JP3519579B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
びその製造方法に関し、特に溝型の素子分離構造を有す
る半導体装置において精度良く素子活性領域と第1電極
とを重ね合わせるためのアライメントマークに関する。
素子間の電気的な干渉をなくして個々の素子を完全に独
立して制御するため、素子分離領域を有する素子分離構
造を形成する必要がある。素子分離法として半導体基板
に溝を形成し、溝内に絶縁膜を埋め込む溝型素子分離が
提案されている。
製造方法について説明する。図40は、溝型素子分離を
形成した後のDRAMの断面構造を示したものである。
シリコン基板1内に溝10A〜10Cが形成される。す
なわち、メモリセル領域11Bには狭い幅の溝10Bが
形成され、アライメントマーク領域11A及び周辺回路
領域11Cには溝10Bより幅の広い溝10A及び溝1
0Cが形成される。そして、溝10A〜10C内にシリ
コン酸化膜2A〜2Cが埋め込まれている。
高さとシリコン酸化膜2以外のシリコン基板1の表面の
高さとがほぼ同じであり、その結果として、シリコン基
板1の表面がほぼ平坦になっている。
RAMの製造方法を示す断面図である。以下、これらの
図を参照してその製造方法を説明する。
膜3、シリコン窒化膜4を順に形成した後、写真製版技
術および、ドライエッチング技術を用いて所定の領域の
シリコン窒化膜4、シリコン酸化膜3を除去することに
より、図41に示すように、シリコン基板1に所定の深
さの溝10(10A〜10C)を形成する。すなわち、
アライメントマーク領域11Aには比較的広い幅の溝1
0Aを形成し、メモリセル領域11Bには比較的狭い幅
の溝10Bを形成し、周辺回路領域11Cには比較的広
い幅の溝10Cを形成する。
ことによって溝10の側面及び底面を酸化した後、LP
−CVD(減圧CVD)法によりシリコン酸化膜2を堆
積する。この時、比較的広い幅の溝10A及び溝10C
には堆積した膜厚と等しい膜厚分だけ堆積されることに
対し、狭い幅の溝10Bは堆積初期時にシリコン酸化膜
2が埋め込まれるため、溝10Bの底から見たシリコン
酸化膜2の膜厚はアライメントマーク領域11Aや周辺
回路領域11Cにおける膜厚より厚くなる。すなわち、
溝10B上に堆積したシリコン酸化膜2と溝10A及び
溝10C上に堆積したシリコン酸化膜2との間には膜厚
差が生じる。以下、この差を溝上シリコン酸化膜厚差と
呼ぶ。
酸化膜厚差を低減するために、写真製版技術を用いて溝
幅が広い埋込シリコン酸化膜2上のみにレジストパター
ン5を形成し、ドライエッチングを用いてシリコン酸化
膜2の一部を除去する。
CMP(Chemical Mechanical Polishing)法を用いて
全面を研磨して、シリコン窒化膜4上のシリコン酸化膜
2、および、溝部10A〜10Cのシリコン酸化膜2の
一部を除去する。その後、図44に示すように、リン酸
を用いてシリコン窒化膜4を除去し、フッ酸を用いてシ
リコン酸化膜3を除去することにより、アライメントマ
ーク領域11Aに埋込シリコン酸化膜2Aを形成し、メ
モリセル領域11Bに埋込シリコン酸化膜2Bを形成
し、周辺回路領域11Cに埋込シリコン酸化膜2Cを形
成して溝型素子分離構造を完成させる。
りゲート酸化膜6を形成し、ゲート酸化膜6上にリンを
ドーピングしたポリシリコン膜7、タングステンシリサ
イド膜8を順に堆積する。
工程で製造したアライメントマーク領域11Aの埋込シ
リコン酸化膜2A(アライメントマーク)を用いて写真
製版技術により素子分離領域にゲート電極を重ね合わせ
るレジストパターン9を形成する。
ターン9をマスクとしてタングステンシリサイド膜8、
ポリシリコン膜7をドライエッチングにより除去するこ
とにより、メモリセル領域11B及び周辺回路領域11
Cにゲート電極部14(14B〜14D)を形成する。
なお、ダミーゲート電極部14Dはこの後の工程で形成
される活性領域とのコンタクトホール形成用のアライメ
ントとして用いられる。
体装置(DRAM)およびその製造方法では、以下に示
す問題点がある。
ターニングする際に、活性領域の所定の領域にパターン
を形成するために、活性領域と重ね合わせる必要があ
る。重ね合わせを行うには、素子分離工程で形成された
アライメントマーク領域11Aのアライメントマーク2
Aを用いる。
ストを感光しない光の回折光を検出しマークを認識する
第1の手法と、画像情報を認識する第2の手法とがあ
る。回折光によりマーク検出を行う第1の方法では半導
体基板に形成されたマークの凸凹による表面の段差が必
要とされ、画像認識により検出する第2の方法ではゲー
ト電極材料を光が通過して下地のマーク情報が検出する
か、さもなければ表面の段差によるマーク情報の認識が
必要とされる。
来の半導体装置では、アライメントマーク部の段差がほ
とんどないことより表面段差による第1の方法のマーク
検出が困難となる。さらに、ゲート電極材料の一部であ
るシリサイド膜は光を通さないために画像認識による第
2の方法でのマーク検出も困難となる。
さくなってアライメント精度が低下してゲート電極形成
の重ね合わせ処理ができなくなるという問題点があっ
た。
埋込シリコン酸化膜2Aを基板表面より低くするとアラ
イメント精度を向上させることができるが、埋込シリコ
ン酸化膜2Aと同時に形成される素子形成領域(メモリ
セル領域11B,周辺回路領域11C)の埋込シリコン
酸化膜2B及び2Cの表面も基板表面より低くなる。
し、トランジスタの電流電圧特性においてハンプが現
れ、しきい値電圧および、待機時電流のばらつきが大き
くなるという別の問題点があった。
溝端部でゲート電極材料の膜厚が厚くなるために電極エ
ッチングの際に溝10A内のエッジ部近傍領域で電極材
料の残が発生し、素子の歩留まりを低下させるという問
題も生じる。
板表面より高く形成することも考えられ、この場合、ア
ライメント精度の向上およびトランジスタの電流電圧特
性におけるハンプの発生は抑制を図ることができる。し
かしながら、溝のエッジ部での段差が大きくなりエッジ
上部の電極材料の膜厚が厚くなる結果、電極エッチング
の際に溝のエッジ部近傍領域で電極材料の残が発生し、
素子の歩留まりを低下させるという別の問題が生じてし
まう。
るためになされたもので、溝型素子分離を有する半導体
装置において、装置性能を悪化させることなく精度良く
アライメントが行える半導体装置およびその製造方法を
得ることを目的とする。
記載の半導体装置は、溝型の素子分離構造によって半導
体素子間が素子分離され、半導体基板と、前記半導体基
板に形成され、その上層部に第1の溝と前記第1の溝内
の下層部に形成されたアライメントマーク溝内絶縁膜と
を有するアライメントマーク領域とを備え、前記アライ
メントマーク溝内絶縁膜の表面高さが前記半導体基板の
表面高さよりも低く、前記半導体基板に形成され、複数
の半導体素子間を絶縁分離する素子分離用絶縁膜を有す
る素子形成領域をさらに備え、前記素子分離用絶縁膜は
前記半導体基板の上層部に形成された第2の溝内に充填
され、前記第1の溝の少なくともエッジ部近傍領域を覆
って形成される第1のダミー層をさらに備えている。
素子形成領域上に形成されるゲート電極部をさらに備
え、前記ゲート電極部は前記第1のダミー層と同じ材質
で形成されている。
て、前記第1のダミー層は、前記アライメントマーク溝
内絶縁膜を含む前記第1の溝を覆って形成され、前記ア
ライメントマーク溝内絶縁膜の表面と前記半導体基板の
表面との間の高低差を反映した高低差が前記第1のダミ
ー層に形成されている。
素子形成領域の表面内に前記ゲート電極部に隣接して形
成される拡散領域と、前記第1のダミー層及び前記ゲー
ト電極部を含む前記半導体基板上全面に形成される絶縁
層とを備え、前記絶縁層は前記拡散領域上に貫通して設
けられる貫通孔を有し、前記貫通孔を介して前記拡散領
域と電気的に接続される拡散領域接続導電層をさらに備
えている。
アライメントマーク領域の前記第1の溝以外の所定領域
上に形成される第2のダミー層をさらに備えている。
て、前記アライメントマーク溝内絶縁膜の表面は、前記
半導体基板の表面よりも30nm以上低くされている。
て、前記ゲート電極部及び前記第1のダミー層の材質は
金属層あるいは金属化合物層を含んでいる。
の製造方法は、溝型の素子分離構造を有する半導体装置
を製造する方法であって、(a)アライメントマーク領域
及び素子形成領域を有する半導体基板を準備するステッ
プと、(b)前記半導体基板の前記アライメントマーク領
域及び前記素子形成領域の上層部にそれぞれ第1及び第
2の溝を同時に形成するステップとを備え、(c)前記半
導体基板上の全面に絶縁膜を形成するステップと、(d)
少なくとも前記アライメントマーク領域に対応する前記
絶縁膜部分を除く前記絶縁膜上に第1のレジストパター
ンを形成するステップと、(e)前記第1のレジストパタ
ーンをマスクとして前記絶縁膜を除去するステップと、
(f)前記第1のレジストパターンを除去した後、前記絶
縁膜全体をさらに除去するステップとを備え、前記ステ
ップ(f)は、前記第1の溝内に前記絶縁膜が一部残り、
かつ前記第2の溝内に埋め込まれた前記絶縁膜を残すよ
うに行われ、前記ステップ(f)後の前記第1の溝部分が
第1のアライメントマークとして規定され、前記第1の
溝内の前記絶縁膜であるアライメントマーク溝内絶縁膜
の表面高さが前記半導体基板の表面高さよりも低くされ
ることにより、それらの表面の間に高低差が設けられ、
(g)前記半導体基板上の全面に導電層を形成するステッ
プと、(h)前記第1のアライメントマークの位置を認識
して、前記素子形成領域の所定のゲート形成領域上及び
少なくとも前記第1の溝のエッジ部近傍領域上に第2の
レジストパターンを形成するステップと、(i)前記第2
のレジストパターンをマスクとして前記導電層を除去し
て、前記所定のゲート形成領域上にゲート電極部を形成
するとともに、少なくとも前記第1の溝のエッジ部近傍
領域上に第1のダミー電極部を形成するステップとをさ
らに備えている。
法において、前記第2のレジストパターンは、前記第1
の溝全体の形成領域上にさらに形成され、前記第1のダ
ミー電極部は、前記アライメントマーク溝内絶縁膜を含
む前記第1の溝を覆って形成され、前記アライメントマ
ーク溝内絶縁膜の表面と前記半導体基板の表面との間の
高低差を反映した高低差が前記第1のダミー電極部に形
成されている。
方法は、(j)前記素子形成領域の表面内に前記ゲート電
極に隣接して拡散領域を形成するステップと、(k)前記
半導体基板上の全面に絶縁層を形成するステップと、
(l)前記第1のダミー電極部を第2のアライメントマー
クとして位置認識し、前記拡散領域上の前記絶縁層を貫
通して貫通孔を形成するステップと、(m)前記貫通孔を
介して前記拡散領域と電気的に接続される拡散領域接続
導電層を形成するステップとをさらに備えている。
方法において、前記第2のレジストパターンは前記第1
の溝以外の前記アライメントマーク領域の所定の領域上
にさらに形成され、前記ステップ(i)は、前記アライメ
ントマーク領域の前記所定領域に第2のダミー電極部を
さらに形成し、(j)前記素子形成領域の表面内に前記ゲ
ート電極に隣接して第1〜第N(≧2)の拡散領域を形
成するステップと、i=1〜Nの順でN回繰り返す下記
のステップ(k)〜(m)とをさらに備え、(k)前記半導体基
板上の全面に第iの絶縁層を形成するステップ、(l)第
2のアライメントマークを位置認識し、第iの拡散領域
上の第1〜第iの絶縁層を貫通して第iの貫通孔を形成
するステップ、(m)前記第iの貫通孔を介して前記第i
の拡散領域と電気的に接続される第iの拡散領域接続導
電層を形成するステップ、N回繰り返される前記ステッ
プ(l)は、1回の実行毎に前記第1及び第2のダミー電
極部のいずれかを前記第2のアライメントマークとして
選択している。
方法において、前記第2の溝は、比較的幅の狭い第1の
回路用溝と比較的幅の広い第2の回路用溝とを含み、前
記素子形成領域は前記第1の回路用溝で素子分離される
第1の回路形成領域と、前記第2の回路用溝で素子分離
される第2の回路形成領域とを含み、前記ステップ(d)
は、前記第1の回路形成領域に対応する前記絶縁膜上に
前記第1のレジストパターンを形成せず、前記第2の回
路形成領域に対応する前記絶縁膜上に前記第1のレジス
トパターンを形成している。
方法において、前記第1の回路形成領域はダイナミック
型のメモリセルからなる領域を含み、前記第2の回路形
成領域は前記メモリセルを駆動する周辺回路を形成する
領域を含んでいる。
アライメントを行うために、アライメントマーク領域1
1A上のシリコン酸化膜2の一部をあらかじめ除去し、
ゲート電極材料を形成した際に段差を形成する方法が考
えられる。
およびその製造方法(以下、この製造法を単に「改良方
法」と言う場合がある)を説明する。図25は、溝型素
子分離を形成し、ゲート電極をパターニングした後の半
導体装置の断面構造を示している。シリコン基板1のア
ライメントマーク領域11A,メモリセル領域11B及
び周辺回路領域11Cにそれぞれ溝10A,10B及び
10Cが形成され、溝10A,10B及び10C溝内に
それぞれシリコン酸化膜2A,2Bが埋め込まれてい
る。シリコン基板1内の素子形成領域(メモリセル領域
11B,周辺回路領域11C)の溝10B,10C内の
シリコン酸化膜2B,2Cの表面はシリコン基板1の表
面とほぼ同じ高さになっているのに対しアライメントマ
ーク領域11Aの溝10A内のシリコン酸化膜2Aの表
面はシリコン基板1の表面よりも低くなっている。
メモリセル領域11B及び周辺回路領域11Cにはそれ
ぞれゲート電極部14D,14B及び14Cが形成され
る。
装置の製造方法を示す断面図である。以下これらの図を
参照してその製造方法を説明する。
膜3、シリコン窒化膜4を順に形成した後、写真製版技
術および、ドライエッチング技術を用いて所定の領域の
シリコン窒化膜4、シリコン酸化膜3及びシリコン基板
1の一部を除去することにより、図26に示すようにシ
リコン基板1のアライメントマーク領域11A,11B
及び11Cに所定の深さの溝10A,10B及び10C
を形成する。
ことによって溝10A,10B及び10Cの側面およ
び、底面を酸化した後、CVD法によりシリコン酸化膜
2を堆積する。この時、比較的広い幅の溝10A,10
Cには堆積した膜厚と等しい膜厚分だけ堆積されること
に対し、狭い幅の溝10Bは堆積初期時にシリコン酸化
膜2が埋め込まれるため、溝10Bの底から見たシリコ
ン酸化膜2の膜厚はアライメントマーク領域11Aや周
辺回路領域11Cにおける膜厚より厚くなり、溝上シリ
コン酸化膜厚差が生じる。
酸化膜厚差を低減するために、写真製版技術を用いて周
辺回路領域11Cの溝10C上に形成された埋込シリコ
ン酸化膜2上にレジストパターン51を形成し、ドライ
エッチングを用いてシリコン酸化膜2の一部を除去す
る。この時、アライメントマーク領域11Aの溝10A
上のシリコン酸化膜2の一部も同時に除去し、その膜厚
を薄くする。
後、CMP(Chemical MechanicalPolishing)法を用い
て全面を研磨して、シリコン窒化膜4上のシリコン酸化
膜2及び溝部のシリコン酸化膜2の一部を除去した後、
リン酸を用いてシリコン窒化膜4を除去し、フッ酸を用
いてシリコン酸化膜3を除去することにより、図29に
示すように溝型素子分離構造を完成させる。
1B,周辺回路領域11C)の溝10B,10Cのシリ
コン酸化膜2の表面はシリコン基板1の表面とほぼ同じ
高さになっていることに対し、アライメントマーク領域
11Aの溝10Aのシリコン酸化膜2の表面の高さはシ
リコン基板1の表面よりも低くなっており、溝10A内
のシリコン酸化膜2Aの表面とシリコン基板1の表面と
の間に生じる高低差によってアライメントマークが形成
される。
定の領域にnウエル、pウエルを形成し、電界効果型ト
ランジスタのしきい値制御のためイオン注入を行った
後、図30に示すように、熱酸化によりゲート酸化膜6
を形成し、ゲート酸化膜6上にリンをドーピングしたポ
リシリコン膜7、タングステンシリサイド膜8を順に形
成する。
工程で形成したアライメントマーク(溝10A内のシリ
コン酸化膜2A)を用いて写真製版技術により素子分離
領域にゲート電極を重ね合わせるためのレジストパター
ン59を形成する。
ターン59をマスクとしてタングステンシリサイド膜
8、ポリシリコン膜7をドライエッチングにより除去す
ることにより、アライメントマーク領域11A、メモリ
セル領域11B及び周辺回路領域11Cにそれぞれにゲ
ート電極部14D,14B及び14Cを形成する。
4形成後にさらなる工程を経て製造されたDRAMの構
造を示す断面図である。以下、図32で示した構造から
追加された部分を説明する。
表面内にはゲート電極部14Bに隣接して拡散領域15
及び16が形成され、周辺回路領域11Cの表面内には
ゲート電極部14Cに隣接して拡散領域17が形成され
る。
が形成され、拡散領域16上の層間絶縁膜18を貫通し
てコンタクトホール19が形成され、コンタクトホール
19を介して拡散領域16と電気的に接続されるビット
線22が層間絶縁膜18上の一部及びコンタクトホール
19中に形成される。ビット線22はポリシリコン膜2
0及びチタンシリサイド膜21から構成される。
おいては、後に詳述するが、アライメントマーク領域1
1Aに形成されたダミーゲート電極部14Dをアライメ
ントマークとして重ね合わせて行っている。
層間絶縁膜23が形成され、拡散領域15上の層間絶縁
膜18及び23を貫通してコンタクトホール24が形成
され、コンタクトホール24を介して拡散領域15と電
気的に接続されるストレージノード25が層間絶縁膜2
3上の一部及びコンタクトホール24中に形成される。
トホール24の写真製版においても、後に詳述するが、
ダミーゲート電極部14Dをアライメントマークとして
重ね合わせて行っている。ストレージノード25上には
キャパシタ絶縁膜26を介してセルプレート電極27が
形成される。
5,キャパシタ絶縁膜26及び拡散領域17を覆って層
間絶縁膜28が形成され、拡散領域17上の層間絶縁膜
18,23及び28を貫通してコンタクトホール29が
形成され、コンタクトホール29を介して拡散領域17
と電気的に接続されるAl配線層30が層間絶縁膜28
上の一部及びコンタクトホール29中に形成される。
29の写真製版においても、後に詳述するが、ダミーゲ
ート電極部14Dをアライメントマークとして重ね合わ
せを行っている。
RAMの製造方法を説明する。まず、図26〜図32で
示した製造方法を経て、図32で示すように、ゲート電
極部14B〜14Dを形成する。以降、図34〜図37
で示す製造工程を実行する。
より形成した後、図34に示すように、CVD法によ
り、ゲート電極部14B〜14Dを覆って全面に層間絶
縁膜18を形成し、ダミーゲート電極部14Dをアライ
メントマークとして用いた写真製版技術によりゲート電
極部14Bの拡散領域16上にコンタクトホール19を
重ね合わせるパターンを形成し、ドライエッチング技術
を用いて拡散領域15上の層間絶縁膜18を貫通させて
コンタクトホール19を開口する。
ン膜20、チタンシリサイド膜21を順に形成し、写真
製版技術とドライエッチングによりビット線22を形成
し、CVD法により第2の層間絶縁膜23を形成する。
ト電極部14Dをアライメントマークとして用いて写真
製版技術によりゲート電極部14Bの拡散領域17上に
コンタクトホール24を重ね合わせるパターンを形成
し、ドライエッチング技術を用いて拡散領域16上の層
間絶縁膜18及び23を貫通してコンタクトホール24
を開口する。続いて、リンをドーピングしたポリシリコ
ン膜を形成し、写真製版技術とドライエッチングにより
ストレージノード25を形成し、キャパシタ絶縁膜26
をストレージノード25を覆って形成し、全面にリンを
ドーピングしたポリシリコン膜をCVD法により形成
し、写真製版技術とドライエッチングによりセルプレー
ト電極27を形成する。
り層間絶縁膜28を形成し、ダミーゲート電極部14D
をアライメントマークを用いた写真製版技術によりゲー
ト電極部14Cの拡散領域17上等にコンタクトホール
29を重ね合わせるパターンを形成し、ドライエッチン
グ技術を用いて拡散領域17上等に層間絶縁膜18,2
3及び28を貫通してコンタクトホール29を開口す
る。
によりアルミ配線をデポし、写真製版技術とドライエッ
チングにより配線層を形成する。
の重ね合わせを精度よく行うためにアライメントマーク
領域11Aの溝10A内のシリコン酸化膜2Aの表面と
シリコン基板1の表面との間に高低差を設けていた。
材料であるポリシリコン膜7及びタングステンシリサイ
ド膜8の形成時に、溝10Aのエッジ部のゲート電極材
料膜厚が厚くなっているために、図38に示すように、
ゲート電極部14B〜14D形成のエッチングの際に、
溝10Aのエッジ部近傍領域にゲート電極材料のエッチ
ング残41が発生する。このエッチング残41は、後工
程ではがれることにより容易に素子形成領域(メモリセ
ル領域11B,周辺回路領域11C)に移動し、配線を
短絡させ素子の歩留まりを低下させる要因となる。
タクト用のコンタクトホール19、ストレージコンタク
ト用のコンタクトホール24及びアルミ配線用のコンタ
クトホール29の写真製版工程は、アライメントマーク
領域11Aに形成したゲート電極部14Bをアライメン
トマークとして重ね合わせることで行われていた。その
結果、ゲート電極部14B,14Cの位置合わせは精度
よく行われるが、分離領域(シリコン酸化膜2B,2
C)あるいは活性領域15〜17との重ね合わせは間接
重ね合わせになるために重ね合わせズレが大きくなると
いった問題点がある。
ゲート電極部14Dの位置合わせは溝10A内に形成さ
れたシリコン酸化膜2Aをアライメントマークとして用
いて形成される(第1の位置合わせ)。さらに、上記コ
ンタクトホール19,24及び29の位置合わせはダミ
ーゲート電極部14Dをアライメントマークとして用い
て形成される(第2の位置合わせ)。したがって、分離
領域(シリコン酸化膜2B,2C)あるいは活性領域1
5〜17との重ね合わせズレは、第1及び第2の位置合
わせによってそれぞれ生じる位置ズレ(第1及び第2の
位置合わせにおってランダムに生じるズレそれぞれの標
準偏差をαとする)の総和となり、第1及び第2の位置
合わせの組合せによる標準偏差(√2・α)となり、許
容できないレベルに達する。
に、メモリセル領域11B(周辺回路領域11C)の素
子分離用シリコン酸化膜42(シリコン酸化膜2B,2
Cに相当)上の一部に層間絶縁膜43(層間絶縁膜1
8,23及び28に相当)を貫通してコンタクトホール
44(コンタクトホール19,24及び29に相当)が
誤って形成される場合が生じる。この場合、層間絶縁膜
43は素子分離用シリコン酸化膜42と同じ酸化膜であ
るためにエッチングの際に、溝内の素子分離用シリコン
酸化膜42も同時に除去されて異常堀込み領域45が形
成されるため、コンタクトホール44の形成時にダメー
ジを受けて、活性領域との接合特性が劣化するという問
題点が生じる。
リコン酸化膜2Aをコンタクトホール形成用のアライメ
ントマークとして用いて重ね合わせを行うことが考えら
れるが、層間絶縁膜43は平坦化されているためにシリ
コン酸化膜2Aの表面とシリコン基板1の表面との間の
高低差が層間絶縁膜43の表面にはあまり反映されずマ
ーク検出が困難となる。加えて、層間絶縁膜43とシリ
コン酸化膜2Aとが同種の膜であるために、その膜厚差
によりマーク検出を行うことが困難となり、精度よく重
ね合わせることが難しいという問題があり実用的ではな
い。
法をさらに発展させたもので、アライメントマーク領域
11Aにある活性領域の位置を規定する溝10Aの少な
くともエッジ部に第一配線材料を残すことにより、エッ
チング残の発生を抑制させ集積回路の高歩留まりを達成
することを第1の目的とする。
ある活性領域の位置を規定する溝10A及びシリコン酸
化膜2Aによって構成されたアライメントマーク上全面
に第一配線材料を残すことにより、活性領域を規定する
アライメントマークによって生じる高低差をアライメン
トマーク上に形成される第一配線材料の表面の高低差に
反映させ、この高低差をアライメントマークとして、ア
ルミ配線、ビット線コンタクト、ストレージノードコン
タクト用のコンタクトホールの重ね合わせを行い、上記
コンタクトホールと活性領域との重ね合わせを精度よく
行い接合劣化を低減することを第2の目的としている。
る半導体装置(DRAM)の構造を示す断面図である。
なお、図1は、溝型素子分離領域であるシリコン酸化膜
2A〜2Cを形成し、ゲート電極部14A〜14C(1
4D)をパターニングした後の半導体装置の断面構造を
示している。
イメントマーク領域11A、メモリセル領域11B及び
周辺回路領域11Cにそれぞれ溝10A〜10Cが形成
され、溝10A〜10C内にシリコン酸化膜2A〜2C
が埋め込まれている。シリコン基板1内の素子形成領域
(メモリセル領域11B,周辺回路領域11C)の溝1
0B,10C内のシリコン酸化膜2の表面はシリコン基
板1の表面とほぼ同じ高さになっているのに対し、アラ
イメントマーク領域11Aの溝10A内のシリコン酸化
膜2の表面はシリコン基板1の表面よりも低くなってい
る。また、メモリセル領域11B及び周辺回路領域11
Cにはゲート電極部14B及び14Cが形成される。
溝10Aを覆ってゲート酸化膜6、ポリシリコン膜7及
びタングステンシリサイド膜8が堆積されてダミーゲー
ト電極部14Aを形成している。なお、図1の破線で示
すように、アライメントマーク領域11Aの溝10A以
外の所定の領域にダミーゲート電極部14Dを形成して
も良い。
傍領域はゲート酸化膜6、ポリシリコン膜7及びタング
ステンシリサイド膜8からなるダミーゲート電極14A
が形成されているため、エッチング残が発生しない構造
となり、エッチング残に起因する歩留まりの低下を低減
するという第1の目的の達成を図っている。
装置の製造方法を示す断面図である。以下、図2〜図8
を参照して製造方法の説明を行う。
ら500オンク゛ストロームの厚さのシリコン酸化膜3、100
0オンク゛ストロームから3000オンク゛ストロームの厚さのシリコン窒
化膜4を順に形成した後、写真製版技術および、ドライ
エッチング技術を用いて所定の領域のシリコン窒化膜
4、シリコン酸化膜3、およびシリコン基板1を深さ2
000オンク゛ストロームから4000オンク゛ストローム程度エッチング
することにより、図2に示すように、シリコン基板1に
所定の深さの溝10A,10B及び10Cを形成する。
0B及び10Cの側面および底面に熱酸化によって10
0オンク゛ストロームから300オンク゛ストローム程度の酸化膜を形成し
た後、CVD法によりシリコン酸化膜2を5000オンク゛
ストロームから10000オンク゛ストロームの厚さ堆積する。この
時、広い幅の溝10A及び溝10Cには堆積した膜厚と
等しい膜厚分だけ堆積されることに対し、狭い幅の溝1
0Bは堆積初期時にシリコン酸化膜2が埋め込まれるた
め、溝10Bの底から見たシリコン酸化膜2の膜厚はア
ライメントマーク領域11Aや周辺回路領域11Cにお
ける膜厚より厚くなり、溝上シリコン酸化膜厚差が生じ
る。
化膜厚差を低減するために、写真製版技術を用いて溝1
0C上の埋込シリコン酸化膜2上にレジストパターン5
1を形成し、ドライエッチングを用いてシリコン酸化膜
2の一部を除去する。
溝10A上の酸化膜2の一部も同時に除去し、埋込酸化
膜厚を薄くし、後述するCMP(Chemical Mechanical
Polishing)研磨処理後にはシリコン基板1の表面より
も300オンク゛ストロームから2000オンク゛ストローム低くなるよう
に設定する。
後、CMP法を用いて全面を研磨して、シリコン窒化膜
4上のシリコン酸化膜2、および溝10A〜10C上の
シリコン酸化膜2の一部を除去する。次にリン酸を用い
てシリコン窒化膜4を除去し、フッ酸を用いてシリコン
酸化膜3を除去することにより、図5に示すような溝型
素子分離構造を完成させる。この時、素子形成領域の溝
10B及び溝10Cのシリコン酸化膜2B及び2Cの表
面はシリコン基板1の表面とほぼ同じ高さになっている
のに対し、アライメントマーク領域11Aの溝10Aの
シリコン酸化膜2Aの表面はシリコン基板1の表面より
も300オンク゛ストロームから2000オンク゛ストローム程度低くなっ
ている。このように、埋込シリコン酸化膜2Aの表面と
シリコン基板1との間の高低差を30nm以上にすれば十
分高いアライメント精度を得ることができる。
ルを形成し、電界効果型トランジスタのしきい値制御の
ためチャネルとなる領域にイオン注入を行った後、図6
に示すように、熱酸化により厚さ40オンク゛ストロームから1
00オンク゛ストロームのゲート酸化膜6を形成し、ゲート酸化
膜6上に厚さ300オンク゛ストロームから1500オンク゛ストロームの
リンをドーピングしたポリシリコン膜7をCVD法によ
り堆積し、厚さ300オンク゛ストロームから1500オンク゛ストローム
のタングステンシリサイド膜8をスパッタ法により順に
形成する。
程で形成したアライメントマーク(溝10A内のシリコ
ン酸化膜2A)を用いて写真製版技術により素子分離領
域にゲート電極部14B及び14Cを重ね合わせるレジ
ストパターン52を形成する。この時、アライメントマ
ーク領域11Aの溝10A及びその周辺領域上にもレジ
ストパターン52を形成する。この際、溝10Aのエッ
ジ部から溝10A周辺のオーバラップ量は重ね合わせズ
レ量よりも大きく設定するようにする。
ン52をマスクとして用いてタングステンシリサイド膜
8、ポリシリコン膜7をドライエッチングにより除去す
ることにより、素子形成領域にゲート電極部14B及び
14Cを形成すると同時にアライメントマーク11A上
にもゲート電極材料を残存させてダミーゲート電極部1
4Aを形成する。ダミーゲート電極部14Aによって溝
10Aのエッジ部近傍領域へのエッチング残の発生は起
こらなくなり、エッチング残による歩留まりの低下を抑
制するという第1の目的を達成することが可能となる。
リサイド膜8との積層構造は、光を透過させないためア
ライメント処理時に埋込シリコン酸化膜2Aを直接に画
像認識することは不可能であるが、埋込シリコン酸化膜
2Aの表面とシリコン基板1の表面との高低差が上部に
形成されるタングステンシリサイド膜8に反映されるた
め、回折光によりマーク検出を行う第1の方法でも画像
認識による検出する第2の方法でも高精度にアライメン
ト処理を行ってゲート電極14B,14Cを形成するこ
とができる。
電極材料がポリシリコンと金属の積層構造あるいは金属
である場合も同様に光を透過させないが、埋込シリコン
酸化膜2Aの表面とシリコン基板1の表面との間の高低
差が上部に形成される第1の電極材料に十分反映される
ため問題ない。
7の破線に示すように、アライメントマーク領域11A
の溝10A以外の所定領域上にもダミーゲート電極部1
4Dを重ね合わせるためのレジストパターン52を形成
し、図8の破線で示すように、アライメントマーク領域
11Aの溝10A外の所定領域上にダミーゲート電極部
14Dを形成してもよい。
外の所定領域上にダミーゲート電極部14Dを形成する
のは、図34〜図37で示した改良方法と同様に、活性
領域とのコンタクトホール形成用のアライメントマーク
として用いるためである。しかしながら、実施の形態3
で後述するが、ダミーゲート電極部14Aを活性領域と
のコンタクトホール形成用のアライメントマークとして
用いることができるため、ダミーゲート電極部14Dは
必要不可欠な存在ではない。
てタングステンシリサイド膜とポリシリコン膜の積層膜
について示したが、他の材料を用いても同様の効果が得
られることは明らかである。
ある半導体装置(DRAM)の構造を示す断面図であ
る。なお、図9は、溝型素子分離領域であるシリコン酸
化膜2A〜2Cを形成し、ゲート電極部14B,14
C,14E(14D)をパターニングした後の半導体装
置の断面構造を示している。
イメントマーク領域11A、メモリセル領域11B及び
周辺回路領域11Cにそれぞれ溝10A〜10Cが形成
され、溝10A〜10C内にシリコン酸化膜2A〜2C
が埋め込まれている。シリコン基板1内の素子形成領域
(メモリセル領域11B,周辺回路領域11C)の溝1
0B,10C内のシリコン酸化膜2の表面はシリコン基
板1の表面とほぼ同じ高さになっているのに対し、アラ
イメントマーク領域11Aの溝10A内のシリコン酸化
膜2の表面はシリコン基板1の表面よりも低くなってい
る。
を覆ってゲート酸化膜6、ポリシリコン膜7及びタング
ステンシリサイド膜8が堆積されてダミーゲート電極部
14Eを形成している。
傍領域はゲート酸化膜6、ポリシリコン膜7及びタング
ステンシリサイド膜8からなるダミーゲート電極部14
Eが形成されているため、エッチング残が発生しない構
造となり、エッチング残に起因する歩留まりの低下を低
減するという第1の目的の達成を図っている。
造の半導体装置の製造方法を示す断面図である。以下、
図10〜図16を参照して製造方法の説明を行う。な
お、図10〜図14で示す工程は、実施の形態1の図2
〜図6で示す工程と同じであるので説明を省略する。
ように、素子分離形成工程で形成したアライメントマー
ク(溝10A内のシリコン酸化膜2A)を用いて写真製
版技術により素子分離領域にゲート電極部14B,14
C及び14Dを重ね合わせるレジストパターン53を形
成する。この時、アライメントマーク領域11Aの溝1
0Aのエッジ部近傍領域上にもレジストパターン53を
形成する。この際、溝10Aのエッジ部から溝10Aの
外部及び内部へのオーバラップ量は重ね合わせズレ量よ
りも大きく設定するようにする。
ターン53をマスクとしてタングステンシリサイド膜
8、ポリシリコン膜7をドライエッチングにより除去す
ることにより素子形成領域にゲート電極部14B〜14
Dを形成すると同時にアライメントマーク11A上にも
ゲート電極材料を残存させてダミーゲート電極部14E
を形成する。ダミーゲート電極部14Eによって溝10
A内のエッジ部近傍領域へのエッチング残の発生は起こ
らなくなり、エッチング残による歩留まりの低下を抑制
するという第1の目的を達成することが可能となる。
て、アライメントマーク領域11Aの溝10A以外の所
定領域上にもゲート電極部14Bを重ね合わせるための
レジストパターン53を形成し、アライメントマーク領
域11Aの溝10A外の所定領域上にダミーゲート電極
部14Dを形成するのは、図34〜図37で示した改良
方法と同様に、活性領域とのコンタクトホール形成用の
アライメントマークとして用いるためである。
てタングステンシリサイド膜とポリシリコン膜の積層膜
について示したが、他の材料を用いても同様の効果が得
られることは明らかである。
の形態3であるDRAMの構造を示す断面図である。図
17で示す構造は、図1で示した実施の形態1のゲート
電極形後にさらなる工程を経て製造されたDRAMの構
造を示す断面図である。以下、図1で示した構造から追
加された部分を説明する。
表面内にはゲート電極部14Bに隣接して拡散領域15
及び16が形成され、周辺回路領域11Cの表面内には
ゲート電極部14Cに隣接して拡散領域17が形成され
る。
が形成され、拡散領域16上の層間絶縁膜18を貫通し
てコンタクトホール19が形成され、コンタクトホール
19を介して拡散領域16と電気的に接続されるビット
線22が層間絶縁膜18上の一部及びコンタクトホール
19中に形成される。ビット線22はポリシリコン膜2
0及びチタンシリサイド膜21から構成される。
おいては、後に詳述するが、アライメントマーク領域1
1Aに形成されたダミーゲート電極部14Aをアライメ
ントマークとして重ね合わせて行っている。
層間絶縁膜23が形成され、拡散領域15上の層間絶縁
膜18及び23を貫通してコンタクトホール24が形成
され、コンタクトホール24を介して拡散領域15と電
気的に接続されるストレージノード25が層間絶縁膜2
3上の一部及びコンタクトホール24中に形成される。
トホール24の写真製版においても、後に詳述するが、
ダミーゲート電極部14Aをアライメントマークとして
重ね合わせて行っている。ストレージノード25上には
キャパシタ絶縁膜26を介してセルプレート電極27が
形成される。
5,キャパシタ絶縁膜26及び拡散領域17を覆って層
間絶縁膜28が形成され、拡散領域17上の層間絶縁膜
18,23及び28を貫通してコンタクトホール29が
形成され、コンタクトホール29を介して拡散領域17
と電気的に接続されるAl配線層30が層間絶縁膜28
上の一部及びコンタクトホール29中に形成される。
29の写真製版においても、後に詳述するが、ダミーゲ
ート電極部14Aをアライメントマークとして重ね合わ
せを行っている。
RAMの製造方法を説明する。まず、図2〜図8で示し
た実施の形態1の製造方法を経て、図8で示すように、
ゲート電極部14A〜14Dを形成する。溝10A内の
シリコン酸化膜2A上には、シリコン酸化膜2Aの表面
とシリコン基板1の表面との間の高低差を反映してダミ
ーゲート電極部14Aの表面に高低差が形成されてい
る。以降、図18〜図21で示す製造工程を実行する。
後の拡散処理により形成した後、図18に示すように、
CVD法により厚さ2000オンク゛ストローム程度のシリコン
酸化膜を堆積し層間絶縁膜18を形成し、ダミーゲート
電極部14Aをアライメントマークとし、ダミーゲート
電極部14Aの高低差をマーク検出することで写真製版
技術により活性領域にコンタクトホール19を重ね合わ
せるパターン(図示せず)を形成し、そのパターンをマ
スクとしてドライエッチング技術を用いて拡散領域15
上に層間絶縁膜18を貫通してコンタクトホール19を
開口する。
オンク゛ストローム程度のリンをドーピングしたポリシリコン膜
20、厚さ800オンク゛ストローム程度のチタンシリサイド膜
21を順に形成し、写真製版技術とドライエッチングに
よりポリシリコン膜20、チタンシリサイド膜21をパ
ターニングすることでビット線22を形成する。ビット
線22はコンタクトホール19を介して拡散領域15と
電気的に接続される。
のシリコン酸化膜、厚さ5000オンク゛ストローム程度のボロ
ンとリンをドーピングしたシリコン酸化膜を堆積し熱処
理を加えることで平坦化し層間絶縁膜23を形成する。
ト電極部14Aをアライメントマークとし、ダミーゲー
ト電極部14Aの高低差をマーク検出することで写真製
版技術により活性領域にコンタクトホール24を重ね合
わせるパターン(図示せず)を形成し、そのパターンを
マスクとしてドライエッチング技術を用いて拡散領域1
6上に層間絶縁膜18及び23を貫通してコンタクトホ
ール24を開口する。
0オンク゛ストローム程度のリンをドーピングしたポリシリコン
膜を形成し、写真製版技術とドライエッチングによりス
トレージノード25を形成する。このストレージノード
25はコンタクトホール24を介して拡散領域16と電
気的に接続される。その後、厚さ50オンク゛ストローム程度の
シリコン窒化膜を堆積し、酸化することによりキャパシ
タ絶縁膜26をストレージノード25を覆うように形成
し、厚さ1000オンク゛ストローム程度の全面にリンをドーピ
ングしたポリシリコン膜をCVD法により形成し、写真
製版技術とドライエッチングによりセルプレート電極2
7を形成する。
り厚さ500オンク゛ストローム程度のシリコン酸化膜、厚さ1
0000オンク゛ストローム程度のボロンとリンをドーピングし
たシリコン酸化膜を堆積し熱処理を加えることで平坦化
し、厚さ1000オンク゛ストローム程度のシリコン酸化膜を堆
積することで層間絶縁膜28を形成し、ダミーゲート電
極部14Aの高低差をマーク検出することで写真製版技
術により活性領域にコンタクトホール29を重ね合わせ
るパターン(図示せず)を形成し、そのパターンをマス
クとしてドライエッチング技術を用いて拡散領域17、
ゲート電極3、ビット線22、セルプレート電極27上
に層間絶縁膜18,23及び28を貫通してコンタクト
ホール29(図20では便宜上、拡散領域17上にのみ
コンタクトホール29を示す)を開口する。
よりチタンナイトライド、Alをデポし、写真製版技術
とドライエッチングによりAl配線層30を形成する。
このAl配線層30はコンタクトホール29を介して拡
散領域17と電気的に接続される。
ダミーゲート電極部14Aをアライメントマークとして
用いた写真製版技術により、コンタクトホール19、コ
ンタクトホール24、コンタクトホール29形成用のパ
ターンの重ね合わせ処理を行っている。すなわち、ゲー
ト電極形成用で用いたシリコン酸化膜2Aの表面とシリ
コン基板1の表面との高低差を直接反映した高低差がそ
の表面に得られるダミーゲート電極部14Aをコンタク
トホール19,24及び29の形成用のアライメントマ
ークとして用いている。
位置合わせ精度と同様な精度を、コンタクトホール1
9,24及び29の位置合わせの精度として得ることが
できる。したがって、図39で示したような、コンタク
トホールの開口の際に、その形成位置が活性領域からズ
レて素子分離用のシリコン酸化膜2B,2Cもが同時に
除去されることを抑制でき、活性領域との接合特性が劣
化を抑制するという第2の目的を達成している。
ン基板1の表面との間に生じる高低差を反映した高低差
がその表面に生じるダミーゲート電極部14Aをアライ
メントマークとして用いるためにマーク検出を容易に精
度良く行うことができる。
AMのプロセスについて示したが、ロジックデバイス等
の他のデバイスのコンタクトホール形成でも同じ効果が
得られることは明らかである。
ホール19、コンタクトホール24、コンタクトホール
29すべての形成時に、ダミーゲート電極部14Aをア
ライメントマークとして用いた写真製版技術により活性
領域に重ね合わせたが、図34〜図37で説明した改良
方法のようにダミーゲート電極部14Dをアライメント
マークとして用いてもよい。
クトホール24及びコンタクトホール29のうち各コン
タクトホール形成時に、必要に応じてダミーゲート電極
部14Aあるいはダミーゲート電極部14Dをアライメ
ントマークとして用いるかを選択しても良い。
14B及び14Cと同時に同じパターンを用いて形成さ
れるためゲート電極部14B、14Cに対する位置精度
については正確である。一方、ダミーゲート電極部14
Aもゲート電極部14B及び14Cと同時に形成される
が、シリコン酸化膜2Aの表面とシリコン基板1の表面
との高低差を反映した表面の高低差がアライメントマー
クであるため、ゲート電極部14B、14Cに対する位
置精度についてはダミーゲート電極部14Dより劣る。
メントマークとして用いた場合、図34〜図37で示し
た改良方法の説明箇所で述べたように、分離領域(溝1
0B,10C及びシリコン酸化膜2B,2C)あるいは
活性領域15〜17との重ね合わせは間接重ね合わせに
なるために重ね合わせズレが大きいという欠点がある
が、ダミーゲート電極部14Aは溝10Aの形成位置で
決定されるため、分離領域(活性領域)に対する位置精
度は高い。
14Dそれぞれをアライメントマークとして用いた場合
の位置精度の特性を考慮して、いずれをアライメントマ
ークとして用いるかを決定するのが望ましい。
コンタクトホール19形成時の平面構造を示す平面図で
あり、図22のA−A断面が図23であり、図22のB
−B断面が図24である。なお、図22において、拡散
領域15,拡散領域16以外の領域はシリコン酸化膜2
B(図示せず)であるとする。これらの図に示すよう
に、ゲート電極部14Bに対する位置ズレの許容量であ
るゲート電極マージンM1と拡散領域15に対する位置
ズレの許容量である活性領域マージンM2とがある。
ンM2とを比較して、活性領域マージンM2の方が小さ
い場合は拡散領域15に対して高い位置精度が要求され
るため、ダミーゲート電極部14Aをアライメントマー
クとして用いた方が良い。一方、ゲート電極マージンM
1の方が小さい場合はゲート電極部14Bに対して高い
位置精度が要求されるため、ダミーゲート電極部14D
をアライメントマークとして用いた方がよい。
4及び29のゲート電極マージンM1と活性領域マージ
ンM2とを比較して、ダミーゲート電極部14A及び1
4Dのうちいずれをアライメントマークとして用いるか
を決定することが望ましい。
請求項1記載の半導体装置においてアライメントマーク
溝内絶縁膜の表面を半導体基板の表面より低くすること
により、アライメントマーク溝内絶縁膜の表面と半導体
基板の表面との間に高低差を設けている。
イメントマーク溝内絶縁膜を含む半導体基板上に上部形
成層が形成された場合には当該上部形成層に上記高低差
を反映した高低差が形成されるため、上部形成層に生じ
る高低差によってアライメントマークの位置検出が容易
となり、位置精度良く製造された半導体装置を得ること
ができる。
覆って第1のダミー層が形成されているため、第1のダ
ミー層形成後の工程中に、第1の溝のエッジ部近傍領域
にエッチング残は発生しなくなり、エッチング残による
歩留まりの低下を抑制することができる。
上に形成されるゲート電極部をさらに備え、ゲート電極
部は第1のダミー層と同じ材質で形成されている。
膜を含む半導体基板上にゲート電極材料となる上部導電
層が形成された場合には、アライメントマーク溝内絶縁
膜の表面と半導体基板の表面との間の高低差を反映した
高低差が上部導電層に形成されるため、上部導電層に生
じる高低差によってアライメントマークの位置検出が容
易となり、位置精度良く上部導電層をパターニングして
ゲート電極部を形成するとともに、第1のダミー層を同
時に形成することができる。
層はアライメントマーク溝内絶縁膜を含む第1の溝を覆
って形成され、アライメントマーク溝内絶縁膜の表面と
半導体基板の表面との間の高低差を反映した高低差が第
1のダミー層に形成されるため、第1のダミー層をアラ
イメントマークとして用いることにより、ゲート電極部
形成後に形成されるパターンの位置合わせも精度良く行
うことができる。
上の絶縁層に形成される貫通孔を介して拡散領域と電気
的に接続される拡散領域接続導電層をさらに備えてい
る。
せを第1のダミー層をアライメントマークとして用いる
ことにより、精度良く行うことができる。
トマーク領域の第1の溝以外の所定領域上に形成される
第2のダミー層を有するため、第2のダミー層をアライ
メントマークとして用いて第2のダミー層形成後に形成
されるパターンの位置合わせを行うこともできる。
イメントマーク溝内絶縁膜の表面は、半導体基板の表面
よりも30nm以上低いため、アライメントマーク溝内
絶縁膜の上部に上部形成層が形成された場合にも当該上
部形成層に反映されるように、アライメントマーク溝内
絶縁膜と半導体基板との高低差を比較的容易に形成する
ことができる。
ト電極部及び第1のダミー層は金属層あるいは金属化合
物層であり、製造工程時に全面に電極材料となる上部導
電層が形成された状態ではその下層にあるアライメント
マーク溝内絶縁膜の存在は画像認識不可能であるが、ア
ライメントマーク溝内絶縁膜と半導体基板との間の高低
差が上部導電層の高低差として反映されるため、その高
低差によってアライメントマークの位置検出を行うこと
が可能となり、当該アライメントマークに基づき精度良
くパターニングされたゲート電極部を得ることができ
る。
置の製造方法で製造されるアライメントマーク溝内絶縁
膜の表面高さを半導体基板の表面高さより低くすること
により、それらの表面の間に高低差を設けているため、
ステップ(h)において、上記高低差を反映して導電層自
体に生じる高低差によって第1のアライメントマークの
位置検出が容易となり、当該第1のアライメントマーク
に基づきゲート電極部を位置精度良く検出することがで
きる。
溝のエッジ部近傍領域上に第1のダミー電極部が形成さ
れるため、第1の溝のエッジ部にエッチング残は発生し
なくなり、エッチング残による歩留まりの低下を抑制す
ることができる。
いて、第1のダミー電極部は、アライメントマーク溝内
絶縁膜を含む第1の溝を覆って形成され、アライメント
マーク溝内絶縁膜の表面と半導体基板の表面との間の高
低差を反映した高低差が第1のダミー電極部にも形成さ
れるため、第1のダミー電極部をアライメントマークと
して用いることにより、ステップ(h)後に形成されるパ
ターンの位置合わせも精度良く行うことができる。
おいて、ステップ(l)は、第1のダミー電極部を第2の
アライメントマークとして位置認識し、拡散領域上の絶
縁層を貫通して貫通孔を形成するため、位置精度良く貫
通孔を形成することができる。
おいて、N回繰り返されるステップ(l)は、1回の実行
毎に第1及び第2のダミー電極部のいずれかを第2のア
ライメントマークとして選択している。
の溝の形成時に決定するため素子分離構造位置に対する
位置精度は高く、第2のダミー電極部はゲート電極部と
同時に形成されるためゲート電極部に対する位置精度は
高い。これら第1及び第2のダミー電極部の位置精度の
特徴に基づき、第iの貫通孔に要求される位置精度に応
じて、より優位な方を第2のアライメントマークとして
用いることができ、その結果、より位置精度良く製造す
ることができる。
おいて、素子形成領域は、素子形成領域は比較的幅の狭
い第1の回路用溝で素子分離される第1の回路形成領域
と、比較的幅の広い第2の回路用溝で素子分離される第
2の回路形成領域とを含んでいる。
れる絶縁膜の膜厚は、比較的幅の広い第2の回路用溝上
に形成される絶縁膜の膜厚より厚くなる性質があるた
め、第1の回路形成領域上の絶縁膜を第2の回路形成領
域上の絶縁膜より余分に除去する必要が生じ、第1の回
路形成領域上の絶縁膜を選択的に除去するステップが不
可欠となる。
の回路形成領域及びアライメントマーク領域に対応する
絶縁膜を同時に除去することができる。
製造される第1の回路形成領域はダイナミック型のメモ
リセルからなる領域を含んでいるため、ダイナミック型
のメモリセルの電極層を精度良くパターニングすること
ができる。
(DRAM)の断面構造を示す断面図である。
断面図である。
断面図である。
断面図である。
断面図である。
断面図である。
断面図である。
断面図である。
(DRAM)の断面構造を示す断面図である。
す断面図である。
す断面図である。
す断面図である。
す断面図である。
す断面図である。
す断面図である。
す断面図である。
(DRAM)の断面構造を示す断面図である。
す断面図である。
す断面図である。
す断面図である。
す断面図である。
図である。
置の断面構造を示す断面図である。
図である。
図である。
図である。
図である。
図である。
図である。
図である。
置の断面構造を示す断面図である。
図である。
図である。
図である。
図である。
を示す断面図である。
である。
である。
である。
である。
である。
である。
である。
2A,13A 溝、11B アライメントマーク領域、
11B メモリセル領域、11C 周辺回路領域、14
A,14D,14E ダミーゲート電極部、14B,1
4C ゲート電極部、15〜17 拡散領域、19,2
4,29 コンタクトホール。
Claims (13)
- 【請求項1】 溝型の素子分離構造によって半導体素子
間が素子分離される半導体装置であって、 半導体基板と、 前記半導体基板に形成され、その上層部に第1の溝と前
記第1の溝内の下層部に形成されたアライメントマーク
溝内絶縁膜とを有するアライメントマーク領域とを備
え、前記アライメントマーク溝内絶縁膜の表面高さが前
記半導体基板の表面高さよりも低く、 前記半導体基板に形成され、複数の半導体素子間を絶縁
分離する素子分離用絶縁膜を有する素子形成領域をさら
に備え、前記素子分離用絶縁膜は前記半導体基板の上層
部に形成された第2の溝内に充填され、 前記第1の溝の少なくともエッジ部近傍領域を覆って形
成される第1のダミー層をさらに備える、半導体装置。 - 【請求項2】 前記素子形成領域上に形成されるゲート
電極部をさらに備え、 前記ゲート電極部は前記第1のダミー層と同じ材質で形
成される、請求項1記載の半導体装置。 - 【請求項3】 前記第1のダミー層は、前記アライメン
トマーク溝内絶縁膜を含む前記第1の溝を覆って形成さ
れ、前記アライメントマーク溝内絶縁膜の表面と前記半
導体基板の表面との間の高低差を反映した高低差が前記
第1のダミー層に形成される、請求項2記載の半導体装
置。 - 【請求項4】 前記素子形成領域の表面内に前記ゲート
電極部に隣接して形成される拡散領域と、 前記第1のダミー層及び前記ゲート電極部を含む前記半
導体基板上全面に形成される絶縁層とを備え、前記絶縁
層は前記拡散領域上に貫通して設けられる貫通孔を有
し、 前記貫通孔を介して前記拡散領域と電気的に接続される
拡散領域接続導電層をさらに備える、請求項3記載の半
導体装置。 - 【請求項5】 前記アライメントマーク領域の前記第1
の溝以外の所定領域上に形成される第2のダミー層を、
さらに備える請求項4記載の半導体装置。 - 【請求項6】 前記アライメントマーク溝内絶縁膜の表
面は、前記半導体基板の表面よりも30nm以上低い、
請求項1記載の半導体装置。 - 【請求項7】 前記ゲート電極部及び前記第1のダミー
層の材質は金属層あるいは金属化合物層を含む、請求項
1記載の半導体装置。 - 【請求項8】 溝型の素子分離構造を有する半導体装置
の製造方法であって、 (a) アライメントマーク領域及び素子形成領域を有する
半導体基板を準備するステップと、 (b) 前記半導体基板の前記アライメントマーク領域及び
前記素子形成領域の上層部にそれぞれ第1及び第2の溝
を同時に形成するステップとを備え、 (c) 前記半導体基板上の全面に絶縁膜を形成するステッ
プと、 (d) 少なくとも前記アライメントマーク領域に対応する
前記絶縁膜部分を除く前記絶縁膜上に第1のレジストパ
ターンを形成するステップと、 (e) 前記第1のレジストパターンをマスクとして前記絶
縁膜を除去するステップと、 (f) 前記第1のレジストパターンを除去した後、前記絶
縁膜全体をさらに除去するステップとを備え、前記ステ
ップ(f)は、前記第1の溝内に前記絶縁膜が一部残り、
かつ前記第2の溝内に埋め込まれた前記絶縁膜を残すよ
うに行われ、前記ステップ(f)後の前記第1の溝部分が
第1のアライメントマークとして規定され、前記第1の
溝内の前記絶縁膜であるアライメントマーク溝内絶縁膜
の表面高さが前記半導体基板の表面高さよりも低くされ
ることにより、それらの表面の間に高低差が設けられ、 (g) 前記半導体基板上の全面に導電層を形成するステッ
プと、 (h) 前記第1のアライメントマークの位置を認識して、
前記素子形成領域の所定のゲート形成領域上及び少なく
とも前記第1の溝のエッジ部近傍領域上に第2のレジス
トパターンを形成するステップと、 (i) 前記第2のレジストパターンをマスクとして前記導
電層を除去して、前記所定のゲート形成領域上にゲート
電極部を形成するとともに、少なくとも前記第1の溝の
エッジ部近傍領域上に第1のダミー電極部を形成するス
テップとをさらに備える、半導体装置の製造方法。 - 【請求項9】 前記第2のレジストパターンは、前記第
1の溝全体の形成領域上にさらに形成され、 前記第1のダミー電極部は、前記アライメントマーク溝
内絶縁膜を含む前記第1の溝を覆って形成され、前記ア
ライメントマーク溝内絶縁膜の表面と前記半導体基板の
表面との間の高低差を反映した高低差が前記第1のダミ
ー電極部に形成される、請求項8記載の半導体装置の製
造方法。 - 【請求項10】 (j) 前記素子形成領域の表面内に前記
ゲート電極に隣接して拡散領域を形成するステップと、 (k) 前記半導体基板上の全面に絶縁層を形成するステッ
プと、 (l) 前記第1のダミー電極部を第2のアライメントマー
クとして位置認識し、前記拡散領域上の前記絶縁層を貫
通して貫通孔を形成するステップと、 (m) 前記貫通孔を介して前記拡散領域と電気的に接続さ
れる拡散領域接続導電層を形成するステップとをさらに
備える、請求項9記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項11】 前記第2のレジストパターンは前記第
1の溝以外の前記アライメントマーク領域の所定の領域
上にさらに形成され、 前記ステップ(i)は、前記アライメントマーク領域の前
記所定領域に第2のダミー電極部をさらに形成し、 (j) 前記素子形成領域の表面内に前記ゲート電極に隣接
して第1〜第N(≧2)の拡散領域を形成するステップ
と、 i=1〜Nの順でN回繰り返す下記のステップ(k)〜(m)
とをさらに備え、 (k) 前記半導体基板上の全面に第iの絶縁層を形成する
ステップ、 (l) 第2のアライメントマークを位置認識し、第iの拡
散領域上の第1〜第iの絶縁層を貫通して第iの貫通孔
を形成するステップ、 (m) 前記第iの貫通孔を介して前記第iの拡散領域と電
気的に接続される第iの拡散領域接続導電層を形成する
ステップ、 N回繰り返される前記ステップ(l)は、1回の実行毎に
前記第1及び第2のダミー電極部のいずれかを前記第2
のアライメントマークとして選択することを特徴とす
る、 請求項9記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項12】 前記第2の溝は、比較的幅の狭い第1
の回路用溝と比較的幅の広い第2の回路用溝とを含み、 前記素子形成領域は前記第1の回路用溝で素子分離され
る第1の回路形成領域と、前記第2の回路用溝で素子分
離される第2の回路形成領域とを含み、 前記ステップ(d)は、前記第1の回路形成領域に対応す
る前記絶縁膜上に前記第1のレジストパターンを形成せ
ず、前記第2の回路形成領域に対応する前記絶縁膜上に
前記第1のレジストパターンを形成する、請求項8記載
の半導体装置の製造方法。 - 【請求項13】 前記第1の回路形成領域はダイナミッ
ク型のメモリセルからなる領域を含み、 前記第2の回路形成領域は前記メモリセルを駆動する周
辺回路を形成する領域を含む、請求項12記載の半導体
装置の製造方法。
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