JP2002299572A - Semiconductor device and its fabricating method - Google Patents

Semiconductor device and its fabricating method

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JP2002299572A
JP2002299572A JP2001095975A JP2001095975A JP2002299572A JP 2002299572 A JP2002299572 A JP 2002299572A JP 2001095975 A JP2001095975 A JP 2001095975A JP 2001095975 A JP2001095975 A JP 2001095975A JP 2002299572 A JP2002299572 A JP 2002299572A
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film
capacitor
ferroelectric
forming
capacitor electrode
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JP2001095975A
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Burando Kawai
武蘭人 川合
Hitoshi Ito
仁 伊藤
So Yabuki
宗 矢吹
Hideo Shinomiya
日出雄 篠宮
Eiji Ito
永二 伊藤
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To satisfy both large capacitance and fine patterning (high integration) of capacitors in a ferroelectric memory. SOLUTION: A first capacitor electrode 121 and a second capacitor electrode 122 sandwiching a ferroelectric film (capacitor dielectric film) 13 have faces (sandwiching faces) perpendicular to the major surface of an Si substrate 1. After a gate part 2, an insulation film 3 on the gate, source and drain 4 and 5, an interlayer insulation film 6, and a plug 8 are formed on the Si substrate 1, a sacrificial insulation film is deposited on the entire surface and trenches for burying the capacitor electrodes 121 and 122 are made therein. A conductive film 12 is then deposited on the entire surface and eventually removed by CMP except that in the trenches. Subsequently, the trench frame of sacrificial insulation film is removed by etching, ferroelectric 13 is deposited and then the upper surface is polished thus completing a semiconductor device. Since the faces of the electrodes sandwiching the ferroelectric are perpendicular to the substrate 1 and the direction of polarization is parallel with the plane of the substrate, element area is not increased even if the sandwiching face is increased.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、強誘電体メモリを
含む半導体装置およびその製造方法に関する。
The present invention relates to a semiconductor device including a ferroelectric memory and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、不揮発性メモリの一つである強誘
電体メモリの開発が進んでいる。図15は、強誘電体メ
モリの基本構造を示す断面図である。図において、80
はSi基板、81はゲート部(ゲート絶縁膜/ゲート電
極)、82はゲート上部絶縁膜、83および84はソー
ス/ドレイン領域、85は第1の層間絶縁膜、86およ
び87はプラグ、88はPt等の貴金属からなる下部キ
ャパシタ電極、89は強誘電体からなるキャパシタ誘電
体膜、90はPt等の貴金属からなる上部キャパシタ電
極、91は第2の層間絶縁膜、92はプラグ・配線をそ
れぞれ示している。
2. Description of the Related Art In recent years, ferroelectric memories, which are one type of nonvolatile memories, have been developed. FIG. 15 is a sectional view showing the basic structure of the ferroelectric memory. In the figure, 80
Is a Si substrate, 81 is a gate portion (gate insulating film / gate electrode), 82 is a gate upper insulating film, 83 and 84 are source / drain regions, 85 is a first interlayer insulating film, 86 and 87 are plugs, 88 is A lower capacitor electrode made of a noble metal such as Pt, 89 is a capacitor dielectric film made of a ferroelectric, 90 is an upper capacitor electrode made of a noble metal such as Pt, 91 is a second interlayer insulating film, and 92 is a plug / wiring. Is shown.

【0003】キャパシタ誘電体膜89を挟む下部キャパ
シタ電極88および上部キャパシタ電極90の面(以
下、挟持面という。)は、Si基板1の表面と平行であ
る。キャパシタ容量を確保するためにはキャパシタ面積
を大きくする必要がある。そのためには挟持面を大きく
する必要がある。
The surfaces of the lower capacitor electrode 88 and the upper capacitor electrode 90 sandwiching the capacitor dielectric film 89 (hereinafter referred to as sandwiching surfaces) are parallel to the surface of the Si substrate 1. In order to secure the capacitance of the capacitor, it is necessary to increase the capacitor area. For that purpose, it is necessary to enlarge the holding surface.

【0004】挟持面を大きくすると、キャパシタを製造
するために必要な素子領域の面積が大きくなる。したが
って、キャパシタの大容量化と強誘電体メモリの微細化
(高集積化)の両立は困難である。
[0004] When the holding surface is enlarged, the area of the element region required for manufacturing the capacitor increases. Therefore, it is difficult to achieve both the large capacity of the capacitor and the miniaturization (high integration) of the ferroelectric memory.

【0005】また、下部キャパシタ電極88、キャパシ
タ誘電体膜89、上部キャパシタ電極90となる各膜を
積層し、この積層した膜をRIE(Reactive Ion Etchi
ng)により加工(RIE加工)するときに、下部キャパ
シタ電極88、上部キャパシタ電極90の材料であるP
t等の貴金属が側壁に堆積物として付着することを防止
するために、加工形状がテーパ状になる。
[0005] Further, respective films to be a lower capacitor electrode 88, a capacitor dielectric film 89, and an upper capacitor electrode 90 are laminated, and the laminated film is subjected to RIE (Reactive Ion Etch).
ng), the material of the lower capacitor electrode 88 and the upper capacitor electrode 90 is P
In order to prevent a noble metal such as t from adhering to the side wall as a deposit, the processed shape is tapered.

【0006】その結果、下部キャパシタ電極88と上部
キャパシタ電極90の面積が非対称となり、ヒステリシ
ス曲線がシフトし、素子特性が劣化してしまう。さら
に、上記RIE加工のときに、キャパシタ誘電体膜とし
て使用する強誘電体膜にダメージが入り、これによって
も素子特性(強誘電体特性)が劣化してしまう。
As a result, the areas of the lower capacitor electrode 88 and the upper capacitor electrode 90 become asymmetric, the hysteresis curve shifts, and the device characteristics deteriorate. Further, at the time of the RIE processing, a ferroelectric film used as a capacitor dielectric film is damaged, which also deteriorates element characteristics (ferroelectric characteristics).

【0007】また、第2の層間絶縁膜に接続孔・配線溝
を形成し、プラグ・配線92を埋め込み形成する際に、
接続孔のアスペクト比が高いために、プラグ・配線92
のプラグ部分の埋め込みが困難となる。
Further, when a connection hole and a wiring groove are formed in the second interlayer insulating film and the plug and wiring 92 are buried and formed,
Since the aspect ratio of the connection hole is high, the plug / wiring 92
It becomes difficult to embed the plug portion.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来の強
誘電体メモリは、キャパシタ容量を大きくするために、
キャパシタ面積を大きくすると、メモリセルの面積が大
きくなり、キャパシタのが下部キャパシタ電極、上部キ
ャパシタ電極は基板表面に対して平行に形成するため、
高集積化が困難であるという問題があった。
As described above, in the conventional ferroelectric memory, in order to increase the capacitance of the capacitor,
When the area of the capacitor is increased, the area of the memory cell is increased, and the lower capacitor electrode and the upper capacitor electrode of the capacitor are formed parallel to the substrate surface.
There is a problem that high integration is difficult.

【0009】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、キャパシタの大容量化
と強誘電体メモリの微細化(高集積化)を両立できる強
誘電体メモリを備えた半導体装置およびその製造方法を
提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a ferroelectric memory capable of achieving both a large capacity capacitor and a fine ferroelectric memory (high integration). And a method for manufacturing the same.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば下
記の通りである。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, typical ones are briefly described as follows.

【0011】すなわち、本発明に係る第1の半導体装置
は、主面を有する半導体基板と、前記半導体基板の前記
主面に形成された強誘電体メモリとを備え、前記強誘電
体メモリは、第1のキャパシタ電極と第2のキャパシタ
電極との間に強誘電体膜を挿設してなるキャパシタと、
一方のソース/ドレインが前記第1のキャパシタ電極と
電気的に接続されたMIS型トランジスタとを含み、か
つ前記強誘電体膜に誘起される分極の方向が前記半導体
基板の前記主面に対して平行であることを特徴とする。
That is, a first semiconductor device according to the present invention comprises: a semiconductor substrate having a main surface; and a ferroelectric memory formed on the main surface of the semiconductor substrate. A capacitor having a ferroelectric film inserted between the first capacitor electrode and the second capacitor electrode;
One of the source / drain includes an MIS transistor electrically connected to the first capacitor electrode, and the direction of polarization induced in the ferroelectric film is relative to the main surface of the semiconductor substrate. It is characterized by being parallel.

【0012】また、本発明に係る第2の半導体装置は、
主面を有する半導体基板と、前記半導体基板の前記主面
に形成された強誘電体メモリとを備え、前記強誘電体メ
モリは、第1のキャパシタ電極と第2のキャパシタ電極
との間に強誘電体膜を挿設してなるキャパシタと、一方
のソース/ドレインが前記第1のキャパシタ電極と電気
的に接続されたMIS型トランジスタとを含み、かつ前
記第1のキャパシタ電極、強誘電体膜および第2のキャ
パシタ電極が並んでいる方向が、前記半導体基板の前記
主面に対して平行であることを特徴とする。
Further, a second semiconductor device according to the present invention comprises:
A semiconductor substrate having a main surface; and a ferroelectric memory formed on the main surface of the semiconductor substrate, wherein the ferroelectric memory has a ferroelectric memory between a first capacitor electrode and a second capacitor electrode. A capacitor having a dielectric film inserted therein, and a MIS transistor having one source / drain electrically connected to the first capacitor electrode; and the first capacitor electrode and the ferroelectric film And a direction in which the second capacitor electrodes are arranged in parallel with the main surface of the semiconductor substrate.

【0013】上記第1および第2の半導体装置の場合、
キャパシタ誘電体膜を挟む第1のキャパシタ電極および
第2のキャパシタ電極の面(挟持面)は、半導体基板の
主面と垂直になる。そのため、キャパシタ容量を大きく
するために、挟持面を大きくしても、キャパシタを製造
するために必要な素子領域の面積は大きくならない。し
たがって、キャパシタの大容量化と強誘電体メモリの微
細化(高集積化)の両立を図れる。
In the case of the first and second semiconductor devices,
The surfaces (sandwich surfaces) of the first capacitor electrode and the second capacitor electrode sandwiching the capacitor dielectric film are perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate. Therefore, even if the holding surface is increased to increase the capacitance of the capacitor, the area of the element region required for manufacturing the capacitor does not increase. Therefore, it is possible to achieve both the large capacity of the capacitor and the miniaturization (high integration) of the ferroelectric memory.

【0014】なお、上記第1および第2の半導体装置に
おいて、強誘電体メモリがチェイン(chain)構造の場
合、他方のソース・ドレインは第2のキャパシタ電極に
接続される。
In the first and second semiconductor devices, when the ferroelectric memory has a chain structure, the other source / drain is connected to the second capacitor electrode.

【0015】また、本発明に係る第1の半導体装置の製
造方法は、主面を有する半導体基板と、前記半導体基板
の前記主面に形成された強誘電体メモリとを具備してな
る半導体装置の製造方法において、前記強誘電体メモリ
の製造工程は、前記半導体基板の前記主面にMIS型ト
ランジスタを形成する工程と、前記MIS型トランジス
タを覆う層間絶縁膜を前記半導体基板上に形成する工程
と、前記層間絶縁膜上の同一面内に第1および第2のキ
ャパシタ電極を形成する工程と、前記第1のキャパシタ
電極と前記第2のキャパシタ電極との間にキャパシタ誘
電体膜を形成する工程を有することを特徴とする。
Further, a first method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention provides a semiconductor device comprising: a semiconductor substrate having a main surface; and a ferroelectric memory formed on the main surface of the semiconductor substrate. The manufacturing method of the ferroelectric memory includes a step of forming an MIS transistor on the main surface of the semiconductor substrate and a step of forming an interlayer insulating film covering the MIS transistor on the semiconductor substrate. Forming first and second capacitor electrodes in the same plane on the interlayer insulating film; and forming a capacitor dielectric film between the first capacitor electrode and the second capacitor electrode. It is characterized by having a process.

【0016】また、本発明に係る第2の半導体装置の製
造方法は、主面を有する半導体基板と、前記半導体基板
の前記主面に形成された強誘電体メモリとを具備してな
る半導体装置の製造方法において、前記強誘電体メモリ
の製造工程は、前記半導体基板の前記主面にMIS型ト
ランジスタを形成する工程と、前記MIS型トランジス
タを覆う層間絶縁膜を前記半導体基板上に形成する工程
と、前記層間絶縁膜の一部の上にキャパシタ誘電体膜を
形成する工程と、前記層間絶縁膜上の同一面内に第1の
キャパシタ電極および第2のキャパシタ電極を前記キャ
パシタ誘電体膜を挟むように形成する工程とを有するこ
とを特徴とする。
A second method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention provides a semiconductor device comprising: a semiconductor substrate having a main surface; and a ferroelectric memory formed on the main surface of the semiconductor substrate. The manufacturing method of the ferroelectric memory includes a step of forming an MIS transistor on the main surface of the semiconductor substrate and a step of forming an interlayer insulating film covering the MIS transistor on the semiconductor substrate. Forming a capacitor dielectric film on a part of the interlayer insulating film; and forming a first capacitor electrode and a second capacitor electrode in the same plane on the interlayer insulating film. And a step of sandwiching between them.

【0017】上記第1および第2の半導体装置の製造方
法において、第1および第2のキャパシタ電極を同じ導
電膜で形成しても良いし、あるいは異なる導電膜で形成
しても良い。同じ膜で形成する場合、第1および第2の
キャパシタ電極は同時に形成され、異なる導電膜で形成
する場合、第1および第2のキャパシタ電極は別々の工
程で形成される。
In the first and second methods for manufacturing a semiconductor device, the first and second capacitor electrodes may be formed of the same conductive film or different conductive films. When formed of the same film, the first and second capacitor electrodes are formed simultaneously, and when formed of different conductive films, the first and second capacitor electrodes are formed in separate steps.

【0018】本発明の上記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記載および添付図面によって明ら
かになるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態(以下、実施形態という)を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0020】(第1の実施形態)図1〜図3は、本発明
の第1の実施形態に係る強誘電体メモリの製造方法を示
す工程断面図である。以下の各実施形態では、chai
n構造の強誘電体メモリについて説明するが、本発明は
1トランジスタ/1キャパシタ構造の強誘電体メモリに
も適用できる。
(First Embodiment) FIGS. 1 to 3 are process sectional views showing a method of manufacturing a ferroelectric memory according to a first embodiment of the present invention. In the following embodiments, chai
Although an n-structure ferroelectric memory will be described, the present invention can also be applied to a one-transistor / one-capacitor ferroelectric memory.

【0021】まず、図1(a)に示すように、周知の方
法に従って、Si基板1上に、ゲート部(ゲート絶縁膜
/ゲート電極)2、ゲート上部絶縁膜3、ソース/ドレ
イン領域4,5、第1の層間絶縁膜6、プラグ7,8を
形成する。次に同図(a)に示すように、犠牲膜として
の表面が平坦な絶縁膜9を全面に形成する。絶縁膜9は
将来除去され、残らない。
First, as shown in FIG. 1A, a gate portion (gate insulating film / gate electrode) 2, a gate upper insulating film 3, a source / drain region 4, 5, a first interlayer insulating film 6, and plugs 7 and 8 are formed. Next, as shown in FIG. 3A, an insulating film 9 having a flat surface as a sacrificial film is formed on the entire surface. The insulating film 9 is removed in the future and does not remain.

【0022】次に図1(b)に示すように、フォトリソ
グラフィおよびRIEを用いて、絶縁膜6にソース/ド
レイン領域4,5に達する溝101 ,102 を形成す
る。溝101 ,102 の位置および形状は、後で形成す
るキャパシタ電極の位置および形状と同じである。
Next, as shown in FIG. 1B, trenches 10 1 and 10 2 reaching the source / drain regions 4 and 5 are formed in the insulating film 6 by using photolithography and RIE. The positions and shapes of the grooves 10 1 and 10 2 are the same as the positions and shapes of the capacitor electrodes to be formed later.

【0023】また、一般的に、絶縁膜のRIE加工の場
合、蒸気圧が低い化合物(絶縁膜の材料とエッチングガ
スの材料との化合物)が存在するため、Pt膜等の貴金
属膜のRIE加工の場合とは異なり、垂直なエッチング
形状を得ることができる。したがって、溝101 ,10
2 の側面を下地(第1の層間絶縁膜6の表面)に対して
垂直にできる。
In general, in the case of RIE processing of an insulating film, since a compound having a low vapor pressure (a compound of a material of an insulating film and a material of an etching gas) exists, the RIE processing of a noble metal film such as a Pt film is performed. Unlike the case described above, a vertical etching shape can be obtained. Therefore, the grooves 10 1 , 10
The two side surfaces can be made perpendicular to the base (the surface of the first interlayer insulating film 6).

【0024】次に図1(c)に示すように、溝101
102 を埋め込むように第1および第2のキャパシタ電
極となる導電膜12を全面に堆積する。
Next, as shown in FIG. 1C, the grooves 10 1 ,
A conductive film 12 serving as first and second capacitor electrodes is deposited on the entire surface so as to embed 10 2 .

【0025】導電膜12の材料は、例えばIr、Ir
O、Ru、RuO、SROなどの金属もしくは導電性を
有する金属酸化物、またはPt、Auなどの酸化されな
い金属を使用する。
The material of the conductive film 12 is, for example, Ir, Ir
A metal such as O, Ru, RuO, or SRO or a metal oxide having conductivity, or a non-oxidized metal such as Pt or Au is used.

【0026】導電膜12の成膜方法は、材料がRuの場
合、例えば熱CVDである。成膜条件は、使用するソー
スがRu(CP)2 とO2 、成膜温度が250〜300
℃である。成膜方法は、メッキ法またはスパッタ法でも
良い。
When the material is Ru, the method of forming the conductive film 12 is, for example, thermal CVD. Film forming conditions, the source used is Ru (CP) 2 and O 2, the film formation temperature is 250 to 300
° C. The film formation method may be a plating method or a sputtering method.

【0027】次に図2(d)に示すように、CMP(Ch
emical Mechanical Polishing)を用いて溝101 ,1
2 外部の導電膜12を除去するとともに、表面を平坦
化して第1のキャパシタ電極121 、第2のキャパシタ
電極122 を形成する。
Next, as shown in FIG.
grooves 10 1 , 1 using emical mechanical polishing
0 2 to remove the external conductive film 12, the first capacitor electrode 12 1 by flattening the surface, forming a second capacitor electrode 12 2.

【0028】ここで、溝101 ,102 の側壁は垂直な
ので、キャパシタ電極121 ,12 2 の側壁は垂直にな
る。
Here, the groove 101, 10TwoVertical wall
Therefore, the capacitor electrode 121, 12 TwoVertical side walls
You.

【0029】次に図2(e)に示すように、絶縁膜9を
選択的に除去する。絶縁膜9の材料がTEOSやSOG
の場合、HFを用いたウエットエッチングにより、絶縁
膜9を選択的に除去できる。
Next, as shown in FIG. 2E, the insulating film 9 is selectively removed. The material of the insulating film 9 is TEOS or SOG
In this case, the insulating film 9 can be selectively removed by wet etching using HF.

【0030】次に図2(f)に示すように、第1のキャ
パシタ電極121 と第2のキャパシタ電極122 との間
の隙間を埋めるように、キャパシタ誘電体膜となる強誘
電体膜13を全面に堆積する。この後、アニールを行い
強誘電体膜13を焼き固める。
[0030] Next, as shown in FIG. 2 (f), so as to fill the first capacitor electrode 12 1 and the gap between the second capacitor electrode 12 2, the ferroelectric film serving as the capacitor dielectric film 13 is deposited on the entire surface. Thereafter, annealing is performed to harden the ferroelectric film 13.

【0031】強誘電体膜13の材料は、例えばPZT
(Pb(Zrx Ti1-x 3 )または(Ba,Sr)Ti
3 (BST)である。強誘電体膜13の成膜方法は、
例えばゾル/ゲル法、スパッタ法またはCVD法であ
る。
The material of the ferroelectric film 13 is, for example, PZT
(Pb (Zr x Ti 1-x O 3 ) or (Ba, Sr) Ti
O 3 (BST). The method of forming the ferroelectric film 13 is as follows.
For example, a sol / gel method, a sputtering method, or a CVD method.

【0032】この後、図3(g)に示すように、第1の
キャパシタ電極121 および第2のキャパシタ電極12
2 の表面が露出するまで強誘電体膜13をCMPにより
研磨し、強誘電体膜13からなるキャパシタ誘電体膜を
形成し、強誘電体メモリが完成する。図3(h)にこの
段階の平面図を示す。
[0032] Thereafter, as shown in FIG. 3 (g), the first capacitor electrode 12 1 and the second capacitor electrode 12
The ferroelectric film 13 is polished by CMP until the surface of the ferroelectric film 2 is exposed to form a capacitor dielectric film composed of the ferroelectric film 13, thereby completing a ferroelectric memory. FIG. 3H is a plan view at this stage.

【0033】本実施形態によれば、第1のキャパシタ電
極121 、強誘電体膜(キャパシタ誘電体膜)13およ
び第2のキャパシタ電極122 が並んでいる方向が、S
i基板1の主面に対して平行となり、強誘電体膜(キャ
パシタ誘電体膜)13を挟む第1のキャパシタ電極12
1 および第2のキャパシタ電極122 の面(挟持面)
は、Si基板1の主面と垂直になる。言い換えれば、強
誘電体膜(キャパシタ誘電体膜)13に誘起される分極
の方向は、Si基板1の主面に対して平行になる。その
ため、キャパシタ容量を大きくするために、挟持面を大
きくしても、キャパシタを製造するために必要な素子領
域の面積は大きくならない。したがって、キャパシタの
大容量化と強誘電体メモリの微細化(高集積化)の両立
を図れる。
According to the present embodiment, the first capacitor electrode 12 1, the ferroelectric film (capacitor dielectric film) 13 and a second direction in which the capacitor electrode 12 2 is lined, S
A first capacitor electrode 12 which is parallel to the main surface of i-substrate 1 and sandwiches ferroelectric film (capacitor dielectric film) 13
1 and the second capacitor electrode 12 2 of the surface (holding surface)
Are perpendicular to the main surface of the Si substrate 1. In other words, the direction of polarization induced in the ferroelectric film (capacitor dielectric film) 13 is parallel to the main surface of the Si substrate 1. Therefore, even if the holding surface is increased to increase the capacitance of the capacitor, the area of the element region required for manufacturing the capacitor does not increase. Therefore, it is possible to achieve both the large capacity of the capacitor and the miniaturization (high integration) of the ferroelectric memory.

【0034】また、キャパシタ電極121 ,122 の側
壁は垂直であるため、図3(g)に示すように、強誘電
体メモリの中心線に対して、キャパシタは対称な構造を
有する。したがって、ヒステリシス曲線がシフトし、素
子特性が劣化するという問題は起こらない。
Further, since the side wall of the capacitor electrodes 12 1, 12 2 is a vertical, as shown in FIG. 3 (g), the ferroelectric center line of the memory, the capacitor has a symmetrical structure. Therefore, the problem that the hysteresis curve shifts and the element characteristics deteriorate does not occur.

【0035】また、キャパシタ電極121 はプラグ7と
直接接続しているので、図15に示した従来の強誘電体
メモリとは異なり、アスペクト比が高い接続孔を開口
し、プラグ・配線92を形成する必要はない。すなわ
ち、本実施形態の強誘電体メモリはコンタクト部分の作
成が極めて容易な構造となっている。
Further, since the capacitor electrode 12 1 is connected directly to the plug 7, unlike the conventional ferroelectric memory shown in FIG. 15, opening the high aspect ratio contact hole, the plug and wiring 92 It does not need to be formed. That is, the ferroelectric memory according to the present embodiment has a structure in which the formation of the contact portion is extremely easy.

【0036】なお、第1のキャパシタ電極121 および
第2のキャパシタ電極122 の形状は、図4の平面図に
示すように、対向する部分が蛇行形状、櫛歯形状など、
直線以外の形状であっても良い。このような形状を採用
することにより、キャパシタ電極121 ,122 と強誘
電体膜13とのコンタクト面積が大きくなり、キャパシ
タ容量をより大きくできる。この変形例は以下に説明す
る第2〜第8の実施形態にも適用できる。
[0036] The first capacitor electrode 12 1 and the second capacitor electrode 12 2 of the shape, as shown in the plan view of FIG. 4, the portion facing the serpentine, tooth shape, etc.,
The shape may be other than a straight line. By adopting such a shape, the contact area between the capacitor electrodes 12 1 and 12 2 and the ferroelectric film 13 is increased, and the capacitance of the capacitor can be further increased. This modification can also be applied to the second to eighth embodiments described below.

【0037】(第2の実施形態)図5および図6は、本
発明の第2の実施形態に係る強誘電体メモリの製造方法
を示す工程断面図である。なお、図1〜図3と対応する
部分には図1〜図3と同一符号を付してあり、詳細な説
明は省略する(他の実施形態も同様)。
(Second Embodiment) FIGS. 5 and 6 are sectional views showing steps of a method for manufacturing a ferroelectric memory according to a second embodiment of the present invention. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 3, and detailed description is omitted (the same applies to other embodiments).

【0038】第1の実施形態では、キャパシタ電極を形
成した後にキャパシタ誘電体膜を形成した。本実実施形
態では、逆にキャパシタ誘電体膜を形成した後にキャパ
シタ電極を形成する。
In the first embodiment, a capacitor dielectric film is formed after forming a capacitor electrode. In the present embodiment, conversely, the capacitor electrode is formed after the capacitor dielectric film is formed.

【0039】まず、図1(a)に示した工程を行う。次
に図5(a)に示すように、フォトリソグラフィおよび
RIEを用いて絶縁膜9を加工し、溝101 ,102
形成する。溝101 ,102 の位置および形状は、後で
形成するキャパシタ誘電体膜の位置および形状と同じで
ある。
First, the step shown in FIG. 1A is performed. Next, as shown in FIG. 5A, the insulating film 9 is processed by using photolithography and RIE to form grooves 10 1 and 10 2 . The positions and shapes of the grooves 10 1 and 10 2 are the same as the positions and shapes of the capacitor dielectric film to be formed later.

【0040】次に図5(b)に示すように、溝101
102 を埋め込むように全面に強誘電体膜13を堆積す
る。
Next, as shown in FIG. 5B, the grooves 10 1 ,
A ferroelectric film 13 is deposited on the entire surface so as to embed 10 2 .

【0041】次に図5(c)に示すように、CMPを用
いて溝101 ,102 外部の強誘電体膜13を除去する
とともに、表面を平坦化して強誘電体膜13からなるキ
ャパシタ誘電体膜を形成する。
Next, as shown in FIG. 5C, the ferroelectric film 13 outside the trenches 10 1 and 10 2 is removed using CMP and the surface is flattened to form a capacitor made of the ferroelectric film 13. A dielectric film is formed.

【0042】次に図6(d)に示すように、絶縁膜9を
選択的に除去する。
Next, as shown in FIG. 6D, the insulating film 9 is selectively removed.

【0043】次に図6(e)に示すように、絶縁膜9を
除去して生じた溝を埋め込むように、全面に導電膜12
を堆積する。
Next, as shown in FIG. 6E, the conductive film 12 is formed on the entire surface so as to fill a groove formed by removing the insulating film 9.
Is deposited.

【0044】この後、図6(f)に示すように、CMP
を用いて絶縁膜9を除去して生じた溝外部の導電膜12
を除去するとともに、表面を平坦化してキャパシタ電極
12 1 ,122 を形成し、強誘電体メモリが完成する。
Thereafter, as shown in FIG.
The conductive film 12 outside the groove formed by removing the insulating film 9 by using
While removing the surface and flattening the surface
12 1, 12TwoIs formed, and the ferroelectric memory is completed.

【0045】本実施形態でも第1の実施形態と同様な効
果が得られる。
In this embodiment, effects similar to those of the first embodiment can be obtained.

【0046】(第3の実施形態)図7は、本発明の第3
の実施形態に係る強誘電体メモリの製造方法を示す工程
断面図である。本実施形態では、導電膜を直接パターニ
ングして形成したキャパシタ電極を型にして強誘電体膜
を形成する方法について説明する。したがって、絶縁膜
9は使用しない。
(Third Embodiment) FIG. 7 shows a third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the ferroelectric memory according to the embodiment. In this embodiment, a method of forming a ferroelectric film using a capacitor electrode formed by directly patterning a conductive film as a mold will be described. Therefore, the insulating film 9 is not used.

【0047】まず、図1(a)に示すように、Si基板
1上に、ゲート部2、ゲート上部絶縁膜3、ソース/ド
レイン領域4,5、第1の層間絶縁膜6、プラグ7,8
を形成する。次に図7(a)に示すように、全面に導電
膜12を堆積する。
First, as shown in FIG. 1A, a gate portion 2, a gate upper insulating film 3, source / drain regions 4, 5, a first interlayer insulating film 6, a plug 7, 8
To form Next, as shown in FIG. 7A, a conductive film 12 is deposited on the entire surface.

【0048】次に図7(b)に示すように、フォトリソ
グラフィおよびRIEを用いて導電膜12を加工し、キ
ャパシタ電極121 ,122 を形成する。
Next, as shown in FIG. 7B, the conductive film 12 is processed by photolithography and RIE to form capacitor electrodes 12 1 and 12 2 .

【0049】次に図7(c)に示すように、キャパシタ
電極121 ,122 間の隙間を埋め込むように、全面に
強誘電体膜13を堆積する。
Next, as shown in FIG. 7C, a ferroelectric film 13 is deposited on the entire surface so as to fill the gap between the capacitor electrodes 12 1 and 12 2 .

【0050】この後、第1の実施形態で説明した図3
(g)の工程を経て、強誘電体メモリが完成する。
Thereafter, FIG. 3 described in the first embodiment
Through the step (g), a ferroelectric memory is completed.

【0051】本実施形態でも第1の実施形態と同様な効
果が得られる。さらに、絶縁膜9を使用せず、導電膜1
2を直接パターニングしてキャパシタ電極を形成するこ
とにより、工程数の短縮を図れるようになる。
In this embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained. Further, the conductive film 1 is not used without using the insulating film 9.
By directly patterning 2 to form a capacitor electrode, the number of steps can be reduced.

【0052】(第4の実施形態)図8は、本発明の第4
の実施形態に係る強誘電体メモリの製造方法を示す工程
断面図である。本実施形態では、強誘電膜を直接パター
ニングして形成したキャパシタ誘電体膜を型にしてキャ
パシタ電極を形成する方法について説明する。したがっ
て、絶縁膜9は使用しない。
(Fourth Embodiment) FIG. 8 shows a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the ferroelectric memory according to the embodiment. In the present embodiment, a method for forming a capacitor electrode using a capacitor dielectric film formed by directly patterning a ferroelectric film as a mold will be described. Therefore, the insulating film 9 is not used.

【0053】まず、図1(a)に示すように、Si基板
1上に、ゲート部2、ゲート上部絶縁膜3、ソース/ド
レイン領域4,5、第1の層間絶縁膜6、プラグ7,8
を形成する。
First, as shown in FIG. 1A, a gate portion 2, a gate upper insulating film 3, source / drain regions 4 and 5, a first interlayer insulating film 6, a plug 7, 8
To form

【0054】次に図8(a)に示すように、全面に強誘
電体膜13を堆積する。この後、アニールを行い強誘電
体膜を焼き固める。
Next, as shown in FIG. 8A, a ferroelectric film 13 is deposited on the entire surface. Thereafter, annealing is performed to harden the ferroelectric film.

【0055】次に図8(b)に示すように、フォトリソ
グラフィおよびRIEを用いて強誘電体膜13を加工
し、キャパシタ誘電体膜を形成する。
Next, as shown in FIG. 8B, the ferroelectric film 13 is processed by photolithography and RIE to form a capacitor dielectric film.

【0056】次に図8(c)に示すように、強誘電体膜
(キャパシタ誘電体膜)13の隙間を埋め込むように、
全面に導電膜12を堆積する。
Next, as shown in FIG. 8C, the gap between the ferroelectric films (capacitor dielectric films) 13 is
A conductive film 12 is deposited on the entire surface.

【0057】この後の工程は、第1の実施形態で説明し
た図6(f)の工程を経て、強誘電体メモリが完成す
る。
In the subsequent steps, the ferroelectric memory is completed through the step of FIG. 6F described in the first embodiment.

【0058】本実施形態によれば、強誘電体膜13に関
しての効果を除いて、第1の実施形態と同様な効果が得
られる。さらに、絶縁膜9を使用せず、強誘電体膜13
を直接パターニングしてキャパシタ誘電体膜を形成する
ことにより、工程数の短縮を図れるようになる。
According to this embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained except for the effect on the ferroelectric film 13. Further, the ferroelectric film 13 is not used without using the insulating film 9.
Is directly patterned to form a capacitor dielectric film, whereby the number of steps can be reduced.

【0059】(第5の実施形態)図9および図10は、
本発明の第5の実施形態に係る強誘電体メモリの製造方
法を示す工程断面図である。本実施形態では、キャパシ
タ電極の側面および底面が保護膜で覆われた強誘電体メ
モリの製造方法について説明する。
(Fifth Embodiment) FIG. 9 and FIG.
It is a process sectional view showing the manufacturing method of the ferroelectric memory according to the fifth embodiment of the present invention. In the present embodiment, a method for manufacturing a ferroelectric memory in which the side and bottom surfaces of a capacitor electrode are covered with a protective film will be described.

【0060】まず、第1の実施形態の図1(a)および
図1(b)の工程を行う。次に図9(a)に示すよう
に、溝101 ,102 の側面および底面を覆うように、
全面に保護膜16を堆積する。
First, the steps of FIGS. 1A and 1B of the first embodiment are performed. Next, as shown in FIG. 9A, the side and bottom surfaces of the grooves 10 1 and 10 2 are covered.
A protective film 16 is deposited on the entire surface.

【0061】保護膜16は、強誘電体膜(キャパシタ誘
電体膜)に酸素を供給することで強誘電体膜を保護した
り、あるいはキャパシタ電極と強誘電体膜との間の拡散
を防止することでキャパシタ電極または強誘電体膜を保
護する。これにより、素子特性や信頼性の向上を図るこ
とができる。保護膜16の材料は、例えば、キャパシタ
電極の材料がPt、強誘電体膜の材料がPZTの場合、
SROである。
The protective film 16 protects the ferroelectric film by supplying oxygen to the ferroelectric film (capacitor dielectric film) or prevents diffusion between the capacitor electrode and the ferroelectric film. This protects the capacitor electrode or the ferroelectric film. Thereby, the element characteristics and the reliability can be improved. For example, when the material of the protective film 16 is Pt as the material of the capacitor electrode and the material of the ferroelectric film is PZT,
SRO.

【0062】次に図9(b)に示すように、保護膜16
を介して溝101 ,102 を埋め込むように第1および
第2のキャパシタ電極となる導電膜12を全面に堆積す
る。
Next, as shown in FIG.
Then, a conductive film 12 serving as first and second capacitor electrodes is deposited on the entire surface so as to fill the trenches 10 1 and 10 2 through the steps.

【0063】次に図9(c)に示すように、CMPを用
いて溝101 ,102 外部の導電膜12および保護膜1
6を除去するとともに、表面を平坦化してキャパシタ電
極121 ,122 を形成する。
Next, as shown in FIG. 9C, the conductive film 12 and the protective film 1 outside the trenches 10 1 and 10 2 are formed using CMP.
6 is removed and the surface is flattened to form capacitor electrodes 12 1 and 12 2 .

【0064】次に図10(d)に示すように、絶縁膜9
を選択的に除去した後、図10(e)に示すように、側
面および底面が保護膜16で覆われたキャパシタ電極1
1 122 間の隙間を埋めるように、強誘電体膜13
を全面に堆積する。この後、アニールを行い強誘電体膜
を焼き固める。
Next, as shown in FIG.
Is selectively removed, and as shown in FIG. 10E, the capacitor electrode 1 having the side and bottom surfaces covered with the protective film 16 is formed.
2 1, 12 so as to fill the gap between the two, the ferroelectric film 13
Is deposited on the entire surface. Thereafter, annealing is performed to harden the ferroelectric film.

【0065】この後、図10(f)に示すように、キャ
パシタ電極121 ,122 、保護膜16の表面が露出す
るまで強誘電体膜13をCMPにより研磨し、強誘電体
膜13からなるキャパシタ誘電体膜を形成し、強誘電体
メモリが完成する。
Thereafter, as shown in FIG. 10F, the ferroelectric film 13 is polished by CMP until the surfaces of the capacitor electrodes 12 1 and 12 2 and the protective film 16 are exposed. Then, a ferroelectric memory is completed.

【0066】本実施形態でも第1の実施形態と同様な効
果が得られ、さらに保護膜16の導入により、素子特性
や信頼性の向上も図ることができる。
In this embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and by introducing the protective film 16, the device characteristics and reliability can be improved.

【0067】(第6の実施形態)図11は、本発明の第
6の実施形態に係る強誘電体メモリの製造方法を示す工
程断面図である。本実施形態では、強誘電膜を直接パタ
ーニングして形成したキャパシタ誘電体膜を型にしてキ
ャパシタ電極を形成する方法について説明する。
(Sixth Embodiment) FIG. 11 is a process sectional view showing a method for manufacturing a ferroelectric memory according to a sixth embodiment of the present invention. In the present embodiment, a method for forming a capacitor electrode using a capacitor dielectric film formed by directly patterning a ferroelectric film as a mold will be described.

【0068】図1(a)に示すように、Si基板1上
に、ゲート部2、ゲート上部絶縁膜3、ソース/ドレイ
ン領域4,5、第1の層間絶縁膜6、プラグ7,8を形
成する。
As shown in FIG. 1A, a gate portion 2, a gate upper insulating film 3, source / drain regions 4, 5, a first interlayer insulating film 6, and plugs 7, 8 are formed on a Si substrate 1. Form.

【0069】次に図11(a)に示すように、全面に強
誘電体膜13を堆積する。この後、アニールを行い強誘
電体膜を焼き固める。
Next, as shown in FIG. 11A, a ferroelectric film 13 is deposited on the entire surface. Thereafter, annealing is performed to harden the ferroelectric film.

【0070】次に図11(b)に示すように、フォトリ
ソグラフィおよびRIEを用いて強誘電体膜13を加工
し、キャパシタ誘電体膜を形成する。次に同図(b)に
示すように、強誘電体膜13(キャパシタ誘電体膜)の
側面および上面、ならびに強誘電体膜13(キャパシタ
誘電体膜)間の第1の層間絶縁膜6およびプラグ7,8
の表面を覆うように、全面に保護膜16を堆積する。
Next, as shown in FIG. 11B, the ferroelectric film 13 is processed by photolithography and RIE to form a capacitor dielectric film. Next, as shown in FIG. 3B, the side and top surfaces of the ferroelectric film 13 (capacitor dielectric film), and the first interlayer insulating film 6 and the ferroelectric film 13 (capacitor dielectric film). Plug 7, 8
A protective film 16 is deposited on the entire surface so as to cover the surface.

【0071】次に図11(c)に示すように、保護膜1
6で覆われた強誘電体膜(キャパシタ誘電体膜)13の
隙間を埋め込むように、全面に導電膜12を堆積する。
Next, as shown in FIG.
A conductive film 12 is deposited on the entire surface so as to fill gaps in the ferroelectric film (capacitor dielectric film) 13 covered with 6.

【0072】この後、図11(d)に示すように、強誘
電体膜(キャパシタ誘電体膜)13、保護膜16表面が
露出するまで導電膜12をCMPにより研磨し、キャパ
シタ電極121 ,122 を形成し、強誘電体メモリが完
成する。
[0072] Thereafter, as shown in FIG. 11 (d), the ferroelectric film (capacitor dielectric film) 13, the conductive film 12 to the protective film 16 surface is exposed is polished by CMP, the capacitor electrodes 12 1, 12 2 is formed, the ferroelectric memory is completed.

【0073】本実施形態でも第2の実施形態と同様な効
果が得られ、さらに保護膜16の導入により、素子特性
や信頼性の向上を図ることができる。
In the present embodiment, the same effects as those of the second embodiment can be obtained, and the device characteristics and reliability can be improved by introducing the protective film 16.

【0074】(第7の実施形態)図12および図13
は、本発明の第7の実施形態に係る強誘電体メモリの製
造方法を示す工程断面図である。本実施形態では、強誘
電体膜(キャパシタ誘電体膜)の側面および底面が保護
膜で覆われた強誘電体メモリの製造方法について説明す
る。
(Seventh Embodiment) FIGS. 12 and 13
FIG. 19 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the ferroelectric memory according to the seventh embodiment of the present invention. In the present embodiment, a method for manufacturing a ferroelectric memory in which the side and bottom surfaces of a ferroelectric film (capacitor dielectric film) are covered with a protective film will be described.

【0075】まず、第2の実施形態の図5(a)の工程
を行う。次に図12(a)に示すように、溝101 ,1
2 の側面および底面を覆うように、全面に保護膜17
を堆積する。保護膜17は、強誘電体膜(キャパシタ誘
電体膜)を保護し、強誘電体特性を向上させたり、信頼
性を向上させる。保護膜17の材料は、例えばSi
x 、SiNx 、AlOx 、TiOx である。
First, the step of FIG. 5A of the second embodiment
I do. Next, as shown in FIG.1, 1
0TwoOver the entire surface so as to cover the side and bottom surfaces of the
Is deposited. The protective film 17 is made of a ferroelectric film (capacitor-inducing).
Protective), improve ferroelectric properties, and improve reliability.
Improve the performance. The material of the protective film 17 is, for example, Si
O x, SiNx, AlOx, TiOxIt is.

【0076】次に図12(b)に示すように、保護膜1
7を介して溝101 ,102 を埋め込むように強誘電体
膜13を堆積する。この後、アニールを行い強誘電体膜
を焼き固める。
Next, as shown in FIG.
A ferroelectric film 13 is deposited so as to fill the trenches 10 1 and 10 2 via. Thereafter, annealing is performed to harden the ferroelectric film.

【0077】次に図12(c)に示すように、CMPを
用いて溝101 ,102 外部の強誘電体膜13および保
護膜17を除去するとともに、表面を平坦化してキャパ
シタ誘電体膜を形成する。
Next, as shown in FIG. 12C, the ferroelectric film 13 and the protective film 17 outside the trenches 10 1 and 10 2 are removed using CMP, and the surface is flattened to remove the capacitor dielectric film. To form

【0078】次に図13(d)に示すように、絶縁膜9
を選択的に除去した後、図13(e)に示すように、側
面および底面が保護膜17で覆われた強誘電体膜(キャ
パシタ誘電体膜)13間の隙間を埋めるように、導電膜
12を全面に堆積する。
Next, as shown in FIG.
Is selectively removed, and as shown in FIG. 13E, a conductive film is formed so as to fill a gap between the ferroelectric films (capacitor dielectric films) 13 whose side and bottom surfaces are covered with the protective film 17. 12 is deposited on the entire surface.

【0079】この後、図13(f)に示すように、強誘
電体膜(キャパシタ誘電体膜)13、保護膜17の表面
が露出するまで導電膜12をCMPにより研磨し、キャ
パシタ電極121 ,122 を形成し、強誘電体メモリが
完成する。
[0079] Thereafter, as shown in FIG. 13 (f), the ferroelectric film (capacitor dielectric film) 13, the conductive film 12 until the surface of the protective film 17 is exposed is polished by CMP, the capacitor electrode 12 1 , 12 2 is formed, the ferroelectric memory is completed.

【0080】本実施形態でも第1の実施形態と同様な効
果が得られ、さらに保護膜17の導入により、素子特性
や信頼性の向上を図ることができる。
In this embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained. Further, by introducing the protective film 17, the device characteristics and the reliability can be improved.

【0081】(第8の実施形態)図14は、本発明の第
8の実施形態に係る強誘電体メモリの製造方法を示す工
程断面図である。本実施形態では、保護膜を形成し、か
つ強誘電体膜を直接パターニングして形成したキャパシ
タ誘電体膜を型にしてキャパシタ電極を形成する方法に
ついて説明する。
(Eighth Embodiment) FIG. 14 is a process sectional view showing a method of manufacturing a ferroelectric memory according to an eighth embodiment of the present invention. In the present embodiment, a method of forming a capacitor electrode using a capacitor dielectric film formed by directly forming a protective film and patterning a ferroelectric film as a mold will be described.

【0082】まず、図1(a)に示すように、Si基板
1上に、ゲート部2、ゲート上部絶縁膜3、ソース/ド
レイン領域4,5、第1の層間絶縁膜6、プラグ7,8
を形成する。
First, as shown in FIG. 1A, a gate portion 2, a gate upper insulating film 3, source / drain regions 4 and 5, a first interlayer insulating film 6, a plug 7, 8
To form

【0083】次に図15(a)に示すように、全面に強
誘電体膜13を堆積する。この後、アニールを行い強誘
電体膜を焼き固める。
Next, as shown in FIG. 15A, a ferroelectric film 13 is deposited on the entire surface. Thereafter, annealing is performed to harden the ferroelectric film.

【0084】次に図15(b)に示すように、フォトリ
ソグラフィおよびRIEを用いて強誘電体膜13を加工
し、キャパシタ誘電体膜を形成した後、保護膜17を全
面に堆積する。
Next, as shown in FIG. 15B, the ferroelectric film 13 is processed by photolithography and RIE to form a capacitor dielectric film, and then a protective film 17 is deposited on the entire surface.

【0085】次に図15(c)に示すように、側面およ
び上面が保護膜17で覆われた強誘電体膜(キャパシタ
誘電体膜)13の隙間を埋め込むように、全面に導電膜
12を堆積する。
Next, as shown in FIG. 15C, a conductive film 12 is formed on the entire surface so as to fill gaps between the ferroelectric film (capacitor dielectric film) 13 whose side and top surfaces are covered with the protective film 17. accumulate.

【0086】この後の工程は、第7の実施形態で説明し
た図14(e)の工程および図14(f)の工程を経
て、強誘電体メモリが完成する。
In the subsequent steps, the ferroelectric memory is completed through the steps of FIG. 14E and FIG. 14F described in the seventh embodiment.

【0087】本実施形態でも第2の実施形態と同様な効
果が得られ、さらに保護膜17の導入により、素子特性
や信頼性の向上を図ることができる。
In this embodiment, the same effects as those of the second embodiment can be obtained, and by introducing the protective film 17, the device characteristics and the reliability can be improved.

【0088】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。例えば、上記実施形態では、キャパシ
タ電極121 ,122 を同じ材料で形成したが、異なる
材料で形成しても良い。例えば、キャパシタ電極1
1 ,122 の材料はPt、Ir、IrO2 、Ru、R
uO2 である。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the capacitor electrodes 12 1 and 12 2 are formed of the same material, but may be formed of different materials. For example, capacitor electrode 1
2 1, 12 2 materials Pt, Ir, IrO 2, Ru, R
uO 2 .

【0089】キャパシタ電極121 ,122 の材料を変
える場合、各導電膜毎に犠牲膜を形成するか、もしくは
各導電膜毎に直接パターニングして、キャパシタ電極1
1,122 を形成することになる。異なる材料で形成
した場合の効果としては、キャパシタの信頼性の向上が
あげられる。
When changing the material of the capacitor electrodes 12 1 and 12 2 , a sacrificial film is formed for each conductive film or is directly patterned for each conductive film to form the capacitor electrode 1 1.
It will form a 2 1, 12 2. As an effect of the case where the capacitor is formed of a different material, an improvement in the reliability of the capacitor can be given.

【0090】また、上記実施形態には種々の段階の発明
が含まれており、開示される複数の構成要件における適
宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例え
ば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要
件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で
述べた課題を解決できる場合には、この構成要件が削除
された構成が発明として抽出され得る。その他、本発明
の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施できる。
Further, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent elements are deleted from all the constituent elements described in the embodiment, if the problem described in the section of the problem to be solved by the invention can be solved, the constituent Can be extracted as an invention. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

【0091】[0091]

【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、キ
ャパシタの大容量化と強誘電体メモリの微細化(高集積
化)を両立できる強誘電体メモリを備えた半導体装置お
よびその製造方法を実現できるようになる。
As described above in detail, according to the present invention, a semiconductor device provided with a ferroelectric memory capable of realizing both a large capacity of a capacitor and miniaturization (high integration) of a ferroelectric memory, and a method of manufacturing the same. Can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態に係る強誘電体メモリ
の製造工程を示す図
FIG. 1 is a view showing a manufacturing process of a ferroelectric memory according to a first embodiment of the present invention;

【図2】図1に続く同強誘電体メモリの製造工程を示す
FIG. 2 is a view showing a manufacturing process of the ferroelectric memory following FIG. 1;

【図3】図2に続く同強誘電体メモリの製造工程を示す
FIG. 3 is a view showing a manufacturing process of the ferroelectric memory following FIG. 2;

【図4】変形例を示す平面図FIG. 4 is a plan view showing a modification.

【図5】本発明の第2の実施形態に係る強誘電体メモリ
の製造工程を示す図
FIG. 5 is a view showing a manufacturing process of the ferroelectric memory according to the second embodiment of the present invention;

【図6】図5に続く同強誘電体メモリの製造工程を示す
FIG. 6 is a view showing a manufacturing process of the ferroelectric memory following FIG. 5;

【図7】本発明の第3の実施形態に係る強誘電体メモリ
の製造工程を示す図
FIG. 7 is a view showing a manufacturing process of the ferroelectric memory according to the third embodiment of the present invention;

【図8】本発明の第4の実施形態に係る強誘電体メモリ
の製造工程を示す図
FIG. 8 is a view showing a manufacturing process of a ferroelectric memory according to a fourth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第5の実施形態に係る強誘電体メモリ
の製造工程を示す図
FIG. 9 is a view showing a manufacturing process of a ferroelectric memory according to a fifth embodiment of the present invention;

【図10】図9に続く同強誘電体メモリの製造工程を示
す図
FIG. 10 is a view showing a manufacturing process of the ferroelectric memory following FIG. 9;

【図11】本発明の第6の実施形態に係る強誘電体メモ
リの製造工程を示す図
FIG. 11 is a view showing a manufacturing process of the ferroelectric memory according to the sixth embodiment of the present invention;

【図12】本発明の第7の実施形態に係る強誘電体メモ
リの製造工程を示す図
FIG. 12 is a view showing a manufacturing process of the ferroelectric memory according to the seventh embodiment of the present invention;

【図13】図13に続く同強誘電体メモリの製造工程を
示す図
FIG. 13 is a view showing a manufacturing process of the ferroelectric memory following FIG. 13;

【図14】本発明の第8の実施形態に係る強誘電体メモ
リの製造工程を示す図
FIG. 14 is a view showing a manufacturing process of the ferroelectric memory according to the eighth embodiment of the present invention;

【図15】従来の強誘電体メモリの基本構造を示す図FIG. 15 shows a basic structure of a conventional ferroelectric memory.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…Si基板 2…ゲート部(ゲート絶縁膜/ゲート電極) 3…ゲート上部絶縁膜 4,5…ソース/ドレイン領域 6…第1の層間絶縁膜 7,8…プラグ 9…絶縁膜(犠牲膜) 101 ,102 …溝 12…導電膜 121 …第1のキャパシタ電極 122 …第2のキャパシタ電極 13…強誘電体膜(キャパシタ誘電体膜) 14…配線 15…第2の層間絶縁膜 16,17…保護膜DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Si substrate 2 ... Gate part (gate insulating film / gate electrode) 3 ... Gate upper insulating film 4,5 ... Source / drain region 6 ... First interlayer insulating film 7,8 ... Plug 9 ... Insulating film (sacrifice film) ) 10 1 , 10 2 ... groove 12 ... conductive film 12 1 ... first capacitor electrode 12 2 ... second capacitor electrode 13 ... ferroelectric film (capacitor dielectric film) 14 ... wiring 15 ... second interlayer insulation Film 16, 17… Protective film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢吹 宗 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 篠宮 日出雄 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 伊藤 永二 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Fターム(参考) 5F083 AD42 FR02 GA21 GA25 JA14 JA15 JA38 JA42 JA43 MA06 MA17 MA20 PR21 PR40  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Mune Yabuki 8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama, Kanagawa Prefecture Inside the Toshiba Yokohama Office (72) Inventor Hideo Shinomiya 8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama, Kanagawa (72) Inventor Eiji Ito 8-8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa F-term (reference) 5F083 AD42 FR02 GA21 GA25 JA14 JA15 JA38 JA42 JA43 MA06 MA17 MA20 PR21 PR40

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】主面を有する半導体基板と、 前記半導体基板の前記主面に形成された強誘電体メモリ
とを具備してなり、 前記強誘電体メモリは、第1のキャパシタ電極と第2の
キャパシタ電極との間に強誘電体膜を挿設してなるキャ
パシタと、一方のソース/ドレインが前記第1のキャパ
シタ電極と電気的に接続されたMIS型トランジスタと
を含み、 かつ前記強誘電体膜に誘起される分極の方向が前記半導
体基板の前記主面に対して平行であることを特徴とする
半導体装置。
1. A semiconductor substrate having a main surface, and a ferroelectric memory formed on the main surface of the semiconductor substrate, wherein the ferroelectric memory has a first capacitor electrode and a second capacitor electrode. A capacitor having a ferroelectric film interposed between the first capacitor electrode and a MIS transistor having one source / drain electrically connected to the first capacitor electrode; A semiconductor device, wherein a direction of polarization induced in a body film is parallel to the main surface of the semiconductor substrate.
【請求項2】主面を有する半導体基板と、 前記半導体基板の前記主面に形成された強誘電体メモリ
とを具備してなり、 前記強誘電体メモリは、第1のキャパシタ電極と第2の
キャパシタ電極との間に強誘電体膜を挿設してなるキャ
パシタと、一方のソース/ドレインが前記第1のキャパ
シタ電極と電気的に接続されたMIS型トランジスタと
を含み、 かつ前記第1のキャパシタ電極、強誘電体膜および第2
のキャパシタ電極が並んでいる方向が、前記半導体基板
の前記主面に対して平行であることを特徴とする半導体
装置。
2. A semiconductor substrate having a main surface, and a ferroelectric memory formed on the main surface of the semiconductor substrate, wherein the ferroelectric memory has a first capacitor electrode and a second capacitor electrode. A capacitor having a ferroelectric film inserted between the first capacitor electrode and a MIS transistor having one source / drain electrically connected to the first capacitor electrode; Capacitor electrode, ferroelectric film and second
Wherein the direction in which the capacitor electrodes are arranged is parallel to the main surface of the semiconductor substrate.
【請求項3】主面を有する半導体基板と、前記半導体基
板の前記主面に形成された強誘電体メモリとを具備して
なる半導体装置の製造方法において、 前記強誘電体メモリの製造工程は、前記半導体基板の前
記主面にMIS型トランジスタを形成する工程と、前記
MIS型トランジスタを覆う層間絶縁膜を前記半導体基
板上に形成する工程と、前記層間絶縁膜上の同一面内に
第1および第2のキャパシタ電極を形成する工程と、前
記第1のキャパシタ電極と前記第2のキャパシタ電極と
の間にキャパシタ誘電体膜を形成する工程を有すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
3. A method of manufacturing a semiconductor device comprising: a semiconductor substrate having a main surface; and a ferroelectric memory formed on the main surface of the semiconductor substrate. Forming a MIS transistor on the main surface of the semiconductor substrate, forming an interlayer insulating film covering the MIS transistor on the semiconductor substrate, and forming a first MIS transistor on the same surface on the interlayer insulating film. And forming a second capacitor electrode; and forming a capacitor dielectric film between the first and second capacitor electrodes.
【請求項4】前記第1および第2のキャパシタ電極を形
成する工程は、導電膜を形成する工程と、前記導電膜を
パターニングする工程とを有することを特徴とする請求
項3に記載の半導体装置の製造方法。
4. The semiconductor according to claim 3, wherein the step of forming the first and second capacitor electrodes includes a step of forming a conductive film and a step of patterning the conductive film. Device manufacturing method.
【請求項5】前記第1および第2のキャパシタ電極を含
む領域上に誘電体膜を形成する工程と、この誘電体膜上
に前記キャパシタ誘電体膜となる強誘電体膜を形成する
工程と、前記第1および第2のキャパシタ電極の表面が
露出するまで、前記誘電体膜および前記強誘電体膜の表
面を除去し、前記キャパシタ誘電体膜を形成する工程と
をさらに有することを特徴とする請求項4に記載の半導
体装置の製造方法。
5. A step of forming a dielectric film on a region including the first and second capacitor electrodes, and a step of forming a ferroelectric film serving as the capacitor dielectric film on the dielectric film. Removing the surfaces of the dielectric film and the ferroelectric film until the surfaces of the first and second capacitor electrodes are exposed to form the capacitor dielectric film. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4.
【請求項6】前記第1および第2のキャパシタ電極を形
成する工程は、複数の開口部を有する犠牲膜を形成する
工程と、前記開口部内を導電膜で埋め込む工程と、前記
犠牲膜を除去する工程とを有することを特徴とする請求
項3に記載の半導体装置の製造方法。
6. The step of forming the first and second capacitor electrodes includes forming a sacrificial film having a plurality of openings, filling the openings with a conductive film, and removing the sacrificial film. 4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, further comprising the steps of:
【請求項7】前記導電膜は、第1の導電膜と、この第1
の導電膜上に形成された前記第1および第2のキャパシ
タ電極としての第2の導電膜とを含むことを特徴とする
請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
7. The method according to claim 1, wherein the conductive film includes a first conductive film and the first conductive film.
7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, further comprising a second conductive film formed as the first and second capacitor electrodes formed on the conductive film.
【請求項8】主面を有する半導体基板と、前記半導体基
板の前記主面に形成された強誘電体メモリとを具備して
なる半導体装置の製造方法において、 前記強誘電体メモリの製造工程は、前記半導体基板の前
記主面にMIS型トランジスタを形成する工程と、前記
MIS型トランジスタを覆う層間絶縁膜を前記半導体基
板上に形成する工程と、前記層間絶縁膜の一部の上にキ
ャパシタ誘電体膜を形成する工程と、前記層間絶縁膜上
の同一面内に第1のキャパシタ電極および第2のキャパ
シタ電極を前記キャパシタ誘電体膜を挟むように形成す
る工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
8. A method for manufacturing a semiconductor device comprising: a semiconductor substrate having a main surface; and a ferroelectric memory formed on the main surface of the semiconductor substrate. Forming a MIS transistor on the main surface of the semiconductor substrate, forming an interlayer insulating film covering the MIS transistor on the semiconductor substrate, and forming a capacitor dielectric on a portion of the interlayer insulating film. Forming a body film; and forming a first capacitor electrode and a second capacitor electrode in the same plane on the interlayer insulating film so as to sandwich the capacitor dielectric film. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項9】前記キャパシタ誘電体膜を形成する工程
は、強誘電体膜を形成する工程と、前記強誘電体膜をパ
ターニングする工程とを有することを特徴とする請求項
8に記載の半導体装置の製造方法。
9. The semiconductor according to claim 8, wherein the step of forming the capacitor dielectric film includes a step of forming a ferroelectric film and a step of patterning the ferroelectric film. Device manufacturing method.
【請求項10】前記キャパシタ誘電体膜を含む領域上に
第1の導電膜を形成する工程と、この第1の導電膜膜上
に前記第1および第2のキャパシタ電極となる第2の導
電膜を形成する工程と、前記キャパシタ誘電体膜の表面
が露出するまで前記第1および第2の導電膜の表面をエ
ッチングする工程とをさらに有することを特徴とする請
求項9に記載の半導体装置の製造方法。
10. A step of forming a first conductive film on a region including the capacitor dielectric film, and a second conductive film serving as the first and second capacitor electrodes on the first conductive film. 10. The semiconductor device according to claim 9, further comprising a step of forming a film and a step of etching the surfaces of the first and second conductive films until the surface of the capacitor dielectric film is exposed. Manufacturing method.
【請求項11】前記キャパシタ誘電体膜を形成する工程
は、複数の開口部を有する犠牲膜を形成する工程と、前
記開口部内を誘電体膜で埋め込む工程と、前記犠牲膜を
除去する工程を有することを特徴とする請求項8に記載
の半導体装置の製造方法。
11. The step of forming a capacitor dielectric film includes the steps of forming a sacrificial film having a plurality of openings, filling the openings with a dielectric film, and removing the sacrificial film. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein:
【請求項12】前記誘電体膜は、第1の誘電体膜と、こ
の第1の誘電体膜上に形成された前記キャパシタ誘電体
膜としての強誘電体膜を含むことを特徴とする請求項1
0に記載の半導体装置の製造方法。
12. The dielectric film according to claim 1, wherein said dielectric film includes a first dielectric film and a ferroelectric film as said capacitor dielectric film formed on said first dielectric film. Item 1
0. A method for manufacturing a semiconductor device according to item 0.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2006118466A1 (en) * 2005-04-29 2006-11-09 Thin Film Electronics Asa A non-volatile memory device
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US7413913B2 (en) * 2004-03-25 2008-08-19 Fujitsu Limited Semiconductor device and method of manufacturing the same
CN107134524A (en) * 2017-05-27 2017-09-05 西安交通大学 A kind of method that use atomic layer deposition method prepares the three-dimensional many iron hetero-junctions of fin

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