JP4196898B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
Manufacturing method of semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP4196898B2 JP4196898B2 JP2004229591A JP2004229591A JP4196898B2 JP 4196898 B2 JP4196898 B2 JP 4196898B2 JP 2004229591 A JP2004229591 A JP 2004229591A JP 2004229591 A JP2004229591 A JP 2004229591A JP 4196898 B2 JP4196898 B2 JP 4196898B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- silicon
- semiconductor device
- contact hole
- silicon oxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Description
本発明は、半導体装置の製造方法に係り、特に、半導体装置における配線形成方法、電極形成方法およびコンタクトホール形成方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a wiring formation method, an electrode formation method, and a contact hole formation method in a semiconductor device.
従来、この分野の技術として図3に示されるものがあった。以下、ダイナミックランダムアクセスメモリー(以下、DRAMと略する)を例にとり、図に従い詳細に説明する。
〔I〕(第1の先行技術)
(1)まず、図3(a)に示すように、通常の半導体装置製造工程を経て、素子分離領域(図示せず)、トランスファゲート202、およびプラグ203まで形成する。このプラグ203は、シリコン基板201上に、ビット線およびキャパシタ電極とコンタクトをとる箇所に形成されている。なお、201Aは絶縁膜である。
Conventionally, there is a technique shown in FIG. 3 as a technique in this field. Hereinafter, a dynamic random access memory (hereinafter abbreviated as DRAM) will be taken as an example and described in detail with reference to the drawings.
[I] (first prior art)
(1) First, as shown in FIG. 3A, an element isolation region (not shown), a
(2)次に、図3(b)に示すように、絶縁膜204を堆積してから化学機械研磨法(以下、CMPと略す)で平坦化し、通常のリソグラフィ工程によりホールパターン205を形成してから、絶縁膜204をエッチングすることにより、プラグ203に対して、ビット線コンタクトホール206を開口する。
(2) Next, as shown in FIG. 3B, after depositing an
(3)次に、図3(c)に示すように、ビット線を構成する導電性材料を堆積することにより、ビット線コンタクトホール206を埋め込んでから、通常のリソグラフィ工程とエッチング工程を経て、ビット線207を形成する。
(3) Next, as shown in FIG. 3C, by depositing a conductive material constituting the bit line, the bit
(4)次に、図3(d)に示すように、ビット線207上に絶縁膜208を堆積してからCMPで平坦化し、通常のリソグラフィ工程により、ホールパターン209を形成してから、絶縁膜208と204及びビット線207をエッチングすることにより、プラグ203に対してキャパシタ電極コンタクトホール210を開口する。
(4) Next, as shown in FIG. 3D, an
以下、通常の半導体装置の製造工程を経ることにより、キャパシタ電極以降が形成され、半導体装置が製造される。
〔II〕(第2先行技術)
半導体装置の微細化に伴い、トランスファゲート幅、コンタクトホール寸法とも縮小の一途をたどっている。しかし、リソグラフィ工程での合わせ余裕はスケーリングされないので、合わせ余裕を吸収してコンタクトホールとトランスファゲートの絶縁性を確保するエッチング技術が、今後の半導体装置の製造では不可欠である。
Thereafter, the capacitor electrode and subsequent parts are formed through a normal semiconductor device manufacturing process, and the semiconductor device is manufactured.
[II] (Second Prior Art)
With the miniaturization of semiconductor devices, both the transfer gate width and the contact hole dimensions are steadily decreasing. However, since the alignment margin in the lithography process is not scaled, an etching technique that absorbs the alignment margin and secures insulation between the contact hole and the transfer gate is indispensable in the manufacture of semiconductor devices in the future.
従来、この分野の技術として、図4及び図5に示されるものがあった。以下、図に従い詳細に説明する。 Conventionally, there are technologies shown in FIGS. 4 and 5 as techniques in this field. Hereinafter, it demonstrates in detail according to a figure.
(1)まず、図4(a)に示すように、シリコン基板301に素子分離領域302を形成後、オフセット酸化シリコン膜303を積載したトランスファゲート304を、通常のリソグラフィとエッチングにより形成する。その後、マスクパターンを通常のリソグラフィで形成してn型不純物をイオン注入によりシリコン基板301に注入する。なお、簡単のため、イオン注入時のレジストパターンは図示していない。
(1) First, as shown in FIG. 4A, after forming an
(2)次に、図4(b)に示すように、ウエハ全面に酸化シリコン膜を化学気相析出法(以下、CVD法と略する)により堆積し、異方的にエッチングすることによりサイドウォール305を形成する。
(2) Next, as shown in FIG. 4B, a silicon oxide film is deposited on the entire surface of the wafer by a chemical vapor deposition method (hereinafter abbreviated as a CVD method) and anisotropically etched to form a side surface. A
(3)次に、図4(c)に示すように、マスクパターンを通常のリソグラフィ工程で形成して、n型不純物及びp型不純物をイオン注入によりシリコン基板301に注入する。なお、簡単のため、イオン注入時のレジストパターンは図示していない。
(3) Next, as shown in FIG. 4C, a mask pattern is formed by a normal lithography process, and n-type impurities and p-type impurities are implanted into the
(4)次に、図4(d)に示すように、酸化シリコン膜(図示なし)を堆積し、ストッパーとして機能する膜厚の窒化シリコン膜307を堆積してから酸化シリコン膜308を堆積し、CMPにより平坦化する。
(4) Next, as shown in FIG. 4D, a silicon oxide film (not shown) is deposited, a
(5)次に、図5(a)に示すように、通常のリソグラフィにより、シリコン基板301にコンタクトホール310を開口するためのホールパターン309を形成し、窒化シリコン膜307をストッパーとして酸化シリコン膜308をエッチングした後に、窒化シリコン膜307と酸化シリコン膜(図示なし)をエッチングすることにより、シリコン基板301にコンタクトホール310を開口する。
(5) Next, as shown in FIG. 5A, a
(6)次に、図5(b)に示すように、コンタクトホール310を多結晶シリコン膜で埋め込み、エッチバックすることによりプラグ311を形成する。
(6) Next, as shown in FIG. 5B, the
(7)次に、図5(c)に示すように、酸化シリコン膜312を堆積してから、通常のリソグラフィにより、シリコン基板301とビット線を接続するためのコンタクトホールパターン313を形成し、窒化シリコン膜307をストッパーとして酸化シリコン膜312と308をエッチングした後に、窒化シリコン膜307と酸化シリコン膜をエッチングすることにより、シリコン基板301にビット線コンタクトホール314を形成する。
(7) Next, as shown in FIG. 5C, after depositing the
以下、通常の半導体装置製造工程を経て半導体装置が製造される。
〔III 〕(第3先行技術)
従来、この分野の技術として図6及び図7に開示されるものがあった。以下、図に従い詳細に説明する。
Thereafter, the semiconductor device is manufactured through a normal semiconductor device manufacturing process.
[III] (Third prior art)
Conventionally, there are technologies disclosed in FIGS. 6 and 7 as techniques in this field. Hereinafter, it demonstrates in detail according to a figure.
(1)まず、図6(a)に示すように、通常のDRAM製造工程により、ビット線403まで形成してから層間絶縁膜として酸化シリコン膜404を堆積し、例えば、CMPにより平坦化してから窒化シリコン膜405を堆積する。なお、本来ビット線に対向する形でトランスファゲートが形成されているが、簡単のため図示していない。
(1) First, as shown in FIG. 6A, after forming up to the
(2)次に、図6(b)に示すように、多結晶シリコン膜406を堆積してから、通常のリソグラフィ工程によりホールパターン407を形成する。その後、窒化シリコン膜405をストッパーとして多結晶シリコン膜406を異方的にエッチングし、ホール408を形成する。
(2) Next, as shown in FIG. 6B, after depositing a
(3)次に、図6(c)に示すように、レジスト407を灰化してから多結晶シリコン膜を堆積し、異方的にエッチングすることによりサイドウォール409を形成し、ホール408よりも小さな開口径の、多結晶シリコン膜で構成されるエッチングマスク410を形成する。
(3) Next, as shown in FIG. 6C, after the
(4)次に、図6(d)に示すように、エッチングマスク410に対して充分な選択比が得られる条件で、窒化シリコン膜405、酸化シリコン膜404及びビット線403よりも下層の層間絶縁膜402を一括でエッチングすることにより、シリコン基板401上にコンタクトホール411を開口する。以下、このコンタクトホールをセルコンタクトホールと称する。
(4) Next, as shown in FIG. 6D, under the condition that a sufficient selection ratio is obtained with respect to the
(5)次に、図7(a)に示すように、多結晶シリコン膜を堆積し、セルコンタクトホール411を埋め込んでから、多結晶シリコン膜をエッチバックすることにより、プラグ412を形成する。
(5) Next, as shown in FIG. 7A, after depositing a polycrystalline silicon film and filling the
(6)次に、図7(b)に示すように、酸化シリコン膜413を堆積してから、セルコンタクトホール411内のプラグ412に対してコンタクトホール415を開口するためのホールパターン414を通常のリソグラフィ工程より形成する。以下、このコンタクトホールをキャパシタ電極コンタクトホールと称する。その後、窒化シリコン膜405に対して充分選択比が高い条件でセルコンタクトホール411内のプラグ412に到達するまで酸化シリコン膜413をエッチングすることにより、キャパシタ電極コンタクトホール415を開口する。
(6) Next, as shown in FIG. 7B, after the
(7)次に、図7(c)に示すように、レジスト414を灰化してから、キャパシタ電極を構成する多結晶シリコン膜416、キャパシタ電極コンタクトホール415を埋め込むための酸化シリコン膜417を順次堆積する。その後、多結晶シリコン膜416が露出するまで酸化シリコン膜417をエッチバックしてから、露出している部分の多結晶シリコン膜416をエッチングする。
(7) Next, as shown in FIG. 7C, after the resist 414 is ashed, a
(8)次に、図7(d)に示すように、窒化シリコン膜405をストッパーとして、フッ化水素水溶液により酸化シリコン膜417及び413を除去することにより、キャパシタ電極418を形成する。その後、キャパシタ絶縁膜419とセルプレート電極を形成するための多結晶シリコン膜を堆積し、通常のリソグラフィとエッチングによりセルプレート電極420を形成する。
しかしながら、上記した〔I〕の従来の半導体装置の製造方法では、半導体装置の微細化が進むと配線間隔も縮小するために、リソグラフィ工程での合わせ余裕を確保することが困難になり、配線間に安定にコンタクトホールを開口するのが難しいという問題点があった。一方、リソグラフィ工程での合わせ余裕を確保しようとすると、半導体装置の微細化比率よりも配線幅を縮小しなければならないが、微細配線パターンをリソグラフィ工程で形成することが、容易ではないという問題点があった。 However, in the conventional method for manufacturing a semiconductor device of [I] described above, as the semiconductor device is further miniaturized, the wiring interval is also reduced, so that it is difficult to secure an alignment margin in the lithography process. However, it is difficult to open contact holes stably. On the other hand, in order to secure an alignment margin in the lithography process, the wiring width must be reduced rather than the miniaturization ratio of the semiconductor device, but it is not easy to form a fine wiring pattern in the lithography process. was there.
以上により、上記した〔1〕従来の半導体装置の製造方法では半導体装置製造の歩留まりを高くすることが困難であるという致命的な問題点があった。 As described above, the above-mentioned [1] conventional semiconductor device manufacturing method has a fatal problem that it is difficult to increase the yield of semiconductor device manufacturing.
また、上記した〔II〕の従来の半導体装置の製造方法では、窒化シリコン膜をストッパーとして自己整合的にコンタクトホールを開口する工程を2工程経ることにより半導体装置が製造されるので、半導体装置の製造歩留まりを高くするには、半導体装置の微細化が進むのに対応して、微細な開口径のコンタクトホールを、微細なスリット幅のシリコン窒化膜に対して安定に開口する技術が不可欠である。一般に、窒化シリコン膜に対する選択性と微細なコンタクトホールの加工性は両立し難いものなので、上記の方法で高い製造歩留まりを実現することが必ずしも容易ではないという問題点があった。 In the above-described conventional method for manufacturing a semiconductor device of [II], the semiconductor device is manufactured through two steps of opening the contact hole in a self-aligning manner using the silicon nitride film as a stopper. In order to increase the manufacturing yield, it is indispensable to stably open a contact hole having a fine opening diameter with respect to a silicon nitride film having a fine slit width in response to the progress of miniaturization of semiconductor devices. . In general, the selectivity to a silicon nitride film and the workability of a fine contact hole are difficult to achieve at the same time, so that there is a problem that it is not always easy to realize a high manufacturing yield by the above method.
更に、上記した〔III 〕の従来の半導体装置の製造方法では、セルコンタクトホールに対してキャパシタ電極コンタクトホールを開口する際に、リソグラフィ工程での合わせ余裕を確保することが不可欠である。 Further, in the above-described conventional method for manufacturing a semiconductor device [III], it is indispensable to ensure an alignment margin in the lithography process when opening the capacitor electrode contact hole with respect to the cell contact hole.
合わせ余裕が確保できなければ、キャパシタ電極コンタクトホールがセルコンタクトホールに対してずれて開口されるので、窒化シリコン膜をストッパーとしてフッ化水素水溶液で酸化シリコン膜をエッチングする工程で、セルコンタクトホール側壁から酸化シリコン膜がエッチングされ、キャパシタ電極とビット線の短絡やキャパシタ電極の倒壊などにより製造歩留まりが低下するためである。これを回避するには、プラグのリセス量を窒化シリコン膜厚よりも小さくする必要があるが、エッチバックでのプラグの凹部を窒化シリコン膜の膜厚以下に安定して低減するのは、決して容易ではない。 If the alignment margin cannot be secured, the capacitor electrode contact hole is opened with a deviation from the cell contact hole. Therefore, in the step of etching the silicon oxide film with a hydrogen fluoride aqueous solution using the silicon nitride film as a stopper, the side wall of the cell contact hole is formed. This is because the silicon oxide film is etched and the manufacturing yield decreases due to a short circuit between the capacitor electrode and the bit line or collapse of the capacitor electrode. In order to avoid this, it is necessary to make the recess amount of the plug smaller than the silicon nitride film thickness, but it is never possible to stably reduce the recess of the plug in the etch back below the film thickness of the silicon nitride film. It's not easy.
一般に、半導体装置の微細化に対応して各工程の加工寸法も縮小するが、リソグラフィ工程の合わせ余裕は半導体装置の微細化に対応して縮小しないので、半導体装置の微細化が進行すると、上記問題点はますます顕在化する。 In general, the processing size of each process is reduced corresponding to the miniaturization of the semiconductor device, but the alignment margin of the lithography process is not reduced corresponding to the miniaturization of the semiconductor device. The problem becomes more and more obvious.
本発明の第1の目的は、上記の問題点を除去し、半導体装置の微細化が進んでも配線間に安定にコンタクトホールを形成することが可能であり、かつ簡便な配線形成および電極形成を行うことができる半導体装置の製造方法を提供することである。 The first object of the present invention is to eliminate the above-mentioned problems, to stably form contact holes between wirings even when the semiconductor device is miniaturized, and to easily form wirings and electrodes. It is to provide a method of manufacturing a semiconductor device that can be performed.
本発明の第2の目的は、上記の問題点を除去し、簡単に、しかも、自己整合的にコンタクトホールを開口することができ、また、製造歩留まりの高い半導体装置の製造方法を提供することである。 A second object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device that eliminates the above-mentioned problems, can open contact holes in a simple and self-aligned manner, and has a high manufacturing yield. It is.
本発明は、上記目的を達成するために、
〔1〕半導体装置のキャパシタ電極とシリコン基板を接続するためのコンタクトホール形成工程、及びキャパシタ電極形成工程を有する半導体装置の製造方法において、(a)第1の多結晶シリコン膜(609)、第1の酸化シリコン膜(608)及び第1の窒化シリコン膜(607)の積層膜をリソグラフィ工程とエッチング工程により加工する工程と、(b)前記第1の多結晶シリコン膜(609)をマスクとして、予め形成しておいた、上部と側壁を第2の窒化シリコン膜(604,605)で被われた構造を有するビット線(603)に対して、前記第2の窒化シリコン膜(604,605)をストッパーとしてエッチングし、シリコン基板(600)に接続されるとともに層間絶縁膜(602)に予め形成しておいたプラグ(601)に対してコンタクトホール(611)を形成する工程と、(c)このコンタクトホール(611)を塞がない膜厚の第2の多結晶シリコン膜(612)を堆積してから、第2の酸化シリコン膜(613)を堆積することにより、前記コンタクトホール(611)を埋め込む工程と、(d)上記工程(c)の前記第2の多結晶シリコン膜(612)をストッパーとして、前記コンタクトホール(611)を埋め込んだ前記第2の酸化シリコン膜(613)をエッチバックした後に、この第2の酸化シリコン膜(613)をマスクとして、上記工程(c)の前記第2の多結晶シリコン膜(612)及び上記工程(a)の前記第1の多結晶シリコン膜(609)を等方的にエッチバックする工程と、(e)前記第1の窒化シリコン膜(607)をストッパーとして、上記工程(d)の第2の酸化シリコン膜(613)と上記工程(a)の第1の酸化シリコン膜(608)をフッ化水素水溶液を用いてエッチングすることにより、キャパシタ電極(614)を形成する工程とを施し、(f)前記キャパシタ電極(614)と前記シリコン基板(600)を接続するコンタクトホール、及び前記キャパシタ電極(614)をリソグラフィ1工程で形成するようにしたものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides
[1] In a semiconductor device manufacturing method including a contact hole forming step for connecting a capacitor electrode of a semiconductor device and a silicon substrate, and a capacitor electrode forming step, (a) a first polycrystalline silicon film (609), a first A step of processing a laminated film of one silicon oxide film (608) and a first silicon nitride film (607) by a lithography process and an etching process; and (b) using the first polycrystalline silicon film (609) as a mask. The second silicon nitride film (604, 605) is formed on the bit line (603) having a structure in which the upper and side walls are covered with the second silicon nitride film (604, 605). ) etched as a stopper plug (60 previously formed in the interlayer insulating film (602) is connected to the silicon substrate (600) ) Forming a contact hole (611) with respect to, (c) after depositing a second polycrystalline silicon film having a thickness which does not block the contact hole (611) (612), the second by depositing a silicon oxide film (613), a step of filling the contact hole (611), (d) is the second polycrystalline silicon film of the step (c) (612) as a stopper, the contact hole (611) embedded the second silicon oxide film (613) after the etching back, the second silicon oxide film (613) as a mask, the second polysilicon film of the step (c) (612) and a step of isotropically etching back said step the first polycrystalline silicon film (a) (609), (e) the first silicon nitride film (607) As a stopper, by etching using a first hydrogen fluoride aqueous solution the silicon oxide film (608) of the second silicon oxide film (613) and the process of the step (d) (a), the capacitor electrodes ( applying and forming a 614), which was to form in (f) the contact hole for connecting the silicon substrate and the capacitor electrode (614) (600), and the capacitor electrode (614) lithographic 1 step It is.
〔2〕上記〔1〕記載の半導体装置の製造方法において、前記第2の酸化シリコン膜(613)をマスクとして上記工程(c)の前記第2の多結晶シリコン膜(612)及び上記工程(a)の第1の多結晶シリコン膜(609)を等方的に代えて異方的にエッチバックするようにしたものである。 [2] [1] A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the second of said second polycrystalline silicon film of the step (c) a silicon film (613) oxide as a mask (612) and the step ( The first polycrystalline silicon film (609) of a) is anisotropically etched back instead of isotropically.
〔3〕上記〔1〕記載の半導体装置の製造方法において、前記コンタクトホール(611)を塞がない膜厚の上記工程(c)の第2の多結晶シリコン膜(612)を堆積した後に、有機膜を堆積することにより、前記コンタクトホール(611)を埋め込み、前記有機膜と、上記工程(c)の第2の多結晶シリコン膜(612)及び上記工程(a)の第1の多結晶シリコン膜(609)を一括でエッチバックするようにしたものである。 [3] In the method of manufacturing a semiconductor device according to [1] , after depositing the second polycrystalline silicon film (612) in the step (c) having a thickness that does not block the contact hole (611), By depositing an organic film, the contact hole (611) is buried, the organic film , the second polycrystalline silicon film (612) in the step (c), and the first polycrystalline film in the step (a) . The silicon film (609) is etched back at once.
〔4〕上記〔1〕記載の半導体装置の製造方法において、プラグ(601)を形成した前記層間絶縁膜(602)に積層された第3の酸化シリコン膜(606)の最上層が前記第1の窒化シリコン膜(607)であるようにしたものである。 [4] [1] above method of manufacturing a semiconductor device according plug (601) wherein the top layer first third silicon oxide film which is laminated on the interlayer insulating film was formed (602) (606) The silicon nitride film (607) .
〔5〕上記〔1〕記載の半導体装置の製造方法において、前記第1の多結晶シリコン膜(609)をエッチングしてからレジスト(610)を灰化した後に、前記第1の多結晶シリコン膜(609)をマスクとして前記第1の酸化シリコン膜(608)、前記第1の窒化シリコン膜(607)をエッチングした後に、前記ビット線(603)上部および側壁の前記第2の窒化シリコン膜(605,604)をストッパーとして前記層間絶縁膜(602)に積層された第3の酸化シリコン膜(606)と前記層間絶縁膜(602)の一部をエッチングするようにしたものである。 [5] In the method of manufacturing a semiconductor device according to the above [1], after etching the first polycrystalline silicon film (609) and then ashing the resist (610), the first polycrystalline silicon film wherein the (609) as a mask the first silicon oxide film (608), said first silicon nitride film (607) after etching, said bit line (603) said second silicon nitride film of the upper and side walls ( a portion of the third the interlayer insulating film a silicon film and (606) oxidation of the 605,604) laminated on the interlayer insulating film as a stopper (602) (602) is obtained so as to etching.
〔6〕上記〔1〕記載の半導体装置の製造方法において、前記第1の多結晶シリコン膜(609)と前記第1の酸化シリコン膜(608)をエッチングしてからレジスト(610)を灰化した後に、前記第1の多結晶シリコン膜(609)をマスクとして前記第1の窒化シリコン膜(607)をエッチングした後に、前記ビット線(603)上部及び側壁の前記第2の窒化シリコン膜(605,604)をストッパーとして前記層間絶縁膜(602)に積層された第3の酸化シリコン膜(606)と前記層間絶縁膜(602)の一部をエッチングするようにしたものである。 [6] In the method for manufacturing a semiconductor device according to [1], the first polycrystalline silicon film (609) and the first silicon oxide film (608) are etched, and then the resist (610) is ashed. after the first polysilicon film wherein a (609) as a mask the first silicon nitride film (607) after etching, said bit line (603) said second silicon nitride film of the upper and side walls ( a portion of the third the interlayer insulating film a silicon film and (606) oxidation of the 605,604) laminated on the interlayer insulating film as a stopper (602) (602) is obtained so as to etching.
本発明によれば、次のような効果を奏することができる。 According to the present invention, the following effects can be achieved.
(A)予め形成したプラグに対してコンタクトホールを開口してから、特別なリソグラフィ工程を経ることなくビット線を形成することができるので、半導体装置の微細化に適したビット線形成が可能であることに加え、製造工程数の削減と製造コストの低減を実現することが可能となる。 (A) Since a bit line can be formed without passing through a special lithography process after opening a contact hole in a previously formed plug, it is possible to form a bit line suitable for miniaturization of a semiconductor device. In addition, it is possible to reduce the number of manufacturing steps and the manufacturing cost.
(B)基板に対して自己整合的にコンタクトホールを開口してから、特別なリソグラフィ工程を経ることなくビット線およびキャパシタ電極を接続するためのプラグを形成することが可能であるので、製造工程数の削減と製造コストの低減を実現することが可能となる。 (B) Since a contact hole can be formed in a self-aligned manner with respect to the substrate and a plug for connecting the bit line and the capacitor electrode can be formed without performing a special lithography process. It is possible to reduce the number and manufacturing cost.
(C)予め形成したプラグに対してコンタクトホールを開口してから、特別なリソグラフィ工程を経ることなくキャパシタ電極を形成することができるので、製造工程数の削減と製造コストの低減を実現することが可能となる。 (C) Since a capacitor electrode can be formed without a special lithography process after a contact hole is opened in a plug formed in advance, the number of manufacturing steps and manufacturing cost can be reduced. Is possible.
本発明は、半導体装置のキャパシタ電極とシリコン基板を接続するためのコンタクトホール形成工程、及びキャパシタ電極形成工程を有する半導体装置の製造方法において、(a)第1の多結晶シリコン膜、第1の酸化シリコン膜及び第1の窒化シリコン膜の積層膜をリソグラフィ工程とエッチング工程により加工する工程と、(b)前記第1の多結晶シリコン膜をマスクとして、予め形成しておいた、上部と側壁を第2の窒化シリコン膜で被われた構造を有するビット線に対して、前記第2の窒化シリコン膜をストッパーとしてエッチングし、シリコン基板に接続されるとともに層間絶縁膜に予め形成しておいたプラグに対してコンタクトホールを形成する工程と、(c)このコンタクトホールを塞がない膜厚の第2の多結晶シリコン膜を堆積してから、第2の酸化シリコン膜を堆積することにより、前記コンタクトホールを埋め込む工程と、(d)上記工程(c)の前記第2の多結晶シリコン膜をストッパーとして、前記コンタクトホールを埋め込んだ前記第2の酸化シリコン膜をエッチバックした後に、この第2の酸化シリコン膜をマスクとして、上記工程(c)の前記第2の多結晶シリコン膜及び上記工程(a)の前記第1の多結晶シリコン膜を等方的にエッチバックする工程と、(e)前記第1の窒化シリコン膜をストッパーとして、上記工程(d)の第2の酸化シリコン膜と上記工程(a)の第1の酸化シリコン膜をフッ化水素水溶液を用いてエッチングすることにより、キャパシタ電極を形成する工程とを施し、(f)前記キャパシタ電極と前記シリコン基板を接続するコンタクトホール、及び前記キャパシタ電極をリソグラフィ1工程で形成する。よって、簡単に、しかも、自己整合的にコンタクトホールを開口することができ、また、製造歩留まりの高い半導体装置の製造方法を提供することができる。 The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method including a contact hole forming step for connecting a capacitor electrode of a semiconductor device and a silicon substrate, and a capacitor electrode forming step. (A) a first polycrystalline silicon film, a first A step of processing a laminated film of the silicon oxide film and the first silicon nitride film by a lithography process and an etching process; and (b) an upper portion and a sidewall formed in advance using the first polycrystalline silicon film as a mask. against a bit line having a covered structure in the second silicon nitride film, etching the second silicon nitride film as a stopper, it was previously formed in the interlayer insulating film is connected to the silicon substrate forming a contact hole to the plug, the second polycrystalline silicon film having a thickness which does not cover the (c) the contact hole After the product, by depositing a second silicon oxide film, a step of filling the contact hole, as a stopper of the second polycrystalline silicon film (d) the step (c), the contact hole the second silicon oxide film embedded after etch back, as a mask the second silicon oxide film, the first of the second polycrystalline silicon film and the step of said step (c) (a) 1 a step of isotropically etching back the polycrystalline silicon film, the in (e) the first silicon nitride film as a stopper, the second silicon oxide film and the step of said step (d) (a) by etching using a first silicon oxide film hydrogen fluoride aqueous solution, subjected to a step of forming a capacitor electrode, connecting the silicon substrate and (f) the capacitor electrode That the contact hole, and forming the capacitor electrode in a lithographic 1 step. Therefore, a contact hole can be opened easily and in a self-aligning manner, and a method for manufacturing a semiconductor device with a high manufacturing yield can be provided.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
図1は本発明の第1参考例を示す半導体装置の製造工程断面図である。ここでは、DRAMを例にとり、図に従い詳細に説明する。なお、図1に示すメモリーセルアレイ部は、図2でA−A′方向に断面を観察したものを模式的に示したものである。 FIG. 1 is a cross-sectional view of a manufacturing process of a semiconductor device showing a first reference example of the present invention. Here, a DRAM will be taken as an example and described in detail with reference to the drawings. Note that the memory cell array portion shown in FIG. 1 schematically shows a cross section observed in the AA ′ direction in FIG.
(1)まず、図1(a)に示すように、通常の半導体装置の製造工程を経て、素子分離領域102、オフセット絶縁膜103を積載したトランスファゲート104、およびプラグ106までを形成する。このプラグ106は、シリコン基板101上でビット線およびキャパシタ電極とコンタクトをとる箇所、およびビット線とトランスファゲート104のコンタクトをとる箇所に形成されている。ここで、プラグ106を形成した層間絶縁膜の最上層は、次工程で堆積する絶縁膜に対して選択比を確保できる第1の絶縁膜105で構成されている。
(1) First, as shown in FIG. 1A, up to a
(2)次に、図1(b)に示すように、第2の絶縁膜107を堆積してから、CMPにより平坦化する。その後、通常のリソグラフィ工程により、ビット線の反転パターン108を形成し、第1の絶縁膜105をストッパーとして、プラグ106に到達するまで第2の絶縁膜107をエッチングすることによりグルーブ(コンタクトホール)109を形成する。
(2) Next, as shown in FIG. 1B, a second
(3)次に、図1(c)に示すように、グルーブ109をビット線110で埋め込み、第2の絶縁膜107上面に対して凹部が発生するように除去することによりビット線110を形成する。その後、第2の絶縁膜107に対して充分な選択比が確保できる第3の絶縁膜111を堆積することにより、凹部を完全に埋め込んでから、第2の絶縁膜107が露出するまで第3の絶縁膜111を除去する。
(3) Next, as shown in FIG. 1C, the
ここで、ビット線110除去時のリセス量は、第3の絶縁膜111がキャパシタ電極とビット線110の絶縁耐圧が確保できるように、および所定のビット線抵抗を満足するビット線膜の残膜厚を確保できるように設定されている。
Here, the recess amount when the
(4)次に、図1(d)に示すように、第2の絶縁膜107を選択的に除去してから、ビット線110に存在する第3の絶縁膜111と同じ材料の絶縁膜を堆積し、異方的にエッチバックすることによりサイドウォール112を形成する。ここで、第2の絶縁膜107を除去する量は、少なくともビット線110上の第3の絶縁膜111の膜厚以上であればよく、その一部または全部のいずれでも構わない。
(4) Next, as shown in FIG. 1D, after the second
(5)次に、図1(e)に示すように、第1の絶縁膜105及び第3の絶縁膜111に対して充分な選択比が確保できる第4の絶縁膜113を堆積してから、通常のリソグラフィ工程によりホールパターン114を形成する。その後、第3の絶縁膜111及びサイドウォール112をストッパーとすることによりビット線110との絶縁を確保しながら第4の絶縁膜113をエッチングするとともに、第1の絶縁膜105をストッパーとして第2の絶縁膜107を充分なオーバーエッチング量でエッチングすることにより、プラグ106にキャパシタ電極コンタクトホール115を開口する。
(5) Next, as shown in FIG. 1E, after depositing a fourth
以下、通常の半導体装置製造工程を経ることにより、キャパシタ電極以降が形成され、半導体装置が製造される。 Thereafter, through the normal semiconductor device manufacturing process, the capacitor electrode and subsequent parts are formed, and the semiconductor device is manufactured.
このように、第1参考例によれば、(1)第2段階で堆積される第2の絶縁膜107に対して充分な選択比を確保できる第1の絶縁膜105を最上層とする層間絶縁膜に、上層のビット線110及びキャパシタ電極と接続するためのプラグ106を形成する工程と、(2)第1の絶縁膜105に対して充分な選択比を確保できる第2の絶縁膜107を堆積し平坦化してから、ビット線110の反転パターン108をマスクとし、第1の絶縁膜105をストッパーとして第2の絶縁膜107をエッチングする工程と、(3)ビット線110を構成する導電性材料で前記パターン108を埋め込み、第2の絶縁膜107に対して導電性材料が凹部を有するように前記導電性材料を除去することによりビット線110を形成する工程と、(4)第2の絶縁膜107に対して充分な選択比が確保できる第3の絶縁膜111を堆積することにより、前記凹部を埋め込んでから、第2の絶縁膜107が露出するまで第3の絶縁膜111を除去した後に、第2の絶縁膜を除去する工程と、(5)第3の絶縁膜111と同様の絶縁膜を堆積してから、異方的にエッチングすることによりビット線110の側面を完全に覆う工程と、(6)第1の絶縁膜105及び第3の絶縁膜111に対して充分な選択比が確保できる第4の絶縁膜113を堆積し平坦化してから、ビット線110の上面及び側面の第3の絶縁膜111及び第1の絶縁膜105をストッパーとして第4の絶縁膜113及び第2の絶縁膜107をエッチングすることにより、キャパシタ電極を形成するためのコンタクトホール115を形成する工程とを経て半導体装置を製造するようにしたので、半導体装置の微細化に対応したビット線の形成が可能となる。これに加えて、特別なリソグラフィ工程を経ることなくビット線を形成することができるので、製造工程数の削減と製造コストの低減を実現することが可能となる。
Thus, according to the first reference example, (1) an interlayer having the first insulating
次に、本発明の第2参考例について説明する。 Next, a second reference example of the present invention will be described.
第2参考例では、第1参考例における第1の絶縁膜105と第3の絶縁膜111の材料を同じにするようにしたものである。
In the second reference example, the first insulating
このように、第2参考例によれば、第1参考例における第1の絶縁膜105と第3の絶縁膜111の材料が同じであるようにしたので、第1参考例と同様な効果を実現することが可能である。
As described above, according to the second reference example, since the materials of the first insulating
次に、本発明の第3参考例について説明する。 Next, a third reference example of the present invention will be described.
第3参考例では、第1参考例における第2の絶縁膜107と第4の絶縁膜113の材料が同じであるようにしたものである。
In the third reference example, the materials of the second
このように、第3参考例によれば、第1参考例における第2の絶縁膜107と第4の絶縁膜113の材料が同じであるようにしたので、第1参考例と同様な効果を実現することが可能である。
As described above, according to the third reference example, since the materials of the second
次に、本発明の第4参考例について説明する。 Next, a fourth reference example of the present invention will be described.
第4参考例では、第1参考例における第1の絶縁膜105と第3の絶縁膜111の材料が同じで、第2の絶縁膜107と第4の絶縁膜113の材料が同じであるようにしたものである。
In the fourth reference example, the materials of the first insulating
このように、第4参考例によれば、第1参考例における第1の絶縁膜105と第3の絶縁膜111の材料が同じで、第2の絶縁膜107と第4の絶縁膜113の材料を同じにするようにしたので、第1参考例と同様な効果を実現することが可能である。
Thus, according to the fourth reference example, the materials of the first insulating
次に、本発明の第5参考例について説明する。 Next, a fifth reference example of the present invention will be described.
第5参考例では、第4参考例における第1の絶縁膜105と第3の絶縁膜111に窒化シリコン膜を、第2の絶縁膜107及び第4の絶縁膜113に酸化シリコン膜を用いるようにしたものである。
In the fifth reference example, a silicon nitride film is used for the first insulating
ここで、ビット線110を構成する導電性材料をタングステンポリサイドとすると、第2の絶縁膜107、すなわち酸化シリコン膜に対して凹部を有するように導電性材料を除去する方法として、例えば、電子サイクロトロン共鳴型エッチング装置を用いて、圧力5mTorr、Cl2 /O2 =190/10 cc/min、マイクロ波パワー=400W、RFパワー=40W、電極温度=20℃でエッチバックするものがある。
Here, when the conductive material forming the
次に、第2の絶縁膜107、つまり酸化シリコン膜を除去する方法として、例えば、フッ化水素水溶液により酸化シリコン膜をウェットエッチングするものがある。
Next, as a method for removing the second
第3の絶縁膜111、つまり窒化シリコン膜によりビット線110の凹部を埋め込んだ後に、第2の絶縁膜107、つまり酸化シリコン膜の上面が露出するまで窒化シリコン膜を除去する方法として、例えばマイクロ波ダウンフロー型エッチング装置を用いて、圧力=80Pa、CF4 /O2 /Cl2 /N2 =270/270/170/80 cc/min、マイクロ波パワー=600W、電極温度=20℃でエッチングするものがある。第3の絶縁膜111を堆積してから異方的にエッチングすることによりサイドウォールを形成する条件として、例えば、平行平板型エッチング装置を用いて、圧力300mTorr、Ar/CHF3 /CF4 =400/25/15 cc/min、RFパワー=350W、電極温度=0℃でエッチングするものがある。
As a method of removing the silicon nitride film until the upper surface of the second
第4の絶縁膜113、つまり酸化シリコン膜を、第3の絶縁膜111及び第1の絶縁膜105、つまり窒化シリコン膜をストッパーとしてエッチングする条件として、マグネトロンエッチング装置を用いて、圧力=40mTorr、Ar/C4 F8 /CH2 F2 =500/20/7 cc/min、RFパワー=1500W、冷却He圧力 センター/エッジ=3/40Torr、電極温度=40℃でエッチングするものがある。
As a condition for etching the fourth insulating
このように、第5参考例によれば、第4参考例における第1の絶縁膜105と第3の絶縁膜111に窒化シリコン膜を、第2の絶縁膜107と第4の絶縁膜113に酸化シリコン膜を用いるようにしたので、第1参考例と同様の効果を実現することが可能である。
As described above, according to the fifth reference example, the silicon nitride film is used for the first insulating
次に、本発明の第6参考例について説明する。 Next, a sixth reference example of the present invention will be described.
図8は本発明の第6参考例を示す半導体装置の製造工程断面図、図9はそのコンタクトホールパターンの模式図である。 FIG. 8 is a sectional view of a manufacturing process of a semiconductor device showing a sixth reference example of the present invention, and FIG. 9 is a schematic diagram of the contact hole pattern.
(1)まず、図8(a)に示すように、シリコン基板501に素子分離領域形成後、オフセット絶縁膜502を積載したトランスファゲート503を、通常のリソグラフィとエッチングにより形成する。なお、トランスファゲート503の形成後、通常の半導体装置製造工程を経ることにより、トランスファゲート503が所望の動作をするように設定されていることは言うまでもない。
(1) First, as shown in FIG. 8A, after forming an element isolation region on a
(2)次に、図8(b)に示すように、第1の絶縁膜504及び第2の絶縁膜505を堆積してから、CMPにより第2の絶縁膜505を平坦化する。なお、第1の絶縁膜504と第2の絶縁膜505は、エッチレートの比の値、すなわち選択比が充分高い値となるような組み合わせとなっている。
(2) Next, as shown in FIG. 8B, after depositing the first insulating
(3)次に、図8(c)に示すように、通常のリソグラフィ工程により、コンタクトホールパターン(レジスト)506を形成する。コンタクトホールパターン506は、図9に示すように、図8(a)の工程で形成した活性化領域と、上層の配線や電極とシリコン基板を接続するためのプラグが存在する領域を連結した領域を、一括でエッチングできるように設計されている。
(3) Next, as shown in FIG. 8C, a contact hole pattern (resist) 506 is formed by a normal lithography process. As shown in FIG. 9, the
(4)次に、図8(d)に示すように、第1の絶縁膜504をストッパーとして第2の絶縁膜505をエッチングしてから、第1の絶縁膜504をエッチングすることにより、プラグで埋め込むためのコンタクトホール507をシリコン基板に開口する。
(4) Next, as shown in FIG. 8D, the second
(5)次に、図8(e)に示すように、コンタクトパターン(レジスト)506を灰化した後に、コンタクトホール507をプラグを構成する導電性材料で埋め込んでから、オフセット絶縁膜502の最上面より低い位置に到達するまで、導電性材料を除去することによりプラグ508を形成する。
(5) Next, as shown in FIG. 8E, after the contact pattern (resist) 506 is ashed, the
以下、プラグ508に対して、コンタクトホール507を介して電極または配線を接続することにより、半導体装置が製造される。
Thereafter, an electrode or a wiring is connected to the
このように、第6参考例によれば、通常の半導体装置製造方法を経ることにより、素子分離領域とトランスファゲート503を形成してから、(1)充分な選択比が確保できる組み合わせの絶縁膜504,505を積層する工程と、(2)この絶縁膜504,505に対して、活性化領域と上層の配線や電極と接続するためのプラグ508が存在する領域を連結した領域を一括でエッチングすることが可能なパターン506を通常のリソグラフィで形成する工程と、積層された絶縁膜504,505のうち、下層に存在する絶縁膜504をストッパーとして自己整合的に上層の絶縁膜505をエッチングしてから、下層の絶縁膜504をエッチングすることによりシリコン基板501にコンタクトホール507を開口する工程と、このコンタクトホール507を導電性材料で埋め込んでから、トランスファゲート503上のオフセット絶縁膜502上面よりも低い位置に到達するまで導電性材料を除去する工程とを施するようにしたので、自己整合的にコンタクトホール507を形成する段階でエッチングすべき深さを抑えることが可能であるので、製造歩留まりの高い半導体装置製造方法を提供することが可能である。
As described above, according to the sixth reference example, after the element isolation region and the
それに加えて、充分な選択比を確保できる組み合わせの絶縁膜504,505を堆積しているので、本参考例に開示されたパターンをマスクとして、自己整合的にエッチングする工程を経てプラグ508を形成した後に、絶縁膜504,505のいずれか一方又は両方を堆積してから配線や電極を接続するためのコンタクトホール507をプラグ508に対して開口する際に、このプラグ508に対してコンタクトホール507がずれて開口した場合でも、絶縁膜504,505のいずれか一方で過剰にエッチングされるのを防止するので、自己整合的にコンタクトホール507を開口する段階が1つのみで半導体装置を製造することが可能であり、製造歩留まりの高い半導体装置製造方法を提供することが可能である。
In addition, since a combination of insulating
次に、本発明の第7参考例について説明する。 Next, a seventh reference example of the present invention will be described.
この第7参考例は、第6参考例における上層(第2の)絶縁膜505を平坦化してから、トランスファゲート上の下層(第1の)絶縁膜504が露出するまで、下層絶縁膜504に対して充分高い選択比で上層絶縁膜505を除去するようにしたものである。
In the seventh reference example, after the upper (second) insulating
このように、第7参考例によれば、第6参考例における上層絶縁膜505を平坦化してから、トランスファゲート503上の下層絶縁膜504が露出するまで、下層絶縁膜504に対して充分高い選択比で上層絶縁膜505を除去するようにしたので、第6参考例以上にコンタクトホールの深さを抑えることが可能となり、製造歩留まりの高い半導体装置製造方法を提供することが可能である。
Thus, according to the seventh reference example, it is sufficiently higher than the lower insulating
次に、本発明の第8参考例について説明する。 Next, an eighth reference example of the present invention will be described.
この第8参考例では、第6参考例における、オフセット絶縁膜502は酸化シリコン膜、エッチングストッパーとして用いる下層絶縁膜504は窒化シリコン膜、上層絶縁膜505は酸化シリコン膜から構成されるようにしたものである。なお、下層絶縁膜504に窒化シリコン膜を用いる場合には、トランスファゲート503およびシリコン基板501とプラグ508の絶縁性を確保するために、シリコン基板501およびトランスファゲート503の側面を酸化してから下層絶縁膜504を堆積することがあり、本発明の範囲から排除するものではない。
In the eighth reference example, the offset insulating
ここで、下層絶縁膜504の窒化シリコン膜をストッパーとして上層絶縁膜505の酸化シリコン膜をエッチングする条件として、例えば、マグネトロンエッチング装置を用いて、圧力=40mTorr、Ar/CO/C4 F8 =200/150/9 cc/min、RFパワー=1300W、電極温度=30℃、電極間隔=27mm、冷却He圧力、センター/エッジ=3/45Torrがある。
Here, as a condition for etching the silicon oxide film of the upper insulating
次に、下層絶縁膜504をエッチングする条件として、たとえば、マグネトロンエッチング装置を用いて、圧力=50mTorr、Ar/CHF3 /O2 =100/20/20cc/min、RFパワー=300W、電極温度=30℃、電極間隔=32mm、冷却He圧力 センター/エッジ=3/45Torrがある。
Next, as conditions for etching the lower insulating
このように、第8参考例によれば、第6参考例において、オフセット絶縁膜502に酸化シリコン膜、エッチングストッパーとして用いる下層絶縁膜504に窒化シリコン膜、上層絶縁膜505に酸化シリコン膜を用いるようにしたので、第6参考例と同等の効果を実現することが可能である。
Thus, according to the eighth reference example, in the sixth reference example, a silicon oxide film is used as the offset insulating
次に、本発明の第9参考例について説明する。 Next, a ninth reference example of the present invention will be described.
この第9参考例は、第8参考例における、オフセット絶縁膜502に窒化シリコン膜を用いるようにしたものである。
In the ninth reference example, a silicon nitride film is used as the offset insulating
このように、第9参考例によれば、第8参考例における、オフセット絶縁膜502に窒化シリコン膜を用いるようにしたので、第6参考例と同等の効果を実現することが可能である。
Thus, according to the ninth reference example, since the silicon nitride film is used for the offset insulating
次に、本発明の第10参考例について説明する。 Next, a tenth reference example of the present invention will be described.
この第10参考例は、第6参考例における、オフセット絶縁膜502が積層膜で構成され、かつ最上層の絶縁膜505に酸化シリコン膜を用いるようにしたものである。
In the tenth reference example, the offset insulating
このように、第10参考例によれば、第6参考例におけるオフセット絶縁膜502が積層膜で構成され、かつ最上層の絶縁膜505に酸化シリコン膜を用いるようにしたので、第6参考例と同等の効果を実現することが可能である。 次に、本発明の第11参考例について説明する。
As described above, according to the tenth reference example, the offset insulating
この第11参考例は、第6参考例におけるオフセット絶縁膜502が積層膜で構成され、かつ最上層の絶縁膜505に窒化シリコン膜を用いるようにしたものである。
In the eleventh reference example, the offset insulating
このように、第11参考例によれば、第6参考例におけるオフセット絶縁膜502が積層膜で構成され、かつ最上層の絶縁膜505に窒化シリコン膜を用いるようにしたので、第6参考例と同等の効果を実現することが可能である。
As described above, according to the eleventh reference example, the offset insulating
次に、本発明の第1実施例について説明する。 Next, a first embodiment of the present invention will be described.
図10は本発明の第1実施例を示す半導体装置の製造工程断面図(その1)、図11は本発明の第1実施例を示す半導体装置の製造工程断面図(その2)である。以下、図に従い詳細に説明する。 FIG. 10 is a cross-sectional view of a semiconductor device manufacturing process showing the first embodiment of the present invention (part 1), and FIG. 11 is a cross-sectional view of the semiconductor device manufacturing process showing the first embodiment of the present invention (part 2). Hereinafter, it demonstrates in detail according to a figure.
(1)まず、図10(a)に示すように、通常の半導体装置製造工程を経て、素子分離領域、ワード線(ともに図示せず)、シリコン基板600上のプラグ601、酸化シリコン膜602、ビット線603を順次形成する。ここで、ビット線603は、上部の窒化シリコン膜604及び側壁の窒化シリコン膜605で被われていることを特徴としている。典型的な例として、ビット線603側壁の窒化シリコン膜605間隔は0.08μm程度に設定されている。その後、酸化シリコン膜606を堆積し、CMPで平坦化してから、窒化シリコン膜607を堆積する。
(1) First, as shown in FIG. 10A, through a normal semiconductor device manufacturing process, an element isolation region, a word line (both not shown), a
(2)次に、図10(b)に示すように、酸化シリコン膜608、多結晶シリコン膜609を順次堆積してから、通常のリソグラフィ工程により、キャパシタ電極を形成するためのホールパターン610Aを形成する。その後、酸化シリコン膜608をストッパーとして、例えば、平行平板型エッチング装置を用いて、圧力20mTorr、SF6 /HBr=26/8cc/min、RFパワー=300W、冷却He圧力=4Torrの条件で多結晶シリコン膜609をエッチングしてから、窒化シリコン膜607をストッパーとして、たとえばマグネトロンエッチング装置を用いて、圧力=40mTorr、Ar/CO/C4 F8 =250/100/8cc/min、RFパワー=1300W、電極温度=40℃、冷却He圧力 センター/エッジ=3/45Torrの条件で酸化シリコン膜608をエッチングし、例えば、マグネトロンエッチング装置を用いて、圧力=50mTorr、Ar/CHF3 /O2 =100/25/15cc/min、RFパワー=300W、電極温度=40℃、冷却He圧力 センター/エッジ=3/45Torrの条件で窒化シリコン膜607をエッチングする。
(2) Next, as shown in FIG. 10B, after a
(3)次に、図10(c)に示すように、レジスト610を灰化してから、ビット線603上の窒化シリコン膜604および側壁の窒化シリコン膜605をストッパーとして、例えば、マグネトロンエッチング装置を用いて、圧力=40mTorr、Ar/CO/C4 F8 =200/150/8cc/min、RFパワー=1300W、電極温度=40℃、冷却He圧力 センター/エッジ=3/45Torrの条件で酸化シリコン膜606及び602をエッチングすることにより、プラグ601に対して自己整合的にセルコンタクトホール611を開口する。
(3) Next, as shown in FIG. 10C, after the resist 610 is ashed, the
(4)次に、図11(a)に示すように、セルコンタクトホール611を塞がない膜厚の多結晶シリコン膜612を堆積してから、前記セルコンタクトホール611を酸化シリコン膜613により埋め込む。その後、その酸化シリコン膜613を、例えば、平行平板型エッチング装置を用いて、圧力=500mTorr、Ar/CHF3 /CF4 =400/20/20cc/min、RFパワー=200W、電極温度=0℃、冷却He圧力=15Torrの条件で、多結晶シリコン膜612が露出するまでエッチバックする。
(4) Next, as shown in FIG. 11A, after depositing a
(5)次に、図11(b)に示すように、酸化シリコン膜613をストッパーとして、例えば、マイクロ波ダウンフローエッチング装置を用いて、圧力=40Pa、CF4 /O2 =150/60cc/min、マイクロ波パワー=700W、電極温度=25℃の条件で、多結晶シリコン膜612及び609を等方的にエッチバックすることにより酸化シリコン膜608を露出させる。
(5) Next, as shown in FIG. 11B, using the
(6)次に、図11(c)に示すように、窒化シリコン膜607をストッパーとして酸化シリコン膜608及び613をフッ化水素水溶液でエッチングすることにより、キャパシタ電極614を形成する。
(6) Next, as shown in FIG. 11C, the
その後、キャパシタ絶縁膜を堆積してから多結晶シリコン膜を堆積し、通常のリソグラフィ工程とエッチング工程によりセルプレート電極を形成する工程を経て、半導体装置が製造される。 Then, after depositing a capacitor insulating film, a polycrystalline silicon film is deposited, and a semiconductor device is manufactured through a process of forming a cell plate electrode by a normal lithography process and an etching process.
第1実施例によれば、(1)多結晶シリコン膜609、酸化シリコン膜608及び窒化シリコン膜607の積層膜を、通常のリソグラフィ工程とエッチング工程により加工する工程と、(2)前記多結晶シリコン膜609をマスクとして、予め形成しておいた、上部と側壁を窒化シリコン膜604,605で被われた構造を有するビット線603に対して、前記窒化シリコン膜605及び604をストッパーとして酸化シリコン膜606及び602をエッチングし、予め形成しておいたプラグ601に対してセルコンタクトホール611を形成する工程と、(3)このセルコンタクトホール611を塞がない膜厚の多結晶シリコン膜612を堆積してから、酸化シリコン膜613を堆積することにより、前記コンタクトホール611を埋め込む工程と、(4)上記工程(3)の多結晶シリコン膜612をストッパーとして、セルコンタクトホール611を埋め込んだ酸化シリコン膜613をエッチバックしてから、この酸化シリコン膜613をマスクとして、上記工程(3)の多結晶シリコン膜612及び上記工程(1)の多結晶シリコン膜609を等方的にエッチバックする工程と、(5)窒化シリコン膜607をストッパーとして、上記工程(4)の酸化シリコン膜613と上記工程(1)の酸化シリコン膜608をフッ化水素水溶液を用いてエッチングすることにより、キャパシタ電極614を形成する工程とを経て、半導体装置を製造するようにしたので、リソグラフィ工程での合わせ余裕の問題を改善することが可能である。これにより製造歩留まりの高い半導体装置の製造が可能である。
According to the first embodiment, (1) a process of processing a laminated film of a
これに加えて、セルコンタクトホール611とキャパシタ電極614をリソグラフィ1工程で形成するようにしたので、製造コストが低い半導体装置製造が可能である。
In addition, since the
さらに、第1実施例では、セルコンタクトホール611エッチング時に、多結晶シリコン膜609をマスクとして酸化シリコン膜606及び602をエッチングするようにしたので、マスク高さを抑えたエッチングが可能となり、半導体装置の一層の微細化に対応することが可能となる。
Further, in the first embodiment, since the
第1実施例では、ビット線603に対してセルコンタクトホール611の合わせがずれた場合でも、プラグ601に対するコンタクト面積を確保するという観点から、側壁の窒化シリコン膜605の間隔+2×リソグラフィ工程での合わせ余裕程度にキャパシタ電極614を形成するためのホールパターン610Aを形成する必要がある。たとえば、窒化シリコン膜605の間隔が0.08μmのとき、リソグラフィ工程での合わせ余裕に0.1μmを見積もると、形成すべきホールパターン610Aの最小サイズは0.28μmとなる。これは、通常のリソグラフィ工程で形成可能であるので、第1実施例では、従来技術に開示されていた、多結晶シリコン膜を用いてサイドウォールを形成する工程を、完全に削除することが可能である。
In the first embodiment, even when the alignment of the
次に、本発明の第2実施例について説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described.
この第2実施例は、第1実施例における多結晶シリコン膜609及び612を異方的にエッチバックしてから、窒化シリコン膜607をストッパーとして酸化シリコン膜608をフッ化水素水溶液でエッチングすることにより、キャパシタ電極614を形成するようにしたものである。
In the second embodiment, the
第2実施例によれば、(1)多結晶シリコン膜609、酸化シリコン膜608及び窒化シリコン膜607の積層膜を、通常のリソグラフィ工程とエッチング工程により加工する工程と、(2)前記多結晶シリコン膜609をマスクとして、予め形成しておいた、上部と側壁を窒化シリコン膜604及び605で被われた構造を有するビット線603に対して、前記窒化シリコン膜604及び605をストッパーとして酸化シリコン膜606及び602をエッチングし、予め形成しておいたプラグ601に対してセルコンタクトホール611を形成する工程と、(3)このセルコンタクトホール611を塞がない膜厚の多結晶シリコン膜612を堆積してから、酸化シリコン膜613を堆積することにより、前記セルコンタクトホール611を埋め込む工程と、(4)上記工程(3)の多結晶シリコン膜612をストッパーとして、セルコンタクトホール611を埋め込んだ酸化シリコン膜613をエッチバックしてから、この酸化シリコン膜613をマスクとして、上記工程(3)の多結晶シリコン膜612及び上記工程(1)の多結晶シリコン膜609を異方的にエッチバックする工程と、窒化シリコン膜607をストッパーとして、上記工程(4)の酸化シリコン膜613と上記工程(1)の酸化シリコン膜608をフッ化水素水溶液を用いてエッチングすることにより、キャパシタ電極614を形成する工程を経て、半導体装置を製造するようにしたので、リソグラフィ工程での合わせ余裕の問題を改善することが可能である。これにより、製造歩留まりの高い半導体装置製造が可能である。
According to the second embodiment, (1) a process of processing a laminated film of the
これに加えて、セルコンタクトホール611とキャパシタ電極614をリソグラフィ1工程で形成するようにしたので、製造コストが低い半導体装置製造が可能である。
In addition, since the
さらに、第2実施例では、セルコンタクトホール611のエッチング時に、多結晶シリコン膜609をマスクとして酸化シリコン膜606及び602をエッチングするようにしたので、マスク高さを抑えたエッチングが可能となり、半導体装置の一層の微細化に対応することが可能となる。
Furthermore, in the second embodiment, since the
第2実施例では、ビット線603に対してセルコンタクトホール611の合わせがずれた場合でも、プラグ601に対するコンタクト面積を確保するという観点から、側壁の窒化シリコン膜605の間隔+2×リソグラフィ工程での合わせ余裕、程度にキャパシタ電極を形成するためのホールパターン610Aを形成する必要がある。たとえば、窒化シリコン膜605の間隔が0.08μmのとき、リソグラフィ工程での合わせ余裕に0.1μmを見積もると、形成すべきホールパターン610Aの最小サイズは0.28μmとなる。これは、通常のリソグラフィ工程で形成可能であるので、第2実施例では、従来技術で開示されていた、多結晶シリコン膜を用いてサイドウォールを形成する段階を完全に削除することが可能である。
In the second embodiment, even when the alignment of the
次に、本発明の第3実施例について説明する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described.
第3実施例は、第1実施例で有機膜を用いてキャパシタ電極614を形成するためのセルコンタクトホール611を埋め込み、有機膜と多結晶シリコン膜609及び612を一括でエッチバックするようにしたものである。なお、このエッチバック工程には、例えば、マグネトロンエッチング装置を用いて、圧力=20mTorr、Cl2 /O2 =30/3cc/min、RFパワー=400W、磁場強度=30Gauss、電極温度=20℃の条件が適用される。
In the third embodiment, the
第3実施例によれば、(1)多結晶シリコン膜609、酸化シリコン膜608及び窒化シリコン膜607の積層膜を、通常のリソグラフィ工程とエッチング工程により加工する工程と、(2)前記多結晶シリコン膜609をマスクとして、予め形成しておいた、上部と側壁を窒化シリコン膜605及び604で被われた構造を有するビット線603に対して、前記窒化シリコン膜605及び604をストッパーとして酸化シリコン膜606及び602をエッチングし、予め形成しておいたプラグ601に対してセルコンタクトホール611を形成する工程と、(3)このセルコンタクトホール611を塞がない膜厚の多結晶シリコン膜612を堆積してから、有機膜を堆積することにより、このセルコンタクトホール611を埋め込む工程と、(4)前記有機膜と、上記工程(3)の多結晶シリコン膜612及び上記工程(1)の多結晶シリコン膜609を一括でエッチバックする工程と、(5)有機膜を灰化してから、窒化シリコン膜607をストッパーとして、上記工程(1)の酸化シリコン膜608をフッ化水素水溶液を用いてエッチングすることにより、キャパシタ電極614を形成する工程とを施し、半導体装置を製造するようにしたので、リソグラフィ工程での合わせ余裕の問題を完全に解決することが可能である。これにより、製造歩留まりの高い半導体装置製造が可能である。
According to the third embodiment, (1) a process of processing a laminated film of the
これに加えて、セルコンタクトホール611とキャパシタ電極614をリソグラフィ1工程で形成するようにしたので、製造コストが低い半導体装置製造が可能である。
In addition, since the
さらに、第3実施例では、セルコンタクトホール611のエッチング時に、多結晶シリコン膜609をマスクとして酸化シリコン膜606及び602をエッチングするようにしたので、マスク高さを抑えたエッチングが可能となり、半導体装置の一層の微細化に対応することが可能となる。
Furthermore, in the third embodiment, since the
第3実施例では、ビット線603に対してセルコンタクトホール611の合わせがずれた場合でも、プラグ601に対するコンタクト面積を確保するという観点から、側壁の窒化シリコン膜605の間隔+2×リソグラフィ工程での合わせ余裕、程度にキャパシタ電極614を形成するためのホールパターン610Aを形成する必要がある。たとえば、窒化シリコン膜605の間隔が0.08μmのとき、リソグラフィ工程での合わせ余裕に0.1μmを見積もると、形成すべきホールパターン610Aの最小サイズは0.28μmとなる。これは、通常のリソグラフィ工程で形成可能であるので、第3実施例では、従来技術に開示されていた、多結晶シリコン膜を用いてサイドウォールを形成する工程を完全に削除することが可能である。
In the third embodiment, even when the alignment of the
次に、本発明の第4実施例について説明する。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
第4実施例は、第1実施例においてプラグ601を形成した層間絶縁膜の最上層が窒化シリコン膜であるようにしたものである。
In the fourth embodiment, the uppermost layer of the interlayer insulating film in which the
第4実施例によれば、第1実施例においてプラグ601を形成した層間絶縁膜602の最上層が窒化シリコン膜であるようにしたので、第1実施例の効果に加えて、セルコンタクトホール611のエッチングでオーバーエッチング時間を増やしても、プラグ601を形成した層間絶縁膜602が過剰にエッチングされることがない。これにより、セルコンタクトホールのエッチング工程の加工マージンを拡大することが可能となり、半導体装置の一層の歩留まり向上が可能である。
According to the fourth embodiment, since the uppermost layer of the
次に、本発明の第5実施例について説明する。 Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
第5実施例は、第1実施例で多結晶シリコン膜609をエッチングしてからレジスト610を灰化した後に、前記多結晶シリコン膜609をマスクとして酸化シリコン膜608、窒化シリコン膜607をエッチングしてから、ビット線603上部及び側壁の窒化シリコン膜605及び604をストッパーとして酸化シリコン膜606及び602をエッチングすることにより、予め形成しておいたプラグ601に対してセルコンタクトホール611を開口するようにしたものである。
In the fifth embodiment, after the
第5実施例によれば、(1)多結晶シリコン膜609を、通常のリソグラフィ工程とエッチング工程により加工する工程と、(2)前記多結晶シリコン膜609をマスクとして、酸化シリコン膜608及び窒化シリコン膜607の積層膜をエッチングしてから、予め形成しておいた、上部と側壁を窒化シリコン膜605及び604で被われた構造を有するビット線603に対して、前記窒化シリコン膜605及び604をストッパーとして酸化シリコン膜606及び602をエッチングし、予め形成しておいたプラグ601に対してセルコンタクトホール611を形成する工程と、(3)このセルコンタクトホール611を塞がない膜厚の多結晶シリコン膜612を堆積してから、酸化シリコン膜613を堆積することにより、前記セルコンタクトホール611を埋め込む工程と、(4)上記工程(3)の多結晶シリコン膜612をストッパーとして、セルコンタクトホール611を埋め込んだ酸化シリコン膜613をエッチバックしてから、この酸化シリコン膜613をマスクとして、上記工程(3)の多結晶シリコン膜612及び上記工程(1)の多結晶シリコン膜609を等方的にエッチバックする工程と、(5)窒化シリコン膜607をストッパーとして、上記工程(4)の酸化シリコン膜613と上記工程(1)の酸化シリコン膜608を、フッ化水素水溶液を用いてエッチングすることにより、キャパシタ電極614を形成する工程とを施して半導体装置を製造するようにしたので、リソグラフィ工程での合わせ余裕の問題を改善することが可能である。これにより、製造歩留まりの高い半導体装置製造が可能である。
According to the fifth embodiment, (1) a process of processing the
これに加えて、セルコンタクトホール611とキャパシタ電極614をリソグラフィ1工程形成するようにしたので、製造コストが低い半導体装置製造が可能である。
In addition, since the
さらに、第5実施例では、セルコンタクトホール611のエッチング時に、多結晶シリコン膜609をマスクとして酸化シリコン膜608、窒化シリコン膜607、酸化シリコン膜606及び602をエッチングするようにしたので、マスク高さを抑えたエッチングが可能となり、半導体装置の一層の微細化に対応することが可能となる。
Furthermore, in the fifth embodiment, when the
第5実施例では、ビット線603に対してセルコンタクトホール611の合わせがずれた場合でも、プラグ601に対するコンタクト面積を確保するという観点から、側壁の窒化シリコン膜605の間隔+2×リソグラフィ工程での合わせ余裕、程度にキャパシタ電極614を形成するためのホールパターン610Aを形成する必要がある。例えば、窒化シリコン膜605の間隔が0.08μmのとき、リソグラフィ工程での合わせ余裕に0.1μmを見積もると、形成すべきホールパターン610Aの最小サイズは0.28μmとなる。これは、通常のリソグラフィ工程で形成可能であるので、第5実施例では多結晶シリコン膜を用いてサイドウォールを形成する工程を完全に削除することが可能である。
In the fifth embodiment, even when the alignment of the
次に、本発明の第6実施例について説明する。 Next, a sixth embodiment of the present invention will be described.
第6実施例は、第1実施例における多結晶シリコン膜609と酸化シリコン膜608をエッチングしてからレジスト610を灰化した後に、前記多結晶シリコン膜609をマスクとして窒化シリコン膜607をエッチングしてから、ビット線603上部及び側壁の窒化シリコン膜605及び604をストッパーとして酸化シリコン膜606及び602をエッチングすることにより、予め形成しておいたプラグ601に対してセルコンタクトホール611を開口するようにしたものである。
In the sixth embodiment, after etching the
第6実施例によれば、(1)多結晶シリコン膜609、酸化シリコン膜608を、通常のリソグラフィ工程とエッチング工程により加工する工程と、(2)前記多結晶シリコン膜609をマスクとして、窒化シリコン膜607をエッチングしてから、予め形成しておいた、上部と側壁を窒化シリコン膜605及び604で被われた構造を有するビット線603に対して、前記窒化シリコン膜605及び604をストッパーとして酸化シリコン膜606及び602をエッチングし、予め形成しておいたプラグ601に対してセルコンタクトホール611を形成する工程と、(3)前記セルコンタクトホール611を塞がない膜厚の多結晶シリコン膜612を堆積してから、酸化シリコン膜613を堆積することにより、前記セルコンタクトホール611を埋め込む工程と、(4)上記工程(3)の多結晶シリコン膜612をストッパーとして、セルコンタクトホール611を埋め込んだ酸化シリコン膜613をエッチバックしてから、この酸化シリコン膜613をマスクとして、上記工程(3)の多結晶シリコン膜612及び上記工程(1)の多結晶シリコン膜609を等方的にエッチバックする工程と、(5)窒化シリコン膜607をストッパーとして、上記工程(4)の酸化シリコン膜613と上記工程(1)の酸化シリコン膜608を、フッ化水素水溶液を用いてエッチングすることにより、キャパシタ電極614を形成する工程とを施し、半導体装置を製造するようにしたので、リソグラフィ工程での合わせ余裕の問題を改善することが可能である。これにより、製造歩留まりの高い半導体装置製造が可能である。
According to the sixth embodiment, (1) a process of processing the
これに加えて、セルコンタクトホール611とキャパシタ電極614をリソグラフィ1工程で形成するようにしたので、製造コストが低い半導体装置製造が可能である。
In addition, since the
さらに、第6実施例では、セルコンタクトホール611のエッチング時に、多結晶シリコン膜612をマスクとして窒化シリコン膜607、酸化シリコン膜606及び602をエッチングするようにしたので、マスク高さを抑えたエッチングが可能となり、半導体装置の一層の微細化に対応することが可能となる。
Further, in the sixth embodiment, when the
第6実施例では、ビット線603に対してセルコンタクトホール611の合わせがずれた場合でも、プラグ601に対するコンタクト面積を確保するという観点から、側壁の窒化シリコン膜605の間隔+2×リソグラフィ工程での合わせ余裕、程度にキャパシタ電極614を形成するためのホールパターン610Aを形成する必要がある。例えば、窒化シリコン膜605の間隔が0.08μmのとき、リソグラフィ工程での合わせ余裕に0.1μmを見積もると、形成すべきホールパターン610Aの最小サイズは0.28μmとなる。これは、通常のリソグラフィ工程で形成可能であるので、第6実施例では多結晶シリコン膜を用いてサイドウォールを形成する段階を、完全に削除することが可能である。
In the sixth embodiment, even when the alignment of the
次に、本発明の第12参考例について説明する。 Next, a twelfth reference example of the present invention will be described.
第12参考例は、第1実施例における多結晶シリコン膜以外のキャパシタ電極膜を用いるようにしたものである。 The twelfth reference example uses a capacitor electrode film other than the polycrystalline silicon film in the first embodiment.
図12は本発明の第12参考例を示す半導体装置の製造工程断面図(その1)、図13は本発明の第12参考例を示す半導体装置の製造工程断面図(その2)である。 FIG. 12 is a cross-sectional view of a manufacturing process of a semiconductor device showing a twelfth reference example of the present invention (No. 1), and FIG. 13 is a cross-sectional view of a manufacturing process of a semiconductor device showing a twelfth reference example of the present invention.
(1)まず、図12(a)から図12(c)までは、図10に示した本発明の第1実施例と異なる点はない。なお、700はシリコン基板、701はプラグ、702は酸化シリコン膜、703はビット線、704,705は窒化シリコン膜、706は酸化シリコン膜、707は窒化シリコン膜、708は酸化シリコン膜、709は多結晶シリコン膜、710はレジスト、711はホールパターン、712はセルコンタクトホールである。 (1) First, FIG. 12A to FIG. 12C are not different from the first embodiment of the present invention shown in FIG. 700 is a silicon substrate, 701 is a plug, 702 is a silicon oxide film, 703 is a bit line, 704 and 705 are silicon nitride films, 706 is a silicon oxide film, 707 is a silicon nitride film, 708 is a silicon oxide film, and 709 is A polycrystalline silicon film, 710 is a resist, 711 is a hole pattern, and 712 is a cell contact hole.
(2)次に、図12(d)に示すように、例えば、CVDにより、セルコンタクトホール712を塞がない膜厚のチタニウム膜を堆積してから、熱処理によりプラグ701の多結晶シリコン膜とチタニウム膜を反応させ、チタニウムのシリサイド層713を形成する。その後、例えば、アンモニアと過酸化水素水の混合水溶液により未反応部分のチタニウムを除去する。このとき、マスク(多結晶シリコン膜)709を構成する多結晶シリコン膜とチタニウム膜との反応により、マスクにもチタニウムのシリサイド層713が存在する。
(2) Next, as shown in FIG. 12D, a titanium film having a thickness that does not block the
(3)次に、図13(a)に示すように、例えば、CVDにより、セルコンタクトホール712を塞がない膜厚の窒化チタニウム膜714を堆積する。その後、セルコンタクトホール712を酸化シリコン膜715で埋め込み、窒化チタニウム膜714が露出するまで酸化シリコン膜715をエッチバックする。
(3) Next, as shown in FIG. 13A, a
(4)次に、図13(b)に示すように、酸化シリコン膜715をマスクとして、窒化チタニウム膜714、マスクとの反応で生成したチタニウムのシリサイド層713及びマスクの多結晶シリコン膜709を、酸化シリコン膜708が露出するまでエッチバックする。
(4) Next, as shown in FIG. 13B, using the
(5)次に、図13(c)に示すように、この工程は、図11に示した本発明の第1実施例と同じである。つまり、窒化シリコン膜707をストッパーとして酸化シリコン膜708及び酸化シリコン膜715をフッ化水素水溶液でエッチングすることにより、キャパシタ電極716を形成する。
(5) Next, as shown in FIG. 13 (c), this step is the same as the first embodiment of the present invention shown in FIG. That is, the
その後、キャパシタ絶縁膜として、例えば、CVDにより酸化タンタル膜を堆積してから、セルプレート電極膜として、例えば、CVDにより窒化チタニウム膜を堆積し、通常のリソグラフィとエッチングによりセルプレート電極を形成する工程を経て、半導体装置が製造される。 Then, after depositing a tantalum oxide film as a capacitor insulating film, for example, by CVD, and then depositing a titanium nitride film as a cell plate electrode film, for example, by CVD, and forming a cell plate electrode by normal lithography and etching After that, the semiconductor device is manufactured.
第12参考例によれば、(1)多結晶シリコン膜709、酸化シリコン膜708及び窒化シリコン膜707の積層膜を、通常のリソグラフィ工程とエッチング工程により加工する工程と、(2)前記多結晶シリコン膜709をマスクとして、予め形成しておいた、上部と側壁を窒化シリコン膜704及び705で被われた構造を有するビット線703に対して、前記窒化シリコン膜704及び705をストッパーとして酸化シリコン膜708及び706をエッチングし、予め形成しておいたプラグ701に対してセルコンタクトホール712を形成する工程と、(3)チタニウム膜を堆積してから、熱処理により、プラグ701の多結晶シリコン膜とチタニウム膜を反応させてチタニウムのシリサイド層713を形成する工程と、(4)窒化チタニウム膜714を堆積してから酸化シリコン膜715を堆積することにより、このセルコンタクトホール712を埋め込む工程と、(5)上記工程(4)の窒化チタニウム膜714をストッパーとして、セルコンタクトホール712を埋め込んだ酸化シリコン膜715をエッチバックしてから、この酸化シリコン膜715をマスクとして、上記工程(4)の窒化チタニウム膜714、上記工程(3)のチタニウムのシリサイド層713及び上記工程(1)の多結晶シリコン膜709をエッチバックする工程と、(6)窒化シリコン膜707をストッパーとして、上記工程(5)の酸化シリコン膜715と上記工程(1)の酸化シリコン膜708を、フッ化水素水溶液を用いてエッチングすることにより、キャパシタ電極716を形成する工程を施して、半導体装置を製造するようにしたので、リソグラフィ工程での合わせ余裕の問題を改善することが可能である。これにより製造歩留まりの高い半導体装置製造が可能である。
According to the twelfth reference example, (1) a process of processing a laminated film of the
これに加えて、セルコンタクトホール712とキャパシタ電極716をリソグラフィ1工程で形成するようにしたので、製造コストが低い半導体装置製造が可能である。
In addition, since the
さらに、第12参考例では、セルコンタクトホール712のエッチング時に、多結晶シリコン膜709をマスクとして酸化シリコン膜708及び706をエッチングするようにしたので、マスク高さを抑えたエッチングが可能となり、半導体装置の一層の微細化に対応することが可能となる。
Further, in the twelfth reference example, since the
以上に加えて、窒化チタニウム膜によりキャパシタ電極を構成するようにしたので、酸化タンタルのような比誘電率の高いキャパシタ絶縁膜を使用することが可能である。 In addition to the above, since the capacitor electrode is composed of a titanium nitride film, a capacitor insulating film having a high relative dielectric constant such as tantalum oxide can be used.
第12参考例では、ビット線703に対してセルコンタクトホール712の合わせがずれた場合でも、プラグ701に対するコンタクト面積を確保するという観点から、側壁の窒化シリコン膜705の間隔+2×リソグラフィ工程での合わせ余裕、程度にキャパシタ電極716を形成するためのホールパターン711を形成する必要がある。例えば、窒化シリコン膜705の間隔が0.08μmのとき、リソグラフィ工程での合わせ余裕に0.1μmを見積もると、形成すべきホールパターン711の最小サイズは、0.28μmとなる。これは、通常のリソグラフィ工程で形成可能であるので、第12参考例では多結晶シリコン膜を用いてサイドウォールを形成する段階を、完全に削除することが可能である。
In the twelfth reference example, even when the alignment of the
次に、本発明の第13参考例について説明する。 Next, a thirteenth reference example of the present invention will be described.
第13参考例は、第12参考例において有機膜を用いてキャパシタ電極716を形成するためのセルコンタクトホール712を埋め込み、有機膜と窒化チタニウム膜714、チタニウムのシリサイド層713、多結晶シリコン膜709を一括でエッチバックするようにしたものである。
The thirteenth reference example embeds a
第13参考例によれば、(1)多結晶シリコン膜709、酸化シリコン膜708及び窒化シリコン膜707の積層膜を、通常のリソグラフィ工程とエッチング工程により加工する工程と、(2)前記多結晶シリコン膜709をマスクとして、予め形成しておいた、上部と側壁を窒化シリコン膜704及び705で被われた構造を有するビット線703に対して、前記窒化シリコン膜704及び705をストッパとして、酸化シリコン膜706及び702をエッチングして、予め形成しておいたプラグ701に対してセルコンタクトホール712を形成する工程と、(3)このセルコンタクトホール712を塞がない膜厚のチタニウム膜を堆積してから、熱処理によりチタニウムのシリサイド層713を形成する工程と、(4)窒化チタニウム膜714を堆積してから有機膜を堆積することにより、前記セルコンタクトホール712を埋め込む工程と、(5)前記有機膜、上記工程(4)の窒化チタニウム膜714、上記工程(3)のチタニウムのシリサイド層713及び上記工程(1)の多結晶シリコン膜709を一括でエッチバックする工程と、(6)前記有機膜を灰化してから窒化シリコン膜707をストッパーとして、上記工程(1)の酸化シリコン膜708を、フッ化水素水溶液を用いてエッチングすることにより、キャパシタ電極716を形成する工程を施して、半導体装置を製造するようにしたので、リソグラフィ工程での合わせ余裕の問題を改善することが可能である。これにより製造歩留まりの高い半導体装置製造が可能である。
According to the thirteenth reference example, (1) a process of processing a laminated film of a
これに加えて、セルコンタクトホール712とキャパシタ電極716をリソグラフィ1工程で形成するようにしたので、製造コストが低い半導体装置製造が可能である。
In addition, since the
さらに、第13参考例では、セルコンタクトホール712のエッチング時に、多結晶シリコン膜709をマスクとして酸化シリコン膜706及び702をエッチングするようにしたので、マスク高さを抑えたエッチングが可能となり、半導体装置の一層の微細化に対応することが可能となる。
Further, in the thirteenth reference example, when the
以上に加えて、窒化チタニウム膜によりキャパシタ電極716を構成するようにしたので、酸化タンタルのような比誘電率の高いキャパシタ絶縁膜を使用することが可能である。
In addition to the above, since the
第13参考例では、ビット線703に対してセルコンタクトホール712の合わせがずれた場合でも、プラグ701に対するコンタクト面積を確保するという観点から、側壁の窒化シリコン膜705の間隔+2×リソグラフィ工程での合わせ余裕、程度にキャパシタ電極716を形成するためのホールパターン711を形成する必要がある。例えば、窒化シリコン膜705の間隔が0.08μmのとき、リソグラフィ工程での合わせ余裕に0.1μmを見積もると、形成すべきホールパターン711の最小サイズは0.28μmとなる。これは、通常のリソグラフィ工程で形成可能であるので、第13参考例では多結晶シリコン膜を用いてサイドウォールを形成する段階を完全に削除することが可能である。
In the thirteenth reference example, even when the alignment of the
次に、本発明の第14参考例について説明する。 Next, a fourteenth reference example of the present invention is described.
第14参考例は、第13参考例におけるセルコンタクトホール712を開口してから、有機膜によりセルコンタクトホール712を埋め込み、有機膜とマスクを構成する多結晶シリコン膜709を一括でエッチバックした後に、有機膜を灰化してからチタニウム膜を堆積するようにしたものである。
In the fourteenth reference example, after the
第14参考例によれば、(1)多結晶シリコン膜709、酸化シリコン膜708及び窒化シリコン膜707の積層膜を、通常のリソグラフィ工程とエッチング工程により加工する工程と、(2)前記多結晶シリコン膜709をマスクとして、予め形成しておいた、上部と側壁を窒化シリコン膜704及び705で被われた構造を有するビット線703に対して、前記窒化シリコン膜704及び705をストッパーとしてエッチングし、予め形成しておいたプラグ701に対してセルコンタクトホール712を形成する工程と、(3)このセルコンタクトホール712を有機膜で埋め込み、この有機膜と上記工程(1)の多結晶シリコン膜709を一括でエッチバックする工程と、(4)前記有機膜を灰化し、前記セルコンタクトホール712を塞がない膜厚のチタニウムを堆積してから、熱処理によりチタニウムのシリサイド層713を形成する工程と、(5)窒化チタニウム膜714を堆積してから有機膜を堆積することにより、前記コンタクトホール712を埋め込む工程と、(6)前記有機膜、上記工程(5)の窒化チタニウム膜714を一括でエッチバックする工程と、(7)前記有機膜を灰化してから、窒化シリコン膜707をストッパーとして、第1工程の酸化シリコン膜708を、フッ化水素水溶液を用いてエッチングすることにより、キャパシタ電極716を形成する工程とを施して、半導体装置を製造するようにしたので、リソグラフィ工程での合わせ余裕の問題を改善することが可能である。これにより、製造歩留まりの高い半導体装置製造が可能である。
According to the fourteenth reference example, (1) a process of processing a laminated film of a
これに加えて、セルコンタクトホール712とキャパシタ電極716をリソグラフィ1工程で形成するようにしたので、製造コストが低い半導体装置製造が可能である。
In addition, since the
さらに、第14参考例では、セルコンタクトホール712のエッチング時に、多結晶シリコン膜709をマスクとして酸化シリコン膜708及び702をエッチングするようにしたので、マスク高さを抑えたエッチングが可能となり、半導体装置の一層の微細化に対応することが可能となる。
Furthermore, in the fourteenth reference example, when the
以上に加えて、窒化チタニウム膜714によりキャパシタ電極716を構成するようにしたので、酸化タンタルのような比誘電率の高いキャパシタ絶縁膜を使用することが可能である。
In addition to the above, since the
第14参考例では、ビット線703に対してセルコンタクトホール712の合わせがずれた場合でも、プラグ701に対するコンタクト面積を確保するという観点から、側壁の窒化シリコン膜705の間隔+2×リソグラフィ工程での合わせ余裕、程度にキャパシタ電極716を形成するためのホールパターン711を形成する必要がある。例えば、窒化シリコン膜705の間隔が0.08μmのとき、リソグラフィ工程での合わせ余裕に0.1μmを見積もると、形成すべきホールパターン711の最小サイズは0.28μmとなる。これは、通常のリソグラフィ工程で形成可能であるので、本参考例では多結晶シリコン膜を用いてサイドウォールを形成する段階を完全に削除することが可能である。
In the fourteenth reference example, even when the alignment of the
次に、本発明の第15参考例について説明する。 Next, a fifteenth reference example of the present invention is described.
図14は本発明の第15参考例を示す半導体装置の製造工程断面図(その1)、図15は本発明の第15参考例を示す半導体装置の製造工程断面図(その2)である。 FIG. 14 is a cross-sectional view of a semiconductor device manufacturing process (part 1) showing a fifteenth reference example of the present invention, and FIG. 15 is a cross-sectional view of a semiconductor device manufacturing process (part 2) showing a fifteenth reference example of the present invention.
(1)まず、図14(a)に示すように、通常の半導体装置製造工程を経て、素子分離領域、ワード線(ともに図示せず)、シリコン基板801、プラグ801A、ビット線804を順次形成する。ここで、プラグ801Aとビット線804の層間絶縁膜は、下層が窒化シリコン膜802、上層が酸化シリコン膜803で構成されていることを特徴としている。その後、酸化シリコン膜805を堆積してCMPで平坦化してから、窒化シリコン膜806を堆積する。
(1) First, as shown in FIG. 14A, an element isolation region, a word line (both not shown), a
(2)次に、図14(b)に示すように、酸化シリコン膜807と多結晶シリコン膜808を順次堆積してから、通常のリソグラフィ工程によりホールパターン809を形成する。その後、例えば、平行平板型エッチング装置を用いて、圧力20mTorr、SF6 /HBr=26/8cc/min、RFパワー=300W、冷却He圧力=4Torrの条件で、酸化シリコン膜807をストッパーとして多結晶シリコン膜808を異方的にエッチングしてから、例えば、マグネトロンエッチング装置を用いて、圧力=40mTorr、Ar/CO/C4 F8 =250/100/8cc/min、RFパワー=1300W、電極温度=40℃、冷却He圧力 センター/エッジ=3/45Torrの条件で窒化シリコン膜806をストッパーとして、酸化シリコン膜807を異方的にエッチングすることにより、ホール810を形成する。
(2) Next, as shown in FIG. 14B, a
(3)次に、図14(c)に示すように、レジスト(ホールパターン)809を灰化してから、多結晶シリコン膜を堆積し、例えば、電子サイクロトロン共鳴(以下、ECRと略す)エッチング装置を用いて、圧力=5mTorr、Cl2 =100cc/min、マイクロ波パワー400W、RFパワー=50W、電極温度=−20℃の条件で異方的にエッチングすることにより、サイドウォール811を形成し、ホール810よりも小さな開口径の、多結晶シリコンで構成されるエッチングマスク812を形成する。
(3) Next, as shown in FIG. 14C, after the resist (hole pattern) 809 is ashed, a polycrystalline silicon film is deposited, for example, an electron cyclotron resonance (hereinafter abbreviated as ECR) etching apparatus. Is used to anisotropically etch under conditions of pressure = 5 mTorr, Cl 2 = 100 cc / min, microwave power 400 W, RF power = 50 W, electrode temperature = −20 ° C., thereby forming a
(4)次に、図14(d)に示すように、エッチングマスク812に対して充分な選択比が得られる条件で、例えば、第1のステップでマグネトロンエッチング装置を用いて、圧力35mTorr、CHF3 /CO=30/170cc/min、RFパワー=1600W、冷却He背圧 センター/エッジ=3/70Torr、電極温度−10℃の条件で、窒化シリコン膜806をエッチングする。
(4) Next, as shown in FIG. 14 (d), under a condition that a sufficient selection ratio is obtained with respect to the
次に、第2のステップで、マグネトロンエッチング装置を用いて、圧力=30mTorr、Ar/C4 F8 /02=300/10/8cc/min、RFパワー=1500W、冷却He背圧 センター/エッジ=3/45Torr、電極温度=−10℃の条件で酸化シリコン膜805、及びビット線804よりも下層の酸化シリコン膜803を窒化シリコン膜802をストッパーとして異方的にエッチングしてから、第3のステップで、圧力=40mTorr、Ar/CH2 F2 /O2 =100/10/20cc/min、RFパワー=300W、冷却He背圧 センター/エッジ=3/45Torr、電極温度=−10℃の条件で窒化シリコン膜802をエッチングすることにより、プラグ801A上にコンタクトホール813を開口する。以下、コンタクトホール813をセルコンタクトホールを称する。
Then, in a second step, by using a magnetron etching apparatus, pressure = 30mTorr, Ar / C 4 F 8/02 = 300/10 / 8cc / min, RF power = 1500 W, the cooling He backpressure Center / Edge = The
(5)次に、図15(a)に示すように、セルコンタクトホール813を埋め込まない膜厚の多結晶シリコン膜814を堆積してから、酸化シリコン膜815を堆積することによりセルコンタクトホール813を埋め込む。
(5) Next, as shown in FIG. 15A, after depositing a
その後、多結晶シリコン膜814が露出するまで酸化シリコン膜815を、例えば、平行平板型エッチング装置を用いて、圧力=500mTorr、Ar/CHF3 /CF4 =400/20/20cc/min、RFパワー=200W、電極温度=0℃、冷却He圧力=15Torrの条件でエッチバックする。
Thereafter, the
(6)次に、図15(b)に示すように、前記酸化シリコン膜815をマスクとして多結晶シリコン膜814とエッチングマスク812を、例えば、マイクロ波ダウンフローエッチング装置を用いて、圧力=40Pa、CF4 /O2 =150/60cc/min、マイクロ波パワー=700W、電極温度=25℃の条件で等方的にエッチバックする。
(6) Next, as shown in FIG. 15 (b), using the
(7)次に、図15(c)に示すように、窒化シリコン膜806をストッパーとして、酸化シリコン膜807及び815をフッ化水素水溶液でエッチングすることにより、キャパシタ電極816を形成する。
(7) Next, as shown in FIG. 15C, the
その後、キャパシタ絶縁膜を堆積してからセルプレート電極を形成するための多結晶シリコン膜を堆積し、通常のリソフグラフィ工程によりセルプレート電極を形成する工程を施して半導体装置が製造される。 Thereafter, after depositing a capacitor insulating film, a polycrystalline silicon film for forming a cell plate electrode is deposited, and a step of forming a cell plate electrode by a normal lithographic process is performed to manufacture a semiconductor device.
第15参考例によれば、(1)多結晶シリコン膜808、酸化シリコン膜807の積層膜に、通常のリソグラフィ工程とエッチング工程により窒化シリコン膜806をストッパーとして開口したホールを、多結晶シリコンから成るサイドウォール811を用いて縮小する工程と、(2)開口径を縮小された多結晶シリコン膜812をマスクとし、プラグ801A直上の窒化シリコン膜802をストッパーとして、プラグ801Aに対してコンタクトホール813を形成する工程と、(3)このセルコンタクトホール813を塞がない膜厚の多結晶シリコン膜814を堆積してから、酸化シリコン膜815を堆積することにより、このセルコンタクトホール813を埋め込む工程と、(4)上記工程(3)の多結晶シリコン膜814をストッパーとして、セルコンタクトホール813を埋め込んだ酸化シリコン膜815をエッチバックしてから、前記酸化シリコン膜815をマスクとして、上記工程(3)の多結晶シリコン膜814及び上記工程(2)の多結晶シリコン膜812を等方的にエッチバックする工程と、窒化シリコン膜806をストッパーとして、上記工程(4)の酸化シリコン膜815と上記工程(1)の酸化シリコン膜807をフッ化水素水溶液を用いてエッチングすることにより、キャパシタ電極816を形成する工程とを施して、半導体装置を製造するようにしたので、セルコンタクトホール813とキャパシタ電極816をリソグラフィ1工程で形成することが可能となり、製造コストが低く、製造歩留まりが高い半導体装置を製造することができる。
According to the fifteenth reference example, (1) a hole formed in the laminated film of the
第15参考例では、ビット線804に垂直な方向に対して自己整合性を期待できないので、ビット線804に垂直な方向のマスクサイズを、ビット線804間隔に対して充分な合わせ余裕が確保できる程度に縮小しなければならない。しかし、ビット線804に平行な方向については、単位セル面積を越えない範囲でマスクサイズを大きくすることが可能である。これにより、充分なキャパシタ容量を確保することが可能となるので、性能を犠牲にすることなく半導体装置を製造することが可能である。
In the fifteenth reference example, since self-alignment cannot be expected in the direction perpendicular to the
次に、本発明の第16参考例について説明する。 Next, a sixteenth reference example of the present invention will be described.
この第16参考例は、第15参考例におけるセルコンタクトホール813を埋め込んだ酸化シリコン膜815をマスクとして、多結晶シリコン膜814とエッチングマスク812を異方的にエッチバックしてから、窒化シリコン膜806をストッパーとして酸化シリコン膜815及び807をフッ化水素水溶液でエッチングすることにより、キャパシタ電極816を形成するようにしたものである。
In the sixteenth reference example, the
第16参考例によれば、(1)多結晶シリコン膜808、酸化シリコン膜807の積層膜に、通常のリソグラフィ工程とエッチング工程により窒化シリコン膜806をストッパーとして開口したホール810を、多結晶シリコン膜からなるサイドウォール811を用いて縮小する工程と、(2)開口径を縮小された多結晶シリコン膜812をマスクとし、プラグ801A直上の窒化シリコン膜802をストッパーとして、プラグ801Aに対してセルコンタクトホール813を形成する工程と、(3)このセルコンタクトホール813を塞がない膜厚の多結晶シリコン膜814を堆積してから、酸化シリコン膜815を堆積することにより、前記コンタクトホール813を埋め込む工程と、(4)上記工程(3)の多結晶シリコン膜814をストッパーとして、セルコンタクトホール813を埋め込んだ酸化シリコン膜815をエッチバックしてから、前記酸化シリコン膜815をマスクとして、上記工程(3)の多結晶シリコン膜814及び上記工程(2)の多結晶シリコン膜812を異方的にエッチバックする工程と、(5)窒化シリコン膜806をストッパーとして、上記工程(4)の酸化シリコン膜815と上記工程(1)の酸化シリコン膜807をフッ化水素水溶液を用いてエッチングすることにより、キャパシタ電極816を形成する工程とを施して、半導体装置を製造するようにしたので、セルコンタクトホール813とキャパシタ電極816をリソグラフィ1工程で形成することが可能となり、製造コストが低く、製造歩留まりが高い半導体装置の製造が可能である。
According to the sixteenth reference example, (1) a
第16参考例では、ビット線804に垂直な方向に対して自己整合性を期待できないので、ビット線804に垂直な方向のマスクサイズを、ビット線804間隔に対して充分な合わせ余裕が確保できる程度に縮小しなければならない。しかし、ビット線804に平行な方向については、単位セル面積を越えない範囲でマスクサイズを大きくすることが可能である。これにより、充分なキャパシタ容量を確保することが可能となるので、性能を犠牲にすることなく、半導体装置を製造することが可能である。
In the sixteenth reference example, since self-alignment cannot be expected in the direction perpendicular to the
次に、本発明の第17参考例について説明する。 Next, a seventeenth reference example of the present invention will be described.
第17参考例は、第15参考例におけるセルコンタクトホール813を有機膜で埋め込み、この有機膜と、多結晶シリコン膜814及びエッチングマスク812を一括でエッチバックしてから、有機膜を灰化した後に、窒化シリコン膜806をストッパーとして酸化シリコン膜807をフッ化水素水溶液でエッチングすることにより、キャパシタ電極816を形成するようにしたものである。
In the seventeenth reference example, the
第17参考例によれば、(1)多結晶シリコン膜808、酸化シリコン膜807の積層膜に、通常のリソグラフィ工程とエッチング工程により窒化シリコン膜806をストッパーとして開口したホール810を、多結晶シリコン膜から成るサイドウォール811を用いて縮小する工程と、(2)開口径を縮小された多結晶シリコン膜812をマスクとし、プラグ801A直上の窒化シリコン膜802をストッパーとして、プラグ801Aに対してセルコンタクトホール813を形成する工程と、(3)このセルコンタクトホール813を塞がない膜厚の多結晶シリコン膜814を堆積してから、有機膜を堆積することにより、前記セルコンタクトホール813を埋め込む工程と、(4)この有機膜と、上記工程(3)の多結晶シリコン膜814及び上記工程(2)の多結晶シリコン膜812を一括でエッチバックする工程と、(5)有機膜を灰化した後に、窒化シリコン膜806をストッパーとして、上記工程(1)の酸化シリコン膜807をフッ化水素水溶液を用いてエッチングすることにより、キャパシタ電極816を形成する工程とを施して半導体装置を製造するようにしたので、セルコンタクトホール813とキャパシタ電極816をリソグラフィ1工程で形成することが可能となり、製造コストが低く、製造歩留まりが高い半導体装置製造が可能である。
According to the seventeenth reference example, (1) a
第17参考例では、ビット線804に垂直な方向に対して自己整合性を期待できないので、ビット線804に垂直な方向のマスクサイズを、ビット線804の間隔に対して充分な合わせ余裕が確保できる程度に縮小しなければならない。しかし、ビット線804に平行な方向については、単位セル面積を越えない範囲でマスクサイズを大きくすることが可能である。これにより、充分なキャパシタ容量を確保することが可能となるので、性能を犠牲にすることなく半導体装置を製造することが可能である。
In the seventeenth reference example, since self-alignment cannot be expected in the direction perpendicular to the
次に、本発明の第18参考例について説明する。 Next, an eighteenth reference example of the present invention will be described.
第18参考例は、第15参考例におけるプラグ形成後の、プラグ801Aとビット線804の層間絶縁膜が、上層が窒化シリコン膜802、下層が酸化シリコン膜803から構成されるようにしたものである。
In the eighteenth reference example, after the plug formation in the fifteenth reference example, the interlayer insulating film between the
第18参考例によれば、(1)多結晶シリコン膜808、酸化シリコン膜807の積層膜に、通常のリソグラフィ工程とエッチング工程により窒化シリコン膜806をストッパーとして開口したホール810を、多結晶シリコン膜から成るサイドウォール811を用いて縮小する工程と、(2)開口径を縮小された多結晶シリコン膜812をマスクとし、ビット線804直下の窒化シリコン膜802をストッパーとして、プラグ801Aに対してセルコンタクトホール813を形成する工程と、(3)このセルコンタクトホール813を塞がない膜厚の多結晶シリコン膜814を堆積してから、酸化シリコン膜815を堆積することにより、このセルコンタクトホール813を埋め込む工程と、(4)上記工程(3)の多結晶シリコン膜814をストッパーとして、セルコンタクトホール813を埋め込んだ酸化シリコン膜815をエッチバックしてから、この酸化シリコン膜815をマスクとして、上記工程(3)の多結晶シリコン膜814及び上記工程(2)の多結晶シリコン膜812を等方的にエッチバックする工程と、(5)窒化シリコン膜806をストッパーとして、上記工程(4)の酸化シリコン膜815と上記工程(1)の酸化シリコン膜807をフッ化水素水溶液を用いてエッチングすることにより、キャパシタ電極816を形成する工程とを施して、半導体装置を製造するようにしたので、セルコンタクトホール813とキャパシタ電極816をリソグラフィ1工程で形成することが可能となり、製造コストが低く、製造歩留まりが高い半導体装置製造が可能である。
According to the eighteenth reference example, (1) a
第18参考例では、ビット線804に垂直な方向に対して自己整合性を期待できないので、ビット線804に垂直な方向のマスクサイズを、ビット線804の間隔に対して充分な合わせ余裕が確保できる程度に縮小しなければならない。しかし、ビット線804に平行な方向については、単位セル面積を超えない範囲でマスクサイズを大きくすることが可能である。これにより、充分なキャパシタ容量を確保することが可能となるので、性能を犠牲にすることなく、半導体装置を製造することが可能である。
In the eighteenth reference example, since self-alignment cannot be expected in the direction perpendicular to the
次に、本発明の第19参考例について説明する。 Next, a nineteenth reference example of the present invention is described.
第19参考例は、図14(a)〜(d)の工程を行った後に、図12(d)の工程と図13(a)〜(c)の工程までを施すようにしたものである。 In the nineteenth reference example, after the processes of FIGS. 14A to 14D are performed, the process of FIG. 12D and the processes of FIGS. 13A to 13C are performed. .
すなわち、第19参考例は、第15参考例におけるセルコンタクトホール813を開口してから、(1)そのセルコンタクトホール813を塞がない膜厚のチタニウム膜をCVDにより堆積してから、熱処理によりプラグの多結晶シリコン膜とチタニウム膜を反応させることによりシリサイド層を形成する工程と、(2)未反応部分のチタニウム膜をアンモニアと過酸化水素水の混合水溶液により除去してから、CVDによりセルコンタクトホール813を塞がない膜厚の窒化チタニウム膜を堆積する工程と、(3)前記セルコンタクトホール813を酸化シリコン膜815で埋め込み、窒化チタニウム膜が露出するまで酸化シリコン膜815をエッチバックする工程と、(3)この酸化シリコン膜815をマスクとして、窒化チタニウム膜、シリサイド層及びマスクの多結晶シリコン膜812を酸化シリコン膜807が露出するまでエッチバックする工程と、(4)窒化シリコン膜806をストッパーとして、埋め込みに用いた酸化シリコン膜815と酸化シリコン膜807をフッ化水素水溶液でエッチングすることにより、キャパシタ電極816を形成する工程とを施した後に、キャパシタ絶縁膜として、例えば、CVDにより酸化タンタル膜を堆積してから、セルプレート電極膜として、例えば、CVDにより窒化チタニウム膜を堆積し、通常のリソグラフィとエッチングによりセルプレート電極を形成する工程を施して半導体装置が製造される。
That is, in the nineteenth reference example, after the
第19参考例によれば、(1)多結晶シリコン膜808、酸化シリコン膜807の積層膜に、通常のリソグラフィ工程とエッチング工程により窒化シリコン膜806をストッパーとして開口したホール810を、多結晶シリコン膜から成るサイドウォール811を用いて縮小する工程と、(2)開口径を縮小された多結晶シリコン膜812をマスクとし、プラグ801A直上の窒化シリコン膜802をストッパーとして、プラグ801Aに対してコンタクトホール813を形成する工程と、(3)このセルコンタクトホール813を塞がない膜厚のチタニウム膜をCVDにより堆積してから、熱処理によりプラグ801Aの多結晶シリコン膜とチタニウム膜を反応させることによりシリサイド層を形成する工程と、(4)未反応部分のチタニウム膜をアンモニアと過酸化水素水の混合水溶液により除去してから、CVDによりセルコンタクトホール813を塞がない膜厚の窒化チタニウム膜を堆積する工程と、(5)前記コンタクトホール813を酸化シリコン膜815で埋め込み、窒化チタニウム膜が露出するまで酸化シリコン膜815をエッチバックする工程と、(6)この酸化シリコン膜815をマスクとして、窒化チタニウム膜、シリサイド層及びマスクの多結晶シリコン膜812を酸化シリコン膜807が露出するまでエッチバックする工程と、(7)窒化シリコン膜806をストッパーとして、上記工程(5)の酸化シリコン膜815と上記工程(1)の酸化シリコン膜807をフッ化水素水溶液でエッチングすることにより、キャパシタ電極816を形成する工程とを施して、半導体装置を製造するようにしたので、セルコンタクトホール813とキャパシタ電極816をリソグラフィ1工程で形成することが可能となり、製造コストが低く、製造歩留まりが高い半導体装置の製造が可能である。
According to the nineteenth reference example, (1) a
更に、第19参考例では、窒化チタニウム膜によりキャパシタ電極816を構成するようにしたので、酸化タンタルのような比誘電率の高いキャパシタ電極を使用することが可能である。
Furthermore, in the nineteenth reference example, since the
第19参考例では、ビット線804に垂直な方向に対して自己整合性を期待できないので、ビット線804に垂直な方向のマスクサイズを、ビット線804の間隔に対して充分な合わせ余裕が確保できる程度に縮小しなければならない。しかし、ビット線804に平行な方向については、単位セル面積を超えない範囲でマスクサイズを大きくすることが可能である。これにより、充分なキャパシタ容量を確保することが可能となるので、性能を犠牲にすることなく半導体装置を製造することが可能である。
In the nineteenth reference example, since self-alignment cannot be expected in the direction perpendicular to the
次に、本発明の第20参考例について説明する。 Next, a twentieth reference example of the present invention will be described.
第20参考例では、第19参考例における有機膜を用いてキャパシタ電極816を形成するためのセルコンタクトホール813を埋め込み、有機膜と窒化チタニウム膜・シリサイド層・多結晶シリコン膜812を一括でエッチバックするようにしたものである。
In the twentieth reference example, the
第20参考例によれば、(1)多結晶シリコン膜808、酸化シリコン膜807の積層膜に、通常のリソグラフィ工程とエッチング工程により窒化シリコン膜806をストッパーとして開口したホール810を、多結晶シリコン膜から成るサイドウォール811を用いて縮小する工程と、(2)開口径を縮小された多結晶シリコン膜812をマスクとし、プラグ801A直上の窒化シリコン膜802をストッパーとして、プラグ801Aに対してコンタクトホール813を形成する工程と、(3)このセルコンタクトホール813を塞がない膜厚のチタニウム膜をCVDにより堆積してから、熱処理によりプラグ801Aの多結晶シリコン膜とチタニウム膜を反応させることによりシリサイド層を形成する工程と、(4)未反応部分のチタニウム膜をアンモニアと過酸化水素水の混合水溶液により除去してから、CVDによりセルコンタクトホール813を塞がない膜厚の窒化チタニウム膜を堆積する工程と、(5)前記セルコンタクトホール813を有機膜で埋め込み、この有機膜と、窒化チタニウム膜、シリサイド層及びマスクの多結晶シリコン膜812を一括でエッチバックする工程と、(6)有機膜を灰化してから、窒化シリコン膜806をストッパーとして、上記工程(1)の酸化シリコン膜807をフッ化水素水溶液でエッチングすることにより、キャパシタ電極816を形成する工程とを施し、半導体装置を製造するようにしたので、セルコンタクトホール813とキャパシタ電極816をリソグラフィ1工程で形成することが可能となり、製造コストが低く、製造歩留まりが高い半導体装置の製造が可能である。
According to the twentieth reference example, (1) a
更に、第20参考例では、窒化チタリウム膜によりキャパシタ電極816を構成するようにしたので、酸化タンタルのような比誘電率の高いキャパシタ電極を使用することが可能である。
Furthermore, in the twentieth reference example, the
第20参考例では、ビット線804に垂直な方向に対して自己整合性を期待できないので、ビット線804に垂直な方向のマスクサイズを、ビット線804の間隔に対して充分な合わせ余裕が確保できる程度に縮小しなければならない。しかし、ビット線804に平行な方向については、単位セル面積を超えない範囲でマスクサイズを大きくすることが可能である。これにより、充分なキャパシタ容量を確保することが可能となるので、性能を犠牲にすることなく半導体装置を製造することが可能である。
In the 20th reference example, since self-alignment cannot be expected in the direction perpendicular to the
次に、本発明の第21参考例について説明する。 Next, a twenty-first reference example of the present invention will be described.
第21参考例は、第19参考例におけるセルコンタクトホール813を開口してから、有機膜によりセルコンタクトホール813を埋め込み、有機膜とマスクを構成する多結晶シリコン膜812を一括でエッチバックした後に、有機膜を灰化してからチタニウム膜を堆積するようにしたものである。
In the twenty-first reference example, after opening the
第21参考例によれば、(1)多結晶シリコン膜808、酸化シリコン膜807の積層膜に、通常のリソグラフィ工程とエッチング工程により窒化シリコン膜806をストッパーとして開口したホール810を、多結晶シリコン膜から成るサイドウォール811を用いて縮小する工程と、(2)開口径を縮小された多結晶シリコン膜812をマスクとし、プラグ801A直上の窒化シリコン膜802をストッパーとして、プラグ801Aに対してコンタクトホール813を形成する工程と、(3)このセルコンタクトホール813を有機膜で埋め込み、この有機膜と上記工程(2)の多結晶シリコン膜812を一括でエッチバックする工程と、(4)有機膜を灰化し、前記コンタクトホール813を塞がない膜厚のチタニウム膜を堆積してから、熱処理によりシリサイド層を形成する工程と、(5)窒化チタニウム膜を堆積してから有機膜を堆積することにより、前記コンタクトホール813を埋め込む工程と、(6)前記有機膜、上記工程(5)の窒化チタニウム膜を一括でエッチバックする工程と、(7)有機膜を灰化してから、窒化シリコン膜806をストッパーとして、上記工程(1)の酸化シリコン膜807をフッ化水素水溶液を用いてエッチングすることにより、キャパシタ電極816を形成する工程とを施して、半導体装置を製造するようにしたので、セルコンタクトホール813とキャパシタ電極816をリソグラフィ1工程で形成することが可能となり、製造コストが低く、製造歩留まりが高い半導体装置の製造が可能である。
According to the twenty-first reference example, (1) a
更に、第21参考例では、窒化チタニウム膜によりキャパシタ電極816を構成するようにしたので、酸化タンタルのような比誘電率の高いキャパシタ電極を使用することが可能である。
Furthermore, in the twenty-first reference example, since the
第21参考例では、ビット線804に垂直な方向に対して自己整合性を期待できないので、ビット線804に垂直な方向のマスクサイズを、ビット線804の間隔に対して充分な合わせ余裕が確保できる程度に縮小しなければならない。しかし、ビット線804に平行な方向については、単位セル面積を超えない範囲でマスクサイズを大きくすることが可能である。これにより、充分なキャパシタ容量を確保することが可能となるので、性能を犠牲にすることなく半導体装置を製造することが可能である。
In the twenty-first reference example, since self-alignment cannot be expected in the direction perpendicular to the
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。 In addition, this invention is not limited to the said Example, Based on the meaning of this invention, a various deformation | transformation is possible and these are not excluded from the scope of the present invention.
本発明の半導体装置の製造方法によれば、特に、半導体装置における配線形成方法、電極形成方法およびコンタクトホール形成方法に好適である。 The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention is particularly suitable for a wiring formation method, an electrode formation method, and a contact hole formation method in a semiconductor device.
101,501,600,700,801 シリコン基板
102 素子分離領域
103,502 オフセット絶縁膜
104,503 トランスファゲート
105,504 第1の絶縁膜
106,508,601,701,801A プラグ
107,505 第2の絶縁膜
108 ビット線の反転パターン
109 グルーブ(コンタクトホール)
110,603,703,804 ビット線
111 第3の絶縁膜
112 サイドウォール
113 第4の絶縁膜
114,610A,711,809 ホールパターン
115 キャパシタ電極コンタクトホール
506 コンタクトホールパターン(レジスト)
507 コンタクトホール
602,606,608,613,702,706,708,715,803,805,807,815 酸化シリコン膜
604,704 上部の窒化シリコン膜
605,705 側壁の窒化シリコン膜
607,707,802,806 窒化シリコン膜
609,612,709,808,814 多結晶シリコン膜
610,710 レジスト
611,712,813 セルコンタクトホール
614,716,816 キャパシタ電極
713 チタニウムのシリサイド層
714 窒化チタニウム膜
810 ホール
811 サイドウォール
812 多結晶シリコン膜(エッチングマスク)
101, 501, 600, 700, 801
110, 603, 703, 804
507
Claims (6)
(a)第1の多結晶シリコン膜、第1の酸化シリコン膜及び第1の窒化シリコン膜の積層膜をリソグラフィ工程とエッチング工程により加工する工程と、
(b)前記第1の多結晶シリコン膜をマスクとして、予め形成しておいた、上部と側壁を第2の窒化シリコン膜で被われた構造を有するビット線に対して、前記第2の窒化シリコン膜をストッパーとしてエッチングし、シリコン基板に接続されるとともに層間絶縁膜に予め形成しておいたプラグに対してコンタクトホールを形成する工程と、
(c)該コンタクトホールを塞がない膜厚の第2の多結晶シリコン膜を堆積した後に、第2の酸化シリコン膜を堆積することにより、前記コンタクトホールを埋め込む工程と、
(d)上記工程(c)の前記第2の多結晶シリコン膜をストッパーとして、前記コンタクトホールを埋め込んだ前記第2の酸化シリコン膜をエッチバックした後に、該第2の酸化シリコン膜をマスクとして、上記工程(c)の前記第2の多結晶シリコン膜及び上記工程(a)の前記第1の多結晶シリコン膜を等方的にエッチバックする工程と、
(e)前記第1の窒化シリコン膜をストッパーとして、上記工程(d)の第2の酸化シリコン膜と上記工程(a)の第1の酸化シリコン膜をフッ化水素水溶液を用いてエッチングすることにより、キャパシタ電極を形成する工程とを施し、
(f)前記キャパシタ電極と前記シリコン基板を接続するコンタクトホール、及び前記キャパシタ電極をリソグラフィ1工程で形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 In a method for manufacturing a semiconductor device having a contact hole forming step for connecting a capacitor electrode of a semiconductor device and a silicon substrate, and a capacitor electrode forming step,
(A) a step of processing by the first polycrystalline silicon film, the first silicon oxide film and lithography a stacked film of the first silicon nitride film and etching steps,
(B) as a mask said first polycrystalline silicon film was previously formed, with respect to the bit line having a covered structure with top and side walls in the second silicon nitride film, the second nitride Etching using a silicon film as a stopper, forming a contact hole for a plug connected to the silicon substrate and previously formed in the interlayer insulating film ;
(C) burying the contact hole by depositing a second silicon oxide film after depositing a second polycrystalline silicon film having a thickness that does not block the contact hole;
Said second polycrystalline silicon film (d) the step (c) as a stopper, the second silicon oxide film embedded with the contact hole after the etching back, the second silicon oxide film as a mask a step of isotropically etching back said first polysilicon film in the above step (c) the second polycrystalline silicon film and the step (a), the
(E) the first silicon nitride film as a stopper, be etched using the first oxide silicon film hydrogen fluoride aqueous solution of the second silicon oxide film and the step of said step (d) (a) And a step of forming a capacitor electrode,
(F) a contact hole for connecting the capacitor electrode and the silicon substrate, and a method of manufacturing a semiconductor device characterized by forming the capacitor electrode in a lithographic 1 step.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004229591A JP4196898B2 (en) | 2004-08-05 | 2004-08-05 | Manufacturing method of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004229591A JP4196898B2 (en) | 2004-08-05 | 2004-08-05 | Manufacturing method of semiconductor device |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP35651498A Division JP3642965B2 (en) | 1998-12-15 | 1998-12-15 | Manufacturing method of semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005033215A JP2005033215A (en) | 2005-02-03 |
JP4196898B2 true JP4196898B2 (en) | 2008-12-17 |
Family
ID=34214355
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004229591A Expired - Fee Related JP4196898B2 (en) | 2004-08-05 | 2004-08-05 | Manufacturing method of semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4196898B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100766236B1 (en) * | 2006-05-26 | 2007-10-10 | 주식회사 하이닉스반도체 | Manufacturing Method of Flash Memory Device |
-
2004
- 2004-08-05 JP JP2004229591A patent/JP4196898B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2005033215A (en) | 2005-02-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4152276B2 (en) | Semiconductor device using nitride film formed by low temperature atomic layer deposition as an etching stop layer and method for manufacturing the same | |
JP4322912B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
US7741222B2 (en) | Etch stop structure and method of manufacture, and semiconductor device and method of manufacture | |
US7501672B2 (en) | Method and structure for a self-aligned silicided word line and polysilicon plug during the formation of a semiconductor device | |
JP3495955B2 (en) | Semiconductor memory device and method of manufacturing the same | |
JP2004064083A (en) | Semiconductor device having self-aligned junction region contact hole and method of manufacturing the same | |
US11251188B2 (en) | Semiconductor memory device and a method of fabricating the same | |
US8101515B2 (en) | Methods of manufacturing semiconductor devices having contact plugs in insulation layers | |
US6933190B2 (en) | Semiconductor device having a capacitor with rare metal electrode | |
KR20040017038A (en) | Contact structure of semiconductro device and method for fabricating the same | |
JP2009021598A (en) | Method for forming contact structure having contact spacer and method for manufacturing semiconductor device using it | |
US6331478B1 (en) | Methods for manufacturing semiconductor devices having chamfered metal silicide layers | |
JPH08264531A (en) | Semiconductor device and fabrication thereof | |
JP2004128395A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device | |
KR20090068135A (en) | Manufacturing Method of Semiconductor Device | |
KR20020037684A (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
US20080150014A1 (en) | Semiconductor Device and Method for Fabricating the Same | |
KR20020031283A (en) | Integrated Circuit Device And Method For Manufacture The Same | |
JP3642965B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
US20060118886A1 (en) | Method of forming bit line contact via | |
US20070269979A1 (en) | Method of forming a pattern and method of manufacturing a semiconductor device using the same | |
JP4196898B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
US7566654B2 (en) | Method for manufacturing a semiconductor device including interconnections having a smaller width | |
US7494864B2 (en) | Method for production of semiconductor device | |
JP2005051249A (en) | Manufacturing method of semiconductor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080520 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080710 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080909 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080922 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111010 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111010 Year of fee payment: 3 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111010 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111010 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121010 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121010 Year of fee payment: 4 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121010 Year of fee payment: 4 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121010 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131010 Year of fee payment: 5 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |