金属−絶縁物−金属キャパシタおよび配線構造
【課題】 金属−絶縁物−金属キャパシタおよび配線構造を提供する。
【解決手段】 ダマシン工程を利用してＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する。前記ＭＩＭキャパシタおよび配線構造は静電容量を増やしつつ同じ深さで形成する。
【解決手段】 ダマシン工程を利用してＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する。前記ＭＩＭキャパシタおよび配線構造は静電容量を増やしつつ同じ深さで形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はキャパシタを含む半導体装置の製造方法に係り、特にダマシン工程を利用して金属−絶縁物−金属（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ:以下、ＭＩＭ）キャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＲＡＭなど半導体素子の集積度が増加するにつれてキャパシタ動作の安定性を確保するためにさらに大きい静電容量が要求されている。ところが、従来のＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）キャパシタは、ポリシリコン膜と誘電体膜間に低誘電率を持つ膜を形成して静電容量を減少させる短所を持っている。これにより、さらに安定したキャパシタ動作のためにＭＩＭキャパシタを導入するようになった。
【０００３】
かかるＭＩＭキャパシタは、周囲の金属配線層と連結されるか、コンタクトプラグなどを通じてトランジスタのドレイン領域に連結され、金属配線層が互いに連結された配線構造がＭＩＭキャパシタ周囲に形成されうる。配線構造は、例えば、上部金属配線層と下部金属配線層とがタングステンプラグなどのコンタクトプラグにより連結された構造になっている。
【０００４】
一方、最近半導体素子の速度を向上させるための金属配線材料として銅が脚光を浴びている。銅よりなる配線は従来のアルミニウム配線と比較して電気抵抗が小さく、エレクトロマイグレーションに対する良好な特性を持っていて半導体素子の信頼性を向上させうる。しかし、銅はエッチングし難い材料であるため、従来の写真エッチング工程により所望の配線パターンを形成せず、ダマシン工程によって所望の配線パターンを形成する。
【０００５】
ところが、従来のダマシン工程を利用して配線構造およびＭＩＭキャパシタを形成する場合に、相異なる深さのビアによる製造工程上の難しさがある。すなわち、従来のＭＩＭキャパシタの電極を連結するビアおよび下部金属配線層を連結するビアを形成する時、下部金属配線層を連結するビアの深さがＭＩＭキャパシタの上部または下部電極を連結するビアの深さよりさらに深いために、下部金属配線層を連結するビアのエッチング時、キャパシタ電極を連結するビアが早期に開放されてそのビアの下にある金属電極が損傷する恐れがある。このような問題点は、ＭＩＭキャパシタの上部電極を連結するビアと下部電極を連結するビア間でも発生しうる。
【０００６】
図１Ａおよび図１Ｂは、従来のＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置の断面図である。図１Ａおよび図１Ｂに図示された半導体装置では、下部金属配線層１１、２１がＭＩＭキャパシタの下部電極１１、２１の役割をする。
【０００７】
図１Ａおよび図１Ｂを参照すれば、半導体基板上の絶縁膜５内に下部金属配線層１１、２１、キャパシタ誘電膜１２、２２および上部電極１３、２３を具備するＭＩＭキャパシタ１０、２０が形成されており、このＭＩＭキャパシタ１０、２０の上部電極１３、２３はコンタクトプラグ１５ａ、１６ａ、２５ａを通じて上部金属配線層１７、２７と連結されている。このような半導体構造では下部金属配線層１１、２１がＭＩＭキャパシタ１０、２０の下部電極１１、２１の役割をする。また、下部金属配線層１１、２１はコンタクトプラグ１９ａ、２９ａを通じて上部金属配線層１８、２８と連結されている。前記コンタクトプラグ１５ａ、１６ａ、１９ａ、２５ａ、２９ａは、金属間絶縁膜１４、２４内に形成されたビア１５ｂ、１６ｂ、１９ｂ、２５ｂ、２９ｂを金属物質で埋め込んで形成されたものである。
【０００８】
図１Ａの前記ＭＩＭキャパシタ１０を含む半導体装置では、下部金属配線層１１を連結するビア１９ｂの深さがＭＩＭキャパシタ１０の上部電極１３を連結するビア１５ｂ、１６ｂの深さよりさらに深いために、ビア１９ｂを開放させるエッチング工程時にビア１５ｂ、１６ｂが早期に開放されて上部電極１３が損傷する恐れがある。特に、ビア１５ｂ、１６ｂにより上部電極１３および下部電極１１がいずれも開放される場合には、コンタクトプラグ１５ａ、１６ａの形成時に上部電極１３と下部電極１１とが互いに連結されるという問題点が発生しうる。上部電極１３と下部電極１１とがコンタクトプラグ物質により連結される場合にはＭＩＭキャパシタはその機能を失ってしまう。
【０００９】
図１Ｂに図示された半導体装置は、図１Ａの半導体装置とほぼ類似した構造を持っているが、上部電極２３を連結するコンタクトプラグ２５ａが下部電極２１の端部から外側に離隔されて位置しているという点で図１Ａの半導体装置と異なる。このようにコンタクトプラグ２５ａの位置を下部電極２１の端部から離隔させることによって、上部電極２３を連結するビア２５ｂが上部電極２３を開放させるとしても上部電極２３がコンタクトプラグ物質により下部電極２１と連結されるという問題点を防止できる。しかし、この場合にもビア２９ｂの深さがビア２５ｂの深さよりさらに深いために、ビア２９ｂのエッチング時にビア２５ｂにより上部電極２３が損傷することを完全に防止することはできない。
【００１０】
図２Ａおよび図２Ｂは、従来の他のＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置の断面図である。図２Ａおよび図２Ｂの半導体装置では、下部金属配線層３９ｃ、４９ｃとは別途にＭＩＭキャパシタの下部電極３１、４１が形成されており、下部電極３１、４１はコンタクトプラグ３６ａ、４６ａを通じて上部金属配線層３８、４８と連結されている。
【００１１】
図２Ａおよび図２Ｂを参照すれば、絶縁膜５上に下部電極３１、４１、キャパシタ誘電膜３２、４２および上部電極３３、４３を具備するＭＩＭキャパシタ３０、４０が形成されている。ＭＩＭキャパシタ３０、４０の上部電極３３、４３はコンタクトプラグ３５ａ、４５ａを通じて上部金属配線層３７、４７と連結されている。また、下部電極３１、４１と別途に形成されている下部金属配線層３９ｃ、４９ｃは、コンタクトプラグ３９ａ、４９ａを通じて上部金属配線層３８、４８と連結されている。
【００１２】
図２Ａに図示された半導体装置では、下部金属配線層３９ｃを連結するビア３９ｂは、ＭＩＭキャパシタ３０の上部電極３３を連結するビア３５ｂおよび下部電極３１を連結するビア３６ｂよりさらに深いために、ビア３９ｂのエッチング工程時、上部電極３３を連結するビア３５ｂおよび下部電極を連結するビア３６ｂが早期に開放されて上部電極３３および下部電極３１を損傷させる恐れがある。
【００１３】
図２Ｂを参照すれば、図２Ｂに図示された半導体装置は図２Ａの半導体装置とほぼ類似した構造になっているが、ＭＩＭキャパシタ４０の上部電極４３を連結するコンタクトプラグ４５ａが下部電極４１の端部から外側に離隔されて位置しているという点で図２Ａの半導体装置と異なる。このようにコンタクトプラグ４５ａの位置を下部電極４１の端部から離隔させることによって、上部電極４３を連結するビア４５ｂが上部電極４３を開放させるとしても上部電極４３がコンタクトプラグ物質により下部電極４１と連結されるという問題点を防止できる。しかし、この場合にもビア４９ｂの深さがビア４５ｂ、４６ｂの深さよりさらに深いために、ビア４９ｂのエッチング工程時、ビア４５ｂ、４６ｂにより上部電極４３および下部電極４１が損傷することを完全に防止することはできない。
【００１４】
このような問題点を解決するために、ＭＩＭキャパシタを連結するビアと金属配線層を連結するビアとを同じ深さにするために金属間絶縁膜内にＭＩＭキャパシタ用トレンチを形成し、このトレンチ内にＭＩＭキャパシタを形成する技術が研究されつつある。
【００１５】
例えば、特許文献１には、前述した問題点を解決するために二重ダマシン工程を利用して配線構造用開口と同じ深さにトレンチを形成し、そのトレンチ内にＭＩＭキャパシタを形成する方法を開示している。このように配線構造とトレンチ型ＭＩＭキャパシタとを同じ深さに形成した場合には、ＭＩＭキャパシタを連結するビアと配線構造を連結するビアとを同一深さに形成できる。また、トレンチ内にＭＩＭキャパシタを形成することによって静電容量の実質的な増加を期待することもできる。
【００１６】
しかし、前記特許文献１に開示された方法では、配線構造を形成するための金属蒸着時にＭＩＭキャパシタ用トレンチ部分をフォトレジストでマスキングするために、配線構造のための選択的金属蒸着は現実的に難しくなる。すなわち、銅よりなる前記配線構造を形成するためには硫酸系溶液での電気メッキ法を利用するが、この場合、前記トレンチ部分をマスキングするフォトレジストは硫酸に脆弱な物質であるため、前記硫酸系溶液により容易に損傷してしまってフォトレジストのマスキングの役割を正常的に果たせなくなる。また、配線構造部分の電気メッキとＭＩＭキャパシタ部分の電気メッキとが別途に進められることによって工程が複雑になり、電気メッキされた銅導電膜の高い段差によって以後平坦化し難くなる。
【特許文献１】韓国公開特許第２０００−５３４５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明が解決しようとする技術的課題は前述した問題点を解決するためのものであり、配線構造を連結するビアの深さとＭＩＭキャパシタを連結するビアの深さとを同一にすることができ、ＭＩＭキャパシタの静電容量を増やせ、信頼性のある配線構造およびＭＩＭキャパシタが形成できる半導体装置の製造方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記技術的課題を達成するために、本発明の第１態様によるＭＩＭキャパシタの製造方法は、（ａ）下部金属配線層上に下部金属間絶縁膜を形成する段階と、（ｂ）前記下部金属配線層を露出させるように前記下部金属間絶縁膜内にＭＩＭキャパシタ用トレンチを形成する段階と、（ｃ）前記ＭＩＭキャパシタ用トレンチ表面を含む全面上に下部障壁金属層、キャパシタ誘電膜および上部障壁金属層を順次積層する段階と、（ｄ）前記上部障壁金属層上に第１導電膜を形成する段階と、（ｅ）前記第１導電膜を平坦化して前記ＭＩＭキャパシタ用トレンチ内にＭＩＭキャパシタを形成する段階と、（ｆ）前記下部金属配線層を露出させるように前記下部金属間絶縁膜内に金属配線用ビアおよび金属配線用トレンチを形成する段階と、（ｇ）前記金属配線用ビアおよび金属配線用トレンチ内を埋め込むように第２導電膜を形成する段階と、（ｈ）前記第２導電膜を平坦化して前記ＭＩＭキャパシタと同じ深さを持つ第１配線構造を形成する段階とを含む。
【００１９】
本発明の第１態様によるＭＩＭキャパシタの製造方法は、前記（ｈ）段階後に、（ｉ）前記ＭＩＭキャパシタおよび前記第１配線構造上に上部金属間絶縁膜を形成する段階と、（ｊ）前記上部金属間絶縁膜内に前記ＭＩＭキャパシタを連結するビアと前記第１配線構造を連結するビアとを同じ深さに形成する段階とをさらに含む。
【００２０】
本発明の第１態様によるＭＩＭキャパシタの製造方法は、前記（ｆ）段階後、（ｆ１）前記金属配線用ビアおよび前記金属配線用トレンチ上に金属障壁層を形成する段階をさらに含む。
【００２１】
本発明の第１態様によるＭＩＭキャパシタの製造方法で、前記下部金属間絶縁膜を形成する前記（ａ）段階は、（ａ１）前記下部金属配線層上に第１エッチング阻止膜を形成する段階と、（ａ２）前記第１エッチング阻止膜上に第１金属間絶縁膜を形成する段階と、（ａ３）前記第１金属間絶縁膜上に第２エッチング阻止膜を形成する段階と、（ａ４）前記第２エッチング阻止膜上に第２金属間絶縁膜を形成する段階と、（ａ５）前記第２金属間絶縁膜上にバッファ絶縁膜を形成する段階とを含む。この時、前記エッチング阻止膜はＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＣＮ、ＳｉＣＯで形成され、前記バッファ絶縁膜はＦＳＧ（Ｆｌｕｏｒｉｎｅ−ｄｏｐｅｄ Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ）、ＵＳＧ（Ｕｎｄｏｐｅｄ Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇａｌｓｓ）で形成されることが望ましい。
【００２２】
また、前記（ｅ）段階後、平坦化された第１導電膜の表面を含む全面上にエッチング阻止膜を形成する段階をさらに含む。
【００２３】
また、前記（ｂ）段階で、前記ＭＩＭキャパシタ用トレンチはマスクレイアウト上の網状パターンの一部である。
【００２４】
また、前記（ｆ）段階で、前記下部金属配線層を露出させるように前記下部金属間絶縁膜内に先ず前記金属配線用ビアを形成した後、前記下部金属間絶縁膜内に前記金属配線用トレンチを形成することが望ましい。しかし、前記（ｆ）段階で、前記下部金属間絶縁膜内に先ず前記金属配線用トレンチを形成した後、前記下部金属配線層を露出させるように前記下部金属間絶縁膜内に前記金属配線用ビアを形成することもある。
【００２５】
また、前記（ｃ）段階で、前記キャパシタ誘電膜はＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）またはＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を利用して形成されることが望ましい。前記キャパシタ誘電膜としては、ＳｉＯ２膜、Ｓｉ３Ｎ４膜、Ｔａ２Ｏ５膜、ＴｉＯ２膜またはＡｌ２Ｏ３膜を使用できる。
【００２６】
本発明の第１態様によるＭＩＭキャパシタの製造方法で、前記下部金属配線層、前記第１導電膜および第２導電膜はＣｕで形成されることが望ましい。しかし、前記下部金属配線層、前記第１導電膜および第２導電膜はＡｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、またはそれらの合金で形成されることもある。また、前記障壁金属層はＴａ膜、ＴａＮ膜、ＷＮ膜、またはＴａおよびＴａＮの積層膜で形成されることが望ましい。かかる障壁金属層は導電膜が金属間絶縁膜内に広がることを防止する役割をする。
【００２７】
また、前記技術的課題を達成するために、本発明の第２態様によるＭＩＭキャパシタの製造方法は、（Ａ）下部金属配線層上に下部金属間絶縁膜を形成する段階と、（Ｂ）前記下部金属配線層を露出させるように前記下部金属間絶縁膜内にＭＩＭキャパシタ用トレンチおよび金属配線用ビアを形成する段階と、（Ｃ）絶縁物質で前記ＭＩＭキャパシタ用トレンチおよび金属配線用ビアを充填した後、前記ＭＩＭキャパシタ用トレンチに充填された絶縁物質だけを選択的に除去する段階と、（Ｄ）前記ＭＩＭキャパシタ用トレンチ表面を含む全面上に下部金属障壁層およびキャパシタ誘電膜を形成する段階と、（Ｅ）前記金属配線用ビアが形成された部分に前記金属配線用ビアと連結された金属配線用トレンチを形成し、前記金属配線用ビア内に残っている前記絶縁物質をいずれも除去する段階と、（Ｆ）前記キャパシタ誘電膜、前記金属配線用ビアおよび金属配線用トレンチの表面を含む全面上に上部金属障壁層を形成する段階と、（Ｇ）前記上部金属障壁層上に前記ＭＩＭキャパシタ用トレンチ、前記金属配線用ビアおよび前記金属配線用トレンチを埋め込むように導電膜を形成する段階と、（Ｈ）前記導電膜を平坦化してＭＩＭキャパシタおよび第１配線構造を同じ深さに形成する段階とを含む。
【００２８】
本発明の第２態様によるＭＩＭキャパシタの製造方法は、前記（Ｈ）段階後に、（Ｉ）前記ＭＩＭキャパシタおよび前記第１配線構造上に上部金属間絶縁膜を形成する段階と、（Ｊ）前記上部金属間絶縁膜内に前記ＭＩＭキャパシタを連結するビアと、前記第１配線構造を連結するビアとを同じ深さに形成する段階とをさらに含む。
【００２９】
本発明の第２態様によるＭＩＭキャパシタの製造方法で、前記下部金属間絶縁膜を形成する前記（Ａ）段階は、（Ａ１）前記下部金属配線層上に第１エッチング阻止膜を形成する段階と、（Ａ２）前記第１エッチング阻止膜上に第１金属間絶縁膜を形成する段階と、（Ａ３）前記第１金属間絶縁膜上に第２エッチング阻止膜を形成する段階と、（Ａ４）前記第２エッチング阻止膜上に第２金属間絶縁膜を形成する段階と、（Ａ５）前記第２金属間絶縁膜上にバッファ絶縁膜を形成する段階と、を含む。この時、前記エッチング阻止膜はＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＣＮ、ＳｉＣＯで形成され、前記バッファ絶縁膜はＦＳＧ、ＵＳＧで形成されることが望ましい。
【００３０】
本発明の第２態様によるＭＩＭキャパシタの製造方法で、前記（Ｂ）段階で、前記ＭＩＭキャパシタ用トレンチはマスクレイアウト上の網状パターンの一部である。
【００３１】
前記（Ｃ）段階で、前記ＭＩＭキャパシタ用トレンチおよび前記金属配線用ビアを充填する絶縁物質はＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）であることが望ましい。
【００３２】
また、前記（Ｄ）段階で、前記キャパシタ誘電膜はＡＬＤまたはＣＶＤ法を利用して形成されることが望ましい。前記キャパシタ誘電膜としては、ＳｉＯ２膜、Ｓｉ３Ｎ４膜、Ｔａ２Ｏ５膜、ＴｉＯ２膜またはＡｌ２Ｏ３膜を使用できる。
【００３３】
本発明の第２態様によるＭＩＭキャパシタの製造方法で、前記下部金属配線層および前記導電膜はＣｕで形成されることが望ましい。しかし、前記下部金属配線層および前記導電膜はＡｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、またはそれらの合金で形成されることが望ましい。また、前記障壁金属層はＴａ膜、ＴａＮ膜、ＷＮ膜、またはＴａおよびＴａＮの積層膜で形成されることが望ましい。かかる障壁金属層は導電膜が金属間絶縁膜内に広がることを防止する役割をする。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によるＭＩＭキャパシタの製造方法によれば、ＭＩＭキャパシタおよびそれと同じレベルの配線構造を同じ深さに容易に形成できるため、ＭＩＭキャパシタを連結するビアと配線構造を連結するビアとを同じ深さに開放できる。したがって、上部の配線構造形成時にＭＩＭキャパシタの上部電極またはその上の導電膜の損傷を防止できる。また、本発明によるＭＩＭキャパシタの製造方法では、導電膜の形成時にフォトレジスト層によるマスキングをしないために信頼性のあるＭＩＭキャパシタおよび配線構造が形成できる。また、本発明によるＭＩＭキャパシタの製造方法によって形成されたＭＩＭキャパシタは、トレンチ内にクラウン状の電極構造を持つため高いキャパシタンスを持たせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。しかし、次に例示する本発明の実施の形態は色々な他の形態に変形でき、本発明の範囲が以下で説明する実施の形態に限定されるものではない。本発明の実施の形態は当業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。
【００３６】
図３は、本発明の一実施の形態によって製造されたＭＩＭキャパシタおよび配線構造の断面図である。図３の半導体装置１００を参照すれば、絶縁膜５０内に形成された下部金属配線層６０上に複数のＭＩＭキャパシタ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄおよび配線構造１２０が同一深さに形成されている。この半導体装置１００は金属間絶縁膜１０２、１０４、１０６、１０８を含み、この金属間絶縁膜１０２、１０４、１０６、１０８はエッチング阻止膜１０１、１０３、１０５、１０７により良好に分離される。ＭＩＭキャパシタ１１０ａは障壁金属層よりなる下部電極１１１ａ、キャパシタ誘電膜１１２ａおよび障壁金属層よりなる上部電極１１３ａで構成されて下部金属配線層６０と連結されている。配線構造１２０は障壁金属層１２１および導電膜１２４で構成されて下部金属配線層６０と連結されている。残りのＭＩＭキャパシタ１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄも幅の大きさを除いてはＭＩＭキャパシタ１１０ａと同じ構造になっている。
【００３７】
図３に図示されたように本発明によって製造された半導体装置では、ＭＩＭキャパシタ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄと配線構造１２０とが同じ深さに形成されるため、ＭＩＭキャパシタ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄを連結するビア１３７、１４７と、配線構造１２０を連結するビア１５７とが同じ深さに形成されうる。これにより、配線構造を連結するビアがキャパシタ電極を連結するビアよりさらに深く形成されることによって発生する問題点、すなわち、キャパシタ電極の損傷を防止できる。前記ＭＩＭキャパシタ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ上に形成されている配線構造１３０、１４０と、配線構造１２０上に形成されている配線構造１５０とは同じ深さに形成されている。
【００３８】
図３に図示された半導体装置１００のＭＩＭキャパシタおよび配線構造を形成するためにダマシン工程が用いられる。すなわち、ＭＩＭキャパシタ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄおよび配線構造１２０を形成するために、先ず金属間絶縁膜１０２、１０４およびエッチング阻止膜１０１、１０３をドライエッチングしてＭＩＭキャパシタ用トレンチおよびビアを形成した後、金属配線用トレンチを形成する。その後、ビアおよびトレンチを金属障壁層および導電膜で充填する工程を行う。特に、配線構造１２０を形成するに当ってデュアルダマシン工程を利用することが望ましい。
【００３９】
図４は、図３に図示されたＭＩＭキャパシタを具現するためのマスクレイアウト図である。図４の左側部分には相対的に大きいＭＩＭキャパシタ用トレンチを形成するためのマスクパターン４００が形成されており、右側部分に相対的に小さな複数個のＭＩＭキャパシタ用トレンチを形成するために網状のマスクパターン５００が形成されている。
【００４０】
図４の右側部分のように、マスクレイアウト上でＭＩＭキャパシタが形成されるトレンチパターンを網状にすることによってキャパシタンスを極大化できる。
【００４１】
以下、図面を参照して、本発明の実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明する。説明の便宜上、後述する実施例では配線材料として銅が主に使われるが、銅の代りにアルミニウム、金、銀、タングステンまたはそれらの合金など他の金属を使用することもある。
【実施例１】
【００４２】
図５ないし図１６は、本発明の実施例１によって半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。本実施例では先ずＭＩＭキャパシタを形成した後、ＭＩＭキャパシタ用トレンチと同じレベルの金属配線用ビアおよび金属配線用トレンチを形成する。
【００４３】
図５を参照すれば、半導体基板（図示せず）上に形成された絶縁膜５０内に銅よりなる下部金属配線層６０を形成する。下部金属配線層６０上には金属間絶縁膜１０２、１０４を形成する。下部金属配線層６０上に、および金属間絶縁膜１０２、１０４間にはＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＣＮ、ＳｉＣＯよりなるエッチング阻止膜１０１、１０３を薄く形成し、金属間絶縁膜１０４上にはＦＳＧ、ＵＳＧよりなるバッファ絶縁膜７０を形成する。その後、キャパシタ用トレンチの形成のために、バッファ絶縁膜７０上にフォトレジスト層８０のパターンを形成する。
【００４４】
図６を参照すれば、前記フォトレジスト層８０を通じてバッファ絶縁膜７０、層間絶縁膜１０２、１０４およびエッチング阻止膜１０３を選択的にエッチングしてキャパシタ用トレンチ１５１を形成する。
【００４５】
次に、図７を参照すれば、キャパシタ用トレンチ１５１の底面に残っているエッチング阻止膜１０１を除去するためにエッチバックして下部金属配線層６０を露出させる。
【００４６】
次に、図８を参照すれば、ＭＩＭキャパシタを形成するために前記トレンチ１５１の内面を含む全面上に金属障壁層１１１を蒸着し、キャパシタ誘電膜１１２を蒸着した後、さらに金属障壁層１１３を蒸着する。前記キャパシタ誘電膜１１２はＣＶＤまたはＡＬＤ工程を利用して前記トレンチ１５１の内面を含む表面形態に沿って蒸着させる。金属障壁層１１１、１１３としては、Ｔａ膜、ＴａＮ膜、ＷＮ膜、またはＴａおよびＴａＮの積層膜を使用することが望ましく、キャパシタ誘電膜１１２としては既存のＳｉＯ２膜またはＳｉ３Ｎ４膜を使用するか、Ｔａ２Ｏ５膜、ＴｉＯ２膜またはＡｌ２Ｏ３膜などの高誘電膜を使用することもある。上部の金属障壁層１１３はＭＩＭキャパシタの上部電極層の役割をし、下部の金属障壁層１１１はＭＩＭキャパシタの下部電極層の役割をする。
【００４７】
次に、図９を参照すれば、前記金属障壁層１１３上に第１導電膜１１４を蒸着する。第１導電膜１１４としては銅（Ｃｕ）膜を使用することが望ましく、Ａｌ膜、Ａｕ膜、Ａｇ膜、Ｔｉ膜、Ｔａ膜、Ｗ膜、またはそれらの合金を使用することもある。第１導電膜１１３として銅を使用する場合、先ず銅シード膜をスパッタ法で薄く蒸着した後、電気メッキによる銅膜を蒸着することによって第１導電膜を形成する。
【００４８】
次に、図１０を参照すれば、蒸着された第１導電膜１１４と金属障壁層１１１、１１３およびキャパシタ誘電膜１１２を化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ；ＣＭＰ）工程により平坦化してトレンチ部分以外の第１導電膜１１４、金属障壁層１１１、１１３およびキャパシタ誘電膜１１２部分を除去する。これにより、キャパシタ用トレンチ１５１内に上部電極１１３、キャパシタ誘電膜１１２および下部電極１１１よりなるＭＩＭキャパシタ１１０が形成される。
【００４９】
次に、図１１に図示されたように、前記結果物上にエッチング阻止膜１０５を蒸着し、図１２および図１３に図示されたように、既存のデュアルダマシン工程により金属配線用ビア１６１および金属配線用トレンチ１７１を形成する。
【００５０】
次に図１４を参照すれば、前記金属配線用ビア１６１および金属配線用トレンチ１７１を含む全面上に金属障壁層１２１を蒸着した後、第２導電膜１２４を蒸着する。第２導電膜１２４としては銅を使用することが望ましく、Ａｌ膜、Ｔｉ膜、Ｔａ膜、Ｗ膜またはそれらの合金を使用することもある。
【００５１】
次に、図１５に図示されたように第２導電膜１２４および金属障壁層１２１をＣＭＰ工程により平坦化して金属間絶縁膜１０４を露出させる。これにより、金属障壁層１２１および第２導電膜１２４よりなる配線構造１２０を形成する。以上の工程段階により形成されたＭＩＭキャパシタ１１０および配線構造１２０は平坦化された状態で同じ深さを持っている。
【００５２】
次に、図１６に図示されたように、前記結果物上に金属間絶縁膜１０６、１０８およびエッチング阻止膜１０５、１０７を形成した後、通常のデュアルダマシン工程によりビア１４７、１５７を形成する。図１５でＭＩＭキャパシタ１１０および配線構造１２０は同じ深さに形成されたため、ＭＩＭキャパシタ１１０を連結するビア１４７および配線構造１２０を連結するビア１５７は同じ深さに形成されうる。これにより、配線構造１２０を連結するビア１５７を形成する時、ＭＩＭキャパシタ１１０を連結するビア１４７がＭＩＭキャパシタの上部電極１１３またはその上の第１導電膜１１４を損傷させる問題点を防止可能になる。前記ビア１４７、１５７に金属障壁層および導電膜を充填することによって上部の配線構造１４０、１５０を形成する。
【００５３】
以上説明したように、本発明の実施例１によるＭＩＭキャパシタの製造方法では、ＭＩＭキャパシタ１１０および配線構造１２０を同じ深さに形成するために、ＭＩＭキャパシタ１１０を連結するビア１４７と、配線構造１２０を連結するビア１５７とを同じ深さに形成できる。これにより、ＭＩＭキャパシタ１１０の上部電極１１３またはその上の第１導電膜１１４の損傷なしに同じ深さを持つ上部の配線構造１４０、１５０を形成できる。
【００５４】
また、前記方法では第１導電膜１１４および第２導電膜１２４を形成する時、フォトレジストによるマスキングをしない。これにより、導電膜１１４、１２４の形成のための電気メッキ時に硫酸系溶液によるフォトレジスト層の損傷は生じない。
【実施例２】
【００５５】
図１７ないし図２９は、本発明の実施例２によって半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。本実施例ではＭＩＭキャパシタ用トレンチ形成時にＭＩＭキャパシタ用トレンチと同じレベルの金属配線用ビアを同時に形成する。
【００５６】
図１７を参照すれば、図５と同様に半導体基板（図示せず）上に形成された絶縁膜（５０）内に銅よりなる下部金属配線層６０を形成する。下部金属配線層６０上には金属間絶縁膜２０２、２０４を形成する。下部金属配線層６０上に、および金属間絶縁膜２０２、２０４間にはＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＣＮ、ＳｉＣＯよりなるエッチング阻止膜２０１、２０３を薄く形成し、金属間絶縁膜２０４上にはＦＳＧ、ＵＳＧよりなるバッファ絶縁膜７１を形成する。その後、キャパシタ用トレンチおよび金属配線用ビアを形成するようにバッファ絶縁膜７１上にフォトレジスト層８１のパターンを形成する。
【００５７】
図１８を参照すれば、前記フォトレジスト層８１を通じてバッファ絶縁膜７１、金属間絶縁膜２０２、２０４およびエッチング阻止膜２０３を選択的にエッチングしてキャパシタ用トレンチ２５１および金属配線用ビア２６１を同時に形成する。
【００５８】
次に、図１９を参照すれば、ＳＯＧ物質２８０でキャパシタ用トレンチ２５１および金属配線用ビア２６１を充填する。
【００５９】
次に、図２０および図２１を参照すれば、フォトレジスト層８２パターンを利用した通常的な写真エッチング工程によりＭＩＭキャパシタ用トレンチ２５１部分だけを開放し、金属配線用ビア２６１部分はＳＯＧ物質２８０で充填された状態に残る。
【００６０】
次に、図２２を参照すれば、前記開放されたＭＩＭキャパシタ用トレンチ２５１およびＳＯＧ物質２８０の表面を含む全面上に障壁金属層２１１およびキャパシタ誘電膜２１２を順次蒸着する。前記キャパシタ誘電膜２１２は、ＣＶＤまたはＡＬＤ工程を利用して前記トレンチ内面を含む表面形態に沿って蒸着させる。金属障壁層２１１としては、Ｔａ膜、ＴａＮ膜、ＷＮ膜、またはＴａおよびＴａＮの積層膜を使用することが望ましく、キャパシタ誘電膜２１２としては、既存のＳｉＯ２膜またはＳｉ３Ｎ４膜を使用するか、Ｔａ２Ｏ５膜、ＴｉＯ２膜またはＡｌ２Ｏ３膜などの高誘電膜を使用できる。金属障壁層２１１はＭＩＭキャパシタの下部電極層の役割をする。
【００６１】
次に、図２３および図２４に図示されたように、フォトレジスト層８３を利用した通常的な写真エッチング工程により金属配線用トレンチ２７１を形成する。この時、金属配線用トレンチ２７１の下にはＳＯＧ物質２８０が残る。その後、図２５に図示されたように、金属配線用ビア２６１内に残っているＳＯＧ物質２８０およびエッチング阻止膜２０１を除去するようにエッチバックして金属配線用ビア２６１を通じて下部金属配線層６０を露出させる。その後、図２６に図示されたように、下部金属配線層６０の酸化を防止する条件として前記フォトレジスト層８３を除去する。
【００６２】
次に、図２７を参照すれば、前記フォトレジスト層８３が除去された表面を含む全面上にまた金属障壁層２１３を蒸着し、金属障壁層２１３上に前記ＭＩＭキャパシタ用トレンチ２５１、金属配線用トレンチ２７１および金属配線用ビア２６１を完全に充填するように導電膜２３４を形成する。この時、金属障壁層２１３は下部の金属障壁層２１１と同じ物質で形成できる。導電膜２３４としては銅を使用することが望ましく、Ａｌ膜、Ａｕ膜、Ａｇ膜、Ｔｉ膜、Ｔａ膜、Ｗ膜またはそれらの合金を使用することもある。
【００６３】
次に、図２８に図示されたように、前記蒸着された導電膜２３４、金属障壁層２１１、２１３およびキャパシタ誘電膜２１２をＣＭＰ工程で平坦化して前記トレンチ２５１、２７１以外の部分でバッファ絶縁膜７１を露出させる。これにより、キャパシタ用トレンチ２５１内に上部電極２１３、キャパシタ誘電膜２１２および下部電極２１１で構成されたＭＩＭキャパシタ２１０が形成され、金属配線用ビア２６１およびトレンチ２７１内に導電膜２２４および金属障壁層２２１で構成された配線構造２２０が形成される。
【００６４】
図１７ないし図２８を参照して以上説明した工程段階により形成されたＭＩＭキャパシタ２１０および配線構造２２０は平坦化された状態で同じ深さを持っている。
【００６５】
次に、図２９に図示されたように、前記結果物上に金属間絶縁膜２０６、２０８およびエッチング阻止膜２０７を形成した後、既存のデュアルダマシン工程によりビア２４７、２５７を形成する。ＭＩＭキャパシタ２１０および配線構造２２０は同じ深さに形成されたため、ＭＩＭキャパシタ２１０を連結するビア２４７と配線構造２２０を連結するビア２５７とは同じ深さに形成されうる。これにより、配線構造２２０を連結するビア２５７を形成する時、ＭＩＭキャパシタ２１０を連結するビア２４７がＭＩＭキャパシタの上部電極２１３またはその上の導電膜２１４を損傷させる問題点を防止できる。前記ビア２４７、２５７に金属障壁層および導電膜を充填することによって上部の配線構造２４０、２５０を形成する。
【００６６】
以上説明したように、本発明の実施例２によるＭＩＭキャパシタの製造方法では、ＭＩＭキャパシタ２１０および配線構造２２０を同じ深さに形成するために、ＭＩＭキャパシタ２１０を連結するビア２４７と、配線構造２２０を連結するビア２５７とを同じ深さに形成できる。これにより、ＭＩＭキャパシタ２１０の上部電極２１３またはその上の導電膜２１４の損傷なしに、同じ深さを持つ上部の配線構造２４０、２５０を形成できる。
【００６７】
また、前記方法では導電膜２１４、２２４を形成する時、フォトレジストによるマスキングをしない。これにより、導電膜２１４、２２４の形成のための電気メッキ時に硫酸系溶液によるフォトレジスト層の損傷は生じない。
【００６８】
本発明の実施の形態では半導体装置内に１つのＭＩＭキャパシタを形成しているが、図３および図４を参照して説明したように、平面図上で複数のＭＩＭキャパシタが網状に形成されることもある。また、本発明の実施例１では、ＭＩＭキャパシタ１１０と同じレベルにある配線構造１２０をデュアルダマシン工程で形成する時、まず金属配線用ビア１６１を形成した後に金属配線用トレンチ１７１を形成したが、まず金属配線用トレンチ１７１を形成した後に金属配線用ビア１６１を形成することもある。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明はＭＩＭキャパシタで構成される半導体装置に係り、ＤＲＡＭなどの半導体メモリ装置およびそれを利用する半導体装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１Ａ】従来のＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置の断面図である。
【図１Ｂ】従来のＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置の断面図である。
【図２Ａ】従来の他のＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置の断面図である。
【図２Ｂ】従来の他のＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置の断面図である。
【図３】本発明の一実施例によって製造されたＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置の断面図である。
【図４】図３に図示されたＭＩＭキャパシタを具現するためのマスクレイアウト図である。
【図５】本発明の一実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図６】本発明の一実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図７】本発明の一実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図８】本発明の一実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図９】本発明の一実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図１０】本発明の一実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図１１】本発明の一実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図１２】本発明の一実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図１３】本発明の一実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図１４】本発明の一実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図１５】本発明の一実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図１６】本発明の一実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図１７】本発明の他の実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図１８】本発明の他の実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図１９】本発明の他の実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図２０】本発明の他の実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図２１】本発明の他の実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図２２】本発明の他の実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図２３】本発明の他の実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図２４】本発明の他の実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図２５】本発明の他の実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図２６】本発明の他の実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図２７】本発明の他の実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図２８】本発明の他の実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図２９】本発明の他の実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
５０ 絶縁膜、
６０ 下部金属配線層、
１００ 半導体装置、
１０１、１０３、１０５、１０７ エッチング阻止膜、
１０２、１０４、１０６、１０８ 金属間絶縁膜、
１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ ＭＩＭキャパシタ、
１１１ａ 下部電極、
１１２ａ キャパシタ誘電膜、
１１３ａ 上部電極、
１１４ａ、１２４ 導電膜、
１２０、１３０、１４０、１５０ 配線構造、
１２１ 障壁金属層、
１３７、１４７、１５７ ビア。
【技術分野】
【０００１】
本発明はキャパシタを含む半導体装置の製造方法に係り、特にダマシン工程を利用して金属−絶縁物−金属（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ:以下、ＭＩＭ）キャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＲＡＭなど半導体素子の集積度が増加するにつれてキャパシタ動作の安定性を確保するためにさらに大きい静電容量が要求されている。ところが、従来のＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）キャパシタは、ポリシリコン膜と誘電体膜間に低誘電率を持つ膜を形成して静電容量を減少させる短所を持っている。これにより、さらに安定したキャパシタ動作のためにＭＩＭキャパシタを導入するようになった。
【０００３】
かかるＭＩＭキャパシタは、周囲の金属配線層と連結されるか、コンタクトプラグなどを通じてトランジスタのドレイン領域に連結され、金属配線層が互いに連結された配線構造がＭＩＭキャパシタ周囲に形成されうる。配線構造は、例えば、上部金属配線層と下部金属配線層とがタングステンプラグなどのコンタクトプラグにより連結された構造になっている。
【０００４】
一方、最近半導体素子の速度を向上させるための金属配線材料として銅が脚光を浴びている。銅よりなる配線は従来のアルミニウム配線と比較して電気抵抗が小さく、エレクトロマイグレーションに対する良好な特性を持っていて半導体素子の信頼性を向上させうる。しかし、銅はエッチングし難い材料であるため、従来の写真エッチング工程により所望の配線パターンを形成せず、ダマシン工程によって所望の配線パターンを形成する。
【０００５】
ところが、従来のダマシン工程を利用して配線構造およびＭＩＭキャパシタを形成する場合に、相異なる深さのビアによる製造工程上の難しさがある。すなわち、従来のＭＩＭキャパシタの電極を連結するビアおよび下部金属配線層を連結するビアを形成する時、下部金属配線層を連結するビアの深さがＭＩＭキャパシタの上部または下部電極を連結するビアの深さよりさらに深いために、下部金属配線層を連結するビアのエッチング時、キャパシタ電極を連結するビアが早期に開放されてそのビアの下にある金属電極が損傷する恐れがある。このような問題点は、ＭＩＭキャパシタの上部電極を連結するビアと下部電極を連結するビア間でも発生しうる。
【０００６】
図１Ａおよび図１Ｂは、従来のＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置の断面図である。図１Ａおよび図１Ｂに図示された半導体装置では、下部金属配線層１１、２１がＭＩＭキャパシタの下部電極１１、２１の役割をする。
【０００７】
図１Ａおよび図１Ｂを参照すれば、半導体基板上の絶縁膜５内に下部金属配線層１１、２１、キャパシタ誘電膜１２、２２および上部電極１３、２３を具備するＭＩＭキャパシタ１０、２０が形成されており、このＭＩＭキャパシタ１０、２０の上部電極１３、２３はコンタクトプラグ１５ａ、１６ａ、２５ａを通じて上部金属配線層１７、２７と連結されている。このような半導体構造では下部金属配線層１１、２１がＭＩＭキャパシタ１０、２０の下部電極１１、２１の役割をする。また、下部金属配線層１１、２１はコンタクトプラグ１９ａ、２９ａを通じて上部金属配線層１８、２８と連結されている。前記コンタクトプラグ１５ａ、１６ａ、１９ａ、２５ａ、２９ａは、金属間絶縁膜１４、２４内に形成されたビア１５ｂ、１６ｂ、１９ｂ、２５ｂ、２９ｂを金属物質で埋め込んで形成されたものである。
【０００８】
図１Ａの前記ＭＩＭキャパシタ１０を含む半導体装置では、下部金属配線層１１を連結するビア１９ｂの深さがＭＩＭキャパシタ１０の上部電極１３を連結するビア１５ｂ、１６ｂの深さよりさらに深いために、ビア１９ｂを開放させるエッチング工程時にビア１５ｂ、１６ｂが早期に開放されて上部電極１３が損傷する恐れがある。特に、ビア１５ｂ、１６ｂにより上部電極１３および下部電極１１がいずれも開放される場合には、コンタクトプラグ１５ａ、１６ａの形成時に上部電極１３と下部電極１１とが互いに連結されるという問題点が発生しうる。上部電極１３と下部電極１１とがコンタクトプラグ物質により連結される場合にはＭＩＭキャパシタはその機能を失ってしまう。
【０００９】
図１Ｂに図示された半導体装置は、図１Ａの半導体装置とほぼ類似した構造を持っているが、上部電極２３を連結するコンタクトプラグ２５ａが下部電極２１の端部から外側に離隔されて位置しているという点で図１Ａの半導体装置と異なる。このようにコンタクトプラグ２５ａの位置を下部電極２１の端部から離隔させることによって、上部電極２３を連結するビア２５ｂが上部電極２３を開放させるとしても上部電極２３がコンタクトプラグ物質により下部電極２１と連結されるという問題点を防止できる。しかし、この場合にもビア２９ｂの深さがビア２５ｂの深さよりさらに深いために、ビア２９ｂのエッチング時にビア２５ｂにより上部電極２３が損傷することを完全に防止することはできない。
【００１０】
図２Ａおよび図２Ｂは、従来の他のＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置の断面図である。図２Ａおよび図２Ｂの半導体装置では、下部金属配線層３９ｃ、４９ｃとは別途にＭＩＭキャパシタの下部電極３１、４１が形成されており、下部電極３１、４１はコンタクトプラグ３６ａ、４６ａを通じて上部金属配線層３８、４８と連結されている。
【００１１】
図２Ａおよび図２Ｂを参照すれば、絶縁膜５上に下部電極３１、４１、キャパシタ誘電膜３２、４２および上部電極３３、４３を具備するＭＩＭキャパシタ３０、４０が形成されている。ＭＩＭキャパシタ３０、４０の上部電極３３、４３はコンタクトプラグ３５ａ、４５ａを通じて上部金属配線層３７、４７と連結されている。また、下部電極３１、４１と別途に形成されている下部金属配線層３９ｃ、４９ｃは、コンタクトプラグ３９ａ、４９ａを通じて上部金属配線層３８、４８と連結されている。
【００１２】
図２Ａに図示された半導体装置では、下部金属配線層３９ｃを連結するビア３９ｂは、ＭＩＭキャパシタ３０の上部電極３３を連結するビア３５ｂおよび下部電極３１を連結するビア３６ｂよりさらに深いために、ビア３９ｂのエッチング工程時、上部電極３３を連結するビア３５ｂおよび下部電極を連結するビア３６ｂが早期に開放されて上部電極３３および下部電極３１を損傷させる恐れがある。
【００１３】
図２Ｂを参照すれば、図２Ｂに図示された半導体装置は図２Ａの半導体装置とほぼ類似した構造になっているが、ＭＩＭキャパシタ４０の上部電極４３を連結するコンタクトプラグ４５ａが下部電極４１の端部から外側に離隔されて位置しているという点で図２Ａの半導体装置と異なる。このようにコンタクトプラグ４５ａの位置を下部電極４１の端部から離隔させることによって、上部電極４３を連結するビア４５ｂが上部電極４３を開放させるとしても上部電極４３がコンタクトプラグ物質により下部電極４１と連結されるという問題点を防止できる。しかし、この場合にもビア４９ｂの深さがビア４５ｂ、４６ｂの深さよりさらに深いために、ビア４９ｂのエッチング工程時、ビア４５ｂ、４６ｂにより上部電極４３および下部電極４１が損傷することを完全に防止することはできない。
【００１４】
このような問題点を解決するために、ＭＩＭキャパシタを連結するビアと金属配線層を連結するビアとを同じ深さにするために金属間絶縁膜内にＭＩＭキャパシタ用トレンチを形成し、このトレンチ内にＭＩＭキャパシタを形成する技術が研究されつつある。
【００１５】
例えば、特許文献１には、前述した問題点を解決するために二重ダマシン工程を利用して配線構造用開口と同じ深さにトレンチを形成し、そのトレンチ内にＭＩＭキャパシタを形成する方法を開示している。このように配線構造とトレンチ型ＭＩＭキャパシタとを同じ深さに形成した場合には、ＭＩＭキャパシタを連結するビアと配線構造を連結するビアとを同一深さに形成できる。また、トレンチ内にＭＩＭキャパシタを形成することによって静電容量の実質的な増加を期待することもできる。
【００１６】
しかし、前記特許文献１に開示された方法では、配線構造を形成するための金属蒸着時にＭＩＭキャパシタ用トレンチ部分をフォトレジストでマスキングするために、配線構造のための選択的金属蒸着は現実的に難しくなる。すなわち、銅よりなる前記配線構造を形成するためには硫酸系溶液での電気メッキ法を利用するが、この場合、前記トレンチ部分をマスキングするフォトレジストは硫酸に脆弱な物質であるため、前記硫酸系溶液により容易に損傷してしまってフォトレジストのマスキングの役割を正常的に果たせなくなる。また、配線構造部分の電気メッキとＭＩＭキャパシタ部分の電気メッキとが別途に進められることによって工程が複雑になり、電気メッキされた銅導電膜の高い段差によって以後平坦化し難くなる。
【特許文献１】韓国公開特許第２０００−５３４５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明が解決しようとする技術的課題は前述した問題点を解決するためのものであり、配線構造を連結するビアの深さとＭＩＭキャパシタを連結するビアの深さとを同一にすることができ、ＭＩＭキャパシタの静電容量を増やせ、信頼性のある配線構造およびＭＩＭキャパシタが形成できる半導体装置の製造方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記技術的課題を達成するために、本発明の第１態様によるＭＩＭキャパシタの製造方法は、（ａ）下部金属配線層上に下部金属間絶縁膜を形成する段階と、（ｂ）前記下部金属配線層を露出させるように前記下部金属間絶縁膜内にＭＩＭキャパシタ用トレンチを形成する段階と、（ｃ）前記ＭＩＭキャパシタ用トレンチ表面を含む全面上に下部障壁金属層、キャパシタ誘電膜および上部障壁金属層を順次積層する段階と、（ｄ）前記上部障壁金属層上に第１導電膜を形成する段階と、（ｅ）前記第１導電膜を平坦化して前記ＭＩＭキャパシタ用トレンチ内にＭＩＭキャパシタを形成する段階と、（ｆ）前記下部金属配線層を露出させるように前記下部金属間絶縁膜内に金属配線用ビアおよび金属配線用トレンチを形成する段階と、（ｇ）前記金属配線用ビアおよび金属配線用トレンチ内を埋め込むように第２導電膜を形成する段階と、（ｈ）前記第２導電膜を平坦化して前記ＭＩＭキャパシタと同じ深さを持つ第１配線構造を形成する段階とを含む。
【００１９】
本発明の第１態様によるＭＩＭキャパシタの製造方法は、前記（ｈ）段階後に、（ｉ）前記ＭＩＭキャパシタおよび前記第１配線構造上に上部金属間絶縁膜を形成する段階と、（ｊ）前記上部金属間絶縁膜内に前記ＭＩＭキャパシタを連結するビアと前記第１配線構造を連結するビアとを同じ深さに形成する段階とをさらに含む。
【００２０】
本発明の第１態様によるＭＩＭキャパシタの製造方法は、前記（ｆ）段階後、（ｆ１）前記金属配線用ビアおよび前記金属配線用トレンチ上に金属障壁層を形成する段階をさらに含む。
【００２１】
本発明の第１態様によるＭＩＭキャパシタの製造方法で、前記下部金属間絶縁膜を形成する前記（ａ）段階は、（ａ１）前記下部金属配線層上に第１エッチング阻止膜を形成する段階と、（ａ２）前記第１エッチング阻止膜上に第１金属間絶縁膜を形成する段階と、（ａ３）前記第１金属間絶縁膜上に第２エッチング阻止膜を形成する段階と、（ａ４）前記第２エッチング阻止膜上に第２金属間絶縁膜を形成する段階と、（ａ５）前記第２金属間絶縁膜上にバッファ絶縁膜を形成する段階とを含む。この時、前記エッチング阻止膜はＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＣＮ、ＳｉＣＯで形成され、前記バッファ絶縁膜はＦＳＧ（Ｆｌｕｏｒｉｎｅ−ｄｏｐｅｄ Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ）、ＵＳＧ（Ｕｎｄｏｐｅｄ Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇａｌｓｓ）で形成されることが望ましい。
【００２２】
また、前記（ｅ）段階後、平坦化された第１導電膜の表面を含む全面上にエッチング阻止膜を形成する段階をさらに含む。
【００２３】
また、前記（ｂ）段階で、前記ＭＩＭキャパシタ用トレンチはマスクレイアウト上の網状パターンの一部である。
【００２４】
また、前記（ｆ）段階で、前記下部金属配線層を露出させるように前記下部金属間絶縁膜内に先ず前記金属配線用ビアを形成した後、前記下部金属間絶縁膜内に前記金属配線用トレンチを形成することが望ましい。しかし、前記（ｆ）段階で、前記下部金属間絶縁膜内に先ず前記金属配線用トレンチを形成した後、前記下部金属配線層を露出させるように前記下部金属間絶縁膜内に前記金属配線用ビアを形成することもある。
【００２５】
また、前記（ｃ）段階で、前記キャパシタ誘電膜はＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）またはＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を利用して形成されることが望ましい。前記キャパシタ誘電膜としては、ＳｉＯ２膜、Ｓｉ３Ｎ４膜、Ｔａ２Ｏ５膜、ＴｉＯ２膜またはＡｌ２Ｏ３膜を使用できる。
【００２６】
本発明の第１態様によるＭＩＭキャパシタの製造方法で、前記下部金属配線層、前記第１導電膜および第２導電膜はＣｕで形成されることが望ましい。しかし、前記下部金属配線層、前記第１導電膜および第２導電膜はＡｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、またはそれらの合金で形成されることもある。また、前記障壁金属層はＴａ膜、ＴａＮ膜、ＷＮ膜、またはＴａおよびＴａＮの積層膜で形成されることが望ましい。かかる障壁金属層は導電膜が金属間絶縁膜内に広がることを防止する役割をする。
【００２７】
また、前記技術的課題を達成するために、本発明の第２態様によるＭＩＭキャパシタの製造方法は、（Ａ）下部金属配線層上に下部金属間絶縁膜を形成する段階と、（Ｂ）前記下部金属配線層を露出させるように前記下部金属間絶縁膜内にＭＩＭキャパシタ用トレンチおよび金属配線用ビアを形成する段階と、（Ｃ）絶縁物質で前記ＭＩＭキャパシタ用トレンチおよび金属配線用ビアを充填した後、前記ＭＩＭキャパシタ用トレンチに充填された絶縁物質だけを選択的に除去する段階と、（Ｄ）前記ＭＩＭキャパシタ用トレンチ表面を含む全面上に下部金属障壁層およびキャパシタ誘電膜を形成する段階と、（Ｅ）前記金属配線用ビアが形成された部分に前記金属配線用ビアと連結された金属配線用トレンチを形成し、前記金属配線用ビア内に残っている前記絶縁物質をいずれも除去する段階と、（Ｆ）前記キャパシタ誘電膜、前記金属配線用ビアおよび金属配線用トレンチの表面を含む全面上に上部金属障壁層を形成する段階と、（Ｇ）前記上部金属障壁層上に前記ＭＩＭキャパシタ用トレンチ、前記金属配線用ビアおよび前記金属配線用トレンチを埋め込むように導電膜を形成する段階と、（Ｈ）前記導電膜を平坦化してＭＩＭキャパシタおよび第１配線構造を同じ深さに形成する段階とを含む。
【００２８】
本発明の第２態様によるＭＩＭキャパシタの製造方法は、前記（Ｈ）段階後に、（Ｉ）前記ＭＩＭキャパシタおよび前記第１配線構造上に上部金属間絶縁膜を形成する段階と、（Ｊ）前記上部金属間絶縁膜内に前記ＭＩＭキャパシタを連結するビアと、前記第１配線構造を連結するビアとを同じ深さに形成する段階とをさらに含む。
【００２９】
本発明の第２態様によるＭＩＭキャパシタの製造方法で、前記下部金属間絶縁膜を形成する前記（Ａ）段階は、（Ａ１）前記下部金属配線層上に第１エッチング阻止膜を形成する段階と、（Ａ２）前記第１エッチング阻止膜上に第１金属間絶縁膜を形成する段階と、（Ａ３）前記第１金属間絶縁膜上に第２エッチング阻止膜を形成する段階と、（Ａ４）前記第２エッチング阻止膜上に第２金属間絶縁膜を形成する段階と、（Ａ５）前記第２金属間絶縁膜上にバッファ絶縁膜を形成する段階と、を含む。この時、前記エッチング阻止膜はＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＣＮ、ＳｉＣＯで形成され、前記バッファ絶縁膜はＦＳＧ、ＵＳＧで形成されることが望ましい。
【００３０】
本発明の第２態様によるＭＩＭキャパシタの製造方法で、前記（Ｂ）段階で、前記ＭＩＭキャパシタ用トレンチはマスクレイアウト上の網状パターンの一部である。
【００３１】
前記（Ｃ）段階で、前記ＭＩＭキャパシタ用トレンチおよび前記金属配線用ビアを充填する絶縁物質はＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）であることが望ましい。
【００３２】
また、前記（Ｄ）段階で、前記キャパシタ誘電膜はＡＬＤまたはＣＶＤ法を利用して形成されることが望ましい。前記キャパシタ誘電膜としては、ＳｉＯ２膜、Ｓｉ３Ｎ４膜、Ｔａ２Ｏ５膜、ＴｉＯ２膜またはＡｌ２Ｏ３膜を使用できる。
【００３３】
本発明の第２態様によるＭＩＭキャパシタの製造方法で、前記下部金属配線層および前記導電膜はＣｕで形成されることが望ましい。しかし、前記下部金属配線層および前記導電膜はＡｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、またはそれらの合金で形成されることが望ましい。また、前記障壁金属層はＴａ膜、ＴａＮ膜、ＷＮ膜、またはＴａおよびＴａＮの積層膜で形成されることが望ましい。かかる障壁金属層は導電膜が金属間絶縁膜内に広がることを防止する役割をする。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によるＭＩＭキャパシタの製造方法によれば、ＭＩＭキャパシタおよびそれと同じレベルの配線構造を同じ深さに容易に形成できるため、ＭＩＭキャパシタを連結するビアと配線構造を連結するビアとを同じ深さに開放できる。したがって、上部の配線構造形成時にＭＩＭキャパシタの上部電極またはその上の導電膜の損傷を防止できる。また、本発明によるＭＩＭキャパシタの製造方法では、導電膜の形成時にフォトレジスト層によるマスキングをしないために信頼性のあるＭＩＭキャパシタおよび配線構造が形成できる。また、本発明によるＭＩＭキャパシタの製造方法によって形成されたＭＩＭキャパシタは、トレンチ内にクラウン状の電極構造を持つため高いキャパシタンスを持たせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。しかし、次に例示する本発明の実施の形態は色々な他の形態に変形でき、本発明の範囲が以下で説明する実施の形態に限定されるものではない。本発明の実施の形態は当業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。
【００３６】
図３は、本発明の一実施の形態によって製造されたＭＩＭキャパシタおよび配線構造の断面図である。図３の半導体装置１００を参照すれば、絶縁膜５０内に形成された下部金属配線層６０上に複数のＭＩＭキャパシタ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄおよび配線構造１２０が同一深さに形成されている。この半導体装置１００は金属間絶縁膜１０２、１０４、１０６、１０８を含み、この金属間絶縁膜１０２、１０４、１０６、１０８はエッチング阻止膜１０１、１０３、１０５、１０７により良好に分離される。ＭＩＭキャパシタ１１０ａは障壁金属層よりなる下部電極１１１ａ、キャパシタ誘電膜１１２ａおよび障壁金属層よりなる上部電極１１３ａで構成されて下部金属配線層６０と連結されている。配線構造１２０は障壁金属層１２１および導電膜１２４で構成されて下部金属配線層６０と連結されている。残りのＭＩＭキャパシタ１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄも幅の大きさを除いてはＭＩＭキャパシタ１１０ａと同じ構造になっている。
【００３７】
図３に図示されたように本発明によって製造された半導体装置では、ＭＩＭキャパシタ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄと配線構造１２０とが同じ深さに形成されるため、ＭＩＭキャパシタ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄを連結するビア１３７、１４７と、配線構造１２０を連結するビア１５７とが同じ深さに形成されうる。これにより、配線構造を連結するビアがキャパシタ電極を連結するビアよりさらに深く形成されることによって発生する問題点、すなわち、キャパシタ電極の損傷を防止できる。前記ＭＩＭキャパシタ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ上に形成されている配線構造１３０、１４０と、配線構造１２０上に形成されている配線構造１５０とは同じ深さに形成されている。
【００３８】
図３に図示された半導体装置１００のＭＩＭキャパシタおよび配線構造を形成するためにダマシン工程が用いられる。すなわち、ＭＩＭキャパシタ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄおよび配線構造１２０を形成するために、先ず金属間絶縁膜１０２、１０４およびエッチング阻止膜１０１、１０３をドライエッチングしてＭＩＭキャパシタ用トレンチおよびビアを形成した後、金属配線用トレンチを形成する。その後、ビアおよびトレンチを金属障壁層および導電膜で充填する工程を行う。特に、配線構造１２０を形成するに当ってデュアルダマシン工程を利用することが望ましい。
【００３９】
図４は、図３に図示されたＭＩＭキャパシタを具現するためのマスクレイアウト図である。図４の左側部分には相対的に大きいＭＩＭキャパシタ用トレンチを形成するためのマスクパターン４００が形成されており、右側部分に相対的に小さな複数個のＭＩＭキャパシタ用トレンチを形成するために網状のマスクパターン５００が形成されている。
【００４０】
図４の右側部分のように、マスクレイアウト上でＭＩＭキャパシタが形成されるトレンチパターンを網状にすることによってキャパシタンスを極大化できる。
【００４１】
以下、図面を参照して、本発明の実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明する。説明の便宜上、後述する実施例では配線材料として銅が主に使われるが、銅の代りにアルミニウム、金、銀、タングステンまたはそれらの合金など他の金属を使用することもある。
【実施例１】
【００４２】
図５ないし図１６は、本発明の実施例１によって半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。本実施例では先ずＭＩＭキャパシタを形成した後、ＭＩＭキャパシタ用トレンチと同じレベルの金属配線用ビアおよび金属配線用トレンチを形成する。
【００４３】
図５を参照すれば、半導体基板（図示せず）上に形成された絶縁膜５０内に銅よりなる下部金属配線層６０を形成する。下部金属配線層６０上には金属間絶縁膜１０２、１０４を形成する。下部金属配線層６０上に、および金属間絶縁膜１０２、１０４間にはＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＣＮ、ＳｉＣＯよりなるエッチング阻止膜１０１、１０３を薄く形成し、金属間絶縁膜１０４上にはＦＳＧ、ＵＳＧよりなるバッファ絶縁膜７０を形成する。その後、キャパシタ用トレンチの形成のために、バッファ絶縁膜７０上にフォトレジスト層８０のパターンを形成する。
【００４４】
図６を参照すれば、前記フォトレジスト層８０を通じてバッファ絶縁膜７０、層間絶縁膜１０２、１０４およびエッチング阻止膜１０３を選択的にエッチングしてキャパシタ用トレンチ１５１を形成する。
【００４５】
次に、図７を参照すれば、キャパシタ用トレンチ１５１の底面に残っているエッチング阻止膜１０１を除去するためにエッチバックして下部金属配線層６０を露出させる。
【００４６】
次に、図８を参照すれば、ＭＩＭキャパシタを形成するために前記トレンチ１５１の内面を含む全面上に金属障壁層１１１を蒸着し、キャパシタ誘電膜１１２を蒸着した後、さらに金属障壁層１１３を蒸着する。前記キャパシタ誘電膜１１２はＣＶＤまたはＡＬＤ工程を利用して前記トレンチ１５１の内面を含む表面形態に沿って蒸着させる。金属障壁層１１１、１１３としては、Ｔａ膜、ＴａＮ膜、ＷＮ膜、またはＴａおよびＴａＮの積層膜を使用することが望ましく、キャパシタ誘電膜１１２としては既存のＳｉＯ２膜またはＳｉ３Ｎ４膜を使用するか、Ｔａ２Ｏ５膜、ＴｉＯ２膜またはＡｌ２Ｏ３膜などの高誘電膜を使用することもある。上部の金属障壁層１１３はＭＩＭキャパシタの上部電極層の役割をし、下部の金属障壁層１１１はＭＩＭキャパシタの下部電極層の役割をする。
【００４７】
次に、図９を参照すれば、前記金属障壁層１１３上に第１導電膜１１４を蒸着する。第１導電膜１１４としては銅（Ｃｕ）膜を使用することが望ましく、Ａｌ膜、Ａｕ膜、Ａｇ膜、Ｔｉ膜、Ｔａ膜、Ｗ膜、またはそれらの合金を使用することもある。第１導電膜１１３として銅を使用する場合、先ず銅シード膜をスパッタ法で薄く蒸着した後、電気メッキによる銅膜を蒸着することによって第１導電膜を形成する。
【００４８】
次に、図１０を参照すれば、蒸着された第１導電膜１１４と金属障壁層１１１、１１３およびキャパシタ誘電膜１１２を化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ；ＣＭＰ）工程により平坦化してトレンチ部分以外の第１導電膜１１４、金属障壁層１１１、１１３およびキャパシタ誘電膜１１２部分を除去する。これにより、キャパシタ用トレンチ１５１内に上部電極１１３、キャパシタ誘電膜１１２および下部電極１１１よりなるＭＩＭキャパシタ１１０が形成される。
【００４９】
次に、図１１に図示されたように、前記結果物上にエッチング阻止膜１０５を蒸着し、図１２および図１３に図示されたように、既存のデュアルダマシン工程により金属配線用ビア１６１および金属配線用トレンチ１７１を形成する。
【００５０】
次に図１４を参照すれば、前記金属配線用ビア１６１および金属配線用トレンチ１７１を含む全面上に金属障壁層１２１を蒸着した後、第２導電膜１２４を蒸着する。第２導電膜１２４としては銅を使用することが望ましく、Ａｌ膜、Ｔｉ膜、Ｔａ膜、Ｗ膜またはそれらの合金を使用することもある。
【００５１】
次に、図１５に図示されたように第２導電膜１２４および金属障壁層１２１をＣＭＰ工程により平坦化して金属間絶縁膜１０４を露出させる。これにより、金属障壁層１２１および第２導電膜１２４よりなる配線構造１２０を形成する。以上の工程段階により形成されたＭＩＭキャパシタ１１０および配線構造１２０は平坦化された状態で同じ深さを持っている。
【００５２】
次に、図１６に図示されたように、前記結果物上に金属間絶縁膜１０６、１０８およびエッチング阻止膜１０５、１０７を形成した後、通常のデュアルダマシン工程によりビア１４７、１５７を形成する。図１５でＭＩＭキャパシタ１１０および配線構造１２０は同じ深さに形成されたため、ＭＩＭキャパシタ１１０を連結するビア１４７および配線構造１２０を連結するビア１５７は同じ深さに形成されうる。これにより、配線構造１２０を連結するビア１５７を形成する時、ＭＩＭキャパシタ１１０を連結するビア１４７がＭＩＭキャパシタの上部電極１１３またはその上の第１導電膜１１４を損傷させる問題点を防止可能になる。前記ビア１４７、１５７に金属障壁層および導電膜を充填することによって上部の配線構造１４０、１５０を形成する。
【００５３】
以上説明したように、本発明の実施例１によるＭＩＭキャパシタの製造方法では、ＭＩＭキャパシタ１１０および配線構造１２０を同じ深さに形成するために、ＭＩＭキャパシタ１１０を連結するビア１４７と、配線構造１２０を連結するビア１５７とを同じ深さに形成できる。これにより、ＭＩＭキャパシタ１１０の上部電極１１３またはその上の第１導電膜１１４の損傷なしに同じ深さを持つ上部の配線構造１４０、１５０を形成できる。
【００５４】
また、前記方法では第１導電膜１１４および第２導電膜１２４を形成する時、フォトレジストによるマスキングをしない。これにより、導電膜１１４、１２４の形成のための電気メッキ時に硫酸系溶液によるフォトレジスト層の損傷は生じない。
【実施例２】
【００５５】
図１７ないし図２９は、本発明の実施例２によって半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。本実施例ではＭＩＭキャパシタ用トレンチ形成時にＭＩＭキャパシタ用トレンチと同じレベルの金属配線用ビアを同時に形成する。
【００５６】
図１７を参照すれば、図５と同様に半導体基板（図示せず）上に形成された絶縁膜（５０）内に銅よりなる下部金属配線層６０を形成する。下部金属配線層６０上には金属間絶縁膜２０２、２０４を形成する。下部金属配線層６０上に、および金属間絶縁膜２０２、２０４間にはＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＣＮ、ＳｉＣＯよりなるエッチング阻止膜２０１、２０３を薄く形成し、金属間絶縁膜２０４上にはＦＳＧ、ＵＳＧよりなるバッファ絶縁膜７１を形成する。その後、キャパシタ用トレンチおよび金属配線用ビアを形成するようにバッファ絶縁膜７１上にフォトレジスト層８１のパターンを形成する。
【００５７】
図１８を参照すれば、前記フォトレジスト層８１を通じてバッファ絶縁膜７１、金属間絶縁膜２０２、２０４およびエッチング阻止膜２０３を選択的にエッチングしてキャパシタ用トレンチ２５１および金属配線用ビア２６１を同時に形成する。
【００５８】
次に、図１９を参照すれば、ＳＯＧ物質２８０でキャパシタ用トレンチ２５１および金属配線用ビア２６１を充填する。
【００５９】
次に、図２０および図２１を参照すれば、フォトレジスト層８２パターンを利用した通常的な写真エッチング工程によりＭＩＭキャパシタ用トレンチ２５１部分だけを開放し、金属配線用ビア２６１部分はＳＯＧ物質２８０で充填された状態に残る。
【００６０】
次に、図２２を参照すれば、前記開放されたＭＩＭキャパシタ用トレンチ２５１およびＳＯＧ物質２８０の表面を含む全面上に障壁金属層２１１およびキャパシタ誘電膜２１２を順次蒸着する。前記キャパシタ誘電膜２１２は、ＣＶＤまたはＡＬＤ工程を利用して前記トレンチ内面を含む表面形態に沿って蒸着させる。金属障壁層２１１としては、Ｔａ膜、ＴａＮ膜、ＷＮ膜、またはＴａおよびＴａＮの積層膜を使用することが望ましく、キャパシタ誘電膜２１２としては、既存のＳｉＯ２膜またはＳｉ３Ｎ４膜を使用するか、Ｔａ２Ｏ５膜、ＴｉＯ２膜またはＡｌ２Ｏ３膜などの高誘電膜を使用できる。金属障壁層２１１はＭＩＭキャパシタの下部電極層の役割をする。
【００６１】
次に、図２３および図２４に図示されたように、フォトレジスト層８３を利用した通常的な写真エッチング工程により金属配線用トレンチ２７１を形成する。この時、金属配線用トレンチ２７１の下にはＳＯＧ物質２８０が残る。その後、図２５に図示されたように、金属配線用ビア２６１内に残っているＳＯＧ物質２８０およびエッチング阻止膜２０１を除去するようにエッチバックして金属配線用ビア２６１を通じて下部金属配線層６０を露出させる。その後、図２６に図示されたように、下部金属配線層６０の酸化を防止する条件として前記フォトレジスト層８３を除去する。
【００６２】
次に、図２７を参照すれば、前記フォトレジスト層８３が除去された表面を含む全面上にまた金属障壁層２１３を蒸着し、金属障壁層２１３上に前記ＭＩＭキャパシタ用トレンチ２５１、金属配線用トレンチ２７１および金属配線用ビア２６１を完全に充填するように導電膜２３４を形成する。この時、金属障壁層２１３は下部の金属障壁層２１１と同じ物質で形成できる。導電膜２３４としては銅を使用することが望ましく、Ａｌ膜、Ａｕ膜、Ａｇ膜、Ｔｉ膜、Ｔａ膜、Ｗ膜またはそれらの合金を使用することもある。
【００６３】
次に、図２８に図示されたように、前記蒸着された導電膜２３４、金属障壁層２１１、２１３およびキャパシタ誘電膜２１２をＣＭＰ工程で平坦化して前記トレンチ２５１、２７１以外の部分でバッファ絶縁膜７１を露出させる。これにより、キャパシタ用トレンチ２５１内に上部電極２１３、キャパシタ誘電膜２１２および下部電極２１１で構成されたＭＩＭキャパシタ２１０が形成され、金属配線用ビア２６１およびトレンチ２７１内に導電膜２２４および金属障壁層２２１で構成された配線構造２２０が形成される。
【００６４】
図１７ないし図２８を参照して以上説明した工程段階により形成されたＭＩＭキャパシタ２１０および配線構造２２０は平坦化された状態で同じ深さを持っている。
【００６５】
次に、図２９に図示されたように、前記結果物上に金属間絶縁膜２０６、２０８およびエッチング阻止膜２０７を形成した後、既存のデュアルダマシン工程によりビア２４７、２５７を形成する。ＭＩＭキャパシタ２１０および配線構造２２０は同じ深さに形成されたため、ＭＩＭキャパシタ２１０を連結するビア２４７と配線構造２２０を連結するビア２５７とは同じ深さに形成されうる。これにより、配線構造２２０を連結するビア２５７を形成する時、ＭＩＭキャパシタ２１０を連結するビア２４７がＭＩＭキャパシタの上部電極２１３またはその上の導電膜２１４を損傷させる問題点を防止できる。前記ビア２４７、２５７に金属障壁層および導電膜を充填することによって上部の配線構造２４０、２５０を形成する。
【００６６】
以上説明したように、本発明の実施例２によるＭＩＭキャパシタの製造方法では、ＭＩＭキャパシタ２１０および配線構造２２０を同じ深さに形成するために、ＭＩＭキャパシタ２１０を連結するビア２４７と、配線構造２２０を連結するビア２５７とを同じ深さに形成できる。これにより、ＭＩＭキャパシタ２１０の上部電極２１３またはその上の導電膜２１４の損傷なしに、同じ深さを持つ上部の配線構造２４０、２５０を形成できる。
【００６７】
また、前記方法では導電膜２１４、２２４を形成する時、フォトレジストによるマスキングをしない。これにより、導電膜２１４、２２４の形成のための電気メッキ時に硫酸系溶液によるフォトレジスト層の損傷は生じない。
【００６８】
本発明の実施の形態では半導体装置内に１つのＭＩＭキャパシタを形成しているが、図３および図４を参照して説明したように、平面図上で複数のＭＩＭキャパシタが網状に形成されることもある。また、本発明の実施例１では、ＭＩＭキャパシタ１１０と同じレベルにある配線構造１２０をデュアルダマシン工程で形成する時、まず金属配線用ビア１６１を形成した後に金属配線用トレンチ１７１を形成したが、まず金属配線用トレンチ１７１を形成した後に金属配線用ビア１６１を形成することもある。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明はＭＩＭキャパシタで構成される半導体装置に係り、ＤＲＡＭなどの半導体メモリ装置およびそれを利用する半導体装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１Ａ】従来のＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置の断面図である。
【図１Ｂ】従来のＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置の断面図である。
【図２Ａ】従来の他のＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置の断面図である。
【図２Ｂ】従来の他のＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置の断面図である。
【図３】本発明の一実施例によって製造されたＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置の断面図である。
【図４】図３に図示されたＭＩＭキャパシタを具現するためのマスクレイアウト図である。
【図５】本発明の一実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図６】本発明の一実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図７】本発明の一実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図８】本発明の一実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図９】本発明の一実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図１０】本発明の一実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図１１】本発明の一実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図１２】本発明の一実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図１３】本発明の一実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図１４】本発明の一実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図１５】本発明の一実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図１６】本発明の一実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図１７】本発明の他の実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図１８】本発明の他の実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図１９】本発明の他の実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図２０】本発明の他の実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図２１】本発明の他の実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図２２】本発明の他の実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図２３】本発明の他の実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図２４】本発明の他の実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図２５】本発明の他の実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図２６】本発明の他の実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図２７】本発明の他の実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図２８】本発明の他の実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【図２９】本発明の他の実施例によってＭＩＭキャパシタおよび配線構造を含む半導体装置を製造する方法を説明するための工程断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
５０ 絶縁膜、
６０ 下部金属配線層、
１００ 半導体装置、
１０１、１０３、１０５、１０７ エッチング阻止膜、
１０２、１０４、１０６、１０８ 金属間絶縁膜、
１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ ＭＩＭキャパシタ、
１１１ａ 下部電極、
１１２ａ キャパシタ誘電膜、
１１３ａ 上部電極、
１１４ａ、１２４ 導電膜、
１２０、１３０、１４０、１５０ 配線構造、
１２１ 障壁金属層、
１３７、１４７、１５７ ビア。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）下部金属配線層上に下部金属間絶縁膜を形成する段階と、
（ｂ）前記下部金属配線層を露出させるように前記下部金属間絶縁膜内にＭＩＭキャパシタ用トレンチを形成する段階と、
（ｃ）前記ＭＩＭキャパシタ用トレンチ表面を含む全面上に下部障壁金属層、キャパシタ誘電膜および上部障壁金属層を順次積層する段階と、
（ｄ）前記上部障壁金属層上に第１導電膜を形成する段階と、
（ｅ）前記第１導電膜を平坦化して前記ＭＩＭキャパシタ用トレンチ内にＭＩＭキャパシタを形成する段階と、
（ｆ）前記下部金属配線層を露出させるように前記下部金属間絶縁膜内に金属配線用ビアおよび金属配線用トレンチを形成する段階と、
（ｇ）前記金属配線用ビアおよび金属配線用トレンチ内を埋め込むように第２導電膜を形成する段階と、
（ｈ）前記第２導電膜を平坦化して前記ＭＩＭキャパシタと同じ深さを持つ第１配線構造を形成する段階と、を含むことを特徴とするＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項２】
前記（ｈ）段階後に、
（ｉ）前記ＭＩＭキャパシタおよび前記第１配線構造上に上部金属間絶縁膜を形成する段階と、
（ｊ）前記上部金属間絶縁膜内に前記ＭＩＭキャパシタを連結するビアと前記第１配線構造を連結するビアとを同じ深さに形成する段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項３】
前記（ｆ）段階後、
（ｆ１）前記金属配線用ビアおよび前記金属配線用トレンチ上に金属障壁層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項４】
前記下部金属間絶縁膜を形成する前記（ａ）段階は、
（ａ１）前記下部金属配線層上に第１エッチング阻止膜を形成する段階と、
（ａ２）前記第１エッチング阻止膜上に第１金属間絶縁膜を形成する段階と、
（ａ３）前記第１金属間絶縁膜上に第２エッチング阻止膜を形成する段階と、
（ａ４）前記第２エッチング阻止膜上に第２金属間絶縁膜を形成する段階と、
（ａ５）前記第２金属間絶縁膜上にバッファ絶縁膜を形成する段階と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項５】
前記エッチング阻止膜はＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＣＮ、ＳｉＣＯで形成され、前記バッファ絶縁膜はＦＳＧ、ＵＳＧで形成されることを特徴とする請求項４に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項６】
前記（ｅ）段階後、
（ｅ１）平坦化された第１導電膜の表面を含む全面上にエッチング阻止膜を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項７】
前記（ｂ）段階で、前記ＭＩＭキャパシタ用トレンチはマスクレイアウト上の網状パターンの一部であることを特徴とする請求項１に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項８】
前記（ｆ）段階で、前記下部金属配線層を露出させるように前記下部金属間絶縁膜内に先ず前記金属配線用ビアを形成した後、前記下部金属間絶縁膜内に前記金属配線用トレンチを形成することを特徴とする請求項１に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項９】
前記（ｆ）段階で、前記下部金属間絶縁膜内に先ず前記金属配線用トレンチを形成した後、前記下部金属配線層を露出させるように前記下部金属間絶縁膜内に前記金属配線用ビアを形成することを特徴とする請求項１に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項１０】
前記（ｃ）段階で、前記キャパシタ誘電膜はＡＬＤまたはＣＶＤ法を利用して形成されることを特徴とする請求項１に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項１１】
前記キャパシタ誘電膜はＳｉＯ２膜、Ｓｉ３Ｎ４膜、Ｔａ２Ｏ５膜、ＴｉＯ２膜またはＡｌ２Ｏ３膜であることを特徴とする請求項１に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項１２】
前記下部金属配線層、前記第１導電膜および第２導電膜はＣｕで形成されることを特徴とする請求項１に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項１３】
前記下部金属配線層、前記第１導電膜および第２導電膜はＡｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、またはそれらの合金で形成されることを特徴とする請求項１に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項１４】
前記障壁金属層はＴａ膜、ＴａＮ膜、ＷＮ膜、またはＴａおよびＴａＮの積層膜で形成されることを特徴とする請求項１に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項１５】
（Ａ）下部金属配線層上に下部金属間絶縁膜を形成する段階と、
（Ｂ）前記下部金属配線層を露出させるように前記下部金属間絶縁膜内にＭＩＭキャパシタ用トレンチおよび金属配線用ビアを形成する段階と、
（Ｃ）絶縁物質で前記ＭＩＭキャパシタ用トレンチおよび金属配線用ビアを充填した後、前記ＭＩＭキャパシタ用トレンチに充填された絶縁物質だけを選択的に除去する段階と、
（Ｄ）前記ＭＩＭキャパシタ用トレンチ表面を含む全面上に下部金属障壁層およびキャパシタ誘電膜を形成する段階と、
（Ｅ）前記金属配線用ビアが形成された部分に前記金属配線用ビアと連結された金属配線用トレンチを形成し、前記金属配線用ビア内に残っている前記絶縁物質をいずれも除去する段階と、
（Ｆ）前記キャパシタ誘電膜、前記金属配線用ビアおよび金属配線用トレンチの表面を含む全面上に上部金属障壁層を形成する段階と、
（Ｇ）前記上部金属障壁層上に前記ＭＩＭキャパシタ用トレンチ、前記金属配線用ビアおよび前記金属配線用トレンチを埋め込むように導電膜を形成する段階と、
（Ｈ）前記導電膜を平坦化してＭＩＭキャパシタおよび第１配線構造を同じ深さに形成する段階と、を含むことを特徴とするＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項１６】
前記（Ｈ）段階後に、
（Ｉ）前記ＭＩＭキャパシタおよび前記第１配線構造上に上部金属間絶縁膜を形成する段階と、
（Ｊ）前記上部金属間絶縁膜内に前記ＭＩＭキャパシタを連結するビアと、前記第１配線構造を連結するビアとを同じ深さに形成する段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項１７】
前記下部金属間絶縁膜を形成する前記（Ａ）段階は、
（Ａ１）前記下部金属配線層上に第１エッチング阻止膜を形成する段階と、
（Ａ２）前記第１エッチング阻止膜上に第１金属間絶縁膜を形成する段階と、
（Ａ３）前記第１金属間絶縁膜上に第２エッチング阻止膜を形成する段階と、
（Ａ４）前記第２エッチング阻止膜上に第２金属間絶縁膜を形成する段階と、
（Ａ５）前記第２金属間絶縁膜上にバッファ絶縁膜を形成する段階と、を含むことを特徴とする請求項１５に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項１８】
前記エッチング阻止膜はＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＣＮ、ＳｉＣＯで形成され、前記バッファ絶縁膜はＦＳＧ、ＵＳＧで形成されることを特徴とする請求項１７に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項１９】
前記（Ｂ）段階で、前記ＭＩＭキャパシタ用トレンチはマスクレイアウト上の網状パターンの一部であることを特徴とする請求項１５に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項２０】
前記（Ｃ）段階で、前記ＭＩＭキャパシタ用トレンチおよび前記金属配線用ビアを充填する絶縁物質はＳＯＧであることを特徴とする請求項１５に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項２１】
前記（Ｄ）段階で、前記キャパシタ誘電膜はＡＬＤまたはＣＶＤ法を利用して形成されることを特徴とする請求項１５に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項２２】
前記キャパシタ誘電膜はＳｉＯ２膜、Ｓｉ３Ｎ４膜、Ｔａ２Ｏ５膜、ＴｉＯ２膜またはＡｌ２Ｏ３膜であることを特徴とする請求項１５に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項２３】
前記下部金属配線層および前記導電膜はＣｕで形成されることを特徴とする請求項１５に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項２４】
前記下部金属配線層および前記導電膜はＡｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、またはそれらの合金で形成されることを特徴とする請求項１５に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項２５】
前記障壁金属層はＴａ膜、ＴａＮ膜、ＷＮ膜、またはＴａおよびＴａＮの積層膜で形成されることを特徴とする請求項１５に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項１】
（ａ）下部金属配線層上に下部金属間絶縁膜を形成する段階と、
（ｂ）前記下部金属配線層を露出させるように前記下部金属間絶縁膜内にＭＩＭキャパシタ用トレンチを形成する段階と、
（ｃ）前記ＭＩＭキャパシタ用トレンチ表面を含む全面上に下部障壁金属層、キャパシタ誘電膜および上部障壁金属層を順次積層する段階と、
（ｄ）前記上部障壁金属層上に第１導電膜を形成する段階と、
（ｅ）前記第１導電膜を平坦化して前記ＭＩＭキャパシタ用トレンチ内にＭＩＭキャパシタを形成する段階と、
（ｆ）前記下部金属配線層を露出させるように前記下部金属間絶縁膜内に金属配線用ビアおよび金属配線用トレンチを形成する段階と、
（ｇ）前記金属配線用ビアおよび金属配線用トレンチ内を埋め込むように第２導電膜を形成する段階と、
（ｈ）前記第２導電膜を平坦化して前記ＭＩＭキャパシタと同じ深さを持つ第１配線構造を形成する段階と、を含むことを特徴とするＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項２】
前記（ｈ）段階後に、
（ｉ）前記ＭＩＭキャパシタおよび前記第１配線構造上に上部金属間絶縁膜を形成する段階と、
（ｊ）前記上部金属間絶縁膜内に前記ＭＩＭキャパシタを連結するビアと前記第１配線構造を連結するビアとを同じ深さに形成する段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項３】
前記（ｆ）段階後、
（ｆ１）前記金属配線用ビアおよび前記金属配線用トレンチ上に金属障壁層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項４】
前記下部金属間絶縁膜を形成する前記（ａ）段階は、
（ａ１）前記下部金属配線層上に第１エッチング阻止膜を形成する段階と、
（ａ２）前記第１エッチング阻止膜上に第１金属間絶縁膜を形成する段階と、
（ａ３）前記第１金属間絶縁膜上に第２エッチング阻止膜を形成する段階と、
（ａ４）前記第２エッチング阻止膜上に第２金属間絶縁膜を形成する段階と、
（ａ５）前記第２金属間絶縁膜上にバッファ絶縁膜を形成する段階と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項５】
前記エッチング阻止膜はＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＣＮ、ＳｉＣＯで形成され、前記バッファ絶縁膜はＦＳＧ、ＵＳＧで形成されることを特徴とする請求項４に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項６】
前記（ｅ）段階後、
（ｅ１）平坦化された第１導電膜の表面を含む全面上にエッチング阻止膜を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項７】
前記（ｂ）段階で、前記ＭＩＭキャパシタ用トレンチはマスクレイアウト上の網状パターンの一部であることを特徴とする請求項１に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項８】
前記（ｆ）段階で、前記下部金属配線層を露出させるように前記下部金属間絶縁膜内に先ず前記金属配線用ビアを形成した後、前記下部金属間絶縁膜内に前記金属配線用トレンチを形成することを特徴とする請求項１に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項９】
前記（ｆ）段階で、前記下部金属間絶縁膜内に先ず前記金属配線用トレンチを形成した後、前記下部金属配線層を露出させるように前記下部金属間絶縁膜内に前記金属配線用ビアを形成することを特徴とする請求項１に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項１０】
前記（ｃ）段階で、前記キャパシタ誘電膜はＡＬＤまたはＣＶＤ法を利用して形成されることを特徴とする請求項１に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項１１】
前記キャパシタ誘電膜はＳｉＯ２膜、Ｓｉ３Ｎ４膜、Ｔａ２Ｏ５膜、ＴｉＯ２膜またはＡｌ２Ｏ３膜であることを特徴とする請求項１に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項１２】
前記下部金属配線層、前記第１導電膜および第２導電膜はＣｕで形成されることを特徴とする請求項１に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項１３】
前記下部金属配線層、前記第１導電膜および第２導電膜はＡｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、またはそれらの合金で形成されることを特徴とする請求項１に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項１４】
前記障壁金属層はＴａ膜、ＴａＮ膜、ＷＮ膜、またはＴａおよびＴａＮの積層膜で形成されることを特徴とする請求項１に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項１５】
（Ａ）下部金属配線層上に下部金属間絶縁膜を形成する段階と、
（Ｂ）前記下部金属配線層を露出させるように前記下部金属間絶縁膜内にＭＩＭキャパシタ用トレンチおよび金属配線用ビアを形成する段階と、
（Ｃ）絶縁物質で前記ＭＩＭキャパシタ用トレンチおよび金属配線用ビアを充填した後、前記ＭＩＭキャパシタ用トレンチに充填された絶縁物質だけを選択的に除去する段階と、
（Ｄ）前記ＭＩＭキャパシタ用トレンチ表面を含む全面上に下部金属障壁層およびキャパシタ誘電膜を形成する段階と、
（Ｅ）前記金属配線用ビアが形成された部分に前記金属配線用ビアと連結された金属配線用トレンチを形成し、前記金属配線用ビア内に残っている前記絶縁物質をいずれも除去する段階と、
（Ｆ）前記キャパシタ誘電膜、前記金属配線用ビアおよび金属配線用トレンチの表面を含む全面上に上部金属障壁層を形成する段階と、
（Ｇ）前記上部金属障壁層上に前記ＭＩＭキャパシタ用トレンチ、前記金属配線用ビアおよび前記金属配線用トレンチを埋め込むように導電膜を形成する段階と、
（Ｈ）前記導電膜を平坦化してＭＩＭキャパシタおよび第１配線構造を同じ深さに形成する段階と、を含むことを特徴とするＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項１６】
前記（Ｈ）段階後に、
（Ｉ）前記ＭＩＭキャパシタおよび前記第１配線構造上に上部金属間絶縁膜を形成する段階と、
（Ｊ）前記上部金属間絶縁膜内に前記ＭＩＭキャパシタを連結するビアと、前記第１配線構造を連結するビアとを同じ深さに形成する段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項１７】
前記下部金属間絶縁膜を形成する前記（Ａ）段階は、
（Ａ１）前記下部金属配線層上に第１エッチング阻止膜を形成する段階と、
（Ａ２）前記第１エッチング阻止膜上に第１金属間絶縁膜を形成する段階と、
（Ａ３）前記第１金属間絶縁膜上に第２エッチング阻止膜を形成する段階と、
（Ａ４）前記第２エッチング阻止膜上に第２金属間絶縁膜を形成する段階と、
（Ａ５）前記第２金属間絶縁膜上にバッファ絶縁膜を形成する段階と、を含むことを特徴とする請求項１５に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項１８】
前記エッチング阻止膜はＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＣＮ、ＳｉＣＯで形成され、前記バッファ絶縁膜はＦＳＧ、ＵＳＧで形成されることを特徴とする請求項１７に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項１９】
前記（Ｂ）段階で、前記ＭＩＭキャパシタ用トレンチはマスクレイアウト上の網状パターンの一部であることを特徴とする請求項１５に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項２０】
前記（Ｃ）段階で、前記ＭＩＭキャパシタ用トレンチおよび前記金属配線用ビアを充填する絶縁物質はＳＯＧであることを特徴とする請求項１５に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項２１】
前記（Ｄ）段階で、前記キャパシタ誘電膜はＡＬＤまたはＣＶＤ法を利用して形成されることを特徴とする請求項１５に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項２２】
前記キャパシタ誘電膜はＳｉＯ２膜、Ｓｉ３Ｎ４膜、Ｔａ２Ｏ５膜、ＴｉＯ２膜またはＡｌ２Ｏ３膜であることを特徴とする請求項１５に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項２３】
前記下部金属配線層および前記導電膜はＣｕで形成されることを特徴とする請求項１５に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項２４】
前記下部金属配線層および前記導電膜はＡｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、またはそれらの合金で形成されることを特徴とする請求項１５に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【請求項２５】
前記障壁金属層はＴａ膜、ＴａＮ膜、ＷＮ膜、またはＴａおよびＴａＮの積層膜で形成されることを特徴とする請求項１５に記載のＭＩＭキャパシタの製造方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【公開番号】特開２００５−５１２４７（Ｐ２００５−５１２４７Ａ）
【公開日】平成１７年２月２４日（２００５．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２２２５１２（Ｐ２００４−２２２５１２）
【出願日】平成１６年７月２９日（２００４．７．２９）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１７年２月２４日（２００５．２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２９日（２００４．７．２９）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【Ｆターム（参考）】
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