(57)【要約】【課題】層間絶縁膜を貫通するように形成した下部電極の外壁を露出する際、湿式エッチングに用いる薬液が下部電極の下層に浸透し、浸透した薬液により半導体装置がダメージを受けやすいという課題があった。【解決手段】層間絶縁膜２上に、湿式エッチングに耐性を備えたエッチング防止膜５、第一の絶縁膜６、該第一の絶縁膜６より前記湿式エッチングの速度が大きい第二の絶縁膜７をこの順で設ける成膜工程と、エッチング防止膜５、第一の絶縁膜６および第二の絶縁膜７を貫通する開口部８を形成する開口工程と、開口部８にキャパシタの下部電極１０を設ける下部電極形成工程と、第二の絶縁膜７を前記湿式エッチングで除去し下部電極１０を露出する除去工程とを有することを特徴とする。【選択図】図３
2010251406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンタクトプラグが埋設された層間絶縁膜上に、湿式エッチングに耐性を備えたエッチング防止膜、第一の絶縁膜、該第一の絶縁膜より前記湿式エッチングの速度が大きい第二の絶縁膜をこの順で設ける成膜工程と、
前記エッチング防止膜、前記第一の絶縁膜および前記第二の絶縁膜を貫通する開口部を形成する開口工程と、
前記開口部にキャパシタの下部電極を設ける下部電極形成工程と、
前記第二の絶縁膜を前記湿式エッチングで除去し前記下部電極を露出する除去工程とを有することを特徴とする、半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記成膜工程は、前記第二の絶縁膜上に、前記第二の絶縁膜より前記湿式エッチングの速度が小さい第三の絶縁膜を設ける操作を有し、
前記開口工程は、前記開口部内の前記第二の絶縁膜を選択的にサイドエッチングする操作を有し、
前記除去工程は、前記第三の絶縁膜を除去する操作を有することを特徴とする、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第三の絶縁膜は、不純物を実質的に含まない酸化シリコン膜であることを特徴とする、請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記成膜工程は、前記第二の絶縁膜上に、前記湿式エッチングに耐性を備えた第三の絶縁膜を設ける操作を有し、
前記下部電極形成工程と前記除去工程の間に、前記第三の絶縁膜のパターニングを行い、前記下部電極を保持するサポートを形成する工程をさらに有することを特徴とする、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第三の絶縁膜は、窒化シリコン膜であることを特徴とする、請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記コンタクトプラグと前記下部電極との間に、導通パッドを設ける工程を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記第一の絶縁膜は、不純物を実質的に含まない酸化シリコン膜であり、前記第二の絶縁膜は、不純物として少なくともリンを含んだ酸化シリコン膜であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記第一の絶縁膜および前記第二の絶縁膜は共にＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏ−Ｐｈｏｓｐｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）膜であり、
前記第一の絶縁膜に含まれるリンの濃度が、前記第二の絶縁膜に含まれるリンの濃度よりも低いことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記エッチング防止膜は窒化シリコン膜であり、
前記湿式エッチングはフッ酸を含有した薬液を用いて行われることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法により製造された半導体装置であって、コンタクトプラグが埋設された層間絶縁膜上にエッチング防止膜が設けられ、該エッチング防止膜上に第一の絶縁膜が設けられていることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の微細化の進展に伴い、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）素子を構成するメモリセルの面積も縮小している。そのため、メモリセルを構成するキャパシタ素子において十分な静電容量を確保するために、キャパシタを立体形状に形成することが一般に行われている。具体的にはキャパシタの下部電極をシリンダー型（円筒型）あるいはピラー型（柱型）として、下部電極の外壁をキャパシタとして利用することで表面積を拡大することが可能となる（特許文献１、２）。
また、キャパシタの電極材料として金属を用いた、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  Ｍｅｔａｌ）型キャパシタが一般的に用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１６６８８号公報
【特許文献２】特開２００６−１９１０２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
キャパシタの下部電極の外壁を用いてキャパシタを形成するには、層間絶縁膜を貫通するように形成した電極の外壁を露出させた後に、電極表面を覆うように誘電体膜（絶縁体膜）を形成する必要がある。
層間絶縁膜は一般に酸化シリコン（ＳｉＯ２）を主成分とする絶縁膜で形成されるため、フッ酸（ＨＦ）を含有した薬液で湿式エッチング（ウェットエッチング）を行うことによって、層間絶縁膜を除去し、電極を露出させることができる。
湿式エッチングに際しては、キャパシタの下層に位置するトランジスタ素子等にダメージを与えないように、薬液に対してエッチング耐性を備えた窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）膜が、キャパシタの底部（下部電極の底部）に接触するように設けられる。
【０００５】
しかしながら、従来の窒化シリコン膜を用いた薬液の浸透防止対策は完全ではなく、キャパシタの下層に浸透した薬液によってダメージが生じ、ＤＲＡＭ等の半導体装置の製造における歩留まりが低下すると言う問題があった。
この問題点について、図面を参照して説明する。
【０００６】
図１３は従来のキャパシタを備えた半導体装置（ＤＲＡＭ素子）の工程図である。
半導体基板５１上には酸化シリコンを用いた層間絶縁膜５２が形成され、コンタクトプラグ５３が設けられている。層間絶縁膜５２の表面には、窒化シリコン膜５５が設けられている。シリンダー状に形成したキャパシタの下部電極６０は、窒化シリコン膜５５を貫通しコンタクトプラグ５３と接触して設けられている。なお、図１３においては、窒化シリコン膜５５に積層していた酸化シリコンからなる層間絶縁膜を、フッ酸をエッチャントとする湿式エッチングで除去して、下部電極６０を露出させた状態を示している。
【０００７】
フッ酸を用いた酸化シリコンからなる層間絶縁膜の湿式エッチングに際しては、下部電極６０の底部および窒化シリコン膜５５が薬液にさらされる時間が長くなるに従い、矢印で示した経路Ａ、Ｂによって、フッ酸が層間絶縁膜５２に染み込む場合がある。
【０００８】
経路Ａでは、下部電極６０の底部に位置する電極材料を薬液が浸透して、下層の層間絶縁膜５２に染み込んでいる。これは下部電極６０の材料に窒化チタン（ＴｉＮ）のような金属材料を用いた場合に発生する。すなわち窒化チタンは柱状結晶構造を備えた材料であり、結晶粒界面に沿って、薬液が浸透していくためである。このため下部電極６０の膜厚が薄い場合には、薬液の下層への浸透が生じる。
【０００９】
また、経路Ｂでは、窒化シリコン膜５５と下部電極６０の接触面を介して、薬液が下層へ浸透している。
特許文献２では経路Ｂに係る薬液の浸透を防止するために、窒化シリコン膜５５上に非晶質カーボン膜を設けることを提案している。
本発明者は、このような構造にした場合、次のような新たな問題が発生することを見出した。
【００１０】
層間絶縁膜に用いる酸化シリコンと非晶質カーボンとでは材料の組成が異なるため、電極を形成するための開口部（ホール）を形成する際のドライエッチングを、同じ条件設定のまま実施することができない。また、半導体装置の微細化に伴って、電極を形成するための開口部は、非常に高いアスペクト比で形成する必要がある。開口部のアスペクト比が増加するに伴い、ドライエッチングで均一な形状の開口部を形成することが困難となり、特に開口部の底部では、開口部を所望の形状に維持するのが困難となる。開口部の底部に非晶質カーボンのような異質な材料を設けると、さらにエッチングが困難となり、微細な開口部を所望の形状に形成することができない。このため、導通不良が起きてしまう。また、下部電極形成後に、堆積した非晶質カーボンを除去する工程を新たに設ける必要があり、製造コストが増加する。
なお、非晶質カーボン膜を設けることなく、単に窒化シリコン膜５５の膜厚を厚くすることでも、経路Ｂに係る薬液の浸透を抑制することは可能となるが、非晶質カーボンの場合と同様に、キャパシタ電極形成用の開口部の底部に位置する窒化シリコン膜は、開口部の形成に関しては好ましくなく、できるだけ膜厚を薄くする（膜厚５０ｎｍ程度以下にする）必要がある。
さらに、半導体基板に加わる応力緩和の点からも、窒化シリコン膜５５は、できるだけ膜厚を薄くする方が好ましい。
このため、窒化シリコン膜５５の単層構造では、薬液の浸透を防止することが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の半導体装置の製造方法は、コンタクトプラグが埋設された層間絶縁膜上に、湿式エッチングに耐性を備えたエッチング防止膜、第一の絶縁膜、該第一の絶縁膜より前記湿式エッチングの速度が大きい第二の絶縁膜をこの順で設ける成膜工程と、前記エッチング防止膜、前記第一の絶縁膜および前記第二の絶縁膜を貫通する開口部を形成する開口工程と、前記開口部にキャパシタの下部電極を設ける下部電極形成工程と、前記第二の絶縁膜を前記湿式エッチングで除去し前記下部電極を露出する除去工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の半導体装置の製造方法は、成膜工程で設けたエッチング防止膜、第一の絶縁膜および第二の絶縁膜を貫通する開口部を形成し、該開口部にキャパシタの下部電極を設ける。その後、第二の絶縁膜を湿式エッチングで除去することで、キャパシタの下部電極を露出する。除去工程では、第二の絶縁膜は、そのエッチング速度が第一の絶縁膜のエッチング速度より大きいため優先的に除去され、エッチング速度が小さい第一の絶縁膜は十分な厚みを維持して残存できる。このため、除去工程において、湿式エッチングの薬液が第一の絶縁膜と下部電極との境界から層間絶縁膜に染み込むことを防止できる。加えて、非晶質カーボンのような異質な材料の膜を設ける必要がないため、容易に微細な開口部を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の半導体装置の製造方法を説明するＤＲＡＭ素子の工程図である。
【図２】本発明の半導体装置の製造方法を説明するＤＲＡＭ素子の工程図である。
【図３】本発明の半導体装置の製造方法を説明するＤＲＡＭ素子の工程図である。
【図４】本発明の半導体装置の製造方法を説明するＤＲＡＭ素子の工程図である。
【図５】本発明の半導体装置を説明するＤＲＡＭ素子の断面模式図である。
【図６】本発明の半導体装置の製造方法を説明するＤＲＡＭ素子の天面図である。
【図７】本発明の半導体装置の製造方法を説明するＤＲＡＭ素子の工程図である。
【図８】本発明の半導体装置の製造方法を説明するＤＲＡＭ素子の工程図である。
【図９】本発明の半導体装置の製造方法を説明するＤＲＡＭ素子の工程図である。
【図１０】本発明の半導体装置の製造方法を説明するＤＲＡＭ素子の工程図である。
【図１１】本発明の半導体装置の製造方法を説明するＤＲＡＭ素子の工程図である。
【図１２】本発明の半導体装置の製造方法を説明するＤＲＡＭ素子の工程図である。
【図１３】従来の半導体装置の製造方法を説明するＤＲＡＭ素子の工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明について、以下に例を挙げて説明する。
（半導体装置）
まず、本発明の半導体装置の製造方法により得られる半導体装置について説明する。本発明の半導体装置は、層間絶縁膜上にエッチング防止膜が設けられ、該エッチング防止膜上に第一の絶縁膜が設けられたものである。本発明の半導体装置の一例について、図５を用いて説明する。図５は、半導体装置であるＤＲＡＭ素子２０の断面模式図である。
【００１５】
図５に示すとおり、ＤＲＡＭ素子２０は、半導体基板１と、層間絶縁膜２と、エッチング防止膜５と、第一の絶縁膜６と、下部電極１０とで概略構成されている。半導体基板１上には、コンタクトプラグ３が埋設された層間絶縁膜２が設けられている。層間絶縁膜２上にはエッチング防止膜５が設けられ、エッチング防止膜５上には第一の絶縁膜６が設けられている。下部電極１０は、第一の絶縁膜６およびエッチング防止膜５を貫通して設けられ、コンタクトパッド４を介してコンタクトプラグ３と接続されている。下部電極１０は、その中心軸がコンタクトパッド４およびコンタクトプラグ３の中心軸と略一致するように設けられている。下部電極１０には、その表面を覆うように誘電体膜１１が設けられ、誘電体膜１１の表面を覆うように上部電極１２が設けられている。下部電極１０と誘電体膜１１と上部電極１２とで、キャパシタ１３が構成されている。また、半導体基板上には、図示しないＭＯＳトランジスタ等の半導体素子が形成されている。これらの半導体素子は、層間絶縁膜２に埋め込まれている。
【００１６】
（半導体装置の製造方法）
本発明の半導体装置の製造方法は、コンタクトプラグが埋設された層間絶縁膜上に、湿式エッチングに耐性を備えたエッチング防止膜、第一の絶縁膜、該第一の絶縁膜より前記湿式エッチングの速度（エッチング速度）が大きい第二の絶縁膜をこの順で設ける成膜工程と、前記エッチング防止膜、第一の絶縁膜および前記第二の絶縁膜を貫通する開口部を形成する開口工程と、前記開口部にキャパシタの下部電極を設ける下部電極形成工程と、前記第二の絶縁膜を湿式エッチングで除去し前記下部電極を露出する除去工程とを有する。
【００１７】
本発明の半導体装置の製造方法の一実施形態について、図１〜５を用いて説明する。図１〜４は、本発明の半導体装置の製造方法を示すＤＲＡＭ素子の工程図であり、キャパシタ製造工程を示す。
【００１８】
＜成膜工程＞
成膜工程は、コンタクトプラグが埋設された層間絶縁膜上に、エッチング防止膜、第一の絶縁膜、第二の絶縁膜をこの順に設ける工程である。成膜工程について、図１を用いて説明する。
【００１９】
図１に示すとおり、トランジスタ素子等（図示せず）を形成した半導体基板１上に、酸化シリコン等を堆積して層間絶縁膜２を設け、層間絶縁膜２内に、多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）やタングステン（Ｗ）等を用いて、半導体基板１と接続するコンタクトプラグ３を設ける。こうして、コンタクトプラグ３が埋設された層間絶縁膜２が、半導体基板１上に設けられる。層間絶縁膜２上に、コンタクトプラグ３の天面と接続するように、導通パッドであるコンタクトパッド４を設ける。コンタクトパッド４は、窒化タングステン（ＷＮ）およびタングステンを積層した膜を用いて、膜厚３０ｎｍ程度に設ける（導通パッドを設ける工程）。コンタクトパッド４および層間絶縁膜２の表面を覆うように、窒化シリコンからなるエッチング防止膜５を５０ｎｍ程度の膜厚に設ける。エッチング防止膜５は、後述の開口工程で湿式エッチングにより開口部を形成する際、エッチングストッパとなる膜である。
次いで、エッチング防止膜５上に、第一の絶縁膜６を膜厚５００ｎｍ程度に設け、さらに第一の絶縁膜６上に第二の絶縁膜７を膜厚１５００ｎｍ程度に設ける（以上、成膜工程）。
【００２０】
第二の絶縁膜７は、酸化シリコンを主成分し、そのエッチング速度が第一の絶縁膜６のエッチング速度より大きいものである。
第二の絶縁膜７は、例えば、ＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏ−Ｐｈｏｓｐｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）膜が挙げられる。ＢＰＳＧ膜は、ボロンおよびリンが不純物ドーパントとして添加された酸化シリコン膜で、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン；Ｔｅｔｒａ  Ｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｏｒｔｈｏ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ）を原料とし、ドーパント原料としてＴＥＢ（ｔｒｉ−ｅｔｈｙｌ  ｂｏｒａｔｅ）およびＴＭＯＰ（ｔｒｉ−ｍｅｔｈｙｌ  ｏｒｔｈｏ  ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）を用い、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｎ）法によって設けることができる。
エッチング速度は、第二の絶縁膜７の不純物ドーパントの濃度により調節できる。［第二の絶縁膜のエッチング速度］／［第一の絶縁膜のエッチング速度］で表されるエッチング速度比は、１０／１程度になるように調整することが好ましい。
【００２１】
第一の絶縁膜６は、酸化シリコンを主成分とし、そのエッチング速度が第二の絶縁膜７よりも小さいものである。
第一の絶縁膜６は、例えば、ＴＥＯＳを原料としたプラズマＣＶＤ法によって設けられ、実質的に不純物を含まない酸化シリコン膜が挙げられる。あるいは、後述する除去工程において、第二の絶縁膜７よりもエッチング速度が小さくなる範囲で不純物がドーピングされた酸化シリコン膜が挙げられる。ドーピングされた酸化シリコン膜としては、例えば、第二の絶縁膜７をＢＰＳＧ膜とした場合、第二の絶縁膜７よりもリンのドーピング濃度が低いＢＰＳＧ膜を用いることでエッチング速度を小さくすることができる。第一の絶縁膜６にドーピングされた酸化シリコン膜を用いる場合には、エッチング速度比がなるべく大きくなるように、不純物のドーピング濃度の選択を行えばよい。このように第一の絶縁膜６と第二の絶縁膜７とのエッチング速度比を大きくする観点から、第一の絶縁膜６は、実質的に不純物を含まない酸化シリコン膜が好ましい。
【００２２】
＜開口工程＞
開口工程は、成膜工程で設けたエッチング防止膜、第一の絶縁膜および第二の絶縁膜を貫通する開口部を形成する工程である。開口工程について、図２を用いて説明する。
【００２３】
異方性ドライエッチングにより、エッチング防止膜５、第一の絶縁膜６および第二の絶縁膜７を貫通する開口部（ホール）８を形成し、コンタクトパッド４の表面を露出させる。この際に、第一の絶縁膜６と第二の絶縁膜７は共に酸化シリコンを共通の主要材料とした絶縁膜であるため、特にドライエッチング条件の変更等を行う必要がなく、第一の絶縁膜６と第二の絶縁膜７を貫通する開口部８を容易に形成できる。また、エッチング防止膜５は、膜厚が５０ｎｍ程度と非常に薄いので、容易にエッチング防止膜５を貫通する開口部８を形成できる。
【００２４】
開口部８を形成するための異方性ドライエッチングには、例えば、フッ素を含有するエッチングガス（例えば、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、ＣＨＦ３等）を用いたドライエッチング法を用いることができる。
【００２５】
＜下部電極形成工程＞
下部電極形成工程は、開口工程で形成した開口部にキャパシタの下部電極を設ける工程である。下部電極形成工程について、図３を用いて説明する。
【００２６】
図３に示すとおり、開口部８の内側面に、下部電極材料を膜厚３０ｎｍ程度に堆積した下部電極膜を設ける。開口部８および第二の絶縁膜７の上面に下部電極材料を積層した後、前記下部電極膜をドライエッチングまたはＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）により、開口部８の内壁部分にのみ残存させることで、有底筒状の下部電極１０を設ける。
下部電極１０の底部１０ａを保護するために、フォトレジスト膜または酸化シリコン膜等の埋込膜を開口部８に充填してからドライエッチングやＣＭＰを行ってもよい。埋込膜は、ドライエッチングに用いるエッチングガスや、ＣＭＰに用いるスラリが開口部８内に流入することを防ぐために設けられる。
埋込膜として酸化シリコン膜を充填した場合には、後述の除去工程で埋込膜が除去されるので、開口部８内に残存させたままでよい。この場合の埋込膜は、第二の絶縁膜７と同じ材質の膜がよい。埋込膜としてフォトレジスト膜を充填した場合には、下部電極１０を形成後、酸素ガスを用いたアッシング等により開口部８内から埋込膜を除去する。
【００２７】
下部電極１０の材料は、例えば、高融点金属である、窒化チタン（ＴｉＮ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）等やそれらの積層膜が挙げられ、中でも窒化チタンが好ましい。
【００２８】
＜除去工程＞
除去工程は、第二の絶縁膜を湿式エッチングで除去し下部電極を露出する工程である。除去工程について、図３、４を用いて説明する。
【００２９】
フッ酸（ＨＦ）を主原料とする薬液を用いた湿式エッチングにより、第二の絶縁膜７を除去する。除去工程は、第一の絶縁膜６を膜厚ｔ１が３００ｎｍ程度で残存するように湿式エッチングを終了する。この際、第一の絶縁膜６は、第二の絶縁膜７よりもエッチング速度が小さいため、第二の絶縁膜７が除去された後、薬液と接触しても容易に除去されない。このため、所望の膜厚で第一の絶縁膜６を残存させ、第二の絶縁膜７を除去し、下部電極１０の側壁（外壁）１０ｂを露出することができる。
そして、薬液の浸透を防止するのに十分な膜厚の酸化シリコン膜６が残存するため、経路Ｂ（図１３）での薬液の浸透を防止できる。
さらに、下部電極１０の底部１０ａと接するコンタクトパッド４が設けられているため、経路Ａ（図１３）での薬液の浸透も防止できる。
なお、「下部電極形成工程」において、開口部８の内部を酸化シリコン膜で充填した場合には、第二の絶縁膜７を除去する湿式エッチングによって同時に除去される。加えて、下部電極１０の底部１０ａは、薬液にさらされる時間が短くなり、図１３の経路Ａのような層間絶縁膜２への薬液の浸透を防止できる。従って、開口部８の内部を酸化シリコン膜で充填した場合には、コンタクトパッド４を設けない場合でも、経路Ａでの薬液の浸透を防止できる。
【００３０】
＜キャパシタ形成工程＞
除去工程で露出した下部電極１０は、さらに以下のキャパシタ形成工程によりキャパシタとすることができる。
図５に示すように、露出した下部電極１０の表面を覆うように、誘電体膜１１を設ける。即ち、誘電体膜１１は、有底筒状の下部電極１０の内側面と外側面の両面に設けられる。加えて、誘電体膜１１は下部電極１０の表面のみならず、第一の絶縁膜６の表面にも設けられる。次いで、誘電体膜１１の表面を覆うように、上部電極１２を設ける。こうして、下部電極１０、誘電体膜１１および上部電極１２からなる、キャパシタ１３が設けられる。
【００３１】
誘電体膜１１は、例えば、ＡＬＤ法（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（原子層堆積法））により形成できる。誘電体膜１１の材料としては、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）等が挙げられる。誘電体膜１１の膜厚は、例えば６〜１０ｎｍとすればよい。
【００３２】
上部電極１２は、例えば、ＣＶＤ法による成膜により形成できる。上部電極１２としては、窒化チタン、チタン、タングステン、白金、ルテニウム等やそれらの積層膜等が挙げられる。上部電極１２の膜厚は、例えば１００ｎｍ程度とすればよい。
【００３３】
以上の工程により、ＤＲＡＭ素子２０を得ることができる。
【００３４】
上述のように、本発明の半導体装置の製造方法は、除去工程において第二の絶縁膜を湿式エッチングにより除去する。この際、第一の絶縁膜は、第二の絶縁膜よりもエッチング速度が小さいため、任意の膜厚で残される。そして、比較的薄い膜厚で形成されるエッチング防止膜を過度にエッチングすることを防止できる。このため、下部電極と、エッチング防止膜または第一の絶縁膜との境界から下層の層間絶縁膜に薬液が浸透することを防止できる。さらに、コンタクトパッドを設けることで、下部電極の底部から下層の層間絶縁膜に薬液が浸透することを防止できる。この結果、層間絶縁膜への薬液の浸透による不良品発生を防止し、半導体装置の製造歩留まりの向上が図れる。
加えて、開口工程は、第一の絶縁膜６と第二の絶縁膜７とが、共に酸化シリコンを主成分とするため、湿式エッチングを変えることなく開口部を形成できる。さらに、第一の絶縁膜により薬液の下層への浸透を防止できるため、エッチング防止膜の膜厚を厚くする必要がない。従って、開口工程では、開口部の底部に位置するエッチング防止膜が容易にエッチングされるため、アスペクト比の高い開口部を容易に形成することができる。このため、下部電極の高さを高くして、静電容量の増大を図ることができる。
【００３５】
本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。
上述の実施形態では、コンタクトプラグ３とコンタクトパッド４と下部電極１０とは、下部電極１０の中心軸がコンタクトパッド４およびコンタクトプラグ３の中心軸と略一致するように配置されている。しかし、本発明においては、コンタクトプラグ３と、コンタクトパッド４と、下部電極１０との中心軸は必ずしも揃っていなくてもよい。このような、コンタクトプラグ３とコンタクトパッド４と下部電極１０との配置について、図６〜７を用いて説明する。図６は、コンタクトプラグ３と、コンタクトパッド４と、下部電極１０との位置関係を説明する天面図である。図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図であり、除去工程後の半導体装置の断面図である。
【００３６】
図６、７に示すとおり、コンタクトプラグ３の中心軸Ｏと、コンタクトパッド４の中心軸Ｐと、下部電極１０の中心軸Ｑとは、相互にずれている。また、コンタクトプラグ３の天面は、図６に示したように、コンタクトパッド４に完全に覆われていなくてもよい。このような配置においても、コンタクトパッド４を設けることで、下部電極１０はコンタクトパッド４を介してコンタクトプラグ３との導通が確保できる。
即ち、成膜工程において、コンタクトパッド４は、コンタクトプラグ３の天面の一部と接触するように形成することができる。
また、開口工程において、開口部は、その中心軸をコンタクトパッド４の中心軸やコンタクトプラグの中心軸とずらして設けることができる。ただし、下部電極１０は底部１０ａの全面がコンタクトパッド４と接触するように設ける。このような配置にすることで、下部電極１０の底部１０ａの平面形状と位置を最適化して、隣接して配置される下部電極間の距離が均等となるようにすることができる。これにより、隣接する下部電極間の短絡を防止しながら電極のサイズ（平面形状）を拡大できるので、キャパシタの静電容量を増加させることができる。
【００３７】
このような、コンタクトプラグ３とコンタクトパッド４と下部電極１０との配置としても、本発明を適用することによって、エッチング防止膜５より下層の層間絶縁膜２への薬液の浸透を防止できる。
【００３８】
上述の実施形態では、除去工程において、第一の絶縁膜６を膜厚ｔ１が３００ｎｍ程度となうように湿式エッチングを行っているが、除去工程はこれに限定されない。例えば、図８に示すように、第二の絶縁膜を除去した後、さらに湿式エッチングを続けて第一の絶縁膜６の膜厚ｔ２を５０〜１００ｎｍ程度としてもよい。第一の絶縁膜６は湿式エッチングでのエッチング速度が遅いので、残膜を正確に制御することが容易である。この際、最初に堆積した第一の絶縁膜６および第二の絶縁膜の膜厚のばらつきによって、エッチング防止膜５の一部が露出して薬液にさらされた場合でも、薬液にさらされる時間が短縮されるため、薬液の浸透を抑制できる。
図８に示したように、第一の絶縁膜６の膜厚ｔ２を１００ｎｍ以下となるようにする場合には、コンタクトパッド４を設けた構造としておくことが好ましい。コンタクトパッド４を配置することにより、下部電極１０の底部のエッチング防止膜５が露出した場合でも、層間絶縁膜２に至るまでの経路が長くなるため、経路Ｂでの薬液浸透（図１３）を防止できる。
このように、第一の絶縁膜６の膜厚ｔ２をできるだけ薄くすることで、キャパシタの静電容量を増加できる。
【００３９】
上述の実施形態では、下部電極１０を有底筒状に形成しているが、本発明はこれに限定されず、例えば、図９に示すように、下部電極は、中空構造でないピラー型（柱型）の下部電極１０Ａとしてもよい。
係るピラー型の下部電極１０Ａは、例えば、開口工程で形成された開口部８（図２参照）内を満たすように下部電極材料を充填することで形成できる。
このようなピラー型の下部電極１０Ａを設けることで、経路Ａでの薬液浸透（図１３参照）は完全に防止される。
【００４０】
上述の実施形態では、成膜工程でエッチング防止膜５上に第一の絶縁膜６と第二の絶縁膜７とを設けていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１０に示すように、第二の絶縁膜７上に、実質的に不純物を含まない酸化シリコン膜１５を第三の絶縁膜として設けてもよい（第二の絶縁膜より湿式エッチングの速度が小さい第三の絶縁膜を設ける操作）。前記酸化シリコン膜１５は、例えばプラズマＣＶＤ法にて設けることができる。
半導体装置の微細化に伴い、開口部８のアスペクト比をさらに大きくすると、開口部８を形成する際のドライエッチングにて、開口部８は、その底部８ａの面積が天面８ｂの面積より小さくなり、テーパー形状となりやすい（図１０）。テーパー形状の開口部８を用いて下部電極を設けると、所望する表面積よりも小さい表面積の下部電極となりやすい。表面積が不十分であると、所望する静電容量が得られない。
【００４１】
ここで、成膜工程で酸化シリコン膜１５を設け、開口工程で開口部８を形成した後、さらにアンモニア過水（ＡＰＭ）等の薬液を用いた湿式エッチングにより、開口部８の第二の絶縁膜７を選択的にサイドエッチングし、第二の絶縁膜７に形成された孔を拡張することができる（拡張操作）。
そして、図１１に示すように、前記拡張操作により第二の絶縁膜７の孔を拡張した開口部８Ａの内側面に下部電極材料を堆積することで、下部電極１０Ｂを設ける。さらに、除去工程では、第二の絶縁膜７を除去すると共に、酸化シリコン膜１５を除去し（第三の絶縁膜を除去する操作）、下部電極１０Ｂを露出することができる。
下部電極１０Ｂは、図４に示す下部電極１０に比べて表面積が大きいため、キャパシタの静電容量を増加できる。
このように成膜工程で第三の絶縁膜を形成し、かつ、開口工程に拡張操作を設けることで、下部電極１０Ｂのような表面積の大きい下部電極を容易に形成できる。
【００４２】
また、例えば、図１２に示すように、第二の絶縁膜７の上部に、窒化シリコン膜１６を第三の絶縁膜として形成（湿式エッチングに耐性を備えた第三の絶縁膜を設ける操作）してもよい。そして、下部電極１０の形成後に、窒化シリコン膜１６をパターニングし、パターニングされた窒化シリコン膜１６を所定の方向にメモリセル領域の外部まで延在する帯状のパターンとする（下部電極を保持するサポートを形成する工程）。
パターニングされた窒化シリコン膜１６は、下部電極１０の上端を保持するサポートとして機能する。このため、除去工程の際に下部電極１０が倒壊するのを防止できる。従って、キャパシタの静電容量を増加させるために下部電極１０の高さを高くしても、下部電極１０が倒壊することを防止できる。
【符号の説明】
【００４３】
１、５１    半導体基板
２、５２    層間絶縁膜
３、５３    コンタクトプラグ
４          コンタクトパッド
５          エッチング防止膜
６          第一の絶縁膜
７          第二の絶縁膜
８、８Ａ    開口部
１０、１０Ａ、１０Ｂ、６０    下部電極
２０        ＤＲＡＭ素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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