JP2001007304A - ダマシンFeRAMセル構造およびその製造方法 - Google Patents
ダマシンFeRAMセル構造およびその製造方法Info
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Abstract
供する。 【解決手段】 強誘電体キャパシタ構造により、貴金属
キャパシタ電極およびトランジスタの電極との間の直接
接続が可能である。この直接接続は処理ステップおよび
キャパシタとトランジスタとの間の電気抵抗を最小化す
る。ダマシンキャパシタ電極の形成プロセスにより、貴
金属のエッチングの課題はさほど重要ではない。貴金属
キャパシタ電極が使用されるかどうかには関係なく、ダ
マシン形成プロセスにより、大きくかつスペースが有効
なキャパシタを可能にする。更に、ダマシンキャパシタ
形成プロセスを用いて、電気的インターレベル相互接続
をトランジスタのドレインに対して、同時に形成し得
る。本発明の別の局面においては、強誘電体キャパシタ
のデュアルダマシンが提供される。
Description
(IC)の製造に関し、詳細には、3次元、1トランジ
スタ/1キャパシタ(1T/1C)型、強誘電体構造の
製造に関する。
強誘電体キャパシタに使用される。貴金属の使用は、そ
れらの固有の化学的耐性によって動機付けられる。この
特性は、強誘電体キャパシタの製造において見られる条
件のように、高温酸素アニール条件のもとでは特に望ま
しい。さらに、貴金属と強誘電体材料との間の化学的相
互作用、例えば、ペロブスカイト金属酸化物は無視し得
る。
され、強誘電体材料とは分離される。それらの電極の1
つあるいは両方の電極はしばしば、トランジスタ電極
と、あるいは電気的に導電性のあるトレースとIC内に
おいて接続されている。周知のように、これらの強誘電
体デバイスは、ヒステリシスループで表された電荷と電
圧との間の関係を有し、電極への印加電圧に応じて分極
し得る。メモリデバイスで使用される場合、分極された
強誘電体デバイスは、「1」あるいは「0」を表すよう
に使用され得る。これらのメモリデバイスはしばしば、
ferro−RAMあるいはFeRAMと呼ばれる。強
誘電体デバイスは不揮発性である。すなわち、そのデバ
イスは、強誘電体材料が埋め込まれているICから電力
が取り除かれた後でも、分極した状態のままである。
ことには課題がある。白金(Pt)、イリジウム(I
r)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)および他
の貴金属は、標準的なエッチング技術によって除去し難
いことで有名である。従って、電極領域を形成するため
の選択的エッチングに依存した、従来の金属堆積技術に
よって貴金属電極を形成することは困難である。その結
果、トランジスタ電極を貴金属の強誘電体キャパシタ電
極に電気的に接続するために、余分な処理ステップが、
製造処理に加えられなければならない。
nsによって発明され、1999年3月3日に、Att
orney Docket第SMT363号として出願
された、「Chemically Active Sl
urry for the Patterning o
f Noble Metals and Method
for Same」と題する、同時係属中の特許出願
第09/247,655号において、貴金属薄膜を取り
除くためにCMP処理を使用する方法が記述されてい
る。上述の同時係属中の特許出願は、本明細書中で参考
として援用する。
に必要とされる複雑な処理ステップなく、貴金属を使用
して、強誘電体電極を製造することができれば有利であ
る。
く、トランジスタ電極に直接隣接して、貴金属電極を製
造することができれば有利である。強誘電体キャパシタ
の下部電極とトランジスタ電極との間の抵抗を最小限に
することができれば有利である。
増加させることなく、強誘電体キャパシタと関連するキ
ャパシタンスを、増加させることができれば有利であ
る。
むトランジスタ、および強誘電体キャパシタを備えて、
提供される。強誘電体キャパシタは貴金属を含む下部電
極層を含み、トランジスタソースの上に直接位置し、そ
のトランジスタソースと接触している。強誘電体薄膜は
下部電極層の上に位置し、上部電極層は強誘電体薄膜の
上に位置している。この方法において貴金属電極は、ソ
ースと下部電極との間の任意の介在構造を有することな
く形成される。
スタ上に堆積され、バイアは、バイア側壁によって、I
C絶縁体上部表面とソースとの間に形成されている。下
部電極はバイア側壁およびソースの上に位置するように
形成されている。強誘電体薄膜は下部電極上に形成され
て、上部電極は強誘電体薄膜上に形成されている。この
方法において、3次元キャパシタ構造は、強誘電体を覆
う上部電極の連続した裏打ちにより、バイアにおいて、
下部電極上に形成される。従って、そのバイアの直径
は、少なくとも下部電極の2つの厚さ、強誘電体材料の
2つの厚さ、および上部電極の少なくとも1つの厚さを
有する。
amascene)構造は、第1のバイアに加えて第1
のトレンチを有するIC絶縁体上に形成される。そし
て、下部電極、強誘電体薄膜および上部電極は、層状に
されて、バイアおよびトレンチの下部および側壁の上に
あり、それにより強誘電体キャパシタの容量が増加され
得る。そのトレンチは、スペースを保つためにトランジ
スタゲート電極の上に形成され得る。
レインに対して、強誘電体キャパシタの形成と同時に形
成される。その時、バイアが形成され、それはIC絶縁
体上部表面からドレインまで広がっている。下部電極材
料は、露出したドレイン領域およびドレインバイア側壁
の上に形成される。下部電極材料は、ドレインと上部の
金属堆積層との間に相互接続を提供する。典型的に、強
誘電体薄膜は、下部電極材料の上に、ドレインバイアで
形成される。そのドレインバイアは、関連IC技術によ
る接触ホールサイズの最小サイズにすぎない直径およ
び、そのバイアを裏打ちする下部電極の2つの厚さを有
する。
また提供される。上記方法は、 a)トランジスタを形成するステップと、 b)トランジスタのソースの直上に、貴金属を含む、強
誘電体キャパシタ下部電極を形成するステップを含む。
その強誘電体キャパシタは、介在する電気コネクタを有
することなく、ソースと下部電極との間に形成される。
ステップb)に先行して、追加のステップは、 a1)上部表面がソースの上にある、IC絶縁体層を形
成するステップと、 a2)バイア下部およびバイア側壁とともに、バイア開
口部を形成し、そのバイア開口部がIC絶縁体層上部表
面からトランジスタの第1の電極の選択領域まで広が
り、それによりダマシン強誘電体キャパシタ構造が形成
されるステップである。ステップb)は、バイアの下部
およびバイア側壁の上に、下部電極を形成するステップ
を含む。ステップb)に続く更なるステップは、 c)下部電極の上に強誘電体薄膜を形成するステップ
と、 d)その強誘電体薄膜の上に上部電極層を形成し、それ
によりバイア下部および側壁が、下部電極の上で、強誘
電体薄膜の上の上部電極で裏打ちされるステップであ
る。
上部表面、バイア側壁およびソースの上に均等に堆積さ
せるステップを含む。次いで、下部電極材料は、IC絶
縁体上部表面の上にあり、取り除かれる。その除去プロ
セスは、a)IC絶縁体上部表面およびソース上に窒化
物を堆積させるプロセス、b)IC絶縁体上部表面上の
窒化物、および下部電極材料を除去するための、化学的
機械研磨(CMP)および、c)前記ステップにおいて
除去されていない、ソースの上のバイアにある窒化物を
除去するためのエッチングであって、それにより、下部
電極材料が、第1のバイア側壁およびソース上にあるよ
うに残されるプロセスを含む。窒化物は、IC絶縁体材
料が酸化物である場合、2つの材料の間のエッチング選
択性のために、特に有用である。
な堆積および、ステップd)における上部電極材料の適
切な堆積の後、ステップe)は第1のIC絶縁体上部表
面の上にある上部電極材料をエッチングする。典型的
に、IC絶縁体上部表面上の強誘電体薄膜は、同様のプ
ロセスで除去される。
同時に、トランジスタのドレインに対して形成される。
ステップa2)は、IC絶縁体層上部表面からドレイン
まで広がる第2のバイアを形成するステップを含む。ス
テップb)は、ドレインおよびドレインバイア側壁の上
に、下部電極層を形成する。典型的に、ステップc)は
下部電極層の上に強誘電体薄膜を形成するが、それは必
要ではない。
トレンチ下部を含む第1のIC絶縁体に、デュアルダマ
シン開口部を、バイアおよびトレンチ下部、並びにバイ
アおよびトレンチ側壁と共に形成するステップを含む。
ステップb)は、トランジスタ第1の電極の上に、デュ
アルダマシン開口部において、強誘電体キャパシタ下部
電極を形成するステップを含む。特に、ステップb)
は、第1のバイア、第1のトレンチ下部および側壁の上
に、下部電極材料を均等に堆積させるステップを含み、
ステップc)は下部電極上に強誘電体材料を均等に堆積
させるステップを含み、更にステップd)は強誘電体の
上に上部電極層を均等に堆積させる方法を含む。
電極を含むトランジスタ、および強誘電体キャパシタを
備える強誘電体デバイスであって、該強誘電体キャパシ
タが、該トランジスタの第1の電極の選択領域の直上の
貴金属を含む第1の下部電極層と、該第1の下部電極層
上の第1の強誘電体薄膜と、該強誘電体薄膜上の第1の
上部電極層とを備え、それにより強誘電体キャパシタ
が、該トランジスタの第1の電極と該第1の下部電極と
の間で直接接続する構造を有することなく形成される。
第1の電極上に、上部表面を有する第1の誘電体インタ
ーレベルを更に備える強誘電体デバイスであって、該誘
電体インターレベルが、該第1の誘電体インターレベル
上部表面から該トランジスタの第1の電極の選択領域ま
で広がる、第1のバイアを第1のバイア側壁と共に含
み、前記第1の下部電極が、該第1の誘電体インターレ
ベルの第1のバイア上にあり、該第1のバイア側壁、お
よび該トランジスタの第1の電極の選択領域を裏打ちし
てもよい。
壁を裏打ちする前記第1の強誘電体薄膜が前記第1の下
部電極上にあり、該第1のバイア側壁を裏打ちする前記
第1の上部電極が該第1の強誘電体薄膜上にあり、それ
によって3次元キャパシタ構造が形成されてもよい。
第1の直径(D1)を有し、前記第1の下部電極が厚さ
(TBE)を有し、前記第1の上部電極が厚さ(TTE)を
有し、前記第1の強誘電体薄膜が厚さ(TF)を有し、
更にD1が約2(TBE)+(T TE)+2(TF)よりも大
きい。
0.1から0.2マイクロメートルの範囲にあり、TF
は約0.1から0.4マイクロメートルの範囲にあって
もよい。
が、Pt、Ir、Pd、Rh、IrO2および合金を含
むグループから選択された材料、および上述の貴金属の
化合物から作られてもよい。
薄膜が、鉛ゲルマニウム酸化物(PGO)、PbZr
1-xTixO3(PZT)、SrBi2Ta2O9(SB
T)、SrBi2(Ta1-xNbx)2O9(SBTN)、
(Pb1-xLax)TiO3(PLT)、および(Pb1-x
Lax)(Zr1-YTiY)O3(PLZT)を含むグルー
プから選択された材料から作られてもよい。
第1の電極がソースである。
ンターレベル(interlevel)が、前記第1の
バイアに加えて第1のトレンチを含み、該第1のバイア
および第1のトレンチ側壁を有するデュアルダマシン開
口部を形成し、かつ、該誘電体インターレベルはトレン
チ下部を有し、前記第1の下部電極、前記第1の強誘電
体薄膜および前記第1の上部電極が、該第1のバイアお
よび該第1のトレンチ側壁、並びに該第1のトレンチ下
部および前記トランジスタの第1の電極の選択領域の上
にあり、それにより前記強誘電体キャパシタの容量を大
きくする。
ランジスタがゲート電極を含み、前記第1の誘電体イン
ターレベルが該ゲート電極の上に形成され、更に前記デ
ュアルダマシントレンチが、該ゲート電極の上に、少な
くとも部分的に形成され、それにより、該トランジスタ
の周りのスペースが最適に使用される。
第2の電極を含み、前記第1の誘電体インターレベルが
該トランジスタの第2の電極の上にあり、該第1の誘電
体インターレベルが、該第1の誘電体インターレベル上
部表面から該トランジスタの第2の電極の選択領域まで
広がる第2のバイアを、第2のバイア側壁と共に含み、
該トランジスタの第2の電極の選択領域の直上にある第
2の下部電極であって、該第2の下部電極が該第2のバ
イア上にあり、該第2のバイア側壁を裏打ちする該第2
の下部電極を更に含み、それによって、電気的相互接続
が、該第1の誘電体インターレベルを通じて該トランジ
スタの第2の電極に対して作られてもよい。
上にある第2の強誘電体薄膜を更に含んでもよい。
ンターレベルの第2のバイアが、第2の直径(D2)を
有し、前記第2の下部電極が厚さ(TBE)を有し、DOC
が最小直径の接触ホールサイズであり、更にD2が約2
(TBE)+DOCよりも大きい。
クロメートルである。
ランジスタと、該トランジスタの第1の電極上にある上
部表面を有する第1の誘電体インターレベルと、を備え
る強誘電体デバイスであって、該第1の誘電体インター
レベルが、該第1の誘電体インターレベルの上部表面か
ら該トランジスタの第1の電極の選択領域まで広がる第
1のバイアを、第1のバイア側壁と共に含み、かつ、該
トランジスタの第1の電極の選択領域の直上にある第1
の下部電極を備える強誘電体キャパシタであって、該下
部電極が該第1のバイアの上にあり、該第1のバイア側
壁および該トランジスタの第1の電極の選択領域を裏打
ちし、該第1の下部電極上の第1の強誘電体薄膜と、該
強誘電体薄膜上にある第1の上部電極と、を更に備える
強誘電体キャパシタであって、それにより該強誘電体キ
ャパシタが、該トランジスタの第1の電極と該下部電極
との間で中間の接触構造を有することなく形成される該
強誘電体キャパシタと、を備えてもよい。
方法は、強誘電体デバイスを形成する方法であって、該
方法は、a)第1の電極を含むトランジスタを形成する
ステップと、b)貴金属を含み、該トランジスタの第1
の電極の直上にある強誘電体キャパシタの第1の下部電
極を形成し、それにより該強誘電体キャパシタが該トラ
ンジスタの第1の電極と前記第1の下部電極との間に電
気的コネクタを介在することなく形成されるステップと
を包含する。
方法は、前記ステップa)に続く、ステップであって、
a1)前記トランジスタの第1の電極上にある上部表面
を有する、第1の誘電体インターレベル層を形成するス
テップと、a2)該誘電体インターレベル層上部表面か
ら該トランジスタの第1の電極の選択領域まで、バイア
側壁によって、第1のバイア開口部を形成し、それによ
って、ダマシン強誘電体キャパシタ構造が形成されるス
テップと、を更に含んでもよい。
方法は、前記ステップb)が、前記第1のバイア側壁上
にある前記第1の下部電極を形成するステップを含んで
もよい。
方法は、前記ステップb)に続く更なるステップであっ
て、c)前記第1の下部電極上に、第1の強誘電体薄膜
を形成するステップと、d)該第1の強誘電体薄膜上
に、第1の上部電極層を形成し、それによって、前記第
1のバイア側壁が、該第1の下部電極、該第1の強誘電
体薄膜および該第1の上部電極によって裏打ちされるス
テップと、を含んでもよい。
方法は、前記ステップb)が前記第1の誘電体インター
レベルの上部表面、前記バイア側壁、および前記トラン
ジスタの第1の電極の選択領域の上に、貴金属材料を均
等に堆積させるステップと、該ステップb)に続く、更
なるサブステップであって、b1)該第1の誘電体イン
ターレベルの上部表面上にある前記第1の下部電極材料
を取り除くステップと、を含んでもよい。
方法は、前記サブステップb1)が以下の手順を含み、
該手順は、a)前記第1の誘電体インターレベル上部表
面およびトランジスタの第1の電極の選択領域の上に窒
化物を堆積させる手順と、b)該第1の誘電体インター
レベル上部表面上の該窒化物および下部電極を除去する
ための化学的機械研磨(CMP)手順と、c)該トラン
ジスタの第1の電極の選択領域上にある前記バイアに、
以前に除去されていない該窒化物を除去するためのエッ
チングであって、それにより前記第1の下部電極材料
が、前記第1のバイア側壁および該トランジスタの第1
の電極の選択領域の上に残される手順と、を包含しても
よい。
方法は、前記ステップc)が、前記第1の誘電体インタ
ーレベル上部表面、前記第1のバイア側壁および前記ト
ランジスタの第1の電極の選択領域の上に前記第1の強
誘電体薄膜を均等に堆積するステップを含み、更に、前
記ステップd)が、該ステップc)により堆積された該
第1の強誘電体薄膜材料の上に、第1の上部電極材料を
均等に堆積させるステップを含んでもよい。
方法は、前記ステップd)に続くステップであって、
e)前記第1の誘電体インターレベル上部表面上にある
前記第1の上部電極材料をエッチングするステップ、を
更に含んでもよい。
方法は、前記ステップe)は、前記第1の誘電体インタ
ーレベル上部表面上にある前記第1の強誘電体薄膜をエ
ッチングするステップを含んでもよい。
方法は、前記ステップb)に続く更なるステップとし
て、f)前記第1の誘電体インターレベル上部表面およ
び前記第1の上部電極の上にある上部表面を有する第2
の誘電体インターレベルを堆積させるステップと、g)
該第2の誘電体インターレベルにおいて、該第2の誘電
体インターレベル上部表面から該第1の上部電極まで、
第3のバイアを形成するステップと、j)該第3のバイ
アを金属材料で充填し、該第1の上部電極への電気的相
互接続を形成し、それにより、電気的接続が該第1の上
部電極に対して作られるステップと、を更に含んでもよ
い。
方法は、前記ステップa)が、トランジスタの第2の電
極を形成するステップを含み、前記ステップa1)が、
該トランジスタの第2の電極の上に前記第1の誘電体イ
ンターレベルを堆積するステップを含み、前記ステップ
a2)が、該第1の誘電体インターレベル層の上部表面
から該トランジスタの第2の電極の選択領域まで広がっ
ている、第2のバイア開口部を第2のバイア側壁と共
に、形成するステップと、該第2のバイアから該トラン
ジスタの第2の電極への電気的相互接続を形成するステ
ップと、を包含してもよい。
方法は、前記ステップb)が、前記トランジスタの第2
の電極の選択領域および前記第2のバイア側壁の上に、
第2の下部電極を形成するステップを含み、更に、前記
ステップc)が、該第2の下部電極上に第2の強誘電体
薄膜を形成するステップを含んでもよい。
方法は、前記ステップa2)が、最小直径の接触ホール
サイズであるDOCを備える、第2の直径(D2)を有す
る前記第2のバイアを含み、前記ステップb)が厚さ
(TBE)を有する前記第2の下部電極を含み、更にD2
が約2(TBE)+DOCよりも大きい。
方法は、DOCが約0.2マイクロメートルである。
方法は、前記ステップa2)が、前記第1のバイアおよ
び第1のトレンチを含む、前記第1の誘電体インターレ
ベルに、第1のバイアおよび第1のトレンチを有する、
デュアルダマシン開口部を形成するステップを含み、前
記ステップb)が前記トランジスタの第1の電極の選択
領域、該第1のバイアおよび該第1のトレンチ側壁の上
に、前記強誘電体キャパシタの第1の下部電極および該
デュアルダマシン開口部のトレンチ下部を形成し、それ
により、サイズがより大きな強誘電体キャパシタが大き
いキャパシタンスを有する。
方法は、前記ステップb)が、前記第1のバイアおよび
前記第1のトレンチ側壁、前記トレンチ下部および前記
トランジスタの第1の電極の選択領域の上に、前記第1
の下部電極材料を均等に堆積させるステップを含み、前
記ステップc)が、該ステップb)で形成された該第1
の下部電極の上に前記第1の強誘電体薄膜材料を均等に
堆積させるステップを含み、更に、前記ステップd)
が、該第1の強誘電体薄膜上に前記第1の上部電極層を
均等に堆積させ、それにより、前記デュアルダマシン構
造の側壁が、該第1の下部電極、該第1の強誘電体薄膜
および該第1の上部電極で裏打ちされるステップを含ん
でもよい。
方法は、前記ステップa)が、トランジスタのゲート電
極を形成するステップを含み、前記ステップa1)が、
前記第1の誘電体インターレベルを該ゲート電極上に形
成するステップを含み、更に前記ステップa2)が、デ
ュアルダマシントレンチを該ゲート電極の上に少なくと
も部分的に形成し、それにより前記トランジスタの周り
のスペースが最適に占有されるステップを含んでもよ
い。
方法は、前記ステップa2)が、前記第1のバイアに第
1の直径(D1)を備えるステップを含み、前記ステッ
プb)が、前記第1の下部電極に厚さ(TBE)を備える
ステップを有し、前記ステップd)が、前記第1の上部
電極に厚さ(TTE)を備えるステップを含み、前記ステ
ップc)が、前記第1の強誘電体薄膜に厚さ(TF)を
備えるステップを含み、更に、Dが約2(TBE)+(T
TE)+2(TF)よりも大きい。
方法は、TBEおよびTTEが、約0.1から0.2マイク
ロメートルの範囲にあり、TFが、約0.1から0.4
マイクロメートルの範囲にある。
方法は、前記ステップb)が、前記第1の下部電極をP
t、Ir、Pd、Rh、IrO2および合金を含むグル
ープから選択される材料、および上述の貴金属の化合物
から作るステップを含んでもよい。
方法は、前記ステップc)が、前記第1の強誘電体薄膜
をPGO、PZT、SBT、SBTN、PLT、および
PLZTを含むグループから選択された材料から作るス
テップを含んでもよい。
方法は、前記ステップa)が、前記トランジスタの第1
の電極はソースであることを含む。
方法は、次のステップを含む、強誘電体デバイスを形成
する方法であって、該方法は、a)第1の電極を含むト
ランジスタを形成するステップと、b)該トランジスタ
の上に上部表面を有する第1の誘電体インターレベル層
を形成するステップと、c)該第1の誘電体インターレ
ベル層上部表面から該トランジスタの第1の電極の選択
領域まで広がるバイア側壁を有する、第1のバイア開口
部を形成するステップと、d)該トランジスタの第1の
電極の直上に第1の下部電極を有する強誘電体キャパシ
タを形成し、それにより該強誘電体キャパシタが、該第
1の電極と該第1の下部電極との間に介在する電気的コ
ネクタを有することなく形成されるステップとを含む。
強誘電体デバイスを示す。強誘電体10は、第1の電極
14を含むトランジスタ12を備える。本発明のいくつ
かの局面において、第1の電極14はソースである。ト
ランジスタ10は、バルク型トランジスタとして表現さ
れている。または、(ここでは示されていないが)トラ
ンジスタ10は、絶縁体上にシリコンが存在する(SO
I)型トランジスタである。
り、第1の下部電極あるいは第1の下部電極層18を更
に備えている。第1の下部電極18は、トランジスタの
第1の電極14の選択領域20の直上にあって、直に接
触している。本発明のいくつかの局面において、第1の
下部電極18は貴金属を含む。その時、第1の下部電極
18は、Pt、Ir、Pd、Rh、IrO2および合金
を含むグループから選択された材料および上述の貴金属
の化合物から作られる。本発明のいくつかの局面におい
て、下部電極18は貴金属に制限されない。例えば、T
aおよびTaNのような、遷移金属および遷移金属の化
合物もまた、使用される。
極層18上にある。第1の強誘電体薄膜22は、鉛ゲル
マニウム酸化物(PGO)、PbZr1-xTixO3(P
ZT)、SrBi2Ta2O9(SBT)、SrBi2(T
a1-xNbx)2O9(SBTN)、(Pb1-xLax)Ti
O3(PLT)、および(Pb1-xLax)(Zr1-YTi
Y)O3(PLZT)を含むグループから選択された材料
から作られる。第1の上部電極層24は、強誘電体薄膜
22上にある。強誘電体キャパシタ16は、中間の接続
構造を有することなく、トランジスタの第1の電極14
と第1の下部電極18との間に形成される。本発明のい
くつかの局面において、第1の上部電極24は、貴金属
である。
体デバイスを示す。上部表面28を有する第1の誘電体
インターレベル26は、第1の電極14の上にある。第
1の誘電体インターレベル26は、第1のバイア30を
第1のバイア側壁32と共に含み、第1の誘電体インタ
ーレベル上部表面28からトランジスタの第1の電極1
4の選択領域20まで広がっている。第1の下部電極1
8は、第1の誘電体インターレベルの第1バイア30の
上にあり、第1のバイア側壁32を裏打ちし、選択領域
20に隣接している。同様に、第1の強誘電体薄膜22
は第1の下部電極18の上にあり、第1のバイア側壁3
2を裏打ちしている。強誘電体22は、下部と共に中空
のシリンダ構造を形成し、それにより、所謂バイアの下
部(そこでは下部電極18が、選択領域20と直接隣接
している。)は、側壁32と同様に裏打ちされることが
理解される。第1の上部電極24は、第1の強誘電体薄
膜22上にあり、第1のバイアの側壁32および所謂バ
イア下部を裏打ちする。そのバイア下部は、下部電極1
8上の、すなわち選択領域20上の強誘電体薄膜22の
層である。第1の上部電極24は、固体シリンダあるい
は中空シリンダのいずれかを下部と形成する。この方法
において、3次元キャパシタ構造16が形成される(図
1参照)。
元構造を有すると考えられ得るが、ここで、電極および
強誘電体薄膜構造は長さおよび幅を有するが、高さは有
しない。確かにこれらのデバイスは高さを実際に有する
が、その高さは薄膜を形成する堆積プロセスに限られ
る。つまり、このような膜の高さ、すなわち膜の厚さを
調節する際の実用的な制御が欠けている。本発明におい
て、ダマシン堆積プロセスにより強誘電体キャパシタの
サイズに対して、より大きな制御を行うことが可能であ
る。本発明によるデバイスのキャパシタンスは、誘電体
インターレベルの厚さ33の制御およびバイア直径の制
御、並びに電極材料堆積プロセスの制御によって、調節
される。誘電体インターレベルの厚さ33は、約0.5
〜1マイクロメートルの範囲にある。
4を有する。以下の説明では、バイア30がシリンダで
あると仮定しているが、以下に記述される大きさの概念
はダマシン開口部の任意の形状にあてはまる。第1の下
部電極18は厚さ(TBE)36を有し、第1の上部電極
24は厚さ(TTE)38を有する。第1の強誘電体薄膜
22は厚さ(TF)40を有する。D1は約2(TBE)+
(TTE)+2(TF)よりも大きい。典型的に、D1は、
2(TBE)+(TTE)+2(TF)よりもかなり大き
く、十分なキャパシタンスを提供する。この書き込み時
点で、科学技術によりTBEおよびTTEは、約0.1から
0.2マイクロメートルの範囲にでき、T Fは約0.1
から0.4マイクロメートルの範囲にできる。
イス50を示す。図3の特徴の多くは、図1に図示され
ている特徴と同じである。第1の強誘電体インターレベ
ル26は、第1のバイア30に加えて第1のトレンチ5
2を含み、デュアルダマシン開口部54を形成する。第
1のバイア側壁28および第1のトレンチ側壁56が形
成される。第1のトレンチ52はトレンチ下部57を有
する。第1の下部電極18、第1の強誘電体薄膜22お
よび第1の上部電極24は、第1のバイアおよび第1の
トレンチ側壁28/56並びに、選択表面20およびト
レンチ下部57に隣接するバイア下部の上にある。この
方法において、強誘電体キャパシタ58の領域は、図1
の強誘電体キャパシタ16の領域(およびキャパシタン
ス)よりも大きく作られる。
を含む。第1の誘電体インターレベル26はゲート電極
60上に形成される。デュアルダマシントレンチ52
は、ゲート電極60の上に少なくとも部分的に形成さ
れ、それによりトランジスタ12の周囲のスペースは最
適に占有される。
は、ドレイン相互接続構造で描かれている。同じドレイ
ン相互接続構造はまた、図3の強誘電体デバイス50に
適用可能である。トランジスタ12は第2の電極62を
含む。典型的に、第1の電極14はソースであり、第2
の電極62はドレインである。しかし、この概念は任意
のタイプの電極の接続に適用される。第1の誘電体イン
ターレベル26は、トランジスタの第2の電極62の上
にある。第1の誘電体インターレベル26は、第2のバ
イア64を含み、第2のバイア側壁66が第1の誘電体
インターレベル上部表面28からトランジスタの第2の
電極62の選択領域68まで広がっている。
2の電極の選択領域68の直上にある。構造70は、よ
り正確な言葉では相互接続構造であるが、第1の下部電
極18を堆積し、形成する同じプロセスで、典型的に形
成される。同様に、第1の下部電極18が貴金属である
場合、第2の下部電極70は典型的に貴金属である。第
2の下部電極70は第2のバイア64の上に位置し、上
記第2のバイア側壁66を裏打ちしている。この方法に
おいて、電気的相互接続70が、トランジスタの第2の
電極62に対して、第1の誘電体インターレベル26を
通して形成される。第2の強誘電体薄膜72は、第2の
下部電極62の上にある。
直径(D2)74を有する。第2の下部電極70は厚さ
(TBE)76を有する。IC関連の技術水準によって、
最小の直径接触ホールサイズが、DOCによって定義され
る。D2は約2(TBE)+DO Cよりも大きい。許容誤差
はあるが、そのような直径によって相互接続構造70
は、後に形成されるバイア相互接続を用いて、より高い
金属堆積層に接続可能である。この記載による標準値で
は、DOCは約0.2マイクロメートルが許容される。
バイス10/50を完成するプロセスを示す。図4は、
誘電体インターレベル26に覆われたトランジスタ10
を示す。典型的に、誘電体インターレベル26は、Si
O2あるいは他の酸化物材料である。
を示す。図5aは、第1のバイア30および図1の第2
のバイア64の形成を示す。図5bは図3のデュアルダ
マシン構造54を示す。数々のダマシン構造が、フォト
レジストを堆積し、そのフォトレジストをパターニング
し、さらにパターニングによって露出した、誘電体イン
ターレベル26の部分をエッチングするプロセスを通し
て典型的に作られる。ダマシン構造54は、パターニン
グおよびエッチングの2段階プロセス、あるいは多層堆
積フォトレジストマスクのどちらかによって作られる。
この多層堆積フォトレジストマスクについては、Ngu
yen、Hsu、Ulrich、Maa、およびPen
gによって、1996年6月10日に出願された、「M
ETHOD FOR TRANSFERRING A
MULTI−LEVEL PHOTORESIST P
ATTERN」と題する、同時係属中の特許出願第08
/655、014号に記述されている。
全体へ均等に下部電極材料80を堆積することを示す。
同じプロセスが図5bの強誘電体デバイス50の製造に
おいて行われる。本発明のいくつかの局面において、電
極材料80は貴金属であり、エッチングするのは困難で
ある。CMPプロセスは、インターレベル誘電体上部表
面28の上にある下部電極材料80を取り除くために使
用されることがある。しかし、いくつかの側壁を裏打ち
する電極材料80の構造的な整合性を損ない得る。また
は、(図示されるように)窒化物82は、下部電極材料
80の上に堆積される。そして、CMPプロセスは上部
表面28から材料80および材料82を取り除くために
行われる。ダマシン構造における窒化物82は、側壁を
裏打ちしている下部電極80に対する損傷を防止する。
そのCMPプロセスの後、窒化物82はいくつかのダマ
シン構造からエッチングされる。
プロセスに続く、図5bの強誘電体デバイス50を示
す。結果的に、第1の下部電極18および第2の下部電
極70となる。図6aの強誘電体デバイス10は、CM
Pおよび窒化物エッチングプロセスの後、同様に形成さ
れる。
よび窒化物エッチング後)の強誘電体デバイス10およ
び図6bの強誘電体デバイス50上への、強誘電体薄膜
22および上部電極材料24の堆積をそれぞれ描く。
bの強誘電体キャパシタ16/58を実質的に完成させ
るための、上部電極24のパターン化されたエッチング
をそれぞれ描く。
bの強誘電体デバイス10/50上への第2の誘電体イ
ンターレベル84の堆積をそれぞれ描く。第2の誘電体
インターレベル84は、第2の誘電体インターレベル8
4を通る相互接続バイア86およびバイア88を形成す
るようにパターン化されている。典型的に、バイア86
による接続は接地され、バイア88による接続はVCCに
対するものである。または(図示されていないが)、強
誘電体キャパシタ16および58を形成するために使用
されたものと比較して、相互接続構造70は、異なるプ
ロセスステップによって形成される従来技術による金属
相互接続構造である。
成するための方法におけるステップを示す。ステップ1
00は、第1の電極を含むトランジスタの形成を提供す
る。本発明のいくつかの局面において、トランジスタは
MOSデバイスであり、第1の電極はソース電極であ
る。ステップ102は、トランジスタの第1の電極の直
上に、強誘電体キャパシタの第1の下部電極を形成す
る。本発明のいくつかの局面において、第1の下部電極
は貴金属材料を含む。そのとき、ステップ102は、P
t、Ir、Pd、Rh、IrO2、TaNおよび合金を
含むグループから選択された材料、および上記材料の化
合物から作られる第1の下部電極を含む。ステップ10
4は、生成物であって、そこでは強誘電体キャパシタ
は、トランジスタの第1の電極および第1の下部電極と
の間に介在する電気コネクタを有することなく、形成さ
れる。
する際のダマシンプロセスの使用の点で、新規である。
典型的には、更なるステップがステップ100の後に続
き、ステップ102に先行する。ステップ100aは第
1の誘電体インターレベル層を、トランジスタの第1の
電極上に、上部表面と共に形成する。ステップ100b
は、上記誘電体インターレベル層上部表面からトランジ
スタの第1の電極の選択領域までのバイア側壁と共に、
第1のバイア開口部を形成する。この方法において、ダ
マシン強誘電体キャパシタ構造が形成される。次いで、
ステップ102は、第1のバイア側壁およびトランジス
タの第1の電極に隣接するバイア下部の上に第1の下部
電極を形成するステップを含む。
誘電体インターレベル上部表面、バイア側壁およびトラ
ンジスタの第1の電極の選択領域上に均等に堆積するス
テップを含む。そして、更なるサブステップがステップ
102の後に続く。ステップ102aは、第1の誘電体
インターレベル上部表面の上にある第1の下部電極材料
を取り除く。上述されるように、誘電体インターレベル
上部表面上の下部電極材料は、側壁に沿って下部電極ス
リーブを弱める危険を伴うが、CMPによって取り除く
ことが可能である。あるいは、ステップ102aは、以
下の3つのステップの手順を含む。ステップ102a1
は、第1の誘電体インターレベル上部表面およびトラン
ジスタの第1の電極の選択領域の上に窒化物を堆積す
る。スッテプ102a2は化学的機械研磨(CMP)で
あり、窒化物および第1の誘電体インターレベル上部表
面の上にある下部電極材料を取り除く。スッテプ102
a3は、トランジスタの第1の電極の選択領域の上にあ
るバイアで、スッテプ102a2において取り除けなか
った窒化物を取り除くためのエッチングを行う。それに
より、第1の下部電極材料は、第1のバイア側壁および
トランジスタの第1の電極の選択領域の上に残されてい
る。
続く。ステップ103aは、第1の下部電極上に第1の
強誘電体薄膜を形成する。ステップ103aは、第1の
強誘電体薄膜をPGO、PZT、SBT、SBTN、P
LTおよびPLZTを含むグループから選択された材料
から作るステップを含む。ステップ103bは第1の強
誘電体薄膜の上に第1の上部電極層を形成し、それによ
り第1のバイア側壁は第1の下部電極、第1の強誘電体
薄膜および第1の下部電極で裏打ちされる。強誘電体薄
膜および上部電極材料はまた、バイアの下部において下
部電極材料を覆っており、その下部電極はトランジスタ
の第1の電極の選択領域に隣接している。ステップ10
3aは、第1の誘電体インターレベル上部表面、第1の
バイア側壁およびトランジスタの第1の電極の選択領域
上に、第1の強誘電体薄膜を均等に堆積するステップを
含む。ステップ103bは、ステップ103aにおいて
堆積された第1の強誘電体薄膜材料の上に、第1の上部
電極材料を均等に堆積するステップを含む。
3cは、第1の誘電体インターレベル上部表面上の第1
の上部電極材料をエッチングする。本発明のいくつかの
局面において、ステップ103cは、第1の誘電体イン
ターレベル上部表面上の第1の強誘電体薄膜をエッチン
グするステップを含む。
の直径(D1)を備えるステップを含み、ステップ10
2は、第1の下部電極に厚さ(TBE)を備えるステップ
を含み、ステップ103bは、第1の上部電極に厚さ
(TTE)を備えるステップを含み、およびステップ10
3aは、第1の強誘電体薄膜に厚さ(TF)を備えるス
テップを含む。ここで、Dは、約2(TBE)+(TTE)
+2(TF)よりも大きい。典型的に、TBEおよびTTE
は、約0.1から0.2マイクロメートルの範囲にあ
り、TFは約0.1から0.4マイクロメートルの範囲
にある。
電体インターレベル上部表面および第1の上部電極の上
に、上部表面を有する第2の誘電体インターレベルを堆
積する。ステップ108(図示せず)は、第2の誘電体
インターレベル上部表面から、第1の上部電極の選択領
域まで、第2の誘電体インターレベルに第3のバイアを
形成する。ステップ110(図示せず)は、第3のバイ
アを金属材料で満たし、第1の上部電極への電気的相互
接続を形成し、それにより電気接続が第1の上部電極に
対して作られる。典型的に、この相互接続は強誘電体キ
ャパシタを接地するために使用される。第2の誘電体の
同じ第4のバイアは、トランジスタのドレインへの相互
接続を形成するためにしばしば使用される。
された、上述の同じプロセスを用いて、トランジスタの
ドレインへのインターレベル相互接続を形成することに
よりいくつかの処理ステップが省略できる。ステップ1
00はトランジスタの第2の電極を形成するスッテプを
含む。ステップ100aはトランジスタの第2の電極上
に第1の誘電体インターレベルを堆積するステップを含
み、かつステップ100bは、第2のバイア側壁と共
に、上記第1の誘電体インターレベル層上部表面からト
ランジスタの第2の電極の選択領域まで広がる第2のバ
イア開口部を形成するステップを含む。後のステップに
おいて、第2のバイアによる電気的相互接続がトランジ
スタの第2の電極に対して形成される。特に、ステップ
102は、トランジスタの第2の電極および第2のバイ
ア側壁の上に第2の下部電極を形成するステップを含
み、かつステップ103aは第2の下部電極上に第2の
強誘電体薄膜を形成するステップを含む。
サイズDOCを備えた、第2の直径(D2)を有する第2
のバイアを含む。ステップ102は、第2の下部電極に
厚さ(TBE)を備えるステップを含む。D2は約2(T
BE)+DOCよりも大きい。典型的に、DOCは約0.2マ
イクロメートルである。
00bは、第1の誘電体インターレベルにおけるデュア
ルダマシン開口部の形成を含む。そのデュアルダマシン
開口部は、上述の第1のバイアおよび、第1のバイアお
よび第1のトレンチ側壁を有する第1のトレンチ、並び
にトレンチ下部を含む。次いで、ステップ102は、ト
ランジスタの第1の電極の選択領域上、および第1のバ
イアおよび第1のトレンチ側壁、並びにデュアルダマシ
ン開口部における第1のトレンチ下部の上に、強誘電体
キャパシタの第1の下部電極を形成するステップを含
む。この方法においては、大きなキャパシタンスを有す
るサイズの大きい強誘電体キャパシタが作られる。
よび第1のトレンチ側壁、トレンチ下部およびトランジ
スタの第1の電極の選択領域上に、第1の下部電極材料
を均等に堆積させるステップを含む。ステップ103a
は、ステップ102において形成される第1の下部電極
上に、第1の強誘電体薄膜材料を均等に堆積させるステ
ップを含む。ステップ103bは、第1の強誘電体薄膜
上に第1の上部電極層を均等に堆積させ、それによりデ
ュアルダマシン構造側壁が、第1の下部電極、第1の強
誘電体薄膜および第1の上部電極で裏打ちされるステッ
プを含む。
プ100はトランジスタのゲート電極を形成するステッ
プを含む。次いで、ステップ100aは、第1の誘電体
インターレベルをゲート電極上で形成するステップを含
み、更にステップ100bは、デュアルダマシントレン
チをゲート電極上で少なくとも部分的に形成し、それに
よりトランジスタの周りのスペースが最適に占有され
る、ステップを含む。
々の理由により有用である。そのプロセスにより、貴金
属キャパシタ電極とトランジスタ電極との間の直接接続
が可能である。この直接接続は、いくつかの処理ステッ
プおよびキャパシタとトランジスタとの間の電気抵抗を
最小化する。その簡略化されたキャパシタ電極形成プロ
セスにより、貴金属のエッチングの課題はさほど重要で
はない。貴金属キャパシタ電極が使用されるかどうかに
関係なく、ダマシン形成プロセスにより、大きなキャパ
シタをスペースが有効な形状に形成することが可能であ
る。本発明の1つの実施形態により、キャパシタの形成
プロセスを、トランジスタのドレインへのインターレベ
ル相互接続の形成と同時に使用することが可能である。
別の実施形態は、デュアルダマシン強誘電体キャパシタ
の形成を示す。他の変形および実施形態は、当業者によ
ってなされるであろう。
バイスを示す。
デバイスを示す。
す。
る際のステップを示す。
させる際のステップを示す。
させる際のステップを示す。
させる際のステップを示す。
させる際のステップを示す。
させる際のステップを示す。
させる際のステップを示す。
させる際のステップを示す。
させる際のステップを示す。
させる際のステップを示す。
させる際のステップを示す。
する方法におけるステップを示す。
Claims (38)
- 【請求項1】 第1の電極を含むトランジスタ、および
強誘電体キャパシタを備える強誘電体デバイスであっ
て、該強誘電体キャパシタが、 該トランジスタの第1の電極の選択領域の直上の貴金属
を含む第1の下部電極層と、 該第1の下部電極層上の第1の強誘電体薄膜と、 該強誘電体薄膜上の第1の上部電極層とを備え、それに
より強誘電体キャパシタが、該トランジスタの第1の電
極と該第1の下部電極との間で直接接続する構造を有す
ることなく形成される、強誘電体デバイス。 - 【請求項2】 前記トランジスタの第1の電極上に、上
部表面を有する第1の誘電体インターレベルを更に備え
る強誘電体デバイスであって、該誘電体インターレベル
が、該第1の誘電体インターレベル上部表面から該トラ
ンジスタの第1の電極の選択領域まで広がる、第1のバ
イアを第1のバイア側壁と共に含み、 前記第1の下部電極が、該第1の誘電体インターレベル
の第1のバイア上にあり、該第1のバイア側壁、および
該トランジスタの第1の電極の選択領域を裏打ちする、
請求項1に記載の強誘電体デバイス。 - 【請求項3】 前記第1のバイア側壁を裏打ちする前記
第1の強誘電体薄膜が前記第1の下部電極上にあり、該
第1のバイア側壁を裏打ちする前記第1の上部電極が該
第1の強誘電体薄膜上にあり、それによって3次元キャ
パシタ構造が形成される、請求項2に記載の強誘電体デ
バイス。 - 【請求項4】 前記第1のバイアが第1の直径(D1)
を有し、前記第1の下部電極が厚さ(TBE)を有し、前
記第1の上部電極が厚さ(TTE)を有し、前記第1の強
誘電体薄膜が厚さ(TF)を有し、更にD1が約2
(TBE)+(TTE)+2(TF)よりも大きい、請求項
1に記載の強誘電体デバイス。 - 【請求項5】 TBEおよびTTEは、約0.1から0.2
マイクロメートルの範囲にあり、TFは約0.1から
0.4マイクロメートルの範囲にある、請求項1に記載
の強誘電体デバイス。 - 【請求項6】 前記第1の下部電極が、Pt、Ir、P
d、Rh、IrO2および合金を含むグループから選択
された材料、および上述の貴金属の化合物から作られ
る、請求項1に記載の強誘電体デバイス。 - 【請求項7】 前記第1の強誘電体薄膜が、鉛ゲルマニ
ウム酸化物(PGO)、PbZr1-xTixO3(PZ
T)、SrBi2Ta2O9(SBT)、SrBi 2(Ta
1-xNbx)2O9(SBTN)、(Pb1-xLax)TiO
3(PLT)、および(Pb1-xLax)(Zr1-YT
iY)O3(PLZT)を含むグループから選択された材
料から作られる、請求項1に記載の強誘電体デバイス。 - 【請求項8】 前記トランジスタの第1の電極がソース
である、請求項1に記載の強誘電体デバイス。 - 【請求項9】 前記第1の誘電体インターレベルが、前
記第1のバイアに加えて第1のトレンチを含み、該第1
のバイアおよび第1のトレンチ側壁を有するデュアルダ
マシン開口部を形成し、かつ、該誘電体インターレベル
はトレンチ下部を有し、前記第1の下部電極、前記第1
の強誘電体薄膜および前記第1の上部電極が、該第1の
バイアおよび該第1のトレンチ側壁、並びに該第1のト
レンチ下部および前記トランジスタの第1の電極の選択
領域の上にあり、それにより前記強誘電体キャパシタの
容量を大きくする、請求項1に記載の強誘電体デバイ
ス。 - 【請求項10】 前記トランジスタがゲート電極を含
み、前記第1の誘電体インターレベルが該ゲート電極の
上に形成され、更に前記デュアルダマシントレンチが、
該ゲート電極の上に、少なくとも部分的に形成され、そ
れにより、該トランジスタの周りのスペースが最適に使
用される、請求項9に記載の強誘電体デバイス。 - 【請求項11】 前記トランジスタが第2の電極を含
み、前記第1の誘電体インターレベルが該トランジスタ
の第2の電極の上にあり、該第1の誘電体インターレベ
ルが、該第1の誘電体インターレベル上部表面から該ト
ランジスタの第2の電極の選択領域まで広がる第2のバ
イアを、第2のバイア側壁と共に含み、 該トランジスタの第2の電極の選択領域の直上にある第
2の下部電極であって、該第2の下部電極が該第2のバ
イア上にあり、該第2のバイア側壁を裏打ちする該第2
の下部電極を更に含み、それによって、電気的相互接続
が、該第1の誘電体インターレベルを通じて該トランジ
スタの第2の電極に対して作られる、請求項1に記載の
強誘電体デバイス。 - 【請求項12】 前記第2の下部電極上にある第2の強
誘電体薄膜を更に含む、請求項11に記載の強誘電体デ
バイス。 - 【請求項13】 前記第1の誘電体インターレベルの第
2のバイアが、第2の直径(D2)を有し、前記第2の
下部電極が厚さ(TBE)を有し、DOCが最小直径の接触
ホールサイズであり、更にD2が約2(TBE)+DOCよ
りも大きい、請求項11に記載の強誘電体デバイス。 - 【請求項14】 DOCが約0.2マイクロメートルであ
る、請求項13に記載の強誘電体デバイス。 - 【請求項15】 第1の電極を含むトランジスタと、 該トランジスタの第1の電極上にある上部表面を有する
第1の誘電体インターレベルと、を備える強誘電体デバ
イスであって、該第1の誘電体インターレベルが、該第
1の誘電体インターレベルの上部表面から該トランジス
タの第1の電極の選択領域まで広がる第1のバイアを、
第1のバイア側壁と共に含み、かつ、 該トランジスタの第1の電極の選択領域の直上にある第
1の下部電極を備える強誘電体キャパシタであって、該
下部電極が該第1のバイアの上にあり、該第1のバイア
側壁および該トランジスタの第1の電極の選択領域を裏
打ちし、 該第1の下部電極上の第1の強誘電体薄膜と、 該強誘電体薄膜上にある第1の上部電極と、 を更に備える強誘電体キャパシタであって、それにより
該強誘電体キャパシタが、該トランジスタの第1の電極
と該下部電極との間で中間の接触構造を有することなく
形成される該強誘電体キャパシタと、を備える強誘電体
デバイス。 - 【請求項16】 強誘電体デバイスを形成する方法であ
って、該方法は、 a)第1の電極を含むトランジスタを形成するステップ
と、 b)貴金属を含み、該トランジスタの第1の電極の直上
にある強誘電体キャパシタの第1の下部電極を形成し、
それにより該強誘電体キャパシタが該トランジスタの第
1の電極と前記第1の下部電極との間に電気的コネクタ
を介在することなく形成されるステップと、を包含す
る、強誘電体デバイスを形成する方法。 - 【請求項17】 前記ステップa)に続く、ステップで
あって、 a1)前記トランジスタの第1の電極上にある上部表面
を有する、第1の誘電体インターレベル層を形成するス
テップと、 a2)該誘電体インターレベル層上部表面から該トラン
ジスタの第1の電極の選択領域まで、バイア側壁によっ
て、第1のバイア開口部を形成し、それによって、ダマ
シン強誘電体キャパシタ構造が形成されるステップと、
を更に含む請求項16に記載の方法。 - 【請求項18】 前記ステップb)が、前記第1のバイ
ア側壁上にある前記第1の下部電極を形成するステップ
を含む、請求項17に記載の方法。 - 【請求項19】 前記ステップb)に続く更なるステッ
プであって、 c)前記第1の下部電極上に、第1の強誘電体薄膜を形
成するステップと、 d)該第1の強誘電体薄膜上に、第1の上部電極層を形
成し、それによって、前記第1のバイア側壁が、該第1
の下部電極、該第1の強誘電体薄膜および該第1の上部
電極によって裏打ちされるステップと、を含む、請求項
18に記載の方法。 - 【請求項20】 前記ステップb)が前記第1の誘電体
インターレベルの上部表面、前記バイア側壁、および前
記トランジスタの第1の電極の選択領域の上に、貴金属
材料を均等に堆積させるステップと、 該ステップb)に続く、更なるサブステップであって、 b1)該第1の誘電体インターレベルの上部表面上にあ
る前記第1の下部電極材料を取り除くステップと、を含
む、請求項18に記載の方法。 - 【請求項21】 前記サブステップb1)は以下の手順
を含み、該手順は、 a)前記第1の誘電体インターレベル上部表面およびト
ランジスタの第1の電極の選択領域の上に窒化物を堆積
させる手順と、 b)該第1の誘電体インターレベル上部表面上の該窒化
物および下部電極を除去するための化学的機械研磨(C
MP)手順と、 c)該トランジスタの第1の電極の選択領域上にある前
記バイアに、以前に除去されていない該窒化物を除去す
るためのエッチングであって、それにより前記第1の下
部電極材料が、前記第1のバイア側壁および該トランジ
スタの第1の電極の選択領域の上に残される手順と、を
包含する、請求項20に記載の方法。 - 【請求項22】 前記ステップc)が、前記第1の誘電
体インターレベル上部表面、前記第1のバイア側壁およ
び前記トランジスタの第1の電極の選択領域の上に前記
第1の強誘電体薄膜を均等に堆積するステップを含み、
更に、前記ステップd)が、該ステップc)により堆積
された該第1の強誘電体薄膜材料の上に、第1の上部電
極材料を均等に堆積させるステップを含む、請求項21
に記載の方法。 - 【請求項23】 前記ステップd)に続くステップであ
って、 e)前記第1の誘電体インターレベル上部表面上にある
前記第1の上部電極材料をエッチングするステップ、を
更に含む、請求項22に記載の方法。 - 【請求項24】 前記ステップe)は、前記第1の誘電
体インターレベル上部表面上にある前記第1の強誘電体
薄膜をエッチングするステップを含む、請求項23に記
載の方法。 - 【請求項25】 前記ステップb)に続く更なるステッ
プとして、 f)前記第1の誘電体インターレベル上部表面および前
記第1の上部電極の上にある上部表面を有する第2の誘
電体インターレベルを堆積させるステップと、 g)該第2の誘電体インターレベルにおいて、該第2の
誘電体インターレベル上部表面から該第1の上部電極ま
で、第3のバイアを形成するステップと、 j)該第3のバイアを金属材料で充填し、該第1の上部
電極への電気的相互接続を形成し、それにより、電気的
接続が該第1の上部電極に対して作られるステップと、
を更に含む、請求項16に記載の方法。 - 【請求項26】 前記ステップa)が、トランジスタの
第2の電極を形成するステップを含み、前記ステップa
1)が、該トランジスタの第2の電極の上に前記第1の
誘電体インターレベルを堆積するステップを含み、前記
ステップa2)が、該第1の誘電体インターレベル層の
上部表面から該トランジスタの第2の電極の選択領域ま
で広がっている、第2のバイア開口部を第2のバイア側
壁と共に、形成するステップと、 該第2のバイアから該トランジスタの第2の電極への電
気的相互接続を形成するステップと、を包含する、請求
項17に記載の方法。 - 【請求項27】 前記ステップb)が、前記トランジス
タの第2の電極の選択領域および前記第2のバイア側壁
の上に、第2の下部電極を形成するステップを含み、更
に、前記ステップc)が、該第2の下部電極上に第2の
強誘電体薄膜を形成するステップを含む、請求項26に
記載の方法。 - 【請求項28】 前記ステップa2)が、最小直径の接
触ホールサイズであるDOCを備える、第2の直径
(D2)を有する前記第2のバイアを含み、前記ステッ
プb)が厚さ(TBE)を有する前記第2の下部電極を含
み、更にD2が約2(TBE)+DOCよりも大きい、請求
項27に記載の方法。 - 【請求項29】 DOCが約0.2マイクロメートルであ
る、請求項28に記載の方法。 - 【請求項30】 前記ステップa2)が、前記第1のバ
イアおよび第1のトレンチを含む、前記第1の誘電体イ
ンターレベルに、第1のバイアおよび第1のトレンチを
有する、デュアルダマシン開口部を形成するステップを
含み、前記ステップb)が前記トランジスタの第1の電
極の選択領域、該第1のバイアおよび該第1のトレンチ
側壁の上に、前記強誘電体キャパシタの第1の下部電極
および該デュアルダマシン開口部のトレンチ下部を形成
し、それにより、サイズがより大きな強誘電体キャパシ
タが大きいキャパシタンスを有する、ステップを含む、
請求項19に記載の方法。 - 【請求項31】 前記ステップb)が、前記第1のバイ
アおよび前記第1のトレンチ側壁、前記トレンチ下部お
よび前記トランジスタの第1の電極の選択領域の上に、
前記第1の下部電極材料を均等に堆積させるステップを
含み、前記ステップc)が、該ステップb)で形成され
た該第1の下部電極の上に前記第1の強誘電体薄膜材料
を均等に堆積させるステップを含み、更に、前記ステッ
プd)が、該第1の強誘電体薄膜上に前記第1の上部電
極層を均等に堆積させ、それにより、前記デュアルダマ
シン構造の側壁が、該第1の下部電極、該第1の強誘電
体薄膜および該第1の上部電極で裏打ちされるステップ
を含む、請求項30に記載の方法。 - 【請求項32】 前記ステップa)が、トランジスタの
ゲート電極を形成するステップを含み、前記ステップa
1)が、前記第1の誘電体インターレベルを該ゲート電
極上に形成するステップを含み、更に前記ステップ
a2)が、デュアルダマシントレンチを該ゲート電極の
上に少なくとも部分的に形成し、それにより前記トラン
ジスタの周りのスペースが最適に占有されるステップを
含む、請求項31に記載の方法。 - 【請求項33】 前記ステップa2)が、前記第1のバ
イアに第1の直径(D1)を備えるステップを含み、前
記ステップb)が、前記第1の下部電極に厚さ(TBE)
を備えるステップを有し、前記ステップd)が、前記第
1の上部電極に厚さ(TTE)を備えるステップを含み、
前記ステップc)が、前記第1の強誘電体薄膜に厚さ
(TF)を備えるステップを含み、更に、Dが約2(T
BE)+(TTE)+2(TF)よりも大きい、請求項17
に記載の方法。 - 【請求項34】 TBEおよびTTEが、約0.1から0.
2マイクロメートルの範囲にあり、TFが、約0.1か
ら0.4マイクロメートルの範囲にある、請求項33に
記載の方法。 - 【請求項35】 前記ステップb)が、前記第1の下部
電極をPt、Ir、Pd、Rh、IrO2および合金を
含むグループから選択される材料、および上述の貴金属
の化合物から作るステップを含む、請求項16に記載の
方法。 - 【請求項36】 前記ステップc)が、前記第1の強誘
電体薄膜をPGO、PZT、SBT、SBTN、PL
T、およびPLZTを含むグループから選択された材料
から作るステップを含む、請求項19に記載の方法。 - 【請求項37】 前記ステップa)が、前記トランジス
タの第1の電極はソースであることを含む、請求項16
に記載の方法。 - 【請求項38】 次のステップを含む、強誘電体デバイ
スを形成する方法であって、該方法は、 a)第1の電極を含むトランジスタを形成するステップ
と、 b)該トランジスタの上に上部表面を有する第1の誘電
体インターレベル層を形成するステップと、 c)該第1の誘電体インターレベル層上部表面から該ト
ランジスタの第1の電極の選択領域まで広がるバイア側
壁を有する、第1のバイア開口部を形成するステップ
と、 d)該トランジスタの第1の電極の直上に第1の下部電
極を有する強誘電体キャパシタを形成し、それにより該
強誘電体キャパシタが、該第1の電極と該第1の下部電
極との間に介在する電気的コネクタを有することなく形
成されるステップと、を含む強誘電体デバイスを形成す
る方法。
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