JPH10178109A - 半導体集積回路装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体集積回路装置およびその製造方法

Info

Publication number
JPH10178109A
JPH10178109A JP8337352A JP33735296A JPH10178109A JP H10178109 A JPH10178109 A JP H10178109A JP 8337352 A JP8337352 A JP 8337352A JP 33735296 A JP33735296 A JP 33735296A JP H10178109 A JPH10178109 A JP H10178109A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
insulating film
film
capacitor
forming
silicon nitride
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP8337352A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3597334B2 (ja
Inventor
Morio Nakamura
守男 中村
Fumio Otsuka
文雄 大塚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP33735296A priority Critical patent/JP3597334B2/ja
Publication of JPH10178109A publication Critical patent/JPH10178109A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3597334B2 publication Critical patent/JP3597334B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造工程数が低減でき、しかも高信頼度のキ
ャパシタを備えることができる半導体集積回路装置およ
びその製造方法を提供する。 【解決手段】 例えばSRAMのSTC型メモリセルの
構成要素などのキャパシタの誘電体としての窒化シリコ
ン膜10と同一の製造工程によって形成されている窒化
シリコン膜10がMOSFETのソースおよびドレイン
としての半導体領域7の上に設けられている接続孔1
5,16の側面の酸化シリコンを含有する絶縁膜13の
下部に配置されているものであり、その窒化シリコン膜
10が接続孔15,16を形成する際のエッチングスト
ッパ膜として使用されているものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路装
置およびその製造方法に関し、特に、多層配線構造にキ
ャパシタを有し、能動素子としてMOSFET(Metal
Oxide Semiconductor Field Effect Transistor )を有
する半導体集積回路装置に適用して有効な半導体集積回
路装置およびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ところで、本発明者は、半導体集積回路
装置の製造方法について検討した。以下は、本発明者に
よって検討された技術であり、その概要は次のとおりで
ある。
【0003】すなわち、MOSFETを有する半導体集
積回路装置の製造方法において、半導体基板にMOSF
ETを形成した後、その上に酸化シリコン膜を形成した
後、その酸化シリコン膜にフォトリソグラフィ技術と選
択エッチング技術とを使用して、MOSFETのソース
およびドレインとなる半導体領域(素子分離領域である
LOCOS(Local Oxidation of Silicon)構造のフィ
ールド酸化シリコン膜とゲート電極の側壁の側壁酸化シ
リコン膜との間に配置されている半導体領域)に対する
コンタクトホールを形成している。
【0004】しかしながら、前述した製造方法では、コ
ンタクトホールを形成する酸化シリコン膜とフィールド
酸化シリコン膜および側壁酸化シリコン膜とが同一の材
料から構成されているために、フォトリソグラフィ技術
と選択エッチング技術を使用してコンタクトホールを形
成する際に、フィールド酸化シリコン膜と側壁酸化シリ
コン膜とがエッチングされないように、それらとコンタ
クトホールとの合わせずれを考慮してコンタクトホール
を形成する領域を広い範囲としておく必要があった。
【0005】そのため、フィールド酸化シリコン膜およ
び側壁酸化シリコン膜とコンタクトホールとの合わせず
れが発生してもコンタクトホールを形成する際にフィー
ルド酸化シリコン膜および側壁酸化シリコン膜がエッチ
ングされて破壊しないように、半導体基板の上に形成す
る酸化シリコン膜の下部にエッチングストッパ膜として
の窒化シリコン膜を形成する態様を採用する製造方法が
ある。
【0006】また、スタックド・キャパシタ(stacked
capacitor ;STC)型メモリセルを備えているSRA
M(Static Random Access Memory )を有する半導体集
積回路装置の製造方法において、容量素子であるキャパ
シタの下部電極を形成した後、その下部電極の上に誘電
体としての絶縁膜を形成した後、その上に上部電極を形
成している。この場合、キャパシタの下部電極および上
部電極は、例えば窒化チタン(TiN)膜を使用してお
り、誘電体としての絶縁膜は、例えば窒化シリコン膜を
使用している。
【0007】なお、MOSFETを備えている半導体集
積回路装置の製造工程に関する文献としては、例えば1
990年12月15日、啓学出版株式会社発行のW・マ
リ著「図説超LSI工学」p117〜p135に記載さ
れているものがある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前述したM
OSFETを有する半導体集積回路装置の製造方法にお
いて、酸化シリコン膜にコンタクトホールを形成する際
に、その酸化シリコン膜の下部にエッチングストッパ膜
としての窒化シリコン膜を形成すると、製造工程数が増
加するという問題点が発生している。
【0009】また、前述したSTC型メモリセルを備え
ているSRAMを有する半導体集積回路装置の製造方法
において、容量素子であるキャパシタにおける誘電体と
しての窒化シリコン膜をプラズマCVD(Chemical Vap
or Deposition )法を用いて形成していることによっ
て、キャパシタの形成後に加わる熱処理で、キャパシタ
の下部電極である窒化チタン膜とその上の窒化シリコン
膜との密着性が弱まり、下部電極である窒化チタン膜か
ら窒化シリコン膜がはがれるという問題点が発生してい
る。
【0010】本発明の目的は、製造工程数が低減でき、
しかも高信頼度のキャパシタを備えることができる半導
体集積回路装置およびその製造方法を提供することにあ
る。
【0011】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【0012】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【0013】すなわち、本発明の半導体集積回路装置
は、例えばSRAMのSTC型メモリセルの構成要素な
どのキャパシタの誘電体としての窒化シリコン膜と同一
の製造工程によって形成されている窒化シリコン膜がM
OSFETのソースおよびドレインの上に設けられてい
る接続孔の側面の絶縁膜の下部に配置されているもので
あり、その窒化シリコン膜が接続孔を形成する際のエッ
チングストッパ膜として使用されているものである。
【0014】また、本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、例えば半導体基板などの基板の表面の選択的な
領域を熱酸化して、LOCOS構造の酸化シリコン膜か
らなるフィールド絶縁膜を形成した後、基板の素子形成
領域にMOSFETを複数個形成すると共にフィールド
絶縁膜の上にMOSFETの少なくとも1個以上のMO
SFETにおけるゲート電極と連結している配線層をゲ
ート電極と同一の製造工程によって2列形成する工程
と、フィールド絶縁膜の上に、キャパシタの下部電極を
2列の配線層の一方の配線層の表面と連結した状態で形
成した後、基板の全面に、キャパシタの誘電体としての
窒化シリコン膜を形成する工程と、その後、フィールド
絶縁膜の上に、キャパシタの上部電極を2列の配線層の
他方の配線層の表面と連結した状態で形成する工程と、
基板の上に、酸化シリコンを含有する絶縁膜を形成した
後、MOSFETのソースおよびドレインとしての半導
体領域の上の酸化シリコンを含有する絶縁膜に接続孔を
フォトリソグラフィ技術と選択エッチング技術とを使用
して、窒化シリコン膜をエッチングストッパ膜として形
成する工程と、その後、接続孔の下部の窒化シリコン膜
をエッチングによって取り除く工程とを有するものであ
る。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において同一機能を有するものは同一の符
号を付し、重複説明は省略する。
【0016】(実施の形態1)本実施の形態は、SRA
Mを有する半導体集積回路装置およびその製造方法であ
り、特に、STC型メモリセルの構成要素としてのキャ
パシタとCMOSFET(Complementary Metal Oxide
Semiconductor Field Effect Transistor )を備えてい
るSRAMを有する半導体集積回路装置およびその製造
方法である。
【0017】図1は、本実施の形態のSRAMを有する
半導体集積回路装置におけるSRAMのSTC型メモリ
セルを示す回路図である。同図に示すように、本実施の
形態のSRAMのSTC型メモリセルは、一対の相補性
データ線(データ線DL、データ線/(バー)DL)と
ワード線WLとの交差部に配置され、かつ一対の駆動用
MOSFETQ2 ,Q4 、一対の負荷用MOSFETQ
1 ,Q3 および一対の転送用MOSFETQ5 ,Q6
構成されている。これらのMOSFETのうち、駆動用
MOSFETQ2 ,Q4 および転送用MOSFET
5 ,Q6 はNチャネルMOSFETで構成され、負荷
用MOSFETQ1 ,Q3 はPチャネルMOSFETで
構成されている。そして、4個のNチャネルMOSFE
Tと2個のPチャネルMOSFETはCMOS型で構成
されている。
【0018】上記メモリセルを構成する6個のMOSF
ETのうち、一対の駆動用MOSFETQ2 ,Q4 と一
対の負荷用MOSFETQ1 ,Q3 は、1ビットの情報
を記憶する情報蓄積部としてのフリップフロップ回路を
構成している。このフリップフロップ回路の一方の入出
力端子(蓄積ノード)は転送用MOSFETQ5 のソー
ス、ドレイン領域の一方に電気的に接続され、他方の入
出力端子(蓄積ノード)は転送用MOSFETQ6 のソ
ース、ドレイン領域の一方に電気的に接続されている。
【0019】転送用MOSFETQ5 のソース、ドレイ
ン領域の他方にはデータ線DLが電気的に接続され、転
送用MOSFETQ6 のソース、ドレイン領域の他方に
はデータ線/DLが電気的に接続されている。また、フ
リップフロップ回路の一端(負荷用MOSFETQ1
3 の各ソース領域)は電源電圧(Vcc)に接続され、
多端(駆動用MOSFETQ2 ,Q4 の各ソース領域)
は基準電圧(Vss)に接続されている。電源電圧(Vc
c)は例えば3Vであり、基準電圧(Vss)は例えば0
V(GND)である。
【0020】また、上記フリップフロップ回路の入出力
端子間は、一対の局所配線L1 ,L2 を介して交差結合
している。そして、本実施の形態の一対の局所配線
1 ,L2 は、異なる配線層を用いて形成している。ま
た、上層の局所配線L2 と下層の局所配線L1 とそれら
の間に介在する薄い絶縁膜とでキャパシタ(容量素子)
Cを構成している。すなわち、上層の局所配線L2 はキ
ャパシタCの一方の電極を構成し、下層の局所配線L1
は他方の電極を構成し、絶縁膜は誘電体膜を構成してい
る。したがって、上層の局所配線L2 と下層の局所配線
1 とを上下に重なり合うように配置し、上層の局所配
線L2 と下層の局所配線L1 とそれらの間に介在する絶
縁膜とでキャパシタCを構成していることによって、メ
モリセルの蓄積ノード容量を増やすことができるので、
メモリセルサイズの微細化や動作電源電圧の低下に伴う
α線ソフトエラー耐性の低下を防ぐことができる。
【0021】図2は、本実施の形態のSRAMを有する
半導体集積回路装置およびその製造方法を説明するため
の前述したSRAMのSTC型メモリセルを模式的に示
す平面図である。なお、図2において、SRAMのST
C型メモリセルにおける各MOSFET、そのソース/
ドレインおよびゲート電極、キャパシタならびにそれら
の接続孔の配置を模式的に示している。
【0022】図2において、G1 はMOSFETQ1
MOSFETQ2 とのゲート電極およびそれらを連結し
ている導電層であり、G2 はMOSFETQ3 とMOS
FETQ4 とのゲート電極およびそれらを連結している
導電層であり、G3 はMOSFETQ5 とMOSFET
6 とのゲート電極およびそれらを連結している導電層
(ワード線WL)である。また、H1a〜H6aは各MOS
FETであるQ1 〜Q6 の各ソースに対応する接続孔で
あり、H1b〜H5bは各MOSFETであるQ1〜Q5
各ドレインに対応する接続孔である。HG1はG1 および
キャパシタCの一方の電極に連結している接続孔であ
り、HG2はG2 およびキャパシタCの他方の電極に連結
している接続孔である。さらに、同図において、2点鎖
線で示す領域はキャパシタCを配置している領域であ
る。また、点線で示す領域は各MOSFETのソースお
よびドレインを配置している領域である。
【0023】次に、図3〜図10を用いて、本実施の形
態のSRAMを有する半導体集積回路装置およびその製
造方法を説明する。図3〜図10は、本実施の形態のS
RAMを有する半導体集積回路装置の製造方法を示す断
面図である。なお、図3〜図10において、左側の図は
図2におけるA−A’線に沿った断面図であり、SRA
MのSTC型メモリセルのキャパシタを配置する領域の
断面図である。また、右側の図は図2におけるB−B’
線に沿った断面図であり、SRAMのSTC型メモリセ
ルのMOSFETQ2 を配置する領域の断面図である。
【0024】まず、図3に示すように、例えば単結晶シ
リコンからなるp型の半導体基板1にn型のウエル2と
p型のウエル3を形成した後、半導体基板1の表面の選
択的な領域を熱酸化して、LOCOS構造の酸化シリコ
ン膜からなるフィールド絶縁膜4を形成する。なお、n
型のウエル2とp型のウエル3の形成工程は、フィール
ド絶縁膜4を形成した後に行う態様とすることができ
る。
【0025】次に、図4に示すように、n型のウエル2
およびp型のウエル3が形成されている半導体基板1の
表面に例えば酸化シリコン膜などからなるゲート絶縁膜
5を形成した後、ゲート絶縁膜5の表面に導電性の多結
晶シリコン膜などからなるゲート電極6を形成する。な
お、左側の図におけるフィールド絶縁膜4の上に形成さ
れているゲート電極6は後述するキャパシタの下部電極
に接続される導電層と上部電極に接続される導電層であ
る。
【0026】その後、p型のウエハ3の表面の選択的な
領域にn型の不純物をイオン注入し、拡散してNチャネ
ルMOSFETのソースおよびドレインとなるn型の半
導体領域7を形成する。その後、図示を省略している
が、n型のウエハ2の表面の選択的な領域にp型の不純
物をイオン注入し、拡散してPチャネルMOSFETの
ソースおよびドレインとなるp型の半導体領域を形成す
る。次に、ゲート電極6の側面に例えば酸化シリコン膜
などからなる側壁絶縁膜(サイドウォールスペーサ)8
を形成する。
【0027】次に、図5に示すように、キャパシタを形
成する領域のゲート電極6(図5における左端のゲート
電極6)に連結しているキャパシタの下部電極9を形成
する。
【0028】すなわち、半導体基板1の上にキャパシタ
の下部電極9となる窒化チタン(TiN)膜をスパッタ
リング法またはCVD法を使用して数百オングストロー
ム程度の膜厚をもって形成する。その後、例えばプラズ
マアンモニア(NH3 )またはプラズマ窒素(N2 )な
どの窒素を含む雰囲気ガスに窒化チタン膜の表面をさら
す処理を行うことによって、窒化チタン膜の表面が分子
量論的に過剰な窒素と反応するので、安定した表面状態
の窒化チタン膜とすることができる。次に、フォトリソ
グラフィ技術と選択エッチング技術とを使用して、窒化
チタン膜の不要な領域を取り除いて、キャパシタの下部
電極9としてのパターンを形成する。
【0029】その後、図6に示すように、半導体基板1
の全面にキャパシタの誘電体となる窒化シリコン(Si
3 4 )膜10を高温加熱方式の熱CVD装置を使用し
て数百オングストローム程度の膜厚をもって形成する。
この場合、高温加熱方式の熱CVD装置は、例えば80
0〜900℃程度の高温加熱方式であることによって、
形成された窒化シリコン膜10に水分などの不要な物質
を疎外でき、耐熱性のよい高信頼度でしかも高性能な窒
化シリコン膜10とすることができる。また、窒化シリ
コン膜10の下の下部電極9としての窒化チタン膜との
化学反応が防止できることによって、高信頼度でしかも
高性能な窒化シリコン膜10とすることができる。
【0030】次に、図7に示すように、キャパシタを形
成する領域のゲート電極6(図7における左端から2番
目のゲート電極6)の上の窒化シリコン膜10をフォト
リソグラフィ技術と選択エッチング技術とを使用して取
り除き、その領域に接続孔11を形成する。
【0031】その後、キャパシタを形成する領域に接続
孔11が形成されたゲート電極6(図7における左端か
ら2番目のゲート電極6)に連結しているキャパシタの
上部電極12を形成する。すなわち、半導体基板1の上
にキャパシタの上部電極12となる窒化チタン膜をスパ
ッタリング法またはCVD法を使用して数百オングスト
ローム程度の膜厚をもって形成する。その後、フォトリ
ソグラフィ技術と選択エッチング技術とを使用して、窒
化チタン膜の不要な領域を取り除いて、キャパシタの上
部電極12としてのパターンを形成する。なお、キャパ
シタの上部電極12は、導電性の多結晶シリコン膜また
は窒化チタン膜と導電性の多結晶シリコン膜との積層膜
などの種々の材料からなる導電膜の態様とすることがで
きる。
【0032】次に、図8に示すように、半導体基板1の
上に酸化シリコンを含有する絶縁膜13を形成する。こ
の場合、酸化シリコンを含有する絶縁膜13は、例えば
酸化シリコン膜をCVD法、プラズマCVD法または回
転塗布法などを使用して形成した後、必要に応じてCM
P(Chemical Mechanical Polishing 、化学機械研磨)
法を使用して、その表面を平坦化処理することにより、
平坦化された絶縁膜13としている。また、別の態様と
して、PSG(Phospho Silicate Glass)膜をプラズマ
CVD法などを使用して形成することができる。また、
酸化シリコンを含有する絶縁膜13の形成時に、キャパ
シタの領域が700℃〜900℃の高温にさらされる場
合があるが、前述した窒素を含む雰囲気ガスに窒化チタ
ン膜(キャパシタの下部電極9)の表面をさらす処理を
行っているので、キャパシタの下部電極9としての窒化
チタン膜とその上の窒化シリコン膜10とが非反応性効
果があって、それらの密着度が高く、それらの密着性を
低減することはない。
【0033】その後、酸化シリコンを含有する絶縁膜1
3の上にレジスト膜14を形成した後、フォトリソグラ
フィ技術と選択エッチング技術とを使用して、接続孔1
5および接続孔16を形成する。すなわち、フォトリソ
グラフィ技術を使用してパターン化されたレジスト膜1
4をエッチング用マスクとして使用して、絶縁膜13を
ドライエッチングを使用して接続孔15および接続孔1
6を形成する。この場合、酸化シリコンを含有する絶縁
膜13がドライエッチングされてその下の窒化シリコン
膜10がドライエッチングに対してエッチングストッパ
膜となる(絶縁膜13の一部である酸化シリコンがエッ
チングされて、窒化シリコン膜10がエッチングされな
い状態)ように、一酸化炭素(CO)ガスと水素(H)
が含有されているフッ化カーボン(Cx y )ガスとの
混合ガスまたはその混合ガスにアルゴン(Ar)ガスを
加えた混合ガスをエッチング用ガスとして使用してい
る。また、フッ化カーボン(Cx y )ガスとしては、
4 8 ガスまたはCF4 ガスなどを使用している。
【0034】したがって、酸化シリコンを含有する絶縁
膜13に接続孔15および接続孔16を形成する際に、
エッチングストッパ膜として機能する窒化シリコン膜1
0が絶縁膜13の下に配置されていることによって、そ
の窒化シリコン膜10の下の酸化シリコン膜からなるフ
ィールド絶縁膜4および酸化シリコン膜からなる側壁絶
縁膜8が絶縁膜13に接続孔15および接続孔16を形
成する際に、エッチングされるのを防止することができ
る。
【0035】その後、酸化シリコンを含有する絶縁膜1
3をエッチング用マスクとして使用して、その絶縁膜1
3に形成されている接続孔15および接続孔16の下部
の窒化シリコン膜10を別のエッチング用ガスを使用し
たドライエッチングを使用して取り除く作業を行う。こ
の場合、窒化シリコン膜10がドライエッチングされて
酸化シリコンを含有する絶縁膜13(接続孔15および
接続孔16の側面)がそのドライエッチングに対してエ
ッチングストッパ膜となる(窒化シリコン膜10がエッ
チングされて、絶縁膜13の一部である酸化シリコンが
エッチングされない状態)ように、フッ化カーボンガス
をエッチング用ガスとして使用している。また、フッ化
カーボンガスとしては、C4 8 ガスなどを使用してい
る。
【0036】したがって、このドライエッチングによっ
て、接続孔15および接続孔16における窒化シリコン
膜10のみがエッチングされて取り除かれ、そのドライ
エッチングによって、接続孔15および接続孔16の側
壁の酸化シリコンを含有する絶縁膜13、窒化シリコン
膜10の下の酸化シリコン膜からなるフィールド絶縁膜
4および酸化シリコン膜からなる側壁絶縁膜8が窒化シ
リコン膜10を取り除く際に、エッチングされるのを防
止することができる。
【0037】次に、図9に示すように、不要となったレ
ジスト膜14を取り除いた後に、例えば、選択CVD法
を使用してタングステン(W)を接続孔15,16に埋
め込んで、接続孔15にプラグ17を形成すると共に接
続孔16にプラグ18を形成する。この場合、接続孔1
5,16に埋め込むプラグ17,18は、タングステン
以外のチタン(Ti)、モリブデン(Mo)などの高融
点金属またはTiN、TiWなどの高融点金属化合物あ
るいはアルミニウムまたは導電性の多結晶シリコンなど
の導電体を使用することができ、それらの導電体を選択
CVD法、CVDまたはスパッタリング法を使用して接
続孔15,16に埋め込んだ後、絶縁膜13上の不要な
導電体を選択エッチング法またはCMP法などによって
取り除くことによって、プラグ17,18を形成する態
様とすることができる。
【0038】その後、図10に示すように、プラグ1
7,18を含む絶縁膜13の上に例えばアルミニウムな
どの導電体をスパッタリング法などを使用して堆積した
後、フォトリソグラフィ技術と選択エッチング技術とを
使用して、配線層パターンを形成し、プラグ17の上に
配線層19を形成すると共にプラグ18の上に配線層2
0を同時に形成する。次に、半導体基板1の上に必要に
応じて多層配線層を形成した後、その上にパッシベーシ
ョン膜(図示を省略)を形成することにより、半導体集
積回路装置の製造工程を終了する。
【0039】図10において、左側の図は図2における
A−A’線に沿った断面図であり、SRAMのSTC型
メモリセルのキャパシタを配置している領域の断面図で
ある。また、右側の図は図2におけるB−B’線に沿っ
た断面図であり、SRAMのSTC型メモリセルのMO
SFETQ2 を配置している領域の断面図である。
【0040】図10において、左端のゲート電極6は、
図2におけるG1 に相当し、MOSFETQ1 とMOS
FETQ2 とのゲート電極6およびそれらを連結してい
る導電層である。また、この左端のゲート電極6の表面
には接続孔HG1に相当する接続孔を介してキャパシタC
の下部電極9が連結されている。
【0041】また、左端から2番目のゲート電極6は、
図2におけるG2 に相当し、MOSFETQ3 とMOS
FETQ4 とのゲート電極6およびそれらを連結してい
る導電層である。また、この左端から2番目のゲート電
極6の表面には接続孔HG2に相当する接続孔11を介し
てキャパシタCの上部電極12が連結されている。
【0042】図10において、右側の図のMOSFET
は、SRAMのSTC型メモリセルのMOSFETQ2
に相当し、その左側の半導体領域7はソースに相当し、
右側の半導体領域7はドレインに相当している。
【0043】また、MOSFETQ2 のソースに相当す
る左側の半導体領域7の上の接続孔15は図2における
接続孔H2aに相当し、MOSFETQ2 のドレインに相
当する右側の半導体領域7の上の接続孔16は図2にお
ける接続孔H2bに相当している。
【0044】したがって、図2における各MOSFET
1 〜Q6 の各ソースに対応する接続孔H1a〜H6aおよ
び各MOSFETQ1 〜Q5 の各ドレインに対応する接
続孔H1b〜H5bは、前述した接続孔15(図2における
接続孔H2aに相当)および接続孔16(図2における接
続孔H2bに相当)を形成する製造工程と同一製造工程を
使用して形成することができる。
【0045】また、MOSFETQ2 のソースに相当す
る左側の半導体領域7の上の接続孔15に埋め込まれて
いるプラグ17上の配線層19は、図1におけるフリッ
プフロップ回路の一端(駆動用MOSFETQ2 ,Q4
の各ソース)と接続されている例えば0Vの基準電圧
(Vss)を供給しているグランド(GND)配線層であ
る。
【0046】また、MOSFETQ2 のドレインに相当
する右側の半導体領域7の上の接続孔16に埋め込まれ
ているプラグ18上の配線層20は、図1における負荷
用MOSFETQ3 のドレイン領域と局所配線L1 とに
接続されている配線層である。
【0047】前述した本実施の形態の半導体集積回路装
置およびその製造方法によれば、半導体基板1の全面に
キャパシタの誘電体となる窒化シリコン膜10を形成し
ており、その窒化シリコン膜10の上に酸化シリコンを
含有する絶縁膜13を形成した後、酸化シリコンを含有
する絶縁膜13に接続孔15,16を形成する際に、窒
化シリコン膜10をエッチングストッパ膜として使用し
たフォトリソグラフィ技術と選択エッチング技術とによ
って酸化シリコンを含む絶縁膜13をエッチングした
後、接続孔15,16の下部の窒化シリコン膜10を窒
化シリコン膜10のみがエッチングされて、接続孔1
5,16の側面の酸化シリコン膜を含有する絶縁膜13
と窒化シリコン膜10の下の酸化シリコン膜からなるフ
ィールド絶縁膜4および酸化シリコン膜からなる側壁絶
縁膜8がエッチングされないエッチング法を使用して、
窒化シリコン膜10をエッチングして取り除くことによ
って、接続孔15,16を形成している。
【0048】したがって、酸化シリコンを含有する絶縁
膜13に接続孔15,16を形成する際に、エッチング
ストッパ膜として機能する窒化シリコン膜10が絶縁膜
13の下に配置されていることによって、その窒化シリ
コン膜10の下の酸化シリコン膜からなるフィールド絶
縁膜4および酸化シリコン膜からなる側壁絶縁膜8がエ
ッチングされるのが防止することができる。また、接続
孔15,16における窒化シリコン膜10のみがエッチ
ングされて取り除かれ、そのエッチングによって、接続
孔15、16の側壁の酸化シリコンを含有する絶縁膜1
3、窒化シリコン膜10の下の酸化シリコン膜からなる
フィールド絶縁膜4および酸化シリコン膜からなる側壁
絶縁膜8が窒化シリコン膜10を取り除く際に、エッチ
ングされるのを防止することができる。
【0049】その結果、酸化シリコンを含有する絶縁膜
13にフォトリソグラフィ技術と選択エッチング技術と
を使用して、接続孔15,16を形成する際に、その接
続孔15,16を形成する領域にキャパシタの誘電体と
なる窒化シリコン膜10を配置していることによって、
フォトリソグラフィ技術と選択エッチング技術との合わ
せ精度が大きくなって、接続孔15,16と酸化シリコ
ン膜からなるフィールド絶縁膜4および酸化シリコン膜
からなる側壁絶縁膜8が重なった状態となったとして
も、接続孔15,16を形成する際のエッチングによっ
て、酸化シリコン膜からなるフィールド絶縁膜4および
酸化シリコン膜からなる側壁絶縁膜8がエッチングされ
て破壊されることを防止できるので、それらの合わせず
れがあってもその合わせずれを考慮することなく微細加
工をもって接続孔15,16を形成することができる。
【0050】また、接続孔15,16を形成する際のエ
ッチングによって、酸化シリコン膜からなるフィールド
絶縁膜4および酸化シリコン膜からなる側壁絶縁膜8が
エッチングされて破壊されることを防止できるので、高
信頼度の接続孔15,16を有する半導体集積回路装置
を高製造歩留りをもって製造することができる。また、
酸化シリコンを含有する絶縁膜13にフォトリソグラフ
ィ技術と選択エッチング技術とを使用して、接続孔1
5,16を形成する際に、その接続孔15,16を形成
する領域にキャパシタの誘電体となる窒化シリコン膜1
0を形成する製造工程を使用してエッチングストッパ膜
としての窒化シリコン膜10を配置していることによっ
て、エッチングストッパ膜としての窒化シリコン膜10
を形成する製造工程として、キャパシタの誘電体となる
窒化シリコン膜10を形成する製造工程と同一工程を使
用しているので、製造工程数を増加することなく、エッ
チングストッパ膜としての窒化シリコン膜10を容易に
形成することができる。
【0051】前述した本実施の形態の半導体集積回路装
置およびその製造方法によれば、キャパシタを形成する
領域のゲート電極6(図5における左端のゲート電極
6)に連結しているキャパシタの下部電極9を窒化チタ
ン(TiN)膜によって形成し、しかも、例えばプラズ
マアンモニアまたはプラズマ窒素などの窒素を含む雰囲
気ガスに窒化チタン膜の表面をさらす処理を行っている
ことによって、窒化チタン膜の表面が分子量的に過剰な
チタンと窒素の反応が行えるので、安定した表面状態の
窒化チタン膜とすることができる。また、その後、半導
体基板1の全面にキャパシタの誘電体となる窒化シリコ
ン膜10を高温加熱方式の熱CVD装置を使用して形成
している。
【0052】したがって、窒化シリコン膜10の水分な
どの不要な物質を疎外でき、耐熱性のよい高信頼度でし
かも高性能な窒化シリコン膜10とすることができる。
また、窒化シリコン膜10の下の下部電極9としての窒
化チタン膜との化学反応を防止できることによって、高
信頼度でしかも高性能な窒化シリコン膜10とすること
ができる。さらに、キャパシタを形成した後の製造工程
において、例えば酸化シリコンを含有する絶縁膜13の
形成時に、キャパシタの領域が700℃〜900℃の高
温にさらされる場合があるが、前述した窒素を含む雰囲
気ガスに窒化チタン膜(キャパシタの下部電極9)の表
面をさらす処理を行っているので、キャパシタの下部電
極9としての窒化チタン膜とその上の窒化シリコン膜1
0とが非反応性効果があって、それらの密着度が高く、
それらの密着性を低減することはない。その結果、キャ
パシタの容量の変化および不良などを防止できるので、
高信頼度で高性能なキャパシタを有する半導体集積回路
装置を製造することができる。
【0053】前述した本実施の形態の半導体集積回路装
置およびその製造方法によれば、キャパシタを形成する
領域は、MOSFETが形成されている領域の間のフィ
ールド絶縁膜4の上に配置しており、MOSFETに影
響されなくて、フィールド絶縁膜4の上に広い範囲のキ
ャパシタを設計仕様に応じて形成できるので、設計仕様
に応じて大容量のキャパシタを配置することができる。
その結果、本実施の形態のSRAMを有する半導体集積
回路装置におけるSRAMのSTC型メモリセルは、メ
モリセルの蓄積ノード容量を増やすことができるので、
メモリセルサイズの微細化や動作電源電圧の低下に伴う
α線ソフトエラー耐性の低下を防ぐことができる。
【0054】(実施の形態2)図11〜図18は、本発
明の他の実施の形態である半導体集積回路装置の製造工
程を示す断面図である。本実施の形態の半導体集積回路
装置およびその製造方法は、前述した実施の形態1と同
様に、SRAMを有する半導体集積回路装置およびその
製造方法であり、特に、STC型メモリセルの構成要素
としてのキャパシタとCMOSFETを備えているSR
AMを有する半導体集積回路装置およびその製造方法で
ある。したがって、本実施の形態のSRAMを有する半
導体集積回路装置におけるSRAMのSTC型メモリセ
ルを示す回路図は、図1と同様であり、本実施の形態の
SRAMを有する半導体集積回路装置およびその製造方
法を説明するための前述したSRAMのSTC型メモリ
セルを模式的に示す平面図は、図2と同様である。
【0055】次に、図11〜図18を用いて、本実施の
形態のSRAMを有する半導体集積回路装置およびその
製造方法を説明する。なお、図11〜図18において、
左側の図は図2におけるA−A’線に沿った断面図であ
り、SRAMのSTC型メモリセルのキャパシタを配置
する領域の断面図である。また、右側の図は図2におけ
るB−B’線に沿った断面図であり、SRAMのSTC
型メモリセルのMOSFETQ2 を配置する領域の断面
図である。
【0056】まず、図11に示すように、例えば単結晶
シリコンからなるp型の半導体基板1にn型のウエル2
とp型のウエル3を形成した後、半導体基板1の表面の
選択的な領域に溝25を形成し、その溝25に酸化シリ
コン膜を埋め込んだ後、半導体基板1の表面をCMP法
を使用して平坦化することによって、トレンチアイソレ
ーション構造の酸化シリコン膜からなるフィールド絶縁
膜4を形成する。なお、n型のウエル2とp型のウエル
3の形成工程は、フィールド絶縁膜4を形成した後に行
う態様とすることができる。
【0057】トレンチアイソレーション構造の酸化シリ
コン膜からなるフィールド絶縁膜4を形成する製造工程
は、次の通りである。すなわち、半導体基板1の表面に
酸化シリコン膜とその上に窒化シリコン膜を形成した
後、フォトリソグラフィ技術と選択エッチング技術とを
使用して、素子活性領域の周辺(素子分離領域)に溝2
5を形成する。次に、半導体基板1の上にCVD法を使
用して酸化シリコン膜を堆積して、溝25にその酸化シ
リコン膜を埋め込んだ後、CMP法を使用して半導体基
板1の上の不要な酸化シリコン膜を取り除くと共に半導
体基板1および溝25に埋め込まれている酸化シリコン
膜の表面を平坦化して、トレンチアイソレーション構造
の酸化シリコン膜からなるフィールド絶縁膜4を形成す
る。
【0058】この場合、トレンチアイソレーション構造
の酸化シリコン膜からなるフィールド絶縁膜4を有する
半導体基板1の表面は平坦化されている。すなわち、フ
ィールド絶縁膜4の表面と素子活性領域であるp型のウ
エル3を備えている半導体基板1の表面とが同一の平面
状態となっており、それらがCMP法を使用して平坦化
されている。
【0059】その後、図12に示すように、n型のウエ
ル2およびp型のウエル3が形成されている半導体基板
1の表面に例えば酸化シリコン膜などからなるゲート絶
縁膜5を形成した後、ゲート絶縁膜5の表面に導電性の
多結晶シリコン膜などからなるゲート電極6とゲート電
極6の上に窒化シリコン膜21を形成した後、フォトリ
ソグラフィ技術と選択エッチング技術とを使用して、ゲ
ート領域となる窒化シリコン膜21、ゲート電極6、ゲ
ート絶縁膜5のパターン化を行い、例えば1000〜4
000オングストローム程度の高さのゲート領域を形成
する。
【0060】なお、左側の図におけるフィールド絶縁膜
4の上に形成されているゲート電極6は後述するキャパ
シタの下部電極に接続される導電層と上部電極に接続さ
れる導電層である。また、ゲート電極6は、導電性の多
結晶シリコン膜以外に、導電性の多結晶シリコン膜とそ
の上の高融点金属などのメタル膜との積層膜または導電
性の多結晶シリコン膜とその上のチタンシリサイド膜ま
たはタングステンシリサイド膜などのシリサイド膜との
積層膜などの多層配線構造とすることができる。
【0061】その後、p型のウエハ3の表面の選択的な
領域にn型の不純物をイオン注入し、拡散してNチャネ
ルMOSFETのソースおよびドレインとなるn型の半
導体領域7を形成する。その後、図示を省略している
が、n型のウエハ2の表面の選択的な領域にp型の不純
物をイオン注入し、拡散してPチャネルMOSFETの
ソースおよびドレインとなるp型の半導体領域を形成す
る。次に、ゲート電極6の側面に例えば酸化シリコン膜
などからなる側壁絶縁膜(サイドウォールスペーサ)8
を形成する。
【0062】次に、図13に示すように、半導体基板1
の上にCVD法を使用して、酸化シリコン膜22を堆積
した後、CMP法を使用して窒化シリコン膜21の表面
までの不要な酸化シリコン膜22を取り除くと共に酸化
シリコン膜22の平坦化を行う。この場合、ゲート電極
6の上の窒化シリコン膜21は、エッチングストッパ膜
として使用されている。
【0063】その後、図14に示すように、キャパシタ
を形成する領域のゲート電極6(図14における左端お
よび左端から2番目のゲート電極6)の上の窒化シリコ
ン膜をフォトリソグラフィ技術と選択エッチング技術と
を使用して、それ以外の領域をエッチング用マスクとし
てのレジスト膜によって被覆した状態で取り除いて、キ
ャパシタを形成する領域のゲート電極6(図14におけ
る左端および左端から2番目のゲート電極6)の上に接
続孔23,24を形成する。
【0064】次に、図15に示すように、キャパシタを
形成する領域のフィールド絶縁膜4の上に前述した実施
の形態1と同様な製造工程を使用して、キャパシタを形
成する。すなわち、ゲート電極6(図15における左端
のゲート電極6)に連結しているキャパシタの下部電極
9を窒化チタン膜を使用して形成した後、半導体基板1
の全面にキャパシタの誘電体となる窒化シリコン膜10
を高温加熱方式の熱CVD装置を使用して数百オングス
トローム程度の膜厚をもって形成する。その後、キャパ
シタを形成する領域に接続孔24が形成されたゲート電
極6(図15における左端から2番目のゲート電極6)
に連結しているキャパシタの上部電極12を形成する。
この場合、本実施の形態のキャパシタは、平坦化された
フィールド絶縁膜4および平坦化された酸化シリコン膜
22の上に形成していることにより、前述した実施の形
態1のキャパシタよりも平坦化されたキャパシタの構造
とすることができる。
【0065】次に、図16に示すように、前述した実施
の形態1と同様な製造工程を使用して、半導体基板1の
上に酸化シリコンを含有する絶縁膜13を形成し、その
後、酸化シリコンを含有する絶縁膜13の上にレジスト
膜14を形成した後、フォトリソグラフィ技術と選択エ
ッチング技術とを使用して、接続孔15および接続孔1
6を形成する。接続孔15および接続孔16を形成する
際には、前述した実施の形態1と同様な製造工程を使用
していることによって、エッチングストッパ膜として機
能する窒化シリコン膜10が絶縁膜13の下に配置され
ていることによって、その窒化シリコン膜10の下の酸
化シリコン膜22、酸化シリコン膜からなるフィールド
絶縁膜4および酸化シリコン膜からなる側壁絶縁膜8が
絶縁膜13にエッチングされるのを防止することができ
る。
【0066】次に、図17に示すように、前述した実施
の形態1と同様な製造工程を使用して、酸化シリコンを
含有する絶縁膜13をエッチング用マスクとして使用し
て、その絶縁膜13に形成されている接続孔15および
接続孔16の下部の窒化シリコン膜10を取り除く作業
を行う。したがって、このドライエッチングによって、
接続孔15および接続孔16における窒化シリコン膜1
0のみがエッチングされて取り除かれ、そのドライエッ
チングによって、接続孔15および接続孔16の側壁の
酸化シリコンを含有する絶縁膜13、窒化シリコン膜1
0の下の酸化シリコン膜22、酸化シリコン膜からなる
フィールド絶縁膜4および酸化シリコン膜からなる側壁
絶縁膜8が窒化シリコン膜10を取り除く際に、エッチ
ングされるのを防止することができる。
【0067】その後、接続孔15および接続孔16の下
部の酸化シリコン膜22をゲート領域の高さと同一の1
000〜4000オングストローム程度、エッチングし
て取り除く作業を行う。この場合、オーバエッチングが
行われて、酸化シリコン膜からなるフィールド絶縁膜4
および酸化シリコン膜からなる側壁絶縁膜8がエッチン
グされたとしても、上層の酸化シリコンを含有する絶縁
膜13(例えば数百オングストローム)をエッチングし
た後にこのエッチングを行っていることによって、エッ
チング量が上層の酸化シリコンを含有する絶縁膜13
(例えば数百オングストローム)と比較して少なく、オ
ーバエッチングも少なくできるので、酸化シリコン膜か
らなるフィールド絶縁膜4および酸化シリコン膜からな
る側壁絶縁膜8が極端にエッチングされることを防止で
きる。
【0068】その結果、接続孔15,16の形成の際
に、その下の半導体領域7やゲート電極6などにリーク
電流が発生するような破壊現象を防止することができる
ことによって、高信頼度の接続孔15,16を高い製造
歩留りをもって形成することができる。
【0069】次に、図18に示すように、前述した実施
の形態1の製造工程と同様な製造工程を使用して、不要
となったレジスト膜14を取り除いた後に、接続孔15
にプラグ17を形成すると共に接続孔16にプラグ18
を形成する。その後、プラグ17の上に配線層19を形
成すると共にプラグ18の上に配線層20を同時に形成
する。次に、半導体基板1の上に必要に応じて多層配線
層を形成した後、その上にパッシベーション膜(図示を
省略)を形成することにより、半導体集積回路装置の製
造工程を終了する。
【0070】図18において、左側の図は図2における
A−A’線に沿った断面図であり、SRAMのSTC型
メモリセルのキャパシタを配置している領域の断面図で
ある。また、右側の図は図2におけるB−B’線に沿っ
た断面図であり、SRAMのSTC型メモリセルのMO
SFETQ2 を配置している領域の断面図である。
【0071】図18において、左端のゲート電極6は、
図2におけるG1 に相当し、MOSFETQ1 とMOS
FETQ2 とのゲート電極6およびそれらを連結してい
る導電層である。また、この左端のゲート電極6の表面
には接続孔HG1に相当する接続孔23を介してキャパシ
タCの下部電極9が連結されている。
【0072】また、左端から2番目のゲート電極6は、
図2におけるG2 に相当し、MOSFETQ3 とMOS
FETQ4 とのゲート電極6およびそれらを連結してい
る導電層である。また、この左端から2番目のゲート電
極6の表面には接続孔HG2に相当する接続孔24を介し
てキャパシタCの上部電極12が連結されている。
【0073】図18において、右側の図のMOSFET
は、SRAMのSTC型メモリセルのMOSFETQ2
に相当し、その左側の半導体領域7はソースに相当し、
右側の半導体領域7はドレインに相当している。
【0074】また、MOSFETQ2 のソースに相当す
る左側の半導体領域7の上の接続孔15は図2における
接続孔H2aに相当し、MOSFETQ2 のドレインに相
当する右側の半導体領域7の上の接続孔16は図2にお
ける接続孔H2bに相当している。
【0075】したがって、図2における各MOSFET
1 〜Q6 の各ソースに対応する接続孔H1a〜H6aおよ
び各MOSFETQ1 〜Q5 の各ドレインに対応する接
続孔H1b〜H5bは、前述した接続孔15(図2における
接続孔H2aに相当)および接続孔16(図2における接
続孔H2bに相当)を形成する製造工程と同一製造工程を
使用して形成することができる。
【0076】また、MOSFETQ2 のソースに相当す
る左側の半導体領域7の上の接続孔15に埋め込まれて
いるプラグ17上の配線層19は、図1におけるフリッ
プフロップ回路の一端(駆動用MOSFETQ2 ,Q4
の各ソース)と接続されている例えば0Vの基準電圧
(Vss)を供給しているグランド(GND)配線層であ
る。
【0077】また、MOSFETQ2 のドレインに相当
する右側の半導体領域7の上の接続孔16に埋め込まれ
ているプラグ18上の配線層20は、図1における負荷
用MOSFETQ3 のドレイン領域と局所配線L1 とに
接続されている配線層である。
【0078】前述した本実施の形態の半導体集積回路装
置およびその製造方法によれば、前述した実施の形態1
と同様に、半導体基板1の全面にキャパシタの誘電体と
なる窒化シリコン膜10を形成しており、その窒化シリ
コン膜10の上に酸化シリコンを含有する絶縁膜13を
形成した後、酸化シリコンを含有する絶縁膜13に接続
孔15,16を形成する際に、窒化シリコン膜10をエ
ッチングストッパ膜として使用している。したがって、
本実施の形態の半導体集積回路装置およびその製造方法
によれば、前述した実施の形態1と同様な効果を得るこ
とができる。
【0079】なお、本実施の形態は、前述した実施の形
態1と異なる製造工程を有し、接続孔15および接続孔
16の下部の酸化シリコン膜22をゲート領域の高さと
同一の1000〜4000オングストローム程度、エッ
チングして取り除く作業を行っている。この場合、オー
バエッチングが行われて、酸化シリコン膜からなるフィ
ールド絶縁膜4および酸化シリコン膜からなる側壁絶縁
膜8がエッチングされたとしても、上層の酸化シリコン
を含有する絶縁膜13(例えば数百オングストローム)
を別のエッチング工程によって行った後にこのエッチン
グ工程を行っていることによって、エッチング量が上層
の酸化シリコンを含有する絶縁膜13(例えば数百オン
グストローム)と比較して少なく、オーバエッチングも
少なくできるので、酸化シリコン膜からなるフィールド
絶縁膜4および酸化シリコン膜からなる側壁絶縁膜8が
極端にエッチングされることを防止できる。
【0080】その結果、接続孔15,16の形成の際
に、その下の半導体領域7やゲート電極6などにリーク
電流が発生するような破壊現象を防止することができる
ことによって、高信頼度の接続孔15,16を高い製造
歩留りをもって形成することができる。
【0081】前述した本実施の形態の半導体集積回路装
置およびその製造方法によれば、トレンチアイソレーシ
ョン構造の酸化シリコン膜からなるフィールド絶縁膜4
を有し、そのフィールド絶縁膜4を有する半導体基板1
の表面は平坦化されている。すなわち、フィールド絶縁
膜4の表面と素子活性領域であるp型のウエル3を備え
ている半導体基板1の表面とが同一の平面状態となって
おり、それらがCMP法を使用して平坦化されている。
また、半導体基板1の上にCVD法を使用して、酸化シ
リコン膜22を堆積した後、CMP法を使用して窒化シ
リコン膜21の表面までの不要な酸化シリコン膜22を
取り除くと共に酸化シリコン膜22の平坦化を行ってい
る。
【0082】したがって、本実施の形態のキャパシタ
は、平坦化されたフィールド絶縁膜4および平坦化され
た酸化シリコン膜22の上に形成していることにより、
前述した実施の形態1のキャパシタよりも平坦化された
キャパシタの構造とすることができる。
【0083】その結果、本実施の形態の半導体集積回路
装置およびその製造方法によれば、平坦化されたキャパ
シタを形成することができることによって、前述した実
施の形態1よりも大容量のキャパシタを狭い範囲に配置
することができる。その結果、本実施の形態のSRAM
を有する半導体集積回路装置におけるSRAMのSTC
型メモリセルは、メモリセルの蓄積ノード容量を増やす
ことができるので、メモリセルサイズの微細化や動作電
源電圧の低下に伴うα線ソフトエラー耐性の低下を防ぐ
ことができる。
【0084】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでも
ない。
【0085】例えば、本発明は、例えば半導体基板に半
導体素子としてCMOSFETを形成した態様以外に、
半導体基板にMOSFET、バイポーラトランジスタな
どの種々の半導体素子を形成した態様を採用することが
できる。また、半導体素子を形成する基板としては、半
導体基板とは別の基板であるSOI(Silicon on Insul
ator)構造の絶縁性領域の上にシリコンの単結晶薄膜が
形成されているSOI基板を用いることができる。
【0086】また、本発明は、前述した実施の形態1,
2のSRAMのSTC型メモリセルの構成要素としての
キャパシタを形成した態様以外に、種々の態様のSRA
MのSTC型メモリセルまたはDRAM(Dynamic Rand
om Access Memory)のSTC型メモリセルの構成要素と
してのキャパシタを形成した態様のメモリまたはメモリ
とロジックを備えているものなどの種々のキャパシタを
有する半導体集積回路装置に適用することができる。
【0087】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【0088】(1).本発明の半導体集積回路装置およ
びその製造方法によれば、酸化シリコンを含有する絶縁
膜に接続孔を形成する際に、エッチングストッパ膜とし
て機能する窒化シリコン膜が絶縁膜の下に配置されてい
ることによって、フォトリソグラフィ技術と選択エッチ
ング技術との合わせ精度が大きくなって、接続孔と酸化
シリコン膜からなるフィールド絶縁膜および酸化シリコ
ン膜からなる側壁絶縁膜が重なった状態となったとして
も、接続孔を形成する際のエッチングによって、酸化シ
リコン膜からなるフィールド絶縁膜および酸化シリコン
膜からなる側壁絶縁膜がエッチングされて破壊されるこ
とを防止できるので、それらの合わせずれがあってもそ
の合わせずれを考慮することなく微細加工をもって接続
孔を形成することができる。
【0089】また、接続孔を形成する際のエッチングに
よって、酸化シリコン膜からなるフィールド絶縁膜およ
び酸化シリコン膜からなる側壁絶縁膜がエッチングされ
て破壊されることが防止できるので、高信頼度の接続孔
を有する半導体集積回路装置を高製造歩留りをもって製
造することができる。
【0090】また、酸化シリコンを含有する絶縁膜にフ
ォトリソグラフィ技術と選択エッチング技術とを使用し
て、接続孔を形成する際に、その接続孔を形成する領域
にキャパシタの誘電体となる窒化シリコン膜を形成する
製造工程を使用してエッチングストッパ膜としての窒化
シリコン膜を配置していることによって、エッチングス
トッパ膜としての窒化シリコン膜を形成する製造工程と
して、キャパシタの誘電体となる窒化シリコン膜を形成
する製造工程と同一工程を使用しているので、製造工程
数を増加することなく、エッチングストッパ膜としての
窒化シリコン膜を容易に形成することができる。
【0091】(2).本発明の半導体集積回路装置およ
びその製造方法によれば、キャパシタを形成する領域の
ゲート電極に連結しているキャパシタの下部電極を窒化
チタン膜によって形成し、しかも、例えばプラズマアン
モニアまたはプラズマ窒素などの窒素を含む雰囲気ガス
に窒化チタン膜の表面をさらす処理を行っていることに
よって、窒化チタン膜の表面が分子量的に過剰なチタン
と窒素の反応が行えるので、安定した表面状態の窒化チ
タン膜とすることができる。また、その後、半導体基板
の全面にキャパシタの誘電体となる窒化シリコン膜を高
温加熱方式の熱CVD装置を使用して形成している。
【0092】したがって、窒化シリコン膜に水分などの
不要な物質を疎外でき、耐熱性のよい高信頼度でしかも
高性能な窒化シリコン膜とすることができる。また、窒
化シリコン膜の下の下部電極としての窒化チタン膜との
化学反応が防止できることによって、高信頼度でしかも
高性能な窒化シリコン膜とすることができる。
【0093】さらに、キャパシタを形成した後の製造工
程において、例えば酸化シリコンを含有する絶縁膜の形
成時に、キャパシタの領域が700℃〜900℃の高温
にさらされる場合があるが、前述した窒素を含む雰囲気
ガスに窒化チタン膜(キャパシタの下部電極)の表面を
さらす処理を行っているので、キャパシタの下部電極と
しての窒化チタン膜とその上の窒化シリコン膜とは非反
応性効果があって、それらの密着度が高く、それらの密
着性を低減することはない。その結果、キャパシタの容
量の変化および不良などを防止できるので、高信頼度で
高性能なキャパシタを有する半導体集積回路装置を製造
することができる。
【0094】(3).本発明の半導体集積回路装置およ
びその製造方法によれば、キャパシタを形成する領域
は、MOSFETが形成されている領域の間のフィール
ド絶縁膜の上に配置しており、MOSFETに影響され
なくて、フィールド絶縁膜の上に広い範囲のキャパシタ
を設計仕様に応じて形成できるので、設計仕様に応じて
大容量のキャパシタを配置することができる。その結
果、本発明のSRAMを有する半導体集積回路装置にお
けるSRAMのSTC型メモリセルは、メモリセルの蓄
積ノード容量を増やすことができるので、メモリセルサ
イズの微細化や動作電源電圧の低下に伴うα線ソフトエ
ラー耐性の低下を防ぐことができる。
【0095】(4).本発明の半導体集積回路装置およ
びその製造方法によれば、トレンチアイソレーション構
造の酸化シリコン膜からなるフィールド絶縁膜を有し、
そのフィールド絶縁膜を有する半導体基板の表面は平坦
化されている。すなわち、フィールド絶縁膜の表面と素
子活性領域である半導体基板の表面とが同一の平面状態
となっており、それらがCMP法を使用して平坦化され
ている。また、半導体基板の上に酸化シリコン膜を堆積
した後、CMP法を使用してゲート領域の窒化シリコン
膜の表面までの不要な酸化シリコン膜を取り除くと共に
酸化シリコン膜の平坦化を行っている。
【0096】したがって、本発明のキャパシタは、平坦
化されたフィールド絶縁膜および平坦化された酸化シリ
コン膜の上に形成していることにより、LOCOS構造
のフィールド絶縁膜の上に形成されたキャパシタよりも
平坦化されたキャパシタの構造とすることができる。
【0097】その結果、本発明の半導体集積回路装置お
よびその製造方法によれば、平坦化されたキャパシタを
形成することができることによって、LOCOS構造の
フィールド絶縁膜の上に形成されたキャパシタよりも大
容量のキャパシタを狭い範囲に配置することができる。
その結果、本発明のSRAMを有する半導体集積回路装
置におけるSRAMのSTC型メモリセルは、メモリセ
ルの蓄積ノード容量を増やすことができるので、メモリ
セルサイズの微細化や動作電源電圧の低下に伴うα線ソ
フトエラー耐性の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態であるSRAMを有する
半導体集積回路装置におけるSRAMのSTC型メモリ
セルを示す回路図である。
【図2】本発明の一実施の形態であるSRAMを有する
半導体集積回路装置およびその製造方法を説明するため
の図1に示すSRAMのSTC型メモリセルを模式的に
示す平面図である。
【図3】本発明の一実施の形態であるSRAMを有する
半導体集積回路装置の製造方法を示す断面図である。
【図4】本発明の一実施の形態であるSRAMを有する
半導体集積回路装置の製造方法を示す断面図である。
【図5】本発明の一実施の形態であるSRAMを有する
半導体集積回路装置の製造方法を示す断面図である。
【図6】本発明の一実施の形態であるSRAMを有する
半導体集積回路装置の製造方法を示す断面図である。
【図7】本発明の一実施の形態であるSRAMを有する
半導体集積回路装置の製造方法を示す断面図である。
【図8】本発明の一実施の形態であるSRAMを有する
半導体集積回路装置の製造方法を示す断面図である。
【図9】本発明の一実施の形態であるSRAMを有する
半導体集積回路装置の製造方法を示す断面図である。
【図10】本発明の一実施の形態であるSRAMを有す
る半導体集積回路装置の製造方法を示す断面図である。
【図11】本発明の他の実施の形態であるSRAMを有
する半導体集積回路装置の製造方法を示す断面図であ
る。
【図12】本発明の他の実施の形態であるSRAMを有
する半導体集積回路装置の製造方法を示す断面図であ
る。
【図13】本発明の他の実施の形態であるSRAMを有
する半導体集積回路装置の製造方法を示す断面図であ
る。
【図14】本発明の他の実施の形態であるSRAMを有
する半導体集積回路装置の製造方法を示す断面図であ
る。
【図15】本発明の他の実施の形態であるSRAMを有
する半導体集積回路装置の製造方法を示す断面図であ
る。
【図16】本発明の他の実施の形態であるSRAMを有
する半導体集積回路装置の製造方法を示す断面図であ
る。
【図17】本発明の他の実施の形態であるSRAMを有
する半導体集積回路装置の製造方法を示す断面図であ
る。
【図18】本発明の他の実施の形態であるSRAMを有
する半導体集積回路装置の製造方法を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 ウエル 3 ウエル 4 フィールド絶縁膜 5 ゲート絶縁膜 6 ゲート電極 7 半導体領域 8 側壁絶縁膜(サイドウォールスペーサ) 9 キャパシタの下部電極 10 窒化シリコン膜 11 接続孔 12 キャパシタの上部電極 13 酸化シリコンを含有する絶縁膜 14 レジスト膜 15 接続孔 16 接続孔 17 プラグ 18 プラグ 19 配線層 20 配線層 21 窒化シリコン膜 22 酸化シリコン膜 23 接続孔 24 接続孔 25 溝 C キャパシタ DL,/DL データ線 G1 ゲート電極 G2 ゲート電極 G3 ゲート電極 H1a〜H6a 接続孔 H1b〜H5b 接続孔 L1 ,L2 局所配線 Q1 ,Q3 負荷用MOSFET(PチャネルMOSFE
T) Q2 ,Q4 駆動用MOSFET(NチャネルMOSFE
T) Q5 ,Q6 転送用MOSFET(NチャネルMOSFE
T) Vcc 電源電圧 Vss 基準電圧 WL ワード線

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 キャパシタの誘電体としての窒化シリコ
    ン膜と同一の製造工程によって形成されている窒化シリ
    コン膜がMOSFETのソースおよびドレインの上に設
    けられている接続孔の側面の絶縁膜の下部に配置されて
    いることを特徴とする半導体集積回路装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体集積回路装置であ
    って、前記キャパシタは、複数のMOSFET間を分離
    するフィールド絶縁膜の上に配置されていることを特徴
    とする半導体集積回路装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の半導体集積回路
    装置であって、前記キャパシタの下部電極および上部電
    極またはその一方が窒化チタン膜を用いて形成されてい
    ることを特徴とする半導体集積回路装置。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1項に記載の半
    導体集積回路装置であって、前記キャパシタが形成され
    ている領域の下のフィールド絶縁膜は、LOCOS構造
    またはトレンチアイソレーション構造のフィールド絶縁
    膜であることを特徴とする半導体集積回路装置。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1項に記載の半
    導体集積回路装置であって、前記キャパシタは、SRA
    MまたはDRAMのSTC型メモリセルの構成要素であ
    ることを特徴とする半導体集積回路装置。
  6. 【請求項6】 基板の表面の選択的な領域を熱酸化し
    て、LOCOS構造の酸化シリコン膜からなるフィール
    ド絶縁膜を形成する工程と、その後、前記基板の素子形
    成領域にMOSFETを複数個形成すると共に前記フィ
    ールド絶縁膜の上に前記MOSFETの少なくとも1個
    以上のMOSFETにおけるゲート電極と連結している
    配線層を前記ゲート電極と同一の製造工程によって2列
    形成する工程と、 前記フィールド絶縁膜の上に、キャパシタの下部電極を
    前記2列の配線層の一方の配線層の表面と連結した状態
    で形成する工程と、その後、前記基板の全面に、キャパ
    シタの誘電体としての窒化シリコン膜を形成する工程
    と、その後、前記フィールド絶縁膜の上に、キャパシタ
    の上部電極を前記2列の配線層の他方の配線層の表面と
    連結した状態で形成する工程と、 前記基板の上に、酸化シリコンを含有する絶縁膜を形成
    する工程と、 前記MOSFETのソースおよびドレインとしての半導
    体領域の上の前記絶縁膜に接続孔をフォトリソグラフィ
    技術と選択エッチング技術とを使用して、前記窒化シリ
    コン膜をエッチングストッパ膜として形成する工程と、
    その後、前記接続孔の下部の前記窒化シリコン膜をエッ
    チングによって取り除く工程とを有することを特徴とす
    る半導体集積回路装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 基板の表面の選択的な領域に溝を形成
    し、その溝にトレンチアイソレーション構造の酸化シリ
    コン膜からなるフィールド絶縁膜を形成する工程と、そ
    の後、前記基板の素子形成領域に、ゲート電極の表面に
    窒化シリコン膜を有するMOSFETを複数個形成する
    と共に前記フィールド絶縁膜の上に前記MOSFETの
    少なくとも1個以上のMOSFETにおけるゲート電極
    と連結している配線層を前記ゲート電極およびその表面
    に形成されている窒化シリコン膜と同一の製造工程によ
    って2列形成する工程と、 前記基板の上に酸化シリコン膜を含有する絶縁膜を形成
    した後、前記ゲート電極の表面の前記窒化シリコン膜を
    エッチングストッパ膜として使用して、CMP法を使用
    して、前記酸化シリコンを含有する絶縁膜の表面を平坦
    化する工程と、 前記フィールド絶縁膜の上の前記2列の配線層の表面の
    窒化シリコン膜を取り除いた後、前記フィールド絶縁膜
    の上に、キャパシタの下部電極を前記2列の配線層の一
    方の配線層の表面と連結した状態で形成する工程と、そ
    の後、前記基板の全面に、キャパシタの誘電体としての
    窒化シリコン膜を形成する工程と、その後、前記フィー
    ルド絶縁膜の上に、キャパシタの上部電極を前記2列の
    配線層の他方の配線層の表面と連結した状態で形成する
    工程と、 前記基板の上に、酸化シリコンを含有する絶縁膜を形成
    する工程と、 前記MOSFETのソースおよびドレインとしての半導
    体領域の上の絶縁膜に接続孔をフォトリソグラフィ技術
    と選択エッチング技術とを使用して、前記窒化シリコン
    膜をエッチングストッパ膜として形成する工程と、その
    後、前記接続孔の下部の前記窒化シリコン膜をエッチン
    グによって取り除く工程と、その後、前記接続孔におけ
    る前記窒化シリコン膜の下にあった酸化シリコンを含有
    する絶縁膜をエッチングによって取り除く工程とを有す
    ることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
  8. 【請求項8】 請求項6または7記載の半導体集積回路
    装置の製造方法であって、前記キャパシタの下部電極を
    窒化チタン膜を用いて形成し、次いで窒素を含む雰囲気
    ガスに前記窒化チタン膜の表面をさらす処理を行い、そ
    の後、基板の全面にキャパシタの誘電体となる窒化シリ
    コンを高温加熱方式の熱CVD装置を使用して形成する
    ことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
  9. 【請求項9】 請求項6〜8のいずれか1項に記載の半
    導体集積回路装置の製造方法であって、前記基板に形成
    されている複数個のMOSFETには、複数個のCMO
    SFETが含まれており、しかもそれがSRAMのST
    C型メモリセルの構成要素となっていることを特徴とす
    る半導体集積回路装置の製造方法。
JP33735296A 1996-12-17 1996-12-17 半導体集積回路装置の製造方法 Expired - Fee Related JP3597334B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33735296A JP3597334B2 (ja) 1996-12-17 1996-12-17 半導体集積回路装置の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33735296A JP3597334B2 (ja) 1996-12-17 1996-12-17 半導体集積回路装置の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10178109A true JPH10178109A (ja) 1998-06-30
JP3597334B2 JP3597334B2 (ja) 2004-12-08

Family

ID=18307819

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP33735296A Expired - Fee Related JP3597334B2 (ja) 1996-12-17 1996-12-17 半導体集積回路装置の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3597334B2 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100869620B1 (ko) * 2001-06-18 2008-11-21 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 반도체 집적회로장치 및 그 제조방법
JP2011155312A (ja) * 2003-09-26 2011-08-11 Tokyo Electron Ltd 半導体装置,半導体装置の製造方法及び半導体製造装置
US8178404B2 (en) 2001-10-09 2012-05-15 Nxp B.V. Metal-insulator-metal (MIM) capacitor structure and methods of fabricating same
JP2017525137A (ja) * 2014-05-28 2017-08-31 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 加熱されたキャパシタ、及び加熱されたキャパシタを形成する方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100869620B1 (ko) * 2001-06-18 2008-11-21 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 반도체 집적회로장치 및 그 제조방법
US8178404B2 (en) 2001-10-09 2012-05-15 Nxp B.V. Metal-insulator-metal (MIM) capacitor structure and methods of fabricating same
JP2011155312A (ja) * 2003-09-26 2011-08-11 Tokyo Electron Ltd 半導体装置,半導体装置の製造方法及び半導体製造装置
JP2017525137A (ja) * 2014-05-28 2017-08-31 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 加熱されたキャパシタ、及び加熱されたキャパシタを形成する方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP3597334B2 (ja) 2004-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3535615B2 (ja) 半導体集積回路装置
US4805147A (en) Stacked static random access memory cell having capacitor
JPH09260510A (ja) 半導体集積回路装置およびその製造方法
JP2003068883A (ja) 半導体記憶装置
JP4471504B2 (ja) 半導体記憶装置
KR100215182B1 (ko) 전기적 도전성 접촉 스터드 및 sram 셀
US6534864B1 (en) Semiconductor memory device and method of fabricating the same
US6091628A (en) Static random access memory device and method of manufacturing the same
KR20040104404A (ko) 반도체 집적 회로 장치의 제조 방법 및 반도체 집적 회로장치
JP2570100B2 (ja) 半導体記憶装置
KR100396103B1 (ko) 반도체 기억 장치 및 그 제조 방법
JPH10163440A (ja) 半導体集積回路装置およびその製造方法
JP3597334B2 (ja) 半導体集積回路装置の製造方法
JPH07109863B2 (ja) 能動層2層積層記憶素子
JPH1154509A (ja) 半導体集積回路装置およびその製造方法
JPH1167932A (ja) 半導体集積回路装置の製造方法
JP2671466B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP4231212B2 (ja) 半導体集積回路装置およびその製造方法
JP3779386B2 (ja) 半導体集積回路の製造方法
US20050212054A1 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2877069B2 (ja) スタティック型半導体メモリ装置
JPH10270572A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JPH03114267A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JPH1079505A (ja) 半導体集積回路装置の製造方法
JPH06232372A (ja) 半導体記憶装置

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20031202

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040130

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040224

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040319

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20040430

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040817

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040908

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080917

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080917

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090917

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees