JPH0736423B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH0736423B2
JPH0736423B2 JP2248345A JP24834590A JPH0736423B2 JP H0736423 B2 JPH0736423 B2 JP H0736423B2 JP 2248345 A JP2248345 A JP 2248345A JP 24834590 A JP24834590 A JP 24834590A JP H0736423 B2 JPH0736423 B2 JP H0736423B2
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景勳 金
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    • HELECTRICITY
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に、メモリ素
子のキャパシター製造工程中に生ずる欠陥を極小化しう
る半導体装置の製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕
最近、半導体製造技術の発達とメモリ素子の応用分野が
広がって行くにつれ、大容量のメモリ素子の開発を進め
ているが、特に一つのメモリセルを一つのキャパシター
と一つのトランジスタより構成することによる高集積化
に有利なDRAM(Dynamic Random Access Memory)の開発
が注目されている。
このDRAMは集積度の向上のため、従来のプレーナ(plan
ar)形キャパシターセルから三次元的な構造に発展した
が、これらはメモリセルの構造によりスタック(stac
k)形キャパシターセルと、トレンチ(trench)形キャ
パシターセルとに大別されうる。
まず、トレンチ形キャパシターはシリコン基板を異方性
エッチングして、その広くなった壁面をキャパシター領
域で使用するもので、狭い領域で十分なキャパシター蓄
積容量を保つことができ、平坦化面でも後述するスタッ
ク形キャパシターより有利である。
しかし、α粒子によるソフトエラー(soft error)の問
題とスケーリングダウン(scaling down)作業の進行に
よるトレンチ間の濡れ電流はキャパシター形成におい
て、大きな問題となる。
これに比べて、スタック形キャパシターはシリコン基板
面上側にキャパシターを形成するもので、拡散領域が狭
くソフトエラーに強く、工程も比較的簡単であるという
長所はあるが、トランジスタ上に積層したキャパシター
構造のため、激しい段差問題と誘導体膜成長技術におい
て問題があった。
上記の3次元的な構造のキャパシターをサブ−ハーフ−
ミクロン(sub−half−micron)領域に近接した超高集
積度メモリ素子に適用する、キャパシター基板層のトポ
ーグラフィ(topo−graphy)の大きいスタック形或はス
タック−トレンチ併合型キャパシターが提案されはてい
る。
このスタック−トレンチ併合型キャパシターの製造工程
は第2図Aから第2図Eに図示されている。
第2図Aは、半導体基板100上にトランジスタ及びトレ
ンチ6の形成工程を図示したものである。
まず、半導体基板100上にフィールド酸化膜101を成長さ
せてアクティブ領域を限定する。前記アクティブ領域上
にメモリセルの構成要素であるトランジスタのゲート電
極1、ソース領域2及びドレーン領域3を形成し、更に
前記フィールド酸化膜101の所定部分に隣接するメモリ
セルのゲート電極と連結される第1導電層4、例えば不
純物がドーピングされた第1多結晶シリコン層を形成
し、前述した構造の全体表面上に1500Å〜1800Å程度の
絶縁層5、例えばHOT(High Tem perature Qxide)膜を
形成する。前記ソース領域2上部の絶縁層5上にマスク
を適用して前記ソース領域2の部分が露出されるように
開口を形成し、この開口の形成された絶縁層5を利用し
てトレンチ6を形成する。
第2図Bは、キャパシターの第1電極で使われる第2導
電層7の形成工程を図示したもので、前記トレンチ6内
面と絶縁層5上にキャパシターの第1電極で使われる第
2電導層7、例えば不純物がドーピングされた第2多結
晶シリコン層を低圧化学気相蒸気(Low Pressure Chemi
cal Vapor De−position:LPCVD)方法を用いて1000Å〜
2000Å程度の厚さて形成する。
第2図Cは、フォトレジストパターンPRの形成工程を図
示したもので、前記第2導電層7上にフォトレジスト塗
布、マスク露光、現象などの通常的な写真蝕刻を経て、
第2図Cに図示されるようなフォトレジストパターンPR
を形成する。この際、前記フォトレジストがトレンチ6
内部の狭くて深い領域に浸透されることがわかる。
第2図Dは、第1電極パターン7aの形成工程を図示した
もので、前記フォトレジストパターンPRを適用して第2
導電層7をエッチングすることによりキャパシターの第
1電極パターン7aを形成する。
第2図Eは、前記第2図Dに示した工程以後において、
フォトレジストパターンPRを除去する工程を図示したも
ので、第2図Eに示した工程以後前記第1電極パターン
7a上に誘電体膜と第3導電層を順次に形成してスタック
−トレンチ併合型キャパシターを完成する。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、従来のスタック−トレンチ併合型キャパ
シターの製造方法ではキャパシターの第1電極で使用さ
れる第2導電層を形成した後、写真蝕刻工程により第1
電極パターンを形成するが、この際、写真蝕刻工程に使
用されるフォトレジストパターンのフォトレジストがト
レンチ内部の狭くて深い領域に覆われるため、前記フォ
トレジストパターンを適用して第1電極パターンを形成
した後、前記フォトレジストパターンを除去するとき、
フォトレジストが完全に除去されなくトレンチ内部の第
2導電層に付着し、以後の誘電体膜形成時に均一の誘電
体膜を形成しにくくなり、また、この誘電体膜上に第3
導電層を沈積してキャパシターを形成する場合、キャパ
シターの信頼度及び電気的特性を低下させるという問題
点があった。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、トレンチ
内面とトランジスタ上に第2導電層を塗布した後、キャ
パシターの第1電極パターン形成時、前記第2導電層を
写真蝕刻工程中に露出しないようにして、第1電極パタ
ーンのフォトレジスト汚染を防止して良質の誘電体膜を
形成し、キャパシターの信頼度及び電気的特性の向上を
図ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は上記の目的を達成するため、スタック−トレン
チ併合型キャパシターを具備する半導体装置の製造方法
において、トレンチ内面とトランジスタ上にキャパシタ
ーの第1電極で使用される導電層を形成し、前記トレン
チ内部を平坦化させるために平坦化層を形成する第1工
程と、前記導電層の電極パターンを形成するために前記
平坦化層上にフォトレジストパターンを形成する第2工
程と、前記フォトレジストパターンを使用して前記平坦
化層を蝕刻する第3工程と、前記第3工程以後前記導電
層を蝕刻する第4工程と、前記フォトレジストパターン
を除去する第5工程と、前記平坦化層を除去する第6工
程とを具備する半導体装置の製造方法を提供するもので
ある。
〔作用〕
本発明による半導体装置の製造方法は、トレンチ内面と
トランジスタ上にキャパシターの第1電極で使用される
導電層を形成し、トレンチ内部を平坦化させるために平
坦化層を形成し(第1工程)、導電層の電極パターンを
形成するために平坦化層上にフォトレジストパターンを
形成し(第2工程)、フォトレジストパターンを使用し
て平坦化層を蝕刻し(第3工程)、第3工程以後、導電
層を蝕刻し(第4工程)、フォトレジストパターンを除
去し(第5工程)、平坦化層を除去する(第6工程)も
のである。
〔実施例〕
以下、添付した図面を参照して本発明を説明する。
第1図Aから第1図Fは、本発明によるスタック−トレ
ンチ併合型キャパシターの製造工程を図示した一実施例
の一部分工程説明図である。
第1図A以前の工程は前記第2図A及び第2図Bの工程
と同一である。
第1図Aは、平坦化層8の形成工程を図示したもので、
前記第2図Bの工程以後、平坦化層8、例えばSOG(Spi
n On Glass)膜をスピンコーティングして前記トレンチ
6内部を平坦化させる。
第1図Bは、フォトレジストパターンPRの形成工程を図
示したもので、前記SOG膜8上にフォトレジスト塗布、
マスク露光、現像などの工程を経て、第1図Bに図示さ
れるようなフォトレジストパターンPRを形成する。この
際、前記フォトレジストパターンPRはSOG膜8により前
記トレンチ6内部の第2導電層7と接触しない。
第1図Cは、前記SOG膜8の蝕刻工程を図示したもの
で、前記フォトレジストパターンPRを適用して乾式蝕刻
工程が終了すると、以後にキャパシターの第1電極パタ
ーンとなる第2導電層部分のSOG膜8aを除いたSOG膜8が
蝕刻される。この際、湿式蝕刻工程を通してSOG膜8の
一部分を蝕刻することもできる。
第1図Dは、第1電極パターン7aの形成工程を図示した
もので、前記フォトレジストパターンPRと限定されたSO
G膜8aを、マスクを使用して第2導電層7をエッチング
することによって、キャパシターの第1電極パターン7a
を形成する。
第1図Eは、前記第1図Dに示した工程以後、前記第1
電極パターン形成時にマスクを使用したフォトレジスト
パターンPRの除去工程を示したものである。
第1図Fは、前記第1図Eの平坦化層(SOG膜)8aを除
去する工程を図示したもので、前記第1図Eに示した工
程以後、湿式蝕刻工程を通して前記SOG膜8aを除去する
ことにより、フォトレジストと接触しないキャパシター
の第1電極パターン7aを完成する。この第1図Fに示し
た工程以後、前記第1電極パターン7a上に誘電体膜と第
3導電層を順次に形成してスタック−トレンチ併合型キ
ャパシターを完成する。
〔発明の効果〕
以上、説明したように本発明による半導体装置の製造方
法によれば、キャパシターの第1電極パターンは、まず
トレンチ内面とトランジスタ上にキャパシターの第1電
極で使用される第2導電層を形成し、この第2導電層上
に平坦化層を使用して平坦化させた後、写真蝕刻工程に
よりそのパターンを形成するので、従来第2導電層上に
フォトレジストパターンを直接に使用して第1電極パタ
ーンを形成するとき、トレンチ内部の狭くて深い領域に
前記フォトレジストパターンのフォトレジストが覆われ
て前記第1電極パターン形成後、フォトレジストパター
ン除去時、前記トレンチ内部のフォトレジストは完全に
除去されずに第1電極パターンの第2電極層を汚染する
ことを防止できる。即ち、キャパシターの第1電極パタ
ーンが写真蝕刻工程中に露出しないように第2導電層と
フォトレジストパターンとの間に平坦化層を形成させる
ことによって、前記第1電極パターンのフォトレジスト
汚染を防止して良質の誘電体膜を形成する。
従って、キャパシターの信頼度及び電気的特性の向上を
図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図Aから第1図Fは本発明によるスタック−トレン
チ併合型キャパシターの製造工程を示した一実施例の一
部分工程説明図、第2図Aから第2図Eは従来のスタッ
ク−トレンチ併合型キャパシターの製造工程を示した一
部分工程説明図である。 符号の説明 100……半導体基板 101……フィールド酸化膜 1……ゲート電極、2……ソース領域 3……ドレーン領域 4……第1導電層(第1多結晶シリコン層) 5……絶縁層、6……トレンチ 7……第2導電層(第2多結晶シリコン層) 7a……第1電極パターン 8……平坦化層(SOG膜) PR……フォトレジストパターン
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 27/04 27/108 H01L 21/302 H 8832−4M 27/04 C

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】スタック−トレンチ併合形キャパシター
    (capacitor)を具備する半導体装置の製造方法におい
    て、 トレンチ内面とトランジスタ上にキャパシターの第1電
    極で使用される導電層を形成し、前記トレンチ内部を平
    坦化させるために平坦化層を形成する第1工程と、 前記導電層の電極パターンを形成するために前記平坦化
    層上にフォトレジストパターン(photo resist patter
    n)を形成する第2工程と、 前記フォトレジストパターンを使って前記平坦化層を蝕
    刻する第3工程と、 前記第3工程以後、前記導電層を蝕刻する第4工程と、 前記フォトレジストパターンを除去する第5工程と、 前記平坦化層を除去する第6工程とを具備することを特
    徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】前記請求項1において、 前記導電層は不純物がドーピングされた多結晶シリコン
    層よりなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】前記請求項1において、 前記平坦化層はSOG膜をスピンコーティングして形成さ
    れることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】前記請求項1において、 前記第3工程は乾式蝕刻工程によることを特徴とする半
    導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】前記請求項1において、 前記第3工程は湿式蝕刻工程によることを特徴とする半
    導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】前記請求項1において、 前記第6工程は湿式蝕刻工程によることを特徴とする半
    導体装置の製造方法。
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