(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）半導体基板上の第１絶縁膜内で前記半導体基板内の活性領域につながるようにコンタクトパッドを形成する段階と、（ｂ）前記コンタクトパッド上にエッチング阻止膜としてシリコン窒化膜を形成する段階と、（ｃ）前記シリコン窒化膜上に第２絶縁膜を形成する段階と、（ｄ）前記第２絶縁膜の一部を除去して前記シリコン窒化膜の一部の表面を露出させる段階と、（ｅ）所定のエッチング液を用いた湿式エッチング法により、前記コンタクトパッドの表面及び前記第１絶縁膜の一部が露出されるように前記シリコン窒化膜の露出部分及び前記第２絶縁膜の下のシリコン窒化膜の一部を除去する段階と、（ｆ）前記第２絶縁膜及び露出された前記コンタクトパッドの露出面に、前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜との間に延在した突出部分を有するストレージ電極用導電層を形成する段階と、（ｇ）前記ストレージ電極用導電層の上部、第２絶縁膜及び前記シリコン窒化膜を除去して分離されたシリンダ形ストレージ電極を形成する段階とを含むことを特徴とする半導体素子のシリンダ形ストレージ電極の製造方法。
【請求項２】
前記コンタクトパッドは、ポリシリコン膜を使って形成することを特徴とする請求項１に記載の半導体素子のシリンダ形ストレージ電極の製造方法。
【請求項３】
前記シリコン窒化膜の膜厚は、１００〜５００Åであることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子のシリンダ形ストレージ電極の製造方法。
【請求項４】
前記（ｅ）段階でのエッチング液は、リン酸溶液であることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子のシリンダ形ストレージ電極の製造方法。
【請求項５】
前記（ｅ）段階での湿式エッチング工程は、１００〜１７０℃の温度で行なうことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子のシリンダ形ストレージ電極の製造方法。
【請求項６】
前記（ｅ）段階での湿式エッチング工程は、４〜３０分間行なうことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子のシリンダ形ストレージ電極の製造方法。
【請求項７】
前記ストレージ電極用導電層は、ポリシリコン膜を使って形成することを特徴とする請求項１に記載の半導体素子のシリンダ形ストレージ電極の製造方法。
【請求項８】
前記（ｆ）段階は、ストレージ電極用導電層のドーピングを拡散により行なうことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子のシリンダ形ストレージ電極の製造方法。
【請求項９】
前記（ｇ）段階は、（ｇ−１）前記ストレージ電極用導電層上に流動性酸化膜を形成する段階と、（ｇ−２）全面にエッチバック工程を行ない、前記第２絶縁膜が露出されるように前記第２絶縁膜、ストレージ電極用導電層及び流動性酸化膜の一部を除去する段階と、（ｇ−３）前記第２絶縁膜及びシリコン窒化膜を順次除去する段階とを含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子のシリンダ形ストレージ電極の製造方法。
【請求項１０】
前記流動性酸化膜は、ＵＳＧ膜またはＢＰＳＧ膜であることを特徴とする請求項９に記載の半導体素子のシリンダ形ストレージ電極の製造方法。
【請求項１１】
前記流動性酸化膜は、化学気相蒸着法により形成することを特徴とする請求項９に記載の半導体素子のシリンダ形ストレージ電極の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子のキャパシタ製造方法に係り、特に半導体素子のシリンダ形ストレージ電極の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、半導体素子の集積度が高くなるにつれて、パターンの微細化も次第に進んでおり、このため、多くの問題が現れている。特に、ダイナミックランダムアクセスメモリ（Dynamic Random Access Memory、以下、ＤＲＡＭ）などの高集積半導体メモリ素子においては、メモリセルの占める面積が減少し続ける一方である。したがって、減少されたセル領域を補償するために、メモリセルの特性を向上させるための方法が望まれている。ＤＲＡＭ素子において、メモリセルの特性は、メモリセルを構成するセルキャパシタの容量に依存している。別の言い方をすれば、セルキャパシタンスが増大するほどメモリセルの特性、例えば、低電圧特性及びアルファ（α）粒子に起因するソフトエラー特性は向上される。このようなセルキャパシタンスはキャパシタのストレージ電極の表面積に比例するので、ストレージ電極の表面積を増大させることによって、高性能のメモリセルを具現することができる。したがって、限られた面積内に表面積の広がったストレージ電極を形成するために３次元的な構造をもつストレージ電極、例えば、シリンダ形ストレージ電極を形成する方法が提案されている。
【０００３】
図１ないし図４は、従来のシリンダ形ストレージ電極の製造方法の問題点を説明するための断面図である。
まず、図１を参照すれば、素子分離領域（図示せず）によって限定される活性領域１１０をもった半導体基板１００上に層間絶縁膜１２０を形成する。次に、層間絶縁膜１２０上に所定のフォトレジスト膜パターン（図示せず）を形成した後に、そのフォトレジスト膜パターンをエッチングマスクとして層間絶縁膜１２０の露出部分をエッチングする。すると、半導体基板１００内の活性領域１１０を露出させるコンタクトホールが形成される。次に、コンタクトホールが完全に埋め立てられるように導電膜１３０を形成する。
【０００４】
次に、図２を参照すれば、図１に示した構造体の全面を平坦化させて、層間絶縁膜１２０内に完全に陥ったコンタクトパッド１３０’を形成する。通常、このような平坦化過程は、層間絶縁膜１２０の表面が露出されるまで、結果物にドライエッチング法を用いたエッチバック工程によって行われる。このとき、エッチバック工程が行われた後に形成されるコンタクトパッド１３０’の上部はリセス(recess)されるが、その理由は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）などの層間絶縁膜１２０と、ポリシリコン膜などの導電膜（図１の１３０）との間にエッチング選択比が存在するからである。次に、層間絶縁膜１２０及びコンタクトパッド１３０’の表面にエッチング阻止膜として使用されるシリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）１４０を形成する。前述したように、パッド導電膜１３０’の上部表面がリセスされているため、その上に形成されるシリコン窒化膜１４０もまたリセスされる。
【０００５】
次に、図３を参照すれば、シリコン窒化膜１４０上に酸化膜１５０を形成する。次に、酸化膜１５０上にフォトレジスト膜パターン（図示せず）を形成した後に、前記フォトレジスト膜パターンをエッチングマスクとして酸化膜１５０の露出部分をエッチングする。前記エッチングは、エッチング阻止膜としてのシリコン窒化膜１４０上で停止される。すると、前記酸化膜１５０内にはコンタクトパッド１３０'の表面に対応する部分のシリコン窒化膜１４０の表面を露出させる開口部が形成される。次に、前記コンタクトパッド１３０'を露出させるために、シリコン窒化膜１４０の露出部分を除去する。これは、プラズマを用いたドライエッチング法によって行なう。
【０００６】
次に、図４を参照すれば、プラズマを用いたドライエッチング法は等方性エッチング法であるため、コンタクトパッド１３０'の表面の一部が露出されてエッチングが終わった後にはシリコン窒化膜１４０'の一部がコンタクトパッド１３０'の縁部に沿ってスペーサの形で残存する問題が生じる（図中、Ａにて表示）。このようにスペーサの形で残存するシリコン窒化膜１４０'の一部はストレージ電極（図示せず）とパッド導電膜１３０'との接触面積を減少させ、さらにはストレージ電極（図示せず）とパッド導電膜１３０'とが接触できないようにし、結果としてキャパシタとしての動作を行えないようにする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、シリンダ形ストレージ電極の形成中にパッド酸化膜上にエッチング阻止膜として形成されるシリコン窒化膜の露出部分を完全に除去することによって、ストレージ電極とパッド酸化膜とを完全に接触可能にする半導体素子のシリンダ形ストレージ電極を製造する方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明による半導体素子のシリンダ形ストレージ電極の製造方法は、（ａ）半導体基板上の第１絶縁膜内で前記半導体基板内の活性領域につながるようにコンタクトパッドを形成する段階と、（ｂ）前記コンタクトパッド上にエッチング阻止膜としてシリコン窒化膜を形成する段階と、（ｃ）前記シリコン窒化膜上に第２絶縁膜を形成する段階と、（ｄ）前記絶縁膜の一部を除去して前記シリコン窒化膜の一部の表面を露出させる段階と、（ｅ）所定のエッチング液を用いた湿式エッチングにより、前記コンタクトパッドの表面が露出されるように前記シリコン窒化膜の露出部分を除去する段階と、（ｆ）前記酸化膜及び露出された前記コンタクトパッドの露出面にストレージ電極用導電層を形成する段階と、（ｇ）前記ストレージ電極用導電層の上部、酸化膜及び前記シリコン窒化膜を除去して分離されたシリンダ形ストレージ電極を形成する段階とを含むことを特徴とする。
【０００９】
前記コンタクトパッドは、ポリシリコン膜を使って形成できる。好ましくは、前記シリコン窒化膜は、１００〜５００Åの膜厚にて形成される。
さらに、好ましくは、前記（ｅ）段階でのエッチング液はリン酸溶液であり、湿式エッチング工程は１００〜１７０℃の温度で４〜３０分間行われる。
前記ストレージ電極用導電層はポリシリコン膜を使って形成できる。
好ましくは、前記（ｆ）段階は、拡散により行われる。
【００１０】
前記（ｇ）段階は、前記ストレージ電極用導電層上に流動性酸化膜を形成する段階と、全面にエッチバック工程を行なって前記酸化膜が露出されるように前記酸化膜、ストレージ電極用導電層及び流動性酸化膜の一部を除去する段階、及び前記酸化膜及びシリコン窒化膜を順次除去する段階を含むことができる。
この場合、好ましくは、前記流動性酸化膜はＵＳＧ膜またはＢＰＳＧ膜であり、また好ましくは、前記流動性酸化膜は、化学気相蒸着法により形成する。
【００１１】
本発明による半導体素子のシリンダ形ストレージ電極の製造方法によれば、コンタクトパッド上に形成されたエッチング阻止膜としてのシリコン窒化膜を除去するためにリン酸溶液を用いた湿式エッチング法を利用することによって、前記コンタクトパッド上のシリコン窒化膜を完全に除去することができ、これにより、コンタクトパッドの表面とその上に形成されるストレージ電極との接触面積を極大化できるという利点がある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。しかし、本発明の実施形態は各種の形態に変形でき、本発明の範囲が後述する実施形態に限定されるものではない。本発明の実施形態は当業界における通常の知識を有した者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。図中、同一の要素には同一の参照符号を使用した。
【００１３】
図５ないし図１０は、本発明による半導体素子のシリンダ形ストレージ電極の製造方法を説明するために示す断面図である。
先ず、図５を参照すれば、素子分離領域（図示せず）によって限定される活性領域２１０をもった半導体基板２００上に層間絶縁膜２２０を形成する。前記層間絶縁膜２２０としては、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を使用する。次に、層間絶縁膜２２０上に所定のフォトレジスト膜パターン（図示せず）を形成した後に、そのフォトレジスト膜パターンをエッチングマスクとして層間絶縁膜２２０の露出部分をエッチングする。すると、半導体基板２００内の活性領域２１０を露出させるコンタクトホールが形成される。次に、フォトレジスト膜パターンを除去した後に、全面にポリシリコン膜を塗布してコンタクトホールを完全に埋め立てると共に、層間絶縁膜２２０上に塗布された導電膜２３０を形成する。
【００１４】
次に、図６を参照すれば、図５に示した構造体の全面を平坦化させて、層間絶縁膜２２０内に完全に陥没されたコンタクトパッド２３０’を形成する。このため、層間絶縁膜２２０及び導電膜（図５の２３０）の表面が露出されるように、全面にドライエッチング法によりエッチバック工程を行なう。このとき、エッチバック工程が行われた後に形成されるコンタクトパッド２３０’の上部の表面がリセスされるが、その理由は、層間絶縁膜２２０と導電膜（図５の２３０）との間にエッチング選択比が存在するからである。次に、層間絶縁膜２２０及びコンタクトパッド２３０’の表面にエッチング阻止膜として使用される窒化膜（Ｓｉ３Ｎ4膜）２４０を形成する。ここで、前記シリコン窒化膜２４０の膜厚は約１００〜５００Åである。前述したように、コンタクトパッド２３０’の上部の表面がリセスされているため、前記シリコン窒化膜２４０はコンタクトパッド２３０’の上では少し陥没された形で形成され、層間絶縁膜２２０の上では平らな形で形成される。
【００１５】
次に、図７を参照すれば、シリコン窒化膜２４０上に酸化膜２５０を形成する。次に、酸化膜２５０上にフォトレジスト膜パターン（図示せず）を形成した後に、前記フォトレジスト膜パターンをエッチングマスクとして酸化膜２５０の露出部分をエッチングする。前記エッチングは、エッチング阻止膜としての機能をするシリコン窒化膜２４０上で停止される。すると、前記酸化膜２５０内には、コンタクトパッド２３０'の表面に対応する部分のシリコン窒化膜２４０の表面を露出させる開口部２６０が形成される。前記開口部２６０を形成した後には、フォトレジスト膜パターンを除去する。
【００１６】
次に、図８を参照すれば、湿式エッチング法によりエッチング工程を行ない、前記シリコン窒化膜（図７の２４０）の露出部分を除去する。このとき、湿式エッチング液としてはリン酸（Ｈ2ＰＯ3）溶液を使用する。場合によってはＨＦ溶液も使用できるが、ＨＦ溶液の濃度が高い場合にはポリシリコン膜として形成されたコンタクトパッド２３０’に悪影響を及ぼすことがあって、好ましくない。湿式エッチング法によりエッチングを行なうに伴い異方性エッチングがなされて、シリコン窒化膜（図７の２４０）の露出部分が除去されるだけでなく、酸化膜６０の下部に存在するシリコン窒化膜（図７の２４０）の一部もアンダーカットされる。したがって、リン酸溶液を用いた湿式エッチングを過度に行なうと、酸化膜２５０がリフトされる場合が生じ、しかも、後続工程で形成されるべきストレージ電極が隣接ストレージ電極と接触される、所謂ブリッジ現象も生じうる。このため、リン酸溶液を用いた湿式エッチングは１００〜１７０℃の温度で４〜３０分間行なうことによって、 酸化膜２５０がリフトされる現象及び隣接ストレージ電極とのブリッジ現象が生じないようにする。
【００１７】
次に、図９を参照すれば、図８に示した構造体の全面にストレージ電極として使用されるポリシリコン膜２６０を形成する。このとき、前記ポリシリコン膜２６０は、拡散により形成する。次に、化学気相蒸着（ＣＶＤ）法を利用して、ＵＳＧ（Undoped Silicate Glass）膜またはＢＰＳＧ（Boron Phosphorus Silicate Glass）膜などの流動性酸化膜２７０を全面に形成する。前記流動性酸化膜２７０は、後続工程である酸化膜２６０の除去工程中にポリシリコン膜２６０の底面が除去されないように、前記ポリシリコン膜２６０を保護する目的から形成するものである。次に、ドライエッチング法を用いて酸化膜２５０、ポリシリコン膜２６０及び流動性酸化膜２７０の一部を除去する。このとき、前記ドライエッチングは、図中の点線（Ｂ）のところまでなされるようにする。次に、湿式エッチング法を用いて酸化膜２５０の残存部分を除去した後に、シリコン窒化膜２４０’を除去する。すると、図１０に示したように、コンタクトパッド２３０’と接触するシリンダ形ストレージ電極２７０’が出来上がる。図１０中、符号“Ｃ”で示したシリンダ形ストレージ電極２７０’の突出部分は、シリコン窒化膜２４０’の除去に際し、前記ポリシリコン膜２６０がアンダーカットされることによって形成されるものであって、ストレージ電極の面積のさらなる増大をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来のシリンダ形ストレージ電極の製造方法時の問題点を説明するために示す断面図である。
【図２】  従来のシリンダ形ストレージ電極の製造方法時の問題点を説明するために示す断面図である。
【図３】  従来のシリンダ形ストレージ電極の製造方法時の問題点を説明するために示す断面図である。
【図４】  従来のシリンダ形ストレージ電極の製造方法時の問題点を説明するために示す断面図である。
【図５】  本発明によるシリンダ形ストレージ電極の製造方法を説明するために示す断面図である。
【図６】  本発明によるシリンダ形ストレージ電極の製造方法を説明するために示す断面図である。
【図７】  本発明によるシリンダ形ストレージ電極の製造方法を説明するために示す断面図である。
【図８】  本発明によるシリンダ形ストレージ電極の製造方法を説明するために示す断面図である。
【図９】  本発明によるシリンダ形ストレージ電極の製造方法を説明するために示す断面図である。
【図１０】  本発明によるシリンダ形ストレージ電極の製造方法を説明するために示す断面図である。
【符号の説明】
２００  半導体基板
２２０  層間絶縁膜
２３０  導電膜
２３０’  コンタクトパッド
２４０’  シリコン窒化膜
２５０  酸化膜
２６０  ポリシリコン膜
２７０’  シリンダ形ストレージ電極
Ｃ  シリンダ形ストレージ電極の突出部分
【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】
0003667210.tif 000009
【図９】
0003667210.tif 000010
【図１０】
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