is obtained from the short side length a and the following equation (16).

【0038】式(16) Lo=A−a−2t1 粗面導電膜を用いるクラウン構造の下部電極の場合は、
粗面導電膜の表面に突起があるため、さらに下部電極の
内壁または外壁に堆積される膜厚が増えて、内側ショー
トまたは外側ショートを防いでクラウン構造の下部電極
を形成できる範囲は狭くなる。
Formula (16) Lo = A−a−2t 1 In the case of a crown structure lower electrode using a rough conductive film,
Due to the projections on the surface of the rough conductive film, the film thickness deposited on the inner or outer wall of the lower electrode further increases, and the range in which a lower electrode having a crown structure can be formed by preventing an inner short or an outer short is narrowed.

【0039】粗面導電膜を用いたクラウン構造の下部電
極の場合の内側ショート限界は、次の式(17)で表わ
される。
The inner short-circuit limit in the case of the crown structure lower electrode using the rough conductive film is expressed by the following equation (17).

【0040】 式(17) A−a−2t1 ’−2t4 ’−2t3 ’>c ここで、t4’は粗面導電膜の厚さの規格上限値であ
る。式(17)に半導体技術の一般的な値を代入するこ
とによって、隣接する下部電極間の距離aが求められ、
式(17)で得られる距離aと前記式(14)とから内
側ショート限界Liが得られる。
Equation (17) Aa−2t 1 ′ −2t 4 ′ −2t 3 ′> c Here, t4 ′ is a standard upper limit value of the thickness of the rough conductive film. By substituting the general value of the semiconductor technology into Equation (17), the distance a between adjacent lower electrodes is obtained,
The inner short-circuit limit Li is obtained from the distance a obtained by the expression (17) and the expression (14).

【0041】同様に、粗面導電膜を用いたクラウン構造
の下部電極の場合の外側ショート限界は、次の式(1
8)で表わされる。
Similarly, the outer short-circuit limit in the case of a crown structure lower electrode using a rough conductive film is expressed by the following equation (1).
8).

【0042】式(18) a−2t4 ’−2t3 ’>c 式(18)に半導体技術の一般的な値を代入することに
よって、隣接する下部電極間の距離aが求められ、式
(18)で得られる短辺長aと前記式(16)とから外
側ショート限界Loが得られる。
Equation (18) a−2t 4 ′ −2t 3 ′> c By substituting general values of semiconductor technology into equation (18), the distance a between adjacent lower electrodes is obtained, and the equation (18) is obtained. An outer short-circuit limit Lo is obtained from the short side length a obtained in 18) and the equation (16).

【0043】前記図1に、粗面導電膜を用いないクラウ
ン構造の下部電極の場合の内側ショート限界および外側
ショート限界、ならびに粗面導電膜を用いたクラウン構
造の下部電極の場合の内側ショート限界および外側ショ
ート限界をそれぞれ示す。
FIG. 1 shows the inner short-circuit limit and the outer short-circuit limit in the case of a crown-structured lower electrode using no roughened conductive film, and the inner short-circuit limit in the case of a crown-shaped lower electrode using a roughened conductive film. And the outer short limit respectively.

【0044】次に、フォトリソグラフィ限界について、
図6および図7を用いて説明する。
Next, regarding the limit of photolithography,
This will be described with reference to FIGS.

【0045】クラウン構造の下部電極の形成方法には、
凹型クラウン形成方法と凸型クラウン形成方法がある。
凹型クラウン形成方法では、図6に示すように、クラウ
ン構造の下部電極の高さに等しい擬製膜(例えば、酸化
シリコン膜)にホールパターンを形成し、その内側に下
部電極を形成してクラウン構造の下部電極を形成する。
従って、ホール径(A−a)の解像、およびホール径を
大きくした場合の隣接するホールの間隔(aまたはb)
の解像が、凹型クラウン形成方法におけるフォトリソグ
ラフィ限界となる。
The method for forming the lower electrode having the crown structure includes:
There are a concave crown forming method and a convex crown forming method.
In the concave crown forming method, as shown in FIG. 6, a hole pattern is formed in a pseudo film (for example, a silicon oxide film) having a height equal to the height of the crown structure lower electrode, and the lower electrode is formed inside the hole pattern. Is formed.
Therefore, the resolution of the hole diameter (A-a) and the distance (a or b) between adjacent holes when the hole diameter is increased
Is the photolithography limit in the concave crown forming method.

【0046】また、凸型クラウン方法では、図7に示す
ように、クラウン構造の下部電極の高さに等しい擬製膜
にラインパターンを形成し、その外側に下部電極を形成
してクラウン構造の下部電極を形成する。従って、ライ
ン幅(A−a−2t1 )の解像、およびライン幅を大き
くした場合の隣接するライン間隔(a+2t1 またはb
+2t1 )の解像が、凸型クラウン形成方法におけるフ
ォトリソグラフィ限界となる。
In the convex crown method, as shown in FIG. 7, a line pattern is formed on a pseudo film having a height equal to the height of the lower electrode of the crown structure, and a lower electrode is formed outside the line pattern. Form electrodes. Therefore, the resolution of the line width (A-a-2t 1 ) and the distance between adjacent lines (a + 2t 1 or b when the line width is increased)
The resolution of + 2t 1 ) is the limit of photolithography in the convex crown forming method.

【0047】前記図1に、凹型クラウン形成方法におけ
るフォトリソグラフィ限界および凸型クラウン形成方法
におけるフォトリソグラフィ限界を示す。図1で使用し
た値はa<bと仮定した場合であり、凹型クラウンでは
a≧0.14μm,A−a≧0.25μmであり、凸型クラ
ウンではA−a2t1 ≧0.21μm、a+2t1 ≧0.2
1μmである。
FIG. 1 shows the photolithographic limit in the concave crown forming method and the photolithographic limit in the convex crown forming method. The values used in FIG. 1 are on the assumption that a <b, where a ≧ 0.14 μm and A−a ≧ 0.25 μm for the concave crown, and A−a2t 1 ≧ 0.21 μm and a + 2t for the convex crown. 1 ≧ 0.2
1 μm.

【0048】なお、プロセス上の制約から、凹型クラウ
ン形成方法では、粗面導電膜を外壁のみに適用すること
は不可能であり、逆に、凸型クラウン形成方法では、粗
面導電膜を内壁のみに適用することは不可能である。
Note that it is impossible to apply the rough conductive film only to the outer wall in the concave crown forming method due to process restrictions. Conversely, in the convex crown forming method, the rough conductive film is applied to the inner wall. It is impossible to apply only to.

【0049】前記式(1)〜式(12)を用いて得られ
たクラウン構造の下部電極の高さと内側スペースとの関
係を示す前記図1に、前記ショート限界、前記フォトリ
ソグラフィ限界、および前記プロセス上の制約を加える
ことで、それぞれのクラウン構造の下部電極において最
適な下部電極の高さおよび最適な下部電極の内側スペー
スが得られる。図中に、最適な下部電極の高さおよび最
適な下部電極の内側スペースの範囲を太い実線で示す。
さらに、表1に、前記図1に示した最適な下部電極の高
さおよび最適な下部電極の内側スペースの範囲をまとめ
る。
FIG. 1 showing the relationship between the height of the lower electrode of the crown structure and the inner space obtained by using the formulas (1) to (12) is shown in FIG. By adding a process constraint, an optimum lower electrode height and an optimum inner space of the lower electrode can be obtained for each of the crown structure lower electrodes. In the figure, the range of the optimum height of the lower electrode and the space inside the optimum lower electrode is indicated by a thick solid line.
Further, Table 1 summarizes the range of the optimum lower electrode height and the optimum lower electrode inner space shown in FIG.

【0050】[0050]

【表1】 [Table 1]

【0051】すなわち、粗面導電膜を用いないクラウン
構造の下部電極の場合、凹型クラウン形成方式での最適
な下部電極の高さは1.04〜0.93μm、最適な下部電
極の内側スペースは0.14〜0.21μmである。また、
凸型クラウン形成方式での最適な下部電極の高さは0.9
6〜0.86μm、最適な下部電極の内側スペースは0.1
9〜0.25μmである。
That is, in the case of a crown-shaped lower electrode not using a roughened conductive film, the optimum lower electrode height in the concave crown formation method is 1.04 to 0.93 μm, and the optimum inner space of the lower electrode is: 0.14 to 0.21 μm. Also,
The optimum height of the lower electrode in the convex crown formation method is 0.9
6 ~ 0.86μm, optimal inner space of lower electrode is 0.1
9 to 0.25 μm.

【0052】粗面導電膜を用いるクラウン構造の下部電
極の場合、粗面導電膜を下部電極の内壁のみに用いる凹
型クラウン形成方式での最適な下部電極の高さは0.82
〜0.74μm、最適な下部電極の内側スペースは0.16
〜0.21μmであり、粗面導電膜を下部電極の内壁と外
壁の両面に用いる凹型クラウン形成方式での最適な下部
電極の高さは0.65〜0.60μm、最適な下部電極の内
側スペースは0.16〜0.20μmとなる。しかし、粗面
導電膜を下部電極の外壁のみに用いる凹型クラウン形成
方法では、最適な下部電極の高さおよび最適な下部電極
の内側スペースの範囲は存在しない。
In the case of a crown-structured lower electrode using a rough conductive film, the optimum lower electrode height is 0.82 in the concave crown forming method using the rough conductive film only on the inner wall of the lower electrode.
~ 0.74μm, optimal inner space of lower electrode is 0.16
The optimum height of the lower electrode is 0.65 to 0.60 μm in the concave crown forming method in which the rough conductive film is used on both the inner and outer walls of the lower electrode, and the optimum inner side of the lower electrode. The space is between 0.16 and 0.20 μm. However, in the concave crown forming method using the rough conductive film only for the outer wall of the lower electrode, there is no optimum range of the lower electrode height and the optimum inner space of the lower electrode.

【0053】また、凸型クラウン形成方式では、粗面導
電膜を下部電極の内壁のみ、外壁のみまたは内壁と外壁
に用いたどの場合も最適な下部電極の高さおよび最適な
下部電極の内側スペースの範囲は存在しない。
Also, in the convex crown forming method, the optimum lower electrode height and the optimum inner space of the lower electrode are used in any case where the rough conductive film is used only for the inner wall of the lower electrode, only the outer wall, or the inner and outer walls. Does not exist.

【0054】次に、前記凹型クラウン形成方法によって
形成される粗面導電膜を用いないクラウン構造の下部電
極の製造方法を図8〜図24に示す半導体基板の要部断
面図を用いて説明する。
Next, a method for manufacturing a lower electrode having a crown structure, which does not use a rough conductive film formed by the above-described concave crown forming method, will be described with reference to cross-sectional views of essential parts of a semiconductor substrate shown in FIGS. .

【0055】まず、図8に示すように、p- 型シリコン
単結晶からなる半導体基板1の主面上に素子分離溝5を
形成した後、続いて、周知の方法でp型ウエル11、n
型ウエル12、およびゲート酸化膜13を順次形成す
る。次いで、ゲート酸化膜13の上部にゲート電極14
A、14B、14Cを形成する。ゲート電極14Aは、
メモリセル選択用MISFETの一部を構成し、活性領
域以外の領域ではワード線WLとして機能する。ゲート
電極14Bおよびゲート電極14Cは、周辺回路のnチ
ャネル型MISFETおよびpチャネル型MISFET
の各一部を形成する。
First, as shown in FIG. 8, after an element isolation groove 5 is formed on a main surface of a semiconductor substrate 1 made of p - type silicon single crystal, subsequently, p-type wells 11, n are formed by a well-known method.
A mold well 12 and a gate oxide film 13 are sequentially formed. Next, a gate electrode 14 is formed on the gate oxide film 13.
A, 14B and 14C are formed. The gate electrode 14A is
It constitutes a part of the memory cell selection MISFET, and functions as a word line WL in a region other than the active region. The gate electrode 14B and the gate electrode 14C are an n-channel MISFET and a p-channel MISFET of a peripheral circuit.
To form a part.

【0056】ゲート電極14A、14B、14Cは、例
えばP(リン)などのn型不純物がドープされた膜厚7
0nm程度の多結晶シリコン膜を半導体基板1上にCV
D(Chemical Vapor Deposition )法で堆積し、次いで
その上部に膜厚50nm程度のWN(タングステンナイ
トライド)膜と膜厚100nm程度のW膜とをスパッタ
リング法で堆積し、さらにその上部に膜厚150nm程
度の窒化シリコン膜15をCVD法で堆積した後、フォ
トレジスト膜(図示せず)をマスクにしてこれらの膜を
パターニングすることにより形成する。
The gate electrodes 14A, 14B and 14C have a film thickness of 7 doped with an n-type impurity such as P (phosphorus).
A polycrystalline silicon film of about 0 nm is formed on the semiconductor substrate 1 by CV.
Then, a WN (tungsten nitride) film having a thickness of about 50 nm and a W film having a thickness of about 100 nm are deposited thereon by a sputtering method, and a 150 nm thick film is further deposited thereon. After the silicon nitride film 15 is deposited by the CVD method, the film is formed by patterning these films using a photoresist film (not shown) as a mask.

【0057】次に、上記フォトレジスト膜を除去した
後、n型ウエル12にp型不純物、例えばB(ホウ素)
をイオン打ち込みしてゲート電極14Cの両側のn型ウ
エル12にp- 型半導体領域17を形成する。また、p
型ウエル11にn型不純物、例えばP(リン)をイオン
打ち込みしてゲート電極14Bの両側のp型ウエル11
にn- 型半導体領域18を形成し、ゲート電極14Aの
両側のp型ウエル11にn型半導体領域19を形成す
る。これにより、メモリアレイにメモリセル選択用MI
SFETQsが形成される。
Next, after removing the photoresist film, a p-type impurity such as B (boron) is added to the n-type well 12.
Is implanted to form ap type semiconductor region 17 in the n type well 12 on both sides of the gate electrode 14C. Also, p
An n-type impurity, for example, P (phosphorus) is ion-implanted into the p-type well 11 on both sides of the gate electrode 14B.
Then, an n type semiconductor region 18 is formed, and an n type semiconductor region 19 is formed in the p type well 11 on both sides of the gate electrode 14A. Thereby, the memory cell selection MI is stored in the memory array.
The SFET Qs is formed.

【0058】次に、図9に示すように、半導体基板1上
にCVD法で膜厚50nm程度の窒化シリコン膜20を
堆積した後、メモリアレイの窒化シリコン膜20をフォ
トレジスト膜21で覆い、周辺回路の窒化シリコン膜2
0を異方性エッチングすることにより、ゲート電極14
B、14Cの側壁にサイドウォールスペーサ20aを形
成する。
Next, as shown in FIG. 9, after a silicon nitride film 20 having a thickness of about 50 nm is deposited on the semiconductor substrate 1 by the CVD method, the silicon nitride film 20 of the memory array is covered with a photoresist film 21. Peripheral circuit silicon nitride film 2
0 is anisotropically etched to form the gate electrode 14.
Sidewall spacers 20a are formed on the side walls of B and 14C.

【0059】次に、フォトレジスト膜21を除去した
後、図10に示すように、周辺回路領域のn型ウエル1
2にp型不純物、例えばB(ホウ素)をイオン打ち込み
してpチャネル型MISFETのp+ 型半導体領域22
(ソース、ドレイン)を形成し、周辺回路領域のp型ウ
エル11にn型不純物、例えばAs(ヒ素)をイオン打
ち込みしてnチャネル型MISFETのn+ 型半導体領
域23(ソース、ドレイン)を形成する。これにより、
周辺回路領域にpチャネル型MISFETQpおよびn
チャネル型MISFETQnが形成される。
Next, after removing the photoresist film 21, as shown in FIG. 10, the n-type well 1 in the peripheral circuit region is formed.
2 is ion-implanted with a p-type impurity, for example, B (boron) to form ap + -type semiconductor region 22 of a p-channel MISFET.
(Source, drain) are formed, and an n-type impurity, for example, As (arsenic) is ion-implanted into the p-type well 11 in the peripheral circuit region to form an n + -type semiconductor region 23 (source, drain) of the n-channel MISFET. I do. This allows
P channel type MISFETs Qp and n
A channel type MISFET Qn is formed.

【0060】次に、半導体基板1上に膜厚300nm程
度のSOG(スピンオングラス)膜24をスピン塗布し
た後、半導体基板1を800℃、1分程度熱処理してS
OG膜24をシンタリング(焼き締め)する。
Next, an SOG (spin-on-glass) film 24 having a thickness of about 300 nm is spin-coated on the semiconductor substrate 1, and then the semiconductor substrate 1 is heat-treated at 800.degree.
The OG film 24 is sintered (baked).

【0061】次に、図11に示すように、SOG膜24
の上部に膜厚600nm程度の酸化シリコン膜25を堆
積した後、この酸化シリコン膜25を化学的機械研磨
(Chemical Mechanical Polishing ;CMP)法で研磨
してその表面を平坦化する。CMP後の周辺回路領域に
おける酸化シリコン膜25の表面は、メモリアレイにお
ける酸化シリコン膜25の表面よりわずかに落ち込んだ
形状(dishing)を成す。これは周辺回路領域のゲートパ
ターン密度がメモリアレイにおけるゲートパターン密度
よりも疎(そ)となっていることに起因している。酸化
シリコン膜25は、例えばオゾン(O3 )とテトラエト
キシシラン(TEOS)とをソースガスに用いたプラズ
マCVD法で堆積する。
Next, as shown in FIG.
After a silicon oxide film 25 having a thickness of about 600 nm is deposited on the upper surface of the substrate, the silicon oxide film 25 is polished by a chemical mechanical polishing (CMP) method to planarize the surface. The surface of the silicon oxide film 25 in the peripheral circuit region after the CMP has a slightly lower shape (dishing) than the surface of the silicon oxide film 25 in the memory array. This is because the gate pattern density in the peripheral circuit region is lower than the gate pattern density in the memory array. The silicon oxide film 25 is deposited by, for example, a plasma CVD method using ozone (O 3 ) and tetraethoxysilane (TEOS) as a source gas.

【0062】次に、酸化シリコン膜25の上部に膜厚1
00nm程度の酸化シリコン膜26を堆積する。この酸
化シリコン膜26は、CMP法で研磨されたときに生じ
た前記酸化シリコン膜25の表面の微細な傷を補修する
ために堆積する。この酸化シリコン膜26表面は前記酸
化シリコン膜25の表面に沿うように堆積される。酸化
シリコン膜26は、例えばオゾン(O3 )とテトラエト
キシシラン(TEOS)とをソースガスに用いたプラズ
マCVD法で堆積する。酸化シリコン膜25の上部に
は、酸化シリコン膜26に代えてPSG(Phospho Sili
cate Glass)膜を堆積してもよい。
Next, a film thickness of 1 is formed on the silicon oxide film 25.
A silicon oxide film 26 of about 00 nm is deposited. The silicon oxide film 26 is deposited in order to repair fine scratches on the surface of the silicon oxide film 25 generated when the silicon oxide film 25 is polished by the CMP method. The surface of the silicon oxide film 26 is deposited along the surface of the silicon oxide film 25. The silicon oxide film 26 is deposited by, for example, a plasma CVD method using ozone (O 3 ) and tetraethoxysilane (TEOS) as a source gas. A PSG (Phospho Silicon) is formed on the silicon oxide film 25 instead of the silicon oxide film 26.
(cate Glass) film may be deposited.

【0063】次に、フォトレジスト膜(図示せず)をマ
スクにしたドライエッチングでメモリセル選択用MIS
FETQsのn型半導体領域19(ソース、ドレイン)
の上部の酸化シリコン膜26、25およびSOG膜24
を除去する。
Next, a memory cell selecting MIS is performed by dry etching using a photoresist film (not shown) as a mask.
FET Qs n-type semiconductor region 19 (source, drain)
Oxide films 26 and 25 and SOG film 24 on top of
Is removed.

【0064】続いて、図12に示すように、上記フォト
レジスト膜をマスクにしたドライエッチングでメモリセ
ル選択用MISFETQsのn型半導体領域19(ソー
ス、ドレイン)の上部の窒化シリコン膜15とゲート酸
化膜13とを除去することにより、n型半導体領域19
(ソース、ドレイン)の一方の上部にコンタクトホール
28を形成し、他方の上部にコンタクトホール29を形
成する。
Subsequently, as shown in FIG. 12, the silicon nitride film 15 on the n-type semiconductor region 19 (source, drain) of the memory cell selecting MISFET Qs and the gate oxide are formed by dry etching using the photoresist film as a mask. By removing the film 13 and the n-type semiconductor region 19
A contact hole 28 is formed on one upper portion of the (source, drain), and a contact hole 29 is formed on the other upper portion.

【0065】次に、上記フォトレジスト膜を除去した
後、コンタクトホール28、29の内部にプラグ30を
形成する。プラグ30は、酸化シリコン膜26の上部に
n型不純物(例えばP(リン))をドープした多結晶シ
リコン膜をCVD法で堆積した後、この多結晶シリコン
膜をCMP法で研磨してコンタクトホール28、29の
内部に残すことにより形成する。
Next, after removing the photoresist film, plugs 30 are formed in the contact holes 28 and 29. The plug 30 is formed by depositing a polycrystalline silicon film doped with an n-type impurity (for example, P (phosphorus)) on the silicon oxide film 26 by a CVD method, and polishing the polycrystalline silicon film by a CMP method to form a contact hole. It is formed by leaving inside of 28 and 29.

【0066】次に、図13に示すように、酸化シリコン
膜26の上部に膜厚200nm程度の酸化シリコン膜3
1を堆積した後、半導体基板1を800℃程度で熱処理
する。酸化シリコン膜31は、例えばオゾン(O3 )と
テトラエトキシシラン(TEOS)とをソースガスに用
いたプラズマCVD法で堆積する。また、この熱処理に
よって、プラグ30を構成する多結晶シリコン膜中のn
型不純物がコンタクトホール28、29の底部からメモ
リセル選択用MISFETQsのn型半導体領域19
(ソース、ドレイン)に拡散し、n型半導体領域19が
低抵抗化される。
Next, as shown in FIG. 13, a silicon oxide film 3 having a thickness of about 200 nm is formed on the silicon oxide film 26.
After depositing the semiconductor substrate 1, the semiconductor substrate 1 is heat-treated at about 800.degree. The silicon oxide film 31 is deposited by, for example, a plasma CVD method using ozone (O 3 ) and tetraethoxysilane (TEOS) as a source gas. Further, by this heat treatment, n in the polycrystalline silicon film forming plug 30 is removed.
Type impurity is supplied from the bottom of the contact holes 28 and 29 to the n-type semiconductor region 19 of the memory cell selecting MISFET Qs.
(Source, drain), and the resistance of the n-type semiconductor region 19 is reduced.

【0067】次に、フォトレジスト膜32をマスクにし
たドライエッチングで前記コンタクトホール28の上部
の酸化シリコン膜31を除去してプラグ30の表面を露
出させる。
Next, the surface of the plug 30 is exposed by removing the silicon oxide film 31 above the contact hole 28 by dry etching using the photoresist film 32 as a mask.

【0068】なお、図13における酸化シリコン膜26
の膜厚は、周辺回路領域部分がメモリアレイ部よりも厚
くなって示されている。しかし、実際は図12に示され
た酸化シリコン膜26表面段差の上に酸化シリコン膜3
1およびフォトレジスト膜32が堆積している。
The silicon oxide film 26 shown in FIG.
In the figure, the peripheral circuit region is thicker than the memory array. However, actually, the silicon oxide film 3 is formed on the surface step of the silicon oxide film 26 shown in FIG.
1 and a photoresist film 32 are deposited.

【0069】次に、フォトレジスト膜32を除去した
後、図14に示すように、フォトレジスト膜33をマス
クにしたドライエッチングで周辺回路領域の酸化シリコ
ン膜31、26、25、SOG膜24およびゲート酸化
膜13を除去することにより、nチャネル型MISFE
TQnのn+ 型半導体領域23(ソース、ドレイン)の
上部にコンタクトホール34、35を形成し、pチャネ
ル型MISFETQpのp+ 型半導体領域22(ソー
ス、ドレイン)の上部にコンタクトホール36、37を
形成する。
Next, after removing the photoresist film 32, as shown in FIG. 14, the silicon oxide films 31, 26, 25, the SOG film 24 and the silicon oxide films in the peripheral circuit region are dry-etched using the photoresist film 33 as a mask. By removing the gate oxide film 13, the n-channel MISFE
Contact holes 34 and 35 are formed above the n + type semiconductor region 23 (source and drain) of TQn, and contact holes 36 and 37 are formed above the p + type semiconductor region 22 (source and drain) of the p-channel MISFET Qp. Form.

【0070】次に、フォトレジスト膜33を除去した
後、図15に示すように、酸化シリコン膜31の上部に
ビット線BLと周辺回路の第1層配線38、39とを形
成する。ビット線BLおよび第1層配線38、39は、
例えば酸化シリコン膜31の上部に膜厚50nm程度の
Ti膜と膜厚50nm程度のTiN膜とをスパッタリン
グ法で堆積し、さらにその上部に膜厚150nm程度の
W膜と膜厚200nm程度の窒化シリコン膜40とをC
VD法で堆積した後、フォトレジスト膜41をマスクに
してこれらの膜をパターニングすることにより形成す
る。
Next, after removing the photoresist film 33, a bit line BL and first layer wirings 38 and 39 of the peripheral circuit are formed on the silicon oxide film 31, as shown in FIG. The bit line BL and the first layer wirings 38 and 39 are
For example, a Ti film having a thickness of about 50 nm and a TiN film having a thickness of about 50 nm are deposited on the silicon oxide film 31 by a sputtering method, and a W film having a thickness of about 150 nm and silicon nitride having a thickness of about 200 nm are further formed thereon. The membrane 40 and C
After deposition by the VD method, these films are formed by patterning these films using the photoresist film 41 as a mask.

【0071】酸化シリコン膜31の上部にTi膜を堆積
した後、半導体基板1を800℃程度で熱処理すること
により、Ti膜とSi基板とが反応し、nチャネル型M
ISFETQnのn+ 型半導体領域23(ソース、ドレ
イン)の表面とpチャネル型MISFETQpのp+
半導体領域22(ソース、ドレイン)の表面とに低抵抗
のTiSi2 (チタンシリサイド)層42が形成され
る。これにより、n+ 型半導体領域23およびP+ 型半
導体領域22に接続される配線(ビット線BL、第1層
配線38、39)のコンタクト抵抗を低減することがで
きる。また、ビット線BLをW膜/TiN膜/Ti膜で
構成することにより、そのシート抵抗を2Ω/□以下に
まで低減できるので、ビット線BLと周辺回路の第1層
配線38、39とを同一工程で同時に形成することがで
きる。
After a Ti film is deposited on the silicon oxide film 31, the semiconductor substrate 1 is subjected to a heat treatment at about 800 ° C., whereby the Ti film reacts with the Si substrate, and the n-channel M
A low-resistance TiSi 2 (titanium silicide) layer 42 is formed on the surface of the n + type semiconductor region 23 (source, drain) of the ISFET Qn and the surface of the p + type semiconductor region 22 (source, drain) of the p-channel MISFET Qp. You. Thereby, the contact resistance of the wiring (bit line BL, first layer wirings 38 and 39) connected to n + type semiconductor region 23 and P + type semiconductor region 22 can be reduced. Further, since the bit line BL is composed of the W film / TiN film / Ti film, the sheet resistance can be reduced to 2 Ω / □ or less, so that the bit line BL and the first layer wirings 38 and 39 of the peripheral circuit are connected. They can be formed simultaneously in the same step.

【0072】次に、フォトレジスト膜41を除去した
後、図16に示すように、ビット線BLおよび第1層配
線38、39の側壁にサイドウォールスペーサ43を形
成する。サイドウォールスペーサ43は、ビット線BL
および第1層配線38、39の上部にCVD法で窒化シ
リコン膜を堆積した後、この窒化シリコン膜を異方性エ
ッチングして形成する。
Next, after removing the photoresist film 41, a sidewall spacer 43 is formed on the side wall of the bit line BL and the first layer wirings 38 and 39 as shown in FIG. The side wall spacer 43 is connected to the bit line BL
After a silicon nitride film is deposited on the first layer wirings 38 and 39 by the CVD method, the silicon nitride film is formed by anisotropic etching.

【0073】次に、図17に示すように、ビット線BL
および第1層配線38、39の上部に膜厚300nm程
度のSOG膜44をスピン塗布した後、半導体基板1を
800℃、1分程度熱処理してSOG膜44をシンタリ
ング(焼き締め)する。
Next, as shown in FIG.
Then, after spin-coating an SOG film 44 having a thickness of about 300 nm on the first layer wirings 38 and 39, the semiconductor substrate 1 is heat-treated at 800 ° C. for about 1 minute to sinter (sinter) the SOG film 44.

【0074】次に、図18に示すように、SOG膜44
の上部に膜厚600nm程度の酸化シリコン膜45を堆
積した後、この酸化シリコン膜45をCMP法で研磨し
てその表面を平坦化する。酸化シリコン膜45は、例え
ばオゾン(O3 )とテトラエトキシシラン(TEOS)
とをソースガスに用いたプラズマCVD法で堆積する。
Next, as shown in FIG.
After a silicon oxide film 45 having a thickness of about 600 nm is deposited on the upper surface of the silicon oxide film 45, the silicon oxide film 45 is polished by a CMP method to planarize the surface. The silicon oxide film 45 is made of, for example, ozone (O 3 ) and tetraethoxysilane (TEOS).
Are deposited by a plasma CVD method using a source gas.

【0075】次に、酸化シリコン膜45の上部に膜厚1
00nm程度の酸化シリコン膜46を堆積する。この酸
化シリコン膜46は、CMP法で研磨されたときに生じ
た前記酸化シリコン膜45の表面の微細な傷を補修する
ために堆積する。酸化シリコン膜46は、例えばオゾン
(O3 )とテトラエトキシシラン(TEOS)とをソー
スガスに用いたプラズマCVD法で堆積する。
Next, a film thickness of 1 is formed on the silicon oxide film 45.
A silicon oxide film 46 of about 00 nm is deposited. The silicon oxide film 46 is deposited to repair fine scratches on the surface of the silicon oxide film 45 generated when the silicon oxide film 45 is polished by the CMP method. The silicon oxide film 46 is deposited by, for example, a plasma CVD method using ozone (O 3 ) and tetraethoxysilane (TEOS) as a source gas.

【0076】次に、フォトレジスト(図示せず)膜をマ
スクにしたドライエッチングでコンタクトホール29の
上部の酸化シリコン膜46、45、SOG膜44および
酸化シリコン膜31を除去してプラグ30の表面に達す
るスルーホール48を形成する。
Next, the silicon oxide films 46 and 45, the SOG film 44 and the silicon oxide film 31 above the contact hole 29 are removed by dry etching using a photoresist (not shown) film as a mask, and the surface of the plug 30 is removed. Is formed.

【0077】次に、上記フォトレジスト膜を除去した
後、図19に示すように、スルーホール48の内部にプ
ラグ49を形成する。プラグ49は、酸化シリコン膜4
6の上部にn型不純物(例えばP(リン))をドープし
た多結晶シリコン膜をCVD法で堆積した後、この多結
晶シリコン膜をエッチバックしてスルーホール48の内
部に残すことにより形成する。
Next, after removing the photoresist film, a plug 49 is formed inside the through hole 48 as shown in FIG. The plug 49 is made of the silicon oxide film 4
6 is formed by depositing a polycrystalline silicon film doped with an n-type impurity (for example, P (phosphorus)) by CVD, and then etching back the polycrystalline silicon film to leave inside the through hole 48. .

【0078】次に、図20に示すように、酸化シリコン
膜46の上部に膜厚100nm程度の窒化シリコン膜5
1をCVD法で堆積した後、フォトレジスト膜52をマ
スクにしたドライエッチングで周辺回路領域の窒化シリ
コン膜51を除去する。メモリアレイに残った窒化シリ
コン膜51は、後述する情報蓄積用容量素子の下部電極
を形成する工程で下部電極の間の酸化シリコン膜をエッ
チングする際のエッチングストッパとして利用される。
Next, as shown in FIG. 20, a silicon nitride film 5 having a thickness of about 100 nm is formed on the silicon oxide film 46.
Then, the silicon nitride film 51 in the peripheral circuit region is removed by dry etching using the photoresist film 52 as a mask. The silicon nitride film 51 remaining in the memory array is used as an etching stopper when etching a silicon oxide film between the lower electrodes in a step of forming a lower electrode of the information storage capacitor element described later.

【0079】次に、フォトレジスト膜52を除去した
後、図21に示すように、窒化シリコン膜51の上部に
膜厚1.0μm程度の酸化シリコン膜53を堆積し、フォ
トレジスト膜54をマスクにしたドライエッチングで酸
化シリコン膜53および窒化シリコン膜51を除去する
ことにより、スルーホール48の上部に溝55を形成す
る。このとき同時に、メモリアレイの周囲にメモリアレ
イを取り囲む枠状の溝55aを形成する。酸化シリコン
膜53は、例えばオゾン(O3 )とテトラエトキシシラ
ン(TEOS)とをソースガスに用いたプラズマCVD
法で堆積する。
Next, after removing the photoresist film 52, as shown in FIG. 21, a silicon oxide film 53 having a thickness of about 1.0 μm is deposited on the silicon nitride film 51, and the photoresist film 54 is masked. By removing the silicon oxide film 53 and the silicon nitride film 51 by the dry etching described above, a groove 55 is formed above the through hole 48. At the same time, a frame-like groove 55a surrounding the memory array is formed around the memory array. The silicon oxide film 53 is formed, for example, by plasma CVD using ozone (O 3 ) and tetraethoxysilane (TEOS) as a source gas.
It is deposited by the method.

【0080】次に、フォトレジスト膜54を除去した
後、図22に示すように、酸化シリコン膜53の上部に
n型不純物(例えばP(リン))をドープした膜厚50
nm程度の多結晶シリコン膜56をCVD法で堆積す
る。この多結晶シリコン膜56は、情報蓄積用容量素子
の下部電極材料として使用される。
Next, after removing the photoresist film 54, as shown in FIG. 22, an n-type impurity (for example, P (phosphorus))-doped film thickness 50 is formed on the silicon oxide film 53.
A polycrystalline silicon film 56 of about nm is deposited by a CVD method. This polycrystalline silicon film 56 is used as a lower electrode material of the information storage capacitor.

【0081】次に、多結晶シリコン膜56の上部にSO
G膜57をスピン塗布する。膜厚は0.3μm程度で、S
OGが流動することにより溝55,55aを埋め込む。
図23に示すように、SOG膜57をエッチバックし、
さらに酸化シリコン膜53の上部の多結晶シリコン膜5
5をエッチバックすることにより、溝55、55aの内
側(内壁および底部)に多結晶シリコン膜56を残す。
Next, an SO film is formed on the polycrystalline silicon film 56.
The G film 57 is spin-coated. The film thickness is about 0.3 μm.
The grooves 55 and 55a are embedded by the flow of the OG.
As shown in FIG. 23, the SOG film 57 is etched back,
Further, the polycrystalline silicon film 5 on the silicon oxide film 53
By etching back 5, the polycrystalline silicon film 56 is left inside the grooves 55 and 55 a (the inner wall and the bottom).

【0082】次に、図24に示すように、周辺回路領域
の酸化シリコン膜53を覆うフォトレジスト膜58をマ
スクに溝55の内部のSOG膜57と溝55の隙間の酸
化シリコン膜53をウエットエッチングして情報蓄積用
容量素子のクラウン構造の下部電極60を形成する。こ
のとき、溝55の隙間には窒化シリコン膜51が残って
いるので、その下部の酸化シリコン膜46がエッチング
されることはない。また、周辺回路領域の酸化シリコン
膜53を覆うフォトレジスト膜58は、その一端をメモ
リアレイの最も外側に形成される下部電極60と周辺回
路領域との境界部、すなわち溝55aの上部に配置す
る。このようにすると、フォトレジスト膜58の端部に
合わせずれが生じた場合でも、メモリアレイの最も外側
に形成される下部電極60の溝55の内部にSOG膜5
7が残ったり、周辺回路領域の酸化シリコン膜53がエ
ッチングされたりすることはない。
Next, as shown in FIG. 24, using the photoresist film 58 covering the silicon oxide film 53 in the peripheral circuit region as a mask, the SOG film 57 inside the groove 55 and the silicon oxide film 53 in the gap between the groove 55 are wet. The lower electrode 60 having a crown structure of the information storage capacitor is formed by etching. At this time, since the silicon nitride film 51 remains in the gap between the trenches 55, the silicon oxide film 46 thereunder is not etched. One end of the photoresist film 58 covering the silicon oxide film 53 in the peripheral circuit region is disposed at a boundary between the lower electrode 60 formed on the outermost side of the memory array and the peripheral circuit region, that is, above the groove 55a. . By doing so, even if misalignment occurs at the end of the photoresist film 58, the SOG film 5 is formed inside the groove 55 of the lower electrode 60 formed on the outermost side of the memory array.
7 does not remain, and the silicon oxide film 53 in the peripheral circuit region is not etched.

【0083】このようにして形成されたクラウン構造の
下部電極60は、1.04〜0.93μmの高さと0.14〜
0.21μmの内側スペースを有している。
The lower electrode 60 having the crown structure formed as described above has a height of 1.04 to 0.93 μm and a height of 0.14 to 0.93 μm.
It has an inner space of 0.21 μm.

【0084】次に、フォトレジスト膜58を除去し、次
いで下部電極60を構成する多結晶シリコン膜56の酸
化を防止するために、半導体基板1をアンモニア雰囲気
中、800℃程度で熱処理して多結晶シリコン膜56の
表面を窒化した後、図25に示すように、下部電極60
の上部に膜厚15nm程度のTa2 5 (酸化タンタ
ル)膜61をCVD法で堆積し、次いで半導体基板1を
800℃程度で熱処理してTa2 5 膜61の欠陥を修
復する。このTa2 5 膜61は、情報蓄積用容量素子
の容量絶縁膜材料として使用される。
Next, in order to remove the photoresist film 58 and then prevent the polycrystalline silicon film 56 constituting the lower electrode 60 from being oxidized, the semiconductor substrate 1 is heat-treated at about 800 ° C. in an ammonia atmosphere. After nitriding the surface of the crystalline silicon film 56, as shown in FIG.
A Ta 2 O 5 (tantalum oxide) film 61 having a thickness of about 15 nm is deposited on the upper surface of the substrate by a CVD method, and then the semiconductor substrate 1 is heat-treated at about 800 ° C. to repair the defect of the Ta 2 O 5 film 61. This Ta 2 O 5 film 61 is used as a material of a capacitive insulating film of the information storage capacitor.

【0085】次に、Ta2 5 膜61の上部にCVD法
とスパッタリング法とで膜厚150nm程度のTiN膜
62を堆積した後、フォトレジスト膜63をマスクにし
たドライエッチングでTiN膜62およびTa2 5
61をパターニングすることにより、TiN膜62から
なる上部電極と、Ta2 5 膜61からなる容量絶縁膜
と、多結晶シリコン膜56からなる下部電極60とで構
成される情報蓄積用容量素子Cを形成する。これによ
り、メモリセル選択用MISFETQsとこれに直列に
接続された情報蓄積用容量素子Cとで構成されるDRA
Mのメモリセルが完成する。
Next, after a TiN film 62 having a thickness of about 150 nm is deposited on the Ta 2 O 5 film 61 by a CVD method and a sputtering method, the TiN film 62 and the TiN film 62 are formed by dry etching using a photoresist film 63 as a mask. By patterning the Ta 2 O 5 film 61, information composed of an upper electrode made of the TiN film 62, a capacitance insulating film made of the Ta 2 O 5 film 61, and a lower electrode 60 made of the polycrystalline silicon film 56. The storage capacitor C is formed. Thus, the DRA composed of the memory cell selecting MISFET Qs and the information storage capacitor C connected in series to the MISFET Qs
M memory cells are completed.

【0086】次に、前記凸型クラウン形成方法によって
形成される粗面導電膜を用いないクラウン構造の下部電
極の製造方法を図26〜図30に示した半導体基板の要
部断面図を用いて説明する。
Next, a method of manufacturing a lower electrode having a crown structure without using a rough conductive film formed by the above-described method of forming a convex crown will be described with reference to cross-sectional views of essential parts of a semiconductor substrate shown in FIGS. explain.

【0087】まず、前記図8〜図17に示した製造方法
と同様に、半導体基板1上にメモリセル選択用MISF
ETQs、および周辺回路のnチャネルMISFETQ
nとpチャネルMISFETQpを形成した後、ビット
線BLおよび第1層配線38、39を形成する。
First, in the same manner as in the manufacturing method shown in FIGS.
ETQs and n-channel MISFETQ of peripheral circuit
After forming the n and p channel MISFETs Qp, the bit lines BL and the first layer wirings 38 and 39 are formed.

【0088】次に、図26に示すように、SOG膜44
の上部に膜厚600nm程度の酸化シリコン膜45を堆
積した後、この酸化シリコン膜45をCMP法で研磨し
てその表面を平坦化する。酸化シリコン膜45は、例え
ばオゾン(O3 )とテトラエトキシシラン(TEOS)
とをソースガスに用いたプラズマCVD法で堆積する。
次いで、酸化シリコン膜45の上部に膜厚100nm程
度の窒化シリコン膜64を堆積する。
Next, as shown in FIG.
After a silicon oxide film 45 having a thickness of about 600 nm is deposited on the upper surface of the silicon oxide film 45, the silicon oxide film 45 is polished by a CMP method to planarize the surface. The silicon oxide film 45 is made of, for example, ozone (O 3 ) and tetraethoxysilane (TEOS).
Are deposited by a plasma CVD method using a source gas.
Next, a silicon nitride film 64 having a thickness of about 100 nm is deposited on the silicon oxide film 45.

【0089】次に、フォトレジスト(図示せず)膜をマ
スクにしたドライエッチングでコンタクトホール29の
上部の窒化シリコン膜64、酸化シリコン膜45、SO
G膜44および酸化シリコン膜31を除去してプラグ3
0の表面に達するスルーホール48を形成する。
Next, the silicon nitride film 64, the silicon oxide film 45, and the silicon oxide film 45 above the contact hole 29 are dry-etched using a photoresist (not shown) film as a mask.
The G film 44 and the silicon oxide film 31 are removed to remove the plug 3
A through hole 48 reaching the surface of the zero is formed.

【0090】次に、上記フォトレジスト膜を除去した
後、スルーホール48の内部にプラグ49を形成する。
プラグ49は、窒化シリコン膜64の上部にn型不純物
(例えばP(リン))をドープした多結晶シリコン膜を
CVD法で堆積した後、この多結晶シリコン膜をエッチ
バックしてスルーホール48の内部に残すことにより形
成する。次いで、窒化シリコン膜64の上部にn型不純
物(例えばP(リン))をドープした膜厚50nm程度
の多結晶シリコン膜65を堆積する。この多結晶シリコ
ン膜65は、情報蓄積用容量素子の下部電極材料の一部
として使用される。
Next, after removing the photoresist film, a plug 49 is formed inside the through hole 48.
The plug 49 is formed by depositing a polycrystalline silicon film doped with an n-type impurity (for example, P (phosphorus)) on the silicon nitride film 64 by a CVD method, and then etching back the polycrystalline silicon film to form a through hole 48. It is formed by leaving it inside. Next, a polycrystalline silicon film 65 having a thickness of about 50 nm doped with an n-type impurity (for example, P (phosphorus)) is deposited on the silicon nitride film 64. This polycrystalline silicon film 65 is used as a part of the lower electrode material of the information storage capacitor.

【0091】次に、図27に示すように、多結晶シリコ
ン膜65の上部に膜厚1.0μm程度の酸化シリコン膜6
6を堆積し、フォトレジスト膜67をマスクにしたドラ
イエッチングで酸化シリコン膜66および多結晶シリコ
ン膜65を除去することにより、スルーホール48の上
部に酸化シリコン膜66からなる柱68を形成する。酸
化シリコン膜66は、例えばオゾン(O3 )とテトラエ
トキシシラン(TEOS)とをソースガスに用いたプラ
ズマCVD法で堆積する。
Next, as shown in FIG. 27, a silicon oxide film 6 having a thickness of about 1.0 μm is formed on the polycrystalline silicon film 65.
6 is deposited, and the silicon oxide film 66 and the polycrystalline silicon film 65 are removed by dry etching using the photoresist film 67 as a mask, thereby forming columns 68 made of the silicon oxide film 66 above the through holes 48. The silicon oxide film 66 is deposited by, for example, a plasma CVD method using ozone (O 3 ) and tetraethoxysilane (TEOS) as a source gas.

【0092】次に、フォトレジスト膜67を除去した
後、図28に示すように、酸化シリコン膜66の上部に
n型不純物(例えばP(リン))をドープした膜厚50
±5nm程度の多結晶シリコン膜69をCVD法で堆積
する。この多結晶シリコン膜69は、情報蓄積用容量素
子の下部電極材料の他の一部として使用される。
Next, after removing the photoresist film 67, as shown in FIG. 28, an upper portion of the silicon oxide film 66 is doped with an n-type impurity (for example, P (phosphorus)) to a thickness of 50 nm.
A polycrystalline silicon film 69 of about ± 5 nm is deposited by a CVD method. This polycrystalline silicon film 69 is used as another part of the lower electrode material of the information storage capacitor.

【0093】次に、図29に示すように、酸化シリコン
膜66の上部の多結晶シリコン膜69をエッチバックす
ることにより、柱68の側壁に多結晶シリコン膜69を
残す。次に、図30に示すように、柱68を構成するの
酸化シリコン膜66をウエットエッチングして情報蓄積
用容量素子の下部電極70を形成する。このとき、多結
晶シリコン膜65、69の下には窒化シリコン膜64が
残っているので、その下部の酸化シリコン膜45がエッ
チングされることはない。
Next, as shown in FIG. 29, the polycrystalline silicon film 69 above the silicon oxide film 66 is etched back to leave the polycrystalline silicon film 69 on the side walls of the pillar 68. Next, as shown in FIG. 30, the silicon oxide film 66 constituting the pillar 68 is wet-etched to form the lower electrode 70 of the information storage capacitor. At this time, since the silicon nitride film 64 remains under the polycrystalline silicon films 65 and 69, the silicon oxide film 45 thereunder is not etched.

【0094】このようにして形成されたクラウン構造の
下部電極70は、0.96〜0.86μmの高さと0.14〜
0.21μmの内側スペースを有している。
The lower electrode 70 having the crown structure thus formed has a height of 0.96 to 0.86 μm and a height of 0.14 to 0.86 μm.
It has an inner space of 0.21 μm.

【0095】この後、下部電極60を構成する多結晶シ
リコン膜65、69の酸化を防止するために、半導体基
板1をアンモニア雰囲気中、800℃程度で熱処理して
多結晶シリコン膜65、69の表面を窒化した後、下部
電極70の上部に膜厚15nm程度のTa2 5 (酸化
タンタル)膜61をCVD法で堆積し、次いで半導体基
板1を800℃程度で熱処理してTa2 5 膜61の欠
陥を修復する。
Thereafter, in order to prevent oxidation of the polycrystalline silicon films 65 and 69 constituting the lower electrode 60, the semiconductor substrate 1 is heat-treated at about 800 ° C. in an ammonia atmosphere to form the polycrystalline silicon films 65 and 69. after nitriding the surface, the Ta 2 O 5 (tantalum oxide) film 61 upper portion having a thickness of about 15nm of the lower electrode 70 is deposited by CVD, and then Ta 2 O 5 and the semiconductor substrate 1 is heat-treated at about 800 ° C. The defect of the film 61 is repaired.

【0096】次に、Ta2 5 膜61の上部にCVD法
とスパッタリング法とで膜厚150nm程度のTiN膜
62を堆積した後、TiN膜62およびTa2 5 膜6
1をパターニングすることにより、TiN膜62からな
る上部電極と、Ta2 5 膜61からなる容量絶縁膜
と、多結晶シリコン膜65、69からなる下部電極70
とで構成される情報蓄積用容量素子を形成する。
Next, after a TiN film 62 having a thickness of about 150 nm is deposited on the Ta 2 O 5 film 61 by the CVD method and the sputtering method, the TiN film 62 and the Ta 2 O 5 film 6 are deposited.
1 is patterned to form an upper electrode made of a TiN film 62, a capacitance insulating film made of a Ta 2 O 5 film 61, and a lower electrode 70 made of polycrystalline silicon films 65 and 69.
Are formed.

【0097】次に、前記凹型クラウン形成方法によって
形成される粗面導電膜を内壁に用いたクラウン構造の下
部電極の製造方法を図31〜図34に示した半導体基板
の要部断面図を用いて説明する。
Next, a method of manufacturing a lower electrode having a crown structure using a rough conductive film formed on the inner wall by the above-described concave crown forming method will be described with reference to the cross-sectional views of the main parts of a semiconductor substrate shown in FIGS. Will be explained.

【0098】まず、前記図8〜図21に示した製造方法
と同様に、半導体基板1上にメモリセル選択用MISF
ETQs、および周辺回路のnチャネルMISFETQ
nとpチャネルMISFETQpを形成した後、ビット
線BLおよび第1層配線38、39を形成し、次いで酸
化シリコン膜46の上部に堆積された酸化シリコン膜5
3および窒化シリコン膜51を除去することにより、ス
ルーホール48の上部に溝55を形成する。
First, in the same manner as in the manufacturing method shown in FIGS.
ETQs and n-channel MISFETQ of peripheral circuit
After forming the n and p channel MISFETs Qp, the bit lines BL and the first layer wirings 38 and 39 are formed, and then the silicon oxide film 5 deposited on the silicon oxide film 46 is formed.
3 and the silicon nitride film 51 are removed to form a groove 55 above the through hole 48.

【0099】次に、図31に示すように、酸化シリコン
膜53の上部にn型不純物(例えばP(リン))をドー
プした膜厚50nm程度の多結晶シリコン膜56をCV
D法で堆積した後、続いて多結晶シリコン膜56の表面
に粗面化された膜厚30±3nm程度の多結晶シリコン
膜71を形成する。この多結晶シリコン膜56、71
は、情報蓄積用容量素子の下部電極材料として使用され
る。
Next, as shown in FIG. 31, an approximately 50 nm-thick polycrystalline silicon film 56 doped with an n-type impurity (for example, P (phosphorus)) is formed on the silicon oxide film 53 by CV.
After the deposition by the method D, a polycrystalline silicon film 71 having a thickness of about 30 ± 3 nm is formed on the surface of the polycrystalline silicon film 56. These polycrystalline silicon films 56 and 71
Is used as a lower electrode material of an information storage capacitor.

【0100】次に、多結晶シリコン膜71の上部にSO
G膜57をスピン塗布する。膜厚は0.3μm程度で、S
OGが流動することにより溝55、55aを埋め込む。
図32に示すように、SOG膜57をエッチバックし、
さらに、図33に示すように、酸化シリコン膜53の上
部の多結晶シリコン膜71、56をエッチバックするこ
とにより、溝55、55aの内側(内壁および底部)に
多結晶シリコン膜56、71を残す。
Next, an SO film is formed on the polycrystalline silicon film 71.
The G film 57 is spin-coated. The film thickness is about 0.3 μm.
The grooves 55 and 55a are embedded by the flow of the OG.
As shown in FIG. 32, the SOG film 57 is etched back,
Further, as shown in FIG. 33, the polycrystalline silicon films 71, 56 on the silicon oxide film 53 are etched back, so that the polycrystalline silicon films 56, 71 are formed inside (the inner wall and the bottom) of the grooves 55, 55a. leave.

【0101】次に、図34に示すように、周辺回路領域
の酸化シリコン膜53を覆うフォトレジスト膜58をマ
スクに溝55の内部のSOG膜57と溝55の隙間の酸
化シリコン膜53をウエットエッチングして情報蓄積用
容量素子のクラウン構造の下部電極72を形成する。
Next, as shown in FIG. 34, with the photoresist film 58 covering the silicon oxide film 53 in the peripheral circuit region as a mask, the SOG film 57 inside the groove 55 and the silicon oxide film 53 in the gap between the groove 55 are wet. By etching, a lower electrode 72 having a crown structure of the information storage capacitor is formed.

【0102】このようにして形成されたクラウン構造の
下部電極72は0.82〜0.74μmの高さと0.16〜0.
21μmの内側スペースを有している。
The crown-shaped lower electrode 72 thus formed has a height of 0.82 to 0.74 μm and a height of 0.16 to 0.74 μm.
It has an inner space of 21 μm.

【0103】次に、フォトレジスト膜58を除去し、次
いで下部電極72を構成する多結晶シリコン膜56、7
1の酸化を防止するために、半導体基板1をアンモニア
雰囲気中、800℃程度で熱処理して多結晶シリコン膜
56、71の表面を窒化した後、下部電極72の上部に
膜厚15nm程度のTa2 5 (酸化タンタル)膜61
をCVD法で堆積し、次いで半導体基板1を800℃程
度で熱処理してTa25 膜61の欠陥を修復する。こ
のTa2 5 膜61は、情報蓄積用容量素子の容量絶縁
膜材料として使用される。
Next, the photoresist film 58 is removed, and then the polycrystalline silicon films 56 and 7 constituting the lower electrode 72 are formed.
In order to prevent oxidation of the semiconductor substrate 1, the semiconductor substrate 1 is heat-treated at about 800 ° C. in an ammonia atmosphere to nitride the surfaces of the polycrystalline silicon films 56 and 71, and then a Ta film having a thickness of about 15 nm is formed on the lower electrode 72. 2 O 5 (tantalum oxide) film 61
Is deposited by the CVD method, and then the semiconductor substrate 1 is heat-treated at about 800 ° C. to repair the defect of the Ta 2 O 5 film 61. This Ta 2 O 5 film 61 is used as a material of a capacitive insulating film of the information storage capacitor.

【0104】次に、Ta2 5 膜61の上部にCVD法
とスパッタリング法とで膜厚150nm程度のTiN膜
62を堆積した後、フォトレジスト膜63をマスクにし
たドライエッチングでTiN膜62およびTa2 5
61をパターニングすることにより、TiN膜62から
なる上部電極と、Ta2 5 膜61からなる容量絶縁膜
と、多結晶シリコン膜56、71からなる下部電極とで
構成される情報蓄積用容量素子を形成する。
Next, after a TiN film 62 having a thickness of about 150 nm is deposited on the Ta 2 O 5 film 61 by a CVD method and a sputtering method, the TiN film 62 and the TiN film 62 are formed by dry etching using a photoresist film 63 as a mask. By patterning the Ta 2 O 5 film 61, an upper electrode made of the TiN film 62, a capacitance insulating film made of the Ta 2 O 5 film 61, and a lower electrode made of the polycrystalline silicon films 56 and 71 are formed. An information storage capacitor is formed.

【0105】次に、前記凹型クラウン形成方法によって
形成される粗面導電膜を内壁と外壁に用いたクラウン構
造の下部電極の製造方法を図35に示した半導体基板の
要部断面図を用いて説明する。
Next, a method of manufacturing a lower electrode having a crown structure using the rough surface conductive film formed by the above-described concave crown forming method for the inner and outer walls will be described with reference to the cross-sectional view of the principal part of the semiconductor substrate shown in FIG. explain.

【0106】まず、前記図8〜図24に示した製造方法
と同様に、半導体基板1上にメモリセル選択用MISF
ETQs、および周辺回路のnチャネルMISFETQ
nとpチャネルMISFETQpを形成した後、ビット
線BL、第1層配線38、39およびクラウン構造の多
結晶シリコン膜56を形成する。
First, in the same manner as the manufacturing method shown in FIGS.
ETQs and n-channel MISFETQ of peripheral circuit
After forming the n and p channel MISFETs Qp, a bit line BL, first layer wirings 38 and 39, and a polycrystalline silicon film 56 having a crown structure are formed.

【0107】次に、図35に示すように、多結晶シリコ
ン膜56の表面に粗面化された膜厚30±3nm程度の
多結晶シリコン膜71を選択的に形成して情報蓄積用容
量素子のクラウン構造の下部電極73を形成する。
Next, as shown in FIG. 35, a roughened polycrystalline silicon film 71 having a thickness of about 30 ± 3 nm is selectively formed on the surface of the polycrystalline silicon film 56 to form an information storage capacitor. The lower electrode 73 having a crown structure is formed.

【0108】このようにして形成されたクラウン構造の
下部電極73は0.65〜0.60μmの高さと0.16〜0.
20μmの内側スペースを有している。
The crown-structured lower electrode 73 thus formed has a height of 0.65 to 0.60 μm and a height of 0.16 to 0.60 μm.
It has an inner space of 20 μm.

【0109】次に、下部電極73を構成する多結晶シリ
コン膜56、71の酸化を防止するために、半導体基板
1をアンモニア雰囲気中、800℃程度で熱処理して多
結晶シリコン膜56、71の表面を窒化した後、下部電
極73の上部に膜厚20nm程度のTa2 5 (酸化タ
ンタル)膜61をCVD法で堆積し、次いで半導体基板
1を800℃程度で熱処理してTa2 5 膜61の欠陥
を修復する。
Next, in order to prevent oxidation of the polycrystalline silicon films 56 and 71 forming the lower electrode 73, the semiconductor substrate 1 is heat-treated at about 800 ° C. in an ammonia atmosphere to form the polycrystalline silicon films 56 and 71. after nitriding the surface, the Ta 2 O 5 (tantalum oxide) film 61 upper portion having a thickness of about 20nm of the lower electrode 73 is deposited by CVD, and then Ta 2 O 5 and the semiconductor substrate 1 is heat-treated at about 800 ° C. The defect of the film 61 is repaired.

【0110】次に、Ta2 5 膜61の上部にCVD法
とスパッタリング法とで膜厚150nm程度のTiN膜
62を堆積した後、フォトレジスト膜63をマスクにし
たドライエッチングでTiN膜62およびTa2 5
61をパターニングすることにより、TiN膜62から
なる上部電極と、Ta2 5 膜61からなる容量絶縁膜
と、多結晶シリコン膜56、71からなる下部電極とで
構成される情報蓄積用容量素子を形成する。
Next, after a TiN film 62 having a thickness of about 150 nm is deposited on the Ta 2 O 5 film 61 by a CVD method and a sputtering method, the TiN film 62 and the TiN film 62 are formed by dry etching using a photoresist film 63 as a mask. By patterning the Ta 2 O 5 film 61, an upper electrode made of the TiN film 62, a capacitance insulating film made of the Ta 2 O 5 film 61, and a lower electrode made of the polycrystalline silicon films 56 and 71 are formed. An information storage capacitor is formed.

【0111】このように、前記実施の形態によれば、ク
ラウン構造の下部電極の高さと内側スペースとの関係を
明確にすることによって、プロセスウインドウを定量化
することが可能となり、情報蓄積用容量素子を構成する
下部電極、容量絶縁膜および上部電極のそれぞれの形成
プロセスの選択を効率的に行うことができる。さらに、
クラウン構造の下部電極の高さと内側スペースとの関係
に、ショート限界と、フォトリソグラフィ限界と、プロ
セス上の制約とを加えることによって、最適な下部電極
の高さおよび最適な下部電極の内側スペースを得ること
ができるので、下部電極の高さの最適化による下部電極
の高さの低減と下部電極の内側スペースの最適化による
メモリセルの微細化とが可能となる。
As described above, according to the above-described embodiment, the process window can be quantified by clarifying the relationship between the height of the lower electrode of the crown structure and the inner space, and the information storage capacitor can be quantified. The respective processes for forming the lower electrode, the capacitor insulating film, and the upper electrode constituting the element can be efficiently selected. further,
By adding a short limit, a photolithography limit, and a process constraint to the relationship between the height of the crown structure lower electrode and the inner space, the optimum lower electrode height and the optimum lower electrode inner space are reduced. Accordingly, the height of the lower electrode can be reduced by optimizing the height of the lower electrode, and the memory cell can be miniaturized by optimizing the space inside the lower electrode.

【0112】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでも
ない。
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made without departing from the gist of the invention. Needless to say, it can be changed.

【0113】例えば、前記実施の形態では、下部電極が
30fFの蓄積容量を得るに必要なクラウン構造の下部
電極に適用した場合について説明したが、いかなる蓄積
容量を有するクラウン構造の下部電極に適用可能であ
る。
For example, in the above embodiment, the case where the lower electrode is applied to the lower electrode having a crown structure necessary for obtaining a storage capacitance of 30 fF has been described. However, the lower electrode can be applied to the lower electrode having a crown structure having any storage capacitance. It is.

【0114】[0114]

【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
Advantageous effects obtained by typical ones of the inventions disclosed by the present application will be briefly described as follows.
It is as follows.

【0115】(1)本発明によれば、下部電極の高さと
下部電極の最小加工寸法との関係を明確にすることによ
って、プロセスウインドウを定量化することが可能とな
り、情報蓄積用容量素子の形成プロセスの選択を効率的
に行うことができるので、クラウン構造の下部電極を備
えた情報蓄積用容量素子を有するDRAMの開発期間の
短縮を図ることができる。
(1) According to the present invention, it is possible to quantify the process window by clarifying the relationship between the height of the lower electrode and the minimum processing size of the lower electrode. Since the formation process can be selected efficiently, the development period of a DRAM having an information storage capacitor having a crown structure lower electrode can be shortened.

【0116】(2)また、本発明によれば、下部電極の
高さの最適化による下部電極の高さの低減と最小加工寸
法の最適化によるメモリセルの微細化とが可能となり、
配線工程での加工精度が向上してDRAMの高信頼度化
を実現することができると同時に、DRAMの高集積化
を実現することができる。
(2) According to the present invention, the height of the lower electrode can be reduced by optimizing the height of the lower electrode, and the memory cell can be miniaturized by optimizing the minimum processing size.
At the same time, the processing accuracy in the wiring process is improved and the reliability of the DRAM can be increased, and at the same time, the integration of the DRAM can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】クラウン構造の下部電極の高さと内側スペース
との関係を示すグラフ図である。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the height of a lower electrode having a crown structure and an inner space.

【図2】(a)はクラウン構造の下部電極の実効有効面
積を求める際に用いた粗面導電膜を用いない下部電極の
平面図であり、(b)は(a)のI−I’線における要
部断面図である。
FIG. 2A is a plan view of a lower electrode without a rough conductive film used for obtaining an effective effective area of a lower electrode having a crown structure, and FIG. 2B is a II ′ of FIG. It is principal part sectional drawing in a line.

【図3】(a)はクラウン構造の下部電極の実効有効面
積を求める際に用いた粗面導電膜を内壁のみに用いた下
部電極の平面図であり、(b)は(a)のI−I’線に
おける要部断面図である。
FIG. 3A is a plan view of a lower electrode using only a rough conductive film for the inner wall used for obtaining an effective effective area of the lower electrode of the crown structure, and FIG. 3B is a plan view of I of FIG. It is principal part sectional drawing in the -I 'line.

【図4】(a)はクラウン構造の下部電極の実効有効面
積を求める際に用いた粗面導電膜を外壁のみに用いた下
部電極の平面図であり、(b)は(a)のI−I’線に
おける要部断面図である。
FIG. 4A is a plan view of a lower electrode using only a rough conductive film for an outer wall used for obtaining an effective effective area of the lower electrode having a crown structure, and FIG. 4B is a plan view of I of FIG. It is principal part sectional drawing in the -I 'line.

【図5】(a)はクラウン構造の下部電極の実効有効面
積を求める際に用いた粗面導電膜を内壁と外壁の両面に
用いた下部電極の平面図であり、(b)は(a)のI−
I’線における要部断面図である。
FIG. 5A is a plan view of a lower electrode in which a rough conductive film used for obtaining an effective effective area of a lower electrode having a crown structure is used on both inner and outer walls, and FIG. ) I-
It is principal part sectional drawing in the I 'line.

【図6】(a)は凹型クラウン形成方法におけるフォト
リソグラフィ限界を説明するためのクラウン構造の下部
電極の平面図であり、(b)は(a)のI−I’線にお
ける要部断面図である。
6A is a plan view of a lower electrode of a crown structure for explaining a photolithography limit in the concave crown forming method, and FIG. 6B is a cross-sectional view of a main part taken along line II ′ of FIG. It is.

【図7】(a)は凸型クラウン形成方法におけるフォト
リソグラフィ限界を説明するためのクラウン構造の下部
電極の平面図であり、(b)は(a)のI−I’線にお
ける要部断面図である。
FIG. 7A is a plan view of a lower electrode of a crown structure for explaining a photolithography limit in a convex crown forming method, and FIG. 7B is a cross-sectional view of a main part taken along line II ′ of FIG. FIG.

【図8】本発明の一実施の形態であるDRAMの情報蓄
積用容量素子の製造方法を示す半導体基板の要部断面図
である。
FIG. 8 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the information storage capacitor of the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図9】本発明の一実施の形態であるDRAMの情報蓄
積用容量素子の製造方法を示す半導体基板の要部断面図
である。
FIG. 9 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the information storage capacitor of the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図10】本発明の一実施の形態であるDRAMの情報
蓄積用容量素子の製造方法を示す半導体基板の要部断面
図である。
FIG. 10 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the information storage capacitor of the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図11】本発明の一実施の形態であるDRAMの情報
蓄積用容量素子の製造方法を示す半導体基板の要部断面
図である。
FIG. 11 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the information storage capacitor of the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図12】本発明の一実施の形態であるDRAMの情報
蓄積用容量素子の製造方法を示す半導体基板の要部断面
図である。
FIG. 12 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the information storage capacitor of the DRAM according to an embodiment of the present invention;

【図13】本発明の一実施の形態であるDRAMの情報
蓄積用容量素子の製造方法を示す半導体基板の要部断面
図である。
FIG. 13 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the information storage capacitor of the DRAM according to an embodiment of the present invention;

【図14】本発明の一実施の形態であるDRAMの情報
蓄積用容量素子の製造方法を示す半導体基板の要部断面
図である。
14 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the information storage capacitor of the DRAM according to one embodiment of the present invention; FIG.

【図15】本発明の一実施の形態であるDRAMの情報
蓄積用容量素子の製造方法を示す半導体基板の要部断面
図である。
FIG. 15 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the information storage capacitor of the DRAM according to one embodiment of the present invention;

【図16】本発明の一実施の形態であるDRAMの情報
蓄積用容量素子の製造方法を示す半導体基板の要部断面
図である。
FIG. 16 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the information storage capacitor of the DRAM according to an embodiment of the present invention;

【図17】本発明の一実施の形態であるDRAMの情報
蓄積用容量素子の製造方法を示す半導体基板の要部断面
図である。
FIG. 17 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the information storage capacitor of the DRAM according to an embodiment of the present invention;

【図18】本発明の一実施の形態であるDRAMの情報
蓄積用容量素子の製造方法を示す半導体基板の要部断面
図である。
FIG. 18 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the information storage capacitor of the DRAM according to an embodiment of the present invention;

【図19】本発明の一実施の形態であるDRAMの情報
蓄積用容量素子の製造方法を示す半導体基板の要部断面
図である。
FIG. 19 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the information storage capacitor of the DRAM according to an embodiment of the present invention;

【図20】本発明の一実施の形態であるDRAMの情報
蓄積用容量素子の製造方法を示す半導体基板の要部断面
図である。
20 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the information storage capacitor of the DRAM according to an embodiment of the present invention; FIG.

【図21】本発明の一実施の形態であるDRAMの情報
蓄積用容量素子の製造方法を示す半導体基板の要部断面
図である。
FIG. 21 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the information storage capacitor of the DRAM according to an embodiment of the present invention;

【図22】本発明の一実施の形態であるDRAMの情報
蓄積用容量素子の製造方法を示す半導体基板の要部断面
図である。
FIG. 22 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the information storage capacitor of the DRAM according to an embodiment of the present invention;

【図23】本発明の一実施の形態であるDRAMの情報
蓄積用容量素子の製造方法を示す半導体基板の要部断面
図である。
FIG. 23 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the information storage capacitor of the DRAM according to an embodiment of the present invention;

【図24】本発明の一実施の形態であるDRAMの情報
蓄積用容量素子の製造方法を示す半導体基板の要部断面
図である。
24 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the information storage capacitor of the DRAM according to an embodiment of the present invention; FIG.

【図25】本発明の一実施の形態であるDRAMの情報
蓄積用容量素子の製造方法を示す半導体基板の要部断面
図である。
FIG. 25 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the information storage capacitor of the DRAM according to an embodiment of the present invention;

【図26】本発明の一実施の形態であるDRAMの情報
蓄積用容量素子の製造方法を示す半導体基板の要部断面
図である。
FIG. 26 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the information storage capacitor of the DRAM according to an embodiment of the present invention;

【図27】本発明の一実施の形態であるDRAMの情報
蓄積用容量素子の製造方法を示す半導体基板の要部断面
図である。
FIG. 27 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the information storage capacitor of the DRAM according to an embodiment of the present invention;

【図28】本発明の一実施の形態であるDRAMの情報
蓄積用容量素子の製造方法を示す半導体基板の要部断面
図である。
FIG. 28 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the information storage capacitor of the DRAM according to an embodiment of the present invention;

【図29】本発明の一実施の形態であるDRAMの情報
蓄積用容量素子の製造方法を示す半導体基板の要部断面
図である。
29 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the information storage capacitor of the DRAM according to an embodiment of the present invention; FIG.

【図30】本発明の一実施の形態であるDRAMの情報
蓄積用容量素子の製造方法を示す半導体基板の要部断面
図である。
FIG. 30 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the information storage capacitor of the DRAM according to an embodiment of the present invention;

【図31】本発明の一実施の形態であるDRAMの情報
蓄積用容量素子の製造方法を示す半導体基板の要部断面
図である。
FIG. 31 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the information storage capacitor of the DRAM according to an embodiment of the present invention;

【図32】本発明の一実施の形態であるDRAMの情報
蓄積用容量素子の製造方法を示す半導体基板の要部断面
図である。
FIG. 32 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the information storage capacitor of the DRAM according to an embodiment of the present invention;

【図33】本発明の一実施の形態であるDRAMの情報
蓄積用容量素子の製造方法を示す半導体基板の要部断面
図である。
FIG. 33 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the information storage capacitor of the DRAM according to an embodiment of the present invention;

【図34】本発明の一実施の形態であるDRAMの情報
蓄積用容量素子の製造方法を示す半導体基板の要部断面
図である。
34 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the information storage capacitor of the DRAM according to an embodiment of the present invention; FIG.

【図35】本発明の一実施の形態であるDRAMの情報
蓄積用容量素子の製造方法を示す半導体基板の要部断面
図である。
FIG. 35 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the information storage capacitor of the DRAM according to an embodiment of the present invention;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 5 素子分離溝 11 p型ウエル 12 n型ウエル 13 ゲート酸化膜 14A ゲート電極 14B ゲート電極 14C ゲート電極 15 窒化シリコン膜 17 p- 型半導体領域 18 n- 型半導体領域 19 n型半導体領域 20 窒化シリコン膜 21 フォトレジスト膜 20a サイドウォールスペーサ 22 p+ 型半導体領域 23 n+ 型半導体領域 24 SOG膜 25 酸化シリコン膜 26 酸化シリコン膜 28 コンタクトホール 29 コンタクトホール 30 プラグ 31 酸化シリコン膜 32 フォトレジスト膜 33 フォトレジスト膜 34 コンタクトホール 35 コンタクトホール 36 コンタクトホール 37 コンタクトホール 38 第1層配線 39 第1層配線 40 窒化シリコン膜 41 フォトレジスト膜 42 TiSi2 層 43 サイドウォールスペーサ 44 SOG膜 45 酸化シリコン膜 46 酸化シリコン膜 48 スルーホール 49 プラグ 51 窒化シリコン膜 52 フォトレジスト膜 53 酸化シリコン膜 54 フォトレジスト膜 55 溝 55a 溝 56 多結晶シリコン膜 57 SOG膜 58 フォトレジスト膜 60 下部電極 61 Ta2 5 膜 62 TiN膜 63 フォトレジスト膜 64 窒化シリコン膜 65 多結晶シリコン膜 66 酸化シリコン膜 67 フォトレジスト膜 68 柱 69 多結晶シリコン膜 70 下部電極 71 多結晶シリコン膜 72 下部電極 73 下部電極 A メモリセルの短辺長 B メモリセルの長辺長 a 隣接する下部電極間の距離 b 隣接する下部電極間の距離 t1 下部電極の側壁の厚さ t2 下部電極の底面の厚さ t4 粗面導電膜の厚さ r 下部電極の曲率 h 下部電極の高さ Qs メモリセル選択用MISFET Qn nチャネル型MISFET Qp pチャネル型MISFET BL ビット線 C 情報蓄積用容量素子Reference Signs List 1 semiconductor substrate 5 element isolation groove 11 p-type well 12 n-type well 13 gate oxide film 14A gate electrode 14B gate electrode 14C gate electrode 15 silicon nitride film 17 p - type semiconductor region 18 n - type semiconductor region 19 n-type semiconductor region 20 Silicon nitride film 21 Photoresist film 20a Side wall spacer 22 p + type semiconductor region 23 n + type semiconductor region 24 SOG film 25 silicon oxide film 26 silicon oxide film 28 contact hole 29 contact hole 30 plug 31 silicon oxide film 32 photoresist film 33 the photoresist film 34 contact hole 35 the contact hole 36 the contact hole 37 the contact hole 38 first layer wiring 39 first layer wiring 40 silicon film 41 a photoresist film 42 TiSi 2 layer 43 is nitrided Wall spacer 44 SOG film 45 Silicon oxide film 46 Silicon oxide film 48 Through hole 49 Plug 51 Silicon nitride film 52 Photoresist film 53 Silicon oxide film 54 Photoresist film 55 Groove 55a Groove 56 Polycrystalline silicon film 57 SOG film 58 Photoresist Film 60 lower electrode 61 Ta 2 O 5 film 62 TiN film 63 photoresist film 64 silicon nitride film 65 polycrystalline silicon film 66 silicon oxide film 67 photoresist film 68 pillar 69 polycrystalline silicon film 70 lower electrode 71 polycrystalline silicon film 72 Lower electrode 73 Lower electrode A Short side length of memory cell B Long side length of memory cell a Distance between adjacent lower electrodes b Distance between adjacent lower electrodes t 1 Thickness of side wall of lower electrode t 2 Bottom surface of lower electrode Thickness t 4 Thickness of rough conductive film r Lower electrode H of lower electrode Qs MISFET for memory cell selection Qn n-channel MISFET Qp p-channel MISFET BL bit line C information storage capacitor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 悟 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 中村 吉孝 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 浅野 勇 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 只木 ▲芳▼▲隆▼ 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Satoru Yamada 2326 Imai, Ome-shi, Tokyo Inside the Device Development Center, Hitachi, Ltd. (72) Yoshitaka Nakamura 5-2-1, Josuihoncho, Kodaira-shi, Tokyo (72) Inventor, Isamu Asano 2326 Imai, Ome-shi, Tokyo In-house Hitachi, Ltd.Device Development Center (72) Hitachi, Ltd. Device Development Center

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 クラウン構造の下部電極と、容量絶縁膜
を挟んで設けられる上部電極とによって構成される情報
蓄積用容量素子を備えたDRAMを形成する半導体集積
回路装置の製造方法であって、下部電極の高さと下部電
極の最小加工寸法との関係に、少なくとも上部電極の埋
め込み限界とフォトリソグラフィ技術の解像限界とを加
えて得られる最適な下部電極の高さおよび最適な下部電
極の最小加工寸法を用いて、前記クラウン構造の下部電
極が形成されることを特徴とする半導体集積回路装置の
製造方法。
1. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device for forming a DRAM having an information storage capacitance element constituted by a lower electrode having a crown structure and an upper electrode provided with a capacitance insulating film interposed therebetween, An optimum lower electrode height and an optimum lower electrode minimum obtained by adding at least the embedding limit of the upper electrode and the resolution limit of the photolithography technology to the relationship between the height of the lower electrode and the minimum processing size of the lower electrode. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, wherein a lower electrode having the crown structure is formed using a processing dimension.
【請求項2】 請求項1記載の半導体集積回路装置の製
造方法において、前記下部電極の最小加工寸法は、下部
電極の内側スペースであることを特徴とする半導体集積
回路装置の製造方法。
2. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the minimum processing dimension of the lower electrode is a space inside the lower electrode.
【請求項3】 クラウン構造の下部電極と、容量絶縁膜
を挟んで設けられる上部電極とによって構成される情報
蓄積用容量素子を備えたDRAMを形成する半導体集積
回路装置の製造方法であって、(a).半導体基板上にメモ
リセル選択用MISFETを形成する工程と、(b).前記
半導体基板上に前記メモリセル選択用MISFETの一
方の半導体領域に接続するビット線を形成する工程と、
(c).前記半導体基板上に第1の絶縁膜を形成した後、前
記メモリセル選択用MISFETの他方の半導体領域に
接続する埋め込み配線を形成する工程と、(d).前記半導
体基板上に第2の絶縁膜および第3の絶縁膜を順次堆積
した後、前記第3の絶縁膜および前記第2の絶縁膜を順
次加工して、前記埋め込み配線に達する溝を形成する工
程と、(e).前記半導体基板上に導電膜および第4の絶縁
膜を順次堆積した後、エッチバックによって前記溝内に
前記第4の絶縁膜を埋め込む工程と、(f).露出した前記
導電膜を除去した後、メモリセル領域の前記溝内の前記
第4の絶縁膜を除去することによって、前記導電膜によ
って構成される高さが1.04〜0.93μm、内側スペー
スが0.14〜0.21μmのクラウン構造の下部電極を形
成する工程と、(g).前記クラウン構造の下部電極上に容
量絶縁膜および上部電極を順次形成する工程とを有する
ことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
3. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device for forming a DRAM having an information storage capacitance element constituted by a lower electrode having a crown structure and an upper electrode provided with a capacitance insulating film interposed therebetween. (a) forming a memory cell selecting MISFET on a semiconductor substrate; and (b) forming a bit line connected to one semiconductor region of the memory cell selecting MISFET on the semiconductor substrate.
(c) forming a first insulating film on the semiconductor substrate and then forming a buried wiring connected to the other semiconductor region of the memory cell selecting MISFET; and (d) forming a buried wiring on the semiconductor substrate. (E) sequentially depositing a second insulating film and a third insulating film, and then sequentially processing the third insulating film and the second insulating film to form a groove reaching the embedded wiring; A) sequentially depositing a conductive film and a fourth insulating film on the semiconductor substrate and then burying the fourth insulating film in the trench by etch-back; and (f) removing the exposed conductive film. Then, by removing the fourth insulating film in the trench in the memory cell region, the height constituted by the conductive film is 1.04 to 0.93 μm, and the inner space is 0.14 to 0.93. Forming a lower electrode having a crown structure of 21 μm; (g). The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device characterized by a step of sequentially forming a capacitor insulating film and an upper electrode on the lower electrode of the emission structures.
【請求項4】 クラウン構造の下部電極と、容量絶縁膜
を挟んで設けられる上部電極とによって構成される情報
蓄積用容量素子を備えたDRAMを形成する半導体集積
回路装置の製造方法であって、(a).半導体基板上にメモ
リセル選択用MISFETを形成する工程と、(b).前記
半導体基板上に前記メモリセル選択用MISFETの一
方の半導体領域に接続するビット線とを形成する工程
と、(c).前記半導体基板上に第1の絶縁膜および第2の
絶縁膜を順次形成した後、前記メモリセル選択用MIS
FETの他方の半導体領域に接続する埋め込み配線を形
成する工程と、(d).前記半導体基板上に第1の導電膜お
よび第3の絶縁膜を順次堆積した後、前記第3の絶縁膜
および前記第1の導電膜を順次加工して、前記埋め込み
配線に接する前記第1の導電膜および前記第3の絶縁膜
によって構成される柱を形成する工程と、(e).前記半導
体基板上に第2の導電膜を堆積した後、エッチバックに
よって前記柱の側壁に前記第2の導電膜を残す工程と、
(f).前記柱を構成する前記第3の絶縁膜を除去すること
によって、前記第1の導電膜および前記第2の導電膜に
よって構成される高さが0.96〜0.86μm、内側スペ
ースが0.19〜0.25μmのクラウン構造の下部電極を
形成する工程と、(g).前記クラウン構造の下部電極上に
容量絶縁膜および上部電極を順次形成する工程とを有す
ることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
4. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device for forming a DRAM having an information storage capacitor constituted by a lower electrode having a crown structure and an upper electrode provided with a capacitor insulating film interposed therebetween. (a) forming a memory cell selecting MISFET on a semiconductor substrate; and (b) forming a bit line connected to one semiconductor region of the memory cell selecting MISFET on the semiconductor substrate. (C) forming a first insulating film and a second insulating film on the semiconductor substrate sequentially, and then forming the memory cell selecting MIS;
Forming a buried interconnect connected to the other semiconductor region of the FET; and (d) sequentially depositing a first conductive film and a third insulating film on the semiconductor substrate; Processing the first conductive film sequentially to form a column formed by the first conductive film and the third insulating film in contact with the embedded wiring; and (e) forming a column on the semiconductor substrate. After depositing a second conductive film, leaving the second conductive film on the side wall of the pillar by etch back;
(f). By removing the third insulating film constituting the pillar, the height constituted by the first conductive film and the second conductive film is 0.96 to 0.86 μm, Forming a lower electrode having a crown structure having a space of 0.19 to 0.25 μm; and (g) sequentially forming a capacitor insulating film and an upper electrode on the lower electrode having the crown structure. Of manufacturing a semiconductor integrated circuit device.
【請求項5】 クラウン構造の下部電極と、容量絶縁膜
を挟んで設けられる上部電極とによって構成される情報
蓄積用容量素子を備えたDRAMを形成する半導体集積
回路装置の製造方法であって、(a).半導体基板上にメモ
リセル選択用MISFETを形成する工程と、(b).前記
半導体基板上に前記メモリセル選択用MISFETの一
方の半導体領域に接続するビット線を形成する工程と、
(c).前半導体基板上に第1の絶縁膜を形成した後、前記
メモリセル選択用MISFETの他方の半導体領域に接
続する埋め込み配線を形成する工程と、(d).前記半導体
基板上に第2の絶縁膜および第3の絶縁膜を順次堆積し
た後、前記第3の絶縁膜および前記第2の絶縁膜を順次
加工して、前記埋め込み配線に達する溝を形成する工程
と、(e).前記半導体基板上に導電膜を堆積し、続いて前
記導電膜の表面に粗面導電膜を形成した後、前記半導体
基板上に第4の絶縁膜を堆積し、次いで、エッチバック
によって前記溝内に前記第4の絶縁膜を埋め込む工程
と、(f).露出した前記粗面導電膜および前記導電膜を除
去した後、メモリセル領域の前記溝内の前記第4の絶縁
膜を除去することによって、前記導電膜および前記粗面
導電膜によって構成される高さが0.82〜0.74μm、
内側スペースが0.16〜0.21μmのクラウン構造の下
部電極を形成する工程と、(g).前記クラウン構造の下部
電極上に容量絶縁膜および上部電極を順次形成する工程
とを有することを特徴とする半導体集積回路装置の製造
方法。
5. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device for forming a DRAM having an information storage capacitor constituted by a lower electrode having a crown structure and an upper electrode provided with a capacitor insulating film interposed therebetween. (a) forming a memory cell selecting MISFET on a semiconductor substrate; and (b) forming a bit line connected to one semiconductor region of the memory cell selecting MISFET on the semiconductor substrate.
(c) forming a first insulating film on the previous semiconductor substrate, and then forming a buried wiring connected to the other semiconductor region of the memory cell selecting MISFET; and (d). (E) sequentially depositing a second insulating film and a third insulating film, and then sequentially processing the third insulating film and the second insulating film to form a groove reaching the embedded wiring; A) depositing a conductive film on the semiconductor substrate, subsequently forming a rough conductive film on the surface of the conductive film, depositing a fourth insulating film on the semiconductor substrate, and then etching back Burying the fourth insulating film in the groove; and (f) removing the exposed rough conductive film and the conductive film, and then removing the fourth insulating film in the groove in the memory cell region. By doing so, it is constituted by the conductive film and the rough conductive film 0.82 ~ 0.74μm in height,
Forming a lower electrode having a crown structure with an inner space of 0.16 to 0.21 μm; and (g) sequentially forming a capacitive insulating film and an upper electrode on the lower electrode having the crown structure. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device.
【請求項6】 クラウン構造の下部電極と、容量絶縁膜
を挟んで設けられる上部電極とによって構成される情報
蓄積用容量素子を備えたDRAMを形成する半導体集積
回路装置の製造方法であって、(a).半導体基板上にメモ
リセル選択用MISFETを形成する工程と、(b).前記
半導体基板上に前記メモリセル選択用MISFETの一
方の半導体領域に接続するビット線とを形成する工程
と、(c).前記半導体基板上に第1の絶縁膜を形成した
後、前記メモリセル選択用MISFETの他方の半導体
領域に接続する埋め込み配線を形成する工程と、(d).前
記半導体基板上に第2の絶縁膜および第3の絶縁膜を順
次堆積した後、前記第3の絶縁膜および前記第2の絶縁
膜を順次加工して、前記埋め込み配線に達する溝を形成
する工程と、(e).前記半導体基板上に導電膜および第4
の絶縁膜を順次堆積した後、エッチバックによって前記
溝内に前記第4の絶縁膜を埋め込む工程と、(f).露出し
た前記導電膜を除去した後、前記第4の絶縁膜を除去
し、次いで、前記導電膜の表面に粗面導電膜を形成する
ことによって、前記導電膜および前記粗面導電膜によっ
て構成される高さが0.65〜0.60μm、内側スペース
が0.16〜0.20μmのクラウン構造の下部電極を形成
する工程と、(g).前記クラウン構造の下部電極上に容量
絶縁膜および上部電極を順次形成する工程とを有するこ
とを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
6. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device for forming a DRAM having an information storage capacitance element constituted by a lower electrode having a crown structure and an upper electrode provided with a capacitance insulating film interposed therebetween, (a) forming a memory cell selecting MISFET on a semiconductor substrate; and (b) forming a bit line connected to one semiconductor region of the memory cell selecting MISFET on the semiconductor substrate. (C) forming a first insulating film on the semiconductor substrate and then forming a buried wiring connected to the other semiconductor region of the memory cell selecting MISFET; and (d) forming a buried wiring on the semiconductor substrate. Forming a groove reaching the buried wiring by sequentially processing the third insulating film and the second insulating film after sequentially depositing a second insulating film and a third insulating film, e). The semiconductor substrate Conductive film and on the fourth
(C) burying the fourth insulating film in the trench by etch-back after sequentially depositing the insulating film, and (f) removing the exposed conductive film and then removing the fourth insulating film. Then, by forming a rough conductive film on the surface of the conductive film, the height constituted by the conductive film and the rough conductive film is 0.65 to 0.60 μm, and the inner space is 0.16 to 0.66 μm. A semiconductor integrated circuit device comprising: a step of forming a lower electrode having a crown structure of 0.20 μm; and (g) a step of sequentially forming a capacitive insulating film and an upper electrode on the lower electrode having the crown structure. Manufacturing method.
【請求項7】 請求項5または6記載の半導体集積回路
装置の製造方法において、前記粗面導電膜は、多結晶シ
リコン膜によって構成されることを特徴とする半導体集
積回路装置の製造方法。
7. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 5, wherein said rough conductive film is made of a polycrystalline silicon film.
JP9173369A 1997-06-30 1997-06-30 Manufacture of semiconductor integrated circuit device Pending JPH1126717A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100475273B1 (en) * 2002-07-09 2005-03-10 주식회사 하이닉스반도체 Forming method for storage node of semiconductor device
CN1306788C (en) * 2000-02-18 2007-03-21 富士胶片株式会社 Picture information acquisition method, picture information transmission apparatus and system
KR100712489B1 (en) * 2001-05-25 2007-05-02 삼성전자주식회사 Semiconductor memory device and method for manufacturing the same

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KR100712489B1 (en) * 2001-05-25 2007-05-02 삼성전자주식회사 Semiconductor memory device and method for manufacturing the same
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