(57)【要約】【課題】フォトマスクの重ね合わせにずれが生じた場合であってもプラグが除去されることを回避し得る、キャパシタの製造方法を得る。【解決手段】Ｒｕのエッチングレートは３０ｎｍ／ｍｉｎ程度であるため、２４秒のオーバーエッチで除去されるＲｕ膜８の膜厚は、高々１２ｎｍである。リセス７の側面部分では、Ｒｕ膜８の垂直方向の膜厚は６０ｎｍとなっている。従って、白金膜９の２４秒のオーバーエッチでは、リセス７の側面部分のＲｕ膜８は完全には除去されず、従って、その下のプラグ６が除去されることもない。【選択図】　　　　図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）絶縁膜内に、導電性のプラグを部分的に形成する工程と、
（ｂ）前記プラグ上に、導電性の第１の膜を形成する工程と、
（ｃ）前記工程（ｂ）によって得られる構造上に、導電性の第２の膜を形成する工程と、
（ｄ）前記第１の膜をエッチングストッパに用いて前記第２の膜を部分的にエッチングすることにより、前記プラグに電気的に接続する、キャパシタの一方電極を形成する工程と、
（ｅ）前記一方電極の表面上に、誘電体膜を介して他方電極を形成する工程とを備える、キャパシタの製造方法。
【請求項２】
（ｆ）前記工程（ａ）と（ｂ）との間に実行され、前記プラグの上面部分を除去することにより、前記絶縁膜によって規定される側面と、前記プラグの前記上面によって規定される底面とを有する凹部を形成する工程をさらに備え、
前記工程（ｃ）において、前記第１の膜は、前記凹部の側面及び底面上に形成される、請求項１に記載のキャパシタの製造方法。
【請求項３】
前記工程（ｂ）において、前記第１の膜は前記絶縁膜上にも形成され、
（ｆ）前記工程（ｄ）と（ｅ）との間に実行され、前記プラグは除去されにくく、前記第１の膜は除去されやすい条件下でエッチングを行うことにより、前記一方電極から露出している部分の前記第１の膜を除去する工程をさらに備える、請求項１に記載のキャパシタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、キャパシタの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のキャパシタの製造方法においては、層間絶縁膜内にプラグを部分的に形成した後、導電膜を全面的に形成し、その後、写真製版法及び異方性ドライエッチング法によって導電膜を部分的にエッチングすることにより、プラグに電気的に接続するキャパシタの下部電極を形成する。そして、下部電極の表面上に、キャパシタ誘電体膜を介して上部電極を形成することにより、キャパシタが完成する（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１６４８２６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のキャパシタの製造方法によると、導電膜を部分的にエッチングする工程において、フォトマスクの重ね合わせにずれが生じた場合には、導電膜とともにプラグが部分的に除去されて、その結果、完成されたキャパシタの耐圧不良等が発生するという問題がある。
【０００５】
本発明はかかる問題を解決するために成されたものであり、フォトマスクの重ね合わせにずれが生じた場合であってもプラグが除去されることを回避し得る、キャパシタの製造方法を得ることを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るキャパシタの製造方法は、（ａ）絶縁膜内に、導電性のプラグを部分的に形成する工程と、（ｂ）プラグ上に、導電性の第１の膜を形成する工程と、（ｃ）工程（ｂ）によって得られる構造上に、導電性の第２の膜を形成する工程と、（ｄ）第１の膜をエッチングストッパに用いて第２の膜を部分的にエッチングすることにより、プラグに電気的に接続する、キャパシタの一方電極を形成する工程と、（ｅ）一方電極の表面上に、誘電体膜を介して他方電極を形成する工程とを備えるものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１〜８は、本発明の実施の形態１に係るキャパシタの製造方法を工程順に示す断面図である。図１を参照して、まず、シリコン基板１の上面上に、層間絶縁膜として機能するシリコン酸化膜２を形成する。実際のデバイスでは、トランジスタや配線が形成されているが、ここでは省略している。次に、減圧ＣＶＤ法等によって、膜厚が２０ｎｍ程度のシリコン窒化膜３と、膜厚が１００ｎｍ程度のシリコン酸化膜４とを、シリコン酸化膜２上にこの順に形成する。このとき、シリコン窒化膜３の代わりに、ＢＳＴやＰＺＴ等の高誘電体膜をスパッタ法等によって形成してもよい。
【０００８】
次に、所定の開口パターンを有するフォトレジストをシリコン酸化膜４上に形成した後、そのフォトレジストをエッチングマスクに用いて、異方性ドライエッチング法によって、シリコン酸化膜４、シリコン窒化膜３、及びシリコン酸化膜２をこの順に除去することにより、コンタクトホール５を形成する。その後、フォトレジストを除去する。通常、コンタクトホール５の形成によって、トランジスタのソース・ドレイン領域（図示しない）が露出する。次に、コンタクトホール５内を充填し得る膜厚で窒化チタン膜等を全面的に形成した後、ＣＭＰ法等によって、シリコン酸化膜４の上面が露出するまで窒化チタン膜を研磨除去することにより、導電性のプラグ６を形成する。
【０００９】
図２を参照して、次に、例えば３７０℃、Ｃｌ２／Ａｒ＝５：１、２０ｍＴｏｒｒ、バイアス２５０Ｗ、ソース１０００Ｗの条件で全面エッチングを行う。この条件の場合、窒化チタンは酸化シリコンの５倍強のエッチングレートがあるため、プラグ６の上面部分が除去されてリセス７が形成される。リセス量は、例えば７秒のエッチングで５０ｎｍ程度である。リセスの側面はシリコン酸化膜４によって規定されており、底面はプラグ６によって規定されている。次に、ＣＶＤ法等によって、膜厚が１０ｎｍ程度のＲｕ膜８を全面的に形成する。Ｒｕ膜８は、リセス７の側面及び底面上にも形成されている。リセス７の側面に形成されている部分のＲｕ膜８の垂直方向の膜厚は、膜厚１０ｎｍにリセス量５０ｎｍが加算されて、合計６０ｎｍとなっている。なお、Ｒｕ膜の代わりにＣｏ膜又はオスミウム膜を形成してもよい。
【００１０】
図３を参照して、次に、スパッタ法等によって、膜厚が２００ｎｍ程度の白金膜９を、Ｒｕ膜８上に全面的に形成する。但し、白金膜の代わりにイリジウム膜を形成してもよい。次に、プラズマＣＶＤ法等によって、膜厚が４００ｎｍ程度のシリコン酸化膜１０を、白金膜９上に全面的に形成する。このとき、白金と酸化シリコンとの密着力が弱いため、白金膜９とシリコン酸化膜１０との間に密着層（チタン膜、窒化チタン膜等）を挿入してもよい。
【００１１】
図４を参照して、次に、写真製版法によって、プラグ６の上方におけるシリコン酸化膜１０上に、フォトレジスト１１を形成する。次に、フォトレジスト１１をエッチングマスクに用いて、異方性ドライエッチング法によってシリコン酸化膜１０をエッチングする。
【００１２】
図５を参照して、次に、酸素プラズマ処理等によってフォトレジスト１１を除去する。次に、白金膜９をパターニングするために、シリコン酸化膜１０をハードマスクに用いて、例えば３７０℃、Ｃｌ２／Ａｒ＝５：１、２０ｍＴｏｒｒ、バイアス２５０Ｗ、ソース１０００Ｗの条件で異方性ドライエッチングを行う。図５には、白金膜９のエッチングが丁度完了して、Ｒｕ膜８の上面が露出した状態を図示している。
【００１３】
図６を参照して、膜厚２００ｎｍの白金膜９に対して２０％相当のオーバーエッチを続けて行う。オーバーエッチ時間は２４秒である。同エッチング条件でのＲｕのエッチングレートは、白金の約１／３の３０ｎｍ／ｍｉｎ程度である。即ち、Ｒｕ膜８は白金膜９のエッチングに対するエッチングストッパとして機能する。２４秒のオーバーエッチを行うと、膜厚が１０ｎｍのＲｕ膜８は２０秒程度で除去され、その後、下地のシリコン酸化膜４の上面部分も続けて除去される。
【００１４】
図７を参照して、次に、シリコン窒化膜３をエッチングストッパに用いて、異方性ドライエッチング法によってシリコン酸化膜４，１０を除去する。上記オーバーエッチ時間の長短によりシリコン酸化膜４の残量は変動するが、本工程によってその変動が補償され、安定した高さのキャパシタ下部電極が得られる。
【００１５】
図８を参照して、白金膜を全面に形成した後にエッチバックを行うことにより、白金膜９及びその下のＲｕ膜８、シリコン酸化膜４の側面に、白金から成るサイドウォール１１を形成する。次に、キャパシタ誘電体膜として機能する、Ｔａ２Ｏ５、（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ３、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３、Ｐｂ（Ｌａ，Ｔｉ）Ｏ３、ＳＢＴ等の高誘電体膜１２を、全面的に形成する。次に、キャパシタ上部電極として機能する白金膜１３を、全面的に形成する。以上の工程により、キャパシタが完成する。
【００１６】
図９〜１５は、図４に示したフォトレジスト１１を形成する際にフォトマスクの重ね合わせにずれが生じた場合を想定して、本実施の形態１に係るキャパシタの製造方法を工程順に示す断面図である。図９を参照して、図５と同様に、フォトレジスト１１を除去した後、シリコン酸化膜１０をハードマスクに用いて、異方性ドライエッチング法によって白金膜９を除去する。フォトマスクの重ね合わせのずれに起因して、シリコン酸化膜１０及び白金膜９の形成位置もずれている。
【００１７】
図１０〜１２の拡大図を用いて、白金膜９のエッチングが進行する状況を具体的に説明する。図１０では、白金膜９のエッチングは開始されていない。フォトマスクの重ね合わせのずれに起因して、シリコン酸化膜１０の端部は、リセス７の側面部分の上方に位置している。
【００１８】
図１１は、白金膜９の２０秒のオーバーエッチによって、シリコン酸化膜４上に形成されている部分のＲｕ膜８が除去された状況を示している。図１２は、２４秒のオーバーエッチが完了した状況を示している。上記の通りＲｕのエッチングレートは３０ｎｍ／ｍｉｎ程度であるため、２４秒のオーバーエッチで除去されるＲｕ膜８の膜厚は、高々１２ｎｍである。上記の通り、リセス７の側面部分では、Ｒｕ膜８の垂直方向の膜厚は６０ｎｍとなっている。従って、図１２に示すように、２４秒のオーバーエッチでは、リセス７の側面部分のＲｕ膜８は完全には除去されず、従って、その下のプラグ６が除去されることもない。
【００１９】
以上の工程によって図１３に示す構造を得た後、図１４を参照して、図７と同様に、シリコン窒化膜３をエッチングストッパに用いて、異方性ドライエッチング法によってシリコン酸化膜４，１０を除去する。
【００２０】
図１５を参照して、次に、図８と同様に、高誘電体膜１２及び白金膜１３を、この順に全面的に形成することにより、キャパシタが完成する。
【００２１】
このように本実施の形態１に係るキャパシタの製造方法によると、フォトレジスト１１を形成する際にフォトマスクの重ね合わせにずれが生じた場合であっても、白金膜９のエッチング工程によってプラグ６が除去されてしまうことを、適切に回避することができる。
【００２２】
実施の形態２．
本実施の形態２では、リセス７を形成するのではなく、Ｒｕ膜８のエッチング条件を変更することによって、上記実施の形態１と同様の効果を得る方法について説明する。
【００２３】
図１６〜２０は、本発明の実施の形態２に係るキャパシタの製造方法を工程順に示す断面図である。図１６を参照して、上記実施の形態１と同様の方法によって図１に示した構造を得た後、次に、スパッタ法等によって、膜厚が２０ｎｍ程度のＲｕ膜８と、膜厚が２００ｎｍ程度の白金膜９とを、この順に全面的に形成する。なお、Ｒｕ膜８とシリコン酸化膜４との間に密着層（チタン膜、窒化チタン膜等）を挿入してもよい。
【００２４】
図１７を参照して、次に、図３，４と同様に、膜厚が４００ｎｍ程度のシリコン酸化膜１０を白金膜９上に全面的に形成した後、シリコン酸化膜１０上にフォトレジスト１１を形成し、フォトレジスト１１をエッチングマスクに用いてシリコン酸化膜１０を異方性エッチングする。その後、フォトレジスト１１を除去する。
【００２５】
以下、フォトレジスト１１を形成する際にフォトマスクの重ね合わせにずれが生じた場合を想定して、製造工程の続きを説明する。
【００２６】
図１８を参照して、次に、白金膜９をパターニングするために、シリコン酸化膜１０をハードマスクに用いて、例えば３７０℃、Ｃｌ２／Ａｒ＝５：１、２０ｍＴｏｒｒ、バイアス２５０Ｗ、ソース１０００Ｗの条件で異方性ドライエッチングを行う。このとき、上記実施の形態１と同様に２０％のオーバーエッチを行うと、Ｒｕ膜８は１２ｎｍだけエッチングされる。
【００２７】
図１９を参照して、次に、例えばＣｌ２／Ｏ２＝１／９、バイアス２５０Ｗ、ソース１０００Ｗの条件でエッチングを行うことにより、シリコン酸化膜１０から露出してシリコン酸化膜４上及びプラグ６上に残っているＲｕ膜８を除去する。このエッチング条件では、窒化チタン及び酸化シリコンに対するエッチングレートは、Ｒｕに対するエッチングレートよりも十分に低い。従って、シリコン酸化膜４及びプラグ６の上面部分を除去することなく、Ｒｕ膜８のみを選択的に除去することができる。
【００２８】
図２０を参照して、次に、図７，８と同様に、シリコン窒化膜３をエッチングストッパに用いてシリコン酸化膜４，１０を除去した後、サイドウォール１１、高誘電体膜１２、及び白金膜１３を形成する。以上の工程により、キャパシタが完成する。
【００２９】
このように本実施の形態２に係るキャパシタの製造方法によれば、上記実施の形態１と同様に、フォトレジスト１１を形成する際にフォトマスクの重ね合わせにずれが生じた場合であっても、白金膜９のエッチング工程によってプラグ６が除去されてしまうことを、適切に回避することができる。
【００３０】
しかも、リセス７を形成する工程が不要であるため、上記実施の形態１と比較して、製造工程数を削減することができる。
【００３１】
【発明の効果】
この発明に係るキャパシタの製造方法によれば、第２の膜を部分的にエッチングする工程において、フォトレジストを形成する際にフォトマスクの重ね合わせにずれが生じた場合であっても、第２の膜のエッチング工程によってプラグが除去されてしまうことを、適切に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係るキャパシタの製造方法を工程順に示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るキャパシタの製造方法を工程順に示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るキャパシタの製造方法を工程順に示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るキャパシタの製造方法を工程順に示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るキャパシタの製造方法を工程順に示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係るキャパシタの製造方法を工程順に示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係るキャパシタの製造方法を工程順に示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係るキャパシタの製造方法を工程順に示す断面図である。
【図９】フォトマスクの重ね合わせにずれが生じた場合を想定して、本発明の実施の形態１に係るキャパシタの製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１０】フォトマスクの重ね合わせにずれが生じた場合を想定して、本発明の実施の形態１に係るキャパシタの製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１１】フォトマスクの重ね合わせにずれが生じた場合を想定して、本発明の実施の形態１に係るキャパシタの製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１２】フォトマスクの重ね合わせにずれが生じた場合を想定して、本発明の実施の形態１に係るキャパシタの製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１３】フォトマスクの重ね合わせにずれが生じた場合を想定して、本発明の実施の形態１に係るキャパシタの製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１４】フォトマスクの重ね合わせにずれが生じた場合を想定して、本発明の実施の形態１に係るキャパシタの製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１５】フォトマスクの重ね合わせにずれが生じた場合を想定して、本発明の実施の形態１に係るキャパシタの製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態２に係るキャパシタの製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態２に係るキャパシタの製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態２に係るキャパシタの製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態２に係るキャパシタの製造方法を工程順に示す断面図である。
【図２０】本発明の実施の形態２に係るキャパシタの製造方法を工程順に示す断面図である。
【符号の説明】
２　層間絶縁膜、３　シリコン窒化膜、４　シリコン酸化膜、５　コンタクトホール、６　プラグ、７　リセス、８　Ｒｕ膜、９，１３　白金膜、１２　高誘電体膜。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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