(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置であって、前記半導体装置は、
メモリセル領域の半導体基板に形成された素子分離用の溝に埋め込み絶縁膜を埋め込んで設けられた素子分離領域と、
前記素子分離領域によって区画された前記半導体基板の活性領域と、
前記素子分離領域と前記活性領域とに亘って形成されたゲート電極溝の底部に設けられた埋め込みゲート電極と、
前記ゲート電極溝を埋め込むとともに前記埋め込みゲート電極の上部に設けられたキャップ絶縁膜と、
前記半導体基板上に絶縁層を介して設けられたビット線と、
前記絶縁層を貫通するように設けられた容量コンタクトと、を備え、
前記容量コンタクトは、前記半導体基板の表面と直交する方向に延在する柱状部と、前記柱状部の下方に設けられるとともに当該柱状部が延在する方向と直交する方向に延在する板状部と、を有し、
前記板状部の底面と前記素子分離領域及び前記キャップ絶縁膜によって区画された前記活性領域の表面とが全面で接触するように設けられ、
前記容量コンタクトは、前記柱状部の上面及び前記板状部の底面以外の全ての表面が、同一種類の絶縁材料からなる絶縁膜で覆われ、
前記絶縁材料が、シリコン窒化膜である半導体装置。
【請求項２】
前記容量コンタクトは、平面視した際に前記柱状部の底面と前記板状部の上面とが一部で重なるように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記容量コンタクトの上面が、前記ビット線上に設けられたカバー絶縁膜の上面よりも低い位置となるように設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記埋め込み絶縁膜、前記キャップ絶縁膜及び前記カバー絶縁膜が、前記絶縁材料からなることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記ビット線の上面、下面及び側面が前記絶縁材料で覆われていることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記容量コンタクトプラグが、ドープドポリシリコン膜で一体形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記柱状部は、平面視した際の断面形状が矩形であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記柱状部の下端側の一部が、前記絶縁層を貫通することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記板状部は、前記活性領域と前記絶縁層との間に設けられていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記板状部の上面と前記埋め込み絶縁膜の上面とが、同一の高さとされていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記板状部の厚さが、前記半導体基板の表面からの前記埋め込み絶縁膜の上面の高さと同一であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１２】
半導体装置の製造方法であって、前記製造方法は、
メモリセル領域の半導体基板の表面に、第１の絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜をマスクとして前記半導体基板に素子分離用の溝を形成した後、埋め込み絶縁膜を埋め込んで素子分離領域を形成する工程と、
前記素子分離領域及び前記素子分離領域によって区画された前記半導体基板の活性領域の表面に、第２の絶縁膜を形成する工程と、
前記素子分離領域と、当該素子分離領域によって区画された前記半導体基板の活性領域とに亘ってゲート電極溝を形成した後、前記ゲート電極溝の底部に埋め込みゲート電極を形成するとともに当該ゲート電極溝の上部にキャップ絶縁膜を形成する工程と、
前記活性領域の上面にビットコンタクト及びビット線を形成する工程と、
前記半導体基板上に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層を貫通するように、容量コンタクトを形成する工程と、を備え、
前記容量コンタクトを形成する工程が、
前記絶縁層を貫通する貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔の底面から露出する前記第２の絶縁膜を除去して、前記第１の絶縁膜の上面の少なくとも一部を露出する開口部を形成する工程と、
前記開口部から前記第１の絶縁膜を選択的に除去する工程と、
前記半導体基板の表面から前記開口部を介して前記貫通孔に導体を充填して一括形成する工程と、
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１３】
前記埋め込み絶縁膜、前記キャップ絶縁膜を、前記第２の絶縁膜と同じ材料で形成することを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記埋め込み絶縁膜の上面を前記第１の絶縁膜の上面と同一の高さとなるように形成することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記第１及び第２の絶縁膜をマスクとして、前記ゲート電極溝を形成することを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記キャップ絶縁膜の上面を前記第２の絶縁膜の上面と同一の高さとなるように形成することを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記第１の絶縁膜の材料としてシリコン酸化膜を、前記第２の絶縁膜の材料としてシリコン窒化膜を、それぞれ用いることを特徴とする請求項１２乃至１６のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記導体がドープドポリシリコンであることを特徴とする請求項１２乃至１７のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の基板表面をチャネルとして用いるプレーナ構造のトランジスタでは、半導体装置の微細化に伴い、短チャネル効果の抑制が困難となり所望のトランジスタ特性が得られなくなってきた。この問題を回避するために特許文献１及び特許文献２に記載されている溝ゲート型のトランジスタが用いられるようになってきた。
【０００３】
特許文献１及び特許文献２に記載されている溝ゲート型のトランジスタでは、半導体基板の内部に形成した溝の表面をチャネルとして用いる。したがって、平面寸法の縮小分を溝の深さ方向の寸法拡大で補償することができるので、短チャネル効果を抑制することができる。
【０００４】
しかし、特許文献１及び特許文献２に記載された従来の溝ゲートトランジスタでは、ゲート電極が半導体基板の表面より上方まで突き出した構成となっており、溝に対するゲート電極加工時の合わせズレによるトランジスタ特性の劣化が問題となっている。また、特に、ゲート電極をワード線として用い、ワード線に交差する方向に配設するビット線を用いて構成されるＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）では、半導体基板と上層配線とを接続するコンタクトプラグを最小加工寸法で形成される各々のワード線の間に形成しなければならず、このコンタクトプラグの形成の困難さがＤＲＡＭの微細化の大きな障害となっていた。
【０００５】
そこで、上記コンタクトプラグの形成を容易にする目的で、ゲート電極が半導体基板表面より上方に突き出すことなく、溝内に完全に埋め込まれた埋め込みゲート型トランジスタが検討されている。埋め込みゲート型トランジスタでは、ワード線が半導体基板内に埋め込まれているので、メモリセルを構成する配線として半導体基板表面より上方に位置するのはビット線だけとなり、メモリセル形成工程における加工の困難さを軽減できる利点がある。埋め込みゲート型トランジスタは、半導体基板に形成した溝の内部に埋め込み形成されたゲート電極（ワード線）と、溝の内部でゲート電極の上面を保護し半導体基板表面とほぼ同じ上面を有するキャップ絶縁膜と、半導体基板表面を覆う層間絶縁膜を介して上方に形成されるビット線とを少なくとも含む構成となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３３９４７６号公報
【特許文献２】特開２００７−０８１０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図４５に示すように、従来の埋め込みゲート型トランジスタの上方には、例えばシリンダ型等の縦型のキャパシタ２４８が設けられ、半導体基板表面を覆う層間絶縁膜を貫通して設けられた容量コンタクト２４４によってトランジスタのソース領域２０１ｃとキャパシタ２４８とが接続される。
【０００８】
しかしながら、ＤＲＡＭの微細化にともなって埋め込みゲート電極２１９及びビット２２７の間隔が狭くなり、容量コンタクト２４４の底面と半導体基板表面の活性領域２０１ｃとの接触領域２１２の面積が非常に狭くなるため、容量コンタクト２４４と半導体基板表面の活性領域２０１ｃとの接続を低抵抗で形成することが困難になるという問題があった。
【０００９】
また、図４５に示すように、容量コンタクト２４４と埋め込みゲート電極２１９とは平面視した際に一部重ね合わさるように配置されるため、容量コンタクト２４４のコンタクトホール形成の際に半導体基板表面よりも深くエッチングし過ぎると、容量コンタクトパターンの下方に設けられている埋め込みゲート電極２１９のキャップ絶縁膜がエッチングされて、容量コンタクト２４４と埋め込みゲート電極２１９とがショートするおそれもある。
【００１０】
さらに、生産コストを低減するためには、メモリセル領域の埋め込みゲート型トランジスタと、周辺回路領域の周辺回路用トランジスタとを同時に形成していく必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の半導体装置は、メモリセル領域の半導体基板に形成された素子分離用の溝に埋め込み絶縁膜を埋め込んで設けられた素子分離領域と、前記素子分離領域によって区画された前記半導体基板の活性領域と、前記素子分離領域と前記活性領域とに亘って形成されたゲート電極溝の底部に設けられた埋め込みゲート電極と、前記ゲート電極溝を埋め込むとともに前記埋め込みゲート電極の上部に設けられたキャップ絶縁膜と、前記半導体基板上に絶縁層を介して設けられたビット線と、前記絶縁層を貫通するように設けられた容量コンタクトと、を備え、前記容量コンタクトは、前記半導体基板の表面と直交する方向に延在する柱状部と、前記柱状部の下方に設けられるとともに当該柱状部が延在する方向と直交する方向に延在する板状部と、を有し、前記板状部の底面と前記素子分離領域及び前記キャップ絶縁膜によって区画された前記活性領域の表面とが全面で接触するように設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の半導体装置によれば、容量コンタクトが鉛直方向に延在する柱状部と、この柱状部の下方に設けられるとともに水平方向に延在する板状部とを有する構成となっている。そして、上記板状部の底面と、素子分離領域及びキャップ絶縁膜によって区画された活性領域の表面とが、全面で接触するように設けられている。このように、容量コンタクトと活性領域との接触面積を最大限に確保することにより、容量コンタクトと活性領域とを低抵抗で接続することができる。したがって、接続信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明を適用した半導体装置の一実施形態を示す平面図である。
【図２】本発明を適用した一実施形態である半導体装置を示す断面図であって、左図はメモリセルの図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路用トランジスタの断面図である。
【図３Ａ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図３Ｂ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＸ１−Ｘ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＸ２−Ｘ２’線に沿った断面図である。
【図３Ｃ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＹ１−Ｙ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＹ２−Ｙ２’線に沿った断面図である。
【図４Ａ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図４Ｂ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＸ１−Ｘ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＸ２−Ｘ２’線に沿った断面図である。
【図４Ｃ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＹ１−Ｙ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＹ２−Ｙ２’線に沿った断面図である。
【図５Ａ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図５Ｂ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＸ１−Ｘ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＸ２−Ｘ２’線に沿った断面図である。
【図５Ｃ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＹ１−Ｙ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＹ２−Ｙ２’線に沿った断面図である。
【図６Ａ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図６Ｂ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＸ１−Ｘ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＸ２−Ｘ２’線に沿った断面図である。
【図６Ｃ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＹ１−Ｙ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＹ２−Ｙ２’線に沿った断面図である。
【図７Ａ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図７Ｂ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＸ１−Ｘ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＸ２−Ｘ２’線に沿った断面図である。
【図７Ｃ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＹ１−Ｙ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＹ２−Ｙ２’線に沿った断面図である。
【図８Ａ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図８Ｂ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＸ１−Ｘ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＸ２−Ｘ２’線に沿った断面図である。
【図８Ｃ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＹ１−Ｙ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＹ２−Ｙ２’線に沿った断面図である。
【図９Ａ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図１０Ａ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図１０Ｂ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＸ１−Ｘ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＸ２−Ｘ２’線に沿った断面図である。
【図１０Ｃ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＹ１−Ｙ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＹ２−Ｙ２’線に沿った断面図である。
【図１１Ａ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図１１Ｂ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＸ１−Ｘ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＸ２−Ｘ２’線に沿った断面図である。
【図１１Ｃ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＹ１−Ｙ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＹ２−Ｙ２’線に沿った断面図である。
【図１２Ａ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図１２Ｂ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＸ１−Ｘ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＸ２−Ｘ２’線に沿った断面図である。
【図１２Ｃ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＹ１−Ｙ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＹ２−Ｙ２’線に沿った断面図である。
【図１３Ａ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図１３Ｂ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＸ１−Ｘ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＸ２−Ｘ２’線に沿った断面図である。
【図１３Ｃ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＹ１−Ｙ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＹ２−Ｙ２’線に沿った断面図である。
【図１４Ａ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図１４Ｂ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＸ１−Ｘ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＸ２−Ｘ２’線に沿った断面図である。
【図１４Ｃ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＹ１−Ｙ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＹ２−Ｙ２’線に沿った断面図である。
【図１５Ａ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図１５Ｂ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＸ１−Ｘ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＸ２−Ｘ２’線に沿った断面図である。
【図１５Ｃ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＹ１−Ｙ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＹ２−Ｙ２’線に沿った断面図である。
【図１６Ａ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図１６Ｂ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＸ１−Ｘ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＸ２−Ｘ２’線に沿った断面図である。
【図１６Ｃ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＹ１−Ｙ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＹ２−Ｙ２’線に沿った断面図である。
【図１７Ａ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図１７Ｂ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＸ１−Ｘ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＸ２−Ｘ２’線に沿った断面図である。
【図１７Ｃ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＹ１−Ｙ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＹ２−Ｙ２’線に沿った断面図である。
【図１８Ａ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図１８Ｂ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＸ１−Ｘ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＸ２−Ｘ２’線に沿った断面図である。
【図１８Ｃ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＹ１−Ｙ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＹ２−Ｙ２’線に沿った断面図である。
【図１９Ａ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図１９Ｂ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＸ１−Ｘ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＸ２−Ｘ２’線に沿った断面図である。
【図１９Ｃ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＹ１−Ｙ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＹ２−Ｙ２’線に沿った断面図である。
【図２０Ａ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図２０Ｂ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＸ１−Ｘ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＸ２−Ｘ２’線に沿った断面図である。
【図２０Ｃ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＹ１−Ｙ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＹ２−Ｙ２’線に沿った断面図である。
【図２１Ａ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図２１Ｂ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＸ１−Ｘ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＸ２−Ｘ２’線に沿った断面図である。
【図２１Ｃ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＹ１−Ｙ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＹ２−Ｙ２’線に沿った断面図である。
【図２２Ａ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図２２Ｂ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＸ１−Ｘ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＸ２−Ｘ２’線に沿った断面図である。
【図２２Ｃ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＹ１−Ｙ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＹ２−Ｙ２’線に沿った断面図である。
【図２３Ａ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図２３Ｂ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＸ１−Ｘ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＸ２−Ｘ２’線に沿った断面図である。
【図２３Ｃ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＹ１−Ｙ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＹ２−Ｙ２’線に沿った断面図である。
【図２４Ａ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図２４Ｂ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＸ１−Ｘ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＸ２−Ｘ２’線に沿った断面図である。
【図２４Ｃ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＹ１−Ｙ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＹ２−Ｙ２’線に沿った断面図である。
【図２５Ａ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図２５Ｂ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＸ１−Ｘ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＸ２−Ｘ２’線に沿った断面図である。
【図２５Ｃ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＹ１−Ｙ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＹ２−Ｙ２’線に沿った断面図である。
【図２６Ａ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図２６Ｂ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＸ１−Ｘ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＸ２−Ｘ２’線に沿った断面図である。
【図２６Ｃ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＹ１−Ｙ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＹ２−Ｙ２’線に沿った断面図である。
【図２７Ａ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図２７Ｂ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＸ１−Ｘ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＸ２−Ｘ２’線に沿った断面図である。
【図２７Ｃ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＹ１−Ｙ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＹ２−Ｙ２’線に沿った断面図である。
【図２８Ａ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図２８Ｂ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＸ１−Ｘ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＸ２−Ｘ２’線に沿った断面図である。
【図２８Ｃ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＹ１−Ｙ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＹ２−Ｙ２’線に沿った断面図である。
【図２９Ａ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図２９Ｂ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＸ１−Ｘ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＸ２−Ｘ２’線に沿った断面図である。
【図２９Ｃ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＹ１−Ｙ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＹ２−Ｙ２’線に沿った断面図である。
【図３０Ａ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図３０Ｂ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＸ１−Ｘ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＸ２−Ｘ２’線に沿った断面図である。
【図３０Ｃ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＹ１−Ｙ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＹ２−Ｙ２’線に沿った断面図である。
【図３１Ａ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図３１Ｂ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＸ１−Ｘ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＸ２−Ｘ２’線に沿った断面図である。
【図３１Ｃ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＹ１−Ｙ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＹ２−Ｙ２’線に沿った断面図である。
【図３２Ａ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図３２Ｂ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＸ１−Ｘ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＸ２−Ｘ２’線に沿った断面図である。
【図３２Ｃ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＹ１−Ｙ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＹ２−Ｙ２’線に沿った断面図である。
【図３３Ａ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図３３Ｂ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＸ１−Ｘ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＸ２−Ｘ２’線に沿った断面図である。
【図３３Ｃ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＹ１−Ｙ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＹ２−Ｙ２’線に沿った断面図である。
【図３４Ａ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図３４Ｂ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＸ１−Ｘ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＸ２−Ｘ２’線に沿った断面図である。
【図３４Ｃ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＹ１−Ｙ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＹ２−Ｙ２’線に沿った断面図である。
【図３５Ａ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図３５Ｂ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＸ１−Ｘ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＸ２−Ｘ２’線に沿った断面図である。
【図３５Ｃ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＹ１−Ｙ１’線に沿った断面図、右図は図１中に示すＹ２−Ｙ２’線に沿った断面図である。
【図３６Ａ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図３７Ａ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図３８Ａ】本発明を適用した一実施形態である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図３９Ａ】本発明を適用した他の例である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図４０Ａ】本発明を適用した他の例である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図４１Ａ】本発明を適用した他の例である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図４２Ａ】本発明を適用した他の例である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図４３Ａ】本発明を適用した他の例である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図４４Ａ】本発明を適用した他の例である半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、左図は図１中に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図、右図は周辺回路領域の断面図である。
【図４５】従来の半導体装置の一実施形態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を適用した一実施形態である半導体装置について、図面を参照して詳細に説明する。本実施形態では、例えば半導体装置としてＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）に、本発明を適用した場合を例に挙げて説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【００１５】
先ず、本発明を適用した一実施形態であるＤＲＡＭ（半導体装置）の構成について説明する。本実施形態のＤＲＡＭは、図１に示すメモリセル領域と、図示略の周辺回路領域とから構成されている。
図１に示すように、本実施形態のＤＲＡＭ（半導体装置）６０のメモリセル領域には、シリコン基板（半導体基板）１に形成されたＳＴＩトレンチ（素子分離用の溝）５に埋め込み窒化シリコン膜（埋め込み絶縁膜）を埋め込んで設けられたＳＴＩ素子分離膜９からなる素子分離領域に囲まれて区画された活性領域１Ａが、所定方向に所定間隔で複数形成されている。また、活性領域１Ａを縦断するように、ワード線となる埋め込みゲート電極１９Ａ及び素子分離用の埋め込み配線１９Ｂが所定方向（図１中に示すＸ方向）に延在されており、この所定の間隔で埋め込み形成されている。さらに、埋め込みゲート電極１９Ａ及び埋め込み配線１９Ｂが延在する方向と直交する方向（図１中に示すＹ方向）に、複数のビット線２７が延在されており、所定の間隔で配置されている。そして、埋め込みゲート電極１９Ａと活性領域１Ａとが交差する領域にそれぞれメモリセルが形成されている。
【００１６】
埋め込みゲート電極（ワード線）１９Ａ及び埋め込み配線１９Ｂは、同一の構造を有しているが、機能が異なっている。ここで、埋め込みゲート電極１９Ａがメモリセルのゲート電極として用いられるのに対して、素子分離用の埋め込み配線１９Ｂは、所定の電位をかけて隣接するトランジスタ間を分離するために設けられている。すなわち、同一の活性領域１Ａ上で隣接するトランジスタ間は、素子分離用の埋め込み配線１９Ｂを所定の電位に維持することで、寄生トランジスタをオフ状態として分離する。
【００１７】
また、メモリセル領域全体には、複数のメモリセルが形成されており、個々のメモリセルには、それぞれキャパシタ４８が設けられている。それらのキャパシタ４８は、図１に示すように、それぞれが重ならないように、メモリセル領域内に所定の間隔で配置されている。
なお、本実施形態のＤＲＡＭ６０は、図１に示すように、６Ｆ２セル配置（Ｆは最小加工寸法）とされている。
【００１８】
次に、本実施形態のＤＲＡＭ６０を構成するメモリセル領域について説明する。
本実施形態のＤＲＡＭ６０を構成するメモリセル領域には、上述したように複数のメモリセルが形成されている。図２の左図に示すように、本実施形態のメモリセルは、ワード線１９Ａが半導体基板内に完全に埋め込まれた埋め込みゲート型トランジスタ、キャパシタ４８、配線層５０が形成された積層構造体である。
【００１９】
埋め込みゲート型トランジスタは、図２の左図に示すように、表層がシリコンからなるシリコン基板（半導体基板）１と、図１中に示すＳＴＩ素子分離膜９から構成される素子分離領域によって区画形成された活性領域１Ａと、素子分離領域と活性領域１Ａとに亘って形成されたＷＬトレンチ（ゲート電極溝）１５の底部にゲート絶縁膜１６を介して埋め込み形成された埋め込みゲート電極１９Ａ及び埋め込み配線１９Ｂと、ＷＬトレンチ１５の内部で埋め込みゲート電極１９Ａ及び埋め込み配線１９Ｂの上面を保護するキャップ絶縁膜２０Ａと、一対の埋め込みゲート電極１９Ａ間の活性領域１Ａの表面と接続されるビットコンタクト２７Ａ及びビット線２７と、シリコン基板１上に設けられた第１層間絶縁膜３２及び第２層間絶縁膜４０と、第１及び第２層間絶縁層３２，４０を貫通するように設けられた容量コンタクトプラグ４４と、から概略構成されている。
また、埋め込みゲート型トランジスタは、埋め込みゲート電極１９Ａと埋め込み配線１９Ｂとの間の活性領域１Ａにそれぞれイオンを注入することによって形成された図示略の不純物拡散層を備えており、上記不純物拡散層と上記容量コンタクトプラグ４４とが接続されている。
【００２０】
本実施形態のＤＲＡＭ６０において、容量コンタクトプラグ４４は、シリコン基板１側から第１容量コンタクトプラグ（容量コンタクト）３９Ａと第２容量コンタクトプラグ４３Ａとが積層された積層構造体（ハイブリッドプラグ）である。
第１容量コンタクトプラグ３９Ａは、ドープドポリシリコン膜から構成されている。一方、第２容量コンタクトプラグ４３Ａは、例えば、コバルトシリサイド層（シリサイド層）、窒化タングステン層及びタングステン層からなるメタル膜から構成されている。
【００２１】
ここで、本実施形態のＤＲＡＭ６０では、図２の左図に示すように、第１容量コンタクトプラグ３９Ａが、シリコン基板１の表面と直交する方向に延在する柱状部３９ａと、この柱状部３９ａの下方に設けられるとともに柱状部３９ａが延在する方向と直交する方向（すなわち、シリコン基板１の表面と平行方向）に延在する板状部３９ｂと、を有している。そして、この板状部３９ｂの底面と、素子分離領域及びキャップ絶縁膜２０Ａによって区画された活性領域１Ａの容量コンタクト接触領域１ａ（或いは１ｃ）の表面と、が全面で接触するように設けられていることを特徴としている。
【００２２】
したがって、図１に示すように、平面視した際にビット線２７が活性領域１Ａの容量コンタクト接触領域１ａ及び１ｃと重なるように配置されているために、ビット線２７，２７間から容量コンタクト接触領域１ａ及び１ｃの一部のみが露出しているにすぎないにも関わらず、容量コンタクトプラグ４４を構成する板状部３９ｂの底面全体と活性領域１Ａの容量コンタクト接触領域１ａ或いは１ｃの表面全体とを接触させて接続することができる。なお、容量コンタクト接触領域１ａ及び１ｃとは、図１に示すように、ＳＴＩ素子分離膜９からなる素子分離領域によって区画された活性領域１Ａの表面であって、埋め込みゲート電極１９Ａと埋め込み配線１９Ｂとによって区画された活性領域１Ａの表面である。また、この容量コンタクト接触領域１ａ及び１ｃとなる活性領域１Ａの表面近傍には、ドレインとなる不純物拡散層が設けられている。
【００２３】
第１容量コンタクトプラグ３９Ａは、柱状部３９ａの上面及び板状部３９ｂの底面以外の全ての表面が、シリコン窒化膜からなる絶縁膜で覆われている。さらに、第１容量コンタクトプラグ３９Ａの上面（すなわち、柱状部３９ａの上面）が、ビット線２７上に設けられたカバー絶縁膜２６Ａの上面よりも低い位置となるように設けられている。
【００２４】
柱状部３９ａは、平面視した際の断面形状が矩形である（図１中に示す符号４４の形状を参照）。また、柱状部３９ａの下端側の少なくとも一部が、ガード窒化シリコン膜（絶縁膜）１２Ａを貫通するように設けられている。
【００２５】
板状部３９ｂは、活性領域１Ａの容量コンタクト接触領域１ａ或いは１ｃとガード窒化シリコン膜１２Ａとの間に設けられている。また、板状部３９ｂは、平面視した際の断面形状が、図１に示すように、ＳＴＩ素子分離膜９からなる素子分離領域及びキャップ絶縁膜２０Ａによって区画された活性領域１Ａの容量コンタクト接触領域１ｃの形状（すなわち、略平行四辺形）と同一となっている。
【００２６】
なお、板状部３９ｂの上面と埋め込み窒化シリコン膜（埋め込み絶縁膜）７Ａの上面とが、略同一の高さとされている。すなわち、板状部３９ｂの厚さは、シリコン基板１の表面からの埋め込み窒化シリコン膜７Ａの上面の高さと略同一とされている。
【００２７】
第１容量コンタクトプラグ３９Ａを構成する柱状部３９ａと板状部３９ｂとは、図１に示すように、平面視した際に柱状部３９ａの底面と板状部３９ｂの上面とが一部で重なるように設けられている（上記重なり部分は、図１中に示す符号１２Ｂを参照）。
【００２８】
埋め込みゲート型トランジスタには、ビット線２７を被覆する第２層間絶縁層４０上にキャパシタ４８が設けられている。そして、埋め込みゲート型トランジスタの不純物拡散層が形成された活性領域１Ａとキャパシタ４８とが、容量コンタクトプラグ４４を介して接続されている。ここで、キャパシタ４８は、キャパシタ用下部電極４５、容量絶縁膜４６及び上部電極４７から構成されている。
【００２９】
本実施形態では、キャパシタ４８として、キャパシタ用下部電極４５の内壁及び外壁を電極として利用するクラウン型キャパシタを一例として記載しているが、これに限定されるものではない。例えば、下部電極の内壁のみを電極として利用するシリンダ型に変更することも可能である。
【００３０】
配線層５０は、上記キャパシタ４８上に第３層間絶縁膜４９を介して設けられている。本実施形態では、配線層５０が１層配線構造の場合を一例として記載しているが、これに限定されるものではない。例えば、複数の配線層及び層間絶縁膜から構成される多層配線構造に変更することも可能である。
【００３１】
本実施形態のＤＲＡＭ６０を構成する周辺回路領域には、図２中の右図に示すように、シリコン基板１上に周辺ゲート絶縁膜１０を介して設けられた周辺ゲート電極２９と、この周辺ゲート電極２９を被覆する第１層間絶縁層３２と、を少なくとも有する周辺回路用トランジスタが形成されている。
【００３２】
また、本実施形態のＤＲＡＭ６０では、図２中の左図及び右図に示すように、第３層間絶縁膜４９が、メモリセル領域及び周辺回路領域にわたってシリコン基板１上に設けられている。そして、この第３層間絶縁膜４９上には、メモリセル領域及び周辺回路領域にそれぞれ配線層５０が設けられている。すなわち、メモリセル領域及び周辺回路領域の配線層５０は、同一階層（同一配線高さ）に設けられている。なお、メモリセル領域及び周辺回路領域の配線層５０は、同一の材料構成とされている。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態のＤＲＡＭ（半導体装置）６０によれば、図２中の左図に示すように、容量コンタクトプラグ４４を構成する第１容量コンタクトプラグ３９Ａが、シリコン基板１の表面と直交する方向に延在する柱状部３９ａと、この柱状部３９ａの下方に設けられるとともに柱状部３９ａが延在する方向と直交する方向に延在する板状部３９ｂと、を有しており、この板状部３９ｂの底面と、素子分離領域及びキャップ絶縁膜２０Ａによって区画された活性領域１Ａの容量コンタクト接触領域１ａ（或いは１ｃ）の表面と、が全面で接触して接続されている。このため、接触面積を最大限に確保して、容量コンタクトプラグ４４と活性領域１Ａとを低抵抗で接続することができる。これにより、キャパシタに蓄えられた電荷量、信号量を確実に伝達することができるため、ＤＲＡＭ６０の接続信頼性を高めることができる。
【００３４】
また、本実施形態のＤＲＡＭ６０では、図２中の左図に示すように、容量コンタクト接触領域１ａ，１ｃ上に、窒化シリコン膜からなるガード窒化シリコン膜（第２の絶縁膜）１２Ａが設けられている。このガード窒化シリコン膜１２Ａの上面は、キャップ絶縁膜２０Ａの上面と略同一の高さとされている。また、ガード窒化シリコン膜１２Ａには、容量コンタクトホール３８の上側領域３６と下側領域３７とを連通する開口部１２Ｂが設けられている。そして、この開口部１２Ｂを介して下側領域３７の全部と上側領域３６の一部を充填するように、ドープドポリシリコン膜からなる第１容量コンタクトプラグ３９Ａが一体形成されている。したがって、図２中の左図に示すように、第１容量コンタクトプラグ３９Ａは、容量コンタクト接触領域１ａ，１ｃと接続される下側領域３７と、サイドウォール３５Ａの内側の空間である上側領域３６とで異なった形状となっているが、当該第１容量コンタクトプラグ３９Ａ自身において抵抗が高い部分が存在しない。
【００３５】
さらに、ＳＴＩ素子分離膜９を構成する埋め込み窒化シリコン膜７Ａの上面（図２中の左図には図示されず）及びキャップ絶縁膜２０Ａの上面は、いずれもシリコン基板１の活性領域１Ａの表面よりも高い位置となるように構成されている。これにより、容量コンタクトホール３８の下側領域３７の側面が埋め込み窒化シリコン膜７Ａ及びキャップ絶縁膜２０Ａによって覆われるとともに、上面がガード窒化シリコン膜１２Ａによって覆われる構成となっている。一方、容量コンタクトホール３８の上側領域３６の内側は、サイドウォール３５Ａによって覆われている。そして、埋め込み窒化シリコン膜７Ａ、キャップ絶縁膜２０Ａ、絶縁層１２Ａ及びサイドウォール３５Ａの全てが窒化シリコン膜で構成されている。したがって、容量コンタクトホール３８の上側領域３６及び下側領域３７の内側の全てが窒化シリコン膜で覆われる構成、すなわち、第１容量コンタクトプラグ３９Ａの上面及び底面を除く全ての表面が、同一種の絶縁材料で覆われる構成となっている。これにより、容量コンタクトプラグ４４と、埋め込みゲート電極１９Ａ、埋め込み配線１９Ｂ及びビット線２７とが確実に絶縁されるため、これらが互いに接触してショートするおそれがない。
【００３６】
また、ポリシリコン層３９Ａの上面は、ビット線２７の上側に設けられたキャップ絶縁膜２６Ａの上面よりも低い位置となるように設けられている。これにより、隣接するポリシリコン層３９Ａ同士が互いに接触してショートするおそれがない。
【００３７】
さらに、本実施形態のＤＲＡＭ６０では、ビットコンタクト２７Ａが設けられている箇所以外のビット線２７の周囲が、窒化シリコン膜で覆われる構成となっている。したがって、図１に示すように、容量コンタクトプラグ４４（第１容量コンタクトプラグ３９Ａ）の底面と容量コンタクト接触領域１ａあるいは１ｃの表面とが全体で接触するために、第１容量コンタクトプラグ３９Ａの一部がビット線２７の下方に潜り込んだ場合であっても、ビット線２７の全周囲が窒化シリコン膜で保護されているため、容量コンタクトプラグ４４とビット線２７とが互いに接触してショートするおそれがない。
【００３８】
続いて、上記構成を有するＤＲＡＭ（半導体装置）６０の製造方法について、図３Ａ〜図３８Ａ、図３Ｂ〜図３５Ｂ及び図３Ｃ〜図３５Ｃを参照しながら説明する。ここで、図３Ａ〜図３８Ａは、本実施形態のＤＲＡＭの製造方法を説明するための図であり、左図は図１に示すＡ−Ａ’線に沿った断面（すなわち、活性領域の延在方向であって、活性領域上の断面）を、右図は周辺回路領域の断面をそれぞれ示している。
また、図３Ｂ〜図３５Ｂは、本実施形態のＤＲＡＭの製造方法を説明するための図であり、左図は図１中に示すＸ１−Ｘ１’線に沿った断面（すなわち、埋め込みゲート電極１９Ａの延在方向であって、ゲート電極１９Ａと埋め込み配線１９Ｂとの間の断面）を、右図は図１中に示すＸ２−Ｘ２’線に沿った断面（すなわち、埋め込みゲート電極１９Ａの延在方向であって、ゲート電極１９Ａ上の断面）をそれぞれ示している。
さらに、図３Ｃ〜図３５Ｃは、本実施形態のＤＲＡＭの製造方法を説明するための図であり、左図は図１中に示すＹ１−Ｙ１’線に沿った断面（すなわち、ビット線２７の延在方向であって、ビット線２７間の断面）を、右図は図１中に示すＹ２−Ｙ２’線に沿った断面（すなわち、ビット線２７の延在方向であって、ビット線２７上の断面）をそれぞれ示している。
【００３９】
本実施形態のＤＲＡＭ（半導体装置）６０の製造方法は、メモリセル領域の半導体基板の表面に第１の絶縁膜を形成する工程と、上記第１の絶縁膜をマスクとして半導体基板に素子分離用の溝を形成した後、埋め込み絶縁膜を埋め込んで素子分離領域を形成する工程と、素子分離領域及び活性領域の表面に第２の絶縁膜を形成する工程と、素子分離領域と当該素子分離領域によって区画された半導体基板の活性領域とに亘ってゲート電極溝を形成した後、ゲート電極溝の底部に埋め込みゲート電極を形成するとともに当該ゲート電極溝の上部にキャップ絶縁膜を形成する工程と、活性領域の上面にビットコンタクト及びビット線を形成する工程と、半導体基板上に絶縁層を形成する工程と、絶縁層を貫通するように、容量コンタクトを形成する工程と、を備えて概略構成されることを特徴としている。
以下、各工程について詳細に説明する。                               
【００４０】
（第１の絶縁膜の形成工程）
図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃに示すように、先ず、例えばＰ型のシリコン基板（半導体基板）１の表面に、メモリセル領域及び周辺回路領域に亘って、酸化シリコン（ＳｉＯ２）（第１の絶縁材料）からなる犠牲酸化シリコン膜（第１の絶縁膜）２を形成する。犠牲酸化シリコン膜２の厚さは、例えば約２０ｎｍとする。なお、犠牲酸化シリコン膜２は、後述する容量コンタクトの形成工程において、容量コンタクトとシリコン基板１の活性領域との接触面積を拡大するための犠牲層として除去される。
【００４１】
次に、図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃに示すように、メモリセル領域を覆うフォトレジストパターン３をリソグラフィによって形成する。次に、図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃに示すように、フォトレジストパターン３をマスクとして周辺回路領域の犠牲酸化シリコン膜２を除去した後、フォトレジストパターン３を除去する。これにより、図５Ａ中の右図に示すように、周辺回路領域のシリコン基板１の表面が露出する。
【００４２】
（素子分離領域の形成工程）
次に、シリコン基板１の表面に、活性領域１Ａを分離するための素子分離領域を形成する。素子分離領域の形成は、先ず、プラズマＣＶＤ法によってメモリセル領域及び周辺回路領域の全面に非晶質カーボン膜を形成する。次に、図６Ａ〜図６Ｃに示すように、メモリセル領域では、リソグラフィとドライエッチング法により活性領域１Ａを覆う非晶質カーボン膜４のマスクパターンを形成する。一方、図６Ａ中の右図に示すように、周辺回路領域では、ＳＴＩ素子分離領域となるシリコン基板１の表面が露出する。
なお、本実施形態であるＤＲＡＭ６０の製造方法の説明において、ドライエッチングに関して特に説明がない限り、異方性ドライエッチングを意味している。
【００４３】
次に、図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃに示すように、非晶質カーボン膜４のマスクパターンを用いてシリコン基板１を例えば約２５０ｎｍエッチングして、ＳＴＩトレンチ（素子分離用の溝）５を形成する。ここで、図７Ａ中の右図に示すように、周辺回路領域では非晶質カーボン膜４のマスクパターンによってシリコン基板１の表面が直接エッチングされる。これに対して、図７Ｂ及び図７Ｃに示すように、メモリセル領域ではシリコン基板１の表面に犠牲酸化シリコン膜２が介在しているため、非晶質カーボン膜４マスクパターンが犠牲酸化シリコン膜２に転写され、この犠牲酸化シリコン膜２に転写されたマスクパターンによってＳＴＩトレンチ５Ａ（５）が形成される。したがって、メモリセル領域のＳＴＩトレンチ５Ａと周辺回路領域のＳＴＩトレンチ５Ｂ（５）とは同時に形成されるが、周辺回路領域のＳＴＩトレンチ５Ｂの方がメモリセル領域のＳＴＩトレンチ５Ａよりも約３０ｎｍ程度深く形成される。
【００４４】
次に、図８Ａ、図８Ｂ及び図８Ｃに示すように、非晶質カーボン膜４のマスクパターンを除去する。次に、ＳＴＩトレンチ５（５Ａ、５Ｂ）から露出しているシリコン基板の表面に、熱酸化法によって例えば厚さが約２ｎｍのライナー酸化シリコン膜６を形成する。次いで、ＣＶＤ法によって窒化シリコン膜７を、メモリセル領域及び周辺回路領域に亘るシリコン基板１上に形成する。この窒化シリコン膜７は、メモリセル領域のＳＴＩトレンチ５Ａを埋め込む厚さとなるように設定する。例えば、メモリセル領域のＳＴＩトレンチ５Ａの幅が４０ｎｍの場合には、２０ｎｍより厚く、好ましくは３０ｎｍ（幅の半分の１．５倍）とする。一方、図８Ａの右図に示すように、周辺回路領域では、ＳＴＩトレンチ５Ｂの幅が広いため、メモリセル領域のＳＴＩトレンチ５Ａを埋め込む厚さに設定された窒化シリコン膜７ではＳＴＩトレンチ５Ｂは完全に埋め込まれないでトレンチが残存する。
【００４５】
次に、周辺回路領域に残存しているＳＴＩトレンチ５Ｂを埋め込むように、例えばＨＤＰ−ＣＶＤ法により酸化シリコン膜を全面に形成する。次いで、ＣＭＰ法によって平坦化し、図９Ａ中の右図に示すように、周辺回路領域に埋め込み酸化シリコン膜８を形成する。これにより、周辺回路領域のＳＴＩ素子分離膜は、ライナー酸化シリコン膜６、窒化シリコン膜７、埋め込み酸化シリコン膜８の３層の膜として形成される。なお、図９Ｂ及び図９Ｃについてはそれぞれ図８Ｂ及び図８Ｃと同じであるため、図示及び説明を省略する。
【００４６】
次に、図１０Ａ、図１０Ｂ及び図１０Ｃに示すように、窒化シリコン膜７のシリコン基板１の表面に露出している部分を、熱燐酸を用いたウェットエッチングによって選択的に除去する。これにより、メモリセル領域のＳＴＩトレンチ５Ａ内に、埋め込み窒化シリコン膜（埋め込み絶縁膜）７Ａが形成される。ここで、熱燐酸を用いたウェットエッチングの際、図１０Ｂ及び図１０Ｃに示すように、メモリセル領域において、犠牲酸化シリコン膜２の上面２ａと埋め込み窒化シリコン膜７Ａの上面７ａとが、略同一の高さとなるようにエッチングする。ここで、略同一とは、埋め込み窒化シリコン膜７Ａの上面７ａが犠牲酸化シリコン膜２の上面２ａより５ｎｍ低い範囲までを含むものとする。なお、このウェットエッチングにおける熱燐酸の温度は、例えば約１４０〜１６０℃の範囲で行なう。上記範囲では、エッチング速度を０．５〜３ｎｍ／ｍｉｎと低速度にすることができ、高精度エッチングが可能となるため、上記の略同一の高さとなるようなエッチング制御が容易となる。
【００４７】
このように、メモリセル領域のＳＴＩトレンチ５Ａを埋め込み窒化シリコン膜７Ａで埋設することにより、素子分離領域を構成するＳＴＩ素子分離膜９を形成する。また、図１、図１０Ｂ及び図１０Ｃに示すように、この素子分離領域によって、シリコン基板１に活性領域１Ａが区画形成される。ここで、メモリセル領域においては犠牲酸化シリコン膜２に転写されたマスクパターンによってＳＴＩトレンチ５Ａが形成されるため、活性領域１Ａの上面にのみ犠牲酸化シリコン膜２（２Ａ）が存在することとなる。なお、図１０Ｂ及び図１０Ｃに示すように、ＳＴＩ素子分離膜９は、ライナー酸化シリコン膜６及び埋め込み窒化シリコン膜７Ａの２層膜で形成される。
一方、図１０Ａの右図に示すように、周辺回路領域では活性領域１Ａの表面の窒化シリコン膜が除去され、ＳＴＩトレンチ５の内壁を覆うために形成したライナー酸化シリコン膜６の上面６ａが露出する。
【００４８】
次に、メモリセル領域及び周辺回路領域にそれぞれＳＴＩ素子分離膜を形成した後、メモリセル領域においては所定の領域にｐウエル、ｎウエルを形成するためのイオン注入を行うとともに、周辺回路領域においては、周辺回路用トランジスタのチャネルドープ用のイオン注入を行う。
【００４９】
（周辺回路領域の保護膜の形成工程）
次に、メモリセル領域において埋め込みゲート電極を形成する前に、周辺回路領域に保護膜を形成する。この保護膜は、メモリセル領域における埋め込みゲート電極を形成する工程からビットコンタクト及びビット線を形成する工程までのあいだ、周辺回路領域の活性領域１Ａを保護するために設けられるものである。
【００５０】
具体的には、図１０Ａ中の右図に示すように、先ず、周辺回路領域において活性領域１Ａの表面に露出している酸化シリコン膜６の上面６ａを一旦除去した後、活性領域１Ａ上に再度酸化シリコン膜を成膜して周辺ゲート絶縁膜１０を形成する（図１１Ａ中の右図を参照）。
【００５１】
次に、図１１Ａ、図１１Ｂ及び図１１Ｃに示すように、ＣＶＤ法によって厚さ約２０ｎｍの非晶質シリコンからなる第１のシリコン膜１１をメモリセル領域及び周辺回路領域の全面に形成する。次に、リソグラフィ法により周辺回路領域のみを覆うフォトレジストパターン（図示せず）を形成し、このフォトレジストパターンから露出するメモリセル領域の第１のシリコン膜１１をドライエッチング法により除去する。ここで、メモリセル領域のシリコン膜１１のドライエッチングを行う際、犠牲酸化シリコン膜２及び埋め込み窒化シリコン膜７Ａに対して選択的に除去する（図１２Ａ中の左図、図１２Ｂ及び図１２Ｃを参照）。次いで、メモリセル領域に対して、ウエル形成およびシリコン基板１の表面に形成するＬＤＤ用のイオン注入を行う。その後、周辺回路領域に設けられたフォトレジストパターンを除去することにより、図１２Ａ中の右図に示すように、周辺回路領域にのみ第１のシリコン膜（保護膜）１１を設ける。
【００５２】
（第２の絶縁膜の形成工程）
次に、図１３Ａ、図１３Ｂ及び図１３Ｃに示すように、メモリセル領域及び周辺回路領域に亘ってシリコン基板１の表面（すなわち、素子分離領域及び活性領域の表面）に窒化シリコン（第２の絶縁材料）からなる窒化シリコン膜（第２の絶縁膜）１２を形成する。窒化シリコン膜１２は、ＣＶＤ法により厚さが約２０ｎｍとなるように形成する。この窒化シリコン膜１２は、後述する工程において犠牲酸化シリコン膜２を除去する際、ガード窒化シリコン膜１２Ａとして犠牲酸化シリコン膜２の上面のエッチストッパーとなる。次いで、窒化シリコン膜１２上に、例えばＣＶＤ法により厚さが約７０ｎｍの酸化シリコン膜からなるハード酸化シリコン膜１３を形成する。このハード酸化シリコン膜１３は、ワード線用のトレンチを形成する際、エッチングのハードマスクとして用いる。
【００５３】
（埋め込みゲート電極の形成工程）
次に、埋め込みゲート電極（ワード線）を形成する。埋め込みゲート電極の形成は、先ず、図１４Ａ中の左図、図１４Ｂ及び図１４Ｃに示すように、メモリセル領域にリソグラフィ法を用いてワード線埋め込み用のトレンチとなるＷＬトレンチ（ゲート電極溝）を形成するためのフォトレジストマスク１４を形成する。一方、図１４Ａ中の右図に示すように、周辺回路領域はフォトレジストマスク１４で覆われる。
【００５４】
次に、図１５Ａ、図１５Ｂ及び図１５Ｃに示すように、フォトレジストマスク１４を用いてハード酸化シリコン膜１３をドライエッチングする。次いで、フォトレジストマスク１４を除去した後、パターンが転写されたハード酸化シリコン膜１３Ａ（１３）をマスクとして、ガード窒化シリコン膜１２、犠牲酸化シリコン膜２及びシリコン基板１を順次ドライエッチングした後、これらをマスクとしてＷＬトレンチ（ゲート電極溝）１５を形成する。ここで、ＷＬトレンチ１５の深さは、例えばシリコン基板１の表面から約２００ｎｍとする。また、このＷＬトレンチ１５は、活性領域１Ａと交差する所定の方向（例えば、図１中のＸ方向）に延在するライン状のパターンとして形成される。本実施形態ではＷＬトレンチ１５のＹ方向の幅を５０ｎｍとしている。
【００５５】
なお、ハード酸化シリコン膜１３をドライエッチングする場合、ハード酸化シリコン膜１３とフォトレジストマスク１４との間に材質の異なる材料で構成される第２のハードマスクをさらに設けても良い。この場合、フォトレジストマスク１４のパターンを第２のハードマスクに転写した後、この第２のハードマスクを用いてハード酸化シリコン膜１３をエッチングする。
【００５６】
次に、図１６Ａ、図１６Ｂ及び図１６Ｃに示すように、ＷＬトレンチ１５内に露出しているシリコン基板１の表面に、厚さ約４ｎｍの酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜１６を熱酸化法により形成する。次いで、ＷＬトレンチ１５が埋まらないように、厚さ約５ｎｍの窒化チタン膜１７をＣＶＤ法により形成する。さらに、ＷＬトレンチ１５内を埋めるとともに基板表面が平坦となるように、厚さ約４０ｎｍのタングステン膜１８をメモリセル領域及び周辺回路領域の全面に形成する。上述のように、ＷＬトレンチ１５のＹ方向の幅を５０ｎｍとしているので窒化チタン膜１７を５ｎｍ形成した段階でＷＬトレンチ１５内に残存する空間のＹ方向の幅は４０ｎｍとなっている。したがって、この状態で厚さ約４０ｎｍのタングステン膜１８を全面に形成すると、残存している空間は完全にタングステン膜で埋設される。
【００５７】
次に、図１７Ａ、図１７Ｂ及び図１７Ｃに示すように、その上面が半導体基板の上面から１３０ｎｍ低い位置となるように、タングステン膜１８及び窒化チタン膜１７をドライエッチング法によりエッチバックする。このようにして、ＷＬトレンチ１５の底部に埋設された埋め込みゲート電極（ワード線）１９Ａ及び埋め込み配線１９Ｂを形成する。ここで、金属系材料のドライエッチングには塩素プラズマを用いるため、ＷＬトレンチ１５内において、埋め込みゲート電極１９Ａの上面より上方の側壁に露出する酸化シリコン膜（ゲート絶縁膜１６）はほとんどエッチングされないで残存させることができる。この、ＷＬトレンチ１５内の側壁に露出して残存するゲート絶縁膜１６は、後の工程となる犠牲酸化シリコン膜（第１の絶縁膜）２ＡをＤＨＦによるウェットエッチングにて選択的に除去する工程において、その上面が一部露出してエッチングされる。しかしながら、ゲート絶縁膜１６の厚さが４ｎｍと薄く、且つ、窒化シリコン膜からなるキャップ絶縁膜２０Ａと活性領域の半導体基板に挟まれたスリット状の構成となっているので、そのエッチング量はわずかであり問題とならない。問題とはならないが、このゲート絶縁膜１６のエッチングをより抑制するために、ゲート電極１９Ａを形成した段階でＷＬトレンチ１５内の側壁に露出している酸化シリコン膜を除去し、それによって側壁に露出した半導体基板の表面に新たな窒化シリコン膜を形成しても良い。新たな窒化シリコン膜の形成には、全面に４ｎｍの窒化シリコン膜を形成した後、全面エッチバックする方法を用いる。このような構成とすれば、犠牲酸化膜２Ａをエッチング除去する段階では、犠牲酸化膜２Ａのいかなる部分にも酸化シリコン膜が接していない状態となるので、本実施形態の容量コンタクトプラグの形成をより確実に行うことができる。
【００５８】
（キャップ絶縁膜の形成工程）
次に、ＷＬトレンチ１５の上部（すなわち、埋め込みゲート電極１９Ａ及び埋め込み配線１９Ｂの上部）にキャップ絶縁膜を形成する。キャップ絶縁膜の形成は、先ず、図１８Ａ、図１８Ｂ及び図１８Ｃに示すように、ＷＬトレンチ１５を埋め込むように、厚さ約４０ｎｍの窒化シリコン膜２０をＣＶＤ法により形成する。
【００５９】
次に、図１９Ａ、図１９Ｂ及び図１９Ｃに示すように、窒化シリコン膜２０を選択的にエッチバックして、ＷＬトレンチ１５を埋め込むと同時に埋め込みゲート電極１９Ａ及び埋め込み配線１９Ｂの上面を保護するための窒化シリコンからなるキャップ絶縁膜２０Ａを形成する。
ここで、窒化シリコン膜２０のエッチバック処理は、メモリセル領域において、活性領域１Ａの上方に形成されたガード窒化シリコン膜１２Ａの上面１２ａと、キャップ絶縁膜２０Ａの上面２０ａとが、実質的に略同一の高さとなるようにエッチングする。なお、実質的に略同一の高さとは、キャップ絶縁膜２０Ａの上面２０ａが、ガード窒化シリコン膜１２Ａの上面１２ａより５ｎｍ低い範囲までを含むものである。
窒化シリコン膜２０のエッチバック処理は、熱燐酸によるウェットエッチング法により行なう。また、このエッチングにおける熱燐酸の温度は、上述したＳＴＩ素子分離膜９の形成時と同様に、約１４０〜１６０℃の範囲で行なう。
【００６０】
次に、図２０Ａ、図２０Ｂ及び図２０Ｃに示すように、メモリセル領域及び周辺回路領域に残存しているハード酸化シリコン膜１３及びパターンが転写されたハード酸化シリコン膜１３Ａを、フッ酸含有溶液（ＤＨＦ）を用いたウェットエッチングによって除去する。
【００６１】
この段階において、図２０Ａ中の左図（すなわち、活性領域の延在方向であって、活性領域上の断面）に示すように、活性領域１Ａの表面領域であるビットコンタクト接触領域１ｂ及び容量コンタクト接触領域１ａ，１ｃの各領域の表面を覆う犠牲酸化シリコン膜２Ａは、いずれも両側の側面がＷＬトレンチ１５を埋設するキャップ絶縁膜２０Ａを構成する窒化シリコン膜と接している。また、各犠牲酸化シリコン膜２Ａは、いずれも上面がガード窒化シリコン膜１２Ａと接触し、下面はシリコン基板（活性領域１Ａの各接触領域１ａ，１ｂ，１ｃ）と接している。
【００６２】
また、図２０Ｂ中の左図（すなわち、埋め込みゲート電極１９Ａの延在方向であって、ゲート電極１９Ａと埋め込み配線１９Ｂとの間の断面）に示すように、容量コンタクト接触領域１ａ及び１ｄ（図１参照）の各領域の表面を覆う犠牲酸化シリコン膜２Ａは、図１中に示すＸ方向に対向する側面がＳＴＩ素子分離膜９を構成する埋め込み窒化シリコン膜７Ａと接している。また、各犠牲酸化シリコン膜２Ａは、いずれも上面がガード窒化シリコン膜１２Ａと接触し、下面はシリコン基板（活性領域１Ａの各接触領域１ａ，１ｄ）と接している。
【００６３】
さらに、図２０Ｃ中の左図（すなわち、図１に示すように、ビット線２７の延在方向であって、ビット線２７間となる断面）に示すように、ビットコンタクト接触領域１ｂ及び容量コンタクト接触領域１ｃの各領域の表面を覆う犠牲酸化シリコン膜２Ａは、いずれもＹ方向に対向する側面がＷＬトレンチ１５を埋設するキャップ絶縁膜２０Ａを構成する窒化シリコン膜と接している。また、各犠牲酸化シリコン膜２Ａは、いずれも上面がガード窒化シリコン膜１２Ａと接触し、下面はシリコン基板（活性領域１Ａの各接触領域１ｂ，１ｃ）と接している。
【００６４】
更にまた、図２０Ｃ中の右図（すなわち、図１に示すように、ビット線２７の延在方向であって、ビット線２７上となる断面）に示すように、ビットコンタクト接触領域１ｂの表面を覆う犠牲酸化シリコン膜２Ａは、Ｙ方向に対向する側面の一方がＷＬトレンチ１５を埋設するキャップ絶縁膜２０Ａを構成する窒化シリコン膜と接しており、他方が上記キャップ絶縁膜２０Ａと接する前にＳＴＩ素子分離膜９を構成する埋め込み窒化シリコン膜７Ａと接している。また、各犠牲酸化シリコン膜２Ａは、いずれも上面がガード窒化シリコン膜１２Ａと接触し、下面はシリコン基板（活性領域１Ａの接触領域１ｂ）と接している。
このように、活性領域１Ａ上の全ての犠牲酸化シリコン膜２Ａは、側面の全てと上面とを窒化シリコン膜で、下面をシリコン基板で囲まれた状態となっている。
【００６５】
（ビットコンタクト及びビット線の形成工程）
次に、メモリセル領域において、ビットコンタクト及びビット線を同時に形成する。具体的には、先ず、図２１Ａ、図２１Ｂ及び図２１Ｃに示すように、リソグラフィ法により、メモリセル領域のビットコンタクト開口部と周辺回路領域とを露出させるフォトレジスト２１を形成する。ビットコンタクト開口部を形成するためのフォトレジスト２１の開口パターン２２は、ビットコンタクト開口部がガード窒化シリコン膜１２ＡのＹ方向の幅よりも広く、両端部がＷＬトレンチ１５上に位置するように形成する。また、フォトレジスト２１の開口パターン２２は、図１中に示すＸ方向にライン状のパターンとして形成され、複数のビットコンタクト開口部を一括して含むように形成される。このように、ビットコンタクト開口部をライン状パターンとして一括して形成することにより、個々のビットコンタクトを独立したホールパターンで形成する場合と比較してリソグラフィの困難さを回避することができる。
【００６６】
次に、図２２Ａ中の左図、図２２Ｂ及び図２２Ｃに示すように、メモリセル領域内において、フォトレジスト２１の開口パターン２２から露出しているガード窒化シリコン膜１２Ａ及びキャップ絶縁膜２０Ａの一部をドライエッチング法により除去してビットコンタクト開口パターン２３として転写し、このビットコンタクト開口パターン２３からビットコンタクト接触領域１ｂ上の犠牲酸化シリコン膜２Ａの上面を露出させる。
同時に、図２２Ａ中の右図に示すように、周辺回路領域では窒化シリコン膜１２を除去してシリコン膜１１の表面を露出させる。
【００６７】
次に、図２３Ａ、図２３Ｂ及び図２３Ｃに示すように、フォトレジスト２１を除去した後、ビットコンタクト開口パターン２３から上面が露出しているビットコンタクト接触領域１ｂ上の犠牲酸化シリコン膜２Ａを選択的に除去する。これにより、ビットコンタクト接触領域１ｂ（すなわち、シリコン基板表面）が露出してビットコンタクト開口部が形成される。ここで、犠牲酸化シリコン膜２Ａの選択的な除去には、フッ化水素（ＨＦ）含有溶液によるウェットエッチングを用いる。
このように、ＳＴＩトレンチ５及びＷＬトレンチ１５の形成の際にマスクの一部として用いた犠牲酸化シリコン膜２Ａのうち、ビットコンタクト接触領域１ｂ上だけを選択的に除去できるため、フォトレジスト２１の開口パターン２２を形成するためのリソグラフィの段階で開口パターン２２の位置合わせずれが生じても、シリコン基板のコンタクト部分（すなわち、ビットコンタクト接触領域１ｂ）に自己整合でビットコンタクト開口部を形成することができる。
【００６８】
次に、図２４Ａ、図２４Ｂ及び図２４Ｃに示すように、メモリセル領域及び周辺回路領域に亘って、厚さ約３０ｎｍのシリコン膜からなる第２のシリコン膜２４、厚さ約４０ｎｍのメタル膜からなるゲートメタル膜２５及び厚さ約５０ｎｍの窒化シリコン膜からなるカバー窒化シリコン膜（カバー絶縁膜）２６をＣＶＤ法により全面に順次形成する。なお、ビットコンタクト接触領域１ｂ上のビットコンタクト開口部は、第２のシリコン膜２４及びゲートメタル膜２５によって埋設される。また、ゲートメタル膜２５を構成するメタル膜は、厚さ約５ｎｍの窒化タングステン膜の上に厚さ約３５ｎｍのタングステン膜を形成した積層膜で構成される。
【００６９】
次に、図２５Ａ、図２５Ｂ及び図２５Ｃに示すように、リソグラフィとドライエッチング法とにより、カバー窒化シリコン膜２６、ゲートメタル膜２５、第２のシリコン膜２４を順次エッチングして、メモリセル領域にはビットコンタクト２７Ａ及びビット線２７を、周辺回路領域には周辺回路用トランジスタのゲート電極となる周辺ゲート電極（ゲート電極）２９を同時に形成する。なお、周辺回路領域に形成されていた第１のシリコン膜１１と第２のシリコン膜２４とが一体化して新たにシリコン膜２８となる。
【００７０】
（絶縁層の形成工程）
次に、シリコン基板上に絶縁層を形成する。絶縁層の形成は、図２６Ａ、図２６Ｂ及び図２６Ｃに示すように、先ず、ビット線２７及び周辺ゲート電極２９の側壁に露出しているシリコン膜２８及びゲートメタル膜２５Ｂを覆うように、メモリセル領域及び周辺回路領域の全面に第１ライナー窒化シリコン膜３０を形成する。具体的には、ＡＬＤ法により、厚さ約５ｎｍとなるように形成する。
その後、図２６Ａ中の右図に示すように、周辺回路領域において、周辺ゲート電極２９をマスクとして不純物イオンの注入を行なう。これにより、周辺回路用トランジスタのソース領域及びドレイン領域となる不純物拡散層３１，３１を形成する。
【００７１】
次に、図２７Ａ、図２７Ｂ及び図２７Ｃに示すように、メモリセル領域のビット線２７及び周辺回路領域の周辺ゲート電極２９を覆うように第１層間絶縁膜３２を形成する。第１層間絶縁膜３２としては、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）法やＣＶＤ法で形成する酸化シリコン膜を用いる。次いで、第１層間絶縁膜３２上に、ハードマスクとなるシリコン膜３３を形成する。さらに、シリコン膜３３上に、容量コンタクトを形成するためのフォトレジストの開口パターン３４をリソグラフィ法によって形成する。
ここで、容量コンタクト形成用の開口パターン３４は、図１中に示すＸ方向に延在するラインパターンとして一括形成する。したがって、図２７Ｂに示すように、容量コンタクト形成用の開口パターン３４の領域中には、シリコン膜３３の全面が露出することになる。
【００７２】
（容量コンタクトの形成工程）
次に、容量コンタクトを形成する。ここで、本実施形態のＤＲＡＭ６０の製造方法は、容量コンタクトの形成工程が、容量コンタクトホールを形成する工程と、容量コンタクトホール内に導体を充填する工程と、を備えて概略構成されている。
また、容量コンタクトホールを形成する工程は、絶縁層を貫通するように、貫通孔を形成する工程と、貫通孔の底面から露出する第２の絶縁膜を除去して、第１の絶縁膜の上面の少なくとも一部を露出する開口部を形成する工程と、貫通孔の側面と開口部の側面及び底面とにわたって、第２の絶縁材料からなる被膜を形成する工程と、開口部の底面の前記被膜を除去するとともに、当該開口部から第１の絶縁膜を選択的に除去する工程と、を有することを特徴としている。
【００７３】
（容量コンタクトホールの形成工程）
容量コンタクトホールの形成は、先ず、絶縁層３２を貫通する貫通孔を形成する。具体的には、図２８Ａ、図２８Ｂ及び図２８Ｃに示すように、先ず、フォトレジストをマスクとしてシリコン膜３３をドライエッチングし、開口パターン３４を転写する（シリコン膜パターン３３Ａ）。ここで、開口パターン３４は、埋め込みゲート電極１９Ａと同一の方向（図１中に示すＸ方向）に延在するライン状のパターンを用いることができる。次に、フォトレジストを除去した後、シリコン膜パターン３３Ａをハードマスクとして第１層間絶縁膜３２を選択的にドライエッチングする。これにより、シリコン膜パターン３３Ａのライン状パターンが第１層間絶縁膜３２に転写される。そして第１層間絶縁膜３２のドライエッチングを進めていくと、ビット線２７が露出し、ビット線２７の上面よりも下側部分にビット線２７に幅方向が規制された貫通孔３２Ａが自己整合的に形成される。この貫通孔３２Ａの底面から、第１ライナー窒化シリコン膜３０を露出させる。
【００７４】
次に、図２９Ａ中の左図、図２９Ｂ中の左図及び図２９Ｃ中の左図に示すように、貫通孔３２Ａの底面から露出した第１ライナー窒化シリコン膜３０の上面とガード窒化シリコン膜（第２の絶縁膜）１２Ａ（１２）との積層膜をドライエッチングして、ガード窒化シリコン膜１２Ａ（１２）に開口部１２Ｂを形成する。このドライエッチングの際、埋め込みゲート電極１９Ａ上のキャップ絶縁膜２０Ａの一部（図２９Ｂ中の右図及び図２９Ｃ中の左図を参照）及びビット線２７上のカバー窒化シリコン膜（カバー絶縁膜）２６Ａの一部（図２９Ａ中の左図及び図２９Ｃ中の右図を参照）も同時にエッチングされる。
この開口部１２Ｂから、容量コンタクト接触領域１ａ，１ｃ，１ｄの上面を覆う犠牲酸化シリコン膜２Ａの上面の一部が露出する。
【００７５】
次に、図３０Ａ、図３０Ｂ及び図３０Ｃに示すように、メモリセル領域及び周辺回路領域にわたって全面に、第２ライナー窒化シリコン膜（被膜）３５を形成する。第２ライナー窒化シリコン膜３５の形成は、ＡＬＤにより窒化シリコン膜の厚さが約５ｎｍとなるように行なう。これにより、貫通孔３２Ａの側面と開口部１２Ｂの側面及び底面とにわたって、窒化シリコンからなる被膜が形成される。
【００７６】
次に、図３１Ａ、図３１Ｂ及び図３１Ｃに示すように、ドライエッチング法により第２ライナー窒化シリコン膜３５をエッチングする。これにより、第１層間絶縁膜３２の貫通孔３２Ａ内の側壁とガード窒化シリコン膜１２Ａ（１２）の開口部１２Ｂ内の側壁とに亘って、第２ライナー窒化シリコン膜３５からなるサイドウォール３５Ａが形成される。また、上記エッチングにより、ガード窒化シリコン膜１２Ａ（１２）の開口部１２Ｂの底面を覆う第２ライナー窒化シリコン膜３５が除去されて、犠牲酸化シリコン膜２Ａの上面の一部が再び露出する。
【００７７】
次に、図３２Ａ、図３２Ｂ及び図３２Ｃに示すように、ガード窒化シリコン膜１２Ａ（１２）の開口部１２Ｂから表面が露出している犠牲酸化シリコン膜（第１の絶縁膜）２ＡをＤＨＦによるウェットエッチングにて選択的に除去する。ここで、上記ウェットエッチングは等方性エッチングであるため、容量コンタクト接触領域１ａ，１ｃ及び１ｄのシリコン基板表面を覆うように形成されている犠牲酸化シリコン膜２Ａを全て除去することができる。これにより、容量コンタクト接触領域１ａ，１ｃ及び１ｄの上方には、犠牲酸化シリコン膜２Ａが除去されて形成された空間が出現する。
このようにして、第１層間絶縁膜３２の貫通孔３２Ａ内の側壁とガード窒化シリコン膜１２Ａ（１２）の開口部１２Ｂ内の側壁とに亘って形成されたサイドウォール３５Ａ内の空間である上側領域３６と、犠牲酸化シリコン膜２Ａが除去されて形成された空間である下側領域３７と、からなる容量コンタクトホール３８を形成する。
【００７８】
なお、本実施形態のＤＲＡＭ６０の製造方法において、容量コンタクト接触領域１ａ，１ｃ及び１ｄ（図１参照）のシリコン基板表面を覆う全ての犠牲酸化シリコン膜２Ａは、Ｘ方向に対向する２つの側面がＳＴＩ素子分離膜９を構成する窒化シリコン膜からなる埋め込み絶縁膜７Ａと接しており、Ｙ方向に対向する２つの側面がＷＬトレンチ５を埋設する窒化シリコン膜からなるキャップ絶縁膜２０Ａと接している。また、いずれの犠牲酸化シリコン膜２Ａにおいても、上面がガード窒化シリコン膜と接し、下面がシリコン基板と接している。したがって、犠牲酸化シリコン膜２Ａが除去されて形成された空間である容量コンタクトホール３８の下側領域３７は、上面と側面の全てとを窒化シリコン膜で、下面をシリコン基板で囲まれた状態となっている。
【００７９】
また、容量コンタクトホール３８の上側領域３６は、Ｘ方向に対向する２つの側面がビット線２７の側面に形成された窒化シリコン膜からなるサイドウォール３５Ａと接しており、Ｙ方向に対向する２つの側面が第１層間絶縁膜３２の貫通孔３２Ａ内の側壁に形成された窒化シリコン膜からなるサイドウォール３５Ａと接している。
【００８０】
ここで、窒化シリコン膜はＤＨＦではエッチングされないため、犠牲酸化シリコン膜２Ａのみを選択的に除去することができる。すなわち、平面視した場合において容量コンタクトホール３８の上側領域３６と下側領域３７とが重なる位置に設けられたガード窒化シリコン膜１２Ａ（１２）の開口部１２Ｂを介して、容量コンタクト接触領域１ａ，１ｃ及び１ｄの上面を覆う犠牲酸化シリコン膜２Ａを全て除去することができる。
したがって、後の工程で形成される容量コンタクトを容量コンタクト接触領域１ａ，１ｃ及び１ｄの上面の全てと接触させることができるため、コンタクト抵抗を低減させることができる。
なお、第１層間絶縁膜３２は、側壁が窒化シリコン膜からなるサイドウォール３５Ａで覆われ、上面がハードマスクとして用いたシリコン膜３３Ａで覆われているため、犠牲酸化シリコン膜２Ａのウェットエッチングの際にエッチングされることがない。
【００８１】
（導体の充填工程）
次に、容量コンタクトホール３８内にドープドポリシリコン（導体）を充填して第１容量コンタクトプラグ（容量コンタクト）を形成する。先ず、図３３Ａ、図３３Ｂ及び図３３Ｃに示すように、メモリセル領域及び周辺回路領域にわたって、不純物をドープしたドープドシリコン膜３９を全面に形成する。ここで、ドープドポリシリコン膜３９は、活性領域１Ａの表面（すなわち、容量コンタクト接触領域１ａ，１ｃ及び１ｄ）からガード窒化シリコン膜１２Ａ（１２）の開口部１２Ｂを介して容量コンタクトホール３８内に充填される。また、容量コンタクトホール３８の上側領域３６にドープドポリシリコンが充填されて柱状部３９ａが形成され、下側領域３７ドープドポリシリコンが充填されて板状部３９ｂが形成される。なお、ドープドシリコン膜３９は、厚さが約７０ｎｍとなるようにＣＶＤ法により行なう。また、ドープする不純物として、リンやヒ素を用いることができる。
【００８２】
次に、図３４Ａ、図３４Ｂ及び図３４Ｃに示すように、ＣＭＰ法によりドープドシリコン膜３９及びサイドウォール３５Ａの一部を、第１層間絶縁膜３２の表面が露出するまで研磨除去する。次いで、ドライエッチング法により第１層間絶縁膜３２で覆われていない部分のカバー窒化シリコン膜２６Ａの上面よりも低い位置となるまでドープドシリコン膜３９をエッチバックする。このようにして、ドープドポリシリコンからなる第１容量コンタクトプラグ３９Ａを一括形成する。
【００８３】
次に、図３５Ａ、図３５Ｂ及び図３５Ｃに示すように、第１容量コンタクトプラグ３９Ａの上面を覆うように、ＳＯＧ法やＣＶＤ法を用いて酸化シリコン膜からなる第２層間絶縁膜４０をメモリセル領域及び周辺回路領域に亘って全面に形成する。
なお、以降の工程の説明では、図１中に示すＡ−Ａ’断面及び周辺回路領域についてのみ説明し、その他の方向の断面については説明を省略する。
【００８４】
次に、図３６Ａ中の左図に示すように、リソグラフィとドライエッチング法とによりメモリセル領域における第２層間絶縁膜４０にコンタクトホール４１を形成する。一方、図３６Ａ中の右図に示すように、周辺回路領域における第２層間絶縁膜４０にはコンタクトホール４２を形成する。次いで、メモリセル領域及び周辺回路領域に亘って、それぞれコンタクトホール４１，４２の内部を埋め込むようにメタル膜４３を全面に形成する。メタル膜４３は、例えば、コバルトシリサイド、窒化タングステン及びタングステンからなる積層膜で構成する。
【００８５】
次に、図３７Ａ中の左図に示すように、メモリセル領域においてはリソグラフィとドライエッチング法とによりメタル膜４３からなる第２容量コンタクトプラグ４３Ａを形成する。このようにして、メモリセル領域においては、第１容量コンタクトプラグ３９Ａと第２容量コンタクトプラグ４３Ａとからなる容量コンタクトプラグ４４を形成する。
また、図３７Ａ中の右図に示すように、周辺回路領域においては周辺コンタクトプラグ４３Ｂ及び周辺メタル配線４３Ｃを形成する。
【００８６】
（キャパシタ及び配線層の形成工程）
次に、図３８Ａ中の左図に示すように、メモリセル領域において第２層間絶縁膜４０上にキャパシタ用下部電極４５、容量絶縁膜４６及び上部電極４７を順次形成してキャパシタ４８を形成する。次いで、メモリセル領域のキャパシタ４８及び周辺回路領域の周辺メタル配線４３Ｃを覆うように、メモリセル領域及び周辺回路領域に亘って全面に第３層間絶縁膜４９を形成する。さらに、第３層間絶縁膜４９上に配線層５０を形成する。
このようにして、本実施形態のＤＲＡＭ６０が完成する。
【００８７】
以上説明したように、本実施形態のＤＲＡＭ（半導体装置）６０の製造方法によれば、活性領域１Ａ（容量コンタクト接触領域１ａ，１ｃ及び１ｄ）の表面を覆う全ての犠牲酸化シリコン膜２Ａは、全ての側面が窒化シリコン膜からなる埋め込み絶縁膜７Ａ及び窒化シリコン膜からなるキャップ絶縁膜２０Ａと接するとともに、上面がガード窒化シリコン膜１２Ａと接し、下面が活性領域１Ａと接するように形成する構成となっている。そして、窒化シリコン膜がエッチングされず、酸化シリコン膜のみを選択的にエッチング可能なエッチャント（例えば、ＤＨＦ等）を用いることにより、犠牲酸化シリコン膜２Ａのみをエッチング除去することができる。
【００８８】
すなわち、平面視した際に、容量コンタクトホール３８の上側領域３６と下側領域３７とが重なる位置に設けられたガード窒化シリコン膜１２Ａの開口部１２Ｂを介して、容量コンタクト接触領域１ａ，１ｃ及び１ｄの上面を覆う犠牲酸化シリコン膜２Ａを全て選択的に除去することができる。そして、容量コンタクトホール３８にドープドポリシリコンを埋め込むことにより、上側領域３６に柱状部３９ａを、下側領域３７に板状部３９ｂを、連続して一体的に形成することができる。したがって、第１容量コンタクトプラグ３９Ａを構成する板状部３９ｂの底面と容量コンタクト接触領域１ａ，１ｃ及び１ｄの上面とを全面で接触させることができるため、コンタクト抵抗を低減させることができる。
【００８９】
また、犠牲酸化シリコン膜２Ａが除去されて形成された空間である容量コンタクトホール３８の下側領域３７は、上面及び側面の全てが窒化シリコン膜で、下面をシリコン基板で囲まれた状態とすることができる。一方、容量コンタクトホール３８の上側領域３６は、窒化シリコン膜からなるサイドウォール３５Ａと接した状態とすることができる。そして、容量コンタクトホール３８の下側領域３７と上側領域３６とをガード窒化シリコン膜１２Ａの上面の一部又は全部に形成した開口部１２Ｂを介して連通させるため、ドープドポリシリコンからなる第１容量コンタクトプラグ３９Ａを一括形成することができる。
【００９０】
本実施形態のＤＲＡＭ６０の製造方法によれば、犠牲酸化シリコン膜２をマスクとしてＳＴＩトレンチ５を形成する。これにより、ＳＴＩ素子分離膜９が形成される領域上の犠牲酸化シリコン膜２が除去されるため、活性領域１Ａ上にのみ犠牲酸化シリコン膜２Ａを形成することができる。
【００９１】
また、犠牲酸化シリコン膜２（２Ａ）及び窒化シリコン膜１２をマスクとしてＷＬトレンチを形成することにより、活性領域１Ａを容量コンタクト接触領域１ａ，１ｃ及び１ｄとビットコンタクト接触領域１ｂとに区画することができるとともに、これらの接触領域１ａ〜１ｄの表面を覆う犠牲酸化シリコン膜２Ａと、この犠牲酸化シリコン膜２Ａの上面を保護するガード窒化シリコン膜１２Ａとを一括して形成することができる。
【００９２】
本実施形態のＤＲＡＭ６０の製造方法によれば、埋め込み窒化シリコン膜７Ａの上面７ａを犠牲酸化シリコン膜２Ａの上面２ａと略同一の高さとなるように形成し、キャップ絶縁膜２０Ａの上面２０ａをガード窒化シリコン膜１２Ａの上面１２ａと略同一の高さとなるように形成するとともに、埋め込み窒化シリコン膜７Ａ及びキャップ絶縁膜２０Ａを、窒化シリコン膜で形成する構成となっている。これにより、犠牲酸化シリコン膜２Ａの側面及び上面を窒化シリコン膜で覆うことができる。
【００９３】
本実施形態のＤＲＡＭ６０の製造方法によれば、メモリセル領域にビットコンタクト２７Ａ及びビット線２７を形成するとともに、周辺回路領域に周辺ゲート電極２９を同時に形成するとともに、メモリセル領域及び周辺回路領域にわたって第３層間絶縁膜４９の上方に配線層５０を一括形成することができる。このように、メモリセル領域の埋め込みゲート型トランジスタと、周辺回路領域の周辺回路用トランジスタとを同時に形成することができるため、生産コストを低減することができる。
【００９４】
また、埋め込みゲート電極１９Ａ及び埋め込み配線１９Ｂを形成する前に周辺回路領域に第１のシリコン膜１１を形成することにより、この第１のシリコン膜１１によって、メモリセル領域において埋め込みゲート電極１９Ａの形成からビット線２７を形成する前までの間、周辺回路領域を保護することができる。
【００９５】
また、第１のシリコン膜１１及び第２のシリコン膜２４として同じシリコン膜を用いているため、メモリセル領域にビットコンタクト２７Ａ及びビット線２７を形成すると同時に、周辺回路領域に周辺ゲート電極２９を形成する際に第１のシリコン膜１１を除去することなく、第１のシリコン膜１１と第２のシリコン膜２４との積層膜（シリコン膜２８）を周辺ゲート電極２９の一部として用いることができる。
【００９６】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上述した実施形態のＤＲＡＭでは、メモリセル領域の埋め込みゲート型トランジスタと、周辺回路領域の周辺回路用トランジスタとを同時に形成する際、メモリセル領域において埋め込みゲート電極１９Ａの形成からビット線２７を形成する前までの間、周辺回路領域を保護する保護膜として、シリコン膜からなる第１のシリコン膜１１を用いる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の材質からなる保護膜を適用することができる。
【００９７】
具体的には、周辺回路領域を保護する保護膜として、金属膜を用いるＤＲＡＭ（半導体装置）の製造方法の構成を例示することができる。上記構成を有するＤＲＡＭ（半導体装置）の製造方法の他の例について、図３９Ａ〜図４４Ａを参照しながら説明する。ここで、図３９Ａ〜図４４Ａは、本発明の他の例のＤＲＡＭの製造方法を説明するための図であり、左図はメモリセル領域における活性領域の延在方向であって、活性領域上の断面を、右図は周辺回路領域の断面をそれぞれ示している。
【００９８】
なお、ＤＲＡＭの製造方法の他の例によって製造されるＤＲＡＭ（半導体装置）は、上述した実施形態のＤＲＡＭ６０と同様に、ワード線が半導体基板内に完全に埋め込まれた埋め込みゲート型トランジスタ、キャパシタ、配線層が形成された積層構造体であり、埋め込みゲート型トランジスタのビット線及び周辺回路用トランジスタの周辺ゲート電極の構成以外については上記実施形態と同一である。すなわち、ＤＲＡＭの製造方法の他の例は、周辺回路領域の保護膜の形成工程、ビットコンタクト及びビット線の形成工程以外の工程については、上記実施形態の製造方法と同一である。したがって、以下の説明においては、上記実施形態の半導体装置の製造方法と同一の構成部分については同じ符号に１００を加えた符号を付すると共に説明を省略する。
【００９９】
本発明を適用した他の例であるＤＲＡＭ（半導体装置）の製造方法は、第１の絶縁膜の形成工程（図３Ａ〜図５Ａを参照）及び素子分離領域の形成工程（図６Ａ〜図１０Ａ）までは、上記実施形態と同一である。
【０１００】
（周辺回路領域の保護膜の形成工程）
次に、図３９Ａ中の右図に示すように、周辺回路領域において活性領域１０１Ａの表面に露出している酸化シリコン膜１０６の上面１０６ａを除去する。次に、図４０Ａに示すように、露出された活性領域１０１Ａ上に周辺ゲート絶縁膜１５１を形成する。
ここで、周辺ゲート絶縁膜１５１は、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ）、酸化ハフニウム膜（ＨｆＯ）、ハフニウムシリケート膜（ＨｆＳｉＯ）、窒化ハフニウムアルミネート膜（ＨｆＡｌＯＮ）等の高誘電体膜（Ｈｉｇｈ-Ｋ膜）を、ＡＬＤ法等の成膜法により形成する。
【０１０１】
次に、図４１Ａに示すように、ＣＶＤ法によって厚さ約２０ｎｍの窒化チタン（ＴｉＮ）からなる金属膜１５２をメモリセル領域及び周辺回路領域の全面に形成する。次に、リソグラフィ法により周辺回路領域のみを覆うフォトレジストパターン（図示せず）を形成し、このフォトレジストパターンから露出するメモリセル領域の金属膜１５２をドライエッチング法により除去する。その後、周辺回路領域に設けられたフォトレジストパターンを除去することにより、図４１Ａ中の右図に示すように、周辺回路領域にのみ金属膜（保護膜）１５２を設ける。
なお、続く第２の絶縁膜の形成工程（図１４Ａ〜図１７Ａ）及びキャップ絶縁膜の形成工程（図１８Ａ〜図２０Ａ）は、上記実施形態と同一である。
【０１０２】
（ビットコンタクト及びビット線の形成工程）
次に、上記実施形態と同様に、メモリセル領域において、ビットコンタクト開口パターン１２３からビットコンタクト接触領域１０１ｂ上の犠牲酸化シリコン膜１０２Ａの上面を露出させる（図２１Ａ及び図２２Ａを参照）。これと同時に、周辺回路領域では金属膜１５２の表面を露出させる。次に、ビットコンタクト開口パターン１２３から露出する犠牲酸化シリコン膜１０２Ａを選択的に除去し、ビットコンタクト接触領域１０１ｂを露出させてビットコンタクト開口部を形成する（図２３Ａを参照）。
【０１０３】
次に、図４２Ａに示すように、メモリセル領域及び周辺回路領域に亘って、厚さ約４０ｎｍのタングステン（Ｗ）からなるゲートメタル膜１５３及び厚さ約５０ｎｍの窒化シリコン膜からなるカバー窒化シリコン膜（カバー絶縁膜）１２６をＣＶＤ法により全面に順次形成する。なお、タングステンの下に、シリサイド（ＴｉＳｉ２、ＷＳｉ２など）やバリヤメタル（ＴｉＮ、ＷＮなど）を形成した積層膜からなるゲートメタル膜１５３とすることもできる。なお、ビットコンタクト接触領域１０１ｂ上のビットコンタクト開口部は、カバー窒化シリコン膜１２６によって埋設される。
【０１０４】
次に、図４３Ａに示すように、リソグラフィとドライエッチング法とにより、カバー窒化シリコン膜１２６、ゲートメタル膜１５３を順次エッチングして、メモリセル領域にはビット線１２７を、周辺回路領域には周辺回路用トランジスタの周辺ゲート電極（ゲート電極）１２９を同時に形成する。なお、周辺ゲート電極１２９は、周辺回路領域に形成されていた金属膜１５２とゲートメタル膜１５３とが一体化した新たな金属膜から構成される。このようにして、メモリセル領域にはビットコンタクト１２７Ａ及びビット線１２７を、周辺回路領域には周辺ゲート電極１２９を同時に形成する。
これ以降の工程は、上記実施形態と同様に行なうことにより、図４４Ａに示すように、埋め込みゲート型トランジスタ及び周辺回路用トランジスタを同時に形成する。
【０１０５】
本例で説明したように、周辺回路領域の保護膜の形成工程において、高誘電体膜（Ｈｉｇｈ-Ｋ膜）からなる周辺ゲート絶縁膜１５１を形成するため、この周辺ゲート絶縁膜１５１上に直接金属膜１５２を形成することができる。これにより、上記実施形態における第１のシリコン膜１１よりも薄い膜厚で周辺回路領域を保護することができる。したがって、メモリセル領域と周辺回路領域との段差を軽減することができるため、以降の各工程の加工が容易となる。
【０１０６】
また、メモリセル領域におけるビットコンタクト及びビット線の形成工程において、シリコン膜を形成せずに、タングステンからなるゲートメタル膜１５３を直接形成するため、周辺回路領域において保護膜として用いた金属膜１５２を除去することなく、ゲートメタル膜１５３と一体化させて周辺ゲート電極１２９とすることができる。
【符号の説明】
【０１０７】
１・・・シリコン基板（半導体基板）
１Ａ・・・活性領域
１ａ，１ｃ，１ｄ・・・容量コンタクト接触領域
１ｂ・・・ビットコンタクト接触領域
２，２Ａ・・・犠牲酸化シリコン膜（第１の絶縁膜）
３・・・フォトレジストパターン
４・・・非晶質カーボン膜
５・・・ＳＴＩトレンチ（素子分離用の溝）
６・・・ライナー酸化シリコン膜
７・・・窒化シリコン膜
７Ａ・・・埋め込み窒化シリコン膜（埋め込み絶縁膜）
８・・・埋め込み酸化シリコン膜
９・・・ＳＴＩ素子分離膜
１０・・・周辺ゲート絶縁膜
１１・・・第１のシリコン膜（保護膜）
１２・・・窒化シリコン膜（第２の絶縁膜）
１２Ａ・・・ガード窒化シリコン膜（絶縁膜）
１２Ｂ・・・開口部
１３，１３Ａ・・・ハード酸化シリコン膜
１４・・・フォトレジストマスク
１５・・・ＷＬトレンチ（ゲート電極溝）
１６・・・ゲート絶縁膜
１７・・・窒化チタン膜
１８・・・タングステン膜
１９Ａ・・・埋め込みゲート電極（ワード線）
１９Ｂ・・・埋め込み配線
２０・・・窒化シリコン膜
２０Ａ・・・キャップ絶縁膜
２１・・・フォトレジスト
２２・・・開口パターン
２３・・・ビットコンタクト開口パターン
２４・・・第２のシリコン膜
２５・・・ゲートメタル膜
２６，２６Ａ・・・カバー窒化シリコン膜（カバー絶縁膜）
２７・・・ビット線
２７Ａ・・・ビットコンタクト
２８・・・シリコン膜
２９・・・周辺ゲート電極（ゲート電極）
３０・・・第１ライナー窒化シリコン膜
３１・・・不純物拡散層
３２・・・第１層間絶縁膜
３２Ａ・・・貫通孔
３３・・・シリコン膜
３３Ａ・・・シリコン膜パターン
３４・・・開口パターン（フォトレジスト）
３５・・・第２ライナー窒化シリコン膜（被膜）
３５Ａ・・・サイドウォール
３６・・・上側領域
３７・・・下側領域
３８・・・容量コンタクトホール
３９・・・ドープドシリコン膜
３９Ａ・・・第１容量コンタクトプラグ（容量コンタクト）
３９ａ・・・柱状部
３９ｂ・・・板状部
４０・・・第２層間絶縁膜
４１・・・コンタクトホール
４２・・・コンタクトホール
４３・・・メタル膜
４３Ａ・・・第２容量コンタクトプラグ
４３Ｂ・・・周辺コンタクトプラグ
４３Ｃ・・・周辺メタル配線
４４・・・容量コンタクトプラグ
４５・・・キャパシタ用下部電極
４６・・・容量絶縁膜
４７・・・上部電極
４８・・・キャパシタ
４９・・・第３層間絶縁膜
５０・・・配線層
６０・・・ＤＲＡＭ（半導体装置）
１５１・・・周辺ゲート絶縁膜
１５２・・・金属膜（保護膜）
１５３・・・ゲートメタル膜
【図１】
0005731858.tif 000002
【図２】
0005731858.tif 000003
【図３Ａ】
0005731858.tif 000004
【図３Ｂ】
0005731858.tif 000005
【図３Ｃ】
0005731858.tif 000006
【図４Ａ】
0005731858.tif 000007
【図４Ｂ】
0005731858.tif 000008
【図４Ｃ】
0005731858.tif 000009
【図５Ａ】
0005731858.tif 000010
【図５Ｂ】
0005731858.tif 000011
【図５Ｃ】
0005731858.tif 000012
【図６Ａ】
0005731858.tif 000013
【図６Ｂ】
0005731858.tif 000014
【図６Ｃ】
0005731858.tif 000015
【図７Ａ】
0005731858.tif 000016
【図７Ｂ】
0005731858.tif 000017
【図７Ｃ】
0005731858.tif 000018
【図８Ａ】
0005731858.tif 000019
【図８Ｂ】
0005731858.tif 000020
【図８Ｃ】
0005731858.tif 000021
【図９Ａ】
0005731858.tif 000022
【図１０Ａ】
0005731858.tif 000023
【図１０Ｂ】
0005731858.tif 000024
【図１０Ｃ】
0005731858.tif 000025
【図１１Ａ】
0005731858.tif 000026
【図１１Ｂ】
0005731858.tif 000027
【図１１Ｃ】
0005731858.tif 000028
【図１２Ａ】
0005731858.tif 000029
【図１２Ｂ】
0005731858.tif 000030
【図１２Ｃ】
0005731858.tif 000031
【図１３Ａ】
0005731858.tif 000032
【図１３Ｂ】
0005731858.tif 000033
【図１３Ｃ】
0005731858.tif 000034
【図１４Ａ】
0005731858.tif 000035
【図１４Ｂ】
0005731858.tif 000036
【図１４Ｃ】
0005731858.tif 000037
【図１５Ａ】
0005731858.tif 000038
【図１５Ｂ】
0005731858.tif 000039
【図１５Ｃ】
0005731858.tif 000040
【図１６Ａ】
0005731858.tif 000041
【図１６Ｂ】
0005731858.tif 000042
【図１６Ｃ】
0005731858.tif 000043
【図１７Ａ】
0005731858.tif 000044
【図１７Ｂ】
0005731858.tif 000045
【図１７Ｃ】
0005731858.tif 000046
【図１８Ａ】
0005731858.tif 000047
【図１８Ｂ】
0005731858.tif 000048
【図１８Ｃ】
0005731858.tif 000049
【図１９Ａ】
0005731858.tif 000050
【図１９Ｂ】
0005731858.tif 000051
【図１９Ｃ】
0005731858.tif 000052
【図２０Ａ】
0005731858.tif 000053
【図２０Ｂ】
0005731858.tif 000054
【図２０Ｃ】
0005731858.tif 000055
【図２１Ａ】
0005731858.tif 000056
【図２１Ｂ】
0005731858.tif 000057
【図２１Ｃ】
0005731858.tif 000058
【図２２Ａ】
0005731858.tif 000059
【図２２Ｂ】
0005731858.tif 000060
【図２２Ｃ】
0005731858.tif 000061
【図２３Ａ】
0005731858.tif 000062
【図２３Ｂ】
0005731858.tif 000063
【図２３Ｃ】
0005731858.tif 000064
【図２４Ａ】
0005731858.tif 000065
【図２４Ｂ】
0005731858.tif 000066
【図２４Ｃ】
0005731858.tif 000067
【図２５Ａ】
0005731858.tif 000068
【図２５Ｂ】
0005731858.tif 000069
【図２５Ｃ】
0005731858.tif 000070
【図２６Ａ】
0005731858.tif 000071
【図２６Ｂ】
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【図２６Ｃ】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２７Ｃ】
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【図２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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【図２８Ｃ】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【図２９Ｃ】
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【図３０Ａ】
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【図３０Ｂ】
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【図３０Ｃ】
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【図３１Ａ】
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【図３１Ｂ】
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【図３１Ｃ】
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【図３２Ａ】
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【図３２Ｂ】
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【図３２Ｃ】
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【図３３Ａ】
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【図３３Ｂ】
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【図３３Ｃ】
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【図３４Ａ】
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【図３４Ｂ】
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【図３４Ｃ】
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【図３５Ａ】
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【図３５Ｂ】
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【図３５Ｃ】
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【図３６Ａ】
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【図３７Ａ】
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【図３８Ａ】
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【図３９Ａ】
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【図４０Ａ】
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【図４１Ａ】
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【図４２Ａ】
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【図４３Ａ】
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【図４４Ａ】
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【図４５】
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