特許 6814839 ダイナミックランダムアクセスメモリ及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6814839

(24)【登録日】2020年12月23日

(45)【発行日】2021年1月20日

(54)【発明の名称】ダイナミックランダムアクセスメモリ及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/8242 20060101AFI20210107BHJP

   H01L 27/108 20060101ALI20210107BHJP

【ＦＩ】

   H01L27/108 671B

   H01L27/108 621Z

【請求項の数】14

【外国語出願】

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2019-89859(P2019-89859)

(22)【出願日】2019年5月10日

(65)【公開番号】特開2020-188062(P2020-188062A)

(43)【公開日】2020年11月19日

【審査請求日】2019年5月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】512167426

【氏名又は名称】華邦電子股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】Ｗｉｎｂｏｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏｒｐ．

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100211395

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 裕貴

(72)【発明者】

【氏名】張 峰榮

【審査官】 宮本 博司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０８９５６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−００８７６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／８２４２

Ｈ０１Ｌ ２７／１０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板に配置され、第１方向に沿って配置された複数のアクティブ領域を画定する、複数の第１絶縁構造であって、前記複数のアクティブ領域及び前記複数の第１絶縁構造は第１方向に沿って交互に配置されている、複数の第１絶縁構造と、
前記複数のアクティブ領域及び前記複数の第１絶縁構造を貫く、複数のワード線構造であって、第２方向に沿って配置され且つ第３方向に沿って延在し、前記第２方向は前記第３方向と垂直であり、前記第１方向は前記第２方向と所定の角度で交差する、複数のワード線構造と、
前記複数のワード線構造が前記複数のアクティブ領域と重ね合わされている前記基板の位置に配置され且つ２つの隣接する前記第１絶縁構造の間に配置されている、複数の第２絶縁構造と、
前記複数のワード線構造を覆う、複数の第３絶縁構造と、
を備え、
前記複数の第１絶縁構造と前記複数の第２絶縁構造との間に少なくとも１つの酸化物層がある、ダイナミックランダムアクセスメモリ。

【請求項2】

前記少なくとも１つの酸化物層の材料には酸化ケイ素が含まれる、請求項１に記載のダイナミックランダムアクセスメモリ。

【請求項3】

前記複数の第２絶縁構造の底部は、前記複数の第１絶縁構造の底部と同一平面上にある、請求項１に記載のダイナミックランダムアクセスメモリ。

【請求項4】

前記複数の第２絶縁構造の底部は、前記複数の第１絶縁構造の底部よりも低い、請求項１に記載のダイナミックランダムアクセスメモリ。

【請求項5】

前記第３方向における前記第２絶縁構造の幅は、２つの隣接する前記第１絶縁構造の間の距離以上である、請求項１に記載のダイナミックランダムアクセスメモリ。

【請求項6】

前記複数のワード線構造はゲート酸化物層をさらに含み、前記ゲート酸化物層は前記複数のワード線構造、前記基板、前記複数の第１絶縁構造、及び前記複数の第２絶縁構造の間に配置されている、請求項１に記載のダイナミックランダムアクセスメモリ。

【請求項7】

前記複数の第２絶縁構造と前記基板との間に配置された酸化物層をさらに備え、前記酸化物層の厚さが前記ゲート酸化物層の厚さよりも厚い、請求項６に記載のダイナミックランダムアクセスメモリ。

【請求項8】

複数の第１絶縁構造を基板に形成して、第１方向に沿って配置された複数のアクティブ領域を画定するステップであって、前記複数のアクティブ領域と前記複数の第１絶縁構造は前記第１方向に沿って交互に配置されるステップと、
前記複数の第１絶縁構造の一部及び前記複数のアクティブ領域の前記基板の一部を除去し、第２方向に沿って配置され且つ第３方向に沿って延存する複数のトレンチを形成するステップであって、前記第２方向は前記第３方向と垂直であり、前記第１方向は前記第２方向と所定の角度で交差するステップと、
前記複数の第１絶縁構造の一部を除去して、前記複数のトレンチに複数の第１開口部を形成するステップと、
前記複数のアクティブ領域が前記複数のトレンチと重ね合わされている前記基板の一部を除去して、複数の第２開口部を形成するステップであって、前記第２開口部は２つの隣接する前記第１絶縁構造の間に位置し、前記複数の第２開口部の底面は、前記複数の第１開口部の底面よりも低いステップと、
前記複数の第２開口部に複数の第２絶縁構造を形成して、前記複数の第２開口部を満たすステップと、
前記複数のトレンチに複数のワード線構造を形成するステップと、
複数の第３絶縁構造を形成して、前記複数のワード線構造を覆い、前記複数のトレンチを満たすステップと、
を含む、ダイナミックランダムアクセスメモリの製造方法。

【請求項9】

前記複数の第１絶縁構造と前記複数の第２絶縁構造との間に少なくとも１つの酸化物層がある、請求項８に記載のダイナミックランダムアクセスメモリの製造方法。

【請求項10】

前記少なくとも１つの酸化物層の材料には酸化ケイ素が含まれる、請求項９に記載のダイナミックランダムアクセスメモリの製造方法。

【請求項11】

前記複数の第２絶縁構造の底部は、前記複数の第１絶縁構造の底部と同一平面上にある、請求項８に記載のダイナミックランダムアクセスメモリの製造方法。

【請求項12】

前記複数の第２絶縁構造の底部は、前記複数の第１絶縁構造の底部よりも低い、請求項８に記載のダイナミックランダムアクセスメモリの製造方法。

【請求項13】

前記第３方向における前記第２絶縁構造の幅は、２つの隣接する前記第１絶縁構造の間の距離以上である、請求項８に記載のダイナミックランダムアクセスメモリの製造方法。

【請求項14】

前記複数の第２開口部を形成するステップは、
底部反射防止コーティングを形成して、前記トレンチを満たすステップと、
前記底部反射防止コーティングの一部及び前記基板の一部を除去して、前記複数の第２開口部を形成するステップと、
をさらに含む、請求項８に記載のダイナミックランダムアクセスメモリの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、メモリ及びその製造方法に関し、特にダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）は揮発性メモリの一種に属し、複数のメモリセルから構成される。具体的には、各々のメモリセルは、主にトランジスタと、トランジスタによって制御されるキャパシタとから構成され、各々のメモリセルは、ワード線及びビット線によって電気的に接続されている。ダイナミックランダムアクセスメモリの集積度を向上させ、構成要素の動作速度を高速化し、小型の電子装置に対する消費者の要求を満たすといった、様々なニーズを満たすために、近年、埋め込みワード線ダイナミックランダムアクセスメモリ（埋め込みワード線ＤＲＡＭ）が開発されてきた。

【0003】

従来技術では、アクティブ領域と、アクティブ領域の間の絶縁領域とは、一般に、シャロートレンチアイソレーション構造を形成することにより画定されている。既存の技術では、埋め込みワード線は、通常、絶縁領域を貫いて配置されている。メモリの高集積化、構成要素サイズの縮小が進んだ場合、絶縁領域の面積を増加させることはビット線と絶縁領域との間のオーバーレイシフトの問題を減少させ得るが、絶縁領域がより大きくなると、アクティブ領域の面積を制限し、その結果、アクティブ領域とキャパシタコンタクトウィンドウ（capacitor contact window）との間の接触面積が減少する。アクティブ領域とキャパシタコンタクトウィンドウとの間の接触面積が小さくなると、アクティブ領域とキャパシタコンタクトウィンドウとの間の抵抗が増大し、それによって製品の信頼性が低下する。したがって、アクティブ領域とキャパシタコンタクトウィンドウとの間の接触領域を維持しながら、ビット線と絶縁領域との間のオーバーレイシフトの問題を回避し得る、ダイナミックランダムアクセスメモリ及びその製造方法を開発することが重要である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、アクティブ領域とキャパシタコンタクトウィンドウとの間の接触面積を維持しつつ、ビット線と絶縁領域との間のオーバーレイシフトの問題を回避し、それにより製品の信頼性を向上させ得る、ダイナミックランダムアクセスメモリを提供する。

【0005】

本発明は、また、ワード線構造の位置及び絶縁領域を同時に定義し得る、ダイナミックランダムアクセスメモリの製造方法を提供する。ビット線と絶縁領域との間のオーバーレイシフトの問題を回避することができるだけでなく、プロセスに必要なフォトマスクの数が減少するので、プロセス全体のコストを削減することができる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、基板、複数の第１絶縁構造、複数のワード線構造、複数の第２絶縁構造、及び複数の第３絶縁構造を備える、ダイナミックランダムアクセスメモリを提供する。複数の第１絶縁構造は、第１方向に沿って配置された複数のアクティブ領域を画定するように基板に配置され、複数のアクティブ領域及び複数の第１絶縁構造は、第１方向に沿って交互に配置される。複数のワード線構造は、複数のアクティブ領域及び複数の第１絶縁構造を貫く。複数のワード線構造は、第２方向に沿って配置され且つ第３方向に沿って延在し、第２方向は第３方向に対して垂直であり、第１方向は第２方向と所定の角度で交差する。複数の第２絶縁構造は、複数のワード線構造が複数のアクティブ領域と重ね合わされている基板の位置に配置され且つ２つの隣接する第１絶縁構造の間に配置されている。複数の第３絶縁構造は、複数のワード線構造を覆う。

【0007】

本発明は、以下のステップを含む、ダイナミックランダムアクセスメモリの製造方法を提供する。複数の第１絶縁構造を基板に形成して、第１方向に沿って配置された複数のアクティブ領域を画定する。ここで、複数のアクティブ領域と複数の第１絶縁構造とは第１方向に沿って交互に配置される。複数の第１絶縁構造の一部及び複数のアクティブ領域の基板の一部を除去して、第２方向に沿って配置され且つ第３方向に沿って延在する複数のトレンチを形成する。ここで、第２方向は第３方向と垂直であり、第１方向は第２方向と所定の角度で交差する。複数の第１絶縁構造の一部を除去して、複数のトレンチに複数の第１開口部を形成する。複数のアクティブ領域が複数のトレンチと重ね合わされている基板の一部を除去して、複数の第２開口部を形成する。ここで、第２開口部は２つの隣接する第１絶縁構造の間に位置し、複数の第２開口部の底面は、複数の第１開口部の底部よりも低い。複数の第２開口部に複数の第２絶縁構造を形成して、複数の第２開口部を満たす。複数のトレンチに複数のワード線構造を形成する。複数の第３絶縁構造を形成して、複数のワード線構造を覆い、複数のトレンチを満たす。

【発明の効果】

【0008】

上記によれば、本発明のダイナミックランダムアクセスメモリでは、ワード線構造を画定するプロセスにおいて、絶縁領域における第２絶縁構造及び第３絶縁構造の位置が同時に定義され得る。したがって、絶縁領域における第２絶縁構造、第３絶縁構造、及びワード線構造の間のオーバーレイシフトの問題を回避し得る。これにより、ダイナミックランダムアクセスメモリの異常リフレッシュの問題を回避し得る。この際、本プロセスにより製造されたダイナミックランダムアクセスメモリは、より広いキャパシタコンタクトウィンドウを維持しつつ、より狭い絶縁領域を有することができ、これにより、より低いキャパシタコンタクトウィンドウインピーダンス及びより高いメモリセルトランジスタ（Ｔｒ）チャネル開始電流を達成し得る。したがって、ダイナミックランダムアクセスメモリは、より良いデータ読み取り及び書き込み性能を有し得る。一方、プロセスに必要なフォトマスクの数が減少するので、プロセス全体のコストをも削減し得る。

【0009】

本開示の前述の特徴及び利点をより分かりやすくするために、以下に図を伴って実施形態を詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

添付の図面は、本発明のさらなる理解をもたらすために本明細書に添付され、そして本明細書に組み込まれ、その一部を構成する。図面は、本発明の実施形態を例示し、詳細な説明と共に、本発明の原理を説明するために用いられる。

【図1】図１Ａは、本発明の一実施形態に係るダイナミックランダムアクセスメモリの製造プロセスの概略上面図である。図１Ｂは、図１Ａの線Ａ−Ａ’に沿った概略断面図である。図１Ｃは、図１Ａの線Ｂ−Ｂ’に沿った概略断面図である。

【図2】図２Ａは、本発明の一実施形態に係るダイナミックランダムアクセスメモリの製造プロセスの概略上面図である。図２Ｂは、図２Ａの線Ａ−Ａ’に沿った概略断面図である。図２Ｃは、図２Ａの線Ｂ−Ｂ’に沿った概略断面図である。

【図3】図３Ａは、本発明の一実施形態に係るダイナミックランダムアクセスメモリの製造プロセスの概略上面図である。図３Ｂは、図３Ａの線Ａ−Ａ’に沿った概略断面図である。図３Ｃは、図３Ａの線Ｂ−Ｂ’に沿った概略断面図である。

【図4】図４Ａは、本発明の一実施形態に係るダイナミックランダムアクセスメモリの製造プロセスの概略上面図である。図４Ｂは、図４Ａの線Ａ−Ａ’に沿った概略断面図である。図４Ｃは、図４Ａの線Ｂ−Ｂ’に沿った概略断面図である。

【図5】図５Ａは、本発明の一実施形態に係るダイナミックランダムアクセスメモリの製造プロセスの概略上面図である。図５Ｂは、図５Ａの線Ａ−Ａ’に沿った概略断面図である。図５Ｃは、図５Ａの線Ｂ−Ｂ’に沿った概略断面図である。

【図6】図６Ａは、本発明の一実施形態に係るダイナミックランダムアクセスメモリの製造プロセスの概略上面図である。図６Ｂは、図６Ａの線Ａ−Ａ’に沿った概略断面図である。図６Ｃは、図６Ａの線Ｂ−Ｂ’に沿った概略断面図である。

【図7】図７Ａは、本発明の一実施形態に係るダイナミックランダムアクセスメモリの製造プロセスの概略上面図である。図７Ｂは、図７Ａの線Ａ−Ａ’に沿った概略断面図である。図７Ｃは、図７Ａの線Ｂ−Ｂ’に沿った概略断面図である。

【図8】図８Ａは、本発明の一実施形態に係るダイナミックランダムアクセスメモリの製造プロセスの概略上面図である。図８Ｂは、図８Ａの線Ａ−Ａ’に沿った概略断面図である。図８Ｃは、図８Ａの線Ｂ−Ｂ’に沿った概略断面図である。

【図9】図９Ａは、本発明の一実施形態に係るダイナミックランダムアクセスメモリの製造プロセスの概略上面図である。図９Ｂは、図９Ａの線Ａ−Ａ’に沿った概略断面図である。図９Ｃは、図９Ａの線Ｂ−Ｂ’に沿った概略断面図である。

【図10】図１０Ａは、本発明の一実施形態に係るダイナミックランダムアクセスメモリの製造プロセスの概略上面図である。図１０Ｂは、図１０Ａの線Ａ−Ａ’に沿った概略断面図である。図１０Ｃは、図１０Ａの線Ｂ−Ｂ’に沿った概略断面図である。

【図11】図１１Ａは、本発明の一実施形態に係るダイナミックランダムアクセスメモリの製造プロセスの概略上面図である。図１１Ｂは、図１１Ａの線Ａ−Ａ’に沿った概略断面図である。図１１Ｃは、図１１Ａの線Ｂ−Ｂ’に沿った概略断面図である。

【図12】図１２Ａは、本発明の一実施形態に係るダイナミックランダムアクセスメモリの製造プロセスの概略上面図である。図１２Ｂは、図１２Ａの線Ａ−Ａ’に沿った概略断面図である。図１２Ｃは、図１２Ａの線Ｂ−Ｂ’に沿った概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明は、実施形態の図面を参照しながら、より詳細に説明される。しかしながら、本発明は様々な異なる形状で実現することができ、本明細書に記載の実施形態に限定されるべきではない。図面中の層の厚さ及び領域の大きさは、明確性のために誇張され得る。同一又は類似の参照番号は、同一又は類似の構成要素を示し、以下の段落は繰り返されない。

【0012】

図１Ａ〜図１２Ａは、本発明の一実施形態に係るダイナミックランダムアクセスメモリの製造プロセスの概略上面図である。図１Ｂ〜図１２Ｂは、それぞれ図１Ａ〜図１２Ｚの線Ａ−Ａ’に沿った概略断面図である。図１Ｃ〜図１２Ｃは、それぞれ図１Ａ〜図１２Ａの線Ｂ−Ｂ’に沿った概略断面図である。

【0013】

図１Ａ〜図１Ｃを参照すると、本実施形態は、以下のステップを含む、ダイナミックランダムアクセスメモリの製造方法を提供する。まず、複数の第１絶縁構造１１０が基板１００に形成されて、第１方向Ｄ１に沿って配置された複数のアクティブ領域１２０が定義される。複数のアクティブ領域１２０及び複数の第１絶縁構造１１０は、第１方向Ｄ１に沿って交互に配置されている。一実施形態において、基板１００は、例えば、半導体基板、半導体化合物基板、又はセミコンダクタオーバーインシュレータ（ＳＯＩ）であってもよい。一実施形態では、複数の第１絶縁構造１１０を基板１００に形成する方法は、例えばフォトリソグラフィ・エッチングであるが、本発明はこれに限定されない。一実施形態では、複数の第１絶縁構造１１０を基板１００に形成するステップは、例えば、まず基板上にハードマスク層を形成する。ハードマスク層をマスクとして使用して、基板の一部が除去され、これにより、基板に複数のトレンチが形成され、複数のトレンチは第１方向Ｄ１に沿って配置される。次に、誘電性材料が複数のトレンチに満たされて、基板１００に複数の第１絶縁構造１１０が形成される。本実施形態では、第１絶縁構造１１０は、例えば、窒化ケイ素層１１２及び酸化ケイ素層１１４を含む。酸化ケイ素層１１４は、例えば、トレンチの側壁及び底面を覆うように、トレンチ内に共形に（conformally）形成される。窒化ケイ素層１１２は、例えば、酸化ケイ素層１１４の内面に形成され、トレンチに満たされているが、本発明はこれに限定されない。第１絶縁構造１１０は基板１００を複数のストリップパターンに切り離し、ストリップパターンは（図１Ａに示すように）アクティブ領域１２０となる。この段階で、第１絶縁構造１１０及びアクティブ領域１２０が形成される。一実施形態では、第１絶縁構造１１０の深さは、例えば、約３００ｎｍなど、２５０ｎｍから３３０ｎｍの間であるが、本発明はこれに限定されない。一実施形態では、第１絶縁構造１１０は、例えば、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）構造であるが、本発明はこれに限定されない。一実施形態では、第１方向Ｄ１は、例えば、Ｘ軸と非直交で且つ所定の角度で交差する。本実施形態では、第１方向Ｄ１は、例えば、角度θでＸ軸と交差し、角度θは、例えば、１５度〜２５度であるが、本発明はこれに限定されない。図１Ａを参照すると、図中の破線枠は、詳細は後述するが、後工程で絶縁領域１５０を形成するための所定の領域である。

【0014】

次に、図１Ａ〜２Ｃを参照すると、例えば、複数の第１絶縁構造１１０の一部及び複数のアクティブ領域１２０の基板１００の一部が除去されて、第２方向Ｄ２に沿って配置され且つ第３方向Ｄ３に沿って延存する複数のトレンチ１４０が形成される。一実施形態では、複数のトレンチ１４０を形成する方法は、例えばフォトリソグラフィ・エッチングであるが、本発明はこれに限定されない。一実施形態では、複数のトレンチ１４０を形成するステップは、例えば、基板１００にパターン化マスク１２２を形成することである。パターン化マスク１２２を形成する方法は、例えば、フォトリソグラフィ・エッチングであるが、本発明はこれに限定されない。それから、パターン化マスク１２２をマスクとして使用して、エッチング処理を行う。複数の第１絶縁構造１１０の一部及び複数のアクティブ領域１２０の基板１００の一部が除去されて、複数のトレンチ１４０が形成される。本ステップでは、例えば、基板１００と、第１絶縁構造１１０の窒化ケイ素層１１２及び酸化ケイ素層１１４とが、同時に除去される。一実施形態では、第２方向Ｄ２は、例えば、第３方向Ｄ３と垂直であり、第１方向Ｄ１は、例えば、第２方向Ｄ２と非直交で且つ所定の角度で交差する。本実施形態では、第２方向Ｄ２は、例えば、Ｘ軸と平行である。第３方向Ｄ３は、例えば、Ｙ軸と平行である。第１方向Ｄ１は、例えば、角度θで第２方向Ｄ２と交差し、角度θは、例えば、６５度〜７５度であるが、本発明はこれに限定されない。すなわち、本実施形態では、複数のトレンチ１４０は、Ｘ軸に沿って配置され且つＹ軸に沿って延存しているが、本発明はこれに限定されない。一実施形態では、パターン化マスク１２２の材料は、例えば酸化ケイ素であるが、本発明はこれに限定されない。本実施形態では、複数のトレンチ１４０が形成されたのち、後続の処理が直接行われ、パターン化マスク１２２は除去されない。本実施形態では、詳細は後述するが、複数のトレンチ１４０は、後工程でワード線構造を形成するための所定の位置である。

【0015】

次に、図２Ａ〜図３Ｃを参照すると、酸化ケイ素層１２４が形成される。酸化ケイ素層１２４は、トレンチ１４０及びパターン化マスク１２２の表面を、共形に覆う。図３Ｃに示すように、トレンチ１４０ａにおいて、酸化ケイ素層１２４は、基板１００ａ及び第１絶縁構造１１０ａ（窒化ケイ素層１１２ａ及び酸化ケイ素層１１４ａを含む）の上側表面を覆う。一実施形態では、酸化ケイ素層１２４を形成する方法は、例えば、化学気相成長法、物理気相成長法、又はスピンコーティング法であるが、本発明はこれに限定されない。

【0016】

次に、図３Ａ〜４Ｃを参照すると、酸化ケイ素層１２４の一部及び複数の第１絶縁構造１１０ａの一部が除去されて、トレンチ１４０ａに複数の第１開口部１４２が形成される。一実施形態では、酸化ケイ素層１２４の一部を除去することは、例えば、パターン化マスク１２２の上面及びトレンチの底面に位置する酸化ケイ素層１２４を除去することであり、残りの酸化ケイ素層１２４ａは、トレンチ１４０ｂの側壁に位置する。本実施形態では、本ステップにおいて、トレンチ１４０ａの底面の下にある第１絶縁構造１１０ａの一部を除去することがさらに含まれる。このため、残りの第１絶縁構造１１０ｂ（窒化ケイ素層１１２ｂ及び酸化ケイ素層１１４ｂを含む）の上面は、基板１００ａの上面よりも低い。この際、トレンチ１４０ｂの底部は、サドルフィン（saddle fin）形状を形成し、これは、後工程でセルトランジスタを形成するための構成として利用され得る。一実施形態では、酸化ケイ素層１２４の一部及び複数の第１絶縁構造１１０ａの一部を除去する方法は、例えば、エッチバック法であるが、本発明はこれに限定されない。

【0017】

次に、図４Ａ〜８Ｃを参照すると、複数のアクティブ領域１２０が複数のトレンチ１４０と重ね合わされている基板１００ａの一部が除去されて、複数の第２開口部１６０ｂが形成される。第２開口部１６０ｂは、２つの隣接する第１絶縁構造１１０ｃの間に位置しており、複数の第２開口部１６０ｂの底面は、複数の第１開口部１４２の底面よりも低い。詳細なステップについては、後述する。

【0018】

まず、図４Ａ〜図５Ｃを参照すると、底部反射防止コーティング（ＢＡＲＣ）１２６が形成されている。底部反射防止コーティング１２６は、トレンチ１４０ｂを満たし、パターン化マスク１２２の上面を覆っている。図５Ｃに示すように、トレンチ１４０ｂにおいて、底部反射防止コーティング１２６は、基板１００ａ及び第１絶縁構造１１０ｂの表面を覆っている。一実施形態では、底部反射防止コーティング１２６を形成する方法は、例えば、化学気相成長法、物理気相成長法、又はスピンコーティング法であるが、本発明はこれに限定されない。一実施形態では、底部反射防止コーティング１２６の材料には、例えば、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、又はそれらの組み合わせが含まれるが、本発明はこれに限定されない。

【0019】

次に、図５Ａ〜図６Ｃを参照すると、フォトレジスト層１２８が、底部反射防止コーティング１２６の上に形成されている。フォトレジスト層１２８は、絶縁領域１５０の所定の領域を画定するために使用される。すなわち、フォトレジスト層１２８は、底部反射防止コーティング１２６の上面を覆い、図６Ａの実線枠領域である、絶縁領域１５０の所定の形成領域のみを露出させる。そして、フォトレジスト層１２８をマスクとして使用して、露出された底部反射防止コーティング１２６が除去され、これにより、絶縁領域１５０に第２開口部１６０が形成される。一実施形態では、第３方向Ｄ３における第２開口部１６０の幅ｗ１は、例えば、２つの第１絶縁構造１１０ｂの間の距離ｄ１以上である。図６Ａ〜図６Ｃに示すように、本実施形態では、第３方向Ｄ３における第２開口部１６０の幅ｗ１は、例えば、２つの第１絶縁構造１１０ｂの間の距離ｄ１よりわずかに大きい。このため、フォトレジスト層１２８をマスクとして使用して、露出された底部反射防止コーティング１２６が除去されたのち、第２開口部１６０は、基板１００ａの一部及び第１絶縁構造１１０ｂ（窒化ケイ素層１１２ｂ及び酸化ケイ素層１１４ｂを含む）の上面を露出させるが、本発明はこれに限定されない。他の実施形態では、第３方向Ｄ３における第２開口部１６０の幅ｗ１は、例えば、２つの第１絶縁構造１１０ｂの間の距離ｄ１と等しくてもよい。この場合、第２開口部１６０は、基板１００ａの一部の上面のみを露出させる。更に、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、本実施形態では、第４方向Ｄ４における第２開口部１６０の幅ｗ２は、例えば、第４方向Ｄ４におけるトレンチ１４０ｂの距離ｄ２よりもわずかに大きく、ここで、第４方向Ｄ４は、例えば、第１方向Ｄ１に対して垂直である。このため、フォトレジスト層１２８をマスクとして使用して、露出した底部反射防止コーティング１２６が除去されたのち、第２開口部１６０は、基板１００ａの一部の上面と、酸化ケイ素層１２４ａの一部の側壁及び上面とを露出させるが、本発明はこれに限定されない。

【0020】

次に、図６Ａ〜図７Ｃを参照すると、フォトレジスト層１２８をマスクとして引き続き使用して、基板１００ａの露出した一部及び第１絶縁構造１１０ｂの一部が除去されて、第２開口部１６０ａが形成される。一実施形態では、第２開口部１６０ａの底面は、例えば、第１絶縁構造１１０ｃの底面と同一平面上にある。他の実施形態では、第２開口部１６０ａの底面は、例えば、第１絶縁構造１１０ｃの底面よりも低い。一実施形態では、第２開口部１６０ａを形成する方法は、例えば、エッチング法である。エッチング法は、例えば、異方性エッチング、等方性エッチング、又はそれらの組み合わせである。本実施形態において、エッチング法は、異方性プラズマエッチングと等方性プラズマエッチングとの組み合わせであってもよく、或いは、異方性プラズマエッチングとウェットエッチングとの組み合わせであってもよいが、本発明はこれに限定されない。本実施形態では、第２開口部１６０は、（図６Ｃに示すように）基板１００ａの一部及び第１絶縁構造１１０ｂの一部の上面を露出させる。このため、フォトレジスト層１２８をマスクとして引き続き使用して、基板１００ａの露出した一部及び第１絶縁構造１１０ｂの一部が除去されたのち、第２開口部１６０ａは、（図７Ｃに示すように）基板１００ｂの一部の上面及び第１絶縁構造１１０ｃ（窒化ケイ素層１１２Ｃ及び酸化ケイ素層１１４Ｃを含む）の一部の側壁を露出させる。本実施形態では、本ステップは、例えば、基板１００ａの一部、並びに第１絶縁構造１１０ｂの窒化ケイ素層１１２ｂの一部及び酸化ケイ素層１１４ｂの一部を除去することを含み得ることに注意されたい。他の実施形態では、本ステップは、例えば、基板１００ａの一部及び第１絶縁構造１１０ｂの酸化ケイ素層１１４Ｂの一部を除去することを更に含んでもよい。あるいは、他の実施形態では、本ステップは、基板１００ａの一部のみを除去してもよい。言い換えると、本ステップにより除去される部分は、第３方向Ｄ３での第２開口部１６０の幅ｗ１と２つの第１絶縁構造１１０ｂの間の距離ｄ１との関係に依存し、本実施形態では、第２開口部１６０ａにおいて、２つの隣接する残りの第１絶縁構造１１０ｃの間に基板が存在しなくなるまでの部分である。すなわち、詳細は後述するが、後工程で形成される第２絶縁構造と第１絶縁構造１１０ｃとの間に基板が存在しない。図７Ｂに示すように、本実施形態では、フォトレジスト層１２８をマスクとして引き続き使用して、基板１００ａの露出した一部が除去されたのち、第２開口部１６０ａが、基板１００ｂの一部の側壁及び底面、酸化ケイ素層１２４ａの一部の側壁及び上面、並びにパターン化マスク１２２の一部の上面を露出させるが、本発明はこれに限定されない。

【0021】

次に、図７Ａ〜図８Ｃを参照すると、フォトレジスト層１２８及び残りの底部反射防止コーティング１２６ａが除去されて、絶縁領域１５０を形成する後続プロセスが継続される。図８Ｃを参照すると、第２開口部１６０ｂの底面は、第１絶縁構造１１０ｃの上面より低い。

【0022】

次に、図８Ａ〜図１０Ｃを参照すると、複数の第２絶縁構造１７０が複数の第２開口部１６０ｂに形成され、複数の第２開口部１６０ｂが満たされる。一実施形態では、例えば、第２開口部１６０ｂの底面が第１絶縁構造１１０ｃの底面と同一平面上にある場合、形成された第２絶縁構造１７０の底部は、複数の第１絶縁構造１１０ｃの底部と同一平面上にある。他の実施形態では、例えば、第２開口部１６０ｂの底面が第１絶縁構造１１０ｃの底面より低い場合、形成された第２絶縁構造１７０の底部は、複数の第１絶縁構造１１０ｃの底部より低い。上記の２つのケースでは、絶縁領域１５０の第２絶縁構造１７０は、寄生金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（寄生ＭＯＳＦＥＴ）及びロウハンマー（row hammer）の疑いを回避することができ、第２絶縁構造１７０の底部が低いほど、絶縁効果が良好になる。詳細なステップについては、後述する。

【0023】

まず、図８Ａ〜図９Ｃを参照すると、酸化ケイ素層１３０が形成されており、例えば、酸化ケイ素層１３０は、トレンチ１４０ｂ内に共形に形成されて、トレンチ１４０ｂの側壁の一部及び底面を覆う。具体的には、図８Ｂを参照すると、上記のステップにおいて、トレンチ１４０ｂの側壁の一部は酸化ケイ素層１２４ａによって覆われている。このため、本ステップでは、図９Ｂに示すように、酸化ケイ素層１３０が、例えば、トレンチ１４０ｂの露出した側壁及び底面に形成される。すなわち、この際、トレンチ１４０ｂの側壁は、酸化ケイ素層１３０及び酸化ケイ素層１２４ａによって覆われており、トレンチ１４０ｂの底面で露出した基板１００ｂ及び第１絶縁構造１１０ｃの露出した表面が、酸化ケイ素層１３０に覆われている。本実施の形態では、酸化ケイ素層１３０を形成する方法は、例えば、内側酸化（inner oxidation）であるが、本発明はこれに限定されない。次に、窒化ケイ素層１３２が形成され、例えば、窒化ケイ素層１３２は、トレンチ１４０ｂを満たし、パターン化マスク１２２の上面を覆う。一実施形態では、窒化ケイ素層１３２を形成する方法は、例えば、化学気相成長法であるが、本発明はこれに限定されない。

【0024】

次に、図９Ａ〜図１０Ｃを参照すると、窒化ケイ素層１３２の一部が除去されて、トレンチ１４０ｃが形成される。残りの窒化ケイ素層１３２ａの上面は、第１絶縁構造１１０ｃを覆う酸化ケイ素層１３０の上面と実質的に同一平面上にある。具体的には、トレンチ１４０ｃの底面は、交互に配置された、複数の凹部Ｒ１及び複数の凸部Ｒ２を有し、残りの窒化ケイ素層１３２ａ及びそれと隣り合う２つの第１絶縁構造１１０ｃが凹部Ｒ１に位置し、残りの基板１００ｂが凸部Ｒ２に位置する。一実施形態では、窒化ケイ素層１３２の一部を除去する方法は、例えば、ウェットエッチング法などのエッチバック法であるが、本発明はこれに限定されない。ここで、絶縁領域１５０の残りの窒化ケイ素層１３２ａは、第２絶縁構造１７０を構成することに留意されたい。

【0025】

次に、図１０Ａ〜図１２Ｃを参照すると、ワード線構造１３７がトレンチ１４０ｃに形成されている。そして、第３絶縁構造１３８が形成されて、ワード線構造１３７が覆われ、トレンチ１４０ｃが満たされる。詳細なステップについては、後述する。

【0026】

まず、図１０Ａ〜図１１Ｃを参照すると、トレンチ１４０ｃが初めに前洗浄され、トレンチ１４０ｃの表面の不純物が除去される。一実施形態では、トレンチ１４０ｃは、例えば、希フッ酸（ＤＨＦ）を用いて前洗浄されるが、本発明はこれに限定されない。それから、ゲート酸化物層１３３が形成される。図１１Ｂに示すように、本実施形態では、ゲート酸化物層１３３は、例えば、トレンチ１４０ｃの底面及び側壁に共形に形成される。すなわち、図１１Ｃに示すように、トレンチ１４０ｃの底面の凹部Ｒ１において、ゲート酸化物層１３３は、第２絶縁構造１７０の上面を覆い、２つの隣接する第１絶縁構造１１０ｃ上の酸化ケイ素層１３０を覆うが、本発明はこれに限定されない。次に、ライナー層１３４が形成される。本実施形態では、ライナー層１３４は、例えば、バッファ層として、ゲート酸化物層１３３を同形に覆う。一実施形態では、ライナー層１３４の材料には、例えば、窒化チタン、窒化タングステン、窒化タンタル、又はそれらの組み合わせが含まれる。それから、導電性材料層１３６が形成されて、トレンチ１４０ｃが満たされる。一実施形態では、導電性材料層１３６は、例えば、金属材料、バリアメタル材料、又はそれらの組み合わせである。本実施形態では、導電性材料層１３６の材料は、例えば、タングステンであるが、本発明はこれに限定されない。一実施形態では、ライナー層１３４及び導電性材料層１３６を形成する方法は、例えば、スパッタリング法、電気メッキ法、又は電子ビーム蒸着法を含むが、本発明はこれらに限定されない。

【0027】

次に、図１１Ａ〜図１２Ｃを参照すると、導電性材料層１３６の一部及びライナー層１３４の一部が除去されて、ワード線構造１３７が形成される。すなわち、残りの導電性材料層１３６及びライナー層１３４ａは、ワード線構造１３７を構成する。一実施形態では、導電性材料層１３６の一部及びライナー層１３４の部分を除去する方法は、例えば、エッチバック法である。一実施形態では、ワード線構造１３７の上面は、例えば、基板１００ｂの上面より低い。次に、第３絶縁構造１３８が形成され、ワード線構造１３７が覆われ、トレンチが満たされる。一実施形態では、第３絶縁構造１３８を形成する方法は、例えば、最初に誘電性材料層を形成して、トレンチを満たし、ワード線構造１３７及びパターン化マスク１２２の上面を覆う。最後に、誘電性材料層の一部及びパターン化マスク１２２の一部が除去される。残りの誘電性材料層は、第３絶縁構造１３８である。一実施形態では、残りのパターン化マスク１２２ａの上面は、第３絶縁構造１３８の上面と同一平面上にあるが、本発明はこれに限定されない。この際、キャパシタコンタクトウィンドウ、ビット線などの、後続の半導体の構成要素のプロセスが続けられ得る。例えば、図１２ａに示すように、図中の実線枠は、例えば、キャパシタコンタクトウィンドウ１８０を形成するための所定の領域とすることができ、図中の第２方向Ｄ２に沿って延在し且つ第３方向Ｄに沿って配置された複数のストリップパターンは、例えば、ビット線構造１９０を形成するための所定の領域であってもよいが、本発明はこれに限定されない。

【0028】

本発明の実施形態では、絶縁領域１５０は、下から上に、第２絶縁構造１７０、ワード線構造１３７、及び第３絶縁構造１３８の三層構造を含み得ることに留意されたい。ワード線構造１３７を画定するプロセスにおいて、第２絶縁構造１７０及び第３絶縁構造１３８の位置を同時に画定することができ、ここで、絶縁領域１５０内の第３絶縁構造１３８の上端は、ワード線構造１３７によって定義される。さらに、本発明の実施形態では、フォトマスクは、ワード線構造１３７を規定するために、一度だけ開放される必要がある。このため、従来のプロセスに比べて、本実施形態では、ワード線構造１３７、第２絶縁構造１７０、及び第３絶縁構造１３８の位置を別々に定義する必要がない。絶縁領域１５０での第２絶縁構造１７０及び第３絶縁構造１３８と、ワード線構造１３７との間のオーバーレイシフトの問題が回避され得る。これにより、ダイナミックランダムアクセスメモリの異常リフレッシュの問題が回避され得る。さらに、本発明の実施形態によって製造されたダイナミックランダムアクセスメモリは、より広いキャパシタコンタクトウィンドウ１８０を維持しつつ、より狭い絶縁領域１５０を有することができ、これにより、より低いキャパシタコンタクトウィンドウインピーダンス及びより高いメモリセルＴｒチャネル開始電流を達成し得る。したがって、ダイナミックランダムアクセスメモリは、より良いデータ読み取り及び書き込み性能を有し得る。

【0029】

上記に加え、本発明の実施形態は、ダイナミックランダムアクセスメモリをもまた提供する。図１２Ａ〜図１２Ｃを参照すると、ダイナミックランダムアクセスメモリは、基板１００ｂ、複数の第１絶縁構造１１０ｃ、複数のワード線構造１３７、複数の第２絶縁構造１７０、及び複数の第３絶縁構造１３８を含んでいる。複数の第１絶縁構造１１０ｃは、第１方向Ｄ１に沿って配置された複数のアクティブ領域１２０を画定するように、基板１００ｂ内に配置され、ここで、複数のアクティブ領域１２０及び複数の第１絶縁構造１００ｃは、第１方向Ｄ１に沿って交互に配置されている。複数のワード線構造１３７は、複数のアクティブ領域１２０及び複数の第１絶縁構造１１０ｃを貫き、複数のワード線構造１３７は、第２方向Ｄ２に沿って配置され且つ第３方向Ｄ３に沿って延存し、ここで、第２方向Ｄ２は第３方向Ｄ３と垂直であり、第１方向Ｄ１は第２方向Ｄ２と非直交で且つ所定の角度で交差する。複数の第２絶縁構造１７０は、複数のワード線構造１３７が複数のアクティブ領域１２０と重ね合わされている基板１００ｂの位置に配置され且つ２つの隣接する第１絶縁構造１１０ｃの間に配置されている。複数の第３絶縁構造１３８は、複数のワード線構造１３７を覆っている。

【0030】

一実施形態では、第１絶縁構造１１０ｃ及び第２絶縁構造１７０は、それらの間に少なくとも１つの酸化物層を有する。一実施形態では、酸化物層の材料には、例えば、酸化ケイ素が含まれるが、本発明はこれに限定されない。図１２Ｃを参照すると、本実施形態では、第１絶縁構造１１０ｃと第２絶縁構造１７０との間にある酸化物層の上半分は、酸化ケイ素層１３０を有し、第１絶縁構造１１０ｃと第２絶縁構造１７０との間にある酸化物層の下半分は、酸化ケイ素層１３０及び酸化ケイ素層１１４ｃを有するが、本発明はこれに限定されない。他の実施形態では、第１絶縁構造１１０ｃと第２絶縁構造１７０との間にある酸化物層は、酸化ケイ素層１３０のみを有し得る。他の実施形態では、第１絶縁構造１１０ｃ及び第２絶縁構造１７０はそれらの間に少なくとも１つの酸化物層を有する限り、第１絶縁構造１１０ｃと第２絶縁構造１７０との間にある酸化物層は、酸化ケイ素層１３０及び酸化ケイ素層１１４ｃを同時に有し得る。

【0031】

一実施形態では、ワード線構造１３７の側壁上の酸化物層は、酸化ケイ素層１２４ａ及び酸化ケイ素層１３０を含み、トレンチ１４０ｃの底面の凸部Ｒ２の上面の部分は、酸化ケイ素層１２４ａであって、トレンチ１４０ｃの底面の凸部Ｒ２の上面より下の部分は、酸化ケイ素層１３０である。さらに、第２絶縁構造１７０の側壁及び底面上の酸化物層は、酸化ケイ素層１３０である。一実施形態では、例えば、酸化ケイ素層１３０の厚さは、ゲート酸化物層１３３ａの厚さよりも厚いが、本発明はこれに限定されない。

【0032】

要約すると、本発明のダイナミックランダムアクセスメモリでは、ワード線構造を定義するプロセスにおいて、絶縁領域における第２絶縁構造及び第３絶縁構造の位置が同時に定義され得る。このため、絶縁領域内の第２絶縁構造及び第３絶縁構造とワード線構造との間のオーバーレイシフトの問題が回避され得る。これにより、ダイナミックランダムアクセスメモリの異常リフレッシュの問題が回避され得る。この際、本プロセスによって製造されたダイナミックランダムアクセスメモリは、より広いキャパシタコンタクトウィンドウを維持しつつ、より狭い絶縁領域を有することができ、これにより、より低いキャパシタコンタクトウィンドウインピーダンス及びより高いメモリセルＴｒチャネル開始電流を達成し得る。それにより、ダイナミックランダムアクセスメモリは、より良いデータ読み取り及び書き込み性能を有し得る。一方、プロセスに必要なフォトマスクの数が減少するので、プロセス全体のコストもまた削減され得る。

【0033】

上述の実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明の精神から逸脱することなく、説明した実施形態の修正を行い得ることは、当業者には明らかであろう。したがって、本発明の範囲は、上記の詳細な説明ではなく、添付の特許請求の範囲によって定義される。

【産業上の利用可能性】

【0034】

本発明のダイナミックランダムアクセスメモリ及びその製造方法は、メモリ装置及びその製造方法に適用することができる。

【符号の説明】

【0035】

１００、１００ａ、１００ｂ：基板
１１０、１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ：第１絶縁構造
１１２、１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１３２、１３２ａ：窒化ケイ素層
１１４、１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１２４、１２４ａ、１３０：酸化ケイ素層
１２０：アクティブ領域
１２２：パターン化マスク
１２６、１２６ａ：底部反射防止コーティング
１２８：フォトレジスト層
１３３、１３３ａ：ゲート酸化物層
１３４、１３４ａ：ライナー層
１３６、１３６ａ：導電性材料層
１３７：ワード線構造
１３８：第３絶縁構造
１４０、１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ：トレンチ
１４２：第１開口部
１５０：絶縁領域
１６０、１６０ａ、１６０ｂ：第２開口部
１７０：第２絶縁構造
１８０：キャパシタコンタクトウィンドウ
１９０：ビット線構造
Ａ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’：線
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４：方向
ｄ１、ｄ２：距離
Ｒ１：凹部
Ｒ２：凸部
ｗ１、ｗ２：幅
θ：角度

【図1A】

【図1B-C】

【図2A】

【図2B-C】

【図3A】

【図3B-C】

【図4A】

【図4B-C】

【図5A】

【図5B-C】

【図6A】

【図6B-C】

【図7A】

【図7B-C】

【図8A】

【図8B-C】

【図9A】

【図9B-C】

【図10A】

【図10B-C】

【図11A】

【図11B-C】

【図12A】

【図12B-C】