JP2006294758A - Semiconductor device having trench capacitor and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
【課題】 本発明は耐圧DRAMセルに用いられるトレンチキャパシタ部において、キャパシタ間の耐圧向上及びリーク電流の抑制が可能な構造及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 半導体基板内に形成されたトレンチ部内の半導体基板表面に形成されたプレート電極、トレンチ部内に形成されたキャパシタ絶縁膜及び上部電極、トレンチ部に隣接する半導体基板上に形成されたパッドシリコン酸化膜を含むトレンチキャパシタ部において、パッドシリコン酸化膜の側壁部を窒化膜によって覆うことにより、キャパシタ間の耐圧向上及びリーク電流の抑制を得る。
【選択図】 図10PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a structure capable of improving a withstand voltage between capacitors and suppressing a leakage current in a trench capacitor part used in a withstand voltage DRAM cell, and a manufacturing method thereof.
A plate electrode formed on the surface of a semiconductor substrate in a trench portion formed in a semiconductor substrate, a capacitor insulating film and an upper electrode formed in the trench portion, and a pad formed on the semiconductor substrate adjacent to the trench portion. In the trench capacitor portion including the silicon oxide film, the side wall portion of the pad silicon oxide film is covered with a nitride film, thereby improving the breakdown voltage between the capacitors and suppressing the leakage current.
[Selection] Figure 10
Description
本発明は、ダイナミックランダムアクセスメモリセルに用いられるトレンチキャパシタを有する半導体装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device having a trench capacitor used for a dynamic random access memory cell and a method for manufacturing the same.
近年、半導体集積回路の高集積化に伴い、最小加工寸法の微細化と共に、例えば、ダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)のメモリセル面積の微細化も急激に進んでいる。それに従って、DRAMセルにおけるキャパシタ面積は非常に小さくなってきている。メモリセル面積が小さくなるとキャパシタ容量(蓄積容量Cs)も小さくなるが、キャパシタ容量はセンス感度、ソフトエラー、回路ノイズ等の点からある一定値以上の値が必要となる。これを解決する方法として、キャパシタを3次元的に形成して小さなセル面積でキャパシタ表面積をできるだけ大きくしてキャパシタ容量を得ることが提案され、その一つとして、半導体基板にトレンチ部として、深い穴を形成し、その穴の側面にキャパシタを形成するトレンチキャパシタ法が検討されている。 In recent years, along with the high integration of semiconductor integrated circuits, the miniaturization of minimum processing dimensions and the miniaturization of the memory cell area of, for example, a dynamic random access memory (DRAM) are rapidly progressing. Accordingly, the capacitor area in DRAM cells has become very small. As the memory cell area decreases, the capacitor capacity (storage capacity Cs) also decreases. However, the capacitor capacity requires a certain value or more in terms of sense sensitivity, soft error, circuit noise, and the like. As a method for solving this, it has been proposed to form a capacitor three-dimensionally to obtain a capacitor capacity by increasing the capacitor surface area with a small cell area as much as possible. As one of them, a deep hole is formed as a trench portion in a semiconductor substrate. A trench capacitor method is being studied in which a capacitor is formed on the side surface of the hole.
しかし、メモリセルが微細化され、トレンチキャパシタ間の間隔が狭くなるに従って、隣接するキャパシタ間、或いはメモリセルを構成するトランジスタとキャパシタとの間で、リーク電流が発生するという問題がある。これに対し、例えば、寄生的に生成されるリーク電流を防止するように不純物導入等の製造工程に工夫が加えられている(例えば、特許文献1参照。)。 However, as the memory cell is miniaturized and the interval between the trench capacitors is narrowed, there is a problem that a leak current is generated between adjacent capacitors or between a transistor and a capacitor constituting the memory cell. On the other hand, for example, a device has been devised in the manufacturing process such as impurity introduction so as to prevent parasitic leakage current (see, for example, Patent Document 1).
しかし、リーク電流の発生原因は、他にも存在するため、更なる対策を必要とされている。例えば、キャパシタ間の絶縁のために、半導体基板上にパッド酸化膜が形成されている。トレンチキャパシタを形成する他の工程との関連で以下に述べるように、そのパッド酸化膜の一部がエッチングされ、トレンチキャパシタ間の絶縁が不十分になるという現象が微細化と共に顕著になってきている。 However, since there are other causes of leakage current, further measures are required. For example, a pad oxide film is formed on a semiconductor substrate for insulation between capacitors. As described below in relation to other processes for forming a trench capacitor, a phenomenon in which a part of the pad oxide film is etched and insulation between trench capacitors becomes insufficient is becoming noticeable with miniaturization. Yes.
トレンチキャパシタの形成工程は、例えばパッド酸化膜を形成後、半導体基板にトレンチ部を形成する。その後、トレンチ部のなかの半導体基板に不純物を拡散してプレート電極を形成し、更にトレンチ部のなかの半導体基板表面に、シリコン酸化膜等のキャパシタ絶縁膜を形成する。その後、電極部の形成のため、例えばシリコン膜及びシリコン酸化膜の生成と剥離を繰り返して行う。この繰り返し工程の中で、先に述べたパッド酸化膜の一部がエッチングされる。
本発明はDRAMセルに用いられるトレンチキャパシタにおいて、キャパシタ間の耐圧向上及びリーク電流の抑制が可能な構造及びその製造方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a structure capable of improving the breakdown voltage between capacitors and suppressing a leakage current in a trench capacitor used in a DRAM cell, and a method for manufacturing the same.
本発明の第1の態様は、半導体基板と、前記半導体基板内に形成されたトレンチ部と、前記トレンチ部内の半導体基板表面に形成されたプレート電極と、前記トレンチ部内に形成されたキャパシタ絶縁膜及び上部電極と、前記トレンチ部に隣接する半導体基板上に形成されたパッドシリコン酸化膜とを含むトレンチキャパシタを有する半導体装置であって、前記パッドシリコン酸化膜の側壁部が窒化膜によって覆われていることを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor substrate, a trench portion formed in the semiconductor substrate, a plate electrode formed on a surface of the semiconductor substrate in the trench portion, and a capacitor insulating film formed in the trench portion. And a trench capacitor including an upper electrode and a pad silicon oxide film formed on a semiconductor substrate adjacent to the trench portion, wherein the side wall portion of the pad silicon oxide film is covered with a nitride film. It is characterized by being.
また、本発明の第2の態様は、トレンチキャパシタを有する半導体装置の製造方法として、半導体基板上にパッド酸化膜を形成する工程と、前記パッド酸化膜をパターニングする工程と、パターニングされた前記パッド酸化膜の下の前記半導体基板の表面領域に挟まれた前記半導体基板にトレンチ部を形成する工程と、前記トレンチ部内の前記半導体基板の表面及び側面領域にプレート電極を形成する工程と、前記プレート電極が形成されたトレンチ部内の前記半導体基板表面及び側面上にキャパシタ絶縁膜を形成する工程と、前記キャパシタ絶縁膜を覆うように、前記トレンチ部内に埋込電極膜を形成する工程と、前記キャパシタ絶縁膜及び前記埋込電極膜を所定の深さまで除去し、前記パッド酸化膜の側壁を露出させる工程と、露出した前記パッド酸化膜の側壁を窒化する工程と、前記埋込電極膜上に更に上部電極を形成する工程とを含むことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, as a method of manufacturing a semiconductor device having a trench capacitor, a step of forming a pad oxide film on a semiconductor substrate, a step of patterning the pad oxide film, and the patterned pad Forming a trench portion in the semiconductor substrate sandwiched between the surface regions of the semiconductor substrate under an oxide film, forming a plate electrode on the surface and side regions of the semiconductor substrate in the trench portion, and the plate Forming a capacitor insulating film on the surface and side surfaces of the semiconductor substrate in the trench portion in which the electrode is formed; forming a buried electrode film in the trench portion so as to cover the capacitor insulating film; and the capacitor Removing the insulating film and the buried electrode film to a predetermined depth and exposing the side wall of the pad oxide film; A step of nitriding the side walls of the serial pad oxide film, characterized in that it comprises a step of forming a further upper electrode on the buried electrode film.
また、本発明の第3の態様は、トレンチキャパシタを有する半導体装置の製造方法として、半導体基板上にパッド酸化膜を形成する工程と、前記パッド酸化膜をパターニングする工程と、パターニングによって露出した前記パッド酸化膜の側壁を窒化する工程と、パターニングされた前記パッド酸化膜の下の前記半導体基板の表面領域に挟まれた前記半導体基板にトレンチ部を形成する工程と、前記トレンチ部内の前記半導体基板の表面及び側面領域にプレート電極を形成する工程と、前記プレート電極が形成されたトレンチ部内の前記半導体基板表面及び側面上にキャパシタ絶縁膜を形成する工程と、前記キャパシタ絶縁膜を覆うように、前記トレンチ部内に埋込電極膜を形成する工程と、前記埋込電極膜上に更に上部電極を形成する工程とを含むことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, as a method of manufacturing a semiconductor device having a trench capacitor, a step of forming a pad oxide film on a semiconductor substrate, a step of patterning the pad oxide film, and the step exposed by patterning Nitriding a sidewall of the pad oxide film; forming a trench portion in the semiconductor substrate sandwiched between surface regions of the semiconductor substrate under the patterned pad oxide film; and the semiconductor substrate in the trench portion Forming a plate electrode on the surface and side regions of the substrate, forming a capacitor insulating film on the surface and side surface of the semiconductor substrate in the trench where the plate electrode is formed, and covering the capacitor insulating film, Forming a buried electrode film in the trench, and further forming an upper electrode on the buried electrode film Characterized in that it comprises a.
本発明によれば、トレンチキャパシタにおけるパッド酸化膜の側壁に比較的緻密な窒化膜を形成することにより、キャパシタ間の耐圧向上及びリーク電流の抑制が可能な構造を得ることができる。 According to the present invention, by forming a relatively dense nitride film on the side wall of the pad oxide film in the trench capacitor, a structure capable of improving the breakdown voltage between the capacitors and suppressing the leakage current can be obtained.
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1乃至図10は、本発明の第1の実施例に係わるトレンチキャパシタを有する半導体装置の製造方法を工程順に示す。また、図10は、本発明の第1の実施例に係わるトレンチキャパシタを有する半導体装置におけるトレンチキャパシタ部を示す。なお、本実施例は、トレンチキャパシタを有するDRAMセルを含む半導体装置を構成している。 1 to 10 show a method of manufacturing a semiconductor device having a trench capacitor according to the first embodiment of the present invention in the order of steps. FIG. 10 shows a trench capacitor portion in a semiconductor device having a trench capacitor according to the first embodiment of the present invention. In this embodiment, a semiconductor device including a DRAM cell having a trench capacitor is configured.
図1に示すように、半導体基板として、例えばP型のシリコン基板10を準備する。次に、例えばイオン注入法とその後の熱処理を用い、シリコン基板10のなかに、N型不純物層11を埋め込む。更に、シリコン基板10の表面にシリコン酸化膜からなるパッド酸化膜12を、例えば熱酸化法により厚さ8nm程度形成する。続いて、パッド酸化膜12の上面にシリコン窒化膜13を、例えばCVD法により厚さ22nm程度形成する。さらに、例えば有機金属をCVD法のソースガスとして用い、シリコン窒化膜13の上面にマスク用シリコン酸化膜14を、例えば厚さ200nm程度形成する。
As shown in FIG. 1, for example, a P-
次に、フォトリソグラフィ法及びドライエッチング法を用い、図2に示すように、トレンチ部開口のためのマスクパターンを形成する。例えばRIEによる異方性エッチングによって、マスク用シリコン酸化膜14を所定の形状にエッチングして、更にシリコン窒化膜13、パッド酸化膜12をエッチングし、シリコン基板10の上面の一部を露出させる。
Next, using a photolithography method and a dry etching method, a mask pattern for opening the trench is formed as shown in FIG. For example, the mask
次に、図3に示すように、マスク用シリコン酸化膜14をマスクとして異方性ドライエッチングにより、シリコン基板10をエッチングする。これにより、例えば、深さ8乃至9μm程度のトレンチ部15が形成される。
Next, as shown in FIG. 3, the
次に、図4に示すように、シリコン基板10と反対の導電型不純物を含むシリコン酸化膜、例えば砒素添加シリコン酸化膜16を、例えばCVD法により厚さ30nm程度形成し、更にレジスト膜17をトレンチ部15に埋め込むように、スピンコート法を用いて塗布する。
Next, as shown in FIG. 4, a silicon oxide film containing a conductivity type impurity opposite to that of the
次に、所定の深さまでレジスト膜17を除去した後に露出している砒素添加シリコン酸化膜16を、例えば弗酸系或いは弗化アンモニウム系の水溶液を用いて除去する。更に、レジスト膜16を、例えば酸素灰化法により除去する。更に、図5に示すように、トレンチ部の開口部分全面を含んで、例えば絶縁膜であるシリコン酸化膜からなる保護膜18をCVD法により形成し、砒素添加シリコン酸化膜16を含むトレンチ部15の内壁面を厚さ20乃至25nm程度被覆する。続いて、例えば900℃で熱処理を実施し、砒素を、砒素添加シリコン酸化膜16からシリコン基板10内に拡散させることにより、プレート電極19を埋め込むように形成する。
Next, the arsenic-doped
次に、保護膜18を、例えば弗酸系或いは弗化アンモニウム系の水溶液でエッチングして除去する。続いて、砒素添加シリコン酸化膜16を、例えば弗酸系或いは弗化アンモニウム系の水溶液でエッチングして除去することにより、プレート電極形成工程を終了する。
Next, the
次に、図6に示すように、トレンチ部15の内壁を含むシリコン基板10の全面に、キャパシタ絶縁膜20として、例えばCVD法によりシリコン窒化膜とシリコン酸化膜との複合膜を厚さ5nm程度形成する。なお、キャパシタ絶縁膜20としては、比誘電率が8以上の高誘電体膜、例えばタンタル酸化膜、ハフニウム酸化膜、チタン酸化膜等であっても良い。更に、例えばCVD法により、導電型不純物を添加した多結晶シリコン膜からなる第1の導電膜21をトレンチ部15に埋込電極膜として形成する。
Next, as shown in FIG. 6, as a capacitor
次に、図7に示すように、トレンチ部15に埋め込まれた第1の導電膜21を所定の深さまで、例えばRIE法によりエッチングして、除去する。続いて、露出したキャパシタ絶縁膜20を除去する。更に、半導体基板10を400℃乃至600℃に加熱し、ラジカル窒化法を用いて、パッド酸化膜12の側壁を窒化し、第1の窒化膜22を1乃至2nm程度形成する。この時、露出したシリコン基板10の側壁及び第1の導電膜21の表面もそれぞれ窒化され、第2の窒化膜23及び第3の窒化膜23aも形成される。
Next, as shown in FIG. 7, the first
第1の窒化膜2は非常に薄いが、その密度は緻密なため、耐エッチング性に優れている。従って、パッド酸化膜12の側壁に形成された第1の窒化膜22は、このあと更に実施される工程であるシリコン酸化膜のエッチング工程において、パッド酸化膜12の横方向への食い込みエッチングを防止する。従来の工程では、パッド酸化膜12において発生した横方向への食い込み後、導電膜の形成工程において、その食い込み部に導電膜が入り込み、パッド酸化膜12の両側壁から入り込んだ導電膜によるショート或いはリーク電流が発生する現象がみられた。
Although the first nitride film 2 is very thin, its density is fine, so that it has excellent etching resistance. Therefore, the
しかし、本実施例に示すように、ラジカル窒化法を用いてパッド酸化膜12の側壁を窒化し、第1の窒化膜22を形成することにより、側壁部が保護され、パッド酸化膜12の横方向への食い込みエッチングを防ぐ。
However, as shown in the present embodiment, the side walls of the
次に、図8に示すように、CVD法を用いてシリコン酸化膜24を形成する。その後、シリコン基板10の側壁部にシリコン酸化膜24が残存するようにRIE法によって異方性エッチングを行い、第1の導電膜21上の第3の窒化膜23a及びシリコン酸化膜24を除去する。続いて例えばCVD法により、導電型不純物を添加した多結晶シリコン膜からなる第2の導電膜をトレンチ部の上部に埋め込むようにシリコン基板10の全面に形成する。
Next, as shown in FIG. 8, a
続いて、図9に示すように、第2の導電膜25をエッチバックし、第2の導電膜25をトレンチ部の上部内に埋め込む。続いて、側壁に残存するシリコン酸化膜24をウェットエッチング法或いはCDE法によりエッチングした後、更に、例えばCVD法により、図10に示すように、導電型不純物を添加した多結晶シリコン膜からなる第3の導電膜26を形成し、再度エッチバックを行うことによって上部電極を形成する。これにより、キャパシタ形成工程を終了する。
Subsequently, as shown in FIG. 9, the second
更に、トランジスタ形成工程、多層配線形成工程を経て、トレンチキャパシタを有する半導体装置(図示せず)を完成させる。 Furthermore, a semiconductor device (not shown) having a trench capacitor is completed through a transistor formation step and a multilayer wiring formation step.
本実施例に示すように、ラジカル窒化法を用いてパッド酸化膜12の側壁を窒化し、窒化膜22を形成することにより、側壁部が保護され、その後のエッチングによるパッド酸化膜12の横方向への食い込みエッチングを防ぐ。これにより、微細化に対応した素子特性を有するDRAMメモリセルを含む半導体装置を製造することができる。
As shown in the present embodiment, the side wall of the
また、トレンチキャパシタを有する半導体装置においても、トレンチ部の上部電極間の耐圧を向上させると共に、リーク電流の発生を防止することができる。 Also in a semiconductor device having a trench capacitor, it is possible to improve the breakdown voltage between the upper electrodes of the trench part and to prevent the occurrence of leakage current.
図11乃至図20は、本発明の第2の実施例に係わるトレンチキャパシタを有する半導体装置の製造方法を示す。また、図20は、本発明の第2の実施例に係わるトレンチキャパシタを有する半導体装置におけるトレンチキャパシタ部を示す。なお、本実施例は、トレンチキャパシタを有するDRAMセルを含む半導体装置を構成している点においては、基本的に第1の実施例と同じである。第1の実施例と異なる点は、製造方法における第1の窒化膜の形成工程を比較的前段階に設置している点にある。なお、第1の実施例と同一の部分には同一符号を付け、その説明も簡略化した。 11 to 20 show a method of manufacturing a semiconductor device having a trench capacitor according to the second embodiment of the present invention. FIG. 20 shows a trench capacitor portion in a semiconductor device having a trench capacitor according to the second embodiment of the present invention. This embodiment is basically the same as the first embodiment in that a semiconductor device including a DRAM cell having a trench capacitor is configured. The difference from the first embodiment is that the step of forming the first nitride film in the manufacturing method is provided in a relatively previous stage. In addition, the same code | symbol was attached | subjected to the part same as the 1st Example, and the description was also simplified.
図11に示すように、半導体基板として、例えばP型のシリコン基板10を準備する。次に、例えばイオン注入法とその後の熱処理を用い、シリコン基板10のなかに、N型不純物層11を埋め込む。更に、シリコン基板10の表面にシリコン酸化膜からなるパッド酸化膜12を、例えば熱酸化法により厚さ8nm程度形成する。続いて、パッド酸化膜12の上面にシリコン窒化膜13を、例えばCVD法により厚さ22nm程度形成する。更に、シリコン窒化膜13の上面にマスク用シリコン酸化膜14を、例えば厚さ200nm程度形成する。
As shown in FIG. 11, for example, a P-
次に、フォトリソグラフィ法及びドライエッチング法を用い、図12に示すように、トレンチ部開口のためのマスクパターンを形成する。異方性エッチングによって、マスク用シリコン酸化膜14を所定の形状にエッチングして、更にシリコン窒化膜13、パッド酸化膜12をエッチングし、シリコン基板10の上面の一部を露出させる。
Next, using photolithography and dry etching, a mask pattern for opening the trench is formed as shown in FIG. The mask
更に、半導体基板10を400℃乃至600℃に加熱し、プラズマ窒化法を用いて、パッド酸化膜12の側壁を窒化し、第1の窒化膜27を1乃至2nm程度形成する。この時、マスク用シリコン酸化膜14の表面及び露出したシリコン基板10の表面もそれぞれ窒化され、第4の窒化膜28及び第5の窒化膜29が形成される。なお、第1の窒化膜27の形成は、後述するトレンチ部の形成後に行っても良い。
Further, the
第1の窒化膜27は非常に薄いが、その密度は緻密なため、耐エッチング性に優れている。従って、パッド酸化膜12の側壁に形成された第1の窒化膜27は、このあと更に実施される工程であるシリコン酸化膜のエッチング工程において、パッド酸化膜12の横方向への食い込みエッチングを防止する。従来の工程では、パッド酸化膜12において発生した横方向への食い込み後、導電膜の形成工程において、その食い込み部に導電膜が入り込み、パッド酸化膜12の両側壁から入り込んだ導電膜によるショート或いはリーク電流が発生する現象がみられた。
Although the
しかし、本実施例に示すように、プラズマ窒化法を用いてパッド酸化膜12の側壁を窒化し、第1の窒化膜27を形成することにより、側壁部が保護され、パッド酸化膜12の横方向への食い込みエッチングを防ぐ。
However, as shown in the present embodiment, the side walls of the
次に、図13に示すように、マスク用シリコン酸化膜14をマスクとして異方性ドライエッチングにより、シリコン基板10をエッチングする。これにより、例えば、深さ8乃至9μm程度のトレンチ部15が形成される。
Next, as shown in FIG. 13, the
次に、図14に示すように、シリコン基板10と反対の導電型不純物を含むシリコン酸化膜、例えば砒素添加シリコン酸化膜16を、例えばCVD法により厚さ30nm程度形成し、更にレジスト膜17をトレンチ部15に埋め込むように、スピンコート法を用いて塗布する。
Next, as shown in FIG. 14, a silicon oxide film containing a conductivity type impurity opposite to the
次に、所定の深さまでレジスト膜17を除去した後に露出している砒素添加シリコン酸化膜16を、例えば弗酸系或いは弗化アンモニウム系の水溶液を用いて除去する。更に、図15に示すように、レジスト膜16を、例えば酸素灰化法により除去する。更に、トレンチ部の開口部分全面を含んで、例えば絶縁膜であるシリコン酸化膜からなる保護膜18をCVD法により形成し、砒素添加シリコン酸化膜16を含むトレンチ部15の内壁面を厚さ20乃至25nm程度被覆する。続いて、例えば900℃で熱処理を実施し、砒素を、砒素添加シリコン酸化膜16からシリコン基板10内に拡散させることにより、プレート電極19を埋め込むように形成する。
Next, the arsenic-doped
次に、保護膜18を、例えば弗酸系或いは弗化アンモニウム系の水溶液でエッチングして除去する。続いて、砒素添加シリコン酸化膜16を、例えば弗酸系或いは弗化アンモニウム系の水溶液でエッチングして除去することにより、プレート電極形成工程を終了する。
Next, the
次に、図16に示すように、トレンチ部15の内壁を含むシリコン基板10の全面に、キャパシタ絶縁膜20として、例えばCVD法によりシリコン窒化膜とシリコン酸化膜との複合膜を厚さ5nm程度形成する。なお、キャパシタ絶縁膜20としては、比誘電率が8以上の高誘電体膜、例えばタンタル酸化膜、ハフニウム酸化膜、チタン酸化膜等であっても良い。更に、例えばCVD法により、導電型不純物を添加した多結晶シリコン膜からなる第1の導電膜21をトレンチ部15に埋込電極膜として形成する。
Next, as shown in FIG. 16, a composite film of a silicon nitride film and a silicon oxide film is formed as a
次に、図17に示すように、トレンチ部15に埋め込まれた第1の導電膜21を所定の深さまで、例えばRIE法によりエッチングして、除去する。続いて、露出したキャパシタ絶縁膜20を除去する。
Next, as shown in FIG. 17, the first
次に、図18に示すように、CVD法を用いてシリコン酸化膜24を形成する。その後、シリコン基板10の側壁部にシリコン酸化膜24が残存するようにRIE法によって異方性エッチングを行う。続いて例えばCVD法により、導電型不純物を添加した多結晶シリコン膜からなる第2の導電膜25をトレンチ部の上部に埋め込むようにシリコン基板10の全面に形成する。
Next, as shown in FIG. 18, a
続いて、図19に示すように、第2の導電膜25をエッチバックし、第2の導電膜25をトレンチ部の上部内に埋め込む。続いて、側壁に残存するシリコン酸化膜24をウェットエッチング法によりエッチングした後、更に、例えばCVD法により、図20に示すように、導電型不純物を添加した多結晶シリコン膜からなる第3の導電膜26を形成し、再度エッチバックを行うことによって上部電極を形成する。これにより、キャパシタ形成工程を終了する。
Subsequently, as shown in FIG. 19, the second
更に、トランジスタ形成工程、多層配線形成工程を経て、トレンチキャパシタを有する半導体装置(図示せず)を完成させる。 Furthermore, a semiconductor device (not shown) having a trench capacitor is completed through a transistor formation step and a multilayer wiring formation step.
本実施例に示すように、プラズマ窒化法を用いてパッド酸化膜12の側壁を窒化し、窒化膜27を形成することにより、側壁部が保護され、その後のエッチングによるパッド酸化膜12の横方向への食い込みエッチングを防ぐ。これにより、微細化に対応した素子特性を有するDRAMメモリセルを含む半導体装置を製造することができる。
As shown in the present embodiment, the side wall of the
また、トレンチキャパシタを有する半導体装置においても、トレンチ部の上部電極間の耐圧を向上させると共に、リーク電流の発生を防止することができる。 Also in a semiconductor device having a trench capacitor, it is possible to improve the breakdown voltage between the upper electrodes of the trench part and to prevent the occurrence of leakage current.
更に、本実施例は全体工程の比較的前段階で行うため、パッド酸化膜12の側壁を保護する効果が大きい。
Further, since this embodiment is performed at a relatively early stage of the entire process, the effect of protecting the side wall of the
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、第1の窒化膜はラジカル窒化法、プラズマ窒化法の他に、比較的緻密な薄膜を形成できる方法であればイオンアシスト窒化法、或いは電子ビーム励起プラズマ法等を用いても良い。 For example, in addition to radical nitriding and plasma nitriding, the first nitride film may be ion-assisted nitriding or electron beam excited plasma as long as it can form a relatively dense thin film.
また、トレンチキャパシタ形成工程は、実施例として示した以外にも種々変形例があり、第1の窒化膜を形成する段階もそれに応じて選択すれば良い。 Further, the trench capacitor forming process has various modifications other than those shown as examples, and the step of forming the first nitride film may be selected accordingly.
また、埋込電極膜としては、不純物ドーピングした多結晶シリコン膜の他に、不純物ドーピングしたアモルファスシリコン膜、更にタングステン、チタン、ニッケル、コバルト、モリブデン、タンタル等の金属膜、或いはそれらのシリサイド膜、例えば、タングステンシリサイド膜、チタンシリサイド膜等であっても良い。但し、金属膜、シリサイド膜を用いる場合、熱処理条件等はそれらの、金属膜、シリサイド膜に対応して、例えば低温化する必要がある。また、エッチングの際の薬液等についても注意を払って適切な条件を示すものを選択する必要がある。 As the buried electrode film, in addition to the impurity-doped polycrystalline silicon film, an impurity-doped amorphous silicon film, a metal film such as tungsten, titanium, nickel, cobalt, molybdenum, and tantalum, or a silicide film thereof, For example, a tungsten silicide film, a titanium silicide film, or the like may be used. However, when a metal film or a silicide film is used, the heat treatment conditions and the like need to be lowered, for example, corresponding to the metal film and the silicide film. In addition, it is necessary to pay attention to the chemical solution at the time of etching and select one that shows appropriate conditions.
10 シリコン基板
11 N型不純物層
12 パッド酸化膜
13 シリコン窒化膜
14 マスク用シリコン酸化膜
15 トレンチ部
16 砒素添加シリコン酸化膜
17 レジスト膜
18 保護膜
19 プレート電極
20 キャパシタ絶縁膜
21 第1の導電膜
22、27 第1の窒化膜
23 第2の窒化膜
23a、29 第3の窒化膜
24 シリコン酸化膜
25 第2の導電膜
26 第3の導電膜
28 第4の窒化膜
29 第5の窒化膜
30 トレンチキャパシタ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記半導体基板内に形成されたトレンチ部と、
前記トレンチ部内の半導体基板表面に形成されたプレート電極と、
前記トレンチ部内に形成されたキャパシタ絶縁膜及び上部電極と、
前記トレンチ部に隣接する半導体基板上に形成されたパッドシリコン酸化膜とを
含むトレンチキャパシタを有する半導体装置であって、
前記パッドシリコン酸化膜の側壁部が窒化膜によって覆われていることを特徴とするトレンチキャパシタを有する半導体装置。 A semiconductor substrate;
A trench formed in the semiconductor substrate;
A plate electrode formed on the surface of the semiconductor substrate in the trench portion;
A capacitor insulating film and an upper electrode formed in the trench,
A semiconductor device having a trench capacitor including a pad silicon oxide film formed on a semiconductor substrate adjacent to the trench portion,
A semiconductor device having a trench capacitor, wherein a side wall portion of the pad silicon oxide film is covered with a nitride film.
前記パッド酸化膜をパターニングする工程と、
パターニングされた前記パッド酸化膜の下の前記半導体基板の表面領域に挟まれた前記半導体基板にトレンチ部を形成する工程と、
前記トレンチ部内の前記半導体基板の表面及び側面領域にプレート電極を形成する工程と、
前記プレート電極が形成されたトレンチ部内の前記半導体基板表面及び側面上にキャパシタ絶縁膜を形成する工程と、
前記キャパシタ絶縁膜を覆うように、前記トレンチ部内に埋込電極膜を形成する工程と、
前記キャパシタ絶縁膜及び前記埋込電極膜を所定の深さまで除去し、前記パッド酸化膜の側壁を露出させる工程と、
露出した前記パッド酸化膜の側壁を窒化する工程と、
前記埋込電極膜上に更に上部電極を形成する工程とを
含むことを特徴とするトレンチキャパシタを有する半導体装置の製造方法。 Forming a pad oxide film on the semiconductor substrate;
Patterning the pad oxide film;
Forming a trench portion in the semiconductor substrate sandwiched between the surface regions of the semiconductor substrate under the patterned pad oxide film;
Forming plate electrodes on the surface and side regions of the semiconductor substrate in the trench portion;
Forming a capacitor insulating film on the surface and side surfaces of the semiconductor substrate in the trench portion where the plate electrode is formed;
Forming a buried electrode film in the trench so as to cover the capacitor insulating film;
Removing the capacitor insulating film and the buried electrode film to a predetermined depth, exposing a side wall of the pad oxide film;
Nitriding sidewalls of the exposed pad oxide film;
Forming a top electrode on the buried electrode film, and a method for manufacturing a semiconductor device having a trench capacitor.
前記パッド酸化膜をパターニングする工程と、
パターニングによって露出した前記パッド酸化膜の側壁を窒化する工程と、
パターニングされた前記パッド酸化膜の下の前記半導体基板の表面領域に挟まれた前記半導体基板にトレンチ部を形成する工程と、
前記トレンチ部内の前記半導体基板の表面及び側面領域にプレート電極を形成する工程と、
前記プレート電極が形成されたトレンチ部内の前記半導体基板表面及び側面上にキャパシタ絶縁膜を形成する工程と、
前記キャパシタ絶縁膜を覆うように、前記トレンチ部内に埋込電極膜を形成する工程と、
前記埋込電極膜上に更に上部電極を形成する工程とを
含むことを特徴とするトレンチキャパシタを有する半導体装置の製造方法。 Forming a pad oxide film on the semiconductor substrate;
Patterning the pad oxide film;
Nitriding sidewalls of the pad oxide film exposed by patterning;
Forming a trench portion in the semiconductor substrate sandwiched between the surface regions of the semiconductor substrate under the patterned pad oxide film;
Forming plate electrodes on the surface and side regions of the semiconductor substrate in the trench portion;
Forming a capacitor insulating film on the surface and side surfaces of the semiconductor substrate in the trench portion where the plate electrode is formed;
Forming a buried electrode film in the trench so as to cover the capacitor insulating film;
And a step of forming an upper electrode on the buried electrode film. A method of manufacturing a semiconductor device having a trench capacitor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005111339A JP2006294758A (en) | 2005-04-07 | 2005-04-07 | Semiconductor device having trench capacitor and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2005111339A JP2006294758A (en) | 2005-04-07 | 2005-04-07 | Semiconductor device having trench capacitor and method of manufacturing the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006294758A true JP2006294758A (en) | 2006-10-26 |
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ID=37415024
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005111339A Pending JP2006294758A (en) | 2005-04-07 | 2005-04-07 | Semiconductor device having trench capacitor and method of manufacturing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2006294758A (en) |
-
2005
- 2005-04-07 JP JP2005111339A patent/JP2006294758A/en active Pending
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