JP2001230388A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Abstract
間の段差を減らす。 【解決手段】 ドレイン電極に第1コンタクトプラグを
形成し、ソース電極に連結されるビット線と論理回路領
域内の各電極らに連結される第1相互連結配線を形成
し、第1コンタクトプラグに連結される第2コンタクト
プラグを形成し、上部に層間絶縁膜134を平坦に形成
し、その一部を部分的に除去し第1相互連結配線の一部
を露出させるコンタクトを形成し、そこに伝導物質で埋
め込んで第2相互連結配線を形成し、メモリセル領域上
の層間絶縁膜部分を選択的に除去して積層型キャパシタ
が形成される空間を形成した後、層間絶縁膜の側面に電
荷保存電極を形成し、メモリセル領域上の層間絶縁膜部
分を除去し、電荷保存電極上に誘電体膜と上部電極を形
成する。
Description
する方法に関するもので、より具体的には、メモリセル
領域と隣り合う論理回路領域間の段差を減らして相互連
結配線の微細化をなす半導体素子の製造方法に関するも
のである。
化の趨勢に伴い、セルの大きさが漸次的に減少されてい
るが、半導体装置に具備されるキャパシタの場合、縮小
されたセルの大きさに対応しながら必要とする安定され
た静電容量を確保し得るように、その積層の高さが高く
なっている。即ち、セルの縮小された大きさに対応する
誘電体の表面積の減少を補償するためにキャパシタの積
層高さを高くすることにより安定された静電容量の確保
に必要な誘電体の表面積を実現している。従って、安定
された静電容量の確保のため、キャパシタの積層の高さ
を高くするためキャパシタが形成されたメモリセル領域
と隣り合う論理回路領域間に段差は相対的に深化されて
いる。
装置の製造方法を図14を参照しながら説明すると次の
通りである。図14は、従来技術による半導体装置の製
造方法を説明するための半導体装置の断面図である。
図14に示されたように、先ず、半導体基板10上の論
理回路領域Aに所定論理回路が形成され、メモリセル領
域Bには後続工程により形成されるキャパシタを駆動す
るための多数のトランジスタが形成された全体構造体の
上部に窒化物等を積層して、第1蝕刻防止膜11を形成
する。その次に、前記第1蝕刻防止膜11の上部に酸化
物等を積層した後、CMP(Chemical mechanical poli
shing)技法等を利用して平坦化することにより第1層間
絶縁膜21を形成する。
(例えば、n型)、参照番号2は第2導電型ウェル(例
えば、p型)、参照番号3は素子分離絶縁膜、参照番号
4はソース電極4a、又はドレイン電極4bに使用され
る拡散領域、参照番号5はゲート酸化膜、参照番号6は
ゲート電極であり、参照番号7は第1中間絶縁膜であ
る。
縁膜21及び第1蝕刻防止膜11の一部を除去し、メモ
リセル領域B内のドレイン電極4bが露出されるコンタ
クトホール(Contact hole)(図示しない)を形成す
る。
導電材料(例えば、ポリシリコン)を充填した後、第1
層間絶縁膜21の上部に残留する導電材料をエッチバッ
ク工程で除去して第1コンタクトプラグ31を形成す
る。この時、前記メモリセルB領域のドレイン電極4b
に形成されたコンタクトプラグ31は後続する工程で電
荷保存電極と電気的に接続される。
ン電極4bが露出されるとき、ソース電極4aも露出し
てソース電極4aにもコンタクトプラグを形成して、次
後ビット線コンタクトをコンタクトプラグに形成するこ
ともできる。
1が形成された構造体の上部全面に酸化物などを積層し
て第2層間絶縁膜22を形成する。
層間絶縁膜21及び第1蝕刻防止膜11の一部を順次除
去し、後続工程によりビット線が連結されるメモリセル
領域B内のソース電極4a、そして第1相互連結配線が
連結される論理回路領域A内の活性領域4及びゲート電
極6の表面が露出される第2コンタクトホールを形成す
る。
グがソース電極にも形成された場合、ビット線のための
第2コンタクトホールはコンタクトプラグ上に形成され
る。次いで、前記第2コンタクトホールの内部及び第2
層間絶縁膜22の上部に導電材料を積層して第1伝導層
41を形成した後、前記第1伝導層41の上部全面に絶
縁材料を積層して第2中間絶縁膜25を形成する。
工程でパターンニングされ、論理回路領域Aに残る第1
伝導層41aは相互連結配線にして使用され、メモリセ
ル領域B内に残る第1伝導層41bはビット線にして使
用される。
伝導層41b及びその下部の第2層間絶縁膜22をパタ
ーンニングして第1相互連結配線41a及びビット線4
1bを形成する。
ンニングにより第1コンタクトプラグ42の表面が露出
されるか、或いは、第2層間絶縁膜22の一部が薄く残
るようにする。
等を積層して第2蝕刻防止膜12を形成した後、前記第
2蝕刻防止膜12上部全面に酸化膜等を積層した後、C
MP技法等を利用して平坦化することにより、第3層間
絶縁膜23を形成する。
2層間絶縁膜,第2蝕刻防止膜12及び第3層間絶縁膜
23を選択的に除去して前記コンタクトプラグ31上に
第2コンタクトプラグ42を形成する。その次に、全体
構造上の上部に誘電体膜45と上部電極用導電物質を順
次積層し、これをパターニングして誘電体膜45と上部
電極47を形成する。
を形成して半導体素子の製造工程を完了する。
術による半導体装置の製造方法においては、キャパシタ
が形成されたメモリセル領域Bと隣り合う論理回路領域
A間に段差が深化されている。さらに、キャパシタの周
辺に形成される論理回路領域Aでは、半導体装置の高集
積化に伴い配線の線幅が減少し、配線間隔が狭くなって
いる。
を多層に形成することにより多層の配線を電気的に連結
するための相互連結配線の数が増加されている実情であ
る。
回路領域Aでは、より精密なパターン形成が要求されて
いる反面、キャパシタによる段差は、漸次深化されてい
くため、キャパシタが形成された後に形成される層ら
(例えば、相互連結配線など)をパターンニングし難い
問題点を有する。即ち、従来方法により積層型キャパシ
タを製造する場合、メモリセル領域と隣り合う論理回路
領域間の大きい段差により、積層型キャパシタを形成し
た後に形成する相互連結配線を微細化するのに相当の難
しさが随伴され、さらに、論理回路領域で、多数層の相
互連結配線を形成することにおいて、製造上の多い限界
要因として作用している実情である。
るためのもので、メモリセル領域と隣り合う論理回路領
域間の段差を減らせる半導体装置の製造方法を提供する
ことにその目的がある。さらに、本発明の他の目的は、
多数層の相互連結配線などを、より容易に形成し、相互
連結配線の微細化が実現できるようにした半導体装置の
製造方法を提供することにある。
の一形態による本発明は、論理回路領域と、ゲート電
極、ソース/ドレイン電極を有するトランジスタと積層
型キャパシタ構造を有するメモリセル領域を含む半導体
装置を製造する方法において、請求項1に記載されてい
るように、前記ドレイン電極に連結される第1コンタク
トプラグを形成し、前記ソース電極に連結されるビット
線と前記論理回路領域内の各電極らに連結される第1相
互連結配線を形成する第1段階、前記第1コンタクトプ
ラグに連結される第2コンタクトプラグを形成する第2
段階、前記第2コンタクトプラグが形成された全体構造
上に層間絶縁膜を平坦に形成する第3段階、前記層間絶
縁膜の一部を部分的に除去し前記第1相互連結配線上部
の一部を露出させるコンタクトを形成し、この形成され
たコンタクトを伝導物質を埋め込んで第2相互連結配線
を形成する第4段階、前記メモリセル領域上の層間絶縁
膜部分を選択的に除去して積層型キャパシタが形成され
る空間を形成した後、前記層間絶縁膜の側面に電荷保存
電極を形成し、前記メモリセル領域上の層間絶縁膜部分
を除去する第5段階、前記電荷保存電極上に誘電体膜と
上部電極を形成する第6段階、及び前記全体構造上面に
他の層間絶縁膜を平坦に形成する第7段階でなることを
特徴とする。
いるように、前記第1段階は、前記ゲート電極、ソース
電極及びドレイン電極が形成された全体構造上に第1層
間絶縁膜を平坦に形成する段階、前記メモリセル領域上
に形成された前記第1層間絶縁膜を部分的に除去して前
記メモリセル領域に形成されたドレイン電極の上部を露
出させるコンタクトを形成する段階、前記形成されたコ
ンタクトを第1伝導物質で埋め込んで前記第1コンタク
トプラグを形成する段階、前記第1コンタクトプラグが
形成された全体構造上に第2層間絶縁膜を形成する段
階、前記第2及び第1層間絶縁膜を部分的に順次除去し
て前記論理回路領域内の各電極の上部と前記メモリセル
領域内のソース電極上に形成されたコンタクトプラグの
上部を露出させるコンタクトを形成するか、或いは前記
ソース電極の上部を露出させるコンタクトを形成する段
階、前記コンタクトを埋め込む形態で第2伝導物質及び
第1中間絶縁膜を平坦に順次に形成する段階、及び前記
第1中間絶縁膜及び第2伝導物質を部分的に順次除去し
て前記ドレイン電極上に形成された第1コンタクトプラ
グの上部を露出させるようにビット線を形成し、全体構
造上に第3層間絶縁膜及び第1蝕刻防止膜を平坦に形成
して前記ビット線及び第1相互連結配線を形成する段階
を含むことが好ましい。
求項3に記載されているように、前記第1蝕刻防止膜の
上部に酸化膜を形成する段階をさらに含むことが好まし
い。
請求項4に記載されているように、前記第2段階は、前
記第1蝕刻防止膜と第3層間絶縁膜を部分的に除去して
前記ドレイン電極上に形成された第1コンタクトプラグ
の上部を露出させるコンタクトを形成する段階、全体構
造上に前記コンタクトを埋め込む形態で第3伝導物質を
形成する段階、エッチバック工程で前記第3伝導物質を
平坦に除去することにより前記第2コンタクトプラグを
形成する段階を含むことが好ましい。
求項5に記載されているように、前記第4段階は、蝕刻
工程を通じて前記層間絶縁膜、第1蝕刻防止膜、第3層
間絶縁膜、第1中間絶縁膜を部分的に順次除去して前記
第1相互連結配線の上部を露出させるコンタクトを形成
する段階、蝕刻工程を通じて前記コンタクトが形成され
た層間絶縁膜の一部を部分的に除去して溝を形成する段
階、前記コンタクト及び溝を埋め込む形態で第4伝導物
質を形成する段階、及び前記層間絶縁膜上に形成された
前記第4伝導物質をエッチバック工程で平坦に除去して
前記第2相互連結配線を形成する段階を含むことが好ま
しい。
記載されているように、前記第4段階は、蝕刻工程を通
じて前記論理回路領域に形成された前記層間絶縁膜の一
部を部分的に除去して溝を形成する段階、蝕刻工程を通
じて前記溝が形成された部分の前記層間絶縁膜、第1蝕
刻防止膜、第3層間絶縁膜、第1中間絶縁膜を部分的に
順次除去して前記第1相互連結配線の上部を露出させる
コンタクトを形成する段階、前記コンタクト及び溝を埋
め込む形態で第4伝導物質を形成する段階、及び前記層
間絶縁膜上に形成された第4伝導物質をエッチバック工
程で平坦に除去して前記第2相互連結配線を形成する段
階を含むことが好ましい。
求項7に記載されているように、前記第5段階は、前記
第2相互連結配線が形成された全体構造上に第5層間絶
縁膜を形成する段階、蝕刻工程を通じて前記メモリセル
領域上に形成された第5及び第4層間絶縁膜を部分的に
除去してパターニングする段階、前記パターンが形成さ
れた全体構造上に所定厚さの電荷保存電極用伝導物質を
形成する段階、及び前記論理回路領域上に形成された電
荷保存電極用伝導物質の上部に前記感光膜を形成する段
階を含むことが好ましい。
求項8に記載されているように、前記第6段階は、前記
メモリセル領域上に形成し露出された前記電荷保存電極
用伝導物質を一定厚さで蝕刻する段階、前記メモリセル
領域上に残留する前記第5及び第4層間絶縁膜を除去
し、前記論理回路領域上に形成された前記感光膜を除去
して前記第2コンタクトプラグの上部を露出させること
により前記メモリセル領域にシリンダー型の電荷保存電
極を形成する段階、前記電荷保存電極上にその段差に沿
って所定厚さのキャパシタ誘電体膜を形成する段階、前
記シリンダー型の電荷保存電極内部を埋め込む形態で前
記電荷保存電極上にプレート電極用伝導物質を形成する
段階、及び前記論理領域上に形成されたプレート電極用
伝導物質キャパシタ誘電体膜、電荷保存電極用伝導物質
を順次的に除去してプレート電極を形成する段階を含む
ことが好ましい。
本発明は、請求項9に記載されているように、 論理回
路領域と、ゲート電極、ソース/ドレイン電極を有する
トランジスタと積層型キャパシタ構造を有するメモリセ
ル領域を含む半導体装置を製造する方法において、前記
ドレイン電極に連結される第1コンタクトプラグを形成
し、前記ソース電極に連結されるビット線と前記論理回
路領域内の各電極らに連結される第1相互連結配線を形
成する第1段階、前記第1コンタクトプラグに連結され
る第2コンタクトプラグを形成する第2段階、前記第2
コンタクトプラグが形成された全体構造上に厚膜の層間
絶縁膜を平坦に形成する第3段階、前記メモリセル領域
上の層間絶縁膜部分を選択的に除去して積層型キャパシ
タが形成される空間を形成した後、前記層間絶縁膜の側
面に電荷保存電極を形成し、前記メモリセル領域上の層
間絶縁膜部分を除去する第4段階、前記電荷保存電極上
に誘電体膜と上部電極を形成する第5段階、及び前記全
体構造上に他の層間絶縁膜を平坦に形成する第6段階を
含んでなることを特徴とする。
て、請求項10に記載されているように、前記第1段階
は、前記ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極が形
成された全体構造上に第1層間絶縁膜を平坦に形成する
段階、前記メモリセル領域上に形成された前記第1層間
絶縁膜を部分的に除去して前記メモリセル領域に形成さ
れたソース及びドレイン電極の上部を露出させるコンタ
クトを形成する段階、前記形成されたコンタクトを第1
伝導物質で埋め込んで前記第1コンタクトプラグを形成
する段階、前記第1コンタクトプラグが形成された全体
構造上に第2層間絶縁膜を形成する段階、前記第2及び
第1層間絶縁膜を部分的に順次除去して前記論理回路領
域内の各電極の上部と前記メモリセル領域内のソース電
極上に形成された前記第1コンタクトプラグの上部を露
出させるコンタクトを形成するか、或いは前記ソース電
極の上部を露出させるコンタクトを形成させる段階、前
記コンタクトを埋め込む形態で第2伝導物質及び第1中
間絶縁膜を平坦に順次形成する段階、及び前記第1中間
絶縁膜及び第2伝導物質を部分的に順次除去して前記ド
レイン電極上に形成された第1コンタクトプラグの上部
を露出させるようにビット線を形成し、全体構造上に第
3層間絶縁膜及び第1蝕刻防止膜を平坦に形成して前記
ビット線及び第1相互連結配線を形成する段階を含むこ
とが好ましい。
請求項11に記載されているように、前記1段階は、前
記ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極が形成され
た全体構造上に、第1層間絶縁膜を平坦に形成する段
階、前記メモリセル領域上に形成された前記第1層間絶
縁膜を部分的に除去して前記メモリセル領域に形成され
たドレイン電極の上部を露出させるコンタクトを形成す
る段階、前記形成されたコンタクトを第1伝導物質で埋
め込んで前記第1コンタクトプラグを形成する段階、前
記第1コンタクトプラグが形成された全体構造上に第2
層間絶縁膜を形成する段階、前記第2及び第1層間絶縁
膜を部分的に順次除去して前記論理回路内の各電極の上
部と前記メモリセル領域内のソース電極の上部とを露出
させるコンタクトを形成する段階、前記コンタクトを埋
め込む形態で第2伝導物質及び第1中間絶縁膜を平坦に
順次形成する段階、及び前記第1中間絶縁膜及び第2伝
導物質を部分的に順次除去して前記ドレイン電極上に形
成された第1コンタクトプラグの上部を露出させるよう
にビット線を形成し、全体構造上に第3層間絶縁膜及び
第1蝕刻防止膜を平坦に形成して前記ビット線及び第1
相互連結配線を形成する段階を含むことが好ましい。
求項12に記載されているように、前記蝕刻防止膜の上
部に酸化膜を形成する段階をさらに含むことが好まし
い。
求項13に記載されているように、前記第2段階は、前
記第1蝕刻防止膜と第3層間絶縁膜を部分的に除去して
前記ドレイン電極上に形成された第1コンタクトプラグ
上部を露出させるコンタクトを形成する段階、全体構造
上に前記コンタクトを埋め込む形態で第3伝導物質を形
成する段階、エッチバック工程で前記第3伝導物質を平
坦に除去して前記第2コンタクトプラグを形成する段階
を含むことが好ましい。
求項14に記載されているように、前記第4段階は、前
記第2相互連結配線が形成された全体構造上に第5層間
絶縁膜を形成する段階、蝕刻工程を通じて前記メモリセ
ル領域上に形成された第5及び第4層間絶縁膜を部分的
に除去してパターニングする段階、前記パターンが形成
された全体構造上に所定厚さの電荷保存電極用伝導物質
を形成する段階、及び前記論理回路領域上に形成された
電荷保存電極用伝導物質の上部に前記感光膜を形成する
段階を含むことが好ましい。
において、請求項15に記載されているように、前記第
5段階は、前記メモリセル領域上に形成し露出された前
記電荷保存電極用伝導物質を一定厚さで蝕刻する段階、
前記メモリセル領域上に残留する前記第5及び第4層間
絶縁膜を除去し、前記論理回路領域上に形成された前記
感光膜を除去して前記第2コンタクトプラグの上部を露
出させることにより前記メモリセル領域にシリンダー型
の電荷保存電極を形成する段階、前記電荷保存電極上に
その段差に沿って所定厚さのキャパシタ誘電体膜を生成
する段階、前記シリンダー型の電荷保存電極内部を埋め
込む形態で前記電荷保存電極上にプレート電極用伝導物
質を形成する段階、及び前記論理回路領域上に形成され
たプレート電極用伝導物質、キャパシタ誘電体膜、電荷
保存電極用伝導物質を順次除去することによりプレート
電極を形成する段階を含むことが好ましい。
製造方法の望ましい実施形態らを添付の図面を参照しな
がら詳細に説明する。図1乃至9は、本発明の1実施形
態による半導体装置を製造する各過程を図示した工程断
面図である。
造方法は、図1に示されたように、半導体基板100の
論理回路領域Aには後続する各工程らを通じて論理回路
が形成され、メモリセル領域Bにはトランジスタと積層
型キャパシタを各々形成する。即ち、論理回路領域A及
びメモリセル領域Bには、この技術分野に既によく知ら
れた各種の製造工程ら(例えば、蒸着工程、PR工程、
蝕刻工程、拡散工程など)を通じ、素子分離絶縁膜10
2、p型及びn型ウェル104,106a,106b、
ゲート絶縁膜108、ゲート電極110a,110b、
ソース電極113a,113、及びドレイン電極113
b,113でなる論理回路素子及びトランジスタを形成
する。
は、第1中間絶縁膜112を形成し、前記素子分離絶縁
膜102、ソース及びドレイン電極113a,113
b、第1中間絶縁膜112の上部には、その段差に沿っ
て所定厚さの第1蝕刻防止膜114を形成し、前記第1
蝕刻防止膜114の上部には第1層間絶縁膜116を平
坦に形成する。
極113aには後続する工程を通じて形成されるビット
線が連結され、前記ドレイン電極113bにはキャパシ
タが連結される。
化膜、又は窒化膜を使用することができ、前記第1蝕刻
防止膜114及び第1層間絶縁膜116には窒化膜と酸
化膜を各々使用することができる。この時、前記第1層
間絶縁膜116は、絶縁膜(窒化膜)を厚く形成した後
に、CMPなどの工程を通じて上部の一部を均一に除去
することにより平坦に形成することができる。
形成することは、この技術分野によく知られた方法らに
より容易に実現でき、実質的に従来方法と同一な工程で
具現可能である。したがって、本実施形態では、多数の
各層(又は、膜)を形成する具体的な過程らに対して
は、その説明を省略する。
リセル領域Bのビット線が連結されるソース電極113
aとキャパシタが連結されるドレイン電極113b上に
コンタクトを形成し、即ち、図面で省略されたコンタク
トマスクと第1蝕刻防止膜114を蝕刻ウェルにする蝕
刻工程を通じて第1層間絶縁膜116を蝕刻し、前記第
1蝕刻防止膜114の一部を除去してソース及びドレイ
ン電極113a,113bの上部を露出させるコンタク
ト(図示しない)を形成する。
む形態で、伝導物質(例えば、シリコンなど)を蒸着し
た後、第1層間絶縁膜116上に形成された伝導物質を
エッチバック工程、例えば、蝕刻ガス、又はCMPなど
を利用するエッチバック工程で除去することによりメモ
リセル領域Bのソース及びドレイン電極113a,11
3b上に第1コンタクトプラグ118を形成する。
1コンタクトプラグ118が形成された構造体の上部全
面に酸化膜などを蒸着して第2層間絶縁膜120を平坦
に形成する。
れるソース電極113aとキャパシタが連結されるドレ
イン電極113b上にコンタクト及びコンタクトプラグ
の製造工程を同時に形成するものと説明したが、必ずし
も、これに限定されるものではなく、先ず、ドレイン電
極113bにのみコンタクト及びコンタクトプラグを形
成した後、後続工程でビット線コンタクトを形成する
時、ソース電極113a上にコンタクトを形成すること
もできる。
ス電極113a上の第1コンタクトプラグにコンタクト
を形成し、前記第1相互連結配線が連結される論理回路
領域Aのソース及びドレイン電極113とゲート電極1
10b上にコンタクトを形成する。
が形成された第2層間絶縁膜120上に伝導物質122
と第2中間絶縁膜124を順次形成する。この時、論理
回路領域A上のソース、ドレイン電極113に形成され
るコンタクトは、図示省略されたコンタクトマスクと第
1蝕刻防止膜114を蝕刻ウェルにして第2層間絶縁膜
120と第1層間絶縁膜116を蝕刻した後、第1蝕刻
防止膜114とを蝕刻する磁気整列型コンタクトにして
形成することができる。
領域Bではビット線に使用し、論理回路領域Aでは第1
相互連結配線に使用する。このような伝導物質122で
は、Ti/TiN/W(Titanium/Titaniumnitride/Tun
gsten)の積層構造を使用するのが望ましい。
ソース電極113a上にコンタクト及び第1コンタクト
プラグが形成されなかった場合、論理回路領域Aのソー
ス及びドレイン電極113上に磁気整列方式でコンタク
トを形成する時、ビット線が連結されたソース電極11
3a上にコンタクトを同時に形成することもできる。
工程を遂行してビット線112aと第1相互連結配線1
22bを形成、即ち、第2中間絶縁膜124と伝導物質
122を蝕刻する。
蝕刻してメモリセル領域Bのドレイン電極113b上に
形成された第1コンタクトプラグ118の上部を露出さ
せ、メモリセル領域Bのソース電極113aに連結され
るビット線122aと論理回路領域Aのゲート電極11
0bとソース及びドレイン電極113に連結される第1
相互連結配線122bを形成する。
刻して第1コンタクトプラグ118の上部が露出されな
く、第2層間絶縁膜120が薄く残っていても差し支え
ない。
成された第1コンタクトプラグ118の上部が露出され
た全体構造上にその段差に沿って所定厚さの第2蝕刻防
止膜126を形成し、前記第2蝕刻防止膜126の上部
に第3層間絶縁膜128を平坦に形成し、前記第3層間
絶縁膜128の上部に第3蝕刻防止膜130を形成す
る。
6,130には窒化膜を使用するのが望ましく、前記第
3層間絶縁膜128には酸化膜を使用するのが望まし
く,さらに前記第3層間絶縁膜128は絶縁膜を厚く形
成した後CMP等の工程を通じて上部の一部を均一に除
去することにより平坦に形成することができる。
蝕刻防止膜130の上部に所定厚さの酸化膜を形成する
こともできる。これは後続する工程でメモリセル領域B
のドレイン電極113bに連結された第1コンタクトプ
ラグ上に第2コンタクトプラグを形成する時、第3蝕刻
防止膜130が損傷されることを防止する役割を遂行す
るようにするためである。
クトマスク(図示しない)を利用する蝕刻工程を通じて
ドレイン電極113bの上部側にある第3蝕刻防止膜1
30を蝕刻し、第2蝕刻防止膜126を蝕刻ウェルにす
る蝕刻工程を通じて第3層間絶縁膜128を蝕刻し、前
記第2蝕刻防止膜126を蝕刻してドレイン電極113
b上に形成された第1コンタクトプラグ118の上部を
露出させるコンタクト(図示しない)を形成する。
トを埋め込む形態で、伝導物質を蒸着した後、エッチバ
ッグ工程、例えば、蝕刻ガス又はCMP等を利用するエ
ッチバック工程で第3蝕刻防止膜130上に形成された
伝導物質を除去して前記第1コンタクトプラグ118に
連結される第2コンタクトプラグ132を形成する。
2コンタクトプラグ132が形成された全体構造上に第
4層間絶縁膜134を形成し、写真蝕刻工程を利用して
第4層間絶縁膜134、第3蝕刻防止膜130、第3層
間絶縁膜128、第2蝕刻防止膜126、及び第2中間
絶縁膜124の一部を順次除去して論理回路領域Aにあ
る第1相互連結配線122bの上部を露出させるコンタ
クト(図示しない)を形成する。この時、酸化膜等でな
る第4層間絶縁膜134は、論理回路領域Aでは層間絶
縁膜に使用される反面、メモリセル領域Bではキャパシ
タ形成時に犠牲膜として使用する。
に、第2相互連結配線用伝導物質を一定の厚さ程度形成
してコンタクトを埋め込んだ後、CMP、又は、蝕刻ガ
スを使用するエッチバック工程を通じて残留する第4層
間絶縁膜134の上部を露出させることにより第1相互
連結配線122bに連結される第2相互連結配線136
を形成する。
線122bの上部中、一部を露出させるコンタクトを先
に形成した後、前記第2相互連結配線136が形成され
る溝を形成するものとして説明したが、その順序を互い
に取替えても同一な結果が得られる。さらに、前記とは
別に、本実施形態では、現在工程で第2相互連結配線1
36を形成せず、メモリセル領域BにキャパシタBを先
に形成した後、論理回路領域Aに第2相互連結配線13
6を形成することもできるが、この方法は、キャパシタ
の高さが相対的に高くない場合に特に有用である。
2相互連結配線136が形成された全体構造上に第5層
間絶縁膜138を形成し、電荷保存電極用マスク(図示
しない)を利用した蝕刻工程を通じて前記第5及び第4
層間絶縁膜138,134の一部を順次除去してパター
ニングする。この時、前記メモリセル領域Bではそれぞ
れの単位セルに1、1で対応するパターンが形成され、
前記第2相互連結配線136が形成された論理回路領域
Aには第5及び第4層間絶縁膜138,134がそのま
ま保存され、メモリセル領域Bと論理回路領域Aの境界
面にある第5及び第4層間絶縁膜138,134は除去
される。
縁膜138を含む全体構造の上部全面にその段差に沿っ
て所定厚さの電荷保存電極用伝導物質140を形成した
後、論理回路領域A側にある電荷保存電極用伝導物質1
40の上部に感光膜142を塗布する。
て電荷保存電極用伝導物質140を異方性蝕刻して第5
層間絶縁膜138の上部と第4層間絶縁膜134の側面
にのみ残るようにする。
蝕刻防止膜130と論理回路領域A内の電荷保存電極用
伝導物質140を蝕刻ウェルにして前記メモリセル領域
Bに残留する第5及び第4層間絶縁膜138,134を
除去して、図8に示されたように、前記第2コンタクト
プラグ132に連結されるシリンダー形態の電荷保存電
極140aを形成する。
荷保存電極140aが形成された全体構造上に所定厚さ
のキャパシタ誘電体膜144を形成し、前記キャパシタ
誘電体膜144の上部全面に亘ってプレート電極用伝導
物質146を形成する。
電極マスク(図示しない)を利用した蝕刻工程を随行し
て論理回路領域Aに形成されたプレート電極用伝導物質
146、キャパシタ誘電体膜144及び電荷保存電極用
伝導物質140を順次蝕刻してメモリセル領域Bにプレ
ート電極146aを形成する。
全体構造上に第6層間絶縁膜148を平坦に形成した
後、前記第2相互連結配線136と連結される第3相互
連結配線150を形成して積層型キャパシタを有する半
導体装置製造を完成する。
セル領域Bと隣り合う論理回路領域A間に大きい段差が
形成される従来方法により製造された半導体装置とは別
に、キャパシタを形成する過程で除去される犠牲膜を論
理回路領域に保存させ層間絶縁膜にして使用することに
よりメモリセル領域と論理回路領域間の段差を完全に除
去するため、キャパシタの上部に形成される相互連結配
線の微細化を効果的に実現できるだけでなく、多層の相
互連結配線の形成を円滑に実現することができる。
置の製造方法を添付した図面を参照しながら詳細に説明
する。図10乃至12は、本発明の他の実施形態による
半導体装置を製造する各過程中、主要過程を図示した工
程断面図である。本発明の他の実施例による半導体装置
の製造方法は、図10に示されたように、ゲート電極2
10a、ゲート電極210a、ソース/ドレイン電極2
13a,213bを含むトランジスタを形成し、第1コ
ンタクトプラグ218の上部が露出されるようビット線
を形成する。
26と第3層間絶縁膜228を平坦に形成し、前記第3
層間絶縁膜228の上部に第3蝕刻防止膜230を形成
する過程までは前述した第1実施形態の図5までの各過
程らと実質的に同一である。
3層間絶縁膜228上に第3蝕刻防止膜230を形成し
た状態で、コンタクトマスク(図示しない)を利用する
蝕刻工程を通じてドレイン電極213bの上部側にある
第3蝕刻防止膜230を蝕刻し、コンタクトマスクと第
2蝕刻防止膜226を蝕刻ウェルにする蝕刻工程を通じ
て第3層間絶縁膜228を蝕刻する。
しない)を利用して、前記第2蝕刻防止膜226を蝕刻
してドレイン電極213b上に形成された第1コンタク
トプラグ218の上部を露出させるコンタクト(図示し
ない)を形成する。
込む形態で伝導物質を蒸着した後,これをパターニング
してメモリセル領域Bに形成された伝導物質を残留さ
せ、論理回路領域A形成された伝導物質を除去して前記
第1コンタクトプラグ218に連結される第2コンタク
トプラグ232を形成する。この時、前述した1実施形
態とは別に、前記ドレイン電極213b上の第1コンタ
クトプラグ218に接続される第2コンタクトプラグ2
32は互いに連結される構造を有する。
2コンタクトプラグ232が形成された全体構造上に第
4層間絶縁膜234を形成し、写真蝕刻工程を利用して
前記第4層間絶縁膜234、第3蝕刻防止膜230、第
3層間絶縁膜228、第2蝕刻防止膜226及び第2中
間絶縁膜224の一部を順次的に除去して前記論理回路
領域Aにある第1相互連結配線222bの上部を露出さ
せるコンタクト(図示しない)を形成する。
縁膜234の一定厚さを蝕刻して後述する工程を通じて
第2相互連結配線に使用される溝を形成する。
34は、論理回路領域Aでは層間絶縁膜に使用する反
面、メモリセル領域Bでは、キャパシタ形成時に犠牲膜
にして使用する。
溝(図示しない)を含む全体構造上に第2相互連結配線
用伝導物質を一定厚さ程度で形成してコンタクト及び溝
を埋め込んだ後CMP又は、蝕刻ガスを使用するエッチ
バック工程を通じて残留する第4層間絶縁膜234の上
部を露出させ前記第1相互連結配線222bに連結され
る第2相互連結配線236を形成する。
線222bの上部の一部を露出させるコンタクト(図示
しない)を先に形成した後に、第2相互連結配線222
bが形成される溝(図示しない)を形成するものとして
説明したが、その順を互いに取替えても同一な結果が得
られる。さらに、前記とは別に、本実施形態では、現在
工程で第2相互配線236を形成せず、メモリセル領域
Bにキャパシタを先に形成した後に論理回路領域Aに第
2相互連結配線236を形成することもできるが、この
方法は、キャパシタの高さが相対的に高くない場合に特
に有用である。
2相互連結配線236が形成された全体構造上に第5層
間絶縁膜238を形成し、これを電荷保存電極用マスク
を利用した蝕刻工程を通じて第5及び第4層間絶縁膜2
38,234と第2コンタクトプラグ232の一部を順
次的に除去してパターニングする。
1コンタクトプラグ218間を互いに連結する構造とな
った第2コンタクトプラグ232の一部が除去され互い
に分離される。さらに、前記メモリセル領域Bではそれ
ぞれの単位セルに1、1で対応するパターンが形成し、
第2相互連結配線236が形成される論理回路領域Aに
は第5及び第4層間絶縁膜238,234がそのまま保
存され、メモリセル領域Bと論理回路領域Aの境界面に
ある第5及び第4層間絶縁膜238,234は除去され
る。
膜238の上部全面に亘ってその段差に沿って所定厚さ
の電荷保存電極用伝導物質240を形成した後、論理回
路領域A側にある電荷保存電極用伝導物質240の上部
に感光膜242を形成する。
ャパシタ誘電体膜(図示しない)及びプレート電極(図
示しない)を形成する過程らは前述した第1実施形態で
の過程らと実質的に同一であるため不必用な重複記載を
避けるために、ここでは説明を省略する。
製造方法は、前述した第1実施形態と同様に、キャパシ
タを形成する過程で除去される犠牲膜を論理回路領域に
保存させて層間絶縁膜にして使用することによりメモリ
セル領域と論理回路領域間の段差を完全に除去するため
前述した第1実施形態と実質的に同一の効果を得ること
ができる。さらに、本発明の他の実施形態による半導体
装置の製造方法を添付の図面を参照しながら詳細に説明
する。
導体装置を製造する各過程中の主要過程を図示した工程
断面図である。
前述した1実施形態の図6に示された工程で論理回路領
域Aに第2相互連結配線136を形成せず、メモリセル
領域Bに先にキャパシタを形成し、キャパシタの上部に
第6層間絶縁膜348を形成した後、蝕刻工程を通じて
第6層間絶縁膜348、第4層間絶縁膜334、第3蝕
刻防止膜330、第3層間絶縁膜328、第2蝕刻防止
膜326、第2中間絶縁膜324を順次除去して第1相
互連結配線322bにコンタクト(図示しない)を形成
した後、前記コンタクトを通じて第2相互連結配線35
0を形成するという点を除く残余過程らは、前述した1
実施形態と実質的に同一である。
を形成する過程を除いた残余過程等に対してはその説明
を省略する。
半導体の製造方法は、キャパシタの高さが相対的に高く
ない場合に特に望ましい実施形態であり、実質的に前述
した実質形態1及び2と同様の結果を得ることができ
る。
体装置の製造方法においては、メモリセル領域と隣り合
う論理回路領域間に大きい段差が形成される従来方法に
よって製造された半導体装置とは別に、積層型キャパシ
タ構造を有する半導体装置を製造する過程で形成後に除
去される犠牲膜を論理回路領域上で保存してこれを層間
絶縁膜にして使用することにより、キャパシタが形成さ
れたメモリセル領域と論理回路領域間の段差が除去され
キャパシタを形成した後に、形成される多数層の相互連
結配線などの形成がより容易であり、相互連結配線の微
細化を実現することができる。
法を説明するための半導体装置の工程断面図
法を説明するための半導体装置の工程断面図
法を説明するための半導体装置の工程断面図
法を説明するための半導体装置の工程断面図
法を説明するための半導体装置の工程断面図
法を説明するための半導体装置の工程断面図
法を説明するための半導体装置の工程断面図
法を説明するための半導体装置の工程断面図
法を説明するための半導体装置の工程断面図
造方法を説明するための半導体装置の工程断面図
造方法を説明するための半導体装置の工程断面図
造方法を説明するための半導体装置の工程断面図
置の製造方法を説明するための半導体装置の工程断面図
するための半導体装置の断面図
Claims (15)
- 【請求項1】 論理回路領域と、ゲート電極、ソース/
ドレイン電極を有するトランジスタと積層型キャパシタ
構造を有するメモリセル領域とを含む半導体装置を製造
する方法において、 前記ドレイン電極に連結される第1コンタクトプラグを
形成し、前記ソース電極に連結されるビット線と前記論
理回路領域内の各電極に連結される第1相互連結配線を
形成する第1段階、 前記第1コンタクトプラグに連結される第2コンタクト
プラグを形成する第2段階、 前記第2コンタクトプラグが形成された全体構造上に層
間絶縁膜を平坦に形成する第3段階、 前記層間絶縁膜の一部を部分的に除去して前記第1相互
連結配線の上部の一部を露出させるコンタクトを形成
し、前記コンタクトに伝導物質を埋め込んで第2相互連
結配線を形成する第4段階、 前記メモリセル領域上の層間絶縁膜部分を選択的に除去
して積層型キャパシタが形成される空間を形成した後、
前記層間絶縁膜の側面に電荷保存電極を形成し、前記メ
モリセル領域上の層間絶縁膜部分を除去する第5段階、 前記電荷保存電極上に誘電体膜と上部電極を形成する第
6段階、及び前記全体構造の上面に層間絶縁膜を平坦に
形成する第7段階を含んでなることを特徴とする半導体
装置の製造方法。 - 【請求項2】 前記第1段階は、 前記ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極が形成さ
れた全体構造上に第1層間絶縁膜を平坦に形成する段
階、 前記メモリセル領域上に形成された前記第1層間絶縁膜
を部分的に除去して前記メモリセル領域に形成されたド
レイン電極の上部を露出させるコンタクトを形成する段
階、 前記形成されたコンタクトを第1伝導物質で埋め込んで
前記第1コンタクトプラグを形成する段階、 前記第1コンタクトプラグが形成された全体構造上に第
2層間絶縁膜を形成する段階、 前記第2及び第1層間絶縁膜を部分的に順次除去して前
記論理回路領域内の各電極の上部と前記メモリセル領域
内のソース電極上に形成されたコンタクトプラグの上部
を露出させるコンタクトを形成するか、或いは前記ソー
ス電極の上部を露出させるコンタクトを形成する段階、 前記コンタクトを埋め込む形態で第2伝導物質及び第1
中間絶縁膜を平坦に順次に形成する段階、及び前記第1
中間絶縁膜及び第2伝導物質を部分的に順次除去して前
記ドレイン電極上に形成された第1コンタクトプラグの
上部を露出させるようにビット線を形成し、全体構造上
に第3層間絶縁膜及び第1蝕刻防止膜を平坦に形成して
前記ビット線及び第1相互連結配線を形成する段階を含
むことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項3】 前記第1蝕刻防止膜の上部に酸化膜を形
成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項2記載
の半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 前記第2段階は、 前記第1蝕刻防止膜と第3層間絶縁膜を部分的に除去し
て前記ドレイン電極上に形成された第1コンタクトプラ
グの上部を露出させるコンタクトを形成する段階、 全体構造上に前記コンタクトを埋め込む形態で第3伝導
物質を形成する段階、 エッチバック工程で前記第3伝導物質を平坦に除去する
ことにより前記第2コンタクトプラグを形成する段階を
含むことを特徴とする請求項2記載の半導体装置の製造
方法。 - 【請求項5】 前記第4段階は、 蝕刻工程を通じて前記層間絶縁膜、第1蝕刻防止膜、第
3層間絶縁膜、第1中間絶縁膜を部分的に順次除去して
前記第1相互連結配線の上部を露出させるコンタクトを
形成する段階、 蝕刻工程を通じて前記コンタクトが形成された層間絶縁
膜の一部を部分的に除去して溝を形成する段階、 前記コンタクト及び溝を埋め込む形態で第4伝導物質を
形成する段階、及び前記層間絶縁膜上に形成された前記
第4伝導物質をエッチバック工程で平坦に除去して前記
第2相互連結配線を形成する段階を含むことを特徴とす
る請求項4記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項6】 前記第4段階は、 蝕刻工程を通じて前記論理回路領域に形成された前記層
間絶縁膜の一部を部分的に除去して溝を形成する段階、 蝕刻工程を通じて前記溝が形成された部分の前記層間絶
縁膜、第1蝕刻防止膜、第3層間絶縁膜、第1中間絶縁
膜を部分的に順次除去して前記第1相互連結配線の上部
を露出させるコンタクトを形成する段階、 前記コンタクト及び溝を埋め込む形態で第4伝導物質を
形成する段階、及び前記層間絶縁膜上に形成された第4
伝導物質をエッチバック工程で平坦に除去して前記第2
相互連結配線を形成する段階を含むことを特徴とする請
求項4記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項7】 前記第5段階は、 前記第2相互連結配線が形成された全体構造上に第5層
間絶縁膜を形成する段階、 蝕刻工程を通じて前記メモリセル領域上に形成された第
5及び第4層間絶縁膜を部分的に除去してパターニング
する段階、 前記パターンが形成された全体構造上に所定厚さの電荷
保存電極用伝導物質を形成する段階、及び前記論理回路
領域上に形成された電荷保存電極用伝導物質の上部に前
記感光膜を形成する段階を含むことを特徴とする請求項
5記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項8】 前記第6段階は、 前記メモリセル領域上に形成し露出された前記電荷保存
電極用伝導物質を一定厚さで蝕刻する段階、 前記メモリセル領域上に残留する前記第5及び第4層間
絶縁膜を除去し、前記論理回路領域上に形成された前記
感光膜を除去して前記第2コンタクトプラグの上部を露
出させることにより前記メモリセル領域にシリンダー型
の電荷保存電極を形成する段階、 前記電荷保存電極上にその段差に沿って所定厚さのキャ
パシタ誘電体膜を形成する段階、 前記シリンダー型の電荷保存電極内部を埋め込む形態で
前記電荷保存電極上にプレート電極用伝導物質を形成す
る段階、及び前記論理領域上に形成されたプレート電極
用伝導物質キャパシタ誘電体膜、電荷保存電極用伝導物
質を順次的に除去してプレート電極を形成する段階を含
むことを特徴とする請求項7記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項9】 論理回路領域と、ゲート電極、ソース/
ドレイン電極を有するトランジスタと積層型キャパシタ
構造を有するメモリセル領域を含む半導体装置を製造す
る方法において、 前記ドレイン電極に連結される第1コンタクトプラグを
形成し、前記ソース電極に連結されるビット線と前記論
理回路領域内の各電極に連結される第1相互連結配線を
形成する第1段階、 前記第1コンタクトプラグに連結される第2コンタクト
プラグを形成する第2段階、 前記第2コンタクトプラグが形成された全体構造上に厚
膜の層間絶縁膜を平坦に形成する第3段階、 前記メモリセル領域上の層間絶縁膜部分を選択的に除去
して積層型キャパシタが形成される空間を形成した後、
前記層間絶縁膜の側面に電荷保存電極を形成し、前記メ
モリセル領域上の層間絶縁膜部分を除去する第4段階、 前記電荷保存電極上に誘電体膜と上部電極を形成する第
5段階、及び前記全体構造上に他の層間絶縁膜を平坦に
形成する第6段階を含んでなることを特徴とする半導体
装置の製造方法。 - 【請求項10】 前記第1段階は、 前記ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極が形成さ
れた全体構造上に第1層間絶縁膜を平坦に形成する段
階、 前記メモリセル領域上に形成された前記第1層間絶縁膜
を部分的に除去して前記メモリセル領域に形成されたソ
ース及びドレイン電極の上部を露出させるコンタクトを
形成する段階、 前記形成されたコンタクトを第1伝導物質で埋め込んで
前記第1コンタクトプラグを形成する段階、 前記第1コンタクトプラグが形成された全体構造上に第
2層間絶縁膜を形成する段階、 前記第2及び第1層間絶縁膜を部分的に順次除去して前
記論理回路領域内の各電極の上部と前記メモリセル領域
内のソース電極上に形成された前記第1コンタクトプラ
グの上部を露出させるコンタクトを形成するか、或いは
前記ソース電極の上部を露出させるコンタクトを形成さ
せる段階、 前記コンタクトを埋め込む形態で第2伝導物質及び第1
中間絶縁膜を平坦に順次形成する段階、及び前記第1中
間絶縁膜及び第2伝導物質を部分的に順次除去して前記
ドレイン電極上に形成された第1コンタクトプラグの上
部を露出させるようにビット線を形成し、全体構造上に
第3層間絶縁膜及び第1蝕刻防止膜を平坦に形成して前
記ビット線及び第1相互連結配線を形成する段階を含む
ことを特徴とする請求項9記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項11】 前記1段階は、 前記ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極が形成さ
れた全体構造上に、第1層間絶縁膜を平坦に形成する段
階、 前記メモリセル領域上に形成された前記第1層間絶縁膜
を部分的に除去して前記メモリセル領域に形成されたド
レイン電極の上部を露出させるコンタクトを形成する段
階、 前記形成されたコンタクトを第1伝導物質で埋め込んで
前記第1コンタクトプラグを形成する段階、 前記第1コンタクトプラグが形成された全体構造上に第
2層間絶縁膜を形成する段階、 前記第2及び第1層間絶縁膜を部分的に順次除去して前
記論理回路内の各電極の上部と前記メモリセル領域内の
ソース電極の上部とを露出させるコンタクトを形成する
段階、 前記コンタクトを埋め込む形態で第2伝導物質及び第1
中間絶縁膜を平坦に順次形成する段階、及び前記第1中
間絶縁膜及び第2伝導物質を部分的に順次除去して前記
ドレイン電極上に形成された第1コンタクトプラグの上
部を露出させるようにビット線を形成し、全体構造上に
第3層間絶縁膜及び第1蝕刻防止膜を平坦に形成して前
記ビット線及び第1相互連結配線を形成する段階を含む
ことを特徴とする請求項10記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項12】 前記蝕刻防止膜の上部に酸化膜を形成
する段階をさらに含むことを特徴とする請求項10記載
の半導体装置の製造方法。 - 【請求項13】 前記第2段階は、 前記第1蝕刻防止膜と第3層間絶縁膜を部分的に除去し
て前記ドレイン電極上に形成された第1コンタクトプラ
グ上部を露出させるコンタクトを形成する段階、 全体構造上に前記コンタクトを埋め込む形態で第3伝導
物質を形成する段階、 エッチバック工程で前記第3伝導物質を平坦に除去して
前記第2コンタクトプラグを形成する段階を含むことを
特徴とする請求項10記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項14】 前記第4段階は、 前記第2相互連結配線が形成された全体構造上に第5層
間絶縁膜を形成する段階、 蝕刻工程を通じて前記メモリセル領域上に形成された第
5及び第4層間絶縁膜を部分的に除去してパターニング
する段階、 前記パターンが形成された全体構造上に所定厚さの電荷
保存電極用伝導物質を形成する段階、及び前記論理回路
領域上に形成された電荷保存電極用伝導物質の上部に前
記感光膜を形成する段階を含むことを特徴とする請求項
13の半導体装置の製造方法。 - 【請求項15】 前記第5段階は、 前記メモリセル領域上に形成し露出された前記電荷保存
電極用伝導物質を一定厚さで蝕刻する段階、 前記メモリセル領域上に残留する前記第5及び第4層間
絶縁膜を除去し、前記論理回路領域上に形成された前記
感光膜を除去して前記第2コンタクトプラグの上部を露
出させることにより前記メモリセル領域にシリンダー型
の電荷保存電極を形成する段階、 前記電荷保存電極上にその段差に沿って所定厚さのキャ
パシタ誘電体膜を生成する段階、 前記シリンダー型の電荷保存電極内部を埋め込む形態で
前記電荷保存電極上にプレート電極用伝導物質を形成す
る段階、及び前記論理回路領域上に形成されたプレート
電極用伝導物質、キャパシタ誘電体膜、電荷保存電極用
伝導物質を順次除去することによりプレート電極を形成
する段階を含むことを特徴とする請求項14の半導体装
置の製造方法。
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