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JP2013229468A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

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JP2013229468A
JP2013229468A JP2012100949A JP2012100949A JP2013229468A JP 2013229468 A JP2013229468 A JP 2013229468A JP 2012100949 A JP2012100949 A JP 2012100949A JP 2012100949 A JP2012100949 A JP 2012100949A JP 2013229468 A JP2013229468 A JP 2013229468A
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JP
Japan
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capacitor
memory
insulating film
integrated circuit
semiconductor integrated
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Application number
JP2012100949A
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Japanese (ja)
Inventor
Manabu Iguchi
学 井口
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Renesas Electronics Corp
Original Assignee
Renesas Electronics Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】シリンダ型MIMキャパシタを用いたCOB型メモリアレーを有するDRAMにおいては、キャパシタ下部電極とコンタクトプラグ間の確実な接続のため、キャパシタホール形成時にオーバエッチを加えることが一般的である。そのため、コンタクトプラグの上端が、キャパシタホールの底面から突出する可能性が高く、下部電極膜および容量絶縁膜を凹凸の激しい部分に形成することになり、リーク等が懸念される。
【解決手段】本願発明は、半導体基板のデバイス主面上に設けられたメモリ容量形成用絶縁膜層の上面から、その内部に向けて形成されたメモリ容量形成用ホールの底面から、その内部へ突出したメタルプラグを有する半導体集積回路装置に於いて、前記メタルプラグの上面および側面には、実質的にメモリ容量は形成されていないものである。
【選択図】図5
In a DRAM having a COB type memory array using a cylinder type MIM capacitor, over-etching is generally performed at the time of forming a capacitor hole for reliable connection between a capacitor lower electrode and a contact plug. Therefore, there is a high possibility that the upper end of the contact plug protrudes from the bottom surface of the capacitor hole, and the lower electrode film and the capacitor insulating film are formed in a portion having severe irregularities, and there is a concern about leakage or the like.
The present invention relates to a memory capacitor forming insulating film layer provided on a device main surface of a semiconductor substrate, from the upper surface thereof to the inside thereof from the bottom surface of the memory capacitor forming hole. In a semiconductor integrated circuit device having a protruding metal plug, a memory capacitor is not substantially formed on the upper and side surfaces of the metal plug.
[Selection] Figure 5

Description

本願は、半導体集積回路装置(または半導体装置)に関し、特にDRAM(Dynamic Random Access Memory)技術に適用して有効な技術に関する。   The present application relates to a semiconductor integrated circuit device (or a semiconductor device), and more particularly to a technology effective when applied to a DRAM (Dynamic Random Access Memory) technology.

日本特開2008−130981号公報(特許文献1)または、これに対応する米国特許第7745868号公報(特許文献2)には、COB(Capacitor Over Bitline)型メモリアレー(Memory Array)を有するDRAMの一例が示されている。そこで、シリンダ型メモリキャパシタホール(Memory Capacitor Hall)よりも幅が広い上面を有するメモリキャパシタポリシリコンコンタクトプラグ(Memory Capacitor Polysilicon Contact Plug)を有するものが開示されている。   Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2008-130981 (Patent Document 1) or US Pat. No. 7,745,868 (Patent Document 2) corresponding thereto discloses a DRAM having a COB (Capacitor Over Bitline) type memory array (Memory Array). An example is shown. Therefore, a device having a memory capacitor polysilicon contact plug (Memory Capacitor Polysilicon Contact Plug) having an upper surface wider than a cylinder type memory capacitor hole (Memory Capacitor Hall) is disclosed.

日本特開2007−317742号公報(特許文献3)には、比較的平坦なスタック(Stack)型強誘電体キャパシタを有するRAM(Random Access Memory)の一例が示されている。そこで、メモリキャパシタホールの下面よりも、コンタクトプラグの上端が上に突出しているものが開示されている。   Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-317742 (Patent Document 3) shows an example of a RAM (Random Access Memory) having a relatively flat stack type ferroelectric capacitor. In view of this, a structure in which the upper end of the contact plug protrudes upward from the lower surface of the memory capacitor hole is disclosed.

日本特開平10−173148号公報(特許文献4)には、メモリキャパシタポリシリコンコンタクトプラグ上にシリンダ(Cylinder)型キャパシタの下部電極が形成されたCOB型メモリアレーを有するDRAMが開示されている。   Japanese Patent Laid-Open No. 10-173148 (Patent Document 4) discloses a DRAM having a COB type memory array in which a lower electrode of a cylinder type capacitor is formed on a memory capacitor polysilicon contact plug.

特開2008−130981号公報JP 2008-130981 A 米国特許第7745868号公報U.S. Pat. No. 7,745,868 特開2007−317742号公報JP 2007-317742 A 特開平10−173148号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-173148

シリンダ型MIM(Metal Insulator Metal)キャパシタを用いたCOB型メモリアレーを有するDRAMにおいては、キャパシタ下部電極とコンタクトプラグ間の確実な接続のため、キャパシタホール形成時にオーバエッチを加えることが一般的である。そのため、コンタクトプラグの上端が、キャパシタホールの底面から突出する可能性が高く、下部電極膜および容量絶縁膜を凹凸の激しい部分に形成することになり、リーク等が懸念される。   In a DRAM having a COB type memory array using a cylinder type MIM (Metal Insulator Metal) capacitor, it is common to apply overetching when forming a capacitor hole for reliable connection between a capacitor lower electrode and a contact plug. . Therefore, there is a high possibility that the upper end of the contact plug protrudes from the bottom surface of the capacitor hole, and the lower electrode film and the capacitor insulating film are formed in a portion having severe irregularities, and there is a concern about leakage or the like.

このような課題を解決するための手段等を以下に説明するが、その他の課題と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。   Means for solving such problems will be described below, but other problems and novel features will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

本願において開示される実施の形態のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。   An outline of representative ones of the embodiments disclosed in the present application will be briefly described as follows.

すなわち、本願の一実施の形態の概要は、半導体基板のデバイス主面上に設けられたメモリ容量形成用絶縁膜層の上面から、その内部に向けて形成されたメモリ容量形成用ホールの底面から、その内部へ突出したメタルプラグを有する半導体集積回路装置に於いて、前記メタルプラグの上面および側面には、実質的にメモリ容量は形成されていないものである。   That is, the outline of one embodiment of the present application is as follows. From the top surface of the memory capacitor forming insulating film layer provided on the device main surface of the semiconductor substrate, from the bottom surface of the memory capacitor forming hole formed toward the inside thereof. In a semiconductor integrated circuit device having a metal plug protruding into the inside thereof, a memory capacitor is not substantially formed on the upper surface and side surface of the metal plug.

本願において開示される実施の形態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下記のとおりである。   The effects obtained by the representative ones of the embodiments disclosed in the present application will be briefly described as follows.

すなわち、前記本願の一実施の形態によれば、メモリキャパシタのリークを低減することができる。   That is, according to the embodiment of the present application, it is possible to reduce the leakage of the memory capacitor.

本願の一実施の形態の半導体集積回路装置における埋め込み型DRAM(DRAM混載型ロジックデバイス)の一例のデバイス構造、すなわちメモリ容量構造(単純シリンダ型メモリ容量構造)等を説明するための半導体チップの全体上面図である。Entire semiconductor chip for explaining a device structure of an example of an embedded DRAM (DRAM embedded logic device) in a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present application, that is, a memory capacity structure (simple cylinder type memory capacity structure) It is a top view. 図1のメモリ領域3の模式回路図である。FIG. 2 is a schematic circuit diagram of a memory area 3 in FIG. 1. 図1のメモリ領域コーナ部周辺切り出し領域R1の平面レイアウト図である。FIG. 2 is a plan layout diagram of a memory region corner portion peripheral cutout region R1 of FIG. 1. 図1のA−A’断面にほぼ対応するデバイス断面図である。FIG. 2 is a device cross-sectional view substantially corresponding to the A-A ′ cross section of FIG. 1. 図4のメモリ容量周辺断面切り出し領域R2の拡大断面図である。FIG. 5 is an enlarged sectional view of a memory capacity peripheral sectional cutout region R2 of FIG. 4; 本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置の製造プロセス主要部の一例を説明するためのプロセス途中の図5に対応するウエハ断面図(キャパシタホール形成用レジスト膜加工工程)である。FIG. 6 is a wafer cross-sectional view (resist film processing step for forming a capacitor hole) corresponding to FIG. 5 in the middle of the process for explaining an example of the main part of the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device of the one embodiment of the present application. 本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置の製造プロセス主要部の一例を説明するためのプロセス途中の図5に対応するウエハ断面図(キャパシタホール形成工程)である。FIG. 6 is a wafer cross-sectional view (capacitor hole forming step) corresponding to FIG. 5 in the middle of the process for describing an example of the main part of the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device of the one embodiment of the present application. 本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置の製造プロセス主要部の一例を説明するためのプロセス途中の図5に対応するウエハ断面図(容量下部電極成膜工程)である。FIG. 6 is a wafer cross-sectional view (capacitor lower electrode film forming step) corresponding to FIG. 5 in the middle of the process for explaining an example of the main part of the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device of the one embodiment of the present application. 本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置の製造プロセス主要部の一例を説明するためのプロセス途中の図5に対応するウエハ断面図(容量下部電極加工用レジスト膜パターニング工程)である。FIG. 6 is a wafer cross-sectional view (resist film patterning step for processing a capacitor lower electrode) corresponding to FIG. 5 in the middle of the process for explaining an example of a manufacturing process main part of the semiconductor integrated circuit device according to the embodiment of the present application; 本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置の製造プロセス主要部の一例を説明するためのプロセス途中の図5に対応するウエハ断面図(容量下部電極加工工程)である。FIG. 6 is a wafer cross-sectional view (capacitor lower electrode processing step) corresponding to FIG. 5 in the middle of the process for explaining an example of the main part of the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device of the embodiment of the present application. 本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置の製造プロセス主要部の一例を説明するためのプロセス途中の図5に対応するウエハ断面図(容量上部電極成膜工程)である。FIG. 6 is a wafer cross-sectional view (capacitor upper electrode film forming step) corresponding to FIG. 5 in the middle of the process for explaining an example of the main part of the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device of the one embodiment of the present application. 本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置の製造プロセス主要部の一例を説明するためのプロセス途中の図5に対応するウエハ断面図(容量上部電極加工工程)である。FIG. 6 is a wafer cross-sectional view (capacitor upper electrode processing step) corresponding to FIG. 5 in the middle of the process for explaining an example of the main part of the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device of the embodiment of the present application. 本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置の製造プロセス主要部の一例を説明するためのプロセス途中の図5に対応するウエハ断面図(容量内絶縁膜埋め込み工程)である。FIG. 6 is a wafer cross-sectional view (in-capacitor insulating film embedding step) corresponding to FIG. 5 in the middle of the process for explaining an example of the main part of the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device of the one embodiment of the present application. 本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置の製造プロセス主要部の一例を説明するためのプロセス途中の図5に対応するウエハ断面図(容量内埋め込み絶縁膜平坦化工程)である。FIG. 6 is a wafer cross-sectional view (in-capacitor embedded insulating film planarization step) corresponding to FIG. 5 in the middle of the process for explaining an example of the main part of the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device of the one embodiment of the present application. 本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置の製造プロセス主要部の一例を説明するためのプロセス途中の図5に対応するウエハ断面図(容量プレート等成膜工程)である。FIG. 6 is a wafer cross-sectional view (capacitor plate deposition process) corresponding to FIG. 5 in the middle of the process for explaining an example of the main part of the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device according to the embodiment of the present application; 本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置における埋め込み型DRAM(DRAM混載型ロジックデバイス)の一例のデバイス構造、すなわちメモリ容量構造に関する変形例(多重シリンダ型メモリ容量構造)等を説明するための図5に対応する図4のメモリ容量周辺断面切り出し領域R2の拡大断面図である。For explaining a device structure of an example of an embedded DRAM (DRAM embedded logic device) in the semiconductor integrated circuit device according to the embodiment of the present application, that is, a modified example (multi-cylinder memory capacity structure) related to a memory capacity structure, etc. FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a memory capacity peripheral cross-sectional cutout region R2 of FIG. 4 corresponding to FIG. 5; 本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置における埋め込み型DRAM(DRAM混載型ロジックデバイス)の一例のデバイス構造、すなわちメモリ容量構造に関する変形例(多重シリンダ型メモリ容量構造)に対する製造プロセス主要部の一例を説明するためのプロセス途中の図16に対応するウエハ断面図(付加容量絶縁膜成膜工程)である。In the semiconductor integrated circuit device of the one embodiment of the present application, an example of a device structure of an embedded DRAM (DRAM-embedded logic device), that is, a main part of a manufacturing process for a modified example (multi-cylinder memory capacity structure) related to a memory capacity structure FIG. 17 is a wafer cross-sectional view (additional capacity insulating film forming step) corresponding to FIG. 16 in the middle of the process for explaining an example; 本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置における埋め込み型DRAM(DRAM混載型ロジックデバイス)の一例のデバイス構造、すなわちメモリ容量構造に関する変形例(多重シリンダ型メモリ容量構造)に対する製造プロセス主要部の一例を説明するためのプロセス途中の図16に対応するウエハ断面図(付加容量絶縁膜加工工程)である。In the semiconductor integrated circuit device of the one embodiment of the present application, an example of a device structure of an embedded DRAM (DRAM-embedded logic device), that is, a main part of a manufacturing process for a modified example (multi-cylinder memory capacity structure) related to a memory capacity structure FIG. 17 is a wafer cross-sectional view (additional capacity insulating film processing step) corresponding to FIG. 16 in the middle of the process for explaining an example; 本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置における埋め込み型DRAM(DRAM混載型ロジックデバイス)の一例のデバイス構造、すなわちメモリ容量構造に関する変形例(多重シリンダ型メモリ容量構造)に対する製造プロセス主要部の一例を説明するためのプロセス途中の図16に対応するウエハ断面図(容量下部付加電極成膜工程)である。In the semiconductor integrated circuit device of the one embodiment of the present application, an example of a device structure of an embedded DRAM (DRAM-embedded logic device), that is, a main part of a manufacturing process for a modified example (multi-cylinder memory capacity structure) related to a memory capacity structure FIG. 17 is a wafer cross-sectional view (capacitor lower additional electrode film forming step) corresponding to FIG. 16 in the middle of the process for explaining an example; 本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置における埋め込み型DRAM(DRAM混載型ロジックデバイス)の一例のデバイス構造、すなわちメモリ容量構造に関する変形例(多重シリンダ型メモリ容量構造)に対する製造プロセス主要部の一例を説明するためのプロセス途中の図16に対応するウエハ断面図(容量下部付加電極加工用レジスト膜加工工程)である。In the semiconductor integrated circuit device of the one embodiment of the present application, an example of a device structure of an embedded DRAM (DRAM-embedded logic device), that is, a main part of a manufacturing process for a modified example (multi-cylinder memory capacity structure) related to a memory capacity structure FIG. 17 is a wafer cross-sectional view (resist film processing step for processing a capacitor lower additional electrode) corresponding to FIG. 16 in the middle of the process for explaining an example; 本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置における埋め込み型DRAM(DRAM混載型ロジックデバイス)の一例のデバイス構造、すなわちメモリ容量構造に関する変形例(多重シリンダ型メモリ容量構造)に対する製造プロセス主要部の一例を説明するためのプロセス途中の図16に対応するウエハ断面図(容量下部付加電極加工工程)である。In the semiconductor integrated circuit device of the one embodiment of the present application, an example of a device structure of an embedded DRAM (DRAM-embedded logic device), that is, a main part of a manufacturing process for a modified example (multi-cylinder memory capacity structure) related to a memory capacity structure FIG. 17 is a wafer cross-sectional view (capacitor lower additional electrode processing step) corresponding to FIG. 16 in the middle of the process for explaining an example; 本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置における埋め込み型DRAM(DRAM混載型ロジックデバイス)の一例のデバイス構造、すなわちメモリ容量構造に関する変形例(多重シリンダ型メモリ容量構造)に対する製造プロセス主要部の一例を説明するためのプロセス途中の図16に対応するウエハ断面図(容量内絶縁膜埋め込み工程)である。In the semiconductor integrated circuit device of the one embodiment of the present application, an example of a device structure of an embedded DRAM (DRAM-embedded logic device), that is, a main part of a manufacturing process for a modified example (multi-cylinder memory capacity structure) related to a memory capacity structure FIG. 17 is a wafer cross-sectional view (in-capacitor insulating film embedding step) corresponding to FIG. 16 in the middle of the process for explaining an example; 本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置における埋め込み型DRAM(DRAM混載型ロジックデバイス)の一例のデバイス構造、すなわちメモリ容量構造に関する変形例(多重シリンダ型メモリ容量構造)に対する製造プロセス主要部の一例を説明するためのプロセス途中の図16に対応するウエハ断面図(容量内埋め込み絶縁膜平坦化工程)である。In the semiconductor integrated circuit device of the one embodiment of the present application, an example of a device structure of an embedded DRAM (DRAM-embedded logic device), that is, a main part of a manufacturing process for a modified example (multi-cylinder memory capacity structure) related to a memory capacity structure FIG. 17 is a cross-sectional view of a wafer corresponding to FIG. 16 in the middle of a process for explaining an example (planarization process of a buried insulating film in a capacitor). 本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置における埋め込み型DRAM(DRAM混載型ロジックデバイス)の一例のデバイス構造、すなわちメモリ容量構造に関する変形例(多重シリンダ型メモリ容量構造)に対する製造プロセス主要部の一例を説明するためのプロセス途中の図16に対応するウエハ断面図(容量プレート等成膜工程)である。In the semiconductor integrated circuit device of the one embodiment of the present application, an example of a device structure of an embedded DRAM (DRAM-embedded logic device), that is, a main part of a manufacturing process for a modified example (multi-cylinder memory capacity structure) related to a memory capacity structure FIG. 17 is a wafer cross-sectional view (capacitor plate deposition process) corresponding to FIG. 16 in the middle of the process for explaining an example; 本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置における埋め込み型DRAM(DRAM混載型ロジックデバイス)の一例のデバイス構造、すなわちメモリ容量の形成位置に関する変形例(プリメタル層内メモリ容量構造)等を説明するための図4に対応する図1のA−A’のデバイス断面図である。A device structure of an example of an embedded DRAM (DRAM embedded logic device) in the semiconductor integrated circuit device according to the embodiment of the present application, that is, a modified example (memory capacity structure in a premetal layer) related to the formation position of a memory capacity will be described. FIG. 5 is a device cross-sectional view of AA ′ of FIG. 1 corresponding to FIG. 本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置のアウトラインを説明するための図4のメモリ容量周辺断面切り出し領域R2の模式的拡大断面図である。FIG. 5 is a schematic enlarged sectional view of a memory capacitor peripheral sectional cutout region R2 of FIG. 4 for explaining the outline of the semiconductor integrated circuit device of the embodiment of the present application.

〔実施の形態の概要〕
先ず、本願において開示される代表的な実施の形態について概要を説明する。
[Outline of Embodiment]
First, an outline of a typical embodiment disclosed in the present application will be described.

1.以下を含む半導体集積回路装置:
(a)第1の主面を有する半導体基板;
(b)前記第1の主面上に設けられたメモリ領域;
(c)前記メモリ領域内に設けられたメモリアレー領域;
(d)前記第1の主面上に設けられたメモリ容量形成用絶縁膜層;
(e)前記メモリアレー領域内に於いて、前記メモリ容量形成用絶縁膜層の上面からその内部に向けて形成されたメモリ容量形成用ホール;
(f)前記メモリ容量形成用ホールの底面から、その内部に突出したメタルプラグ;
(g)前記メモリ容量形成用ホールの側面および前記底面に設けられたメモリ容量の第1の下部電極;
(h)前記メモリ容量形成用ホールの前記側面であって前記第1の下部電極上に設けられた前記メモリ容量の第1の容量絶縁膜;
(i)前記メモリ容量形成用ホールの前記側面であって前記容量絶縁膜上に設けられた前記メモリ容量の上部電極、
ここで、前記メタルプラグの上面および側面には、実質的に前記メモリ容量は形成されていない。
1. Semiconductor integrated circuit devices including:
(A) a semiconductor substrate having a first main surface;
(B) a memory area provided on the first main surface;
(C) a memory array area provided in the memory area;
(D) a memory capacitor forming insulating film layer provided on the first main surface;
(E) a memory capacitor formation hole formed in the memory array region from the upper surface of the memory capacitor formation insulating film layer toward the inside thereof;
(F) a metal plug protruding from the bottom surface of the memory capacity forming hole into the inside;
(G) a first lower electrode of a memory capacitor provided on the side surface and the bottom surface of the memory capacitor forming hole;
(H) a first capacitor insulating film of the memory capacitor provided on the side surface of the memory capacitor forming hole and on the first lower electrode;
(I) an upper electrode of the memory capacitor provided on the capacitor insulating film on the side surface of the memory capacitor forming hole;
Here, the memory capacity is not substantially formed on the upper and side surfaces of the metal plug.

2.前記項1の半導体集積回路装置において、前記メタルプラグの前記上面および前記側面には、前記第1の下部電極が形成されている。   2. In the semiconductor integrated circuit device according to Item 1, the first lower electrode is formed on the upper surface and the side surface of the metal plug.

3.前記項1または2の半導体集積回路装置において、更に、以下を含む:
(j)前記メモリ容量形成用ホールの前記側面であって前記上部電極上に設けられた前記メモリ容量の第2の容量絶縁膜;
(k)前記メモリ容量形成用ホールの前記側面であって前記第2の容量絶縁膜上に設けられ、前記第1の下部電極と接続された第2の下部電極。
3. The semiconductor integrated circuit device according to Item 1 or 2 further includes the following:
(J) a second capacitor insulating film of the memory capacitor provided on the side electrode of the memory capacitor forming hole and on the upper electrode;
(K) A second lower electrode provided on the second capacitor insulating film on the side surface of the memory capacitor formation hole and connected to the first lower electrode.

4.前記項3の半導体集積回路装置において、前記メモリ容量形成用ホール内であって、前記第2の下部電極の内側は、ほぼ絶縁部材で充填されている。   4). In the semiconductor integrated circuit device according to the item 3, the inside of the memory capacitor forming hole and the inside of the second lower electrode are substantially filled with an insulating member.

5.前記項1から4のいずれか一つの半導体集積回路装置において、前記メモリアレー領域は、COB型セル構造を有する。   5. In the semiconductor integrated circuit device according to any one of Items 1 to 4, the memory array region has a COB cell structure.

6.前記項1から5のいずれか一つの半導体集積回路装置において、前記メモリアレー領域は、折り返しビット線レイアウトを有する。   6). In the semiconductor integrated circuit device according to any one of Items 1 to 5, the memory array region has a folded bit line layout.

7.前記項1,2、5または6の半導体集積回路装置において、前記メモリ容量形成用ホール内であって、前記上部電極の内側は、ほぼ絶縁部材で充填されている。   7). In the semiconductor integrated circuit device according to item 1, 2, 5, or 6, the inside of the memory capacitor forming hole and the inside of the upper electrode is substantially filled with an insulating member.

8.前記項1から7のいずれか一つの半導体集積回路装置において、前記メモリ領域は、埋め込み型DRAMのものである。   8). In the semiconductor integrated circuit device according to any one of Items 1 to 7, the memory area is of a buried type DRAM.

9.前記項1から8のいずれか一つの半導体集積回路装置において、前記メモリ容量は、配線層侵入型メモリ容量である。   9. In the semiconductor integrated circuit device according to any one of Items 1 to 8, the memory capacity is a wiring layer intrusion memory capacity.

10.前記項1から9のいずれか一つの半導体集積回路装置において、前記メモリ容量形成用絶縁膜層は、Low−k酸化シリコン系層間絶縁膜層を有する配線層を含む。   10. In the semiconductor integrated circuit device according to any one of Items 1 to 9, the memory capacitor forming insulating film layer includes a wiring layer having a low-k silicon oxide based interlayer insulating film layer.

11.前記項10の半導体集積回路装置において、前記Low−k酸化シリコン系層間絶縁膜層は、多孔性Low−k酸化シリコン系層間絶縁膜層である。   11. In the semiconductor integrated circuit device according to Item 10, the low-k silicon oxide based interlayer insulating film layer is a porous low-k silicon oxide based interlayer insulating film layer.

〔本願における記載形式、基本的用語、用法の説明〕
1.本願において、実施の態様の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクションに分けて記載する場合もあるが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しを省略する。また、実施の態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。
[Description format, basic terms, usage in this application]
1. In the present application, the description of the embodiment may be divided into a plurality of sections for convenience, if necessary, but these are not independent from each other unless otherwise specified. Each part of a single example, one part is the other part of the details, or part or all of the modifications. Moreover, as a general rule, the same part is not repeated. In addition, each component in the embodiment is not indispensable unless specifically stated otherwise, unless it is theoretically limited to the number, and obviously not in context.

更に、本願において、「半導体装置」または「半導体集積回路装置」というときは、主に、各種トランジスタ(能動素子)単体、および、それらを中心に、抵抗、コンデンサ等を半導体チップ等(たとえば単結晶シリコン基板)上に集積したもの、および、半導体チップ等をパッケージングしたものをいう。ここで、各種トランジスタの代表的なものとしては、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)に代表されるMISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)を例示することができる。このとき、集積回路構成の代表的なものとしては、Nチャネル型MISFETとPチャネル型MISFETを組み合わせたCMOS(Complemetary Metal Oxide Semiconductor)型集積回路に代表されるCMIS(Complemetary Metal Insulator Semiconductor)型集積回路を例示することができる。   Further, in the present application, the term “semiconductor device” or “semiconductor integrated circuit device” mainly refers to various types of transistors (active elements) alone, and resistors, capacitors, etc. as semiconductor chips (eg, single crystal). A silicon substrate) or a semiconductor chip packaged. Here, as a representative of various transistors, a MISFET (Metal Insulator Semiconductor Effect Transistor) typified by a MOSFET (Metal Oxide Field Effect Transistor) can be exemplified. At this time, as a typical integrated circuit configuration, a CMIS (Complementary Metal Insulator Semiconductor) integrated circuit represented by a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) integrated circuit combining an N-channel MISFET and a P-channel MISFET. Can be illustrated.

今日の半導体集積回路装置、すなわち、LSI(Large Scale Integration)のウエハ工程は、通常、二つの部分に分けて考えられている。すなわち、一つ目は、原材料としてのシリコンウエハの搬入からプリメタル(Premetal)工程(第1層配線層下端とゲート電極構造の間の層間絶縁膜等の形成、コンタクトホール形成、タングステンプラグ、埋め込み等からなる工程)あたりまでのFEOL(Front End of Line)工程である。二つ目は、第1層配線層形成から始まり、アルミニウム系パッド電極上のファイナルパッシベーション膜へのパッド開口の形成あたりまで(ウエハレベルパッケージプロセスにおいては、当該プロセスも含む)のBEOL(Back End of Line)工程である。   The wafer process of today's semiconductor integrated circuit device, that is, LSI (Large Scale Integration), is usually considered in two parts. That is, the first is from the introduction of a silicon wafer as a raw material to the premetal process (formation of an interlayer insulation film between the lower end of the first layer wiring layer and the gate electrode structure, contact hole formation, tungsten plug, embedding, etc. FEOL (Front End of Line) process. The second is BEOL (Back End of) which starts from the formation of the first layer wiring layer and extends to the formation of the pad opening in the final passivation film on the aluminum-based pad electrode (including the process in the wafer level package process). Line) process.

2.同様に実施の態様等の記載において、材料、組成等について、「AからなるX」等といっても、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかに、そうでない場合を除き、A以外の要素を主要な構成要素のひとつとするものを排除するものではない。たとえば、成分についていえば、「Aを主要な成分として含むX」等の意味である。たとえば、「シリコン部材」等といっても、純粋なシリコンに限定されるものではなく、SiGe合金やその他シリコンを主要な成分とする多元合金、その他の添加物等を含む部材も含むものであることはいうまでもない。   2. Similarly, in the description of the embodiment and the like, the material, composition, etc. may be referred to as “X consisting of A”, etc., except when clearly stated otherwise and clearly from the context, except for A It does not exclude what makes an element one of the main components. For example, as for the component, it means “X containing A as a main component”. For example, “silicon member” is not limited to pure silicon, but also includes SiGe alloys, other multi-component alloys containing silicon as a main component, and members containing other additives. Needless to say.

同様に、「酸化シリコン膜」、「酸化シリコン系絶縁膜」等と言っても、比較的純粋な非ドープ酸化シリコン(Undoped Silicon Dioxide)だけでなく、その他の酸化シリコンを主要な成分とする絶縁膜を含む。たとえば、TEOSベース酸化シリコン(TEOS−based silicon oxide)、PSG(Phosphorus Silicate Glass)、BPSG(Borophosphosilicate Glass)等の不純物をドープした酸化シリコン系絶縁膜も酸化シリコン膜である。また、熱酸化膜、CVD酸化膜のほか、SOG(Spin On Glass)、ナノクラスタリングシリカ(NSC:Nano−Clustering Silica)等の塗布系膜も酸化シリコン膜または酸化シリコン系絶縁膜である。そのほか、FSG(Fluorosilicate Glass)、SiOC(Silicon Oxicarbide)またはカーボンドープ酸化シリコン(Carbon−doped Silicon oxide)またはOSG(Organosilicate Glass)等のLow−k絶縁膜も同様に、酸化シリコン膜または酸化シリコン系絶縁膜である。更に、これらと同様な部材に空孔を導入したシリカ系Low−k絶縁膜(ポーラス系絶縁膜、「ポーラスまたは多孔質」というときは、分子性多孔質を含む)も酸化シリコン膜または酸化シリコン系絶縁膜である。   Similarly, “silicon oxide film”, “silicon oxide insulating film” and the like are not only relatively pure undoped silicon oxide but also other silicon oxide as main components. Including membrane. For example, a silicon oxide insulating film doped with impurities such as TEOS-based silicon oxide (TEOS-based silicon oxide), PSG (phosphorus silicon glass), BPSG (borophosphosilicate glass) is also a silicon oxide film. In addition to a thermal oxide film and a CVD oxide film, a coating system film such as SOG (Spin On Glass) or nano-clustering silica (NSC) is also a silicon oxide film or a silicon oxide insulating film. In addition, a low-k insulating film such as FSG (Fluorosilicate Glass), SiOC (Silicon Oxide silicide), carbon-doped silicon oxide (OS), or OSG (Organic Silicate Glass) is similarly used. It is a membrane. Further, a silica-based Low-k insulating film (porous insulating film, including “porous” or “porous”) including a hole in a member similar to these is also a silicon oxide film or silicon oxide. It is a system insulating film.

また、酸化シリコン系絶縁膜と並んで、半導体分野で常用されているシリコン系絶縁膜としては、窒化シリコン系絶縁膜がある。この系統の属する材料としては、SiN,SiCN,SiNH,SiCNH等がある。ここで、「窒化シリコン」というときは、特にそうでない旨明示したときを除き、SiNおよびSiNHの両方を含む。同様に、「SiCN」というときは、特にそうでない旨明示したときを除き、SiCNおよびSiCNHの両方を含む。   In addition to silicon oxide insulating films, silicon nitride insulating films that are commonly used in the semiconductor field include silicon nitride insulating films. Materials belonging to this system include SiN, SiCN, SiNH, SiCNH, and the like. Here, “silicon nitride” includes both SiN and SiNH unless otherwise specified. Similarly, “SiCN” includes both SiCN and SiCNH, unless otherwise specified.

なお、SiCは、SiNと類似の性質を有するが、SiONは、むしろ、酸化シリコン系絶縁膜に分類すべき場合が多いが、エッチストップ膜とする場合は、SiC,SiN等に近い。   Although SiC has properties similar to SiN, SiON should be classified as a silicon oxide insulating film in many cases, but in the case of an etch stop film, it is close to SiC, SiN, or the like.

窒化シリコン膜は、SAC(Self−Aligned Contact)技術におけるエッチストップ膜、すなわち、CESL(Contact Etch−Stop Layer)として、多用されるほか、SMT(Stress Memorization Technique)における応力付与膜としても使用される。   A silicon nitride film is frequently used as an etch stop film in SAC (Self-Aligned Contact) technology, that is, CESL (Contact Etch-Stop Layer), and also as a stress applying film in SMT (Stress Measurement Technique). .

同様に、「ニッケルシリサイド」というときは、通常、ニッケルモノシリサイドを指すが、比較的純粋なものばかりではなく、ニッケルモノシリサイドを主要な構成要素とする合金、混晶等を含む。また、シリサイドは、ニッケルシリサイドに限らず、従来から実績のあるコバルトシリサイド、チタンシリサイド、タングステンシリサイド等でもよい。また、シリサイド化のための金属膜としては、Ni(ニッケル)膜以外にも、例えばNi−Pt合金膜(NiとPtの合金膜)、Ni−V合金膜(NiとVの合金膜)、Ni−Pd合金膜(NiとPdの合金膜)、Ni−Yb合金膜(NiとYbの合金膜)またはNi−Er合金膜(NiとErの合金膜)のようなニッケル合金膜などを用いることができる。なお、これらのニッケルを主要な金属元素とするシリサイドを「ニッケル系のシリサイド」と総称する。   Similarly, the term “nickel silicide” usually refers to nickel monosilicide, but includes not only relatively pure ones but also alloys, mixed crystals, and the like whose main components are nickel monosilicide. Further, the silicide is not limited to nickel silicide, but may be cobalt silicide, titanium silicide, tungsten silicide, or the like that has been proven in the past. In addition to the Ni (nickel) film, for example, a Ni-Pt alloy film (Ni and Pt alloy film), a Ni-V alloy film (Ni and V alloy film), A nickel alloy film such as a Ni—Pd alloy film (Ni—Pd alloy film), a Ni—Yb alloy film (Ni—Yb alloy film) or a Ni—Er alloy film (Ni—Er alloy film) is used. be able to. These silicides having nickel as a main metal element are collectively referred to as “nickel-based silicide”.

3.同様に、図形、位置、属性等に関して、好適な例示をするが、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、厳密にそれに限定されるものではないことは言うまでもない。   3. Similarly, suitable examples of graphics, positions, attributes, and the like are given, but it is needless to say that the present invention is not strictly limited to those cases unless explicitly stated otherwise, and unless otherwise apparent from the context.

4.さらに、特定の数値、数量に言及したときも、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、その特定の数値を超える数値であってもよいし、その特定の数値未満の数値でもよい。   4). In addition, when a specific number or quantity is mentioned, a numerical value exceeding that specific number will be used unless specifically stated otherwise, unless theoretically limited to that number, or unless otherwise clearly indicated by the context. There may be a numerical value less than the specific numerical value.

5.「ウエハ」というときは、通常は半導体集積回路装置(半導体装置、電子装置も同じ)をその上に形成する単結晶シリコンウエハを指すが、エピタキシャルウエハ、SOI基板、LCDガラス基板等の絶縁基板と半導体層等の複合ウエハ等も含むことは言うまでもない。   5. “Wafer” usually refers to a single crystal silicon wafer on which a semiconductor integrated circuit device (same as a semiconductor device and an electronic device) is formed, but an insulating substrate such as an epitaxial wafer, an SOI substrate, an LCD glass substrate and the like. Needless to say, a composite wafer such as a semiconductor layer is also included.

6.本願に於いて、「メモリアレー領域」とは、メモリセルがマトリクス状に敷き詰められている領域を指し、「非メモリアレー領域」とは、「メモリ周辺領域」および「非メモリ領域」を指す。ここで、メモリ周辺領域は、メモリアレー領域の周辺近傍にあって、センスアンプ、ワード線ドライバ等が設けられた領域を指す。非メモリ領域は、対象とする「メモリ領域」以外の領域で、たとえば、ロジック領域、他のメモリ領域等が設けられた領域を指す。   6). In the present application, the “memory array area” refers to an area where memory cells are arranged in a matrix, and the “non-memory array area” refers to a “memory peripheral area” and a “non-memory area”. Here, the memory peripheral area refers to an area in the vicinity of the periphery of the memory array area where a sense amplifier, a word line driver, and the like are provided. The non-memory area refers to an area other than the target “memory area”, for example, an area provided with a logic area, another memory area, or the like.

また、「低誘電率層間絶縁膜」、「Low−k層間絶縁膜」等とは、たとえば、SiOC,SiOCH等に代表される通常のTEOS系酸化シリコンCVD膜等よりも、低誘電率の絶縁膜を言う。特に、「多孔質低誘電率層間絶縁膜」、「多孔質Low−k層間絶縁膜」等というときは、分子性多孔質(Molecular−pore−stack)および、ポロジェン(Porogen)等に由来する構造的多孔質(または物理的多孔質)の両方を含む。   In addition, “low dielectric constant interlayer insulating film”, “Low-k interlayer insulating film” and the like are insulating materials having a lower dielectric constant than, for example, ordinary TEOS-based silicon oxide CVD films represented by SiOC, SiOCH, etc. Say the membrane. In particular, “porous low dielectric constant interlayer insulating film”, “porous low-k interlayer insulating film” and the like are structures derived from molecular porous, porogen, etc. Both porous (or physically porous).

7.本願に於いて、「メモリ容量形成用絶縁膜層」というときは、メモリ容量(基本的に下部電極、容量絶縁膜、実際に容量の上部電極として働く部分から構成された領域)が形成される階層に対応する一定の絶縁膜階層または階層群を示す。   7). In the present application, when “insulating film layer for forming a memory capacitor” is used, a memory capacitor (basically a region composed of a lower electrode, a capacitor insulating film, and a portion actually acting as an upper electrode of the capacitor) is formed. A certain insulating film layer or layer group corresponding to the layer is shown.

また、「メモリ容量形成用ホール」とは、メモリ容量形成用絶縁膜層に空けられた円形、楕円形、その他の水平断面を有するホールである。   The “memory capacitor forming hole” is a hole having a circular, elliptical, or other horizontal cross section formed in the memory capacitor forming insulating film layer.

更に、「メモリ容量の下部電極」とは、微視的な位置的上下を問わず、メタルプラグに電気的に接続される部分を言う。一方、「メモリ容量の上部電極」とは、下部電極に対向する電極を言う。なお、本願では、容量プレートと上部電極は、異なる概念である。   Further, the “lower electrode of the memory capacitor” refers to a portion that is electrically connected to the metal plug regardless of the microscopic positional top and bottom. On the other hand, the “upper electrode of the memory capacitor” refers to an electrode facing the lower electrode. In the present application, the capacitor plate and the upper electrode have different concepts.

〔実施の形態の詳細〕
実施の形態について更に詳述する。各図中において、同一または同様の部分は同一または類似の記号または参照番号で示し、説明は原則として繰り返さない。
[Details of the embodiment]
The embodiment will be further described in detail. In the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar symbols or reference numerals, and description thereof will not be repeated in principle.

また、添付図面においては、却って、煩雑になる場合または空隙との区別が明確である場合には、断面であってもハッチング等を省略する場合がある。これに関連して、説明等から明らかである場合等には、平面的に閉じた孔であっても、背景の輪郭線を省略する場合がある。更に、断面でなくとも、空隙でないことを明示するために、ハッチングを付すことがある。   In the accompanying drawings, hatching or the like may be omitted even in a cross section when it becomes complicated or when the distinction from the gap is clear. In relation to this, when it is clear from the description etc., the contour line of the background may be omitted even if the hole is planarly closed. Furthermore, even if it is not a cross section, it may be hatched to clearly indicate that it is not a void.

なお、二者択一の場合の呼称に関して、一方を「第1」等として、他方を「第2」等と呼ぶ場合に於いて、代表的な実施の形態に沿って、対応付けして例示する場合があるが、たとえば「第1」といっても、例示した当該選択肢に限定されるものではないことは言うまでもない。   In addition, regarding the designation in the case of the alternative, when one is referred to as “first” or the like and the other is referred to as “second” or the like, it is exemplified in association with the representative embodiment. Of course, for example, “first” is not limited to the illustrated option.

なお、COB型メモリアレーを有する埋め込み型DRAMについて開示した先行特許出願としては、たとえば日本特願第2011−191983号(日本出願日2011年9月2日)がある。   An example of a prior patent application disclosing a buried DRAM having a COB type memory array is, for example, Japanese Patent Application No. 2011-191983 (Japan filing date September 2, 2011).

1.本願の一実施の形態の半導体集積回路装置における埋め込み型DRAM(DRAM混載型ロジックデバイス)の一例のデバイス構造、すなわちメモリ容量構造(単純シリンダ型メモリ容量構造)等の説明(主に図1から図5)
以下の例では、主に折り返しビット線(Folded Bitline)構造のDRAMレイアウトを例に取り具体的に説明するが、オープンビット線(Open Bitline)構造のDRAMレイアウトでも良いことは言うまでもない。また、以下の例では、いわゆる最密充填折り返しビット線レイアウト(Closed Packed Folded Bitline Layout)を例に取り具体的に説明するが、いわゆるハーフピッチ折り返しビット線レイアウト(Half Pitch Folded Bitline Layout)でも良いことは言うまでもない。
1. Description of an example of an embedded DRAM (DRAM embedded logic device) in a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present application, that is, a memory capacity structure (simple cylinder type memory capacity structure) (mainly from FIG. 1 to FIG. 1) 5)
In the following example, a DRAM layout with a folded bit line (Folded Bitline) structure will be specifically described as an example, but it goes without saying that a DRAM layout with an open bit line (Open Bitline) structure may be used. In the following example, a so-called close packed folded bit line layout will be specifically described by way of example, but a so-called half pitch folded bit line layout may be used. Needless to say.

なお、以下では、主に、埋め込み型DRAMを例に取り具体的に説明するが、専用DRAMでも良いことは言うまでもない。   In the following, specific description will be given mainly using an embedded DRAM as an example, but it is needless to say that a dedicated DRAM may be used.

本願に於いては、半導体基板内のウエル領域、ソースドレイン領域等の不純物構造は、煩雑さを回避するため、原則としてその表示を省略している。   In the present application, the display of impurity structures such as a well region and a source / drain region in a semiconductor substrate is omitted in principle in order to avoid complexity.

また、以下の断面図では、繰り返し構造(対象構造を含む)のため、構造の異なる部分のみをうまく切り出すことができない場合には、適宜、繰り返し部分の一部等を省略して示す。   Further, in the following cross-sectional views, when only a portion having a different structure cannot be cut out because of a repeated structure (including a target structure), a part of the repeated portion is omitted as appropriate.

図1は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置における埋め込み型DRAM(DRAM混載型ロジックデバイス)の一例のデバイス構造、すなわちメモリ容量構造(単純シリンダ型メモリ容量構造)等を説明するための半導体チップの全体上面図である。図2は図1のメモリ領域3の模式回路図である。図3は図1のメモリ領域コーナ部周辺切り出し領域R1の平面レイアウト図である。図4は図1のA−A’断面にほぼ対応するデバイス断面図である。図5は図4のメモリ容量周辺断面切り出し領域R2の拡大断面図である。これらに基づいて、本願の一実施の形態の半導体集積回路装置における埋め込み型DRAM(DRAM混載型ロジックデバイス)の一例のデバイス構造、すなわちメモリ容量構造(単純シリンダ型メモリ容量構造)等を説明する。   FIG. 1 is a semiconductor for explaining an example of a device structure of an embedded DRAM (DRAM embedded logic device) in a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present application, that is, a memory capacity structure (simple cylinder memory capacity structure). It is the whole chip top view. FIG. 2 is a schematic circuit diagram of the memory area 3 of FIG. FIG. 3 is a plan layout diagram of the memory area corner portion peripheral cutout area R1 of FIG. FIG. 4 is a device sectional view substantially corresponding to the A-A ′ section of FIG. 1. FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the memory capacity peripheral cross-sectional cutout region R2 of FIG. Based on these, a device structure of an example of an embedded DRAM (DRAM embedded logic device) in the semiconductor integrated circuit device of one embodiment of the present application, that is, a memory capacity structure (simple cylinder memory capacity structure) and the like will be described.

まず、図1に示すように、半導体チップ2の上面1aは、一般に、チップ周辺領域5とチップ内部領域6に分けることができる場合が多い。そして、半導体チップ2の上面1aの内部領域6には、DRAM領域等のメモリ領域3が設けられており、これ以外の非メモリ領域4gには、たとえば、CMOSロジック回路領域(ロジック領域)、アナログ回路領域、他のメモリ領域(SRAM領域、不揮発性メモリ領域)、I/O回路領域、電極パッド形成領域等が設けられている。メモリ領域3は、単位メモリセルUC(図2参照、以下同じ)がマトリクス状に敷き詰められたメモリアレー領域3cとその周辺のメモリ周辺領域3pに分かれている。メモリ周辺領域3pには、たとえば、センスアンプSA1,SA2(図2参照、以下同じ)、ワード線ドライバWD1、WD2,WD3,WD4等のメモリ周辺回路が設けられている。なお、メモリ周辺領域3pと非メモリ領域4gを併せて、非メモリアレー領域4と呼ぶ。半導体チップ2の上面1aの内部領域6にはデバイスが設けられる。   First, as shown in FIG. 1, the upper surface 1 a of the semiconductor chip 2 can generally be divided into a chip peripheral region 5 and a chip internal region 6 in many cases. A memory region 3 such as a DRAM region is provided in the internal region 6 of the upper surface 1a of the semiconductor chip 2, and other non-memory regions 4g include, for example, a CMOS logic circuit region (logic region), analog A circuit area, another memory area (SRAM area, nonvolatile memory area), an I / O circuit area, an electrode pad formation area, and the like are provided. The memory area 3 is divided into a memory array area 3c in which unit memory cells UC (see FIG. 2, the same applies hereinafter) are spread in a matrix and a peripheral memory peripheral area 3p. In the memory peripheral area 3p, for example, memory peripheral circuits such as sense amplifiers SA1 and SA2 (see FIG. 2, the same applies hereinafter), word line drivers WD1, WD2, WD3, and WD4 are provided. The memory peripheral area 3p and the non-memory area 4g are collectively referred to as a non-memory array area 4. A device is provided in the internal region 6 of the upper surface 1 a of the semiconductor chip 2.

次に、図2に図1のメモリ領域3の模式的回路図を示す。図2に示すように、メモリアレー領域3cには、縦方向に、複数のワードラインWL1,WL2,WL3,WL4が設けられており、横方向には、これらと直交するように、複数のビットラインBL1,BL2,BL3,BL4が設けられている。この例では、たとえば、各ワードラインWL1,WL2,WL3,WL4は、交互に、メモリアレー領域3cの反対側のメモリ周辺領域3pに配置されたワード線ドライバWD1、WD2,WD3,WD4によって制御されている。一方、各ビットラインBL1,BL2,BL3,BL4は、1本おきに対を形成し、その対について、交互に、メモリアレー領域3cの反対側のメモリ周辺領域3pに配置されたセンスアンプSA1,SA2に接続されている。なお、ワード線ドライバWD1、WD2,WD3,WD4の配置やセンスアンプSA1,SA2の配置、およびビットラインBL1,BL2,BL3,BL4の対形成方式は、ここに示したものに限定されないことはいうまでもない。   Next, FIG. 2 shows a schematic circuit diagram of the memory area 3 of FIG. As shown in FIG. 2, in the memory array region 3c, a plurality of word lines WL1, WL2, WL3, WL4 are provided in the vertical direction, and a plurality of bits are orthogonally crossed in the horizontal direction. Lines BL1, BL2, BL3, and BL4 are provided. In this example, for example, the word lines WL1, WL2, WL3, WL4 are alternately controlled by word line drivers WD1, WD2, WD3, WD4 arranged in the memory peripheral area 3p on the opposite side of the memory array area 3c. ing. On the other hand, every other bit line BL1, BL2, BL3, BL4 forms a pair, and the sense amplifiers SA1, SA1 are alternately arranged in the memory peripheral region 3p on the opposite side of the memory array region 3c. Connected to SA2. Note that the arrangement of the word line drivers WD1, WD2, WD3, and WD4, the arrangement of the sense amplifiers SA1 and SA2, and the pair formation method of the bit lines BL1, BL2, BL3, and BL4 are not limited to those shown here. Not too long.

ワードラインWL1,WL2,WL3,WL4とビットラインBL1,BL2,BL3,BL4の所定の交点近傍には、N型MISFET(アクセストランジスタ)Q1,Q2,Q3、Q4、Q5,Q6,Q7,Q8およびメモリキャパシタC1、C2,C3,C4,C5,C6,C7,C8の対から構成された単位メモリセルUCが各ビットラインおよび各ワードラインに接続されている。ここで、各メモリキャパシタC1、C2,C3,C4,C5,C6,C7,C8の一方の端子は、プレート電位Vp(ハーフプリチャージ方式では、電源電位の1/2の中間電位)に接続されている。   Near a predetermined intersection of the word lines WL1, WL2, WL3, WL4 and the bit lines BL1, BL2, BL3, BL4, N-type MISFETs (access transistors) Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6, Q7, Q8 and A unit memory cell UC composed of pairs of memory capacitors C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, and C8 is connected to each bit line and each word line. Here, one terminal of each of the memory capacitors C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, and C8 is connected to a plate potential Vp (in the half precharge method, an intermediate potential that is 1/2 of the power supply potential). ing.

次に、図1のメモリ領域コーナ部周辺切り出し領域R1の拡大平面図を図3に示す。図3に示すように、半導体基板1sの表面1a(第1の主面)には、マトリクス状に複数のメモリアレー内アクティブ領域ACが設けられている。ここで、メモリアレー内アクティブ領域AC等以外の領域は、たとえば、STI(Shallow Trench Isolation)領域7(素子分離領域)となっている。   Next, FIG. 3 shows an enlarged plan view of the memory region corner portion peripheral cutout region R1 of FIG. As shown in FIG. 3, a plurality of active areas AC in the memory array are provided in a matrix on the surface 1a (first main surface) of the semiconductor substrate 1s. Here, an area other than the active area AC in the memory array is, for example, an STI (Shallow Trench Isolation) area 7 (element isolation area).

半導体基板1sの表面1a上には、例えば、縦方向に複数のワードラインWLが配置されており、横方向に、複数のビットラインBLが相互にほぼ直交するように、配置されている。これらのビットラインBL下であって、メモリアレー内アクティブ領域AC上の所定の部分には、ビット線コンタクトWプラグ12が設けられている。一方、複数のワードラインWLと複数のビットラインBLの所定の交点近傍であって、メモリアレー内アクティブ領域AC上には、容量コンタクトWプラグ14が設けられており、それらの上には、容量下部電極32が設けられている。これらの容量下部電極32の上方には、メモリアレー領域3cをほぼ蓋うように、容量プレート35が設けられている。   On the surface 1a of the semiconductor substrate 1s, for example, a plurality of word lines WL are arranged in the vertical direction, and a plurality of bit lines BL are arranged in the horizontal direction so as to be substantially orthogonal to each other. A bit line contact W plug 12 is provided below these bit lines BL and in a predetermined portion on the active area AC in the memory array. On the other hand, a capacitor contact W plug 14 is provided in the vicinity of a predetermined intersection of the plurality of word lines WL and the plurality of bit lines BL, and on the active area AC in the memory array. A lower electrode 32 is provided. Above these capacitor lower electrodes 32, a capacitor plate 35 is provided so as to substantially cover the memory array region 3c.

次に、図1のA−A’断面に対応するチップ断面図を図4に示す。図4に示すように、半導体基板部1s(たとえばP型単結晶シリコン基板部)の表面1a(第1の主面)側、すなわち裏面1b(第2の主面)と反対の面側には、主にデバイスが形成されている。   Next, FIG. 4 shows a chip cross-sectional view corresponding to the A-A ′ cross section of FIG. 1. As shown in FIG. 4, on the surface 1a (first main surface) side of the semiconductor substrate portion 1s (for example, P-type single crystal silicon substrate portion), that is, on the surface side opposite to the back surface 1b (second main surface). The device is mainly formed.

半導体基板部1sの表面1a上は、プリメタル層PMとなっており、この例では、たとえば3層のプリメタル絶縁膜26a,26b,26cから構成されている。この各層を特に区別するときは、それぞれ、プリメタル層下層P1、プリメタル層中間層P2およびプリメタル層上部P3という。   The surface 1a of the semiconductor substrate portion 1s is a premetal layer PM, and in this example, it is composed of, for example, three layers of premetal insulating films 26a, 26b, and 26c. When these layers are particularly distinguished, they are referred to as a premetal layer lower layer P1, a premetal layer intermediate layer P2, and a premetal layer upper portion P3, respectively.

プリメタル絶縁膜26aは、たとえば、下層の比較的薄いエッチストップ膜等としての窒化シリコン膜および上層の比較的厚い酸化シリコン系絶縁膜から構成されている。この酸化シリコン系絶縁膜としては、たとえば、HDP(High Density Plasma)による非Low−k絶縁膜等を好適なものとして例示することができる。また、プリメタル絶縁膜26bは、たとえば、下層の比較的薄いプリメタル補助絶縁膜26bbおよび上層の比較的厚いプリメタル主絶縁膜26baから構成されている。ここで、プリメタル補助絶縁膜26bbとしては、たとえば、TEOSベースのプラズマCVDによる非Low−k酸化シリコン系絶縁膜等を、プリメタル補助絶縁膜26bbとしては、たとえば、HDP(High Density Plasma)による非Low−k酸化シリコン系絶縁膜等を好適なものとして例示することができる。更に、プリメタル絶縁膜26cとしては、たとえば、TEOSベースのプラズマCVDによる非Low−k酸化シリコン系絶縁膜等を好適なものとして例示することができる。   The premetal insulating film 26a is composed of, for example, a silicon nitride film as a relatively thin etch stop film in the lower layer and a relatively thick silicon oxide insulating film in the upper layer. As this silicon oxide-based insulating film, for example, a non-Low-k insulating film made of HDP (High Density Plasma) can be exemplified as a suitable one. The premetal insulating film 26b is composed of, for example, a relatively thin premetal auxiliary insulating film 26bb as a lower layer and a relatively thick premetal main insulating film 26ba as an upper layer. Here, the premetal auxiliary insulating film 26bb is, for example, a non-low-k silicon oxide insulating film by TEOS-based plasma CVD, and the premetal auxiliary insulating film 26bb is, for example, non-low by HDP (High Density Plasma). A -k silicon oxide insulating film or the like can be exemplified as a preferable one. Further, as the premetal insulating film 26c, for example, a non-low-k silicon oxide insulating film formed by TEOS-based plasma CVD can be exemplified as a preferable one.

プリメタル絶縁膜26a中には、ビット線コンタクトWプラグ12(たとえば、ほぼ円柱状)、容量コンタクトWプラグ14a(たとえば、ほぼ円柱状)、配線コンタクトWプラグ15a等が埋め込まれている。なお、これらのタングステンプラグは、バリアメタル膜等として、たとえば、下層からチタン膜、窒化チタン膜等を有するが、煩雑であるので、特に必要があるとき以外、それらには言及しない。また、このことは、銅埋め込み配線に関するタンタル系バリア膜(窒化タンタル膜等)、チタン系バリア膜(窒化チタン膜等)等についても同じである。   In the premetal insulating film 26a, a bit line contact W plug 12 (for example, substantially cylindrical shape), a capacitance contact W plug 14a (for example, substantially cylindrical shape), a wiring contact W plug 15a, and the like are embedded. These tungsten plugs have, for example, a titanium film and a titanium nitride film from the lower layer as barrier metal films and the like. However, since they are complicated, they are not mentioned unless particularly necessary. This also applies to tantalum-based barrier films (such as tantalum nitride films) and titanium-based barrier films (such as titanium nitride films) related to copper-embedded wiring.

同様に、プリメタル絶縁膜26b中には、容量コンタクトWプラグ14b(たとえば、ほぼ円柱状)、配線コンタクトWプラグ15b、および、たとえば非埋め込み配線であるビットラインBL(タングステン膜を主要な構成要素とする配線)が埋め込まれている。   Similarly, in the premetal insulating film 26b, the capacitor contact W plug 14b (for example, substantially cylindrical shape), the wiring contact W plug 15b, and the bit line BL (for example, non-embedded wiring) (for example, a tungsten film) Embedded wiring).

更に、非メモリアレー領域4におけるプリメタル絶縁膜26c中には、配線コンタクトWプラグ15cが埋め込まれている。   Further, a wiring contact W plug 15 c is embedded in the premetal insulating film 26 c in the non-memory array region 4.

プリメタル層PM上は、多層埋め込みメタル配線層Mとなっており、たとえば、第1層埋め込みメタル配線層M1、第2層埋め込みメタル配線層M2、第3層埋め込みメタル配線層M3、第4層埋め込みメタル配線層M4、第5層埋め込みメタル配線層M5等から構成されている(更に上層の配線については、繰り返しになるため説明を省略する)。   On the premetal layer PM, there is a multi-layer embedded metal wiring layer M. For example, a first embedded metal wiring layer M1, a second embedded metal wiring layer M2, a third embedded metal wiring layer M3, and a fourth embedded layer. It is composed of a metal wiring layer M4, a fifth-layer buried metal wiring layer M5, and the like (further upper-layer wiring is not described because it is repeated).

各多層配線層の絶縁膜すなわち、埋め込み配線層間絶縁膜29a,29b,29c,29d,29eの構成としては、たとえば、下層の比較的薄い絶縁性拡散バリア膜(たとえば、SiCN膜等)および上層の比較的厚いLow−k酸化シリコン系主層間絶縁膜(たとえば、SiOC膜)を好適なものとして例示することができる。なお、この例では、たとえば、埋め込み配線層間絶縁膜29aのLow−k酸化シリコン系主層間絶縁膜を非多孔質Low−k酸化シリコン系絶縁膜(たとえば、非多孔質SiOC膜)としている。これは、微細配線の加工性を確保するためである。一方、埋め込み配線層間絶縁膜29b,29c,29d,29eのLow−k酸化シリコン系主層間絶縁膜を多孔質Low−k酸化シリコン系絶縁膜(たとえば、分子性多孔質SiOC膜、以下同じ)としている。なお、埋め込み配線層間絶縁膜29aのLow−k酸化シリコン系主層間絶縁膜も、たとえば、多孔質Low−k酸化シリコン系絶縁膜(たとえば、多孔質SiOC膜)としてもよい。また、多孔質Low−k酸化シリコン系絶縁膜としては、分子性多孔質膜に限らず、その他の属性を有する多孔質膜でもよい。ただし、分子性多孔質膜の方が、不所望なイオン、ガスその他の成分の透過阻止能が高い等のメリットがある。   As the structure of the insulating film of each multilayer wiring layer, that is, the buried wiring interlayer insulating films 29a, 29b, 29c, 29d, and 29e, for example, a relatively thin insulating diffusion barrier film (for example, SiCN film) of the lower layer and an upper layer A relatively thick Low-k silicon oxide-based main interlayer insulating film (for example, a SiOC film) can be exemplified as a preferable one. In this example, for example, the low-k silicon oxide main interlayer insulating film of the buried wiring interlayer insulating film 29a is a non-porous low-k silicon oxide-based insulating film (for example, a non-porous SiOC film). This is to ensure the workability of the fine wiring. On the other hand, the low-k silicon oxide-based main interlayer insulating film of the buried wiring interlayer insulating films 29b, 29c, 29d, 29e is used as a porous low-k silicon oxide-based insulating film (for example, a molecular porous SiOC film, the same applies hereinafter). Yes. The low-k silicon oxide main interlayer insulating film of the buried wiring interlayer insulating film 29a may be, for example, a porous low-k silicon oxide-based insulating film (for example, a porous SiOC film). The porous low-k silicon oxide insulating film is not limited to a molecular porous film but may be a porous film having other attributes. However, the molecular porous membrane has advantages such as higher permeation-preventing ability of undesired ions, gases and other components.

非メモリアレー領域4における埋め込み配線層間絶縁膜29a中には、第1層埋め込みメタル配線21が埋め込まれている。これらの第1層埋め込みメタル配線21は、たとえばシングルダマシン(Single Damascene)法による銅系埋め込み配線である。   In the embedded wiring interlayer insulating film 29a in the non-memory array region 4, the first layer embedded metal wiring 21 is embedded. These first-layer embedded metal wirings 21 are copper-based embedded wirings by, for example, a single damascene method.

同様に、非メモリアレー領域4における埋め込み配線層間絶縁膜29b中には、第2層埋め込みメタル配線22(ビアを含む)が埋め込まれている。これらの第2層埋め込みメタル配線22は、たとえばデュアルダマシン(Dual Damascene)法による銅系埋め込み配線である。   Similarly, in the embedded wiring interlayer insulating film 29b in the non-memory array region 4, the second layer embedded metal wiring 22 (including vias) is embedded. These second-layer embedded metal wirings 22 are copper-based embedded wirings by, for example, a dual damascene method.

更に、メモリアレー領域3cおよび非メモリアレー領域4における埋め込み配線層間絶縁膜29c中には、第3層埋め込みメタル配線23(ビアを含む)が埋め込まれている。これらの第3層埋め込みメタル配線23は、たとえばデュアルダマシン法による銅系埋め込み配線である。   Further, in the embedded wiring interlayer insulating film 29c in the memory array region 3c and the non-memory array region 4, the third layer embedded metal wiring 23 (including vias) is embedded. These third layer embedded metal wirings 23 are copper-based embedded wirings by, for example, a dual damascene method.

これと同様に、メモリアレー領域3cおよび非メモリアレー領域4における埋め込み配線層間絶縁膜29d中には、第4層埋め込みメタル配線24(ビアを含む)が埋め込まれている。これらの第4層埋め込みメタル配線24は、たとえばデュアルダマシン法による銅系埋め込み配線である。以下、埋め込み配線層間絶縁膜29eについても同じである。   Similarly, in the embedded wiring interlayer insulating film 29d in the memory array region 3c and the non-memory array region 4, a fourth layer embedded metal wiring 24 (including vias) is embedded. These fourth-layer embedded metal wirings 24 are copper-based embedded wirings by, for example, a dual damascene method. The same applies to the buried wiring interlayer insulating film 29e.

この例では、たとえばメモリアレー領域3cにおけるプリメタル絶縁膜26bから埋め込み配線層間絶縁膜29bまでの絶縁膜、すなわち、メモリ容量形成用絶縁膜層8中には、メモリキャパシタCが埋め込まれている。メモリキャパシタC(この部分は、図の7のメモリ容量形成用ホール39に対応する)は、たとえば、いわゆるMIM(Metal Insulator Metal)構造であり、個々の電極に分かれた容量下部電極32(図5参照)が最下部にある。下部電極32上には容量絶縁膜33(たとえば、酸化ジルコニウム膜)が形成されており、その上には、容量上部電極34(図5参照)および、その上を一体に覆う容量プレート35(タングステン膜)がある。なお、容量絶縁膜33としては、酸化ジルコニウム膜のほか、アルミナ、酸化タンタルその他の単層膜、または、これらの複合膜でもよい。   In this example, for example, the memory capacitor C is embedded in the insulating film from the premetal insulating film 26b to the embedded wiring interlayer insulating film 29b in the memory array region 3c, that is, the memory capacitor forming insulating film layer 8. The memory capacitor C (this portion corresponds to the memory capacity forming hole 39 in FIG. 7) has, for example, a so-called MIM (Metal Insulator Metal) structure, and the capacitor lower electrode 32 (FIG. 5) divided into individual electrodes. Is at the bottom. A capacitive insulating film 33 (for example, a zirconium oxide film) is formed on the lower electrode 32, on which a capacitive upper electrode 34 (see FIG. 5) and a capacitive plate 35 (tungsten) covering the upper part integrally therewith. Membrane). The capacitive insulating film 33 may be a single-layer film of alumina, tantalum oxide or the like, or a composite film thereof other than the zirconium oxide film.

なお、図4に示したような多層配線層侵入型メモリ容量構造は、プリメタル層PMの厚さを薄くすることができ、配線コンタクトWプラグ15a,15b,15cの抵抗を低減するのに有効である。これは、COB型セル構造では、特に、メモリ容量Cをプリメタル層PM内に内包しようとすると、その厚さが極端に暑くなる傾向があるからである。埋め込み型DRAMにおいては、中層のセミグローバル配線および上層のグローバル配線がメモリアレー領域3c上を貫通させる必要があるが、下層のローカル配線は、そのような必要がない。従って、たとえば、下層のローカル配線層にメモリ容量Cを侵入させても、配線上の問題は起こらない。なお、配線上の問題が起こらないのであれば、中層のセミグローバル配線層までメモリ容量Cを侵入させても良いことは言うまでもない。   Note that the multi-layer wiring layer intrusion memory capacity structure as shown in FIG. 4 can reduce the thickness of the premetal layer PM and is effective in reducing the resistance of the wiring contact W plugs 15a, 15b, and 15c. is there. This is because, in the COB type cell structure, in particular, when the memory capacity C is to be included in the premetal layer PM, its thickness tends to become extremely hot. In the embedded DRAM, it is necessary for the semi-global wiring of the middle layer and the global wiring of the upper layer to penetrate the memory array region 3c, but the local wiring of the lower layer is not necessary. Therefore, for example, even if the memory capacitor C is inserted into the lower local wiring layer, no wiring problem occurs. Needless to say, if no wiring problem occurs, the memory capacitor C may be penetrated to the middle semi-global wiring layer.

次に、図4のメモリ容量周辺断面切り出し領域R2の拡大断面図を図5に示す。図5に示すように、メモリ容量形成用絶縁膜層8の下部から容量コンタクトWプラグ14bが上方へ延びて、キャパシタホール39(メモリ容量形成用ホール)の底面から内部に突出している。キャパシタホール39の底面、容量コンタクトWプラグ14bの上面14bt、容量コンタクトWプラグ14bの側面のうちキャパシタホール39に突出している部分、およびキャパシタホール39の側面のほぼ全体(この例では、上端近傍を除く)には、容量下部電極32(第1の下部電極)が設けられている。容量下部電極32の材料としては、たとえば、窒化チタン膜等を好適なものとして例示することができる。   Next, FIG. 5 shows an enlarged cross-sectional view of the memory capacity peripheral cross-sectional cutout region R2 of FIG. As shown in FIG. 5, the capacitor contact W plug 14b extends upward from the lower part of the memory capacitor forming insulating film layer 8 and protrudes from the bottom of the capacitor hole 39 (memory capacitor forming hole) to the inside. The bottom surface of the capacitor hole 39, the upper surface 14bt of the capacitor contact W plug 14b, the portion of the side surface of the capacitor contact W plug 14b that protrudes into the capacitor hole 39, and almost the entire side surface of the capacitor hole 39 (in this example, the vicinity of the upper end) The capacitor lower electrode 32 (first lower electrode) is provided. As a material of the capacitor lower electrode 32, for example, a titanium nitride film or the like can be exemplified as a suitable material.

容量下部電極32上を含むキャパシタホール39の側面のほぼ全体には、容量絶縁膜33(第1の容量絶縁膜)が形成されており、この例では、キャパシタホール39の底面の一部に、エッチング時に残存した容量絶縁膜残存部33dがある。   A capacitor insulating film 33 (first capacitor insulating film) is formed on almost the entire side surface of the capacitor hole 39 including on the capacitor lower electrode 32. In this example, a part of the bottom surface of the capacitor hole 39 is There is a capacitive insulating film remaining portion 33d remaining at the time of etching.

容量絶縁膜33上であって、キャパシタホール39の側面のほぼ全体には、容量上部電極34が形成されており、この例では、キャパシタホール39の底面の一部に、エッチング時に残存した容量上部電極残存部34dがある。容量上部電極34の材料としては、たとえば、窒化チタン膜等を好適なものとして例示することができる。なお、容量絶縁膜残存部33dや容量上部電極残存部34dは、機能上、メモリ容量Cの一部ではない。従って、この例では、キャパシタホール39(メモリ容量形成用ホール)の底面から内部に突出している容量コンタクトWプラグ14bの上面14bt及ぶ側面14bsには、メモリ容量Cは、設けられていない。すなわち、キャパシタホール39の底面の内部領域には、容量下部電極32は、あるものの、実質的に、容量絶縁膜33および容量上部電極34が存在しない。   A capacitor upper electrode 34 is formed on the capacitor insulating film 33 over almost the entire side surface of the capacitor hole 39. In this example, the capacitor upper portion remaining at the time of etching on a part of the bottom surface of the capacitor hole 39 is formed. There is an electrode remaining portion 34d. As a material of the capacitor upper electrode 34, for example, a titanium nitride film or the like can be exemplified as a suitable material. Note that the capacitive insulating film residual portion 33d and the capacitive upper electrode residual portion 34d are not part of the memory capacitor C in terms of function. Accordingly, in this example, the memory capacitor C is not provided on the side surface 14bs extending from the bottom surface of the capacitor hole 39 (memory capacity forming hole) to the upper surface 14bt of the capacitor contact W plug 14b. In other words, although there is the capacitor lower electrode 32 in the inner region of the bottom surface of the capacitor hole 39, the capacitor insulating film 33 and the capacitor upper electrode 34 are not substantially present.

なお、容量絶縁膜残存部33dおよび容量絶縁膜残存部33dのいずれか一方又は両方は、ないほうが良いので、除去しても良い。ただし、その分、工程が複雑になる恐れがある。   It should be noted that either or both of the capacitive insulating film remaining portion 33d and the capacitive insulating film remaining portion 33d are preferably removed, and may be removed. However, the process may be complicated accordingly.

容量上部電極34の内側のキャパシタホール39は、たとえば、非Low−k酸化シリコン系絶縁膜等により、ほぼ充填されている。ただし、部分的なボイド7等は許容される。しかし、ボイド7は、ないほうが好適であるので、完全充填しても良い。ただし、その分、工程は複雑になる。   The capacitor hole 39 inside the capacitor upper electrode 34 is substantially filled with, for example, a non-Low-k silicon oxide insulating film. However, partial voids 7 and the like are allowed. However, since it is preferable not to have the void 7, it may be completely filled. However, the process is complicated accordingly.

各キャパシタホール39の上面および、メモリアレー領域3cのほぼ全体のメモリ容量形成用絶縁膜層8上には、一体の容量プレート下地金属膜9(容量プレートの一部またはバリア膜として作用する)が設けられている。容量プレート下地金属膜9の材料としては、たとえば、窒化チタン膜等を好適なものとして例示することができる。   On the upper surface of each capacitor hole 39 and on the almost entire memory capacitance forming insulating film layer 8 of the memory array region 3c, an integrated capacitor plate base metal film 9 (acts as a part of the capacitor plate or a barrier film). Is provided. As a material of the capacitor plate base metal film 9, for example, a titanium nitride film or the like can be exemplified as a suitable material.

容量プレート下地金属膜9上であって各キャパシタホール39の上面および、メモリアレー領域3cのほぼ全面には、一体の容量プレート35が設けられている。容量プレート35の材料としては、たとえば、タングステン膜等(その他、銅、アルミニウム、銅添加アルミニウム等)を好適なものとして例示することができる。   An integral capacitor plate 35 is provided on the capacitor plate base metal film 9 on the upper surface of each capacitor hole 39 and almost the entire surface of the memory array region 3c. As a material of the capacity plate 35, for example, a tungsten film or the like (in addition, copper, aluminum, copper-added aluminum, or the like) can be exemplified as a suitable material.

なお、メモリ容量Cの具体的イメージを明確にするために、主要部の寸法の一例を示すとすれば、たとえば、以下のごとくである。すなわち、キャパシタホール39の径は、たとえば、150nm程度、同深さは、たとえば、400nm程度、メタルプラグ14bの径は、たとえば、70nm程度、同突出長さは、たとえば、10から20nm程度、容量下部電極32の厚さは、たとえば、5nm程度、容量絶縁膜33の厚さは、たとえば、7nm程度、容量上部電極34の厚さは、たとえば、15から30nm程度である。なお、容量下部電極32の上端のキャパシタホール39の上端からの後退長さは、たとえば、40nm程度である。   In order to clarify a specific image of the memory capacity C, an example of the dimensions of the main part is as follows, for example. That is, the diameter of the capacitor hole 39 is, for example, about 150 nm, the same depth is, for example, about 400 nm, the diameter of the metal plug 14b is, for example, about 70 nm, and the protruding length is, for example, about 10-20 nm. The thickness of the lower electrode 32 is, for example, about 5 nm, the thickness of the capacitive insulating film 33 is, for example, about 7 nm, and the thickness of the capacitive upper electrode 34 is, for example, about 15 to 30 nm. The receding length of the upper end of the capacitor lower electrode 32 from the upper end of the capacitor hole 39 is, for example, about 40 nm.

ここで、この例では、容量内部埋め込み絶縁部材10は、容量電極間の絶縁を確保している。   Here, in this example, the capacitor-embedded insulating member 10 ensures insulation between the capacitor electrodes.

シリンダ型(この例では、ほぼ楕円柱状)メモリ容量に於いては、キャパシタホール39(容量シリンダ)を形成する際、キャパシタホール39の底面から容量コンタクトWプラグ14b(メタルプラグ)の上端が突出するように、オーバエッチングを実行するのが一般的である。これは、理論的には、キャパシタホール39の底面と容量コンタクトWプラグ14bの上面が同一面となるように、エッチングを止めればよい(いわゆるジャストエッチ)のであるが、実際的には、ウエハ内のばらつきにより、ジャストエッチでは、必然的に、容量コンタクトWプラグ14bの上面に絶縁膜が残るものが多量に発生する。これでは、メモリ容量C(図4参照)と容量コンタクトWプラグ14bが非導通となり、不都合であるので、通常は、若干強めにオーバエッチングして、ほとんどの容量コンタクトWプラグ14bの上面がキャパシタホール39の底面から突出するように処理する。このような、突出型メタルプラグと接続されたメモリ容量C(図4参照)においては、容量コンタクトWプラグ14bの上面14btおよび側面14bsおよびその周辺(均一成膜困難部分)に、均一な容量絶縁膜33や容量上部電極34を形成することは、困難を伴う。従って、この例では、この均一成膜困難部分に、メモリ容量C(図4参照)が形成されないようにした。「メモリ容量が形成されないようにする」とは、当該部分に、メモリ容量下部電極、メモリ容量絶縁膜、およびメモリ容量上部電極の3者が揃わないようにすることである。なお、この例では、一例として、均一成膜困難部分に、メモリ容量下部電極はあるが、メモリ容量絶縁膜およびメモリ容量上部電極が存在しないようにしている。このことによって、メモリ容量のリークが低減され、リフレッシュ特性が改善される。また、一般的に、デバイスの信頼性を向上させることができる。   In the case of a cylinder type (substantially elliptic cylinder shape in this example) memory capacitor, when the capacitor hole 39 (capacity cylinder) is formed, the upper end of the capacitor contact W plug 14b (metal plug) protrudes from the bottom surface of the capacitor hole 39. Thus, it is common to perform overetching. Theoretically, the etching may be stopped (so-called just etching) so that the bottom surface of the capacitor hole 39 and the top surface of the capacitor contact W plug 14b are the same surface. Due to this variation, the just etch inevitably generates a large amount of the insulating film remaining on the upper surface of the capacitor contact W plug 14b. This is inconvenient because the memory capacitor C (see FIG. 4) and the capacitor contact W plug 14b become non-conductive. Usually, the memory contact C is slightly over-etched so that the upper surface of most of the capacitor contact W plug 14b is a capacitor hole. It processes so that it may protrude from the bottom face of 39. In such a memory capacitor C (see FIG. 4) connected to the protruding metal plug, uniform capacitance insulation is provided on the upper surface 14bt and the side surface 14bs of the capacitor contact W plug 14b and the periphery thereof (part where uniform film formation is difficult). It is difficult to form the film 33 and the capacitor upper electrode 34. Therefore, in this example, the memory capacity C (see FIG. 4) is not formed in this uniform film formation difficult portion. “Preventing the formation of the memory capacitor” means that the memory capacitor lower electrode, the memory capacitor insulating film, and the memory capacitor upper electrode are not arranged in this portion. In this example, as an example, although there is a memory capacitor lower electrode in a portion where uniform film formation is difficult, the memory capacitor insulating film and the memory capacitor upper electrode are not present. This reduces memory capacity leakage and improves refresh characteristics. In general, the reliability of the device can be improved.

2.本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置の製造プロセス主要部の一例等の説明(主に図6から図15)
このセクションで説明する製造プロセスは、セクション1で説明したデバイス構造に対応する一例であり、種々変更可能であることは言うまでもない。また、この製造プロセスは、基本的に、セクション3および5の構造にも、ほぼそのまま適用できるので、それらに対する製造プロセスは、原則として、繰り返し説明しない。
2. Description of an example of a main part of the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device according to the embodiment of the present application (mainly FIGS. 6 to 15)
It goes without saying that the manufacturing process described in this section is an example corresponding to the device structure described in Section 1 and can be variously changed. In addition, this manufacturing process is basically applicable to the structures of sections 3 and 5 almost as they are, so that the manufacturing process for them will not be repeatedly described in principle.

図6は本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置の製造プロセス主要部の一例を説明するためのプロセス途中の図5に対応するウエハ断面図(キャパシタホール形成用レジスト膜加工工程)である。図7は本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置の製造プロセス主要部の一例を説明するためのプロセス途中の図5に対応するウエハ断面図(キャパシタホール形成工程)である。図8は本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置の製造プロセス主要部の一例を説明するためのプロセス途中の図5に対応するウエハ断面図(容量下部電極成膜工程)である。図9は本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置の製造プロセス主要部の一例を説明するためのプロセス途中の図5に対応するウエハ断面図(容量下部電極加工用レジスト膜パターニング工程)である。図10は本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置の製造プロセス主要部の一例を説明するためのプロセス途中の図5に対応するウエハ断面図(容量下部電極加工工程)である。図11は本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置の製造プロセス主要部の一例を説明するためのプロセス途中の図5に対応するウエハ断面図(容量上部電極成膜工程)である。図12は本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置の製造プロセス主要部の一例を説明するためのプロセス途中の図5に対応するウエハ断面図(容量上部電極加工工程)である。図13は本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置の製造プロセス主要部の一例を説明するためのプロセス途中の図5に対応するウエハ断面図(容量内絶縁膜埋め込み工程)である。図14は本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置の製造プロセス主要部の一例を説明するためのプロセス途中の図5に対応するウエハ断面図(容量内埋め込み絶縁膜平坦化工程)である。図15は本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置の製造プロセス主要部の一例を説明するためのプロセス途中の図5に対応するウエハ断面図(容量プレート等成膜工程)である。これらに基づいて、本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置の製造プロセス主要部の一例等を説明する。   FIG. 6 is a wafer cross-sectional view (resist film processing step for forming capacitor holes) corresponding to FIG. 5 in the middle of the process for explaining an example of the main part of the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device according to the embodiment of the present application. . FIG. 7 is a wafer cross-sectional view (capacitor hole forming step) corresponding to FIG. 5 during the process for explaining an example of the main part of the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device according to the embodiment of the present application. 8 is a wafer cross-sectional view (capacitor lower electrode film forming step) corresponding to FIG. 5 in the middle of the process for explaining an example of the main part of the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device according to the embodiment of the present application. FIG. 9 is a wafer cross-sectional view (resist film patterning step for processing the capacitor lower electrode) corresponding to FIG. 5 in the middle of the process for explaining an example of the main part of the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device of the one embodiment of the present application. is there. FIG. 10 is a wafer cross-sectional view (capacitor lower electrode processing step) corresponding to FIG. 5 in the middle of the process for explaining an example of the main part of the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device according to the embodiment of the present application. FIG. 11 is a wafer cross-sectional view (capacitor upper electrode film forming step) corresponding to FIG. 5 in the middle of the process for explaining an example of the main part of the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device according to the embodiment of the present application. 12 is a wafer cross-sectional view (capacitor upper electrode processing step) corresponding to FIG. 5 in the middle of the process for explaining an example of the main part of the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device according to the embodiment of the present invention. FIG. 13 is a cross-sectional view of the wafer (in-capacitor insulating film embedding step) corresponding to FIG. 5 in the middle of the process for explaining an example of the main part of the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device of one embodiment of the present application. 14 is a wafer cross-sectional view (in-capacitor embedded insulating film planarization step) corresponding to FIG. 5 in the middle of the process for explaining an example of the main part of the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device according to the embodiment of the present invention. . FIG. 15 is a wafer cross-sectional view (capacitor plate deposition process) corresponding to FIG. 5 in the middle of the process for explaining an example of the main part of the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device according to the embodiment of the present application. Based on these, an example of the main part of the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device according to the embodiment of the present application will be described.

まず、図4を参照しながら、図6に至るプロセスのアウトラインを概説する。図4に示すように、たとえば、P型の単結晶シリコンウエハ1(ウエハ径は、たとえば300ミリメートル程度、なお、ウエハ系は、これ以外でも良い)を準備し、FEOL工程を完了する。その後、プリメタル絶縁膜26a上に、たとえば、プラズマCVD等により、非Low−k酸化シリコン系絶縁膜26bbを成膜し、たとえば通常のリソグラフィにより、ビット線接続孔を形成する。次に、たとえば、CVD等(通常のCVD,MOCVD,ALD、イオン化スパッタリングを含むスパッタリング成膜等、以下同じ)により、たとえば窒化チタン膜およびタングステン膜を順次堆積し、通常のリソグラフィにより、タングステン系ビットラインBLをパターニングする。その後、非Low−k酸化シリコン系絶縁膜26bbおよびタングステン系ビットラインBL上に、たとえば、HDP−CVD等により、非Low−k酸化シリコン系絶縁膜26baを成膜する。次に、この非Low−k酸化シリコン系絶縁膜26bに、たとえば通常のリソグラフィにより、プラグ埋め込み孔を形成し、CVD等により、たとえば窒化チタン膜およびタングステン膜を順次堆積し、プラグ埋め込み孔外のメタル部材を、たとえば、CMPにより、除去する。これにより、容量コンタクトWプラグ14bおよび配線コンタクトWプラグ15bが形成される。次に、非Low−k酸化シリコン系絶縁膜26b上に、たとえば、プラズマCVDにより、比較的薄いSiON膜および比較的厚い非Low−k酸化シリコン系絶縁膜26c等からなるプリメタル絶縁膜26cを成膜する。その後、先と同様に、配線コンタクトWプラグ15cを埋め込む。次に、プリメタル絶縁膜26c上に、たとえば、プラズマCVDにより、比較的薄いSiCN膜および比較的厚い非多孔質SiOC膜からなる埋め込み配線層間絶縁膜29aを成膜する。次に、たとえば通常のリソグラフィにより、配線溝を形成し、たとえば、シングルダマシン法等により、たとえば、窒化タングステンバリア膜および銅配線膜からなる第1層埋め込みメタル配線21を形成する。次に、埋め込み配線層間絶縁膜29a上に、たとえば、プラズマCVDにより、比較的薄いSiCN膜および比較的厚い多孔質SiOC膜からなる埋め込み配線層間絶縁膜29bを成膜する。次に、たとえば通常のリソグラフィにより、配線溝を形成し、たとえば、デュアルダマシン法等により、たとえば、窒化タングステンバリア膜および銅配線膜からなる第2層埋め込みメタル配線22を形成すると、図6の状態となる。   First, the outline of the process leading to FIG. 6 will be outlined with reference to FIG. As shown in FIG. 4, for example, a P-type single crystal silicon wafer 1 (the wafer diameter is about 300 millimeters, for example, other wafer systems may be used) is prepared, and the FEOL process is completed. Thereafter, a non-low-k silicon oxide insulating film 26bb is formed on the premetal insulating film 26a by, for example, plasma CVD, and a bit line connection hole is formed by, for example, ordinary lithography. Next, for example, a titanium nitride film and a tungsten film are sequentially deposited by, for example, CVD (ordinary CVD, MOCVD, ALD, sputtering film formation including ionized sputtering, etc.), and a tungsten-based bit is formed by ordinary lithography. The line BL is patterned. Thereafter, a non-low-k silicon oxide insulating film 26ba is formed on the non-low-k silicon oxide insulating film 26bb and the tungsten bit line BL by, for example, HDP-CVD. Next, a plug buried hole is formed in the non-low-k silicon oxide insulating film 26b by, for example, ordinary lithography, and a titanium nitride film and a tungsten film, for example, are sequentially deposited by CVD or the like, and are formed outside the plug buried hole. The metal member is removed by, for example, CMP. Thereby, the capacitor contact W plug 14b and the wiring contact W plug 15b are formed. Next, a premetal insulating film 26c made of a relatively thin SiON film, a relatively thick non-low silicon oxide insulating film 26c, etc. is formed on the non-Low-k silicon oxide insulating film 26b by, for example, plasma CVD. Film. Thereafter, the wiring contact W plug 15c is embedded as in the previous case. Next, an embedded wiring interlayer insulating film 29a made of a relatively thin SiCN film and a relatively thick non-porous SiOC film is formed on the premetal insulating film 26c by, for example, plasma CVD. Next, a wiring groove is formed by, for example, ordinary lithography, and a first layer embedded metal wiring 21 made of, for example, a tungsten nitride barrier film and a copper wiring film is formed by, for example, a single damascene method. Next, an embedded wiring interlayer insulating film 29b made of a relatively thin SiCN film and a relatively thick porous SiOC film is formed on the embedded wiring interlayer insulating film 29a, for example, by plasma CVD. Next, when a wiring trench is formed by, for example, ordinary lithography, and a second layer embedded metal wiring 22 made of, for example, a tungsten nitride barrier film and a copper wiring film is formed by, for example, a dual damascene method, the state of FIG. It becomes.

次に、図6に示すように、メモリ容量形成用絶縁膜層8上に、通常のリソグラフィ等により、キャパシタホール形成用レジスト膜44を形成する。   Next, as shown in FIG. 6, a capacitor hole forming resist film 44 is formed on the memory capacitor forming insulating film layer 8 by ordinary lithography or the like.

次に、図7に示すように、例えば、フルオロカーボン系のエッチングガスを用いた異方性ドライエッチング等により、キャパシタホール39(メモリ容量形成用ホール)を形成する。その後、不要になったキャパシタホール形成用レジスト膜44を、たとえばアッシング等により除去する。   Next, as shown in FIG. 7, a capacitor hole 39 (memory capacity forming hole) is formed by, for example, anisotropic dry etching using a fluorocarbon-based etching gas. Thereafter, the capacitor hole forming resist film 44 which has become unnecessary is removed by, for example, ashing.

次に、図8に示すように、キャパシタホール39の内面を含むウエハ1の表面1a側のほぼ全面に、たとえば、MOCVD(Metal Organic CVD)またはALD(Atomic Layer Deposition)等により、TiN膜32を成膜する。   Next, as shown in FIG. 8, a TiN film 32 is formed on almost the entire surface including the inner surface of the capacitor hole 39 on the surface 1a side by MOCVD (Metal Organic CVD) or ALD (Atomic Layer Deposition), for example. Form a film.

次に、図9に示すように、ウエハ1の表面1a側のほぼ全面に、たとえば、ポジ型レジストを塗布し、全面露光して、現像すると、キャパシタホール39内のみに容量下部電極加工用レジスト膜45が残る。   Next, as shown in FIG. 9, for example, a positive resist is applied to almost the entire surface of the wafer 1 on the surface 1a side, exposed to the entire surface, and developed. The film 45 remains.

次に、図10に示すように、この残留レジスト膜45がある状態で、たとえば、ドライエッチバック等により、キャパシタホール39の上部および外部のTiN膜32を除去する。その後、不要になった残留レジスト膜45を、たとえばアッシング等により除去する。   Next, as shown in FIG. 10, the TiN film 32 above and outside the capacitor hole 39 is removed by, for example, dry etching back in the presence of the residual resist film 45. Thereafter, the residual resist film 45 that has become unnecessary is removed by, for example, ashing.

次に、図11に示すように、ウエハ1の表面1a側のほぼ全面に、たとえば、ALD等により、酸化ジルコニウム膜33を成膜する。次に、酸化ジルコニウム膜33上のほぼ全面に、たとえば、ALDまたはMOCVD等により、TiN膜34を成膜する。   Next, as shown in FIG. 11, a zirconium oxide film 33 is formed almost entirely on the surface 1a side of the wafer 1 by, for example, ALD. Next, a TiN film 34 is formed on almost the entire surface of the zirconium oxide film 33 by, for example, ALD or MOCVD.

次に、図12に示すように、ウエハ1の表面1a側のほぼ全面に対して、たとえば、BClベースのエッチングガスを用いて、異方性ドライエッチングにより、エッチバックを行うと、水平部分のTiN膜34および酸化ジルコニウム膜33がほぼ除去される。 Next, as shown in FIG. 12, when etching back is performed on almost the entire surface on the surface 1a side of the wafer 1 by anisotropic dry etching using, for example, an etching gas based on BCl 3 , a horizontal portion is obtained. The TiN film 34 and the zirconium oxide film 33 are almost removed.

次に、図13に示すように、ウエハ1の表面1a側のほぼ全面に、たとえば、プラズマTEOS系非Low−k酸化シリコン系絶縁膜10を成膜することにより、キャパシタホール39を埋め込む。   Next, as shown in FIG. 13, for example, a plasma TEOS-based non-low-k silicon oxide insulating film 10 is formed on almost the entire surface 1 a side of the wafer 1 to fill the capacitor hole 39.

次に、図14に示すように、たとえば、フルオロカーボン系エッチングガス等を用いて、ドライエッチバック処理を行うことにより、キャパシタホール39外のプラズマTEOS系非Low−k酸化シリコン系絶縁膜10を除去する。   Next, as shown in FIG. 14, the plasma TEOS non-low-k silicon oxide insulating film 10 outside the capacitor hole 39 is removed by performing a dry etch back process using, for example, a fluorocarbon etching gas or the like. To do.

次に、図15に示すように、ウエハ1の表面1a側のほぼ全面に、たとえば、スパッタリング成膜等により、比較的薄い窒化チタン膜9を成膜する。続いて、窒化チタン膜9のほぼ全面に、例えば、熱CVD等により、比較的厚いタングステン膜35を成膜する。   Next, as shown in FIG. 15, a relatively thin titanium nitride film 9 is formed on almost the entire surface of the wafer 1 on the surface 1a side by, for example, sputtering film formation. Subsequently, a relatively thick tungsten film 35 is formed on almost the entire surface of the titanium nitride film 9 by, for example, thermal CVD.

その後、図4に示すように、たとえば通常のリソグラフィ(たとえば、異方性ドライエッチング等を含む)により、窒化チタン膜9およびタングステン膜35をパターニングする。次に、埋め込み配線層間絶縁膜29b上に、たとえば、プラズマCVDにより、比較的薄いSiCN膜および比較的厚い多孔質SiOC膜からなる埋め込み配線層間絶縁膜29cを成膜する。次に、たとえば通常のリソグラフィにより、配線溝を形成し、たとえば、デュアルダマシン法等により、たとえば、窒化タングステンバリア膜および銅配線膜からなる第3層埋め込みメタル配線23を形成する。次に、埋め込み配線層間絶縁膜29c上に、たとえば、プラズマCVDにより、比較的薄いSiCN膜および比較的厚い多孔質SiOC膜からなる埋め込み配線層間絶縁膜29dを成膜する。次に、たとえば通常のリソグラフィにより、配線溝を形成し、たとえば、デュアルダマシン法等により、たとえば、窒化タングステンバリア膜および銅配線膜からなる第4層埋め込みメタル配線24を形成する。次に、埋め込み配線層間絶縁膜29d上に、たとえば、プラズマCVDにより、比較的薄いSiCN膜および比較的厚い多孔質SiOC膜からなる埋め込み配線層間絶縁膜29eを成膜する。   Thereafter, as shown in FIG. 4, the titanium nitride film 9 and the tungsten film 35 are patterned by, for example, ordinary lithography (for example, including anisotropic dry etching). Next, an embedded wiring interlayer insulating film 29c made of a relatively thin SiCN film and a relatively thick porous SiOC film is formed on the embedded wiring interlayer insulating film 29b by, for example, plasma CVD. Next, a wiring trench is formed by, for example, ordinary lithography, and a third layer embedded metal wiring 23 made of, for example, a tungsten nitride barrier film and a copper wiring film is formed by, for example, a dual damascene method. Next, an embedded wiring interlayer insulating film 29d made of a relatively thin SiCN film and a relatively thick porous SiOC film is formed on the embedded wiring interlayer insulating film 29c by, for example, plasma CVD. Next, a wiring trench is formed by, for example, ordinary lithography, and a fourth layer embedded metal wiring 24 made of, for example, a tungsten nitride barrier film and a copper wiring film is formed by, for example, a dual damascene method. Next, a buried wiring interlayer insulating film 29e made of a relatively thin SiCN film and a relatively thick porous SiOC film is formed on the buried wiring interlayer insulating film 29d by, for example, plasma CVD.

その後、同様の手順で、第5層埋め込みメタル配線層M5から最上層埋め込みメタル配線層を形成し、続いて、パッド下層間絶縁膜を成膜し、プリメタル領域PMと同様の手法で上層のタングステンプラグを埋め込む。更に、パッド下層間絶縁膜上に、非埋め込み配線の一部として、アルミニウム系メタル電極パッドを形成する。次に、パッド下層間絶縁膜およびアルミニウム系メタル電極パッド上に、たとえば、プラズマCVD等により、たとえば、非Low−k酸化シリコン系絶縁膜を成膜し、これに、例えば、通常のリソグラフィにより、パッド開口を形成する。その後、ダイシング等により、ここのチップ2に分割すると、図1に示すようになる。   Thereafter, in the same procedure, an uppermost buried metal wiring layer is formed from the fifth buried metal wiring layer M5, and subsequently an underpad interlayer insulating film is formed, and an upper tungsten layer is formed in the same manner as the premetal region PM. Embed the plug. Further, an aluminum-based metal electrode pad is formed on the interlayer insulating film below the pad as a part of the non-embedded wiring. Next, a non-low-k silicon oxide insulating film is formed on the interlayer insulating film under the pad and the aluminum metal electrode pad, for example, by plasma CVD or the like. A pad opening is formed. Thereafter, when it is divided into chips 2 by dicing or the like, it becomes as shown in FIG.

3.本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置における埋め込み型DRAM(DRAM混載型ロジックデバイス)の一例のデバイス構造、すなわちメモリ容量構造に関する変形例(多重シリンダ型メモリ容量構造)等の説明(主に図16)
このセクションで説明する例は、図5で説明したメモリ容量の構造に関する変形例であり、基本的に同一の基本構造に基づいているので、以下では原則として、異なる部分のみを説明する。
3. Description of a device structure of an example of an embedded DRAM (DRAM embedded logic device) in the semiconductor integrated circuit device according to the embodiment of the present application, that is, a modified example (multi-cylinder memory capacity structure) related to a memory capacity structure (mainly (Fig. 16)
The example described in this section is a modification example of the structure of the memory capacity described in FIG. 5 and is basically based on the same basic structure. Therefore, only different parts will be described below in principle.

図16は本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置における埋め込み型DRAM(DRAM混載型ロジックデバイス)の一例のデバイス構造、すなわちメモリ容量構造に関する変形例(多重シリンダ型メモリ容量構造)等を説明するための図5に対応する図4のメモリ容量周辺断面切り出し領域R2の拡大断面図である。これに基づいて、本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置における埋め込み型DRAM(DRAM混載型ロジックデバイス)の一例のデバイス構造、すなわちメモリ容量構造に関する変形例(多重シリンダ型メモリ容量構造)等を説明する。   FIG. 16 illustrates an example of a device structure of an embedded DRAM (DRAM embedded logic device) in the semiconductor integrated circuit device according to the embodiment of the present application, that is, a modified example (multi-cylinder memory capacity structure) of the memory capacity structure. FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a memory capacity peripheral cross-sectional cutout region R2 of FIG. 4 corresponding to FIG. Based on this, a device structure of an example of an embedded DRAM (DRAM-embedded logic device) in the semiconductor integrated circuit device of the embodiment of the present application, that is, a modified example of a memory capacity structure (multi-cylinder memory capacity structure), etc. Will be explained.

図16に示すように、図5と異なるのは、容量下部電極が容量下部電極32(第1の下部電極)と容量下部付加電極42(第2の下部電極)の二つ用意されている点である。容量下部付加電極42は、容量上部電極34上に設けられた付加容量絶縁膜43(第2の容量絶縁膜)上および容量下部電極32上に設けられている。そして、容量下部付加電極42は、容量下部電極32と電気的に接続されている。   As shown in FIG. 16, the difference from FIG. 5 is that two capacitor lower electrodes, a capacitor lower electrode 32 (first lower electrode) and a capacitor lower additional electrode 42 (second lower electrode) are prepared. It is. The lower capacitor additional electrode 42 is provided on the additional capacitor insulating film 43 (second capacitor insulating film) provided on the upper capacitor electrode 34 and on the lower capacitor electrode 32. The capacitor lower additional electrode 42 is electrically connected to the capacitor lower electrode 32.

このため、図5の構造と比較して、倍近い容量を得ることができる。ただし、その分工程は複雑となる。   For this reason, compared with the structure of FIG. 5, the capacity | capacitance near twice can be obtained. However, the process becomes complicated accordingly.

この構造も、図5の構造と同様に、均一成膜困難部分に、メモリ容量下部電極(容量下部電極32および容量下部付加電極42)はあるが、メモリ容量絶縁膜(容量絶縁膜33および付加容量絶縁膜43)およびメモリ容量上部電極が存在しないようにしている。このことによって、デバイスの信頼性を向上させることができる。   Similarly to the structure of FIG. 5, this structure also has a memory capacitor lower electrode (capacitor lower electrode 32 and capacitor lower additional electrode 42) in a portion where uniform film formation is difficult. The capacitor insulating film 43) and the memory capacitor upper electrode are not present. As a result, the reliability of the device can be improved.

なお、メモリ容量Cの具体的イメージを明確にするために、主要部の寸法の一例を示すとすれば、たとえば、以下のごとくである。すなわち、キャパシタホール39の径は、たとえば、150nm程度、同深さは、たとえば、400nm程度、メタルプラグ14bの径は、たとえば、70nm程度、同突出長さは、たとえば、10から20nm程度、容量下部電極32の厚さは、たとえば、5nm程度、容量絶縁膜33の厚さは、たとえば、7nm程度、容量上部電極34の厚さは、たとえば、5から10nm程度である。なお、容量下部電極32の上端のキャパシタホール39の上端からの後退長さは、たとえば、40nm程度である。   In order to clarify a specific image of the memory capacity C, an example of the dimensions of the main part is as follows, for example. That is, the diameter of the capacitor hole 39 is, for example, about 150 nm, the same depth is, for example, about 400 nm, the diameter of the metal plug 14b is, for example, about 70 nm, and the protruding length is, for example, about 10-20 nm. The thickness of the lower electrode 32 is, for example, about 5 nm, the thickness of the capacitive insulating film 33 is, for example, about 7 nm, and the thickness of the capacitive upper electrode 34 is, for example, about 5 to 10 nm. The receding length of the upper end of the capacitor lower electrode 32 from the upper end of the capacitor hole 39 is, for example, about 40 nm.

更に、付加容量絶縁膜43厚さは、たとえば、7nm程度、容量下部付加電極の厚さは、たとえば、15から30nm程度である。   Further, the thickness of the additional capacitor insulating film 43 is, for example, about 7 nm, and the thickness of the lower capacitor additional electrode is, for example, about 15 to 30 nm.

ここで、この例では、容量内部埋め込み絶縁部材10は、容量電極間の絶縁を確保している。   Here, in this example, the capacitor-embedded insulating member 10 ensures insulation between the capacitor electrodes.

4.本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置における埋め込み型DRAM(DRAM混載型ロジックデバイス)の一例のデバイス構造、すなわちメモリ容量構造に関する変形例(多重シリンダ型メモリ容量構造)に対する製造プロセス主要部の一例の説明(主に図17から図24)
このセクションのプロセスは、セクション3で説明した構造に対する製法であり、また、セクション2で説明したプロセスの変形例でもあり、基本的には、セクション2のプロセスと同様である。従って、以下では、原則として、異なる部分のみを説明する。たとえば、図6から図12のプロセスは全く同一であり、図13は図22に、図14は図23に、図15は図24にそれぞれ対応している。また、流れとしては、図12の後に、図17から図24が来ることになる。
4). In the semiconductor integrated circuit device of the one embodiment of the present application, an example of a device structure of an embedded DRAM (DRAM-embedded logic device), that is, a main part of a manufacturing process for a modified example (multi-cylinder memory capacity structure) related to a memory capacity structure Explanation of an example (mainly FIGS. 17 to 24)
The process in this section is a manufacturing method for the structure described in Section 3 and is a modification of the process described in Section 2 and is basically the same as the process in Section 2. Therefore, in the following, only different parts will be described in principle. For example, the processes of FIGS. 6 to 12 are exactly the same, FIG. 13 corresponds to FIG. 22, FIG. 14 corresponds to FIG. 23, and FIG. As a flow, FIG. 17 to FIG. 24 come after FIG.

図17は本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置における埋め込み型DRAM(DRAM混載型ロジックデバイス)の一例のデバイス構造、すなわちメモリ容量構造に関する変形例(多重シリンダ型メモリ容量構造)に対する製造プロセス主要部の一例を説明するためのプロセス途中の図16に対応するウエハ断面図(付加容量絶縁膜成膜工程)である。図18は本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置における埋め込み型DRAM(DRAM混載型ロジックデバイス)の一例のデバイス構造、すなわちメモリ容量構造に関する変形例(多重シリンダ型メモリ容量構造)に対する製造プロセス主要部の一例を説明するためのプロセス途中の図16に対応するウエハ断面図(付加容量絶縁膜加工工程)である。図19は本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置における埋め込み型DRAM(DRAM混載型ロジックデバイス)の一例のデバイス構造、すなわちメモリ容量構造に関する変形例(多重シリンダ型メモリ容量構造)に対する製造プロセス主要部の一例を説明するためのプロセス途中の図16に対応するウエハ断面図(容量下部付加電極成膜工程)である。図20は本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置における埋め込み型DRAM(DRAM混載型ロジックデバイス)の一例のデバイス構造、すなわちメモリ容量構造に関する変形例(多重シリンダ型メモリ容量構造)に対する製造プロセス主要部の一例を説明するためのプロセス途中の図16に対応するウエハ断面図(容量下部付加電極加工用レジスト膜加工工程)である。図21は本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置における埋め込み型DRAM(DRAM混載型ロジックデバイス)の一例のデバイス構造、すなわちメモリ容量構造に関する変形例(多重シリンダ型メモリ容量構造)に対する製造プロセス主要部の一例を説明するためのプロセス途中の図16に対応するウエハ断面図(容量下部付加電極加工工程)である。図22は本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置における埋め込み型DRAM(DRAM混載型ロジックデバイス)の一例のデバイス構造、すなわちメモリ容量構造に関する変形例(多重シリンダ型メモリ容量構造)に対する製造プロセス主要部の一例を説明するためのプロセス途中の図16に対応するウエハ断面図(容量内絶縁膜埋め込み工程)である。図23は本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置における埋め込み型DRAM(DRAM混載型ロジックデバイス)の一例のデバイス構造、すなわちメモリ容量構造に関する変形例(多重シリンダ型メモリ容量構造)に対する製造プロセス主要部の一例を説明するためのプロセス途中の図16に対応するウエハ断面図(容量内埋め込み絶縁膜平坦化工程)である。図24は本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置における埋め込み型DRAM(DRAM混載型ロジックデバイス)の一例のデバイス構造、すなわちメモリ容量構造に関する変形例(多重シリンダ型メモリ容量構造)に対する製造プロセス主要部の一例を説明するためのプロセス途中の図16に対応するウエハ断面図(容量プレート等成膜工程)である。これらに基づいて、本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置における埋め込み型DRAM(DRAM混載型ロジックデバイス)の一例のデバイス構造、すなわちメモリ容量構造に関する変形例(多重シリンダ型メモリ容量構造)に対する製造プロセス主要部の一例を説明する。   FIG. 17 shows a manufacturing process for a device structure of an example of an embedded DRAM (DRAM-embedded logic device) in the semiconductor integrated circuit device according to the embodiment of the present application, that is, a modified example of the memory capacity structure (multi-cylinder memory capacity structure). FIG. 17 is a wafer cross-sectional view (additional capacitance insulating film forming step) corresponding to FIG. 16 in the middle of the process for describing an example of the main part. FIG. 18 shows a manufacturing process for a device structure of an example of an embedded DRAM (DRAM-embedded logic device) in the semiconductor integrated circuit device according to the embodiment of the present invention, that is, a modified example of the memory capacity structure (multi-cylinder memory capacity structure). FIG. 17 is a wafer cross-sectional view (additional capacity insulating film processing step) corresponding to FIG. 16 in the middle of the process for describing an example of the main part. FIG. 19 shows an example of a device structure of an embedded DRAM (DRAM-embedded logic device) in the semiconductor integrated circuit device according to the embodiment of the present invention, that is, a manufacturing process for a modified example of the memory capacity structure (multi-cylinder memory capacity structure). FIG. 17 is a wafer cross-sectional view (capacitor lower additional electrode film forming step) corresponding to FIG. 16 in the middle of the process for describing an example of the main part. FIG. 20 shows a manufacturing process for a device structure of an example of an embedded DRAM (DRAM-embedded logic device) in the semiconductor integrated circuit device according to the embodiment of the present application, that is, a modification regarding a memory capacity structure (multi-cylinder memory capacity structure). FIG. 17 is a wafer cross-sectional view (resist film processing step for processing a capacitor lower additional electrode) corresponding to FIG. 16 in the middle of the process for describing an example of a main part; FIG. 21 shows a manufacturing process for a device structure of an example of an embedded DRAM (DRAM-embedded logic device) in the semiconductor integrated circuit device according to the embodiment of the present application, that is, a modified example of the memory capacity structure (multi-cylinder memory capacity structure). FIG. 17 is a wafer cross-sectional view (capacitor lower additional electrode processing step) corresponding to FIG. 16 in the middle of the process for describing an example of the main part. FIG. 22 shows an example of a device structure of an embedded DRAM (DRAM-embedded logic device) in the semiconductor integrated circuit device according to the embodiment of the present invention, that is, a manufacturing process for a modified example of the memory capacity structure (multi-cylinder memory capacity structure). FIG. 17 is a wafer cross-sectional view (in-capacitor insulating film embedding step) corresponding to FIG. 16 in the middle of the process for describing an example of the main part. FIG. 23 shows a manufacturing process for a device structure of an example of an embedded DRAM (DRAM-embedded logic device) in the semiconductor integrated circuit device according to the embodiment of the present invention, that is, a modified example of the memory capacity structure (multi-cylinder memory capacity structure). FIG. 17 is a wafer cross-sectional view (in-capacitance embedded insulating film planarization step) corresponding to FIG. 16 in the middle of the process for describing an example of the main part. FIG. 24 shows a manufacturing process for a device structure of an example of an embedded DRAM (DRAM-embedded logic device) in the semiconductor integrated circuit device according to the embodiment of the present application, that is, a modified example of the memory capacity structure (multi-cylinder memory capacity structure). FIG. 17 is a wafer cross-sectional view (capacitor plate deposition process) corresponding to FIG. 16 in the middle of the process for explaining an example of the main part. Based on these, the device structure of an example of an embedded DRAM (DRAM embedded logic device) in the semiconductor integrated circuit device according to the embodiment of the present application, that is, a modification regarding the memory capacity structure (multi-cylinder memory capacity structure) An example of the main part of the manufacturing process will be described.

セクション2と同様に、図6から図12のプロセスが完了したウエハ1に対して、図17のプロセスが実行される。図17に示すように、キャパシタホール39(メモリ容量形成用ホール)の内面を含むウエハ1の表面1aのほぼ全面に、たとえば、MOCVDまたはALDにより、酸化ジルコニウム膜43を成膜する。   Similar to section 2, the process of FIG. 17 is performed on wafer 1 on which the processes of FIGS. 6 to 12 have been completed. As shown in FIG. 17, a zirconium oxide film 43 is formed on almost the entire surface 1a of the wafer 1 including the inner surface of the capacitor hole 39 (memory capacity forming hole) by, for example, MOCVD or ALD.

次に、図18に示すように、BClベースのエッチングガスを用いて、異方性ドライエッチングにより、ウエハ1の表面1aのほぼ全面に対して、エッチバックを行うと、水平部分(水平に近い部分を含む)の酸化ジルコニウム膜43が除去される。このとき、容量上部電極残存部34dおよび容量絶縁膜残存部33dも同時に除去される。 Next, as shown in FIG. 18, when etch back is performed on almost the entire surface 1a of the wafer 1 by anisotropic dry etching using a BCl 3 based etching gas, a horizontal portion (horizontally The zirconium oxide film 43 (including the close portion) is removed. At this time, the capacitor upper electrode remaining portion 34d and the capacitor insulating film remaining portion 33d are also removed at the same time.

次に、図19に示すように、キャパシタホール39(メモリ容量形成用ホール)の内面を含むウエハ1の表面1aのほぼ全面に、たとえば、MOCVDまたはALDにより、窒化チタン膜42を成膜する。   Next, as shown in FIG. 19, a titanium nitride film 42 is formed on almost the entire surface 1a of the wafer 1 including the inner surface of the capacitor hole 39 (memory capacity forming hole) by, for example, MOCVD or ALD.

次に、図20に示すように、ウエハ1の表面1a側のほぼ全面に、たとえば、ポジ型レジストを塗布し、全面露光して、現像すると、キャパシタホール39内のみに容量下部付加電極加工用レジスト膜46が残る。   Next, as shown in FIG. 20, for example, a positive resist is applied to almost the entire surface on the surface 1a side of the wafer 1, and the entire surface is exposed and developed. The resist film 46 remains.

次に、図21に示すように、この残留レジスト膜46がある状態で、たとえば、ドライエッチバック等により、キャパシタホール39の上部および外部のTiN膜42を除去する。その後、不要になった残留レジスト膜46を、たとえばアッシング等により除去する。   Next, as shown in FIG. 21, the TiN film 42 above and outside the capacitor hole 39 is removed by, for example, dry etching back in the presence of the residual resist film 46. Thereafter, the residual resist film 46 that has become unnecessary is removed by, for example, ashing.

次に、図22に示すように、ウエハ1の表面1a側のほぼ全面に、たとえば、プラズマTEOS系非Low−k酸化シリコン系絶縁膜10を成膜することにより、キャパシタホール39を埋め込む。   Next, as shown in FIG. 22, for example, a plasma TEOS-based non-Low-k silicon oxide insulating film 10 is formed on almost the entire surface 1 a side of the wafer 1 to fill the capacitor hole 39.

次に、図23に示すように、たとえば、フルオロカーボン系エッチングガス等を用いて、ドライエッチバック処理を行うことにより、キャパシタホール39外のプラズマTEOS系非Low−k酸化シリコン系絶縁膜10を除去する。   Next, as shown in FIG. 23, the plasma TEOS non-low-k silicon oxide insulating film 10 outside the capacitor hole 39 is removed by performing a dry etch back process using, for example, a fluorocarbon etching gas or the like. To do.

次に、図24に示すように、ウエハ1の表面1a側のほぼ全面に、たとえば、スパッタリング成膜等により、比較的薄い窒化チタン膜9を成膜する。続いて、窒化チタン膜9のほぼ全面に、例えば、熱CVD等により、比較的厚いタングステン膜35を成膜する。   Next, as shown in FIG. 24, a relatively thin titanium nitride film 9 is formed on almost the entire surface of the wafer 1 on the surface 1a side by, for example, sputtering film formation. Subsequently, a relatively thick tungsten film 35 is formed on almost the entire surface of the titanium nitride film 9 by, for example, thermal CVD.

その後は、セクション2に説明したところと全く同じである。   After that, it is exactly the same as described in Section 2.

5.本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置における埋め込み型DRAM(DRAM混載型ロジックデバイス)の一例のデバイス構造、すなわちメモリ容量の形成位置に関する変形例(プリメタル層内メモリ容量構造)等の説明(主に図25)
このセクションで説明する例は、図4で説明した例(多層配線層侵入型メモリ容量構造)に対するメモリ容量の形成位置に関する変形例(プリメタル層内メモリ容量構造)を説明する。従って、基本的には、図4に関して説明したところと同じであり、以下では、原則として異なる部分のみを説明する。
5. Description of a device structure of an example of an embedded DRAM (DRAM embedded logic device) in the semiconductor integrated circuit device according to the embodiment of the present application, that is, a modified example (memory capacity structure in a premetal layer) regarding a position where a memory capacity is formed ( Mainly Fig. 25)
In the example described in this section, a modification (memory capacity structure in the premetal layer) related to the formation position of the memory capacity with respect to the example (multilayer wiring layer intrusion memory capacity structure) described in FIG. 4 will be described. Therefore, it is basically the same as that described with reference to FIG. 4, and in the following, only different parts will be described in principle.

なお、メモリ容量の構造としては、図5又は図16のいずれを採用しても良い。なお、以下では、図5の構造をベースに具体的に説明する。   As the memory capacity structure, either FIG. 5 or FIG. 16 may be adopted. Hereinafter, a specific description will be given based on the structure of FIG.

図25は本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置における埋め込み型DRAM(DRAM混載型ロジックデバイス)の一例のデバイス構造、すなわちメモリ容量の形成位置に関する変形例(プリメタル層内メモリ容量構造)等を説明するための図4に対応する図1のA−A’のデバイス断面図である。これに基づいて、本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置における埋め込み型DRAM(DRAM混載型ロジックデバイス)の一例のデバイス構造、すなわちメモリ容量の形成位置に関する変形例(プリメタル層内メモリ容量構造)等を説明する。   FIG. 25 shows an example of a device structure of an embedded DRAM (DRAM-embedded logic device) in the semiconductor integrated circuit device according to the embodiment of the present application, that is, a modified example (memory capacity structure in a premetal layer) related to the formation position of a memory capacity, etc. FIG. 5 is a device cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 1 corresponding to FIG. Based on this, a device structure of an example of an embedded DRAM (DRAM-embedded logic device) in the semiconductor integrated circuit device of the one embodiment of the present application, that is, a modified example regarding a memory capacitor formation position (memory capacity structure in a premetal layer) ) Etc.

図25に示すように、図4との相違は、メモリ容量Cが設けられている階層が、プリメタル層PMに内包されている点である。製法的には、プリメタル絶縁膜26cの成膜後、メモリ容量Cの形成を開始し、容量プレート35のパターニング後、キャップ絶縁膜26d(非Low−k膜酸化シリコン系絶縁膜)により、上面を平坦化した後、配線コンタクトWプラグ15cの埋め込みを行い、それに続いて、多層埋め込み配線の形成を開始する点で異なっているが、その他の点では基本的に同じである。   As shown in FIG. 25, the difference from FIG. 4 is that the layer in which the memory capacity C is provided is included in the premetal layer PM. In terms of manufacturing, after the formation of the premetal insulating film 26c, the formation of the memory capacitor C is started. After the patterning of the capacitor plate 35, the upper surface is covered with the cap insulating film 26d (non-low-k film silicon oxide insulating film). After the planarization, the wiring contact W plug 15c is embedded, and subsequently, the formation of the multilayer embedded wiring is started, but the other points are basically the same.

なお、このプリメタル層内メモリ容量構造は、Low−k膜を使用しないプリメタル層PM内に、メモリ容量Cを形成するので、メモリ容量Cの形成時のエッチング等に起因する不所望なイオン、ガス成分、その他の非メモリアレー領域4への波及を回避することができるメリットがある。一方、多層配線層侵入型メモリ容量構造は、プリメタル層PMの厚さを薄くすることができ、配線コンタクトWプラグ15a,15b,15cの抵抗を低減するのに有効である。   In this memory capacity structure in the premetal layer, the memory capacity C is formed in the premetal layer PM that does not use the low-k film. Therefore, undesired ions and gases caused by etching or the like when the memory capacity C is formed. There is a merit that components and other ripples to the non-memory array region 4 can be avoided. On the other hand, the multilayer wiring layer interstitial memory capacity structure can reduce the thickness of the premetal layer PM and is effective in reducing the resistance of the wiring contact W plugs 15a, 15b, and 15c.

6.前記実施の形態(変形例を含む)に関する補足的説明並びに全般についての考察(主に図26)
図26は本願の前記一実施の形態の半導体集積回路装置のアウトラインを説明するための図4のメモリ容量周辺断面切り出し領域R2の模式的拡大断面図である。これに基づいて、前記一実施の形態(変形例を含む)に関する補足的説明並びに全般についての考察を行う。
6). Supplementary explanation about the above-described embodiment (including modifications) and general consideration (mainly FIG. 26)
26 is a schematic enlarged sectional view of the memory capacitor peripheral sectional cutout region R2 of FIG. 4 for explaining the outline of the semiconductor integrated circuit device according to the embodiment of the present application. Based on this, a supplementary explanation regarding the above-described embodiment (including modifications) and a general consideration will be given.

(1)前記一実施の形態の半導体集積回路装置のアウトラインの説明:
図26に示すように、図5等で説明したメモリ容量Cは、メモリ容量形成用絶縁膜層8の上面から内部に向けて作られたキャパシタホール39(メモリ容量形成用ホール)内に基本的に収容されており、その底面から突出したメタルプラグ14bの上面14bt上、および側面14bs上は、メモリ容量がない領域16となっている。言い換えれば、メタルプラグ14bの上面14bt上、および側面14bs上には、実質的にメモリ容量は作られていない。
(1) Description of outline of semiconductor integrated circuit device of one embodiment:
As shown in FIG. 26, the memory capacity C described in FIG. 5 and the like is basically in a capacitor hole 39 (memory capacity forming hole) formed from the upper surface of the memory capacity forming insulating film layer 8 to the inside. An area 16 having no memory capacity is formed on the upper surface 14bt and the side surface 14bs of the metal plug 14b protruding from the bottom surface. In other words, substantially no memory capacity is formed on the upper surface 14bt and the side surface 14bs of the metal plug 14b.

(2)埋め込み型DRAM固有の問題の考察:
一般に、専用DRAMでは、メモリアレーにおけるリークを低減するために、メモリセルにおけるMISFETのソースおよびドレインのシリサイド化を回避している(「非シリサイド化メモリアレー」という)。しかし、前記各実施の形態(変形例を含む)では、周辺回路及びロジック回路と同様に、メモリセルにおけるMISFETのソースおよびドレイン上に、たとえばニッケル系シリサイド層を形成している(もちろん、非シリサイド化メモリアレーでも良いことは言うまでもない)。これを、「シリサイド化メモリアレー」という。従って、このシリサイド化メモリアレーにおいては、非シリサイド化メモリアレーと比較して、リフレッシュ特性の確保が重要な課題となる。そのためには、メモリ容量Cの高さを十分に高くしたいところであるが、そうすると、配線コンタクトWプラグ15a,15b,15cが長大になり、ロジック回路等の動作が劣化する。これを解決するためには、多層配線層侵入型メモリ容量構造を採用して、侵入高さを増加させればよいが、それも、埋め込み型DRAMに固有の限界があり、メモリアレー上を通過するグローバル配線等まで排除することは困難である。そうすると、メモリ構造に由来する容量リークは、極力排除する必要がある。セクション1,3、および5で説明した各実施の形態(変形例を含む)の各構造は、この種のメモリ構造に由来する容量リークを排除するのに有効である。
(2) Consideration of problems peculiar to embedded DRAM:
Generally, in a dedicated DRAM, silicidation of the source and drain of a MISFET in a memory cell is avoided to reduce leakage in the memory array (referred to as “non-silicided memory array”). However, in each of the above-described embodiments (including modifications), for example, a nickel-based silicide layer is formed on the source and drain of the MISFET in the memory cell (of course, non-silicide) as in the peripheral circuit and the logic circuit. It goes without saying that a memory array can be used). This is referred to as a “silicided memory array”. Therefore, in this silicidated memory array, ensuring refresh characteristics is an important issue compared to a non-silicided memory array. For this purpose, the height of the memory capacitor C is desired to be sufficiently high. However, if this is done, the wiring contact W plugs 15a, 15b, and 15c become long, and the operation of the logic circuit and the like deteriorates. In order to solve this problem, it is only necessary to increase the intrusion height by adopting a multi-layer wiring layer intrusive memory capacity structure. However, there is a limit inherent in the embedded DRAM, and it passes over the memory array. It is difficult to eliminate global wiring and the like. Then, it is necessary to eliminate the capacity leak derived from the memory structure as much as possible. Each structure of each embodiment (including the modified example) described in the sections 1, 3 and 5 is effective in eliminating a capacity leak resulting from this type of memory structure.

7.サマリ
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
7). Summary The invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited thereto, and it goes without saying that various changes can be made without departing from the scope of the invention.

例えば、前記実施の形態に於いては、主に埋め込みメタル配線を例にとり、具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、アルミニウム系メタル配線等の非埋め込みメタル配線を私用したものにも適用できることは言うまでもない。   For example, in the above-described embodiment, the specific description has been given mainly by taking the embedded metal wiring as an example. However, the present invention is not limited to this, and non-embedded metal wiring such as aluminum-based metal wiring is used. Needless to say, it can also be applied to the used ones.

また、前記実施の形態に於いては、主に、P型単結晶シリコン基板にデバイスを形成するものを例にとり具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、N型またはP型のシリコン単結晶基板、N型またはP型の各種エピタキシャル基板、絶縁基板(SOI基板等を含む)および他の半導体基板上の各種半導体層上に形成されるものでもよいことはいうまでもない。   Further, in the above-described embodiment, the description has been specifically given mainly by taking the case of forming a device on a P-type single crystal silicon substrate as an example. However, the present invention is not limited to this, and N-type or It goes without saying that it may be formed on various semiconductor layers on a P-type silicon single crystal substrate, various N-type or P-type epitaxial substrates, insulating substrates (including SOI substrates) and other semiconductor substrates. Absent.

1 半導体ウエハ
1a ウエハ又はチップの表面(デバイス主面または第1の主面)
1b ウエハ又はチップの裏面(第2の主面)
1s 半導体基板部(P型単結晶シリコン基板部)
2 半導体チップまたはチップ領域
3 メモリ領域
3c メモリアレー領域
3p メモリ周辺領域
4 非メモリアレー領域
4g 非メモリ領域
5 チップ周辺領域
6 チップ内部領域
7 ボイド
8 メモリ容量形成用絶縁膜層
9 容量プレート下地金属膜
10 容量内部埋め込み絶縁部材
12 ビット線コンタクトWプラグ
14a,14b 容量コンタクトWプラグ
14bs 容量コンタクトWプラグ側面
14bt 容量コンタクトWプラグ上面
15a,15b,15c 配線コンタクトWプラグ
16 メモリ容量がない領域
21 第1層埋め込みメタル配線
22 第2層埋め込みメタル配線(ビアを含む)
23 第3層埋め込みメタル配線(ビアを含む)
24 第4層埋め込みメタル配線(ビアを含む)
26a,26b,26c プリメタル絶縁膜
26ba プリメタル主絶縁膜
26bb プリメタル補助絶縁膜
26d キャップ絶縁膜
29a,29b,29c,29d,29e 埋め込み配線層間絶縁膜
32 容量下部電極(第1の下部電極)
33 容量絶縁膜(第1の容量絶縁膜)
33d 容量絶縁膜残存部
34 容量上部電極
34d 容量上部電極残存部
35 容量プレート
39 キャパシタホール(メモリ容量形成用ホール)
42 容量下部付加電極(第2の下部電極)
43 付加容量絶縁膜(第2の容量絶縁膜)
44 キャパシタホール形成用レジスト膜
45 容量下部電極加工用レジスト膜
46 容量下部付加電極加工用レジスト膜
AC メモリアレー内アクティブ領域
BL,BL1,BL2,BL3,BL4 ビットライン
C、C1、C2,C3,C4,C5,C6,C7,C8 メモリキャパシタ
M 多層埋め込みメタル配線層
M1 第1層埋め込みメタル配線層
M2 第2層埋め込みメタル配線層
M3 第3層埋め込みメタル配線層
M4 第4層埋め込みメタル配線層
M5 第5層埋め込みメタル配線層
P1 プリメタル層下層
P2 プリメタル層中間層
P3 プリメタル層上層
PM プリメタル層
R1 メモリ領域コーナ部周辺切り出し領域
R2 メモリ容量周辺断面切り出し領域
SA1,SA2 センスアンプ
UC 単位メモリセル
Vp プレート電位
WD1、WD2,WD3,WD4 ワード線ドライバ
WL,WL1,WL2,WL3,WL4 ワードライン
1 Semiconductor wafer 1a Wafer or chip surface (device main surface or first main surface)
1b Back surface of wafer or chip (second main surface)
1s Semiconductor substrate (P-type single crystal silicon substrate)
2 Semiconductor chip or chip area 3 Memory area 3c Memory array area 3p Memory peripheral area 4 Non-memory array area 4g Non-memory area 5 Chip peripheral area 6 Chip internal area 7 Void 8 Insulating film layer for forming memory capacity
9 Capacitor base metal film 10 Capacitor internal buried insulating member 12 Bit line contact W plug 14a, 14b Capacitor contact W plug 14bs Capacitor contact W plug side face 14bt Capacitor contact W plug upper surface 15a, 15b, 15c Wiring contact W plug 16 Memory capacity No area 21 First layer embedded metal wiring 22 Second layer embedded metal wiring (including vias)
23 Third layer buried metal wiring (including vias)
24 4th layer embedded metal wiring (including vias)
26a, 26b, 26c Premetal insulating film 26ba Premetal main insulating film 26bb Premetal auxiliary insulating film 26d Cap insulating film 29a, 29b, 29c, 29d, 29e Embedded wiring interlayer insulating film 32 Capacitor lower electrode (first lower electrode)
33 capacitive insulating film (first capacitive insulating film)
33d Capacitor insulating film remaining portion 34 Capacitor upper electrode 34d Capacitor upper electrode remaining portion 35 Capacitor plate 39 Capacitor hole (memory capacitor forming hole)
42 Capacitor lower additional electrode (second lower electrode)
43 Additional capacitor insulating film (second capacitor insulating film)
44 Capacitor hole forming resist film 45 Capacitor lower electrode processing resist film 46 Capacitor lower additional electrode processing resist film AC Active area in memory array BL, BL1, BL2, BL3, BL4 Bit lines C, C1, C2, C3, C4 , C5, C6, C7, C8 Memory capacitor M Multilayer embedded metal wiring layer M1 First layer embedded metal wiring layer M2 Second layer embedded metal wiring layer M3 Third layer embedded metal wiring layer M4 Fourth layer embedded metal wiring layer M5 First 5-layer buried metal wiring layer P1 Pre-metal layer lower layer P2 Pre-metal layer intermediate layer P3 Pre-metal layer upper layer PM Pre-metal layer R1 Memory area corner peripheral cut-out area R2 Memory capacity peripheral cross-cut area SA1, SA2 Sense amplifier UC Unit memory cell Vp Plate potential W 1, WD2, WD3, WD4 word line driver WL, WL1, WL2, WL3, WL4 word line

Claims (11)

以下を含む半導体集積回路装置:
(a)第1の主面を有する半導体基板;
(b)前記第1の主面上に設けられたメモリ領域;
(c)前記メモリ領域内に設けられたメモリアレー領域;
(d)前記第1の主面上に設けられたメモリ容量形成用絶縁膜層;
(e)前記メモリアレー領域内に於いて、前記メモリ容量形成用絶縁膜層の上面からその内部に向けて形成されたメモリ容量形成用ホール;
(f)前記メモリ容量形成用ホールの底面から、その内部に突出したメタルプラグ;
(g)前記メモリ容量形成用ホールの側面および前記底面に設けられたメモリ容量の第1の下部電極;
(h)前記メモリ容量形成用ホールの前記側面であって前記第1の下部電極上に設けられた前記メモリ容量の第1の容量絶縁膜;
(i)前記メモリ容量形成用ホールの前記側面であって前記容量絶縁膜上に設けられた前記メモリ容量の上部電極、
ここで、前記メタルプラグの上面および側面には、実質的に前記メモリ容量は形成されていない。
Semiconductor integrated circuit devices including:
(A) a semiconductor substrate having a first main surface;
(B) a memory area provided on the first main surface;
(C) a memory array area provided in the memory area;
(D) a memory capacitor forming insulating film layer provided on the first main surface;
(E) a memory capacitor formation hole formed in the memory array region from the upper surface of the memory capacitor formation insulating film layer toward the inside thereof;
(F) a metal plug protruding from the bottom surface of the memory capacity forming hole into the inside;
(G) a first lower electrode of a memory capacitor provided on the side surface and the bottom surface of the memory capacitor forming hole;
(H) a first capacitor insulating film of the memory capacitor provided on the side surface of the memory capacitor forming hole and on the first lower electrode;
(I) an upper electrode of the memory capacitor provided on the capacitor insulating film on the side surface of the memory capacitor forming hole;
Here, the memory capacity is not substantially formed on the upper and side surfaces of the metal plug.
請求項1の半導体集積回路装置において、前記メタルプラグの前記上面および前記側面には、前記第1の下部電極が形成されている。     2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the first lower electrode is formed on the upper surface and the side surface of the metal plug. 請求項2の半導体集積回路装置において、更に、以下を含む:
(j)前記メモリ容量形成用ホールの前記側面であって前記上部電極上に設けられた前記メモリ容量の第2の容量絶縁膜;
(k)前記メモリ容量形成用ホールの前記側面であって前記第2の容量絶縁膜上に設けられ、前記第1の下部電極と接続された第2の下部電極。
3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 2, further comprising:
(J) a second capacitor insulating film of the memory capacitor provided on the side electrode of the memory capacitor forming hole and on the upper electrode;
(K) A second lower electrode provided on the second capacitor insulating film on the side surface of the memory capacitor formation hole and connected to the first lower electrode.
請求項3の半導体集積回路装置において、前記メモリ容量形成用ホール内であって、前記第2の下部電極の内側は、ほぼ絶縁部材で充填されている。     4. The semiconductor integrated circuit device according to claim 3, wherein the inside of the memory capacitor forming hole and the inside of the second lower electrode are substantially filled with an insulating member. 請求項2の半導体集積回路装置において、前記メモリアレー領域は、COB型セル構造を有する。     3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 2, wherein the memory array region has a COB type cell structure. 請求項5の半導体集積回路装置において、前記メモリアレー領域は、折り返しビット線レイアウトを有する。     6. The semiconductor integrated circuit device according to claim 5, wherein the memory array region has a folded bit line layout. 請求項6の半導体集積回路装置において、前記メモリ容量形成用ホール内であって、前記上部電極の内側は、ほぼ絶縁部材で充填されている。     7. The semiconductor integrated circuit device according to claim 6, wherein the inside of the memory electrode forming hole and the inside of the upper electrode is substantially filled with an insulating member. 請求項5の半導体集積回路装置において、前記メモリ領域は、埋め込み型DRAMのものである。     6. The semiconductor integrated circuit device according to claim 5, wherein the memory area is of an embedded DRAM. 請求項8の半導体集積回路装置において、前記メモリ容量は、配線層侵入型メモリ容量である。     9. The semiconductor integrated circuit device according to claim 8, wherein the memory capacity is a wiring layer penetration type memory capacity. 請求項9の半導体集積回路装置において、前記メモリ容量形成用絶縁膜層は、Low−k酸化シリコン系層間絶縁膜層を有する配線層を含む。     10. The semiconductor integrated circuit device according to claim 9, wherein the memory capacitor forming insulating film layer includes a wiring layer having a low-k silicon oxide-based interlayer insulating film layer. 請求項10の半導体集積回路装置において、前記Low−k酸化シリコン系層間絶縁膜層は、多孔性Low−k酸化シリコン系層間絶縁膜層である。     11. The semiconductor integrated circuit device according to claim 10, wherein the low-k silicon oxide based interlayer insulating film layer is a porous low-k silicon oxide based interlayer insulating film layer.
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