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JPH1126712A - Semiconductor integrated circuit device, its manufacturing method and its manufacturing device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device, its manufacturing method and its manufacturing device

Info

Publication number
JPH1126712A
JPH1126712A JP9172684A JP17268497A JPH1126712A JP H1126712 A JPH1126712 A JP H1126712A JP 9172684 A JP9172684 A JP 9172684A JP 17268497 A JP17268497 A JP 17268497A JP H1126712 A JPH1126712 A JP H1126712A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
integrated circuit
circuit device
manufacturing
semiconductor integrated
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.)
Pending
Application number
JP9172684A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinpei Iijima
晋平 飯島
Yasuhiro Sugawara
安浩 菅原
Shizunori Oyu
静憲 大湯
Isamu Asano
勇 浅野
Takeshi Tamaru
剛 田丸
Masato Kunitomo
正人 國友
Masayuki Nakada
昌之 中田
Yuzuru Oji
譲 大路
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
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP9172684A priority Critical patent/JPH1126712A/en
Publication of JPH1126712A publication Critical patent/JPH1126712A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 情報蓄積用容量素子のリーク電流を減少す
る。 【解決手段】 情報蓄積用容量素子Cを構成する下部電
極60を、堆積された非晶質シリコン膜の固相結晶化に
よる多結晶シリコン膜により構成し、また、下部電極6
0の加工にCMP法を用いる。また、情報蓄積用容量素
子Cを構成する容量絶縁膜61を、窒化シリコン膜と多
結晶の酸化タンタル膜とで構成する。窒化シリコン膜は
CVD法により形成し、酸化タンタル膜は、非晶質の酸
化タンタル膜をCVD法により堆積した後、酸化性雰囲
気で熱処理することにより形成する。さらに、情報蓄積
用容量素子Cを構成する上部電極62をCVD法による
窒化チタン膜で構成する。窒化チタン膜の真性応力は1
GPa以下となるようにする。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To reduce leakage current of an information storage capacitor. SOLUTION: A lower electrode 60 constituting an information storage capacitive element C is constituted by a polycrystalline silicon film obtained by solid-phase crystallization of a deposited amorphous silicon film.
The CMP method is used for the processing of No. 0. Further, the capacitance insulating film 61 constituting the information storage capacitance element C is composed of a silicon nitride film and a polycrystalline tantalum oxide film. The silicon nitride film is formed by a CVD method, and the tantalum oxide film is formed by depositing an amorphous tantalum oxide film by a CVD method and then performing heat treatment in an oxidizing atmosphere. Further, the upper electrode 62 of the information storage capacitor C is formed of a titanium nitride film formed by a CVD method. The intrinsic stress of the titanium nitride film is 1
GPa or less.

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
置およびその製造技術に関し、特に、DRAM(Dynami
c Random Access 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 semiconductor integrated circuit device and its manufacturing technique, and more particularly to a DRAM (Dynami
(c) Random Access Memory).

【0002】[0002]

【従来の技術】DRAM(Dynamic Random Access Memo
ry)のメモリセルは、半導体基板の主面上にマトリクス
状に配置された複数のワード線と複数のビット線との交
点に配置され、1個のメモリセル選択用MISFET(M
etal Insulator SemiconductorField Effect Transisto
r) とこれに直列に接続された1個の情報蓄積用容量素
子(キャパシタ)とで構成されている。メモリセル選択
用MISFETは、周囲を素子分離領域で囲まれた活性
領域に形成され、主としてゲート酸化膜、ワード線と一
体に構成されたゲート電極およびソース、ドレインを構
成する一対の半導体領域で構成されている。ビット線
は、メモリセル選択用MISFETの上部に配置され、
その延在方向に隣接する2個のメモリセル選択用MIS
FETによって共有されるソース、ドレインの一方と電
気的に接続されている。情報蓄積用容量素子は、同じく
メモリセル選択用MISFETの上部に配置され、上記
ソース、ドレインの他方と電気的に接続されている。
2. Description of the Related Art DRAM (Dynamic Random Access Memory)
The ry) memory cells are arranged at intersections of a plurality of word lines and a plurality of bit lines arranged in a matrix on the main surface of the semiconductor substrate, and one memory cell selecting MISFET (M
etal Insulator SemiconductorField Effect Transisto
r) and one information storage capacitance element (capacitor) connected in series to this. The memory cell selection MISFET is formed in an active region surrounded by an element isolation region, and mainly includes a gate oxide film, a gate electrode integrally formed with a word line, and a pair of semiconductor regions forming a source and a drain. Have been. The bit line is arranged above the memory cell selecting MISFET,
Two memory cell selecting MISs adjacent in the extending direction
It is electrically connected to one of the source and drain shared by the FET. The information storage capacitance element is similarly disposed above the memory cell selection MISFET, and is electrically connected to the other of the source and the drain.

【0003】特開平7−7084号公報は、ビット線の
上部に情報蓄積用容量素子を配置するキャパシタ・オー
バー・ビットライン(Capacitor Over Bitline)構造のD
RAMを開示している。この公報に記載されたDRAM
は、メモリセルの微細化に伴う情報蓄積用容量素子の蓄
積電荷量(Cs)の減少を補うために、ビット線の上部に
配置した情報蓄積用容量素子の下部電極(蓄積電極)を
円筒状に加工することによってその表面積を増やし、そ
の上部に容量絶縁膜と上部電極(プレート電極)とを形
成している。
[0003] Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-7084 discloses a capacitor over bit line (Capacitor Over Bitline) structure in which an information storage capacitor is arranged above a bit line.
A RAM is disclosed. DRAM described in this publication
The lower electrode (storage electrode) of the information storage capacitor disposed above the bit line is formed in a cylindrical shape in order to compensate for the decrease in the storage charge (Cs) of the information storage capacitor accompanying the miniaturization of the memory cell. The capacitance insulating film and the upper electrode (plate electrode) are formed thereon.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のDRA
Mは、円筒状に加工した下部電極の内壁と外壁とを蓄積
電荷量確保のための有効領域として利用するため、メモ
リセルが微細になるにつれて円筒の高さも増加してい
く。
SUMMARY OF THE INVENTION The above prior art DRA
M uses the inner wall and outer wall of the lower electrode processed into a cylindrical shape as an effective area for securing the amount of accumulated charges. Therefore, the height of the cylinder increases as the memory cell becomes finer.

【0005】しかし、円筒の高さを増加するとメモリセ
ルの形成される領域と周辺回路領域との段差が大きくな
り、その上層に形成される配線あるいは接続孔の加工の
際のフォトリソグラフィのプロセスマージンが低下す
る。このため、情報蓄積用容量素子と同層の絶縁膜を周
辺回路領域に形成して段差を解消しても、その周辺回路
上の絶縁膜に開口する絶縁膜のアスペクト比が大きくな
り加工工程の負担が大きくなる。
However, when the height of the cylinder is increased, the step between the region where the memory cell is formed and the peripheral circuit region is increased, and the process margin of photolithography when processing the wiring or connection hole formed thereover is increased. Decrease. For this reason, even if an insulating film of the same layer as the information storage capacitor is formed in the peripheral circuit region to eliminate the step, the aspect ratio of the insulating film opened in the insulating film on the peripheral circuit becomes large, and the processing step becomes large. The burden increases.

【0006】また、円筒の高さを増加しても情報蓄積用
容量素子の容量絶縁膜にシリコン窒化膜を用いた場合に
はその誘電率の低さおよび必要膜厚の限界から蓄積電荷
量の確保が困難となってきている。
Even when the height of the cylinder is increased, when a silicon nitride film is used as the capacitance insulating film of the information storage capacitance element, the amount of accumulated charge cannot be reduced due to the low dielectric constant and the limit of the required film thickness. It is becoming difficult to secure.

【0007】また、シリコン窒化膜は、リーク電流の低
減のため850℃以上の熱処理が必要であるが、その熱
処理工程前にすでに形成しているメモリセル選択用MI
SFET等に悪影響を及ぼし、誤動作等の原因の一つに
なっている。
The silicon nitride film requires a heat treatment at 850 ° C. or higher to reduce the leakage current. However, the memory cell selecting MI already formed before the heat treatment step is performed.
It adversely affects SFETs and the like, and is one of the causes of malfunctions and the like.

【0008】本発明の目的は、微細化しても必要な蓄積
電荷量を確保することができる情報蓄積用容量素子を有
する半導体集積回路装置およびその製造技術を提供する
ことにある。
An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device having an information storage capacitance element capable of securing a required amount of stored charge even when miniaturized, and a manufacturing technique therefor.

【0009】また、本発明の目的は、メモリセルアレイ
領域と周辺回路領域との段差を解消した場合に、周辺回
路領域に形成する接続孔の開口を容易にすることができ
る半導体集積回路装置の構造および製造技術を提供する
ことにある。
Another object of the present invention is to provide a structure of a semiconductor integrated circuit device capable of facilitating opening of a connection hole formed in a peripheral circuit region when a step between a memory cell array region and a peripheral circuit region is eliminated. And manufacturing technology.

【0010】また、本発明の目的は、情報蓄積用容量素
子のリーク電流を低減し、蓄積電荷量の確保を容易にす
る技術を提供することにある。
It is another object of the present invention to provide a technique for reducing a leak current of an information storage capacitor and facilitating securing an amount of stored charge.

【0011】また、本発明の目的は、情報蓄積用容量素
子のリーク電流を低減することに寄与する情報蓄積用容
量素子を構成する下部電極の構造および製造技術を提供
することにある。
It is another object of the present invention to provide a structure and a manufacturing technique of a lower electrode constituting an information storage capacitor which contributes to reducing a leak current of the information storage capacitor.

【0012】また、本発明の目的は、情報蓄積用容量素
子のリーク電流を低減することに寄与する情報蓄積用容
量素子を構成する容量絶縁膜の構造および製造技術を提
供することにある。
It is another object of the present invention to provide a structure and a manufacturing technique of a capacitor insulating film constituting an information storage capacitor which contributes to reducing a leak current of the information storage capacitor.

【0013】また、本発明の目的は、情報蓄積用容量素
子のリーク電流を低減することに寄与する情報蓄積用容
量素子を構成する上部電極の構造および製造技術を提供
することにある。
Another object of the present invention is to provide a structure and a manufacturing technique of an upper electrode constituting an information storage capacitor which contributes to reducing a leak current of the information storage capacitor.

【0014】また、本発明の目的は、必要な蓄積電荷量
を確保し、かつ製造工程全般の低温化を図って、信頼性
の高い半導体集積回路装置を得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 obtaining a highly reliable semiconductor integrated circuit device by securing a required amount of accumulated charge and lowering the temperature of the whole manufacturing process. is there.

【0015】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.

【0016】[0016]

【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.

【0017】(1)本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、メモリセル選択用MISFETとこれに直列に
接続された情報蓄積用容量素子とでメモリセルを構成
し、上方に開孔部を有する筒形の多結晶シリコン膜から
なる下部電極、下部電極の表面に形成された容量絶縁膜
および容量絶縁膜を挟み下部電極に対向して形成された
上部電極を備えた情報蓄積用容量素子をメモリセル選択
用MISFETの上部に配置したDRAMを有する半導
体集積回路装置の製造方法であって、(a)半導体基板
の主面に形成したメモリセル選択用MISFETの上部
に第1絶縁膜を堆積した後、第1絶縁膜を開孔して溝を
形成する工程、(b)溝の内部を含む第1絶縁膜の上部
に、不純物が含有された非晶質シリコン膜を溝が埋まら
ない膜厚で堆積する工程、(c)非晶質シリコン膜の上
部に溝が埋まるような膜厚の第2絶縁膜を堆積する工
程、(d)溝が形成された領域の第2絶縁膜および第1
絶縁膜の上部の非晶質シリコン膜を除去することによ
り、溝の内部のみに非晶質シリコン膜を残す工程、
(e)第1の熱処理を施し、非晶質シリコン膜を固相成
長させ、多結晶シリコン膜に変換する工程、(f)溝と
これに隣接する溝との隙間の第1絶縁膜および溝の内部
の第2絶縁膜を除去し、上方に開孔部を有する筒形の下
部電極を形成する工程、(g)下部電極の表面に容量絶
縁膜を形成し、第2の熱処理を施して容量絶縁膜を改質
する工程、を含むものである。
(1) In a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention, a memory cell is constituted by a memory cell selecting MISFET and an information storage capacitor connected in series to the MISFET, and an opening is formed upward. A lower electrode made of a cylindrical polycrystalline silicon film, a capacitor insulating film formed on the surface of the lower electrode, and an information storage capacitor having an upper electrode formed opposite the lower electrode with the capacitor insulating film interposed therebetween. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device having a DRAM arranged above a memory cell selecting MISFET, wherein (a) a first insulating film is deposited on the memory cell selecting MISFET formed on a main surface of a semiconductor substrate. Forming a groove by opening the first insulating film, and (b) forming a film on the first insulating film including the inside of the groove so that the amorphous silicon film containing impurities is not filled with the groove. Deposit on Extent, (c) depositing a second insulating film having a thickness such as grooves in the upper part of the amorphous silicon film is filled, a second insulating film and the first region is formed (d) the groove
Removing the amorphous silicon film on the insulating film to leave an amorphous silicon film only inside the trench;
(E) performing a first heat treatment to grow the amorphous silicon film in a solid phase and convert it to a polycrystalline silicon film; (f) a first insulating film and a groove in a gap between the groove and a groove adjacent thereto Forming a cylindrical lower electrode having an opening above, and (g) forming a capacitive insulating film on the surface of the lower electrode and performing a second heat treatment. Modifying the capacitance insulating film.

【0018】(2)また、本発明の半導体集積回路装置
の製造方法は、前記同様の構成を有する半導体集積回路
装置の製造方法であって、(a)半導体基板の主面に形
成したメモリセル選択用MISFETの上部に第1絶縁
膜を堆積した後、第1絶縁膜を開孔して溝を形成する工
程、(b)溝の内部を含む第1絶縁膜の上部に、不純物
が含有された非晶質シリコン膜を溝が埋まらない膜厚で
堆積する工程、(c)非晶質シリコン膜の上部に溝が埋
まるような膜厚の第2絶縁膜を堆積する工程、(d)溝
が形成された領域の第2絶縁膜および第1絶縁膜の上部
の非晶質シリコン膜を除去することにより、溝の内部の
みに非晶質シリコン膜を残す工程、(e)溝とこれに隣
接する溝との隙間の第1絶縁膜および溝の内部の第2絶
縁膜を除去し、上方に開孔部を有する筒形の非晶質シリ
コン膜を露出する工程、(f)第1の熱処理を施し、非
晶質シリコン膜を固相成長させ、多結晶シリコン膜に変
換し、下部電極を形成する工程、(g)下部電極の表面
に容量絶縁膜を形成し、第2の熱処理を施して容量絶縁
膜を改質する工程、を含むものである。
(2) A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device having the same configuration as described above, wherein (a) a memory cell formed on a main surface of a semiconductor substrate. Depositing a first insulating film on the upper part of the selection MISFET and then forming a groove by opening the first insulating film; (b) an impurity is contained in the upper part of the first insulating film including the inside of the groove; (C) depositing a second insulating film having a thickness such that the trench is buried above the amorphous silicon film, and (d) trench. Removing the amorphous silicon film above the second insulating film and the first insulating film in the region where the is formed to leave an amorphous silicon film only inside the groove, and (e) forming the groove and the The first insulating film in the gap with the adjacent groove and the second insulating film inside the groove are removed. Exposing a cylindrical amorphous silicon film having an opening to the lower electrode, (f) performing a first heat treatment to solid-phase grow the amorphous silicon film, convert the amorphous silicon film into a polycrystalline silicon film, And (g) forming a capacitive insulating film on the surface of the lower electrode and performing a second heat treatment to modify the capacitive insulating film.

【0019】このような(1)および(2)記載の半導
体集積回路装置の製造方法によれば、下部電極を非晶質
シリコン膜の固相成長により形成された多結晶シリコン
膜とするため、その表面を平坦にすることができ、欠陥
キャパシタの発生を防止する上で効果がある。
According to the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device described in (1) and (2), since the lower electrode is a polycrystalline silicon film formed by solid phase growth of an amorphous silicon film, The surface can be flattened, which is effective in preventing occurrence of a defective capacitor.

【0020】(3)なお、前記(2)記載の半導体集積
回路装置の製造方法の場合には、上方に開孔部を有する
筒形の非晶質シリコン膜を露出させた後、非晶質シリコ
ン膜の表面に凹凸を形成する工程を含むことができる。
(3) In the case of the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to (2), after exposing a cylindrical amorphous silicon film having an opening above, The method may include a step of forming irregularities on the surface of the silicon film.

【0021】このような半導体集積回路装置の製造方法
によれば、表面に凹凸を形成するため、下部電極の表面
積を増加して必要蓄積電荷量の確保を容易にし、円筒の
高さを低くすることが可能である。
According to such a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, in order to form irregularities on the surface, the surface area of the lower electrode is increased to easily secure the required amount of accumulated charge, and the height of the cylinder is reduced. It is possible.

【0022】(4)また、前記(3)記載の半導体集積
回路装置の製造方法の場合、上方に開孔部を有する筒形
の非晶質シリコン膜の表面に凹凸を形成する前に、非晶
質シリコン膜の表面を清浄化する工程を含むことができ
る。
(4) In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the above (3), before forming the irregularities on the surface of the cylindrical amorphous silicon film having the opening above, The method may include a step of cleaning the surface of the crystalline silicon film.

【0023】このような半導体集積回路装置の製造方法
によれば、凹凸を形成する前に、非晶質シリコン膜の表
面を清浄化するため、凹凸を構成する半球状シリコンの
核生成を阻害せず、均一な凹凸を形成することが可能と
なる。
According to such a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, since the surface of the amorphous silicon film is cleaned before forming the irregularities, nucleation of hemispherical silicon constituting the irregularities is inhibited. Therefore, it is possible to form uniform unevenness.

【0024】(5)また、本発明の半導体集積回路装置
の製造方法は、前記非晶質シリコン膜を、少なくともモ
ノシラン(SiH4 )を含むガスを原料ガスとした低圧
CVD法により形成するものである。
(5) In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention, the amorphous silicon film is formed by a low-pressure CVD method using a gas containing at least monosilane (SiH 4 ) as a source gas. is there.

【0025】このような半導体集積回路装置の製造方法
によれば、前記溝内に段差被覆性よく非晶質シリコン膜
を形成することができ、表面積を確保し、構造的にも安
定な下部電極を形成することができる。
According to such a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, an amorphous silicon film can be formed in the trench with good step coverage, the surface area can be secured, and the structurally stable lower electrode can be formed. Can be formed.

【0026】(6)また、本発明の半導体集積回路装置
の製造方法は、第2絶縁膜および非晶質シリコン膜の除
去を、CMP法、あるいは、第2絶縁膜をエッチングし
て第1絶縁膜の上部の第1導電膜を露出させた後、第1
導電膜をエッチングすることにより行うものである。
(6) In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention, the second insulating film and the amorphous silicon film may be removed by a CMP method or by etching the second insulating film. After exposing the first conductive film on the film,
This is performed by etching the conductive film.

【0027】このような半導体集積回路装置の製造方法
によれば、円筒形状の下部電極の先端部分を平坦にする
ことができ、従来のドライエッチング法のように先端部
が鋭利な形状とならず、電界集中による絶縁耐圧の低下
あるいはリーク電流の増加をもたらすことがない。
According to such a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, the tip of the cylindrical lower electrode can be flattened, and the tip does not become sharp as in the conventional dry etching method. In addition, there is no reduction in dielectric strength or increase in leakage current due to electric field concentration.

【0028】(7)また、本発明の半導体集積回路装置
の製造方法は、第1の熱処理を、第2の熱処理以上の温
度で行なうものである。
(7) In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention, the first heat treatment is performed at a temperature equal to or higher than the second heat treatment.

【0029】このような半導体集積回路装置の製造方法
によれば、下部電極および容量絶縁膜となるたとえば酸
化タンタル膜を堆積した後の第2の熱処理により下部電
極が変形等を受けることがなく、熱応力の発生等により
容量絶縁膜の絶縁性が低下してリーク電流を増加させる
ことがない。
According to such a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, the lower electrode is not subjected to deformation or the like by the second heat treatment after depositing, for example, a tantalum oxide film serving as a lower electrode and a capacitor insulating film. The occurrence of thermal stress does not reduce the insulating property of the capacitive insulating film and increase the leakage current.

【0030】(8)本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、メモリセル選択用MISFETとこれに直列に
接続された情報蓄積用容量素子とでメモリセルを構成
し、上方に開孔部を有する筒形の多結晶シリコン膜から
なる下部電極、下部電極の表面に形成された容量絶縁膜
および容量絶縁膜を挟み下部電極に対向して形成された
上部電極を備えた情報蓄積用容量素子をメモリセル選択
用MISFETの上部に配置したDRAMを有する半導
体集積回路装置の製造方法であって、(a)半導体基板
の主面に形成したメモリセル選択用MISFETの上部
に、上方に開孔部を有する筒形の下部電極を形成する工
程、(b)下部電極の表面にシリコン窒化膜を形成する
工程、(c)シリコン窒化膜上に酸化タンタル膜をCV
D法で堆積する工程、(d)酸化タンタル膜に熱処理を
施し、酸化タンタル膜を改質して容量絶縁膜を形成する
工程、を含むものである。
(8) In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention, a memory cell is constituted by a memory cell selecting MISFET and an information storage capacitance element connected in series with the MISFET, and an opening is formed upward. A lower electrode made of a cylindrical polycrystalline silicon film, a capacitor insulating film formed on the surface of the lower electrode, and an information storage capacitor having an upper electrode formed opposite the lower electrode with the capacitor insulating film interposed therebetween. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device having a DRAM disposed above a memory cell selecting MISFET, comprising: (a) forming an opening above a memory cell selecting MISFET formed on a main surface of a semiconductor substrate; (B) forming a silicon nitride film on the surface of the lower electrode, and (c) forming a tantalum oxide film on the silicon nitride film by CV.
The method includes a step of depositing by a method D, and a step of (d) forming a capacitive insulating film by performing a heat treatment on the tantalum oxide film to modify the tantalum oxide film.

【0031】このような半導体集積回路装置の製造方法
によれば、酸化タンタル膜の堆積前にシリコン窒化膜を
形成しているため、酸化タンタル膜の改質の際にたとえ
ば酸素雰囲気で熱処理を行っても、下部電極への酸素の
進入を阻止し、下部電極とシリコン窒化膜との界面での
シリコン酸化膜の形成を防止して、実質的な容量絶縁膜
の膜厚の増大を防止することができる。
According to such a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, since the silicon nitride film is formed before the tantalum oxide film is deposited, a heat treatment is performed, for example, in an oxygen atmosphere when the tantalum oxide film is modified. However, it is necessary to prevent oxygen from entering the lower electrode, prevent the formation of a silicon oxide film at the interface between the lower electrode and the silicon nitride film, and prevent a substantial increase in the thickness of the capacitive insulating film. Can be.

【0032】(9)なお、シリコン窒化膜は、600℃
〜850℃のアンモニア(NH3 )雰囲気での熱処理に
より、または、低圧CVD法により形成することができ
る。低圧CVD法により形成した場合には、下地である
下部電極の不純物の影響を受けず、均一なシリコン窒化
膜を堆積して、シリコン窒化膜と下部電極界面での異常
なシリコン酸化物の形成を防止することができる。
(9) The silicon nitride film is at 600 ° C.
It can be formed by heat treatment in an ammonia (NH 3 ) atmosphere at 8850 ° C. or by a low-pressure CVD method. When formed by the low-pressure CVD method, a uniform silicon nitride film is deposited without being affected by impurities of the lower electrode serving as a base, and abnormal silicon oxide is formed at the interface between the silicon nitride film and the lower electrode. Can be prevented.

【0033】(10)また、低圧CVD法は、少なくと
もジクロルシラン(SiH2 Cl2)およびアンモニア
を含むガスを原料ガスとして用いることができる。
(10) In the low-pressure CVD method, a gas containing at least dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ) and ammonia can be used as a source gas.

【0034】(11)また、前記(8)記載の半導体集
積回路装置の製造方法の場合、酸化タンタル膜の堆積前
に、シリコン酸窒化膜を形成する工程を含むことができ
る。
(11) The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to (8) may include a step of forming a silicon oxynitride film before depositing the tantalum oxide film.

【0035】このような半導体集積回路装置の製造方法
によれば、シリコン窒化膜に代えて、あるいはシリコン
窒化膜に加えてシリコン酸窒化膜を形成するため、酸化
タンタル膜の改質の際の下部電極への酸素の進入をより
効果的に阻止することができる。すなわち、シリコン酸
窒化膜には、あらかじめ酸素が含まれているため、酸化
タンタル膜自身を構成している酸素がシリコン酸窒化膜
に引き抜かれる反応を防止できる。
According to such a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, the silicon oxynitride film is formed instead of or in addition to the silicon nitride film. It is possible to more effectively prevent oxygen from entering the electrode. That is, since the silicon oxynitride film contains oxygen in advance, it is possible to prevent a reaction in which oxygen constituting the tantalum oxide film itself is extracted to the silicon oxynitride film.

【0036】(12)本発明の半導体集積回路装置の製
造方法は、前記(8)〜(11)記載のいずれかの半導
体集積回路装置の製造方法であって、シリコン窒化膜ま
たはシリコン酸窒化膜の形成前に、下部電極の表面を清
浄化する工程を含むものである。
(12) A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention is the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to any one of the above (8) to (11), wherein the silicon nitride film or the silicon oxynitride film is used. Before the formation of the first electrode, a step of cleaning the surface of the lower electrode is included.

【0037】このような半導体集積回路装置の製造方法
によれば、下部電極の表面を清浄化しているため、異常
なシリコン窒化膜あるいはシリコン酸窒化膜の成長を防
止して、均一な膜厚のシリコン窒化膜あるいはシリコン
酸窒化膜を形成することができる。この結果、酸化タン
タル膜の改質の際の下部電極への酸素の進入をより効果
的に阻止することが可能となる。
According to such a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, since the surface of the lower electrode is cleaned, abnormal growth of the silicon nitride film or silicon oxynitride film is prevented, and the uniform thickness of the silicon nitride film or silicon oxynitride film is prevented. A silicon nitride film or a silicon oxynitride film can be formed. As a result, it is possible to more effectively prevent oxygen from entering the lower electrode during the modification of the tantalum oxide film.

【0038】(13)なお、前記(12)記載の半導体
集積回路装置の製造方法の場合、下部電極の表面の清浄
化は、シリコン窒化膜またはシリコン酸窒化膜の形成を
行う反応室と同一の反応室、または、減圧もしくは不活
性雰囲気にすることができる搬送室でシリコン窒化膜ま
たはシリコン酸窒化膜の形成を行う反応室に連結された
他の反応室において、水素雰囲気での熱処理を施すこと
により行うことができる。
(13) In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to (12), the surface of the lower electrode is cleaned in the same manner as in a reaction chamber for forming a silicon nitride film or a silicon oxynitride film. Performing heat treatment in a hydrogen atmosphere in a reaction chamber or another reaction chamber connected to a reaction chamber in which a silicon nitride film or a silicon oxynitride film is formed in a transfer chamber in which a reduced pressure or an inert atmosphere can be formed; Can be performed.

【0039】このような半導体集積回路装置の製造方法
によれば、清浄後の下部電極の表面の再汚染あるいは酸
化を防止することができる。
According to such a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, recontamination or oxidation of the surface of the cleaned lower electrode can be prevented.

【0040】(14)また、本発明の半導体集積回路装
置の製造方法は、前記(8)〜(13)記載のいずれか
の半導体集積回路装置の製造方法であって、酸化タンタ
ル膜の堆積を、450℃以上の等温雰囲気で行うもので
ある。
(14) A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention is the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to any one of (8) to (13), wherein the tantalum oxide film is deposited. , 450 ° C. or higher.

【0041】酸化タンタル膜の堆積においては、被膜形
成基板の大きさによらず一様に形成できること、段差被
覆性がよいこと、成膜速度が基板材質に依存せず、再現
性よく堆積できること、が必要であるが、450℃以上
の等温雰囲気では、これらの条件を満足することが可能
である。
In the deposition of the tantalum oxide film, the film can be formed uniformly regardless of the size of the substrate on which the film is formed, the step coverage is good, and the deposition rate can be deposited with good reproducibility without depending on the substrate material. However, these conditions can be satisfied in an isothermal atmosphere of 450 ° C. or higher.

【0042】(15)また、本発明の半導体集積回路装
置の製造方法は、前記(8)〜(14)記載のいずれか
の半導体集積回路装置の製造方法であって、酸化タンタ
ル膜の熱処理は、酸化タンタルの結晶粒径が均一となる
ように施されるものである。
(15) The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention is the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to any one of the above (8) to (14), wherein the heat treatment of the tantalum oxide film is performed. The tantalum oxide is applied so as to have a uniform crystal grain size.

【0043】このような結晶粒径の均一性は、熱処理を
730℃以上850℃以下の温度範囲の酸化性雰囲気で
行われることにより実現することが可能である。
Such uniformity of the crystal grain size can be realized by performing the heat treatment in an oxidizing atmosphere in a temperature range of 730 ° C. to 850 ° C.

【0044】なお、前記熱処理により、シリコン窒化膜
を、シリコン酸窒化膜を含む膜に変換される。
The heat treatment converts the silicon nitride film into a film containing a silicon oxynitride film.

【0045】(16)本発明の半導体集積回路装置の製
造方法は、前記(8)〜(15)記載のいずれかの半導
体集積回路装置の製造方法であって、酸化タンタル膜の
熱処理の後、さらに第2の酸化タンタル膜をCVD法で
堆積し、第2の酸化タンタル膜に熱処理を施す工程を含
むものである。
(16) The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention is the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to any one of the above (8) to (15), wherein after the heat treatment of the tantalum oxide film, Further, the method includes a step of depositing a second tantalum oxide film by a CVD method and performing a heat treatment on the second tantalum oxide film.

【0046】このような半導体集積回路装置の製造方法
によれば、酸化タンタル膜を複数層形成することができ
る。複数層の酸化タンタル膜を有する効果については後
に説明する。
According to such a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, a plurality of tantalum oxide films can be formed. The effect of having a plurality of tantalum oxide films will be described later.

【0047】(17)本発明の半導体集積回路装置は、
メモリセル選択用MISFETとこれに直列に接続され
た情報蓄積用容量素子とでメモリセルを構成し、上方に
開孔部を有する筒形の下部電極、下部電極の表面に形成
された容量絶縁膜および容量絶縁膜を挟み下部電極に対
向して形成された上部電極を備えた情報蓄積用容量素子
をメモリセル選択用MISFETの上部に配置したDR
AMを有する半導体集積回路装置の製造方法であって、
(a)半導体基板の主面に形成したメモリセル選択用M
ISFETの上部に下部電極を形成し、少なくとも下部
電極の表面に容量絶縁膜を形成する工程、(b)容量絶
縁膜が形成された半導体基板の全面に、上部電極となる
窒化チタン膜を堆積し、下部電極の筒形状により生じた
凹部を埋め込んで下部電極上の窒化チタン膜の表面を平
坦化する工程、を含むものである。
(17) The semiconductor integrated circuit device according to the present invention
A memory cell is composed of a memory cell selection MISFET and an information storage capacitor element connected in series with the memory cell selector, a cylindrical lower electrode having an opening above, and a capacitor insulating film formed on the surface of the lower electrode And an information storage capacitance element having an upper electrode formed opposite to the lower electrode with the capacitance insulating film interposed therebetween, wherein the information storage capacitance element is disposed above the memory cell selection MISFET.
A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device having an AM,
(A) M for memory cell selection formed on main surface of semiconductor substrate
Forming a lower electrode over the ISFET and forming a capacitive insulating film on at least the surface of the lower electrode; (b) depositing a titanium nitride film to be an upper electrode on the entire surface of the semiconductor substrate on which the capacitive insulating film has been formed; And a step of burying a recess formed by the cylindrical shape of the lower electrode to flatten the surface of the titanium nitride film on the lower electrode.

【0048】このような半導体集積回路装置の製造方法
によれば、窒化チタン膜の堆積により、下部電極の筒形
状により生じた凹部が埋め込まれるため、上部電極の上
面に凹部が形成された場合に比較して、その凹部に埋め
込む絶縁膜等にボイド等が生じず、半導体集積回路装置
の信頼性を向上することができる。
According to such a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, since the recess formed by the cylindrical shape of the lower electrode is buried by the deposition of the titanium nitride film, when the recess is formed on the upper surface of the upper electrode, In comparison, voids and the like do not occur in the insulating film or the like embedded in the recess, and the reliability of the semiconductor integrated circuit device can be improved.

【0049】(18)また、本発明の半導体集積回路装
置の製造方法は、前記(17)記載の半導体集積回路装
置の製造方法であって、窒化チタン膜の堆積前に、メモ
リセルが形成されたメモリセルアレイ領域の周辺の周辺
回路領域に接続孔を開口し、接続孔を含む半導体基板の
全面に窒化チタン膜を堆積し、窒化チタン膜をパターニ
ングしてメモリセルアレイ領域を覆うように上部電極を
形成すると同時に接続孔を埋め込むプラグまたは配線を
形成するものである。
(18) A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention is the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to (17), wherein the memory cell is formed before the deposition of the titanium nitride film. A connection hole is opened in a peripheral circuit region around the memory cell array region, a titanium nitride film is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate including the connection hole, and the titanium nitride film is patterned to form an upper electrode so as to cover the memory cell array region. A plug or a wiring for filling the connection hole is formed at the same time as the formation.

【0050】このような半導体集積回路装置の製造方法
によれば、周辺回路領域にプラグまたは配線を形成し
て、メモリセルアレイ領域と周辺回路領域との間の段差
を解消するために設けた絶縁膜等への接続孔の開口を容
易にすることができる。
According to such a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, a plug or a wiring is formed in a peripheral circuit region to eliminate a step between a memory cell array region and a peripheral circuit region. It is possible to easily open the connection hole to the like.

【0051】(19)また、本発明の半導体集積回路装
置は、前記(17)または(18)記載の半導体集積回
路装置の製造方法であって、窒化チタン膜は、CVD法
のみにより堆積する第1の方法、CVD法による第1の
窒化チタン膜の堆積後スパッタ法による第2の窒化チタ
ン膜を堆積する第2の方法のいずれかの方法により堆積
することができる。
(19) The semiconductor integrated circuit device according to the present invention is the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the above (17) or (18), wherein the titanium nitride film is deposited only by the CVD method. The first titanium nitride film can be deposited by any one of the first method and the second method of depositing a second titanium nitride film by sputtering after the deposition of the first titanium nitride film by CVD.

【0052】CVD法による窒化チタン膜は段差被覆性
よく形成できるため、溝内を良好に埋め込むことがで
き、また、CVD法による第1の窒化チタン膜とスパッ
タ法による第2の窒化チタン膜を組み合わせた場合に
は、窒化チタン膜の真性応力を低減することが可能であ
る。
Since the titanium nitride film formed by the CVD method can be formed with good step coverage, the trench can be filled well, and the first titanium nitride film formed by the CVD method and the second titanium nitride film formed by the sputtering method can be formed. When combined, the intrinsic stress of the titanium nitride film can be reduced.

【0053】(20)なお、CVD法による窒化チタン
膜は、430℃〜500℃の温度範囲で、少なくとも四
塩化チタンとアンモニアとを含むガスを原料ガスとして
堆積することができる。
(20) The titanium nitride film formed by the CVD method can be deposited in a temperature range of 430 ° C. to 500 ° C. using a gas containing at least titanium tetrachloride and ammonia as a source gas.

【0054】(21)また、本発明の半導体集積回路装
置の製造方法は、前記(17)〜(20)記載のいずれ
かの半導体集積回路装置の製造方法であって、窒化チタ
ン膜の堆積後、550℃を越える熱処理を施さないもの
である。
(21) A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention is the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to any one of the above (17) to (20), wherein the method comprises the steps of: No heat treatment exceeding 550 ° C.

【0055】このような半導体集積回路装置の製造方法
によれば、550℃以上の熱処理にを施した場合には堆
積した窒化チタン膜の真性応力が増加し、情報蓄積用容
量素子のリーク電流が増加する恐れがあるが、このよう
な情報蓄積用容量素子の劣化を抑制することができる。
According to such a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, when heat treatment at 550 ° C. or more is performed, the intrinsic stress of the deposited titanium nitride film increases, and the leakage current of the information storage capacitor element decreases. Although there is a possibility of increase, it is possible to suppress such deterioration of the information storage capacitor.

【0056】(22)本発明の半導体集積回路装置の製
造方法は、メモリセル選択用MISFETとこれに直列
に接続された情報蓄積用容量素子とでメモリセルを構成
し、上方に開孔部を有する筒形の下部電極を備えた情報
蓄積用容量素子をメモリセル選択用MISFETの上部
に配置したDRAMを有する半導体集積回路装置の製造
方法であって、(a)半導体基板の主面に形成したメモ
リセル選択用MISFETの上部に第1絶縁膜を堆積
し、第1絶縁膜とはエッチング速度の異なる第2絶縁膜
を堆積した後、第1絶縁膜および第2絶縁膜を開孔して
溝を形成する工程、(b)溝の内部を含む第2絶縁膜の
上部に情報蓄積用容量素子の下部電極を構成する第1導
電膜を、溝が埋まらない膜厚で堆積する工程、(c)第
1導電膜の上部に溝が埋まるような膜厚の第3絶縁膜を
堆積する工程、(d)溝が形成された領域の第3絶縁膜
および第2絶縁膜の上部の第1導電膜を除去することに
より、溝の内部のみに第1導電膜を残す工程、(e)溝
とこれに隣接する溝との隙間の第2絶縁膜および溝の内
部の第3絶縁膜を第1絶縁膜をエッチングストッパとし
てエッチングし、上方に開孔部を有する筒形の下部電極
を形成する工程を含むものである。
(22) In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention, a memory cell is constituted by a memory cell selecting MISFET and an information storage capacitor connected in series with the MISFET, and an opening is formed upward. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device having a DRAM in which an information storage capacitor having a cylindrical lower electrode is disposed above a MISFET for selecting a memory cell, comprising: (a) forming on a main surface of a semiconductor substrate; A first insulating film is deposited on the memory cell selecting MISFET, a second insulating film having an etching rate different from that of the first insulating film is deposited, and then the first insulating film and the second insulating film are opened to form a groove. (B) depositing a first conductive film constituting a lower electrode of the information storage capacitor on the second insulating film including the inside of the groove so as to fill the groove, and (c) ) Groove on top of first conductive film Depositing a third insulating film having a thickness so as to fill the trench, and (d) removing the third conductive film in a region where the groove is formed and the first conductive film above the second insulating film, thereby forming the inside of the groove. (E) etching the second insulating film in the gap between the groove and the groove adjacent thereto and the third insulating film inside the groove using the first insulating film as an etching stopper; And forming a cylindrical lower electrode having an opening.

【0057】このような半導体集積回路装置の製造方法
によれば、第1絶縁膜とはエッチング速度の異なる第2
絶縁膜を堆積するため、第2絶縁膜および第3絶縁膜の
エッチングのストッパ膜に第1絶縁膜を利用することが
できる。
According to such a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, the second insulating film has a different etching rate from that of the first insulating film.
Since the insulating film is deposited, the first insulating film can be used as a stopper film for etching the second insulating film and the third insulating film.

【0058】(23)本発明の半導体集積回路装置は、
メモリセル選択用MISFETとこれに直列に接続され
た情報蓄積用容量素子とでメモリセルを構成し、上方に
開孔部を有する筒形の多結晶シリコン膜からなる下部電
極、下部電極の表面に形成された容量絶縁膜および容量
絶縁膜を挟み下部電極に対向して形成された上部電極を
備えた情報蓄積用容量素子をメモリセル選択用MISF
ETの上部に配置したDRAMを有する半導体集積回路
装置であって、下部電極の上部端は、鋭角な先端部を有
さないものである。
(23) The semiconductor integrated circuit device according to the present invention
A memory cell is composed of a memory cell selecting MISFET and an information storage capacitor connected in series with the MISFET, and a lower electrode made of a cylindrical polycrystalline silicon film having an opening above, and a lower electrode formed on the surface of the lower electrode. An information storage capacitor having a formed capacitor insulating film and an upper electrode formed to face the lower electrode with the capacitor insulating film interposed therebetween is used as a memory cell selecting MISF.
A semiconductor integrated circuit device having a DRAM disposed above an ET, wherein an upper end of a lower electrode does not have a sharp tip.

【0059】このような半導体集積回路装置は、前記し
た(6)記載の半導体集積回路装置の製造方法により製
造することができ、電界集中による絶縁耐圧の低下ある
いはリーク電流の増加を抑制することができる。
Such a semiconductor integrated circuit device can be manufactured by the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device described in (6) above, and it is possible to suppress a decrease in dielectric strength or an increase in leak current due to electric field concentration. it can.

【0060】(24)また、本発明の半導体集積回路装
置は、メモリセル選択用MISFETとこれに直列に接
続された情報蓄積用容量素子とでメモリセルを構成し、
上方に開孔部を有する筒形の多結晶シリコン膜からなる
下部電極、下部電極の表面に形成された容量絶縁膜およ
び容量絶縁膜を挟み下部電極に対向して形成された上部
電極を備えた情報蓄積用容量素子をメモリセル選択用M
ISFETの上部に配置したDRAMを有する半導体集
積回路装置であって、容量絶縁膜は、シリコン窒化膜ま
たはシリコン酸窒化膜、および酸化タンタル膜を含むも
のである。
(24) Further, in the semiconductor integrated circuit device of the present invention, a memory cell is constituted by a memory cell selecting MISFET and an information storage capacitor connected in series to the MISFET.
A lower electrode made of a cylindrical polycrystalline silicon film having an opening above; a capacitor insulating film formed on the surface of the lower electrode; and an upper electrode formed opposite the lower electrode with the capacitor insulating film interposed therebetween. The capacitance element for information storage is changed to M for memory cell selection.
In a semiconductor integrated circuit device having a DRAM disposed above an ISFET, the capacitance insulating film includes a silicon nitride film or a silicon oxynitride film, and a tantalum oxide film.

【0061】このような半導体集積回路装置は、前記し
た(8)記載の半導体集積回路装置の製造方法により製
造することができ、下部電極表面にシリコン酸化膜を有
さず、実質的に容量絶縁膜の膜厚の増大を防止して情報
蓄積用容量素子の蓄積電荷量を増加することができる。
Such a semiconductor integrated circuit device can be manufactured by the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device described in (8) above, has no silicon oxide film on the surface of the lower electrode, and has a substantially capacitance insulation. An increase in the thickness of the film can be prevented, and the amount of charge stored in the information storage capacitor can be increased.

【0062】(25)なお、シリコン窒化膜の膜厚は5
nm以下とし、シリコン酸窒化膜の膜厚は、3〜4.5n
mの範囲とし、酸化タンタル膜の膜厚は10〜20nm
の範囲とすることができる。
(25) The thickness of the silicon nitride film is 5
nm or less, and the thickness of the silicon oxynitride film is 3 to 4.5 n.
m, and the thickness of the tantalum oxide film is 10 to 20 nm.
In the range.

【0063】(26)また、酸化タンタル膜は、単層ま
たは複数層形成されているものとすることができる。
(26) The tantalum oxide film may have a single layer or a plurality of layers.

【0064】このような半導体集積回路装置によれば、
容量絶縁膜の絶縁性を向上して情報蓄積用容量素子のリ
ーク電流を低減することができる。
According to such a semiconductor integrated circuit device,
The leakage current of the information storage capacitor can be reduced by improving the insulating property of the capacitor insulating film.

【0065】(27)また、酸化タンタル膜を構成する
結晶の平均粒径は1.5μm以下とし、かつ結晶の粒径は
ほぼ均一とすることができる。
(27) The average grain size of the crystals constituting the tantalum oxide film can be set to 1.5 μm or less, and the grain size of the crystals can be made substantially uniform.

【0066】このような半導体集積回路装置によれば、
容量絶縁膜の絶縁性を向上して情報蓄積用容量素子のリ
ーク電流を低減することができる。
According to such a semiconductor integrated circuit device,
The leakage current of the information storage capacitor can be reduced by improving the insulating property of the capacitor insulating film.

【0067】(28)本発明の半導体集積回路装置は、
メモリセル選択用MISFETとこれに直列に接続され
た情報蓄積用容量素子とでメモリセルを構成し、上方に
開孔部を有する筒形の多結晶シリコン膜からなる下部電
極、下部電極の表面に形成された容量絶縁膜および容量
絶縁膜を挟み下部電極に対向して形成された上部電極を
備えた情報蓄積用容量素子をメモリセル選択用MISF
ETの上部に配置したDRAMを有する半導体集積回路
装置であって、上部電極は、CVD法により形成された
窒化チタン膜を含み、その真性応力が1Gpa未満とな
っているものである。
(28) The semiconductor integrated circuit device according to the present invention
A memory cell is composed of a memory cell selecting MISFET and an information storage capacitor connected in series with the MISFET, and a lower electrode made of a cylindrical polycrystalline silicon film having an opening above, and a lower electrode formed on the surface of the lower electrode. An information storage capacitor having a formed capacitor insulating film and an upper electrode formed to face the lower electrode with the capacitor insulating film interposed therebetween is used as a memory cell selecting MISF.
In a semiconductor integrated circuit device having a DRAM disposed above an ET, an upper electrode includes a titanium nitride film formed by a CVD method, and has an intrinsic stress of less than 1 Gpa.

【0068】このような半導体集積回路装置は、前記し
た(19)〜(21)記載の半導体集積回路装置の製造
方法により製造することができ、上部電極の応力により
容量絶縁膜の絶縁性に影響を与えず、情報蓄積用容量素
子のリーク電流を低減することができる。
Such a semiconductor integrated circuit device can be manufactured by the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device described in the above (19) to (21), and the stress of the upper electrode affects the insulating property of the capacitive insulating film. , The leak current of the information storage capacitor can be reduced.

【0069】(29)なお、情報蓄積用容量素子は、上
部電極側が下部電極側に対して相対的に負のバイアス条
件になるとき、上部電極と下部電極との間を流れる電流
密度が10nA/cm2 となるバイアス電圧の絶対値が
1.5V以上となる特性を有するものである。
(29) In the information storage capacitor, when the upper electrode side is under a negative bias condition relative to the lower electrode side, the current density flowing between the upper electrode and the lower electrode is 10 nA / the absolute value of the bias voltage to the cm 2 is
It has characteristics of 1.5 V or more.

【0070】このような半導体集積回路装置は、前記し
た半導体集積回路装置の製造方法により製造することが
可能である。これにより情報蓄積用容量素子のリーク電
流を低減して半導体集積回路装置の信頼性を向上するこ
とができる。
Such a semiconductor integrated circuit device can be manufactured by the above-described method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device. Thus, the leakage current of the information storage capacitor can be reduced, and the reliability of the semiconductor integrated circuit device can be improved.

【0071】(30)本発明の半導体集積回路装置の製
造装置は、シリコン窒化膜またはシリコン酸窒化膜を形
成する第1の手段と、酸化タンタル膜を堆積する第2の
手段と、酸化性雰囲気で熱処理を施す第3の手段と、C
VD法により窒化チタン膜を堆積する第4の手段とを有
する半導体集積回路装置の製造装置であって、第1、第
2、第3および第4の手段を同一反応室に有する第1の
構成、第1、第2、第3および第4の手段を各々個別の
反応室に有し、個別の反応室が減圧または不活性雰囲気
に保持することができる搬送室により連結されている第
2の構成、のいずれかの構成を有するものである。
(30) An apparatus for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention includes a first means for forming a silicon nitride film or a silicon oxynitride film, a second means for depositing a tantalum oxide film, and an oxidizing atmosphere. A third means for performing heat treatment at
A fourth means for depositing a titanium nitride film by the VD method, wherein the first, second, third and fourth means are provided in the same reaction chamber. , A first, a second, a third and a fourth means, each in a separate reaction chamber, the separate reaction chambers being connected by a transfer chamber which can be kept under reduced pressure or inert atmosphere. Configuration.

【0072】このような半導体集積回路装置の製造装置
によれば、シリコン窒化膜またはシリコン酸窒化膜の形
成、酸化タンタル膜の堆積、酸化タンタル膜の熱処理お
よび窒化チタン膜の堆積を清浄雰囲気で行うことがで
き、その結果、情報蓄積用容量素子の蓄積電荷量を増大
し、リーク電流を低減することができる。
According to such a semiconductor integrated circuit device manufacturing apparatus, formation of a silicon nitride film or a silicon oxynitride film, deposition of a tantalum oxide film, heat treatment of the tantalum oxide film, and deposition of a titanium nitride film are performed in a clean atmosphere. As a result, the amount of charge stored in the information storage capacitor can be increased, and the leakage current can be reduced.

【0073】(31)また、前記半導体集積回路装置の
製造装置に、水素雰囲気で熱処理を施す第5の手段を備
えることもできる。このような場合、前記第5の手段を
前記第1の手段の全段に備えて、シリコン窒化膜または
シリコン酸窒化膜が形成される下部電極の表面を清浄化
し、信頼性の高い半導体集積回路装置を製造することが
できる。
(31) The apparatus for manufacturing a semiconductor integrated circuit device may further include fifth means for performing a heat treatment in a hydrogen atmosphere. In such a case, the fifth means is provided in all stages of the first means to clean the surface of the lower electrode on which the silicon nitride film or the silicon oxynitride film is to be formed, thereby providing a highly reliable semiconductor integrated circuit. The device can be manufactured.

【0074】[0074]

【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。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一の機能を有する部材には同
一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In all the drawings for describing the embodiments, members having the same functions are denoted by the same reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted.

【0075】(実施の形態1)図1は、本実施の形態の
DRAMを形成した半導体チップの全体平面図である。
図示のように、単結晶シリコンからなる半導体チップ1
Aの主面には、X方向(半導体チップ1Aの長辺方向)
およびY方向(半導体チップ1Aの短辺方向)に沿って
多数のメモリアレイMARYがマトリクス状に配置され
ている。X方向に沿って互いに隣接するメモリアレイM
ARYの間にはセンスアンプSAが配置されている。半
導体チップ1Aの主面の中央部には、ワードドライバW
D、データ線選択回路などの制御回路や、入出力回路、
ボンディングパッドなどが配置されている。
(Embodiment 1) FIG. 1 is an overall plan view of a semiconductor chip on which a DRAM of this embodiment is formed.
As shown, a semiconductor chip 1 made of single crystal silicon
X direction (long side direction of semiconductor chip 1A) on the main surface of A
And a large number of memory arrays MARY are arranged in a matrix along the Y direction (the short side direction of the semiconductor chip 1A). Memory arrays M adjacent to each other along the X direction
A sense amplifier SA is arranged between ARY. A word driver W is provided at the center of the main surface of the semiconductor chip 1A.
D, control circuits such as data line selection circuits, input / output circuits,
Bonding pads and the like are arranged.

【0076】図2は、上記DRAMの等価回路図であ
る。図示のように、このDRAMのメモリアレイ(MA
RY)は、マトリクス状に配置された複数のワード線W
L(WLn-1 、WLn 、WLn+1 …)と複数のビット線
BLおよびそれらの交点に配置された複数のメモリセル
(MC)により構成されている。1ビットの情報を記憶
する1個のメモリセルは、1個の情報蓄積用容量素子C
とこれに直列に接続された1個のメモリセル選択用MI
SFETQsとで構成されている。メモリセル選択用M
ISFETQsのソース、ドレインの一方は、情報蓄積
用容量素子Cと電気的に接続され、他方はビット線BL
と電気的に接続されている。ワード線WLの一端は、ワ
ードドライバWDに接続され、ビット線BLの一端は、
センスアンプSAに接続されている。
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the DRAM. As shown, the memory array of this DRAM (MA
RY) includes a plurality of word lines W arranged in a matrix.
L (WLn-1, WLn, WLn + 1...), A plurality of bit lines BL, and a plurality of memory cells (MC) arranged at their intersections. One memory cell for storing one bit of information is composed of one information storage capacitor C
And one memory cell selecting MI connected in series
SFET Qs. M for memory cell selection
One of a source and a drain of the ISFET Qs is electrically connected to the information storage capacitor C, and the other is a bit line BL.
Is electrically connected to One end of the word line WL is connected to a word driver WD, and one end of the bit line BL is
It is connected to the sense amplifier SA.

【0077】次に、本実施の形態のDRAMの製造方法
を図3〜図47を用いて工程順に説明する。
Next, a method of manufacturing the DRAM of the present embodiment will be described in the order of steps with reference to FIGS.

【0078】まず、図3に示すように、p型で比抵抗が
10Ωcm程度の半導体基板1を850℃程度でウェット
酸化してその表面に膜厚10nm程度の薄い酸化シリコン
膜2を形成した後、この酸化シリコン膜2の上部にCV
D(Chemical Vapor Deposition )法で膜厚140nm程
度の窒化シリコン膜3を堆積する。酸化シリコン膜2
は、後の工程で素子分離溝の内部に埋め込まれる酸化シ
リコン膜をシンタリング(焼き締め)するときなどに基
板に加わるストレスを緩和するために形成される。窒化
シリコン膜3は酸化されにくい性質を持つので、その下
部(活性領域)の基板表面の酸化を防止するマスクとし
て利用される。
First, as shown in FIG. 3, a p-type semiconductor substrate 1 having a specific resistance of about 10 Ωcm is wet-oxidized at about 850 ° C. to form a thin silicon oxide film 2 having a thickness of about 10 nm on its surface. CV is formed on the silicon oxide film 2
A silicon nitride film 3 having a thickness of about 140 nm is deposited by a D (Chemical Vapor Deposition) method. Silicon oxide film 2
Is formed to alleviate the stress applied to the substrate when sintering (burning) a silicon oxide film embedded in the element isolation groove in a later step. Since the silicon nitride film 3 has the property of being hardly oxidized, it is used as a mask for preventing the oxidation of the substrate surface below (the active region).

【0079】次に、図4に示すように、フォトレジスト
膜4をマスクにして窒化シリコン膜3、酸化シリコン膜
2および半導体基板1をドライエッチングすることによ
り、素子分離領域の半導体基板1に深さ300〜400
nm程度の溝5aを形成する。溝5aを形成するには、フ
ォトレジスト膜4をマスクにして窒化シリコン膜3をド
ライエッチングし、次いでフォトレジスト膜4を除去し
た後、窒化シリコン膜3をマスクにして酸化シリコン膜
2および半導体基板1をドライエッチングしてもよい。
Next, as shown in FIG. 4, the silicon nitride film 3, the silicon oxide film 2 and the semiconductor substrate 1 are dry-etched using the photoresist film 4 as a mask, so that the semiconductor substrate 1 in the element isolation region is deeply etched. 300-400
A groove 5a of about nm is formed. In order to form the groove 5a, the silicon nitride film 3 is dry-etched using the photoresist film 4 as a mask, the photoresist film 4 is removed, and then the silicon oxide film 2 and the semiconductor substrate are etched using the silicon nitride film 3 as a mask. 1 may be dry-etched.

【0080】次に、フォトレジスト膜4を除去した後、
図5に示すように、前記のエッチングによって溝5aの
内壁に生じたダメージ層を除去するために、半導体基板
1を850〜900℃程度でウェット酸化して溝5aの
内壁に膜厚10nm程度の薄い酸化シリコン膜6を形成す
る。
Next, after removing the photoresist film 4,
As shown in FIG. 5, in order to remove a damaged layer formed on the inner wall of the groove 5a by the above-described etching, the semiconductor substrate 1 is wet-oxidized at about 850 to 900 ° C. and the inner wall of the groove 5a has a film thickness of about 10 nm. A thin silicon oxide film 6 is formed.

【0081】次に、図6に示すように、半導体基板1上
に膜厚300nm〜400nm程度の酸化シリコン膜7を堆
積した後、半導体基板1を1000℃程度でドライ酸化
することにより、溝5aに埋め込まれた酸化シリコン膜
7の膜質を改善するためのシンタリング(焼き締め)を
行う。酸化シリコン膜7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
た熱CVD法で堆積する。
Next, as shown in FIG. 6, after a silicon oxide film 7 having a thickness of about 300 to 400 nm is deposited on the semiconductor substrate 1, the semiconductor substrate 1 is dry-oxidized at about 1000 ° C. (Sintering) for improving the film quality of the silicon oxide film 7 embedded in the substrate. The silicon oxide film 7 is deposited by, for example, a thermal CVD method using ozone (O 3 ) and tetraethoxysilane (TEOS) as a source gas.

【0082】次に、図7に示すように、酸化シリコン膜
7の上部にCVD法で膜厚140nm程度の窒化シリコン
膜8を堆積した後、図8に示すように、フォトレジスト
膜9をマスクにして窒化シリコン膜8をドライエッチン
グすることにより、メモリアレイと周辺回路との境界部
のような相対的に広い面積の溝5aの上部のみに窒化シ
リコン膜8を残す。溝5aの上部に残った窒化シリコン
膜8は、次の工程で酸化シリコン膜7をCMP法で研磨
して平坦化する際に、相対的に広い面積の溝5aの内部
の酸化シリコン膜7が相対的に狭い面積の溝5aの内部
の酸化シリコン膜7に比べて深く研磨される現象(ディ
ッシング;dishing )を防止するために形成される。
Next, as shown in FIG. 7, after a silicon nitride film 8 having a thickness of about 140 nm is deposited on the silicon oxide film 7 by the CVD method, the photoresist film 9 is masked as shown in FIG. Then, the silicon nitride film 8 is dry-etched to leave the silicon nitride film 8 only on the upper portion of the groove 5a having a relatively large area such as the boundary between the memory array and the peripheral circuit. When the silicon nitride film 8 remaining on the groove 5a is planarized by polishing the silicon oxide film 7 by a CMP method in the next step, the silicon oxide film 7 inside the groove 5a having a relatively large area is removed. It is formed in order to prevent a phenomenon (dishing) that is polished deeper than the silicon oxide film 7 inside the groove 5a having a relatively small area.

【0083】次に、フォトレジスト膜9を除去した後、
図9に示すように、窒化シリコン膜3、8をストッパに
用いたCMP法で酸化シリコン膜7を研磨して溝5aの
内部に残すことにより、素子分離溝5を形成する。
Next, after removing the photoresist film 9,
As shown in FIG. 9, the element isolation groove 5 is formed by polishing the silicon oxide film 7 by a CMP method using the silicon nitride films 3 and 8 as stoppers and leaving the silicon oxide film 7 inside the groove 5a.

【0084】次に、熱リン酸を用いたウェットエッチン
グで窒化シリコン膜3、8を除去した後、図10に示す
ように、メモリセルを形成する領域(メモリアレイ)の
半導体基板1にn型不純物、例えばP(リン)をイオン
打ち込みしてn型半導体領域10を形成し、メモリアレ
イと周辺回路の一部(nチャネル型MISFETを形成
する領域)にp型不純物、例えばB(ホウ素)をイオン
打ち込みしてp型ウエル11を形成し、周辺回路の他の
一部(pチャネル型MISFETを形成する領域)にn
型不純物、例えばP(リン)をイオン打ち込みしてn型
ウエル12を形成する。また、このイオン打ち込みに続
いて、MISFETのしきい値電圧を調整するための不
純物、例えばBF2(フッ化ホウ素) をp型ウエル11お
よびn型ウエル12にイオン打ち込みする。n型半導体
領域10は、入出力回路などから半導体基板1を通じて
メモリアレイのp型ウエル11にノイズが侵入するのを
防止するために形成される。
Next, after removing the silicon nitride films 3 and 8 by wet etching using hot phosphoric acid, as shown in FIG. 10, an n-type semiconductor substrate 1 in a region (memory array) where a memory cell is to be formed is formed. An n-type semiconductor region 10 is formed by ion-implanting an impurity, for example, P (phosphorus), and a p-type impurity, for example, B (boron) is added to a part of the memory array and peripheral circuits (a region for forming an n-channel MISFET). The p-type well 11 is formed by ion implantation, and n is formed in another part of the peripheral circuit (the region where the p-channel MISFET is formed).
An n-type well 12 is formed by ion implantation of a type impurity, for example, P (phosphorus). Subsequent to the ion implantation, impurities for adjusting the threshold voltage of the MISFET, for example, BF 2 (boron fluoride) are ion-implanted into the p-type well 11 and the n-type well 12. The n-type semiconductor region 10 is formed to prevent noise from entering the p-type well 11 of the memory array from the input / output circuit and the like through the semiconductor substrate 1.

【0085】次に、p型ウエル11およびn型ウエル1
2の各表面の酸化シリコン膜2をHF(フッ酸)系の洗
浄液を使って除去した後、半導体基板1を850℃程度
でウェット酸化してp型ウエル11およびn型ウエル1
2の各表面に膜厚7nm程度の清浄なゲート酸化膜13を
形成する。
Next, the p-type well 11 and the n-type well 1
After removing the silicon oxide film 2 on each surface of the semiconductor substrate 1 using a HF (hydrofluoric acid) -based cleaning solution, the semiconductor substrate 1 is wet-oxidized at about 850 ° C. to form a p-type well 11 and an n-type well 1.
Then, a clean gate oxide film 13 having a thickness of about 7 nm is formed on each surface of No. 2.

【0086】特に限定はされないが、上記ゲート酸化膜
13を形成した後、半導体基板1をNO(酸化窒素)雰
囲気中またはN2 O(亜酸化窒素)雰囲気中で熱処理す
ることによって、ゲート酸化膜13と半導体基板1との
界面に窒素を偏析させてもよい(酸窒化処理)。ゲート
酸化膜13が7nm程度まで薄くなると、半導体基板1と
の熱膨張係数差に起因して両者の界面に生じる歪みが顕
在化し、ホットキャリアの発生を誘発する。半導体基板
1との界面に偏析した窒素はこの歪みを緩和するので、
上記の酸窒化処理は、極薄ゲート酸化膜13の信頼性を
向上できる。
Although not particularly limited, after the gate oxide film 13 is formed, the semiconductor substrate 1 is subjected to a heat treatment in an NO (nitrogen oxide) atmosphere or an N 2 O (nitrogen oxide) atmosphere to form the gate oxide film. Nitrogen may be segregated at the interface between the semiconductor substrate 1 and the semiconductor substrate 1 (oxynitriding treatment). When the thickness of the gate oxide film 13 is reduced to about 7 nm, distortion generated at the interface between the semiconductor substrate 1 and the semiconductor substrate 1 due to a difference in thermal expansion coefficient becomes apparent, and hot carriers are generated. Nitrogen segregated at the interface with the semiconductor substrate 1 relaxes this distortion.
The above oxynitriding process can improve the reliability of the ultra-thin gate oxide film 13.

【0087】次に、図11に示すように、ゲート酸化膜
13の上部にゲート電極14A、14B、14Cを形成
する。ゲート電極14Aは、メモリセル選択用MISF
ETの一部を構成し、活性領域以外の領域ではワード線
WLとして使用される。このゲート電極14A(ワード
線WL)の幅、すなわちゲート長は、メモリセル選択用
MISFETの短チャネル効果を抑制して、しきい値電
圧を一定値以上に確保できる許容範囲内の最小寸法(例
えば0.24μm程度)で構成される。また、隣接するゲ
ート電極14A(ワード線WL)同士の間隔は、フォト
リソグラフィの解像限界で決まる最小寸法(例えば0.2
2μm)で構成される。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の各一部を構成する。
Next, as shown in FIG. 11, gate electrodes 14A, 14B and 14C are formed on the gate oxide film 13. The gate electrode 14A is provided with a memory cell selecting MISF.
It forms a part of the ET, and is used as a word line WL in a region other than the active region. The width of the gate electrode 14A (word line WL), that is, the gate length is the minimum dimension (for example, within an allowable range) in which the short channel effect of the memory cell selecting MISFET can be suppressed and the threshold voltage can be secured to a certain value or more. (About 0.24 μm). The distance between the adjacent gate electrodes 14A (word lines WL) is the minimum dimension (for example, 0.2) determined by the resolution limit of photolithography.
2 μm). The gate electrode 14B and the gate electrode 14C constitute each part of the n-channel MISFET and the p-channel MISFET of the peripheral circuit.

【0088】ゲート電極14A(ワード線WL)および
ゲート電極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70nm程度の多結晶シリ
コン膜を半導体基板1上にCVD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16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。WN膜は、高温熱処理時にW膜と
多結晶シリコン膜とが反応して両者の界面に高抵抗のシ
リサイド層が形成されるのを防止するバリア層として機
能する。バリア層は、WN膜の他、TiN(チタンナイ
トライド)膜などを使用することもできる。
For the gate electrode 14A (word line WL) and the gate electrodes 14B and 14C, a polycrystalline silicon film having a thickness of about 70 nm doped with an n-type impurity such as P (phosphorus) is formed on the semiconductor substrate 1 by the CVD method. 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 sputtering, and a silicon nitride film 15 having a thickness of about 150 nm is further deposited thereon. After deposition by the CVD method, these films are formed by patterning these films using the photoresist film 16 as a mask. The WN film functions as a barrier layer that prevents the W film and the polycrystalline silicon film from reacting during the high-temperature heat treatment to form a high-resistance silicide layer at the interface between them. As the barrier layer, a TiN (titanium nitride) film or the like can be used in addition to the WN film.

【0089】ゲート電極14A(ワード線WL)の一部
を低抵抗の金属(W)で構成した場合には、そのシート
抵抗を2〜2.5Ω/□程度にまで低減できるので、ワー
ド線遅延を低減することができる。また、ゲート電極1
4(ワード線WL)をAl配線などで裏打ちしなくとも
ワード線遅延を低減できるので、メモリセルの上部に形
成される配線層の数を1層減らすことができる。
When a part of the gate electrode 14A (word line WL) is made of low-resistance metal (W), its sheet resistance can be reduced to about 2 to 2.5 Ω / □, so that the word line delay is reduced. Can be reduced. Also, the gate electrode 1
Since the word line delay can be reduced without backing 4 (word line WL) with an Al wiring or the like, the number of wiring layers formed above the memory cells can be reduced by one.

【0090】次に、フォトレジスト膜16を除去した
後、フッ酸などのエッチング液を使って、半導体基板1
の表面に残ったドライエッチング残渣やフォトレジスト
残渣などを除去する。このウェットエッチングを行う
と、ゲート電極14A(ワード線WL)およびゲート電
極14B、14Cの下部以外の領域のゲート酸化膜13
が削られると同時に、ゲート側壁下部のゲート酸化膜1
3も等方的にエッチングされてアンダーカットが生じる
ため、そのままではゲート酸化膜13の耐圧が低下す
る。そこで、半導体基板1を900℃程度でウェット酸
化することによって、削れたゲート酸化膜13の膜質を
改善する。
Next, after removing the photoresist film 16, the semiconductor substrate 1 is etched using an etching solution such as hydrofluoric acid.
Dry etching residues and photoresist residues remaining on the surface of the substrate are removed. When this wet etching is performed, the gate oxide film 13 in a region other than the region under the gate electrode 14A (word line WL) and the gate electrodes 14B and 14C is formed.
At the same time that the gate oxide film 1 under the gate sidewall is removed.
3 is also isotropically etched and an undercut occurs, so that the breakdown voltage of the gate oxide film 13 is reduced as it is. Therefore, the film quality of the shaved gate oxide film 13 is improved by wet oxidizing the semiconductor substrate 1 at about 900 ° C.

【0091】次に、図12に示すように、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
してゲート電極14Cの両側のn型ウエル12にp-
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MISFETQsが形成
される。
Next, as shown in FIG.
A p - type semiconductor region 17 is formed in the n-type well 12 on both sides of the gate electrode 14C by ion implantation of a p-type impurity, for example, B (boron) into the gate electrode 14C. In addition, the p-type well 11 has n
An n - type semiconductor region 18 is formed in the p-type well 11 on both sides of the gate electrode 14B by ion-implanting a p-type impurity, for example, P (phosphorus), and an n - type semiconductor region 19 is formed in the p-type well 11 on both sides of the gate electrode 14A. To form As a result, the memory cell selecting MISFET Qs is formed in the memory array.

【0092】次に、図13に示すように、半導体基板1
上にCVD法で膜厚50〜100nm程度の窒化シリコン
膜20を堆積した後、図14に示すように、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20を異方性エッチング
することにより、ゲート電極14B、14Cの側壁にサ
イドウォールスペーサ20aを形成する。このエッチン
グは、ゲート酸化膜13や素子分離溝5に埋め込まれた
酸化シリコン膜7の削れ量を最少とするために、酸化シ
リコン膜に対する窒化シリコン膜20のエッチングレー
トが大きくなるようなエッチングガスを使用して行う。
また、ゲート電極14B、14C上の窒化シリコン膜1
5の削れ量を最少とするために、オーバーエッチング量
を必要最小限にとどめるようにする。
Next, as shown in FIG.
After a silicon nitride film 20 having a thickness of about 50 to 100 nm is deposited thereon by the CVD method, the silicon nitride film 20 of the memory array is covered with a photoresist film 21 as shown in FIG. Is anisotropically etched to form sidewall spacers 20a on the side walls of the gate electrodes 14B and 14C. In this etching, an etching gas that increases the etching rate of the silicon nitride film 20 with respect to the silicon oxide film is used in order to minimize the shaving amount of the silicon oxide film 7 buried in the gate oxide film 13 and the element isolation trench 5. Use to do.
The silicon nitride film 1 on the gate electrodes 14B and 14C
In order to minimize the shaving amount of No. 5, the amount of over-etching is kept to a necessary minimum.

【0093】次に、フォトレジスト膜21を除去した
後、図15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LDD(Lightly Doped Drain) 構造を備
えた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. 15, 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
A p-channel MISFET Qp and an n-channel MISFET Qn having an LDD (Lightly Doped Drain) structure are formed in the peripheral circuit region.

【0094】次に、図16に示すように、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SOG膜24をシンタリング(焼き締
め)する。
Next, as shown in FIG.
After spin coating an SOG (spin-on-glass) film 24 having a thickness of about 300 nm on the semiconductor substrate 1,
The heat treatment is performed for about a minute, and the SOG film 24 is sintered (sintered).

【0095】次に、図17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CMP法で研磨して
その表面を平坦化する。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 silicon oxide film 25, the silicon oxide film 25 is polished by a CMP method to flatten the surface. 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.

【0096】このように、本実施の形態では、ゲート電
極14A(ワード線WL)およびゲート電極14B、1
4Cの上部に成膜直後でも平坦性が良好なSOG膜24
を塗布し、さらにその上部に堆積した酸化シリコン膜2
5をCMP法で平坦化する。これにより、ゲート電極1
4A(ワード線WL)同士の微細な隙間のギャップフィ
ル性が向上すると共に、ゲート電極14A(ワード線W
L)およびゲート電極14B、14Cの上部の絶縁膜の
平坦化を実現することができる。
As described above, in the present embodiment, the gate electrode 14A (word line WL) and the gate electrodes 14B, 1
SOG film 24 with good flatness even immediately after film formation on top of 4C
Is applied, and a silicon oxide film 2 deposited on the
5 is flattened by a CMP method. Thereby, the gate electrode 1
4A (word line WL) improves the gap fill property of a minute gap between the gate electrodes 14A (word line WL).
L) and planarization of the insulating film on the gate electrodes 14B and 14C can be realized.

【0097】次に、図18に示すように、酸化シリコン
膜25の上部に膜厚100nm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。酸化シリコン膜2
6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、上記酸化
シリコン膜26に代えてPSG(Phospho Silicate Glas
s)膜などを堆積してもよい。
Next, as shown in FIG. 18, a silicon oxide film 26 having a thickness of about 100 nm is formed on the silicon oxide film 25.
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. Silicon oxide film 2
6 is deposited by a plasma CVD method using, for example, ozone (O 3 ) and tetraethoxysilane (TEOS) as a source gas. On top of the silicon oxide film 25, a PSG (Phospho Silicate Glas
s) A film or the like may be deposited.

【0098】次に、図19に示すように、フォトレジス
ト膜27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)の上部の酸化シリコン膜26、25およ
びSOG膜24を除去する。このエッチングは、窒化シ
リコン膜20に対する酸化シリコン膜26、25および
SOG膜24のエッチングレートが大きくなるような条
件で行い、n型半導体領域19や素子分離溝5の上部を
覆っている窒化シリコン膜20が完全には除去されない
ようにする。
Next, as shown in FIG. 19, the silicon oxide films 26, 25 on the n-type semiconductor region 19 (source, drain) of the memory cell selecting MISFET Qs are dry-etched using the photoresist film 27 as a mask. The SOG film 24 is removed. This etching is performed under such a condition that the etching rates of the silicon oxide films 26 and 25 and the SOG film 24 with respect to the silicon nitride film 20 are increased, and the silicon nitride film covering the n-type semiconductor region 19 and the upper part of the element isolation trench 5 is formed. 20 is not completely removed.

【0099】続いて、図20に示すように、上記フォト
レジスト膜27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20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2
9を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 20, the n-type semiconductor region 19 of the memory cell selecting MISFET Qs is dry-etched using the photoresist film 27 as a mask.
By removing the silicon nitride film 20 and the gate oxide film 13 above the (source, drain), a contact hole 28 is formed in one upper part of the n-type semiconductor region 19 (source, drain) and in the other upper part. Contact hole 2
9 is formed.

【0100】このエッチングは、酸化シリコン膜(ゲー
ト酸化膜13および素子分離溝5内の酸化シリコン膜
7)に対する窒化シリコン膜15のエッチングレートが
大きくなるような条件で行い、n型半導体領域19や素
子分離溝5が深く削れないようにする。また、このエッ
チングは、窒化シリコン膜20が異方的にエッチングさ
れるような条件で行い、ゲート電極14A(ワード線W
L)の側壁に窒化シリコン膜20が残るようにする。こ
れにより、フォトリソグラフィの解像限界以下の微細な
径を有するコンタクトホール28、29がゲート電極1
4A(ワード線WL)に対して自己整合で形成される。
コンタクトホール28、29をゲート電極14A(ワー
ド線WL)に対して自己整合で形成するには、あらかじ
め窒化シリコン膜20を異方性エッチングしてゲート電
極14A(ワード線WL)の側壁にサイドウォールスペ
ーサを形成しておいてもよい。
This etching is performed under such conditions that the etching rate of the silicon nitride film 15 with respect to the silicon oxide film (the gate oxide film 13 and the silicon oxide film 7 in the element isolation trench 5) is increased. The element isolation groove 5 is prevented from being cut deeply. This etching is performed under such conditions that the silicon nitride film 20 is anisotropically etched, and the gate electrode 14A (word line W
The silicon nitride film 20 is left on the side wall of L). As a result, the contact holes 28 and 29 having a fine diameter smaller than the resolution limit of photolithography are formed in the gate electrode 1.
4A (word line WL) is formed in a self-aligned manner.
In order to form the contact holes 28 and 29 in a self-aligned manner with respect to the gate electrode 14A (word line WL), the silicon nitride film 20 is anisotropically etched in advance to form a sidewall on the side wall of the gate electrode 14A (word line WL). A spacer may be formed.

【0101】次に、フォトレジスト膜27を除去した
後、フッ酸+フッ化アンモニウム混液などのエッチング
液を使って、コンタクトホール28、29の底部に露出
した基板表面のドライエッチング残渣やフォトレジスト
残渣などを除去する。その際、コンタクトホール28、
29の側壁に露出したSOG膜24もエッチング液に曝
されるが、SOG膜24は、前述した800℃程度のシ
ンタリングによってフッ酸系のエッチング液に対するエ
ッチングレートが低減されているので、このウェットエ
ッチング処理によってコンタクトホール28、29の側
壁が大きくアンダーカットされることはない。これによ
り、次の工程でコンタクトホール28、29の内部に埋
め込まれるプラグ同士のショートを確実に防止すること
ができる。
Next, after removing the photoresist film 27, dry etching residues or photoresist residues on the substrate surface exposed at the bottoms of the contact holes 28 and 29 are etched using an etching solution such as a mixed solution of hydrofluoric acid and ammonium fluoride. And so on. At that time, the contact hole 28,
The SOG film 24 exposed on the side wall of the S.sub.29 is also exposed to the etching solution. However, the SOG film 24 has a reduced etching rate with respect to a hydrofluoric acid-based etching solution by the above-described sintering at about 800.degree. The sidewalls of the contact holes 28 and 29 are not largely undercut by the etching process. As a result, it is possible to reliably prevent a short circuit between plugs embedded in the contact holes 28 and 29 in the next step.

【0102】次に、図21に示すように、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, as shown in FIG. 21, plugs 30 are formed inside 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 CVD.
After the deposition by the method, the polycrystalline silicon film is polished by the CMP method and is formed by being left inside the contact holes 28 and 29.

【0103】次に、図22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31
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。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. 22, a silicon oxide film 31 having a thickness of about 200 nm is formed on the silicon oxide film 26.
Is deposited, the semiconductor substrate 1 is heat-treated at about 800 ° C. 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. By this heat treatment,
An n-type impurity in the polycrystalline silicon film forming the plug 30 is supplied from the bottom of the contact holes 28 and 29 to the n-type semiconductor region 19 (source,
Drain) and the resistance of the n-type semiconductor region 19 is reduced.

【0104】次に、図23に示すように、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。次に、フォトレジスト
膜32を除去した後、図24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MISFETQn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, as shown in FIG. 23, 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. Next, after removing the photoresist film 32, as shown in FIG. 24, the silicon oxide films 31, 26, 25 and the SOG film 24 in the peripheral circuit region are dry-etched using the photoresist film 33 as a mask.
By removing the gate oxide film 13 and contact holes 34 and 35 above the n + -type semiconductor region 23 (source and drain) of the n-channel MISFET Qn, the p + -type semiconductor region 22 of the p-channel MISFET Qp Contact holes 36 and 37 are formed above (source, drain).

【0105】次に、フォトレジスト膜33を除去した
後、図25に示すように、酸化シリコン膜31の上部に
ビット線BLおよび周辺回路の第1層配線38、39を
形成する。ビット線BLおよび第1層配線38、39を
形成するには、まず酸化シリコン膜31の上部に膜厚5
0nm程度のTi膜をスパッタリング法で堆積し、半導体
基板1を800℃程度で熱処理する。次いで、Ti膜の
上部に膜厚50nm程度のTiN膜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CVD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。
Next, after removing the photoresist film 33, as shown in FIG. 25, the bit lines BL and the first layer wirings 38 and 39 of the peripheral circuit are formed on the silicon oxide film 31. In order to form the bit line BL and the first layer wirings 38 and 39, first, a film thickness 5
A Ti film of about 0 nm is deposited by a sputtering method, and the semiconductor substrate 1 is heat-treated at about 800 ° C. Next, a TiN film having a thickness of about 50 nm is deposited on the Ti film by a sputtering method, and a W film having a thickness of about 150 nm and a silicon nitride film 40 having a thickness of about 200 nm are further deposited thereon by a CVD method. These films are patterned using the photoresist film 41 as a mask.

【0106】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膜と下地Si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)の表面とプラグ3
0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2
3、p+ 型半導体領域22およびプラグ30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B
L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、情
報の読み出し速度および書き込み速度を向上させること
ができると共に、ビット線BLと周辺回路の第1層配線
38、39とを一つの工程で同時に形成することができ
るので、DRAMの製造工程を短縮することができる。
さらに、周辺回路の第1層配線(38、39)をビット
線BLと同層の配線で構成した場合には、第1層配線を
メモリセルの上層のAl配線で構成する場合に比べて周
辺回路のMISFET(nチャネル型MISFETQ
n、pチャネル型MISFETQp)と第1層配線とを
接続するコンタクトホール(34〜37)のアスペクト
比が低減されるため、第1層配線の接続信頼性が向上す
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 underlying Si to form an n-channel type M.
Surface of n + -type semiconductor region 23 (source, drain) of ISFET Qn, surface of p + -type semiconductor region 22 (source, drain) of p-channel MISFET Qp, and plug 3
0 surface and low resistance TiSi 2 (titanium silicide)
Layer 42 is formed. Thereby, the n + type semiconductor region 2
3. The contact resistance of the wiring (bit line BL, first layer wirings 38 and 39) connected to p + type semiconductor region 22 and plug 30 can be reduced. In addition, bit line B
By configuring L with a W film / TiN film / Ti film, the sheet resistance can be reduced to 2 Ω / □ or less, so that the information reading speed and the writing speed can be improved, and the bit line BL and the periphery can be improved. Since the first layer wirings 38 and 39 of the circuit can be formed simultaneously in one step, the DRAM manufacturing steps can be shortened.
Further, when the first layer wirings (38, 39) of the peripheral circuit are formed of the same layer as the bit line BL, the peripheral wiring is more peripheral than the case where the first layer wiring is formed of the upper layer Al wiring of the memory cell. MISFET (n-channel MISFETQ)
Since the aspect ratio of the contact holes (34 to 37) connecting the n-channel and p-channel MISFETs Qp) to the first layer wiring is reduced, the connection reliability of the first layer wiring is improved.

【0107】ビット線BLは、隣接するビット線BLと
の間に形成される寄生容量をできるだけ低減して情報の
読み出し速度および書き込み速度を向上させるために、
その間隔がその幅よりも長くなるように形成する。ビッ
ト線BLの間隔は例えば0.24μm程度とし、その幅は
例えば0.22μm程度とする。
The bit line BL is used to reduce the parasitic capacitance formed between the bit line BL and the adjacent bit line BL as much as possible to improve the information reading speed and the writing speed.
The gap is formed so as to be longer than the width. The interval between the bit lines BL is, for example, about 0.24 μm, and the width thereof is, for example, about 0.22 μm.

【0108】次に、フォトレジスト膜41を除去した
後、図26に示すように、ビット線BLの側壁と第1層
配線38、39の側壁と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, as shown in FIG. 26, sidewall spacers 43 are formed on the side walls of the bit lines BL and the side walls of the first layer wirings 38 and 39.
To form The side wall spacer 43 is formed by depositing a silicon nitride film on the bit line BL and the first layer wirings 38 and 39 by the CVD method, and then anisotropically etching the silicon nitride film.

【0109】次に、図27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をスピン塗布する。次いで、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, an SOG film 44 having a thickness of about 300 nm is spin-coated on the first layer wirings 38 and 39. Next, the semiconductor substrate 1 is heat-treated at 800 ° C. for about 1 minute to sinter (bake) the SOG film 44.

【0110】SOG膜44は、BPSG膜に比べてリフ
ロー性が高く、微細な配線間のギャップフィル性に優れ
ているので、フォトリソグラフィの解像限界程度まで微
細化されたビット線BL同士の隙間を良好に埋め込むこ
とができる。また、SOG膜44は、BPSG膜で必要
とされる高温、長時間の熱処理を行わなくとも高いリフ
ロー性が得られるため、ビット線BLの下層に形成され
たメモリセル選択用MISFETQsのソース、ドレイ
ンや周辺回路のMISFET(nチャネル型MISFE
TQn、pチャネル型MISFETQp)のソース、ド
レインに含まれる不純物の熱拡散を抑制して浅接合化を
図ることができる。さらに、ゲート電極14A(ワード
線WL)およびゲート電極14B、14Cを構成するメ
タル(W膜)の劣化を抑制できるので、DRAMのメモ
リセルおよび周辺回路を構成するMISFETの高性能
化を実現することができる。また、ビット線BLおよび
第1層配線38、39を構成するTi膜、TiN膜、W
膜の劣化を抑制して配線抵抗の低減を図ることができ
る。
Since the SOG film 44 has a higher reflow property than the BPSG film and is excellent in the gap fill property between fine wirings, the gap between the bit lines BL miniaturized to the resolution limit of photolithography is obtained. Can be satisfactorily embedded. In addition, since the SOG film 44 can obtain high reflow properties without performing a high-temperature and long-time heat treatment required for the BPSG film, the source and drain of the memory cell selection MISFET Qs formed under the bit line BL are formed. And MISFETs for peripheral circuits (n-channel MISFE
TQn, the p-channel type MISFET Qp) can suppress the thermal diffusion of the impurities contained in the source and drain, and can achieve a shallow junction. Further, since the deterioration of the metal (W film) forming the gate electrode 14A (word line WL) and the gate electrodes 14B and 14C can be suppressed, the performance of the MISFET forming the memory cell and the peripheral circuit of the DRAM can be improved. Can be. Further, a Ti film, a TiN film, and a W film constituting the bit line BL and the first layer wirings 38 and 39 are formed.
Wiring resistance can be reduced by suppressing film deterioration.

【0111】次に、図28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 substrate, the silicon oxide film 45 is polished by a CMP method to flatten the surface. The silicon oxide film 45 is deposited by, for example, a plasma CVD method using ozone (O 3 ) and tetraethoxysilane (TEOS) as a source gas.

【0112】このように、本実施の形態では、ビット線
BLおよび第1層配線38、39の上部にリフロー性が
高いSOG膜44を塗布し、さらにその上部に堆積した
酸化シリコン膜45をCMP法で平坦化する。これによ
り、ビット線BL同士の微細な隙間のギャップフィル性
が向上すると共に、ビット線BLおよび第1層配線3
8、39の上部の絶縁膜の平坦化を実現することができ
る。また、高温・長時間の熱処理を行わないため、メモ
リセルおよび周辺回路を構成するMISFETの特性劣
化を防止して高性能化を実現することができると共に、
ビット線BLおよび第1層配線38、39の低抵抗化を
図ることができる。
As described above, in the present embodiment, the SOG film 44 having a high reflow property is applied on the bit line BL and the first layer wirings 38 and 39, and the silicon oxide film 45 deposited on the SOG film 45 is further subjected to the CMP. Flattening by the method. Thereby, the gap fill property of the minute gap between the bit lines BL is improved, and the bit lines BL and the first layer wiring 3 are formed.
The flattening of the insulating film on the upper part of 8, 39 can be realized. Further, since heat treatment at a high temperature for a long time is not performed, deterioration of characteristics of the MISFETs constituting the memory cell and the peripheral circuit can be prevented and high performance can be realized.
The resistance of the bit line BL and the first layer wirings 38 and 39 can be reduced.

【0113】次に、図29に示すように、酸化シリコン
膜45の上部に膜厚100nm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4
6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. 29, a silicon oxide film 46 having a thickness of about 100 nm is formed on the silicon oxide film 45.
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. Silicon oxide film 4
6 is deposited by a plasma CVD method using, for example, ozone (O 3 ) and tetraethoxysilane (TEOS) as a source gas.

【0114】次に、図30に示すように、フォトレジス
ト膜47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。このエッ
チングは、酸化シリコン膜46、45、31およびSO
G膜44に対する窒化シリコン膜のエッチングレートが
小さくなるような条件で行い、スルーホール48とビッ
ト線BLの合わせずれが生じた場合でも、ビット線BL
の上部の窒化シリコン膜40やサイドウォールスペーサ
43が深く削れないようにする。これにより、スルーホ
ール48がビット線BLに対して自己整合で形成され
る。
Next, as shown in FIG. 30, the silicon oxide films 46 and 45 over the contact holes 29 are removed by dry etching using the photoresist film 47 as a mask.
After removing the film 44 and the silicon oxide film 31, the plug 30
Is formed to reach the surface of the substrate. This etching is performed on the silicon oxide films 46, 45, 31 and SO
The etching is performed under such a condition that the etching rate of the silicon nitride film with respect to the G film 44 becomes small.
To prevent the silicon nitride film 40 and the sidewall spacers 43 on the upper portion from being etched deeply. As a result, the through hole 48 is formed in self alignment with the bit line BL.

【0115】次に、フォトレジスト膜47を除去した
後、フッ酸+フッ化アンモニウム混液などのエッチング
液を使って、スルーホール48の底部に露出したプラグ
30の表面のドライエッチング残渣やフォトレジスト残
渣などを除去する。その際、スルーホール48の側壁に
露出したSOG膜44もエッチング液に曝されるが、S
OG膜44は、前記800℃程度のシンタリングによっ
てフッ酸系のエッチング液に対するエッチングレートが
低減されているので、このウェットエッチング処理によ
ってスルーホール48の側壁が大きくアンダーカットさ
れることはない。これにより、次の工程でスルーホール
48の内部に埋め込まれるプラグとビット線BLとのシ
ョートを確実に防止することができる。また、プラグと
ビット線BLとを十分に離間させることができるので、
ビット線BLの寄生容量の増加を抑制することができ
る。
Next, after the photoresist film 47 is removed, a dry etching residue or a photoresist residue on the surface of the plug 30 exposed at the bottom of the through hole 48 is etched using an etching solution such as a mixed solution of hydrofluoric acid and ammonium fluoride. And so on. At this time, the SOG film 44 exposed on the side wall of the through hole 48 is also exposed to the etching solution.
Since the etching rate of the OG film 44 with respect to the hydrofluoric acid-based etchant is reduced by the sintering at about 800 ° C., the side wall of the through hole 48 is not largely undercut by the wet etching process. Accordingly, a short circuit between the plug buried in the through hole 48 and the bit line BL in the next step can be reliably prevented. Also, since the plug and the bit line BL can be sufficiently separated from each other,
An increase in the parasitic capacitance of the bit line BL can be suppressed.

【0116】次に、図31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46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, as shown in FIG. 31, 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 oxide film 46 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.

【0117】次に、図32に示すように、酸化シリコン
膜46の上部に膜厚100〜200nm程度の窒化シリコ
ン膜51をCVD法で堆積した後、フォトレジスト膜5
2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使用さ
れる。したがって、窒化シリコン膜51は、後に説明す
る下部電極の間の酸化シリコン膜のエッチング速度より
もエッチング速度の遅い窒化シリコン材料で構成されて
いる。
Next, as shown in FIG. 32, a silicon nitride film 51 having a thickness of about 100 to 200 nm is deposited on the silicon oxide film 46 by the CVD method.
The silicon nitride film 51 in the peripheral circuit region is removed by dry etching using 2 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. Therefore, the silicon nitride film 51 is made of a silicon nitride material whose etching rate is lower than the etching rate of the silicon oxide film between the lower electrodes described later.

【0118】次に、フォトレジスト膜52を除去した
後、図33に示すように、窒化シリコン膜51の上部に
膜厚0.8μm程度の酸化シリコン膜53を堆積した後、
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、プラグ49を埋め込んだスルーホール
48の上部に溝55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(T
EOS)とをソースガスに用いたプラズマCVD法で堆
積する。このとき同時に、メモリアレイの周囲にメモリ
アレイを取り囲む帯状の長溝55aを形成してもよい。
図34は、スルーホール48の上部に形成された溝55
とメモリアレイを取り囲む帯状の長溝55aのパターン
の一例を示す平面図である。
Next, after removing the photoresist film 52, a silicon oxide film 53 having a thickness of about 0.8 μm is deposited on the silicon nitride film 51 as shown in FIG.
By removing the silicon oxide film 53 and the silicon nitride film 51 by dry etching using the photoresist film 54 as a mask, a groove 55 is formed above the through hole 48 in which the plug 49 is embedded. Silicon oxide film 53
Is, for example, ozone (O 3 ) and tetraethoxysilane (T
EOS) is deposited by a plasma CVD method using a source gas. At this time, a strip-shaped long groove 55a surrounding the memory array may be formed around the memory array at the same time.
FIG. 34 shows a groove 55 formed above the through hole 48.
FIG. 9 is a plan view showing an example of a pattern of a strip-shaped long groove 55a surrounding a memory array.

【0119】次に、フォトレジスト膜54を除去した
後、図35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70
nm程度の非晶質シリコン膜56をCVD法で堆積する。
この非晶質シリコン膜56は、後に情報蓄積用容量素子
の下部電極となるものである。非晶質シリコン膜56は
後に説明するように多結晶シリコン膜に変換され下部電
極となるが、当初から多結晶シリコン膜として堆積した
ものに比べて、非晶質シリコン膜から多結晶シリコン膜
に変換した場合には表面をきわめて平坦にすることがで
き、欠陥キャパシタの発生を抑制することができる。
Next, after removing the photoresist film 54, as shown in FIG. 35, an upper portion of the silicon oxide film 53 is doped with an n-type impurity (for example, P (phosphorus)) to a thickness of 70 nm.
An amorphous silicon film 56 of about nm is deposited by a CVD method.
The amorphous silicon film 56 will be a lower electrode of the information storage capacitor later. The amorphous silicon film 56 is converted into a polycrystalline silicon film to be a lower electrode as described later. However, as compared with a film deposited as a polycrystalline silicon film from the beginning, the amorphous silicon film is changed from a polycrystalline silicon film to a polycrystalline silicon film. When converted, the surface can be made extremely flat, and generation of defective capacitors can be suppressed.

【0120】また、非晶質シリコン膜56の堆積は、た
とえばモノシラン(SiH4 )とフォスフィン(P
3 )とを含むガスを原料ガスとした低圧CVD法によ
り行うことができる。モノシランを原料ガスとする非晶
質シリコン膜は、段差被覆性に優れた被膜であるため、
非晶質シリコン膜56を溝55内に被覆性よく形成する
ことが可能となる。この結果、非晶質シリコン膜56の
下部膜厚が薄くならず、これによって形成される下部電
極の機械的強度を向上して、下部電極の倒壊を防止でき
る。
The amorphous silicon film 56 is deposited by, for example, monosilane (SiH 4 ) and phosphine (P
H 3 ) can be performed by a low-pressure CVD method using a gas containing H 3 ) as a source gas. Amorphous silicon film using monosilane as a source gas is a film with excellent step coverage,
The amorphous silicon film 56 can be formed in the trench 55 with good coverage. As a result, the thickness of the lower portion of the amorphous silicon film 56 is not reduced, and the mechanical strength of the lower electrode formed thereby is improved, so that the lower electrode can be prevented from collapsing.

【0121】次に、図36に示すように、非晶質シリコ
ン膜56の上部に溝55および長溝55aが完全に埋ま
るような膜厚(例えば400nm程度)の酸化シリコン膜
57を堆積する。つまり、酸化シリコン膜57は、溝5
5の幅の1/2以上の膜厚とする。酸化シリコン膜57
は、例えばオゾン(O3 )とテトラエトキシシラン(T
EOS)とをソースガスに用いたプラズマCVD法で堆
積することができるが、SOG膜とすることもできる。
Next, as shown in FIG. 36, a silicon oxide film 57 is deposited on the amorphous silicon film 56 so as to completely fill the groove 55 and the long groove 55a (for example, about 400 nm). That is, the silicon oxide film 57 is
The film thickness is set to 1 / or more of the width of No. 5. Silicon oxide film 57
Is, for example, ozone (O 3 ) and tetraethoxysilane (T
EOS) can be deposited by a plasma CVD method using a source gas, but it can also be an SOG film.

【0122】次に、図37に示すように、酸化シリコン
膜57および酸化シリコン膜53上の非晶質シリコン膜
56をCMP(Chemical Mechanical Polishing )法を
用いて研磨除去し、溝55および長溝55aの内側(内
壁および底部)に非晶質シリコン膜56を残す。このと
き、溝55および長溝55aの内側には研磨除去されな
かった酸化シリコン膜57も残っている。
Next, as shown in FIG. 37, the silicon oxide film 57 and the amorphous silicon film 56 on the silicon oxide film 53 are polished and removed by using a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method, and the groove 55 and the long groove 55a are removed. The amorphous silicon film 56 is left inside (the inner wall and the bottom). At this time, the silicon oxide film 57 that has not been polished and removed also remains inside the groove 55 and the long groove 55a.

【0123】このようにCMP(Chemical Mechanical
Polishing )法を用いて酸化シリコン膜57および非晶
質シリコン膜56を研磨除去するため、非晶質シリコン
膜56の上端部を平坦にすることができる。従来の円筒
形絶縁体支柱に多結晶シリコン膜を堆積し、これをドラ
イエッチングによりエッチングして円筒形絶縁体支柱の
側壁に下部電極の立設部を形成する場合には、下部電極
立設部の先端部は鋭利な先端形状を有するものとなり、
電界集中が起きやすく、絶縁耐圧の低下をもたらす場合
があったが、上記のようにCMP法を用いた場合には、
非晶質シリコン膜56の上端部が平坦となり、電界集中
が起きにくい。このため、キャパシタのリーク電流を低
減して信頼性の高いDRAMとすることができる。
As described above, the CMP (Chemical Mechanical
Since the silicon oxide film 57 and the amorphous silicon film 56 are polished and removed using the Polishing method, the upper end of the amorphous silicon film 56 can be flattened. In the case where a polycrystalline silicon film is deposited on a conventional cylindrical insulator support and is etched by dry etching to form a lower electrode stand on the side wall of the cylindrical insulator support, the lower electrode stand is formed. Has a sharp tip shape,
In some cases, the electric field concentration easily occurs, resulting in a decrease in the withstand voltage. However, when the CMP method is used as described above,
The upper end of the amorphous silicon film 56 becomes flat, and electric field concentration hardly occurs. Therefore, the leakage current of the capacitor can be reduced, and a highly reliable DRAM can be obtained.

【0124】次に、半導体基板1の表面を洗浄した後、
たとえば800℃、3分の熱処理を窒素雰囲気中で施
す。この熱処理により、非晶質シリコン膜56を固相成
長させて多結晶シリコン膜56bに変換する。この段階
で非晶質シリコン膜56を多結晶シリコン膜56bに変
換するのは、仮に非晶質シリコン膜56の状態で、後に
説明する窒化処理を行った場合には、窒化シリコン膜の
形成中に非晶質シリコン膜56の多結晶シリコン膜への
結晶化が同時に進行し、窒化シリコン膜の歪みが発生す
る。極端な場合は窒化シリコン膜に亀裂が生じる。この
ような状態で、後に説明する酸化タンタル膜の酸素雰囲
気中での熱処理を行うと、酸化タンタル中を拡散した酸
化剤が亀裂部分を通過し、亀裂部分の多結晶シリコン膜
が異常酸化を起こして酸化タンタル膜が局所的に持ち上
げられたような状態となる。このような状態では、酸化
タンタル膜自体が歪みを生じ、良好な絶縁膜として機能
せず、リーク電流を増大させてしまうこととなる。この
ような不具合の発生を防止するために、窒化シリコン膜
を形成する前に非晶質シリコン膜56を多結晶シリコン
膜56bに変換しておく必要がある。また、この段階で
の熱処理(800℃、3分)は後に説明する酸化タンタ
ル膜の結晶化の熱処理温度よりも高い、あるいは同じ条
件で行う。これにより、後の熱処理での熱ストレスを低
減し、信頼性の高い容量素子を形成できる。
Next, after cleaning the surface of the semiconductor substrate 1,
For example, heat treatment at 800 ° C. for 3 minutes is performed in a nitrogen atmosphere. By this heat treatment, the amorphous silicon film 56 is solid-phase grown and converted into a polycrystalline silicon film 56b. At this stage, the amorphous silicon film 56 is converted into the polycrystalline silicon film 56b if the nitriding process described later is performed in the state of the amorphous silicon film 56 during the formation of the silicon nitride film. At the same time, the crystallization of the amorphous silicon film 56 into the polycrystalline silicon film simultaneously proceeds, and distortion of the silicon nitride film occurs. In extreme cases, cracks occur in the silicon nitride film. In such a state, when a heat treatment of the tantalum oxide film described later is performed in an oxygen atmosphere, the oxidizing agent diffused in the tantalum oxide passes through the crack portion, and the polycrystalline silicon film in the crack portion causes abnormal oxidation. As a result, the tantalum oxide film is locally lifted. In such a state, the tantalum oxide film itself is distorted, does not function as a good insulating film, and increases the leakage current. In order to prevent such a problem from occurring, it is necessary to convert the amorphous silicon film 56 into a polycrystalline silicon film 56b before forming the silicon nitride film. The heat treatment (800 ° C., 3 minutes) at this stage is performed at a temperature higher than or equal to the heat treatment temperature for crystallization of the tantalum oxide film described later. Thus, thermal stress in a subsequent heat treatment can be reduced and a highly reliable capacitor can be formed.

【0125】次に、図38に示すように、周辺回路領域
の酸化シリコン膜53をフォトレジスト膜58で覆い、
フッ酸系のエッチング液を用いて溝55の内部の酸化シ
リコン膜57と溝55の隙間の酸化シリコン膜53とを
ウェットエッチングして除去する。溝55の隙間の底部
には窒化シリコン膜51が形成されているので、酸化シ
リコン膜53が全部除去されてもその下部の酸化シリコ
ン膜46がエッチング液によって削られることはない。
すなわち、窒化シリコン膜51をウェットエッチングの
エッチストッパとして作用させることができる。
Next, as shown in FIG. 38, the silicon oxide film 53 in the peripheral circuit region is covered with a photoresist film 58,
The silicon oxide film 57 inside the trench 55 and the silicon oxide film 53 in the gap between the trenches 55 are removed by wet etching using a hydrofluoric acid-based etchant. Since the silicon nitride film 51 is formed at the bottom of the gap between the grooves 55, even if the silicon oxide film 53 is entirely removed, the silicon oxide film 46 thereunder is not shaved by the etching solution.
That is, the silicon nitride film 51 can function as an etch stopper for wet etching.

【0126】上記のウェットエッチングにより、筒状の
下部電極60が完成する。また、この下部電極60の外
側(溝55の外部)に残った窒化シリコン膜51は、下
部電極60を補強する補強部材となり、これによって下
部電極60の機械的強度が向上する。従って、下部電極
60の高さを大きくした場合でもその剥離や倒壊が抑制
される。
By the above-mentioned wet etching, the cylindrical lower electrode 60 is completed. Further, the silicon nitride film 51 remaining outside the lower electrode 60 (outside the groove 55) serves as a reinforcing member for reinforcing the lower electrode 60, thereby improving the mechanical strength of the lower electrode 60. Therefore, even when the height of the lower electrode 60 is increased, the separation and collapse thereof are suppressed.

【0127】なお、本実施の形態ではフォトレジスト膜
58を例示しているが、これに限られるものではない。
Although the present embodiment exemplifies the photoresist film 58, the present invention is not limited to this.

【0128】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の一端部は、メモリアレイ
と周辺回路領域との境界部、すなわち長溝55aの上部
に配置される。従って、上記のウェットエッチングを行
うと、この長溝55aの内部にも酸化シリコン膜57が
残留する。この酸化シリコン膜57は、長溝55aの内
壁を補強する補強部材となり、これによって長溝55a
の内壁を構成する下部電極材料(多結晶シリコン膜56
b)の機械的強度が向上するため、長溝55aを深く形
成した場合でもその剥離や倒れが抑制される。
The silicon oxide film 53 in the peripheral circuit region
Is disposed on the boundary between the memory array and the peripheral circuit region, that is, above the long groove 55a. Therefore, when the above-described wet etching is performed, the silicon oxide film 57 remains inside the long groove 55a. The silicon oxide film 57 serves as a reinforcing member for reinforcing the inner wall of the long groove 55a.
Electrode material (polycrystalline silicon film 56) constituting the inner wall of
Since the mechanical strength of b) is improved, even when the long groove 55a is formed deeply, the peeling and falling of the long groove 55a are suppressed.

【0129】一方、周辺回路領域の酸化シリコン膜53
は、フォトレジスト膜58によって覆われているので、
上記のウェットエッチングによってその表面が削られる
ことはない。これにより、メモリアレイと周辺回路との
段差が解消され、併せて周辺回路領域の平坦化が実現さ
れる。
On the other hand, the silicon oxide film 53 in the peripheral circuit region
Is covered by the photoresist film 58,
The surface is not shaved by the above wet etching. As a result, the step between the memory array and the peripheral circuit is eliminated, and the peripheral circuit region is also flattened.

【0130】なお、本実施の形態では長溝55aを設け
ているが、長溝55aを設けずにフォトレジスト膜58
をマスクとして、溝55の内部の酸化シリコン膜57と
酸化シリコン膜53とをウェットエッチングして除去す
ることができる。この場合、図39に示すように周辺回
路上の酸化シリコン膜53がオーバーエッチングされる
が、後にたとえばSOG膜等自己平坦性の高い膜で覆え
ば平坦性が確保され、特に問題は生じない。また、ウェ
ットエッチングを用いることにより、図示するように酸
化シリコン膜53の端面はテーパ状となりSOG膜等の
埋め込みを容易にすることができる。また、特に長溝5
5aを形成する必要がないためその分の専有面積を節減
してチップ面積を縮小することが可能である。この場
合、フォトレジスト膜58のアライメント精度は特に高
くする必要がないという効果もある。
Although the long groove 55a is provided in the present embodiment, the photoresist film 58 is not provided without the long groove 55a.
Using silicon as a mask, the silicon oxide film 57 and the silicon oxide film 53 inside the trench 55 can be removed by wet etching. In this case, as shown in FIG. 39, the silicon oxide film 53 on the peripheral circuit is over-etched. However, if the silicon oxide film 53 is later covered with a film having a high self-flatness such as an SOG film, the flatness is ensured and no particular problem occurs. Further, by using wet etching, the end surface of the silicon oxide film 53 becomes tapered as shown in the figure, so that the SOG film or the like can be easily embedded. In addition, especially the long groove 5
Since it is not necessary to form 5a, the occupied area can be saved and the chip area can be reduced. In this case, there is also an effect that the alignment accuracy of the photoresist film 58 does not need to be particularly high.

【0131】次に、周辺回路領域を覆うフォトレジスト
膜58を除去し、半導体基板1に洗浄を施す。この洗浄
により、下部電極60を構成する多結晶シリコン膜56
bの表面に形成された自然酸化膜を除去することができ
る。
Next, the photoresist film 58 covering the peripheral circuit region is removed, and the semiconductor substrate 1 is cleaned. By this cleaning, the polycrystalline silicon film 56 forming the lower electrode 60 is formed.
The natural oxide film formed on the surface of b can be removed.

【0132】次に、図40に示すように容量絶縁膜61
を形成する。容量絶縁膜61の詳細な形成方法を下部電
極60部分の拡大図(図41および図42)を用いて説
明する。
Next, as shown in FIG.
To form A detailed method of forming the capacitance insulating film 61 will be described with reference to enlarged views of the lower electrode 60 (FIGS. 41 and 42).

【0133】まず、半導体基板1に、水素雰囲気中でた
とえば800℃、3分間の熱処理を施す。このような水
素熱処理により多結晶シリコン膜56bの表面の清浄化
が促進され、容量絶縁膜61の欠陥密度の低減に効果的
である。
First, the semiconductor substrate 1 is subjected to a heat treatment, for example, at 800 ° C. for 3 minutes in a hydrogen atmosphere. Such a hydrogen heat treatment promotes the cleaning of the surface of the polycrystalline silicon film 56b, and is effective in reducing the defect density of the capacitance insulating film 61.

【0134】その後、図41に示すように下部電極60
(多結晶シリコン膜56b)の表面に窒化シリコン膜6
1aを形成する。窒化シリコン膜61aの形成は、半導
体基板1をアンモニア雰囲気中、800℃程度で3分間
程度熱処理して多結晶シリコン膜56bの表面を窒化す
ることにより形成することができる。
Thereafter, as shown in FIG.
The silicon nitride film 6 is formed on the surface of the polycrystalline silicon film 56b.
1a is formed. The silicon nitride film 61a can be formed by heat-treating the semiconductor substrate 1 in an ammonia atmosphere at about 800 ° C. for about 3 minutes to nitride the surface of the polycrystalline silicon film 56b.

【0135】このように多結晶シリコン膜56bの表面
に窒化シリコン膜61aを形成することにより、後に説
明する酸化タンタル膜61bの酸化雰囲気における熱処
理の際、酸化タンタル膜61bを通過してきた酸化剤の
透過を防止し、多結晶シリコン膜56bの酸化を抑制す
ることができる。仮に多結晶シリコン膜56bが酸化さ
れた場合には、誘電率の低い酸化シリコン膜が容量絶縁
膜61の一部となって、実質的に容量絶縁膜61の膜厚
を厚くし、容量値を低下させて好ましくない。しかし、
上記のとおり、窒化シリコン膜61aの形成によりその
ような問題の発生を防止することができる。
By forming the silicon nitride film 61a on the surface of the polycrystalline silicon film 56b in this manner, the oxidizing agent that has passed through the tantalum oxide film 61b during the heat treatment in the oxidizing atmosphere of the tantalum oxide film 61b described later. Transmission can be prevented, and oxidation of the polycrystalline silicon film 56b can be suppressed. If the polycrystalline silicon film 56b is oxidized, the silicon oxide film having a low dielectric constant becomes a part of the capacitance insulating film 61, and the thickness of the capacitance insulating film 61 is substantially increased, and the capacitance value is reduced. It is not preferable to lower it. But,
As described above, the formation of the silicon nitride film 61a can prevent such a problem from occurring.

【0136】次に、図42に示すように、酸化タンタル
膜61bを堆積する。酸化タンタル膜61bの堆積は、
たとえば、450℃の等温雰囲気で、ペンタエトキシタ
ンタル(Ta(OC2 5 5 )を原料とするCVD法
により形成することができる。また、酸化タンタル膜6
1bの膜厚は15nmとする。酸化タンタル膜を容量絶縁
膜61として用いる場合、(1)被膜形成基板の大きさ
によらず被膜が一様に形成できること、(2)被膜の段
差被覆性がよいこと、(3)被膜の成膜速度が下地材料
に依存せず再現性よく形成できること、が必要な条件と
なる。非等温雰囲気での堆積では、前記条件が満足でき
なくなる場合があるが、本実施の形態では、等温雰囲気
で酸化タンタル膜61bを堆積するため、前記条件を満
たして安定に形成することが可能である。また、等温雰
囲気で被膜堆積を行う装置では、反応室内のガスクリー
ニングが容易であるため、製造歩留まりを向上すること
も可能である。
Next, as shown in FIG. 42, a tantalum oxide film 61b is deposited. The deposition of the tantalum oxide film 61b
For example, it can be formed by a CVD method using pentaethoxy tantalum (Ta (OC 2 H 5 ) 5 ) as a raw material in an isothermal atmosphere at 450 ° C. The tantalum oxide film 6
The thickness of 1b is 15 nm. When a tantalum oxide film is used as the capacitor insulating film 61, (1) the film can be formed uniformly regardless of the size of the film-formed substrate, (2) the step coverage of the film is good, and (3) the film formation A necessary condition is that the film speed can be formed with good reproducibility without depending on the underlying material. In the case of deposition in a non-isothermal atmosphere, the above conditions may not be satisfied. However, in the present embodiment, since the tantalum oxide film 61b is deposited in an isothermal atmosphere, the tantalum oxide film 61b can be formed stably while satisfying the above conditions. is there. Further, in an apparatus for depositing a film in an isothermal atmosphere, gas cleaning in a reaction chamber is easy, so that the production yield can be improved.

【0137】次に、半導体基板1をたとえば800℃の
酸素雰囲気で3分間の熱処理を行い、非晶質の酸化タン
タル膜61bを結晶化して多結晶の酸化タンタル膜61
c(Ta2 5 )に変換する。この際、酸化剤である活
性な酸素が酸化タンタル膜61bを通過するが、前記し
たとおり窒化シリコン膜61aが形成されているため、
多結晶シリコン膜56bへの酸素の透過を防止すること
ができる。また、本実施の形態では、窒化シリコン膜6
1aの堆積前に前記したとおり洗浄を施しているため、
窒化シリコン膜61aは均一に形成されており、酸素の
透過をより確実に防止することができる。
Next, the semiconductor substrate 1 is subjected to a heat treatment in an oxygen atmosphere at, for example, 800 ° C. for 3 minutes to crystallize the amorphous tantalum oxide film 61b to form a polycrystalline tantalum oxide film 61.
c (Ta 2 O 5 ). At this time, active oxygen as an oxidant passes through the tantalum oxide film 61b. However, since the silicon nitride film 61a is formed as described above,
Oxygen permeation to the polycrystalline silicon film 56b can be prevented. In the present embodiment, the silicon nitride film 6
Since cleaning is performed as described above before the deposition of 1a,
The silicon nitride film 61a is formed uniformly, so that the permeation of oxygen can be more reliably prevented.

【0138】以上のようにして窒化シリコン膜61aお
よび酸化タンタル膜61cからなる容量絶縁膜61が形
成される。
As described above, the capacitance insulating film 61 composed of the silicon nitride film 61a and the tantalum oxide film 61c is formed.

【0139】なお、この酸化タンタル膜61bを結晶化
させるための熱工程は、前記した非晶質シリコン膜56
の結晶化のための熱処理より同一かまたは低い温度で行
われる。これにより、酸化タンタル膜61bを結晶化さ
せるための熱工程により、この熱工程よりも高い温度で
熱処理され形成された多結晶シリコン膜56bが熱スト
レスにより変形等を受けることがなく、安定に容量絶縁
膜61を形成することができる。
The thermal process for crystallizing the tantalum oxide film 61b is performed in the same manner as in the above-described amorphous silicon film 56.
At a temperature equal to or lower than the heat treatment for crystallization of Thus, the heat treatment for crystallizing the tantalum oxide film 61b does not cause the polycrystalline silicon film 56b formed by heat treatment at a temperature higher than this heat treatment to undergo deformation or the like due to thermal stress and to stably maintain the capacitance. The insulating film 61 can be formed.

【0140】次に、図43に示すように、容量絶縁膜6
1の上部に膜厚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および容量絶縁膜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、
容量絶縁膜61と、多結晶シリコン膜56b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DRAMのメモリセルが完成する。
Next, as shown in FIG.
After a TiN film 62 having a thickness of about 150 nm is deposited on the upper part 1, the TiN film 62 and the capacitor insulating film 61 are patterned by dry etching using a photoresist film 63 as a mask, thereby forming an upper electrode made of the TiN film 62. ,
The information storage capacitance element C composed of the capacitance insulating film 61 and the lower electrode 60 made of the polycrystalline silicon film 56b is formed. Thereby, the memory cell selecting MISFET Qs
And a memory cell of the DRAM composed of the information storage capacitance element C connected in series to this.

【0141】TiN膜62は、たとえば四塩化チタンと
アンモニアを原料ガスとし、450℃の低圧CVD法に
より堆積することができる。このようなTiN膜62の
堆積は、段差被覆性よく行うことができるため下部電極
60により形成された凹部を完全に埋め込むことが可能
である。これによりメモリセルアレイ領域の表面をTi
N膜62自体でほぼ平坦化することができる。このよう
に表面を平坦化できるため、他のたとえば絶縁膜を堆積
し、凹部を埋め込む必要がない。絶縁膜で凹部を埋め込
む場合には、凹部の底部等にボイド等を生ずることがあ
り、完全に埋め込むことが困難になる場合がある。特に
微細化されたDRAMでは下部電極60の幅が狭くな
り、かつ、その深さが深くならざるをえないので、凹部
の埋め込みの問題は重要である。本実施の形態では前記
したとおり凹部を完全に埋め込み、表面を平坦化するこ
とができるので、このような問題は発生せず、DRAM
の信頼性を向上することができる。
The TiN film 62 can be deposited by low pressure CVD at 450 ° C. using titanium tetrachloride and ammonia as source gases. Since the deposition of the TiN film 62 can be performed with good step coverage, it is possible to completely fill the recess formed by the lower electrode 60. As a result, the surface of the memory cell array
The N film 62 itself can be almost flattened. Since the surface can be flattened in this way, it is not necessary to deposit another insulating film, for example, and bury the concave portion. When the recess is buried with the insulating film, a void or the like may be generated at the bottom of the recess or the like, and it may be difficult to completely fill the recess. In particular, in the case of a miniaturized DRAM, the width of the lower electrode 60 is reduced and the depth of the lower electrode 60 must be increased. Therefore, the problem of embedding the concave portion is important. In the present embodiment, as described above, since the concave portion can be completely buried and the surface can be flattened, such a problem does not occur, and
Reliability can be improved.

【0142】また、TiN膜62の堆積は、前記したC
VD法によるTiN膜を単層で形成する場合に限られ
ず、CVD法によるTiN膜を薄く堆積した後に、スパ
ッタ法によるTiN膜を積層して表面の平坦化を行って
もよい。
The TiN film 62 is deposited by the above-described C method.
The present invention is not limited to the case where the TiN film is formed as a single layer by the VD method, and the surface may be planarized by depositing a thin TiN film by the CVD method and then stacking the TiN film by the sputtering method.

【0143】また、TiN膜62の真性応力が1GPa
を越えると情報蓄積用容量素子Cの特性が劣化し好まし
くないことが本発明者らの検討により判明している。と
ころで、TiN膜の応力は、熱処理温度に強く依存す
る。本発明者らの実験検討によれば、TiN膜62の形
成後、550℃を越える温度で熱を加えるとほぼ温度に
比例して情報蓄積用容量素子Cの特性が劣化する。この
特性劣化は、TiN膜62の成膜時の温度に対しても同
様に生じるため、550℃以下の温度で形成する必要が
ある。また、400℃以下の温度ではTiN膜62の応
力は小さくなるものの、塩化アンモニウムがTiN膜6
2の表面に析出し、異物となって歩留りの低下をもたら
す。したがって、TiN膜62は400℃以上の温度で
形成することが好ましい。
Further, the intrinsic stress of the TiN film 62 is 1 GPa.
It has been found by the present inventors that the characteristics of the information storage capacitive element C are deteriorated when the value exceeds. By the way, the stress of the TiN film strongly depends on the heat treatment temperature. According to the experimental studies by the present inventors, if heat is applied at a temperature exceeding 550 ° C. after the formation of the TiN film 62, the characteristics of the information storage capacitor C deteriorate almost in proportion to the temperature. Since this characteristic deterioration also occurs at the temperature at the time of forming the TiN film 62, it must be formed at a temperature of 550 ° C. or less. At a temperature of 400 ° C. or less, although the stress of the TiN film 62 is reduced,
2 are deposited on the surface and become foreign matters, resulting in a decrease in yield. Therefore, it is preferable that the TiN film 62 be formed at a temperature of 400 ° C. or higher.

【0144】また、TiN膜62による上部電極を形成
した後、450℃〜550℃の温度範囲で再び熱を加え
ることができる。この再加熱処理により情報蓄積用容量
素子Cのリーク電流を再加熱する前に比べて減少させる
ことができる。これは、CVD法で形成するTiN膜に
特有の現象であることが本発明者らの実験検討により判
明している。したがって、上部電極をCVD法によるT
iN膜とスパッタ法によるTiN膜との積層膜にする場
合、酸化タンタル膜61cと接する最下層にはCVD法
によるTiN膜を形成し、再加熱処理を行ってリーク電
流を低減することができる。なお、この再加熱処理は、
後の工程の絶縁膜の形成等の際の熱処理で兼ねてもよ
い。また、TiN膜62を形成した後には、550℃を
超える温度での熱処理は行わない。これにより、情報蓄
積用容量素子Cの特性を良好に維持できる。
After the upper electrode is formed of the TiN film 62, heat can be applied again in a temperature range of 450 ° C. to 550 ° C. By this reheating process, the leak current of the information storage capacitor C can be reduced as compared to before the reheating. It has been found from experiments by the present inventors that this phenomenon is peculiar to the TiN film formed by the CVD method. Therefore, the upper electrode is made of T by CVD.
When a laminated film of an iN film and a TiN film formed by a sputtering method is used, a TiN film formed by a CVD method is formed as a lowermost layer in contact with the tantalum oxide film 61c, and a reheating process is performed to reduce a leak current. In addition, this reheating treatment
A heat treatment for forming an insulating film in a later step may also serve as a heat treatment. After the formation of the TiN film 62, heat treatment at a temperature exceeding 550 ° C. is not performed. Thereby, the characteristics of the information storage capacitive element C can be favorably maintained.

【0145】次に、フォトレジスト膜63を除去した
後、図44に示すように、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法で情報蓄積用容量素子Cの上部に膜厚
100nm程度の酸化シリコン膜64を堆積した後、フォ
トレジスト膜65をマスクにしたドライエッチングで周
辺回路の第1層配線38の上部の酸化シリコン膜64、
53、46、45、SOG膜44および窒化シリコン膜
40を除去することにより、スルーホール66を形成す
る。
Next, after removing the photoresist film 63, as shown in FIG. 44, an information storage capacitor is formed by a plasma CVD method using, for example, ozone (O 3 ) and tetraethoxysilane (TEOS) as a source gas. After depositing a silicon oxide film 64 having a thickness of about 100 nm on the element C, the silicon oxide film 64 on the first layer wiring 38 of the peripheral circuit is formed by dry etching using the photoresist film 65 as a mask.
The through holes 66 are formed by removing the 53, 46, 45, the SOG film 44 and the silicon nitride film 40.

【0146】次に、フォトレジスト膜65を除去した
後、図45に示すように、スルーホール66の内部にプ
ラグ67を形成し、続いて酸化シリコン膜64の上部に
第2層配線68、69を形成する。プラグ67は、酸化
シリコン膜64の上部にスパッタリング法で膜厚100
nm程度のTiN膜を堆積し、さらにその上部にCVD法
で膜厚500nm程度のW膜を堆積した後、これらの膜を
エッチバックしてスルーホール66の内部に残すことに
より形成する。第2層配線68、69は、酸化シリコン
膜64の上部にスパッタリング法で膜厚50nm程度のT
iN膜、膜厚500nm程度のAl(アルミニウム)膜、
膜厚50nm程度のTi膜を堆積した後、フォトレジスト
膜をマスクにしたドライエッチングでこれらの膜をパタ
ーニングして形成する。
Next, after removing the photoresist film 65, as shown in FIG. 45, a plug 67 is formed inside the through hole 66, and then second layer wirings 68 and 69 are formed on the silicon oxide film 64. To form The plug 67 is formed on the silicon oxide film 64 with a thickness of 100 by a sputtering method.
A TiN film having a thickness of about nm is deposited, and a W film having a thickness of about 500 nm is further deposited thereon by a CVD method. Then, these films are etched back and left inside the through-hole 66. The second layer wirings 68 and 69 are formed on the silicon oxide film 64 by sputtering to a thickness of about 50 nm.
an iN film, an Al (aluminum) film having a thickness of about 500 nm,
After a Ti film having a thickness of about 50 nm is deposited, these films are formed by patterning by dry etching using a photoresist film as a mask.

【0147】次に、図46に示すように、第2層配線6
8、69の上部に層間絶縁膜を堆積する。層間絶縁膜
は、例えば膜厚300nm程度の酸化シリコン膜71、膜
厚400nm程度のSOG膜72および膜厚300nm程度
の酸化シリコン膜73で構成する。酸化シリコン膜7
1、73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CV
D法で堆積する。また、SOG膜72のベークは、Al
膜を主体とする第2層配線68、69の劣化を防止する
ために、400℃程度の温度で行う。
Next, as shown in FIG.
An interlayer insulating film is deposited on the upper portions of 8 and 69. The interlayer insulating film includes, for example, a silicon oxide film 71 having a thickness of about 300 nm, an SOG film 72 having a thickness of about 400 nm, and a silicon oxide film 73 having a thickness of about 300 nm. Silicon oxide film 7
Reference numerals 1 and 73 denote plasma CVs using, for example, ozone (O 3 ) and tetraethoxysilane (TEOS) as source gases.
Deposit by D method. The baking of the SOG film 72 is performed by using Al
This is performed at a temperature of about 400 ° C. in order to prevent the deterioration of the second layer wirings 68 and 69 mainly composed of the film.

【0148】次に、図47に示すように、情報蓄積用容
量素子Cの上部の層間絶縁膜にスルーホール74を形成
し、周辺回路の第2層配線69の上部の層間絶縁膜にス
ルーホール75を形成した後、スルーホール74、75
の内部にプラグ76を形成し、続いて層間絶縁膜の上部
に第3層配線77、78、79を形成する。スルーホー
ル74、75は、フォトレジスト膜をマスクにしたドラ
イエッチングで酸化シリコン膜73、SOG膜72およ
び酸化シリコン膜64を除去することにより形成する。
プラグ76は、層間絶縁膜の上部にスパッタリング法で
膜厚100nm程度のTiN膜を堆積し、さらにその上部
にCVD法で膜厚500nm程度のW膜を堆積した後、こ
れらの膜をエッチバックしてスルーホール74、75の
内部に残すことにより形成する。第3層配線77〜79
は、層間絶縁膜の上部にスパッタリング法で膜厚50nm
程度のTiN膜、膜厚500nm程度のAl膜、膜厚50
nm程度のTi膜を堆積した後、フォトレジスト膜をマス
クにしたドライエッチングでこれらの膜をパターニング
して形成する。
Next, as shown in FIG. 47, a through-hole 74 is formed in the interlayer insulating film above the information storage capacitive element C, and a through-hole is formed in the interlayer insulating film above the second layer wiring 69 of the peripheral circuit. After forming the through holes 75, the through holes 74, 75
Is formed, and then third layer wirings 77, 78, 79 are formed above the interlayer insulating film. The through holes 74 and 75 are formed by removing the silicon oxide film 73, the SOG film 72, and the silicon oxide film 64 by dry etching using a photoresist film as a mask.
The plug 76 is formed by depositing a TiN film with a thickness of about 100 nm on the interlayer insulating film by a sputtering method, further depositing a W film with a thickness of about 500 nm on the TiN film by a CVD method, and then etching back these films. And formed in the through holes 74 and 75. Third layer wiring 77 to 79
Has a thickness of 50 nm on the interlayer insulating film by sputtering.
TiN film, Al film with thickness of about 500 nm, thickness of 50
After depositing a Ti film of about nm, these films are patterned and formed by dry etching using a photoresist film as a mask.

【0149】その後、第3層配線77〜79の上部に酸
化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層膜などで構成さ
れるパッシベーション膜を堆積するが、その図示は省略
する。以上の工程により、本実施の形態のDRAMが略
完成する。
Thereafter, a passivation film composed of a stacked film of a silicon oxide film and a silicon nitride film is deposited on the third layer wirings 77 to 79, but is not shown. Through the above steps, the DRAM of the present embodiment is substantially completed.

【0150】なお、本実施の形態ではビット線BLを金
属を含む積層膜で構成して、シリコン基板等とのコンタ
クトの耐熱性が乏しくなっても容量絶縁膜61に酸化タ
ンタル膜61cを用いているので熱処理の低温化が可能
となり、コンタクト部分での導通不良を回避できる利点
がある。また、情報蓄積用容量素子Cの形成後、周辺回
路領域との間に段差が生じないようにしているので下部
電極60の高さを高くして容量を確保しやすくなる利点
がある。
In this embodiment, the bit line BL is formed of a laminated film containing a metal, and the tantalum oxide film 61c is used as the capacitance insulating film 61 even if the heat resistance of the contact with the silicon substrate or the like becomes poor. Therefore, there is an advantage that the temperature of the heat treatment can be lowered and the conduction failure at the contact portion can be avoided. In addition, since no step is formed between the information storage capacitor element C and the peripheral circuit area after the formation of the information storage capacitor element C, there is an advantage that the height of the lower electrode 60 is increased to easily secure the capacitance.

【0151】(実施の形態2)本実施の形態のDRAM
の製造方法を図48〜図59を用いて説明する。
(Embodiment 2) DRAM of this embodiment
Will be described with reference to FIGS.

【0152】まず、図48に示すように、前記実施の形
態1の製造方法(図3〜図31)に従って、プラグ49
を形成し、さらに酸化シリコン膜46の上部に膜厚10
0〜200nm程度の窒化シリコン膜51をCVD法で堆
積する。その後、窒化シリコン膜51の上部に膜厚0.8
μm程度の酸化シリコン膜53を堆積した後、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、プラグ49を埋め込んだスルーホール48の上
部に溝55を形成する。
First, as shown in FIG. 48, according to the manufacturing method of the first embodiment (FIGS. 3 to 31), plugs 49 are formed.
Is formed, and a film thickness of 10 is formed on the silicon oxide film 46.
A silicon nitride film 51 of about 0 to 200 nm is deposited by a CVD method. Thereafter, a thickness of 0.8 is formed on the silicon nitride film 51.
After depositing a silicon oxide film 53 of about μm, the silicon oxide film 53 and the silicon nitride film 51 are removed by dry etching using the photoresist film 54 as a mask, thereby forming a groove above the through hole 48 in which the plug 49 is embedded. 55 are formed.

【0153】次に、フォトレジスト膜54を除去した
後、図49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70
nm程度の非晶質シリコン膜56をCVD法で堆積する。
この非晶質シリコン膜56は、後に情報蓄積用容量素子
の下部電極となるものであり、非晶質シリコン膜56を
用いることによって、非晶質シリコン膜から多結晶シリ
コン膜に変換した場合には表面をきわめて平坦にするこ
とができ、欠陥キャパシタの発生を抑制することができ
ることは実施の形態1と同様である。また、非晶質シリ
コン膜56の堆積を、たとえばモノシラン(SiH4
とフォスフィン(PH3 )とを含むガスを原料ガスとし
た低圧CVD法により行うことができることも実施の形
態1と同様である。
Next, after removing the photoresist film 54, as shown in FIG. 49, an upper portion of the silicon oxide film 53 is doped with an n-type impurity (for example, P (phosphorus)) to a thickness of 70 nm.
An amorphous silicon film 56 of about nm is deposited by a CVD method.
The amorphous silicon film 56 is to be a lower electrode of the information storage capacitor later. When the amorphous silicon film 56 is used, when the amorphous silicon film is converted to a polycrystalline silicon film. As in the first embodiment, the surface can be made extremely flat and the occurrence of defective capacitors can be suppressed. The deposition of the amorphous silicon film 56 is performed, for example, by using monosilane (SiH 4 ).
As in the first embodiment, it can be performed by a low-pressure CVD method using a gas containing phosphine (PH 3 ) as a source gas.

【0154】次に、図50に示すように、非晶質シリコ
ン膜56の上部に溝55および長溝55aが完全に埋ま
るような膜厚(例えば400nm程度)の酸化シリコン膜
57を堆積する。酸化シリコン膜57は、実施の形態1
と同様に、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
法で堆積することができるが、SOG膜とすることもで
きる。
Next, as shown in FIG. 50, a silicon oxide film 57 is deposited on the amorphous silicon film 56 so as to completely fill the groove 55 and the long groove 55a (for example, about 400 nm). The silicon oxide film 57 is formed according to the first embodiment.
Similarly to the above, for example, plasma CVD using ozone (O 3 ) and tetraethoxysilane (TEOS) as a source gas
Although it can be deposited by a method, it can also be an SOG film.

【0155】次に、図51に示すように、酸化シリコン
膜57および酸化シリコン膜53上の非晶質シリコン膜
56をCMP(Chemical Mechanical Polishing )法を
用いて研磨除去し、溝55の内側(内壁および底部)に
非晶質シリコン膜56を残す。このとき、溝55の内側
には研磨除去されなかった酸化シリコン膜57も残って
いる。
Next, as shown in FIG. 51, the silicon oxide film 57 and the amorphous silicon film 56 on the silicon oxide film 53 are polished and removed by using a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method. The amorphous silicon film 56 is left on the inner wall and the bottom). At this time, the silicon oxide film 57 that has not been removed by polishing remains inside the groove 55.

【0156】次に、半導体基板1の表面を洗浄した後、
たとえば800℃、3分の熱処理を窒素雰囲気中で施
す。この熱処理により、非晶質シリコン膜56を固相成
長させて多結晶シリコン膜56bに変換する。
Next, after cleaning the surface of the semiconductor substrate 1,
For example, heat treatment at 800 ° C. for 3 minutes is performed in a nitrogen atmosphere. By this heat treatment, the amorphous silicon film 56 is solid-phase grown and converted into a polycrystalline silicon film 56b.

【0157】次に、図52に示すように、フッ酸系のエ
ッチング液を用いて溝55の内部の酸化シリコン膜57
と酸化シリコン膜53とをウェットエッチングして除去
する。マスクを用いずにウェットエッチングを行うた
め、半導体基板1の全面にわたって酸化シリコン膜53
が除去され、周辺回路領域の酸化シリコン膜53も完全
に除去される。溝55の隙間の底部および周辺回路領域
には窒化シリコン膜51が形成されているので、酸化シ
リコン膜53が全部除去されてもその下部の酸化シリコ
ン膜46がエッチング液によって削られることはない。
Next, as shown in FIG. 52, a silicon oxide film 57 inside the groove 55 is etched using a hydrofluoric acid-based etching solution.
And the silicon oxide film 53 are removed by wet etching. Since wet etching is performed without using a mask, the silicon oxide film 53 is formed over the entire surface of the semiconductor substrate 1.
Is removed, and the silicon oxide film 53 in the peripheral circuit region is also completely removed. Since the silicon nitride film 51 is formed at the bottom of the gap of the groove 55 and the peripheral circuit region, even if the silicon oxide film 53 is entirely removed, the silicon oxide film 46 thereunder is not shaved by the etchant.

【0158】上記のウェットエッチングにより、筒状の
下部電極60が完成する。また、この下部電極60の外
側(溝55の外部)に残った窒化シリコン膜51により
下部電極60の機械的強度が向上することは、実施の形
態1と同様である。
By the above wet etching, the cylindrical lower electrode 60 is completed. Also, the mechanical strength of the lower electrode 60 is improved by the silicon nitride film 51 remaining outside the lower electrode 60 (outside the groove 55), as in the first embodiment.

【0159】次に、半導体基板1に洗浄を施す。この洗
浄により、下部電極60を構成する多結晶シリコン膜5
6bの表面に形成された自然酸化膜を除去することがで
きる。
Next, the semiconductor substrate 1 is cleaned. By this cleaning, the polycrystalline silicon film 5 forming the lower electrode 60 is formed.
The natural oxide film formed on the surface of 6b can be removed.

【0160】次に、図53に示すように容量絶縁膜61
を形成する。容量絶縁膜61の詳細な形成方法は実施の
形態1と同様であるため説明を省略する。
Next, as shown in FIG.
To form The detailed method of forming the capacitor insulating film 61 is the same as that of the first embodiment, and thus the description is omitted.

【0161】次に、図54に示すように、フォトレジス
ト膜をマスクにしたドライエッチングで周辺回路の第1
層配線38の上部の容量絶縁膜61、窒化シリコン膜5
1、酸化シリコン膜46、45、SOG膜44および窒
化シリコン膜40を除去することにより、スルーホール
81を形成する。
Next, as shown in FIG. 54, first etching of the peripheral circuit is performed by dry etching using a photoresist film as a mask.
Capacitance insulating film 61 and silicon nitride film 5 above layer wiring 38
1. Through holes 81 are formed by removing the silicon oxide films 46 and 45, the SOG film 44, and the silicon nitride film 40.

【0162】次に、前記フォトレジスト膜を除去した
後、図55に示すように、スルーホール81の内面を含
む半導体基板1の全面に膜厚150nm程度のTiN膜8
2を堆積する。TiN膜82の堆積は、実施の形態1の
TiN膜62と同様であるため、説明を省略する。
Next, after removing the photoresist film, as shown in FIG. 55, a TiN film 8 having a thickness of about 150 nm is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1 including the inner surface of the through hole 81.
2 is deposited. The deposition of the TiN film 82 is the same as that of the TiN film 62 of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

【0163】次に、図56に示すように、フォトレジス
ト膜をマスクにしたドライエッチングでTiN膜82お
よび容量絶縁膜61をパターニングすることにより、T
iN膜からなる上部電極83と、容量絶縁膜61と、多
結晶シリコン膜56b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DRAMのメ
モリセルが完成する。同時に、周辺回路領域にTiN膜
からなるプラグ84を形成する。このように、周辺回路
領域にプラグ84を形成することにより、後に説明する
周辺回路領域に形成する接続孔の開口を容易にすること
ができる。なお、ここではプラグ84を例示している
が、配線としてもよい。
Next, as shown in FIG. 56, the TiN film 82 and the capacitor insulating film 61 are patterned by dry etching using a photoresist film as a mask, so that T
An information storage capacitor C composed of an upper electrode 83 made of an iN film, a capacitor insulating film 61, and a lower electrode 60 made of a polycrystalline silicon film 56b is formed. As a result, a DRAM memory cell including the memory cell selection MISFET Qs and the information storage capacitor C connected in series thereto is completed. At the same time, a plug 84 made of a TiN film is formed in the peripheral circuit region. Thus, by forming the plug 84 in the peripheral circuit region, it is possible to easily open a connection hole formed in the peripheral circuit region, which will be described later. Although the plug 84 is illustrated here, it may be a wiring.

【0164】次に、図57に示すように、上部電極83
の表面よりもやや高くなる膜厚で、絶縁膜85を堆積す
る。絶縁膜85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法で堆積することができるが、SOG膜とする
こともできる。
Next, as shown in FIG.
The insulating film 85 is deposited with a thickness slightly higher than the surface of the insulating film 85. The insulating film 85 can be deposited by a plasma CVD method using ozone (O 3 ) and tetraethoxysilane (TEOS) as a source gas, for example, but can also be an SOG film.

【0165】次に、図58に示すように、絶縁膜85を
CMP法により研磨し、表面を平坦化する。このとき、
周辺回路領域の相対的に凹んでいる領域にダミーパター
ンを設け、研磨の平坦性を確保してもよい。
Next, as shown in FIG. 58, the insulating film 85 is polished by the CMP method to flatten the surface. At this time,
A dummy pattern may be provided in a relatively concave area of the peripheral circuit area to ensure polishing flatness.

【0166】次に、図59に示すように、フォトレジス
ト膜をマスクにしたドライエッチングで絶縁膜85を除
去することにより、スルーホール86を形成する。その
後、実施の形態1のプラグ67、第2層配線68、69
と同様に、プラグ87および第2層配線88を形成す
る。このスルーホール86の加工は、その下部にプラグ
84が形成されてるため、スルーホール86の深さが深
くならず、アスペクト比を緩和することができる。この
ため、スルーホール86の加工が容易となり、また、下
部電極60の高さを高くすることが可能となって、蓄積
電荷量の増加を図ることができる。
Next, as shown in FIG. 59, the through-hole 86 is formed by removing the insulating film 85 by dry etching using the photoresist film as a mask. Thereafter, the plug 67 and the second-layer wirings 68 and 69 of the first embodiment are used.
Similarly, the plug 87 and the second layer wiring 88 are formed. Since the plug 84 is formed below the through hole 86, the through hole 86 is not deepened, and the aspect ratio can be reduced. For this reason, the processing of the through hole 86 is facilitated, and the height of the lower electrode 60 can be increased, so that the amount of accumulated charges can be increased.

【0167】なお、この後の工程は実施の形態1と同様
であるため説明を省略する。以上の工程により、本実施
の形態のDRAMが略完成する。
The subsequent steps are the same as in the first embodiment, and a description thereof will not be repeated. Through the above steps, the DRAM of the present embodiment is substantially completed.

【0168】本実施の形態によれば、容量絶縁膜61に
酸化タンタル膜61bを用いてプロセスの低温化を可能
にすると同時に、周辺回路領域のプラグ84または配線
を上部電極83と同層で形成するため、第2層配線88
を第1層配線38に接続する際のスルーホール86の形
成を容易にし、あるいは、より高い情報蓄積用容量素子
Cを形成して大きな蓄積電荷量を確保することができ
る。
According to the present embodiment, it is possible to lower the temperature of the process by using the tantalum oxide film 61b as the capacitor insulating film 61, and at the same time, to form the plug 84 or the wiring in the peripheral circuit region in the same layer as the upper electrode 83. The second layer wiring 88
Can be easily formed when the first through hole 86 is connected to the first layer wiring 38, or a higher information storage capacitor C can be formed to secure a large amount of stored charge.

【0169】(実施の形態3)図60は、実施の形態1
および2の酸化タンタル膜61bを結晶化させた後の結
晶状態を透過電子顕微鏡で観察した結果を模式的に示し
ている。(a)は、750℃で30分間、酸素雰囲気で
熱処理を行った場合を示し、(b)は800℃で3分
間、酸素雰囲気で熱処理を行った場合を示す。各々の酸
化タンタル膜61bの膜厚は、15nmである。(a)
の場合、膜厚の1000倍にも及ぶ極めて大きな粒成長
が生じた酸化タンタル結晶89を有する。一方、(b)
の場合は、せいぜい膜厚の100倍以下の粒径で、か
つ、粒径がほぼ均一に揃った酸化タンタル結晶90を有
する。大粒径の酸化タンタル結晶89からなる酸化タン
タル膜は、結晶成長に伴って発生する歪みを緩和するた
めに、表面にうねりが生じ、粒界部分91の膜厚が薄く
なって欠陥が生じやすい。一方、高温で熱処理した場合
には核生成密度の増大により大粒径の酸化タンタル結晶
が成長せず、比較的小さくかつ均一な粒径の酸化タンタ
ル結晶90を有する酸化タンタル膜とすることができ
る。このため歪が小さく、粒界部分92の膜厚も厚くす
ることができ、欠陥の発生を抑制することができる。し
たがって、酸化タンタル膜61bに用いる場合には、8
00℃で3分間程度熱処理することが好ましい。
(Embodiment 3) FIG. 60 shows Embodiment 1.
3 schematically shows the result of observing the crystal state after crystallizing the tantalum oxide film 61b of Example 2 and 2 using a transmission electron microscope. (A) shows a case where heat treatment was performed at 750 ° C. for 30 minutes in an oxygen atmosphere, and (b) shows a case where heat treatment was performed at 800 ° C. for 3 minutes in an oxygen atmosphere. The thickness of each tantalum oxide film 61b is 15 nm. (A)
In the case of (1), there is a tantalum oxide crystal 89 in which an extremely large grain growth of 1000 times the film thickness has occurred. On the other hand, (b)
In the case of (1), the tantalum oxide crystal 90 has a particle diameter of at most 100 times the thickness of the film and has a substantially uniform particle diameter. In the tantalum oxide film composed of the tantalum oxide crystal 89 having a large grain size, undulations are generated on the surface in order to alleviate the strain generated during the crystal growth, and the thickness of the grain boundary portion 91 is reduced, so that defects are likely to occur. . On the other hand, when heat treatment is performed at a high temperature, a tantalum oxide crystal with a large grain size does not grow due to an increase in nucleation density, and a tantalum oxide film having a relatively small and uniform tantalum oxide crystal 90 can be obtained. . For this reason, the strain can be reduced, the thickness of the grain boundary portion 92 can be increased, and the occurrence of defects can be suppressed. Therefore, when used for the tantalum oxide film 61b, 8
It is preferable to perform heat treatment at 00 ° C. for about 3 minutes.

【0170】(実施の形態4)本実施の形態のDRAM
の製造方法を図61および図62を用いて説明する。
(Embodiment 4) DRAM of this embodiment
A method of manufacturing the device will be described with reference to FIGS.

【0171】まず、前記実施の形態1の製造方法(図3
〜図37)に従って、非晶質シリコン膜56をCMP法
により溝55内に埋め込んで形成する。
First, the manufacturing method of the first embodiment (FIG.
37), an amorphous silicon film 56 is buried in the trench 55 by the CMP method.

【0172】その後、加熱処理して多結晶シリコン膜に
変換することなく、図38に示すようにフォトレジスト
膜58をマスクにしてウェットエッチングを施し、円筒
形状の非晶質シリコン膜56を露出させる。
Then, without being converted into a polycrystalline silicon film by a heat treatment, wet etching is performed using the photoresist film 58 as a mask, as shown in FIG. 38, to expose the cylindrical amorphous silicon film 56. .

【0173】次に、非晶質シリコン膜56に核生成処理
を行い、結晶化させて半球状シリコン結晶93を形成す
る。その後、実施の形態1と同様な熱処理を施して非晶
質シリコン膜56を多結晶シリコン膜56bに変換し、
下部電極60を形成する。図61(a)は、円筒状の非
晶質シリコン膜56の部分を拡大した断面図である。こ
こで、半球状シリコン結晶93の形成において重要な点
は、核生成処理前の非晶質シリコン膜56の表面の清浄
さを保持することにあり、自然酸化膜や付着有機物等は
形成を阻害する要因となる。
Next, the amorphous silicon film 56 is subjected to a nucleation process and crystallized to form a hemispherical silicon crystal 93. Thereafter, the same heat treatment as in the first embodiment is performed to convert the amorphous silicon film 56 into a polycrystalline silicon film 56b.
The lower electrode 60 is formed. FIG. 61A is an enlarged sectional view of a cylindrical amorphous silicon film 56. Here, an important point in the formation of the hemispherical silicon crystal 93 is to maintain the cleanness of the surface of the amorphous silicon film 56 before the nucleation process, and a natural oxide film and attached organic substances hinder the formation. It becomes a factor to do.

【0174】清浄化の方法としてたとえば湿式洗浄を施
した後、UV(紫外線)およびオゾン(O3 )クリーニ
ング、HFガスエッチングを例示することができる。ま
た、前記清浄化工程と半球状シリコン結晶93の形成工
程とが一体化された装置で処理するのが望ましい。
As a cleaning method, for example, after performing wet cleaning, UV (ultraviolet) and ozone (O 3 ) cleaning, and HF gas etching can be exemplified. In addition, it is desirable that the cleaning step and the step of forming the hemispherical silicon crystal 93 be performed by an integrated apparatus.

【0175】図61(b)は、下部電極60上に容量絶
縁膜61を形成する場合の問題点を模式的に示した断面
図である。半球状シリコン結晶93を形成した後、80
0℃、3分の熱処理を施して非晶質シリコン膜56の結
晶化を完結させ多結晶シリコン膜56bに転換する。
FIG. 61B is a cross-sectional view schematically showing a problem in the case where the capacitive insulating film 61 is formed on the lower electrode 60. After forming the hemispherical silicon crystal 93, 80
A heat treatment is performed at 0 ° C. for 3 minutes to complete the crystallization of the amorphous silicon film 56 and convert it to a polycrystalline silicon film 56b.

【0176】次に、アンモニア雰囲気中で800℃、3
分熱処理して半球状シリコン結晶93を有する多結晶シ
リコン膜56bの表面に窒化シリコン膜94を形成す
る。CVD法を用いて酸化タンタル膜95を堆積した
後、酸素雰囲気中で800℃、3分熱処理し、酸化タン
タル膜95を結晶化させ、多結晶の酸化タンタル膜96
を形成する。
Next, at 800.degree.
A partial heat treatment is performed to form a silicon nitride film 94 on the surface of the polycrystalline silicon film 56b having the hemispherical silicon crystal 93. After depositing the tantalum oxide film 95 by using the CVD method, a heat treatment is performed at 800 ° C. for 3 minutes in an oxygen atmosphere to crystallize the tantalum oxide film 95 and to form a polycrystalline tantalum oxide film 96.
To form

【0177】ここで用いた熱窒化法により形成する窒化
シリコン膜94の膜厚は、下地Si表面の不純物濃度に
強く依存する。元々均一に存在していた不純物が半球状
シリコン結晶93の形成時に偏析し、不純物濃度の低い
領域が生じる。このため、図中Aに示した領域のように
窒化シリコン膜94の膜厚が薄くなってしまう。結果的
に、酸化タンタル膜95の形成後の酸化熱処理でこのA
の部分が異常酸化され、酸化タンタル膜95自体が歪み
を生じてリーク電流が増大する原因となる。
The thickness of the silicon nitride film 94 formed by the thermal nitriding method used here strongly depends on the impurity concentration on the surface of the underlying Si. The impurities which originally existed uniformly segregate when the hemispherical silicon crystal 93 is formed, and a region having a low impurity concentration is generated. For this reason, the thickness of the silicon nitride film 94 is reduced as in the region indicated by A in the figure. As a result, in the oxidation heat treatment after the formation of the tantalum oxide film 95, this A
Is abnormally oxidized, and the tantalum oxide film 95 itself is distorted, causing an increase in leak current.

【0178】これを防止するため、窒化シリコン膜94
をCVD法で形成することができる。CVD法は、堆積
反応であり、下地の不純物濃度の影響を受けることなく
形成することが可能である。これにより、窒化シリコン
膜94を不純物濃度によらず均一な膜厚で形成して異常
酸化を防止することができる。
To prevent this, silicon nitride film 94 is used.
Can be formed by a CVD method. The CVD method is a deposition reaction and can be formed without being affected by the impurity concentration of the base. Thereby, the silicon nitride film 94 can be formed with a uniform thickness regardless of the impurity concentration, thereby preventing abnormal oxidation.

【0179】また、CVD法で窒化シリコン膜94を形
成した後、酸化タンタル膜95を形成する前に、窒化シ
リコン膜94を酸化処理してシリコン酸窒化膜を予め形
成しておくのも効果的である。
It is also effective to form a silicon oxynitride film by oxidizing the silicon nitride film 94 before forming the tantalum oxide film 95 after forming the silicon nitride film 94 by the CVD method. It is.

【0180】一方、図中Bに示したように、酸化タンタ
ル膜95の結晶化の際に粒界97が、下地の突出部Tに
遭遇する場合がある。酸化タンタルの粒界97は、表面
から下地窒化膜まで貫通して形成されるため結果的に膜
厚が薄い状態になり、この部分でのリーク電流が増大す
る結果となり好ましくない。
On the other hand, as shown in B in the figure, the grain boundary 97 sometimes encounters the protrusion T of the base when the tantalum oxide film 95 is crystallized. The grain boundary 97 of tantalum oxide is formed so as to penetrate from the surface to the underlying nitride film, resulting in a thin film, which results in an increased leakage current at this portion, which is not preferable.

【0181】これを防止するのには粒界97が貫通しな
いように、比較的薄い酸化タンタル膜を結晶化した層を
複数層形成することができる。これによりリーク電流を
低減することができる。
In order to prevent this, a plurality of layers formed by crystallizing a relatively thin tantalum oxide film can be formed so that the grain boundaries 97 do not penetrate. Thereby, the leak current can be reduced.

【0182】その後、実施の形態1と同様に上部電極の
形成し、情報蓄積用容量素子Cを形成する。またその後
の工程は、実施の形態1と同様であるため説明を省略す
る。
Thereafter, an upper electrode is formed and an information storage capacitor C is formed in the same manner as in the first embodiment. Subsequent steps are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will not be repeated.

【0183】図62は、半球状シリコン結晶93を有す
る多結晶シリコン膜56bを下部電極60とした情報蓄
積用容量素子Cの電流−電圧特性の一例を示したグラフ
である。横軸は、上部電極に印加した電圧を、縦軸はリ
ーク電流密度を各々示している。図中点線は、10nA
/cm2 のリーク電流密度のレベルを、矢印Vは−1.5
Vの電圧を各々示している。
FIG. 62 is a graph showing an example of the current-voltage characteristic of the information storage capacitor C using the polycrystalline silicon film 56b having the hemispherical silicon crystal 93 as the lower electrode 60. The horizontal axis indicates the voltage applied to the upper electrode, and the vertical axis indicates the leak current density. The dotted line in the figure is 10 nA
The arrow V indicates the level of the leak current density of −1.5 cm / cm 2.
V voltage is shown.

【0184】Bの特性は、熱窒化により形成した窒化シ
リコン膜と単層の酸化タンタル膜とを組み合わせて形成
した容量絶縁膜の場合、Aの特性はCVD法により形成
した窒化シリコン膜と複数層の酸化タンタル膜とを組み
合わせで形成した容量絶縁膜の場合を示している。A、
B共にその特性は正側のリーク電流密度は同程度である
が、負側のリーク電流には大きな差が生じている。Bの
特性ではDRAMのリフレッシュ特性を満足できない
が、Aの特性であれば満足できる。すなわち、CVD法
により形成した窒化シリコン膜を容量絶縁膜61の窒化
シリコン膜61aとし、酸化タンタル膜61bを複数層
にした場合には、DRAMのリフレッシュ特性を満足す
ることができる。
[0184] The characteristics of B are as follows. In the case of a capacitor insulating film formed by combining a silicon nitride film formed by thermal nitridation and a single-layer tantalum oxide film, the characteristics of A are obtained by combining a silicon nitride film formed by CVD with a plurality of layers. Of the capacitor insulating film formed by combining the tantalum oxide film of FIG. A,
The characteristics of B are similar in the positive side leakage current density, but there is a large difference in the negative side leakage current. Although the refresh characteristic of the DRAM cannot be satisfied with the characteristic of B, the characteristic of A can be satisfied. That is, when the silicon nitride film formed by the CVD method is used as the silicon nitride film 61a of the capacitor insulating film 61 and the tantalum oxide film 61b is formed in a plurality of layers, the refresh characteristics of the DRAM can be satisfied.

【0185】(実施の形態5)図63は、情報蓄積用容
量素子Cの欠陥発生を抑止するのに好適な装置の形態を
示した概念図である。
(Embodiment 5) FIG. 63 is a conceptual diagram showing an embodiment of a device suitable for suppressing the occurrence of defects in the information storage capacitive element C.

【0186】図63(a)は、窒化シリコン膜形成部9
8、酸化タンタル膜形成部99、熱処理部100及び窒
化チタン膜形成部101が連結された装置構成を示して
いる。下部電極60の形成後、窒化シリコン膜61aの
形成から上部電極62の形成まで半導体基板1を空気に
曝すことなく一貫で処理できるので汚染の付着を防止し
て情報蓄積用容量素子Cの欠陥の発生を抑止できる。な
お前記各機能を備えた単一の反応室を有する装置として
もよい。
FIG. 63A shows a silicon nitride film forming portion 9.
8, an apparatus configuration in which a tantalum oxide film forming unit 99, a heat treatment unit 100, and a titanium nitride film forming unit 101 are connected. After the formation of the lower electrode 60, the semiconductor substrate 1 can be processed consistently from the formation of the silicon nitride film 61a to the formation of the upper electrode 62 without exposing the semiconductor substrate 1 to air. The occurrence can be suppressed. The apparatus may have a single reaction chamber having the above functions.

【0187】図63(b)は、図63(a)の窒化シリ
コン膜形成部98の前にさらに洗浄処理部102を設け
ており、より効果的に情報蓄積用容量素子Cの欠陥の発
生を抑止できる。
FIG. 63B shows that a cleaning section 102 is further provided in front of the silicon nitride film forming section 98 of FIG. 63A to more effectively reduce the occurrence of defects in the information storage capacitor C. Can be suppressed.

【0188】なお、各形成部はゲートバルブ103によ
り遮断されてもよい。
[0188] Each forming portion may be shut off by the gate valve 103.

【0189】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言うまでも
ない。
As described above, the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments of the present invention. However, 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.

【0190】例えば、下部電極材料は多結晶シリコン膜
に限定されるものではなく、金属膜などで構成してもよ
い。
For example, the material of the lower electrode is not limited to a polycrystalline silicon film, but may be a metal film or the like.

【0191】[0191]

【発明の効果】本願におい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。
The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0192】(1)微細化しても必要な蓄積電荷量を確
保することができる情報蓄積用容量素子を有する半導体
集積回路装置およびその製造技術を提供することができ
る。
(1) It is possible to provide a semiconductor integrated circuit device having an information storage capacitor element capable of securing a required amount of stored charge even if it is miniaturized, and a technique for manufacturing the same.

【0193】(2)メモリセルアレイ領域と周辺回路領
域との段差を解消した場合に、周辺回路領域に形成する
接続孔の開口を容易にすることができる半導体集積回路
装置の構造および製造技術を提供することができる。
(2) To provide a structure and a manufacturing technique of a semiconductor integrated circuit device capable of easily opening a connection hole formed in a peripheral circuit region when a step between a memory cell array region and a peripheral circuit region is eliminated. can do.

【0194】(3)情報蓄積用容量素子のリーク電流を
低減し、蓄積電荷量の確保を容易にすることができる。
(3) The leak current of the information storage capacitor can be reduced, and the amount of stored charge can be easily secured.

【0195】(3)情報蓄積用容量素子のリーク電流を
低減することに寄与する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構造および製造
技術を提供することができる。
(3) It is possible to provide a structure and a manufacturing technique of the lower electrode, the capacitor insulating film, and the upper electrode constituting the information storage capacitor, which contribute to reducing the leak current of the information storage capacitor.

【0196】(4)必要な蓄積電荷量を確保し、かつ製
造工程全般の低温化を図って、信頼性の高い半導体集積
回路装置を得ることができる。
(4) A highly reliable semiconductor integrated circuit device can be obtained by securing a required amount of accumulated charge and lowering the temperature of the entire manufacturing process.

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

【図1】本発明の一実施の形態であるDRAMを形成し
た半導体チップの全体平面図である。
FIG. 1 is an overall plan view of a semiconductor chip on which a DRAM according to an embodiment of the present invention is formed.

【図2】本発明の実施の形態1であるDRAMの等価回
路図である。
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図3】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造方
法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 3 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図4】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造方
法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 4 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図5】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造方
法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 5 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図6】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造方
法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 6 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図7】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造方
法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 7 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図8】本発明の実施の形態1であるDRAM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 DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図9】本発明の実施の形態1であるDRAM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 DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図10】本発明の実施の形態1であるDRAM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 DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図11】本発明の実施の形態1であるDRAM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 DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図12】本発明の実施の形態1であるDRAM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 DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図13】本発明の実施の形態1であるDRAM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 DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図14】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 14 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図15】本発明の実施の形態1であるDRAM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 DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図16】本発明の実施の形態1であるDRAM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 DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図17】本発明の実施の形態1であるDRAM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 DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図18】本発明の実施の形態1であるDRAM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 DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図19】本発明の実施の形態1であるDRAM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 DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図20】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 20 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図21】本発明の実施の形態1であるDRAM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 DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図22】本発明の実施の形態1であるDRAM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 DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図23】本発明の実施の形態1であるDRAM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 DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図24】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 24 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図25】本発明の実施の形態1であるDRAM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 DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図26】本発明の実施の形態1であるDRAM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 DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図27】本発明の実施の形態1であるDRAM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 DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図28】本発明の実施の形態1であるDRAM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 DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図29】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 29 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図30】本発明の実施の形態1であるDRAM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 DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図31】本発明の実施の形態1であるDRAM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 DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図32】本発明の実施の形態1であるDRAM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 DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図33】本発明の実施の形態1であるDRAM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 DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図34】スルーホールの上部に形成された溝とメモリ
アレイを取り囲む帯状の長溝のパターンを示す平面図で
ある。
FIG. 34 is a plan view showing a groove formed above a through hole and a pattern of a strip-shaped long groove surrounding a memory array.

【図35】本発明の実施の形態1であるDRAM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 DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図36】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 36 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図37】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 37 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図38】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 38 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図39】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 39 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図40】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 40 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図41】下部電極部分の拡大断面図である。FIG. 41 is an enlarged sectional view of a lower electrode portion.

【図42】下部電極部分の拡大断面図である。FIG. 42 is an enlarged sectional view of a lower electrode portion.

【図43】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 43 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図44】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 44 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図45】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 45 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図46】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 46 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図47】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 47 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図48】本発明の実施の形態2であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 48 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to the second embodiment of the present invention;

【図49】本発明の実施の形態2であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 49 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to the second embodiment of the present invention;

【図50】本発明の実施の形態2であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 50 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the second embodiment of the present invention;

【図51】本発明の実施の形態2であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 51 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the second embodiment of the present invention;

【図52】本発明の実施の形態2であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 52 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to the second embodiment of the present invention;

【図53】本発明の実施の形態2であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 53 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the second embodiment of the present invention;

【図54】本発明の実施の形態2であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 54 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the second embodiment of the present invention;

【図55】本発明の実施の形態2であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 55 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the second embodiment of the present invention;

【図56】本発明の実施の形態2であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 56 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to the second embodiment of the present invention;

【図57】本発明の実施の形態2であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 57 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the second embodiment of the present invention;

【図58】本発明の実施の形態2であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 58 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to the second embodiment of the present invention;

【図59】本発明の実施の形態2であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 59 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to the second embodiment of the present invention;

【図60】(a)および(b)は、本発明の実施の形態
3の酸化タンタル膜を結晶化させた後の結晶状態を透過
電子顕微鏡で観察した結果を示した模式図である。
FIGS. 60 (a) and 60 (b) are schematic diagrams showing the results of observing the crystal state of the tantalum oxide film according to the third embodiment of the present invention after crystallization by using a transmission electron microscope. FIGS.

【図61】本発明の実施の形態4であるDRAMの製造
方法を示す要部断面図であり、(a)は、円筒状の非晶
質シリコン膜の部分を拡大した断面図、(b)は、下部
電極上に容量絶縁膜を形成する場合の問題点を模式的に
示した断面図である。
FIG. 61 is a cross-sectional view of a principal part showing the method of manufacturing the DRAM according to the fourth embodiment of the present invention, where (a) is an enlarged cross-sectional view of a cylindrical amorphous silicon film portion, and (b) FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a problem when a capacitive insulating film is formed on a lower electrode.

【図62】本発明の実施の形態4の半球状シリコン結晶
を有する多結晶シリコン膜を下部電極とした情報蓄積用
容量素子の電流−電圧特性を示したグラフである。
FIG. 62 is a graph showing current-voltage characteristics of an information storage capacitor using a polycrystalline silicon film having a hemispherical silicon crystal as a lower electrode according to a fourth embodiment of the present invention.

【図63】(a)および(b)は、本発明の実施の形態
5である製造装置の一例を示した概念図である。
FIGS. 63 (a) and (b) are conceptual diagrams showing an example of a manufacturing apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 1A 半導体チップ 2 酸化シリコン膜 3 窒化シリコン膜 4 フォトレジスト膜 5 素子分離溝 5a 溝 6 薄い酸化シリコン膜 7 酸化シリコン膜 8 窒化シリコン膜 9 フォトレジスト膜 10 n型半導体領域 11 p型ウエル 12 n型ウエル 13 ゲート酸化膜 14 ゲート電極 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 16 フォトレジスト膜 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 20a サイドウォールスペーサ 21 フォトレジスト膜 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 27 フォトレジスト膜 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 36 コンタクトホール 38 第1層配線 40 窒化シリコン膜 41 フォトレジスト膜 42 酸化シリコン膜 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 47 フォトレジスト膜 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 長溝 56 非晶質シリコン膜 56b 多結晶シリコン膜 57 酸化シリコン膜 58 フォトレジスト膜 60 下部電極 61 容量絶縁膜 61a 窒化シリコン膜 61b 酸化タンタル膜 61c 酸化タンタル膜 62 TiN膜(上部電極) 63 フォトレジスト膜 64 酸化シリコン膜 65 フォトレジスト膜 66 スルーホール 67 プラグ 68 第2層配線 69 第2層配線 71 酸化シリコン膜 72 SOG膜 73 酸化シリコン膜 74 スルーホール 75 スルーホール 76 プラグ 77 第3層配線 81 スルーホール 82 TiN膜 83 上部電極 84 プラグ 85 絶縁膜 86 スルーホール 87 プラグ 88 第2層配線 89 酸化タンタル結晶 90 酸化タンタル結晶 91 粒界部分 92 粒界部分 93 半球状シリコン結晶 94 窒化シリコン膜 95 酸化タンタル膜 96 酸化タンタル膜 97 粒界 98 窒化シリコン膜形成部 99 酸化タンタル膜形成部 100 熱処理部 101 窒化チタン膜形成部 102 洗浄処理部 103 ゲートバルブ BL ビット線 C 情報蓄積用容量素子 MARY メモリアレイ Qn nチャネル型MISFET Qp pチャネル型MISFET Qs メモリセル選択用MISFET SA センスアンプ WD ワードドライバREFERENCE SIGNS LIST 1 semiconductor substrate 1A semiconductor chip 2 silicon oxide film 3 silicon nitride film 4 photoresist film 5 element isolation groove 5a groove 6 thin silicon oxide film 7 silicon oxide film 8 silicon nitride film 9 photoresist film 10 n-type semiconductor region 11 p-type well Reference Signs List 12 n-type well 13 gate oxide film 14 gate electrode 14A gate electrode 14B gate electrode 14C gate electrode 15 silicon nitride film 16 photoresist film 17 p - type semiconductor region 18 n - type semiconductor region 19 n-type semiconductor region 20 silicon nitride film 20a sidewall spacers 21 the photoresist film 22 p + -type semiconductor region 23 n + -type semiconductor region 24 SOG film 25 a silicon oxide film 26 a silicon oxide film 27 a photoresist film 28 contact hole 29 the contact hole 30 plug 31 oxidized Con film 32 Photoresist film 33 Photoresist film 34 Contact hole 36 Contact hole 38 First layer wiring 40 Silicon nitride film 41 Photoresist film 42 Silicon oxide film 43 Sidewall spacer 44 SOG film 45 Silicon oxide film 46 Silicon oxide film 47 Photo Resist film 48 Through hole 49 Plug 51 Silicon nitride film 52 Photoresist film 53 Silicon oxide film 54 Photoresist film 55 Groove 55a Long groove 56 Amorphous silicon film 56b Polycrystalline silicon film 57 Silicon oxide film 58 Photoresist film 60 Lower electrode 61 Capacitance insulating film 61a Silicon nitride film 61b Tantalum oxide film 61c Tantalum oxide film 62 TiN film (upper electrode) 63 Photoresist film 64 Silicon oxide film 65 Photoresist film 6 Through hole 67 Plug 68 Second layer wiring 69 Second layer wiring 71 Silicon oxide film 72 SOG film 73 Silicon oxide film 74 Through hole 75 Through hole 76 Plug 77 Third layer wiring 81 Through hole 82 TiN film 83 Upper electrode 84 Plug 85 Insulating film 86 through hole 87 plug 88 second layer wiring 89 tantalum oxide crystal 90 tantalum oxide crystal 91 grain boundary part 92 grain boundary part 93 hemispherical silicon crystal 94 silicon nitride film 95 tantalum oxide film 96 tantalum oxide film 97 grain boundary 98 nitridation Silicon film forming part 99 Tantalum oxide film forming part 100 Heat treatment part 101 Titanium nitride film forming part 102 Cleaning processing part 103 Gate valve BL Bit line C Information storage capacitance element MARY Memory array Qn N-channel MISFET Qpp Channel Type MISFET Qs for memory cell selection MISFET SA sense amplifier WD word driver

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 田丸 剛 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 國友 正人 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 中田 昌之 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 大路 譲 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 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Isamu Isano 2326 Imai, Ome-shi, Tokyo Inside the Hitachi, Ltd.Device Development Center (72) Inventor Tsuyoshi Tamaru 2326, Imai, Ome-shi, Tokyo Hitachi, Ltd.Device Development Center, Ltd. (72) Inventor Masato Kunitomo 2326 Imai, Ome-shi, Tokyo Inside the Device Development Center, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Masayuki Nakata 5-2-1, Josuihoncho, Kodaira-shi, Tokyo Semiconductor, Hitachi, Ltd. Within the Business Division (72) Inventor Joe Yuji 5-2-1, Josuihoncho, Kodaira-shi, Tokyo Semiconductor Business Division, Hitachi, Ltd.

Claims (33)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 メモリセル選択用MISFETとこれに
直列に接続された情報蓄積用容量素子とでメモリセルを
構成し、上方に開孔部を有する筒形の多結晶シリコン膜
からなる下部電極、前記下部電極の表面に形成された容
量絶縁膜および前記容量絶縁膜を挟み前記下部電極に対
向して形成された上部電極を備えた前記情報蓄積用容量
素子を前記メモリセル選択用MISFETの上部に配置
したDRAMを有する半導体集積回路装置の製造方法で
あって、(a)半導体基板の主面に形成したメモリセル
選択用MISFETの上部に第1絶縁膜を堆積した後、
前記第1絶縁膜を開孔して溝を形成する工程、(b)前
記溝の内部を含む前記第1絶縁膜の上部に、不純物が含
有された非晶質シリコン膜を前記溝が埋まらない膜厚で
堆積する工程、(c)前記非晶質シリコン膜の上部に前
記溝が埋まるような膜厚の第2絶縁膜を堆積する工程、
(d)前記溝が形成された領域の前記第2絶縁膜および
前記第1絶縁膜の上部の前記非晶質シリコン膜を除去す
ることにより、前記溝の内部のみに前記非晶質シリコン
膜を残す工程、(e)第1の熱処理を施し、前記非晶質
シリコン膜を固相成長させ、多結晶シリコン膜に変換す
る工程、(f)前記溝とこれに隣接する溝との隙間の前
記第1絶縁膜および前記溝の内部の前記第2絶縁膜を除
去し、上方に開孔部を有する筒形の下部電極を形成する
工程、(g)前記下部電極の表面に前記容量絶縁膜を形
成し、第2の熱処理を施して前記容量絶縁膜を改質する
工程、を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製
造方法。
1. A lower electrode comprising a cylindrical polycrystalline silicon film having a memory cell comprising a memory cell selecting MISFET and an information storage capacitor connected in series with the MISFET, and having an opening above. The information storage capacitance element having a capacitance insulating film formed on the surface of the lower electrode and an upper electrode formed opposite to the lower electrode with the capacitance insulating film interposed therebetween is provided above the memory cell selecting MISFET. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device having a DRAM arranged therein, comprising: (a) depositing a first insulating film on a memory cell selecting MISFET formed on a main surface of a semiconductor substrate;
Forming a groove by opening the first insulating film, and (b) the groove is not filled with an amorphous silicon film containing impurities on the first insulating film including the inside of the groove. (C) depositing a second insulating film having a thickness such that the trench is filled on the amorphous silicon film;
(D) removing the amorphous silicon film above the second insulating film and the first insulating film in a region where the groove is formed, thereby forming the amorphous silicon film only inside the groove; (E) performing a first heat treatment to solid-phase grow the amorphous silicon film to convert it to a polycrystalline silicon film; (f) forming a gap between the groove and a groove adjacent thereto. Removing the first insulating film and the second insulating film inside the trench to form a cylindrical lower electrode having an opening above; (g) depositing the capacitive insulating film on the surface of the lower electrode; Forming and performing a second heat treatment to modify the capacitance insulating film.
【請求項2】 メモリセル選択用MISFETとこれに
直列に接続された情報蓄積用容量素子とでメモリセルを
構成し、上方に開孔部を有する筒形の多結晶シリコン膜
からなる下部電極、前記下部電極の表面に形成された容
量絶縁膜および前記容量絶縁膜を挟み前記下部電極に対
向して形成された上部電極を備えた前記情報蓄積用容量
素子を前記メモリセル選択用MISFETの上部に配置
したDRAMを有する半導体集積回路装置の製造方法で
あって、(a)半導体基板の主面に形成したメモリセル
選択用MISFETの上部に第1絶縁膜を堆積した後、
前記第1絶縁膜を開孔して溝を形成する工程、(b)前
記溝の内部を含む前記第1絶縁膜の上部に、不純物が含
有された非晶質シリコン膜を前記溝が埋まらない膜厚で
堆積する工程、(c)前記非晶質シリコン膜の上部に前
記溝が埋まるような膜厚の第2絶縁膜を堆積する工程、
(d)前記溝が形成された領域の前記第2絶縁膜および
前記第1絶縁膜の上部の前記非晶質シリコン膜を除去す
ることにより、前記溝の内部のみに前記非晶質シリコン
膜を残す工程、(e)前記溝とこれに隣接する溝との隙
間の前記第1絶縁膜および前記溝の内部の前記第2絶縁
膜を除去し、上方に開孔部を有する筒形の非晶質シリコ
ン膜を露出する工程、(f)第1の熱処理を施し、前記
非晶質シリコン膜を固相成長させ、多結晶シリコン膜に
変換し、前記下部電極を形成する工程、(g)前記下部
電極の表面に前記容量絶縁膜を形成し、第2の熱処理を
施して前記容量絶縁膜を改質する工程、を含むことを特
徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
2. A lower electrode comprising a cylindrical polycrystalline silicon film having a memory cell selection MISFET and an information storage capacitance element connected in series with the memory cell selection MISFET and having an opening above the memory cell. The information storage capacitor having a capacitor insulating film formed on the surface of the lower electrode and an upper electrode formed opposite to the lower electrode with the capacitor insulating film interposed therebetween is provided above the memory cell selecting MISFET. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device having a DRAM arranged therein, comprising: (a) depositing a first insulating film on a memory cell selecting MISFET formed on a main surface of a semiconductor substrate;
Forming a groove by opening the first insulating film, and (b) the groove is not filled with an amorphous silicon film containing impurities on the first insulating film including the inside of the groove. (C) depositing a second insulating film having a thickness such that the trench is filled on the amorphous silicon film;
(D) removing the amorphous silicon film above the second insulating film and the first insulating film in a region where the groove is formed, thereby forming the amorphous silicon film only inside the groove; (E) removing the first insulating film in the gap between the groove and the groove adjacent thereto and the second insulating film inside the groove, and forming a cylindrical amorphous material having an opening above. Exposing the amorphous silicon film, (f) performing a first heat treatment, solid-phase growing the amorphous silicon film, converting the amorphous silicon film into a polycrystalline silicon film, and forming the lower electrode; Forming the capacitive insulating film on the surface of the lower electrode, and performing a second heat treatment to modify the capacitive insulating film.
【請求項3】 請求項2記載の半導体集積回路装置の製
造方法であって、前記上方に開孔部を有する筒形の非晶
質シリコン膜を露出させた後、前記非晶質シリコン膜の
表面に凹凸を形成する工程を含むことを特徴とする半導
体集積回路装置の製造方法。
3. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 2, wherein after exposing a cylindrical amorphous silicon film having an opening above, the amorphous silicon film is removed. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising a step of forming irregularities on a surface.
【請求項4】 請求項3記載の半導体集積回路装置の製
造方法であって、前記上方に開孔部を有する筒形の非晶
質シリコン膜の表面に凹凸を形成する前に、前記非晶質
シリコン膜の表面を清浄化する工程を含むことを特徴と
する半導体集積回路装置の製造方法。
4. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 3, wherein the amorphous silicon film is formed before forming irregularities on the surface of the cylindrical amorphous silicon film having an opening above. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising a step of cleaning a surface of a porous silicon film.
【請求項5】 請求項1〜4記載のいずれかの半導体集
積回路装置の製造方法であって、前記非晶質シリコン膜
は、少なくともモノシラン(SiH4 )を含むガスを原
料ガスとした低圧CVD法により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。
5. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein said amorphous silicon film is formed by a low pressure CVD method using a gas containing at least monosilane (SiH4) as a source gas. And a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device.
【請求項6】 請求項1〜5記載のいずれかの半導体集
積回路装置の製造方法であって、前記第2絶縁膜および
前記非晶質シリコン膜の除去は、CMP法により行われ
る第1の方法、前記第2絶縁膜をエッチングして前記第
1絶縁膜の上部の前記第1導電膜を露出させた後、前記
第1導電膜をエッチングすることにより行われる第2の
方法、のいずれかの方法により行われることを特徴とす
る半導体集積回路装置の製造方法。
6. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the removal of the second insulating film and the amorphous silicon film is performed by a first CMP method. A second method performed by etching the first conductive film after exposing the first conductive film on the first insulating film by etching the second insulating film. And a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device.
【請求項7】 請求項1〜6記載のいずれかの半導体集
積回路装置の製造方法であって、前記第1の熱処理は、
前記第2の熱処理以上の温度で行わ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 1, wherein said first heat treatment comprises:
A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, wherein the method is performed at a temperature equal to or higher than the second heat treatment.
【請求項8】 メモリセル選択用MISFETとこれに
直列に接続された情報蓄積用容量素子とでメモリセルを
構成し、上方に開孔部を有する筒形の多結晶シリコン膜
からなる下部電極、前記下部電極の表面に形成された容
量絶縁膜および前記容量絶縁膜を挟み前記下部電極に対
向して形成された上部電極を備えた前記情報蓄積用容量
素子を前記メモリセル選択用MISFETの上部に配置
したDRAMを有する半導体集積回路装置の製造方法で
あって、(a)半導体基板の主面に形成したメモリセル
選択用MISFETの上部に、上方に開孔部を有する筒
形の前記下部電極を形成する工程、(b)前記下部電極
の表面にシリコン窒化膜を形成する工程、(c)前記シ
リコン窒化膜上に酸化タンタル膜をCVD法で堆積する
工程、(d)前記酸化タンタル膜に熱処理を施し、前記
酸化タンタル膜を改質して前記容量絶縁膜を形成する工
程、を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造
方法。
8. A lower electrode comprising a cylindrical polycrystalline silicon film having a memory cell comprising a memory cell selecting MISFET and an information storage capacitance element connected in series with the MISFET, and having an opening above. The information storage capacitor having a capacitor insulating film formed on the surface of the lower electrode and an upper electrode formed opposite to the lower electrode with the capacitor insulating film interposed therebetween is provided above the memory cell selecting MISFET. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device having a DRAM arranged therein, comprising: (a) forming a cylindrical lower electrode having an opening above on a memory cell selecting MISFET formed on a main surface of a semiconductor substrate; Forming; (b) forming a silicon nitride film on the surface of the lower electrode; (c) depositing a tantalum oxide film on the silicon nitride film by a CVD method; Performing a heat treatment on the tantalum oxide film to modify the tantalum oxide film to form the capacitive insulating film.
【請求項9】 請求項8記載の半導体集積回路装置の製
造方法であって、前記シリコン窒化膜は、600℃〜8
50℃のアンモニア(NH3 )雰囲気での熱処理によ
り、または、低圧CVD法により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。
9. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 8, wherein the silicon nitride film is formed at a temperature of 600 ° C. to 8 ° C.
A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, which is formed by heat treatment in an ammonia (NH 3 ) atmosphere at 50 ° C. or by low-pressure CVD.
【請求項10】 請求項9記載の半導体集積回路装置の
製造方法であって、前記低圧CVD法は、少なくともジ
クロルシラン(SiH2 Cl2 )およびアンモニアを含
むガスを原料ガスとして用いるもの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。
10. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 9, wherein said low-pressure CVD method uses a gas containing at least dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ) and ammonia as a source gas. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device.
【請求項11】 請求項8記載の半導体集積回路装置の
製造方法であって、前記酸化タンタル膜の堆積前に、シ
リコン酸窒化膜を形成する工程を含むことを特徴とする
半導体集積回路装置の製造方法。
11. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 8, further comprising a step of forming a silicon oxynitride film before depositing said tantalum oxide film. Production method.
【請求項12】 請求項8〜11記載のいずれかの半導
体集積回路装置の製造方法であって、前記シリコン窒化
膜またはシリコン酸窒化膜の形成前に、前記下部電極の
表面を清浄化する工程を含むことを特徴とする半導体集
積回路装置の製造方法。
12. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 8, wherein a surface of said lower electrode is cleaned before forming said silicon nitride film or silicon oxynitride film. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising:
【請求項13】 請求項12記載の半導体集積回路装置
の製造方法であって、前記下部電極の表面の清浄化は、
前記シリコン窒化膜またはシリコン酸窒化膜の形成を行
う反応室と同一の反応室、または、減圧もしくは不活性
雰囲気にすることができる搬送室で前記シリコン窒化膜
またはシリコン酸窒化膜の形成を行う反応室に連結され
た他の反応室において、水素雰囲気での熱処理を施すこ
とにより行われることを特徴とする半導体集積回路装置
の製造方法。
13. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 12, wherein the surface of said lower electrode is cleaned.
A reaction for forming the silicon nitride film or the silicon oxynitride film in the same reaction chamber as the reaction chamber for forming the silicon nitride film or the silicon oxynitride film, or in a transfer chamber which can be in a reduced pressure or an inert atmosphere A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising performing heat treatment in a hydrogen atmosphere in another reaction chamber connected to the chamber.
【請求項14】 請求項8〜13記載のいずれかの半導
体集積回路装置の製造方法であって、前記酸化タンタル
膜の堆積は、450℃以上の等温雰囲気で行われること
を特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
14. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 8, wherein the tantalum oxide film is deposited in an isothermal atmosphere at 450 ° C. or higher. A method for manufacturing a circuit device.
【請求項15】 請求項8〜14記載のいずれかの半導
体集積回路装置の製造方法であって、前記酸化タンタル
膜の熱処理は、酸化タンタルの結晶粒径が均一となるよ
うに施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。
15. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 8, wherein the heat treatment of the tantalum oxide film is performed so that the tantalum oxide has a uniform crystal grain size. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising:
【請求項16】 請求項15記載の半導体集積回路装置
の製造方法であって、前記熱処理は、730℃以上85
0℃以下の温度範囲の酸化性雰囲気で行われることを特
徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
16. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 15, wherein the heat treatment is performed at 730 ° C. or higher and 85 ° C.
A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, wherein the method is performed in an oxidizing atmosphere in a temperature range of 0 ° C. or less.
【請求項17】 請求項15または16記載の半導体集
積回路装置の製造方法であって、前記熱処理により、前
記シリコン窒化膜はシリコン酸窒化膜を含む膜に変換さ
れていることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
法。
17. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 15, wherein said silicon nitride film is converted into a film containing a silicon oxynitride film by said heat treatment. A method for manufacturing an integrated circuit device.
【請求項18】 請求項8〜17記載のいずれかの半導
体集積回路装置の製造方法であって、前記酸化タンタル
膜の熱処理の後、さらに第2の酸化タンタル膜をCVD
法で堆積し、前記第2の酸化タンタル膜に熱処理を施す
工程を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造
方法。
18. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 8, wherein after the heat treatment of the tantalum oxide film, a second tantalum oxide film is further formed by CVD.
A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising the steps of: depositing by a method and heat-treating the second tantalum oxide film.
【請求項19】 メモリセル選択用MISFETとこれ
に直列に接続された情報蓄積用容量素子とでメモリセル
を構成し、上方に開孔部を有する筒形の下部電極、前記
下部電極の表面に形成された容量絶縁膜および前記容量
絶縁膜を挟み前記下部電極に対向して形成された上部電
極を備えた前記情報蓄積用容量素子を前記メモリセル選
択用MISFETの上部に配置したDRAMを有する半
導体集積回路装置の製造方法であって、(a)半導体基
板の主面に形成したメモリセル選択用MISFETの上
部に、前記下部電極を形成し、少なくとも前記下部電極
の表面に前記容量絶縁膜を形成する工程、(b)前記容
量絶縁膜が形成された前記半導体基板の全面に、前記上
部電極となる窒化チタン膜を堆積し、前記下部電極の筒
形状により生じた凹部を埋め込んで前記下部電極上の前
記窒化チタン膜の表面を平坦化する工程、を含むことを
特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
19. A memory cell comprising a memory cell selecting MISFET and an information storage capacitance element connected in series with the memory cell selecting MISFET, a cylindrical lower electrode having an opening above and a surface of the lower electrode. A semiconductor having a DRAM in which the information storage capacitor having the formed capacitor insulating film and an upper electrode formed opposite to the lower electrode with the capacitor insulating film interposed therebetween is arranged above the memory cell selecting MISFET. A method of manufacturing an integrated circuit device, comprising: (a) forming the lower electrode on a memory cell selecting MISFET formed on a main surface of a semiconductor substrate, and forming the capacitive insulating film on at least a surface of the lower electrode; (B) depositing a titanium nitride film to be the upper electrode on the entire surface of the semiconductor substrate on which the capacitive insulating film is formed, and forming a concave portion formed by the cylindrical shape of the lower electrode. Burying a portion to planarize the surface of the titanium nitride film on the lower electrode.
【請求項20】 請求項19記載の半導体集積回路装置
の製造方法であって、前記窒化チタン膜の堆積前に、前
記メモリセルが形成されたメモリセルアレイ領域の周辺
の周辺回路領域に接続孔を開口し、前記接続孔を含む前
記半導体基板の全面に前記窒化チタン膜を堆積し、前記
窒化チタン膜をパターニングして前記メモリセルアレイ
領域を覆うように前記上部電極を形成すると同時に前記
接続孔を埋め込むプラグまたは配線を形成することを特
徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
20. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 19, wherein a connection hole is formed in a peripheral circuit region around a memory cell array region in which said memory cell is formed before depositing said titanium nitride film. Opening, depositing the titanium nitride film on the entire surface of the semiconductor substrate including the connection hole, patterning the titanium nitride film, forming the upper electrode so as to cover the memory cell array region, and simultaneously filling the connection hole. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, wherein a plug or a wiring is formed.
【請求項21】 請求項19または20記載の半導体集
積回路装置の製造方法であって、前記窒化チタン膜は、
CVD法のみにより堆積する第1の方法、CVD法によ
る第1の窒化チタン膜の堆積後スパッタ法による第2の
窒化チタン膜を堆積する第2の方法のいずれかの方法に
より堆積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。
21. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 19, wherein the titanium nitride film is
The first method of depositing only by the CVD method, and the second method of depositing the second titanium nitride film by sputtering after depositing the first titanium nitride film by CVD. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device.
【請求項22】 請求項21記載の半導体集積回路装置
の製造方法であって、前記CVD法による窒化チタン膜
は、430℃〜500℃の温度範囲で、少なくとも四塩
化チタンとアンモニアとを含むガスを原料ガスとして堆
積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。
22. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 21, wherein the titanium nitride film formed by the CVD method includes a gas containing at least titanium tetrachloride and ammonia in a temperature range of 430 ° C. to 500 ° C. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, wherein the semiconductor integrated circuit device is deposited using a raw material gas.
【請求項23】 請求項19〜22記載のいずれかの半
導体集積回路装置の製造方法であって、前記窒化チタン
膜の堆積後、550℃を越える熱処理を施さないことを
特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
23. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 19, wherein after depositing said titanium nitride film, a heat treatment at a temperature exceeding 550 ° C. is not performed. Device manufacturing method.
【請求項24】 メモリセル選択用MISFETとこれ
に直列に接続された情報蓄積用容量素子とでメモリセル
を構成し、上方に開孔部を有する筒形の下部電極を備え
た前記情報蓄積用容量素子を前記メモリセル選択用MI
SFETの上部に配置したDRAMを有する半導体集積
回路装置の製造方法であって、(a)半導体基板の主面
に形成したメモリセル選択用MISFETの上部に第1
絶縁膜を堆積し、第1絶縁膜とはエッチング速度の異な
る第2絶縁膜を堆積した後、前記第1絶縁膜および前記
第2絶縁膜を開孔して溝を形成する工程、(b)前記溝
の内部を含む前記第2絶縁膜の上部に情報蓄積用容量素
子の下部電極を構成する第1導電膜を、前記溝が埋まら
ない膜厚で堆積する工程、(c)前記第1導電膜の上部
に前記溝が埋まるような膜厚の第3絶縁膜を堆積する工
程、(d)前記溝が形成された領域の前記第3絶縁膜お
よび前記第2絶縁膜の上部の前記第1導電膜を除去する
ことにより、前記溝の内部のみに前記第1導電膜を残す
工程、(e)前記溝とこれに隣接する溝との隙間の前記
第2絶縁膜および前記溝の内部の前記第3絶縁膜を前記
第1絶縁膜をエッチングストッパとしてエッチングし、
上方に開孔部を有する筒形の前記下部電極を形成する工
程、を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造
方法。
24. An information storage device comprising: a memory cell selection MISFET and an information storage capacitor connected in series with the MISFET, and comprising a cylindrical lower electrode having an opening above. The capacitor is replaced with the memory cell selecting MI.
1. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device having a DRAM disposed above an SFET, comprising: (a) a first step above a memory cell selecting MISFET formed on a main surface of a semiconductor substrate;
Depositing an insulating film, depositing a second insulating film having an etching rate different from that of the first insulating film, and then forming a groove by opening the first insulating film and the second insulating film; (b) Depositing a first conductive film constituting a lower electrode of the information storage capacitor on the second insulating film including the inside of the groove so as to fill the groove, and (c) the first conductive film Depositing a third insulating film having a thickness so as to fill the groove on the film, and (d) forming the first insulating film on the third insulating film in the region where the groove is formed and the first insulating film on the second insulating film. Removing the conductive film to leave the first conductive film only inside the groove; (e) forming the second insulating film in the gap between the groove and a groove adjacent to the groove, and forming the first conductive film inside the groove. Etching the third insulating film using the first insulating film as an etching stopper;
Forming the cylindrical lower electrode having an opening above. 11. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising:
【請求項25】 メモリセル選択用MISFETとこれ
に直列に接続された情報蓄積用容量素子とでメモリセル
を構成し、上方に開孔部を有する筒形の多結晶シリコン
膜からなる下部電極、前記下部電極の表面に形成された
容量絶縁膜および前記容量絶縁膜を挟み前記下部電極に
対向して形成された上部電極を備えた前記情報蓄積用容
量素子を前記メモリセル選択用MISFETの上部に配
置したDRAMを有する半導体集積回路装置であって、
前記下部電極の上部端は、鋭角な先端部を有さないこと
を特徴とする半導体集積回路装置。
25. A lower electrode comprising a cylindrical polycrystalline silicon film having a memory cell comprising a memory cell selecting MISFET and an information storage capacitor connected in series with the MISFET and having an opening above. The information storage capacitor having a capacitor insulating film formed on the surface of the lower electrode and an upper electrode formed opposite to the lower electrode with the capacitor insulating film interposed therebetween is provided above the memory cell selecting MISFET. A semiconductor integrated circuit device having a DRAM arranged therein,
A semiconductor integrated circuit device, wherein an upper end of the lower electrode does not have a sharp tip.
【請求項26】 メモリセル選択用MISFETとこれ
に直列に接続された情報蓄積用容量素子とでメモリセル
を構成し、上方に開孔部を有する筒形の多結晶シリコン
膜からなる下部電極、前記下部電極の表面に形成された
容量絶縁膜および前記容量絶縁膜を挟み前記下部電極に
対向して形成された上部電極を備えた前記情報蓄積用容
量素子を前記メモリセル選択用MISFETの上部に配
置したDRAMを有する半導体集積回路装置であって、
前記容量絶縁膜は、シリコン窒化膜またはシリコン酸窒
化膜、および酸化タンタル膜を含むことを特徴とする半
導体集積回路装置。
26. A lower electrode comprising a cylindrical polycrystalline silicon film having a memory cell comprising a memory cell selecting MISFET and an information storage capacitance element connected in series with the MISFET, and having an opening above. The information storage capacitor having a capacitor insulating film formed on the surface of the lower electrode and an upper electrode formed opposite to the lower electrode with the capacitor insulating film interposed therebetween is provided above the memory cell selecting MISFET. A semiconductor integrated circuit device having a DRAM arranged therein,
The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the capacitance insulating film includes a silicon nitride film or a silicon oxynitride film, and a tantalum oxide film.
【請求項27】 請求項26記載の半導体集積回路装置
であって、前記シリコン窒化膜の膜厚は5nm以下であ
り、前記シリコン酸窒化膜の膜厚は、3〜4.5nmの範
囲であり、前記酸化タンタル膜の膜厚は10〜20nm
の範囲であることを特徴とする半導体集積回路装置。
27. The semiconductor integrated circuit device according to claim 26, wherein said silicon nitride film has a thickness of 5 nm or less, and said silicon oxynitride film has a thickness of 3 to 4.5 nm. The thickness of the tantalum oxide film is 10 to 20 nm.
Semiconductor integrated circuit device characterized by the above-mentioned range.
【請求項28】 請求項26または27記載の半導体集
積回路装置であって、前記酸化タンタル膜は、単層また
は複数層形成されていることを特徴とする半導体集積回
路装置。
28. The semiconductor integrated circuit device according to claim 26, wherein the tantalum oxide film is formed as a single layer or a plurality of layers.
【請求項29】 請求項26、27または28記載の半
導体集積回路装置であって、前記酸化タンタル膜を構成
する結晶の平均粒径は1.5μm以下であり、かつ前記結
晶の粒径はほぼ均一であることを特徴とする半導体集積
回路装置。
29. The semiconductor integrated circuit device according to claim 26, 27 or 28, wherein the crystal constituting the tantalum oxide film has an average grain size of 1.5 μm or less, and the crystal grain size is substantially equal to or smaller than 1.5 μm. A semiconductor integrated circuit device which is uniform.
【請求項30】 メモリセル選択用MISFETとこれ
に直列に接続された情報蓄積用容量素子とでメモリセル
を構成し、上方に開孔部を有する筒形の多結晶シリコン
膜からなる下部電極、前記下部電極の表面に形成された
容量絶縁膜および前記容量絶縁膜を挟み前記下部電極に
対向して形成された上部電極を備えた前記情報蓄積用容
量素子を前記メモリセル選択用MISFETの上部に配
置したDRAMを有する半導体集積回路装置であって、
前記上部電極は、CVD法により形成された窒化チタン
膜を含み、その真性応力が1Gpa未満であることを特
徴とする半導体集積回路装置。
30. A lower electrode comprising a cylindrical polycrystalline silicon film having a memory cell comprising a memory cell selecting MISFET and an information storage capacitor connected in series with the MISFET, and having an opening above. The information storage capacitor having a capacitor insulating film formed on the surface of the lower electrode and an upper electrode formed opposite to the lower electrode with the capacitor insulating film interposed therebetween is provided above the memory cell selecting MISFET. A semiconductor integrated circuit device having a DRAM arranged therein,
The semiconductor integrated circuit device, wherein the upper electrode includes a titanium nitride film formed by a CVD method, and has an intrinsic stress of less than 1 Gpa.
【請求項31】 請求項25〜30記載のいずれかの半
導体集積回路装置であって、前記情報蓄積用容量素子
は、前記上部電極側が前記下部電極側に対して相対的に
負のバイアス条件になるとき、前記上部電極と前記下部
電極との間を流れる電流密度が10nA/cm2 となる
バイアス電圧の絶対値が1.5V以上となる特性を有する
ものであることを特徴とする半導体集積回路装置。
31. The semiconductor integrated circuit device according to claim 25, wherein the information storage capacitor is configured such that the upper electrode side is in a negative bias condition relatively to the lower electrode side. Wherein the current density flowing between the upper electrode and the lower electrode is 10 nA / cm 2, and the absolute value of the bias voltage is 1.5 V or more. apparatus.
【請求項32】 シリコン窒化膜またはシリコン酸窒化
膜を形成する第1の手段と、酸化タンタル膜を堆積する
第2の手段と、酸化性雰囲気で熱処理を施す第3の手段
と、CVD法により窒化チタン膜を堆積する第4の手段
とを有する半導体集積回路装置の製造装置であって、前
記第1、第2、第3および第4の手段を同一反応室に有
する第1の構成、前記第1、第2、第3および第4の手
段を各々個別の反応室に有し、前記個別の反応室が減圧
または不活性雰囲気に保持することができる搬送室によ
り連結されている第2の構成、のいずれかの構成を有す
ることを特徴とする半導体集積回路装置の製造装置。
32. A first means for forming a silicon nitride film or a silicon oxynitride film, a second means for depositing a tantalum oxide film, a third means for performing heat treatment in an oxidizing atmosphere, and a CVD method. A semiconductor integrated circuit device manufacturing apparatus having a fourth means for depositing a titanium nitride film, wherein the first, second, third and fourth means are provided in the same reaction chamber. A second, each having a first, second, third and fourth means in a separate reaction chamber, wherein said separate reaction chambers are connected by a transfer chamber capable of maintaining a reduced pressure or an inert atmosphere; A manufacturing apparatus for a semiconductor integrated circuit device, comprising:
【請求項33】 請求項32記載の半導体集積回路装置
の製造装置であって、前記第1、第2、第3および第4
の手段に加え、水素雰囲気で熱処理を施す第5の手段を
備えていることを特徴とする半導体集積回路装置の製造
装置。
33. An apparatus for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 32, wherein said first, second, third and fourth devices are manufactured.
5. An apparatus for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising: a fifth means for performing a heat treatment in a hydrogen atmosphere in addition to the means.
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