JP2004296535A - 半導体装置、半導体装置の製造方法、強誘電体メモリ、及び電子機器 - Google Patents
半導体装置、半導体装置の製造方法、強誘電体メモリ、及び電子機器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004296535A JP2004296535A JP2003083646A JP2003083646A JP2004296535A JP 2004296535 A JP2004296535 A JP 2004296535A JP 2003083646 A JP2003083646 A JP 2003083646A JP 2003083646 A JP2003083646 A JP 2003083646A JP 2004296535 A JP2004296535 A JP 2004296535A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- barrier layer
- hole
- insulating film
- hydrogen
- oxygen
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
【課題】スタック構造においても配線抵抗の増大を防止できる信頼性の高い半導体装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】下地面(114)上に形成された層間絶縁膜(117、124)に設けられた貫通孔(H4)内に、ガス成分の拡散を防止する導電性を有する第1バリア層(131、132)が設けられており、下地面(114)と層間絶縁膜との界面であって貫通孔(H4)の外部に、ガス成分の拡散を防止する絶縁性を有する第2バリア層(116)が設けられていることを特徴とする。
【選択図】 図1
【解決手段】下地面(114)上に形成された層間絶縁膜(117、124)に設けられた貫通孔(H4)内に、ガス成分の拡散を防止する導電性を有する第1バリア層(131、132)が設けられており、下地面(114)と層間絶縁膜との界面であって貫通孔(H4)の外部に、ガス成分の拡散を防止する絶縁性を有する第2バリア層(116)が設けられていることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、強誘電体メモリに係り、メモリセル面積が小さい高密度集積化に適する強誘電体メモリの構造及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
強誘電体メモリはSRAMに匹敵する書き込み速度や多数回の書き換え可能回数等の特徴を有し、フラッシュEEPROMに続く次世代の不揮発性メモリとして注目されている。メモリセルの集積度を上げるためは、1T1C型といわれるようにトランジスタの直上に強誘電体キャパシタを形成したスタック構造が好ましいとされている。異なる階層で交差するビット線とワード線とを縦方向で接続するためにはタングステンプラグがよく用いられている。
【0003】
タングステンプラグを形成する際、タングステン(W)の堆積時に使用されるWF6からフッ素(F)を取り除くため、還元剤として水素(H2)が用いられる。この水素が強誘電体キャパシタ中の強誘電体中に拡散すると、強誘電体層中の残留分極特性が極端に劣化し、メモリ保持機能を示さなくなる。このため従来からこの水素による強誘電体の劣化を防ぐ技術が開発されてきた。例えば、特開2002−141482号公報には、タングステンプラグの内面に水素の透過を阻止する水素バリア層を設けてからタングステンを充填する技術が開示されている(特許文献1)。水素バリア層によりタングステンプラグ形成時における強誘電体の劣化を防ぐことができるようになっていた。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−141482号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スタック構造の強誘電体メモリではタングステンプラグのさらに上層に絶縁膜を形成したりもう一つの強誘電体キャパシタを設けて酸素アニールしたりすることがあるため、今度は酸素が回り込んでタングステンプラグに悪影響を与える場合があった。すなわちタングステンは非常に酸化され易く、酸化されると高抵抗化し導通路としての作用を果たさなくなってしまう。
【0005】
そこで本発明は、スタック構造においても配線抵抗の増大を防止できる信頼性の高い半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、下地面上に形成された層間絶縁膜に設けられた貫通孔内に、ガス成分の拡散を防止する導電性を有する第1バリア層が設けられており、下地面と層間絶縁膜との界面であって貫通孔の外部に、ガス成分の拡散を防止する絶縁性を有する第2バリア層が設けられていることを特徴とする。
【0007】
上記構成によれば、第1バリア層が導電性を有するためスタック構造における電気伝導は第1バリア層及びそれに接する下地面との間で確保できる。一方、上層側から侵入してくるガス成分は導電路である貫通孔については当該第1バリア層部分で阻止されるし、導電路とはなっていない貫通孔以外の部分については第2バリア層が阻止される。したがってガス成分が下地面以下に透過していく途を悉く遮断するので、ガス成分が下地面の下層側に影響を与えることを効果的に防止できる。
【0008】
ここで本発明において「層間絶縁膜」はその種類を問わないが、半導体装置の配線や半導体、強誘電体間を埋めるべく形成される膜一般をいい、単層であるか複数層であるかを問わない。
【0009】
「下地面」とは、当該層構造が形成される下地となる面であり、ガス成分が浸透していくと不具合を生ずるような層構造が形成されている場合を含む。例えば強誘電体メモリにおいて下地面は、強誘電体キャパシタの一部となる。
【0010】
「貫通孔」は積層方向に配置される素子や配線間を接続するために設けられるコンタクトホールであり、貫通孔であるがその形状に限定は無い。
【0011】
「ガス成分」は気体であって特にいずれかの層構造に影響を与えうる場合に意味がある。このようなガス成分としては、例えば酸素や水素が考えられる。
【0012】
本発明は、下地面上に形成された、貫通孔を有する層間絶縁膜と、少なくとも貫通孔壁面及び底面に形成された、酸素の拡散を防止する導電性を有する第1酸素バリア層と、貫通孔内に充填された導電物と、を備えたことを特徴とする。
【0013】
上記構造によれば、酸素バリア層は導電性があるためスタック構造における電気伝導に寄与する一方、一方から他方への酸素の透過を阻止するので、例えば上層の形成過程で酸素が発生したとしてもその酸素が下層側に移動することを防止できる。したがって下地面の下層に酸素によって特性悪化するような層が存在していても障害を生じない。
【0014】
ここで本発明において、「底面」とは下層側の開口面をいう。
【0015】
また「酸素バリア層」は酸素の通過を阻止しうる構造の層を意味するが、他の元素の通過を阻止しうるものであってもよい。このようなバリア層としては特にTiAlNが緻密な構造を有しており効果的に酸素の通過を阻止するために好ましい。この他、チタン(Ti)、窒化チタン(TiN)等も酸素バリア層として利用可能である。
【0016】
「導電物」は、電気伝導性があって微細形状の貫通孔に充填可能な物質であればよく、金属、例えばタングステンやアルミニウム、これらの合金が用いることができる。特にタングステンはアスペクト比(開口径に対する厚み)が大きい孔にも充填できるため高密度化する半導体装置におけるコンタクトホールの充填材として適する。タングステンは酸化されやすいという特性があるが、本発明によれば、酸素バリア層が効果的に酸化を遮断するので、タングステンの酸化を防ぐことが出来る。
【0017】
ここで、少なくとも前記貫通孔壁面及び底面と前記第1酸素バリア層との間、または、前記第1酸素バリア層と前記導電物との間、の少なくとも一方に形成される、水素の拡散を防止する導電性を有する第1水素バリア層をさらに備えることは好ましい。
【0018】
上記構造によれば、水素バリア層は導電性があるためスタック構造における電気伝導に寄与する一方、一方から他方への水素の透過を阻止するので、例えば導電物の形成過程で水素が発生したとしてもその水素が下層側に移動することを防止できる。したがって下地面の下層に水素によって特性悪化するような層が存在していても障害を生じない。
【0019】
ここで「水素バリア層」は水素の通過を阻止しうる構造の層を意味するが、他の元素の通過を阻止しうるものであってもよい。このようなバリア層としては所定の金属酸化物や金属(M)−Si−Nという組成において金属がIr,Pt,Ru,Re,Ni,Co,またはMoである組成物がよく、特にIrOx、IrSiN、PtSiNが緻密な構造を有しており効果的に水素の通過を阻止するために好ましい。
【0020】
ここで下地面と層間絶縁膜との間であって貫通孔の外側を囲んで形成された絶縁性を有する第2水素バリア層をさらに備えていてもよい。当該構造によれば、貫通孔の周囲においても導電性はないものの水素バリアが水素の透過を阻止するので、上層と下層との水素の流通を悉く阻止可能である。
【0021】
なお絶縁性を有する水素バリア層としては、金属(M)―Oxで表される金属酸化物、例えばAlOxやTiOxが挙げられる。
【0022】
ここで下地面と層間絶縁膜との間であって貫通孔の外側を囲んで形成された絶縁性を有する第2酸素バリア層をさらに備えることは好ましい。当該構造によれば、貫通孔の周囲においても導電性はないものの酸素バリアが酸素の透過を阻止するので、上層と下層との酸素の流通を悉く阻止可能である。
【0023】
なお絶縁性を有する酸素バリア層としては、金属(M)―Oxで表される金属酸化物、例えばAlOxやTiOxが挙げられる。
【0024】
本発明は、下地面上に形成された層間絶縁膜に貫通孔を設ける工程と、少なくとも貫通孔壁面及び底面に、酸素の拡散を防止する導電性を有する第1酸素バリア層を形成する工程と、貫通孔内に導電物を充填する工程と、を備えたことを特徴とする。
【0025】
上記工程によれば、酸素バリア層は導電性があるためスタック構造における電気伝導に寄与する一方、一方から他方への酸素の透過を阻止するので、例えば上層の形成過程で酸素が発生したとしてもその酸素が下層側に移動することを防止できる。したがって下地面の下層に酸素によって特性悪化するような層が存在していても障害を生じない。
【0026】
ここで、少なくとも貫通孔壁面及び底面と第1酸素バリア層との界面、または、第1酸素バリア層と導電物との界面の少なくとも一方に、水素の拡散を防止する導電性を有する第1水素バリア層を形成する工程とをさらに備えることは好ましい。
【0027】
上記工程によれば、水素バリア層は導電性があるためスタック構造における電気伝導に寄与する一方、一方から他方への水素の透過を阻止するので、例えば導電物の形成過程で水素が発生したとしてもその水素が下層側に移動することを防止できる。したがって下地面の下層に水素によって特性悪化するような層が存在していても障害を生じない。
【0028】
ここで、下地面と層間絶縁膜との界面に絶縁性を有する第2酸素バリア層を形成する工程をさらに備え、層間絶縁膜に貫通孔を設ける工程では、当該第2酸素バリア層に連通させて貫通孔を形成することは好ましい。当該構造によれば、貫通孔の周囲においても導電性はないものの酸素バリアが酸素の透過を阻止するので、上層と下層との酸素の流通を悉く阻止可能である。
【0029】
ここで、下地面と層間絶縁膜との界面に絶縁性を有する第2水素バリア層を形成する工程をさらに備え、層間絶縁膜に貫通孔を設ける工程では、当該第2水素バリア層に連通させて貫通孔を形成することは好ましい。当該工程によれば、貫通孔の周囲においても導電性はないものの水素バリアが水素の透過を阻止するので、上層と下層との水素の流通を悉く阻止可能である。
【0030】
本発明は、下地面が強誘電体キャパシタの一部によって形成されている、本発明の半導体装置を備えた強誘電体メモリでもあり、本発明の半導体装置の製造方法によって形成された強誘電体メモリでもある。また本発明はこれらの強誘電体メモリを備えた電子機器でもある。
【0031】
当該構成によれば、半導体装置や強誘電体メモリ、電子機器は、本発明の層構造を備えているので、水素による強誘電体の劣化を生ずることがなく、信頼性が高い。
【0032】
ここで「電子機器」とは、本発明に係る半導体装置または強誘電体メモリを備えた一定の機能を奏する機器一般をいい、その構成に特に限定が無いが、例えば、上記表示装置を備えるパーソナルコンピュータ、携帯電話、ビデオカメラ、ヘッドマウントディスプレイ、リア型またはフロント型のプロジェクター、さらに表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型TV、DSP装置、PDA、電子手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイ等が含まれる。
【0033】
なお、強誘電体キャパシタを構成する上部電極または下部電極の少なくとも一方に導電性を有する第3酸素バリア層を備えていることはさらに好ましい。当該構造によれば、第3酸素バリア層が強誘電体キャパシタに密着しているので、強誘電体層の熱処理によって発生し外部に拡散する酸素を阻止しうる。
【0034】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【0035】
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態は、本発明の半導体装置としての構造を備える強誘電体メモリであり、本発明の半導体装置の製造方法で製造されるものでもある。
【0036】
図1に、本第1実施形態における強誘電体メモリのメモリセル層構造を示す。構造上、強誘電体メモリはメモリセルに含まれるトランジスタ及び強誘電体キャパシタの数によって幾つかの形式に分けられる。特に、本発明はトランジスタと強誘電体キャパシタとが積層構造になった1T1Cや1T2C等の構造に有効であるが、図1は本発明の特徴を示すための層構造の例示に過ぎず、メモリの構造を限定するものではない。
【0037】
図1に示すように、本強誘電体メモリ1aは、半導体素子形成のためシリコン等からなる基板100上にトランジスタTが形成されている。トランジスタ間は素子分離層101によって分離されている。基板100にはトランジスタのソース・ドレイン領域となる拡散領域102が形成されており、そのチャネル領域の上にはゲート絶縁膜103を介して側壁104に囲まれ、ポリシリコンやSiW等からなるゲート電極105が形成されている。ゲート電極105はメモリセルアレイにおけるワード線Wを構成するものである。
【0038】
基板100上には、第1層間絶縁膜106が形成されており、第2層間絶縁膜117から連通してスルーホールH1及びH3が形成されている。スルーホールH1及びH2には、第1酸素バリア層121及び123に囲まれた配線層122が形成され、プレート線を構成している。
【0039】
第1層間絶縁膜106上部には強誘電体キャパシタCが形成されている。強誘電体キャパシタCの下層には第2酸素バリア層110が形成されており、上層には第3酸素バリア層114が形成されている。強誘電体キャパシタCは下部電極111、強誘電体層112、及び上部電極113で構成されている。第1層間絶縁膜106と第3酸素バリア層114の上に第1水素バリア層116が全面的に形成されている。第1水素バリア層116の上には第2層間絶縁膜117が形成されている。
【0040】
第2層間絶縁膜のうち強誘電体キャパシタCの上部電極113まで直接貫通してスルーホールH4が形成されている。また下部電極111にまで貫通してスルーホールH2が形成されており、配線層122が接続されている。また配線層122にまで届くスルーホールH5も設けられている。
【0041】
スルーホールH4の壁面及び底面には第4酸素バリア層131、第2水素バリア層132が形成され、内部には第2導電物133が充填されている。また第2層間絶縁膜117には配線層122まで貫通してスルーホールH5が形成されている。
【0042】
第2層間絶縁膜上にはワード線105に略直交してビット線Bに相当する配線層142が敷設されており、その表面に第5酸素バリア層141及び第6酸素バリア層143が形成されている。当該ビット線BはスルーホールH4を介して強誘電体キャパシタCの上部電極113と電気的に接続し、配線層122と電気的に接続している。
【0043】
さらに本発明に係る個々の層について具体的に説明する。基板100及びトランジスタTに関する構造については公知の層構造が適用できる。
【0044】
第1層間絶縁膜106は、SiO2等によって構成されている。その厚みは、強誘電体メモリのスタック構造において、製造上、熱処理が行われる強誘電体キャパシタと離しておくべき距離に応じて定める。あまりに薄いと強誘電体キャパシタ形成時の熱処理によってトランジスタに悪影響があり、あまりに厚いとタングステンプラグであっても完全な導通を確保することが難しくなるからである。
【0045】
第1酸素バリア層121及び123はTiN等で構成されており、配線層122と絶縁膜との密着性を向上させる密着層としても作用している。配線層122は、導電性を有し製造しやすい通常の配線材料、例えばAlCuが利用される。
【0046】
強誘電体キャパシタCの下層及び上層に設けられている第2酸素バリア層110及び第3酸素バリア層114は、主として酸素の通過を阻止しうる導電性材料で構成されるが、無論、他の元素の通過を阻止しうるものであってもよい。このようなバリア層としては金属酸化物や金属窒化物が適し、特にTiAlNが緻密な構造を有しており効果的に酸素の通過を阻止するために好ましい。
【0047】
強誘電体キャパシタCは公知の層構造である。例えば、上部電極111や下部電極113は信頼性の高い金属材料、例えば白金(Pt)やイリジウム(Ir)で形成されるが、密着性等を考慮しTiとの多層構造を有していてもよい。強誘電体層112は、メモリとして適する分極特性を有する強誘電体セラミックス材料で構成されており、例えばチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、ストロンチウムビスマスタンタレート(SBT)、ビスマスタイタネート(BIT)等、高い残留分極量を示す材料を利用可能である。
【0048】
第1水素バリア層116は本発明に係り、絶縁性を有し、強誘電体キャパシタCをカバーし第1層間絶縁膜106と第2層間絶縁膜117との界面を覆うように形成されている。当該水素バリア層はスルーホールH4の形成に用いられるタングステン等の導電物の生成時に発生する水素によって強誘電体キャパシタCの強誘電体材料が還元され残留分極特性が変化することを防止する。絶縁性を有する水素バリア層としては、金属(M)―Oxで表される金属酸化物、例えばAlOxやTiOxが挙げられる。これらの材料は酸素バリア性能も併せ持っている。絶縁性水素バリア層の厚みは余りに薄いとバリア特性が低くなるため適当な厚みに定められる。
【0049】
第2層間絶縁膜117については第1層間絶縁膜106と同様に考えられる。当該層間絶縁膜内に設けられるスルーホールH4内にはその壁面及び底面に第4酸素バリア層131及び第2水素バリア層132が形成されている。
【0050】
第4酸素バリア層131は本発明に係り、主として酸素の通過を阻止しうる導電性材料で構成されるが、無論、他の元素の通過を阻止しうるものであってもよい。このようなバリア層としては金属酸化物や金属窒化物が適し、特にTiAlNが緻密な構造を有しており効果的に酸素の通過を阻止するために好ましい。当該酸素バリア層の厚みは、余りに厚いと充填すべき導電物の充填空間が少なくなり充分な導電性を確保できなくなり、余りに薄いと充分なバリア効果が得られなくなるため、適当な厚みにする。
【0051】
第2水素バリア層132は、主として水素の通過を阻止しうる導電性材料で構成されるが、無論、他の元素の通過を阻止しうるものであってもよい。このようなバリア層としては金属酸化物や金属窒化物が適し、ここではIrOxを用いるものとする。当該酸素バリア層の厚みは、余りに厚いと充填すべき導電物の充填空間が少なくなり充分な導電性を確保できなくなり、余りに薄いと充分なバリア効果が得られなくなるため、適当な厚みにする。
【0052】
第2導電物133の材料としては、電気伝導性があって微細形状の貫通孔に充填可能な金属、例えばタングステン(W)やアルミニウム(Al)、これらの合金が用いることができる。特にタングステンはアスペクト比(開口径に対する厚み)が大きい孔にも充填できるため高密度化する半導体装置におけるコンタクトホールの充填材として適し、このようなタングステンを充填した縦方向接続構造はタングステンプラグと呼ばれている。タングステンは酸化されやすいという欠点があるが、本発明によれば、第2水素バリア層132が効果的に水素を遮断するので、強誘電体層112が還元され分極特性が劣化することを防ぐことが出来る。
【0053】
配線層142については、導電性を有し製造しやすい通常の配線材料、例えばAlCuが利用される。当該配線層142の表面には第5酸化バリア層141が形成され、第1水素バリア層116を通過した酸素が強誘電体キャパシタCに移行することを防止する。
【0054】
上記層構造において、ワード線105が選択されビット線Bとプレート線との間に電圧が印加されるとその極性に応じ‘1’または‘0’が強誘電体キャパシタに書き込まれる。またプレート線にはワード線Wを選択しビット線を所定の電位に固定すると分極状態に応じた電圧が生じるようになっており、これを検出することで、強誘電体キャパシタに記憶されたビット情報を読み出すことができるようになっている。
【0055】
ここで、スルーホールH4内部には、第2導電物133としてタングステンが充填されているが、さらに上層の形成工程、例えば強誘電体キャパシタ形成における酸素アニールや層間絶縁膜の形成によって生ずる酸素によって酸化され易い。第4酸素バリア層141や第5酸素バリア層143は直接的に強誘電体層や層間絶縁膜から拡散してくる酸素を遮蔽するが、周囲からスルーホールH4の側面へ回り込んでくる酸素は防ぎきれない。当該実施形態によれば、スルーホールH4の壁面には第4酸素バリア層131が形成してあるので、周囲からの酸素も遮蔽され、第2導電物133が酸化されることを阻止している。
【0056】
またタングステンの製造時に発生する水素は下層の強誘電体キャパシタCの強誘電体層112を還元し劣化させる。本実施形態によれば、プラグ底面から強誘電体キャパシタCに向かう水素は導電性の第2水素バリア層132が導通を確保しながらも遮蔽する。また、上層から強誘電体キャパシタCの側面に向かう水素は絶縁性の第1水素バリア層116が遮蔽する。このため強誘電体キャパシタを水素から保護することができる。
【0057】
(製造工程)
次に本第1実施形態における強誘電体メモリ1aの製造方法を説明する。図2及び図3に本実施形態の製造工程断面図を示す。
【0058】
まず公知の半導体プロセス技術を適用してシリコン基板100上にトランジスタTを形成してから第1層間絶縁膜106、第2酸素バリア層110、下部電極111を形成する(ST1)。トランジスタTは強誘電体キャパシタCのスイッチング素子として作用するものである。層間絶縁膜106は、シリコン基板100に公知の酸化膜形成方法、例えば、熱酸化法を適用して所定の厚みに形成する。
【0059】
次いで第2酸素バリア層110及び強誘電体キャパシタの下部電極111を形成する(ST2)。これらの積層構造の製造方法としては、金属薄膜や金属窒化膜の形成に適し、ある程度均一な厚みで薄膜形成が可能な方法であればよく、層の組成や厚み等の諸条件に応じて適宜選択することが可能である。例えば、CVD(MOCCVD、低圧CVD、ECR―CVD含む)法、蒸着、分子線蒸着(MB)、スパッタリング法、イオンプレーティング法、PVD法等の各種気相成膜法、電気メッキ、浸漬メッキ(ディッピング)、無電解メッキ法等の各種メッキ法、ラングミュア・ブロジェット(LB)法、スピンコート、スプレーコート法、ロールコート法等の塗布法、各種印刷法、転写法、インクジェット法、粉末ジェット法等に適用できる。これらのうち2種以上の方法を組み合わせてもよい。ここでは、スパッタ法、蒸着法により第2酸素バリア層110及び下部電極111を形成する。フォトリソグラフィ法によって下部電極の形状にレジスト118をパターニングする。
【0060】
次いで第2酸素バリア層110と下部電極111とをパターニングしてから、強誘電体キャパシタの強誘電体層112と上部電極113を形成する(ST2)。強誘電体層112は所定の結晶状態を得るため、上記強誘電体セラミックス材料の結晶をゾル・ゲル法やMOD(Metal Organic Deposition)法、スパッタ法、CVD法等で形成する。例えばゾル・ゲル法を用いる場合、強誘電体セラミックス材料を含む前駆体溶液を所定の厚み、例えば120nm程度の厚みになるまで塗布する。そして温度や時間を調整した熱処理工程によって乾燥・脱脂・焼成することによって結晶成長させることによって均一で良好な結晶状態の薄膜を形成することが可能である。この熱処理工程において酸素が発生し層構造内を拡散するが、本実施形態では酸素バリア層が酸素を透過させないので、導電物の酸化を効果的に防止できるのである。強誘電体層112の結晶化が終了したら、さらに上部電極113としてPtを公知の薄膜形成技術、例えばスパッタ法や蒸着法により形成する。その上に、第3酸素バリア層114としてTiAlNを同様の方法により形成する。次いで、フォトリソグラフィ法を適用しレジスト115をフォトリソグラフィ法によって強誘電体キャパシタCの形状にパターニングする。
【0061】
次いで当該レジスト115をマスクとして、まず第3酸素バリア層114をパターニングする。次いで当該第3酸素バリア層114をマスクとして、上部電極113及び強誘電体層112をエッチングする(ST3)。強誘電体キャパシタCに係る層構造のエッチング法としては異なる層を類似形状に除去していけるドライエッチング(プラズマエッチングなど)を適用できる。次いで強誘電体キャパシタC及び第1層間絶縁膜106の表面に第1水素バリア層116を形成する。水素バリア層116には上記材料を用い、スパッタ法や蒸着法を適用して、所定の厚み、例えば40nm程度に形成する。
【0062】
その上に、第2層間絶縁膜117を形成し、スルーホールH1〜H3を設け、強誘電体キャパシタCとトランジスタTとの接続配線及びプレート線となる配線を形成する(ST4)。第2層間絶縁膜117は第1層間絶縁膜と同様にして形成する。スルーホールH1〜H3は公知技術、例えば微細孔用放電加工やエッチング加工、ドリル加工を適用して設けられる。配線層122には所定の導電性材料、例えばAlCu、密着層121・123には絶縁膜との密着性を改善する材料、例えば、Pt、Au、W,Ta,Mo,Al,Cr,Tiまたはこれらを主成分とする合金のような金属が用いられる。例えばTiまたはTiN、またはこれらの積層構造を密着層に用いた場合には、これらの組成自体がある程度の酸素バリア性能を有するため、好ましいといえる。配線層122や密着層121・123は、公知の技術、例えばスパッタ法や蒸着法により形成する。その後、前記層間絶縁膜と同様に第3層間絶縁膜124を形成する。
【0063】
強誘電体キャパシタCに接続するプラグを形成するために、第3層間絶縁膜124、第2層間絶縁膜117、第1水素バリア層116を貫通してスルーホールH4を形成する(ST5)。スルーホールH4はテーパ形状に形成しておくと充填される導電物が形成しやすい。そのため、スルーホールH4の側壁の基板面に対する角度を例えば80度以下となるようにしておく。スルーホールH4の下地となる面は第3酸素バリア層114である。
【0064】
当該スルーホールH4内に第4酸素バリア層131、第2水素バリア層132、及び第2導電物133を積層していく(ST6)。第4酸素バリア層131は、主として酸素の通過を阻止しうる導電性材料で構成されるが、無論、他の元素の通過を阻止しうるものであってもよい。このようなバリア層としては金属酸化物や金属窒化物が適し、特にTiAlNが緻密な構造を有しており効果的に酸素の通過を阻止するために好ましい。酸素バリア層の厚みは、スルーホールH4の直径に応じて定められる。余りに厚いと第2導電物133が充填されにくくなって信頼性を損ない、余りに薄いと酸素バリア効果が薄くなるからである。
【0065】
第2水素バリア層132は、主として水素の通過を阻止しうる導電性材料で構成されるが、無論、他の元素の通過を阻止しうるものであってもよい。このようなバリア層としては金属酸化物や金属窒化物が適し、特にIrOxが緻密な構造を有しており効果的に水素の通過を阻止するために好ましい。水素バリア層の厚みは、スルーホールH4の直径に応じて定められる。余りに厚いと第2導電物133が充填されにくくなって信頼性を損ない、余りに薄いと水素バリア効果が薄くなるからである。第2導電物133がスルーホールH4及びH5内に確実に充分に充填されるような厚みにまで、第2導電物をスパッタ法または蒸着法等により積層する。
【0066】
その後、第3層間絶縁膜124の表面が露出する程度にまでエッチバック処理しスルーホールH4やH5の開口面と絶縁膜表面とを同一面に形成する(ST7)。この工程により、側壁及び底面は第2水素バリア層132及び第4酸素バリア層131に囲まれたタングステンプラグとしての構造が形成された。
【0067】
その後は、図1に示すように、ビット線Bに相当する配線を形成するために、スパッタ法や蒸着法等を適用しTiN等で第5酸素バリア層141を形成し、AlCu等で配線層142を形成し、第6酸素バリア層143を形成することによって、メモリセルの層構造が形成される。
【0068】
上記第1実施形態によれば、第2水素バリア層132は導電性があるためスタック構造における電気伝導に寄与する一方、一方から他方への水素の透過を阻止するので、例えばタングステンプラグの形成過程で水素が発生したとしてもその水素が下層側の強誘電体キャパシタCに移動することを防止できる。したがって水素の還元作用によって強誘電体キャパシタCの分極特性が低下することを防止できる。
【0069】
また上記第1実施形態によれば、スルーホールH4の周囲においても導電性はないものの第1水素バリア116が水素の透過を阻止するので、例えばタングステンプラグの形成過程で水素が発生したとしてもその水素が下層側の強誘電体キャパシタCに移動することを防止できる。したがって水素の還元作用によって強誘電体キャパシタCの分極特性が低下することを防止できる。
【0070】
さらに上記第1実施形態によれば、第4酸素バリア層131及び第2酸素バリア層110が、導電性があるためスタック構造における電気伝導に寄与する一方、一方から他方への酸素の透過を阻止するので、例えば強誘電体キャパシタや層間絶縁膜の形成過程で酸素が発生したとしてもその酸素が下層側や上層側に移動することを防止できる。したがって強誘電体キャパシタCの上下にタングステンプラグが存在していても、酸素によって酸化され高抵抗化し導電性を阻害するようなことがない。このため強誘電体キャパシタの信頼性を向上させることができる。
【0071】
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態は、上記第1実施形態と同じ強誘電体メモリに関するが、強誘電体キャパシタの下層側接続にもプラグを用いている点で異なる。上記第1実施形態と同様の構造・工程に係る部分は同一の符号を付することとし、その説明を省略する。
【0072】
上記第1実施形態ではプラグ構造が強誘電体キャパシタCの上層側にのみに存在していたが(スルーホールH4)、本第2実施形態では、強誘電体キャパシタCの下層側のスルーホールH1並びにビット線Bからシリコン基板100までの接続構造に寄与するスルーホールH2及びH4にもプラグ構造を設けている点で異なる。
【0073】
図4に本第2実施形態の強誘電体メモリ1bの層構造を示す。図4に示すように、当該強誘電体メモリ1bは、第1層間絶縁膜106にスルーホールH1及びH2が形成され、それらの壁面及び底面には密着層107、第1酸素バリア層108が形成され、第1導電物109が充填されている。
【0074】
密着層107は、第1導電物109や第1酸素バリア層108と絶縁膜106との密着性を確保するために用いることができる。この密着層107としては、前記密着層121・123と同様の材料を用い、第1酸素バリア層108としては、前記酸素バリア層110、114、131等と同様の材料を用いる。
【0075】
スルーホールH3及びH4に係る構造については、上記実施形態1のスルーホールH4と同様である。
【0076】
次に本第2実施形態における強誘電体メモリ1bの製造方法を説明する。図5及び図6に本実施形態の製造工程断面図を示す。
【0077】
第1実施形態と同様にしてトランジスタT1・T2及び第1層間絶縁膜106を形成してから(図2:ST1)、スルーホールH1及びH2を形成する。次いで密着層107、第1酸素バリア層108、及び第1導電物109をスルーホールの壁面及び底面並びに第1層間絶縁膜106上に積層していく(ST10)。ここでは密着層107としてTiとTiNとの積層構造を、第1酸素バリア層108としてTiAlNを採用する。これら積層構造は、金属薄膜や金属窒化膜の形成に適する上記製造方法、例えばスパッタ法や蒸着法を利用する。次いで第1導電物としてタングステンを、上記同様の薄膜形成方法によってスルーホール内に充填する。
【0078】
その後、層間絶縁膜106の表面が露出する程度にまでエッチバック処理しスルーホールの開口面と絶縁膜表面とを同一面に形成する(ST11)。この工程により、側壁及び底面は密接層107及び第1酸素バリア層108で囲まれたタングステンプラグとしての構造が形成された。
【0079】
次いで上記第1実施形態と同様にして強誘電体キャパシタCの層構造を形成する。本実施形態では下部電極111に配線層を接続する必要が無いため、第3酸素バリア層114のTiAlNをマスクとして一回のエッチングで強誘電体キャパシタCの形状を形成可能である。
【0080】
その後層間絶縁膜117を形成しスルーホールH3及びH4を設ける点については上記第1実施形態とほぼ同様である。このときスルーホールH4については下層側のタングステンプラグであるスルーホールH2の直上に位置するように形成する。
【0081】
スルーホールH3及びH4内に設ける層構造及びビット線Bの形成についても上記第1実施形態と同様に実施できる。
【0082】
上記第2実施形態によれば、第1水素バリア層116、第2水素バリア層132、及び第3酸素バリア層114については上記第1実施形態と同様の利点がある。
【0083】
さらに上記第2実施形態によれば、第2酸素バリア層110が直接製造時における強誘電体層112や第2層間絶縁膜117から下層に拡散する酸素を遮蔽する他、この第2酸素バリア層110を回り込んで側面からスルーホールH1やH2に向かう酸素も第1酸素バリア層108が遮蔽する。このため酸化されやすいタングステンで形成された第1導電物109は事実上酸素から完全に防御される。したがって、酸化作用によるタングステンの高抵抗化を防ぐことができ、信頼性の高い強誘電体メモリを提供することができる。
【0084】
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態は、本発明の半導体装置、強誘電体メモリを備えた電子機器、特にパーソナルコンピュータに関する。
【0085】
図7は、本第3実施形態におけるパーソナルコンピュータ1000の構成を示す斜視図である。図7において、パーソナルコンピュータ1000は、表示パネル1001と、キーボード1002を備えた本体部1004と、から構成されている。当該コンピュータ表示装置1000の本体部1004に内蔵されるCPU基板のメモリ素子等として、本発明に係る構造、または、本発明に係る製造方法で製造された半導体装置、特に誘電体メモリが利用されている。
【0086】
当該第3実施形態によれば、タングステンプラグを囲んで酸素バリア層が形成されているので、強誘電体層や絶縁膜形成に伴って発生する酸素によってタングステンが酸化され高抵抗化して導通状態が悪化することが防止され、信頼性の高い半導体装置及び電子機器を提供できる。
【0087】
また当該第3実施形態によれば、水素バリア層を備えるので、タングステンプラグ形成時に発生する水素によって強誘電体層が還元され分極特性が悪化することのない信頼性の高い半導体装置及び電子機器を提供できる。
【0088】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で種々に変更して適用することが可能である。
【0089】
例えば、第1水素バリア層116にTiAlNを用いて水素バリア機能を持たせたが、他の金属酸化物その他の絶縁性酸素バリア層に代えてもよい。また当該絶縁性酸素バリア層を水素バリア層と積層して酸素バリア機能と水素バリア機能とを共に持たせてもよい。
【0090】
また、第4酸素バリア層131及び第2水素バリア層132の積層順番を逆にしてもよい。また、第3酸素バリア層114を排除してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態における強誘電体メモリの断面図。
【図2】第1実施形態における製造工程断面図(その1)。
【図3】第1実施形態における製造工程断面図(その2)。
【図4】第2実施形態における強誘電体メモリの断面図。
【図5】第2実施形態における製造工程断面図(その1)。
【図6】第2実施形態における製造工程断面図(その2)。
【図7】第3実施形態における電子機器を説明する斜視図。
【符号の説明】
B…ビット線、C…強誘電体キャパシタ、W…ワード線、1a、1b…強誘電体メモリ、100…基板、101…素子分離層、102…拡散領域、103…ゲート絶縁膜、104…側壁、105…ゲート(ワード線)、106…第1層間絶縁膜、107…密着層(Ti/TiN)、108…第1酸素バリア層(TiAlN)、109…第1導電物(W)、110…第2酸素バリア層(TiAlN)、111…下部電極(Pt)、112…強誘電体層(SBT)、113…上部電極(Pt)、114…第3酸素バリア層(TiAlN)、115…レジスト、116…第1水素バリア層(AlOx)、117…第2層間絶縁膜、121、123…密着層、122…配線層(AlCu)、131…第4酸素バリア層(TiAlN)、132…第2水素バリア層(IrOx)、133…第2導電物(W)、141…第5酸素バリア層、142…配線層(AlCu)、143…第6酸素バリア層
【発明の属する技術分野】
本発明は、強誘電体メモリに係り、メモリセル面積が小さい高密度集積化に適する強誘電体メモリの構造及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
強誘電体メモリはSRAMに匹敵する書き込み速度や多数回の書き換え可能回数等の特徴を有し、フラッシュEEPROMに続く次世代の不揮発性メモリとして注目されている。メモリセルの集積度を上げるためは、1T1C型といわれるようにトランジスタの直上に強誘電体キャパシタを形成したスタック構造が好ましいとされている。異なる階層で交差するビット線とワード線とを縦方向で接続するためにはタングステンプラグがよく用いられている。
【0003】
タングステンプラグを形成する際、タングステン(W)の堆積時に使用されるWF6からフッ素(F)を取り除くため、還元剤として水素(H2)が用いられる。この水素が強誘電体キャパシタ中の強誘電体中に拡散すると、強誘電体層中の残留分極特性が極端に劣化し、メモリ保持機能を示さなくなる。このため従来からこの水素による強誘電体の劣化を防ぐ技術が開発されてきた。例えば、特開2002−141482号公報には、タングステンプラグの内面に水素の透過を阻止する水素バリア層を設けてからタングステンを充填する技術が開示されている(特許文献1)。水素バリア層によりタングステンプラグ形成時における強誘電体の劣化を防ぐことができるようになっていた。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−141482号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スタック構造の強誘電体メモリではタングステンプラグのさらに上層に絶縁膜を形成したりもう一つの強誘電体キャパシタを設けて酸素アニールしたりすることがあるため、今度は酸素が回り込んでタングステンプラグに悪影響を与える場合があった。すなわちタングステンは非常に酸化され易く、酸化されると高抵抗化し導通路としての作用を果たさなくなってしまう。
【0005】
そこで本発明は、スタック構造においても配線抵抗の増大を防止できる信頼性の高い半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、下地面上に形成された層間絶縁膜に設けられた貫通孔内に、ガス成分の拡散を防止する導電性を有する第1バリア層が設けられており、下地面と層間絶縁膜との界面であって貫通孔の外部に、ガス成分の拡散を防止する絶縁性を有する第2バリア層が設けられていることを特徴とする。
【0007】
上記構成によれば、第1バリア層が導電性を有するためスタック構造における電気伝導は第1バリア層及びそれに接する下地面との間で確保できる。一方、上層側から侵入してくるガス成分は導電路である貫通孔については当該第1バリア層部分で阻止されるし、導電路とはなっていない貫通孔以外の部分については第2バリア層が阻止される。したがってガス成分が下地面以下に透過していく途を悉く遮断するので、ガス成分が下地面の下層側に影響を与えることを効果的に防止できる。
【0008】
ここで本発明において「層間絶縁膜」はその種類を問わないが、半導体装置の配線や半導体、強誘電体間を埋めるべく形成される膜一般をいい、単層であるか複数層であるかを問わない。
【0009】
「下地面」とは、当該層構造が形成される下地となる面であり、ガス成分が浸透していくと不具合を生ずるような層構造が形成されている場合を含む。例えば強誘電体メモリにおいて下地面は、強誘電体キャパシタの一部となる。
【0010】
「貫通孔」は積層方向に配置される素子や配線間を接続するために設けられるコンタクトホールであり、貫通孔であるがその形状に限定は無い。
【0011】
「ガス成分」は気体であって特にいずれかの層構造に影響を与えうる場合に意味がある。このようなガス成分としては、例えば酸素や水素が考えられる。
【0012】
本発明は、下地面上に形成された、貫通孔を有する層間絶縁膜と、少なくとも貫通孔壁面及び底面に形成された、酸素の拡散を防止する導電性を有する第1酸素バリア層と、貫通孔内に充填された導電物と、を備えたことを特徴とする。
【0013】
上記構造によれば、酸素バリア層は導電性があるためスタック構造における電気伝導に寄与する一方、一方から他方への酸素の透過を阻止するので、例えば上層の形成過程で酸素が発生したとしてもその酸素が下層側に移動することを防止できる。したがって下地面の下層に酸素によって特性悪化するような層が存在していても障害を生じない。
【0014】
ここで本発明において、「底面」とは下層側の開口面をいう。
【0015】
また「酸素バリア層」は酸素の通過を阻止しうる構造の層を意味するが、他の元素の通過を阻止しうるものであってもよい。このようなバリア層としては特にTiAlNが緻密な構造を有しており効果的に酸素の通過を阻止するために好ましい。この他、チタン(Ti)、窒化チタン(TiN)等も酸素バリア層として利用可能である。
【0016】
「導電物」は、電気伝導性があって微細形状の貫通孔に充填可能な物質であればよく、金属、例えばタングステンやアルミニウム、これらの合金が用いることができる。特にタングステンはアスペクト比(開口径に対する厚み)が大きい孔にも充填できるため高密度化する半導体装置におけるコンタクトホールの充填材として適する。タングステンは酸化されやすいという特性があるが、本発明によれば、酸素バリア層が効果的に酸化を遮断するので、タングステンの酸化を防ぐことが出来る。
【0017】
ここで、少なくとも前記貫通孔壁面及び底面と前記第1酸素バリア層との間、または、前記第1酸素バリア層と前記導電物との間、の少なくとも一方に形成される、水素の拡散を防止する導電性を有する第1水素バリア層をさらに備えることは好ましい。
【0018】
上記構造によれば、水素バリア層は導電性があるためスタック構造における電気伝導に寄与する一方、一方から他方への水素の透過を阻止するので、例えば導電物の形成過程で水素が発生したとしてもその水素が下層側に移動することを防止できる。したがって下地面の下層に水素によって特性悪化するような層が存在していても障害を生じない。
【0019】
ここで「水素バリア層」は水素の通過を阻止しうる構造の層を意味するが、他の元素の通過を阻止しうるものであってもよい。このようなバリア層としては所定の金属酸化物や金属(M)−Si−Nという組成において金属がIr,Pt,Ru,Re,Ni,Co,またはMoである組成物がよく、特にIrOx、IrSiN、PtSiNが緻密な構造を有しており効果的に水素の通過を阻止するために好ましい。
【0020】
ここで下地面と層間絶縁膜との間であって貫通孔の外側を囲んで形成された絶縁性を有する第2水素バリア層をさらに備えていてもよい。当該構造によれば、貫通孔の周囲においても導電性はないものの水素バリアが水素の透過を阻止するので、上層と下層との水素の流通を悉く阻止可能である。
【0021】
なお絶縁性を有する水素バリア層としては、金属(M)―Oxで表される金属酸化物、例えばAlOxやTiOxが挙げられる。
【0022】
ここで下地面と層間絶縁膜との間であって貫通孔の外側を囲んで形成された絶縁性を有する第2酸素バリア層をさらに備えることは好ましい。当該構造によれば、貫通孔の周囲においても導電性はないものの酸素バリアが酸素の透過を阻止するので、上層と下層との酸素の流通を悉く阻止可能である。
【0023】
なお絶縁性を有する酸素バリア層としては、金属(M)―Oxで表される金属酸化物、例えばAlOxやTiOxが挙げられる。
【0024】
本発明は、下地面上に形成された層間絶縁膜に貫通孔を設ける工程と、少なくとも貫通孔壁面及び底面に、酸素の拡散を防止する導電性を有する第1酸素バリア層を形成する工程と、貫通孔内に導電物を充填する工程と、を備えたことを特徴とする。
【0025】
上記工程によれば、酸素バリア層は導電性があるためスタック構造における電気伝導に寄与する一方、一方から他方への酸素の透過を阻止するので、例えば上層の形成過程で酸素が発生したとしてもその酸素が下層側に移動することを防止できる。したがって下地面の下層に酸素によって特性悪化するような層が存在していても障害を生じない。
【0026】
ここで、少なくとも貫通孔壁面及び底面と第1酸素バリア層との界面、または、第1酸素バリア層と導電物との界面の少なくとも一方に、水素の拡散を防止する導電性を有する第1水素バリア層を形成する工程とをさらに備えることは好ましい。
【0027】
上記工程によれば、水素バリア層は導電性があるためスタック構造における電気伝導に寄与する一方、一方から他方への水素の透過を阻止するので、例えば導電物の形成過程で水素が発生したとしてもその水素が下層側に移動することを防止できる。したがって下地面の下層に水素によって特性悪化するような層が存在していても障害を生じない。
【0028】
ここで、下地面と層間絶縁膜との界面に絶縁性を有する第2酸素バリア層を形成する工程をさらに備え、層間絶縁膜に貫通孔を設ける工程では、当該第2酸素バリア層に連通させて貫通孔を形成することは好ましい。当該構造によれば、貫通孔の周囲においても導電性はないものの酸素バリアが酸素の透過を阻止するので、上層と下層との酸素の流通を悉く阻止可能である。
【0029】
ここで、下地面と層間絶縁膜との界面に絶縁性を有する第2水素バリア層を形成する工程をさらに備え、層間絶縁膜に貫通孔を設ける工程では、当該第2水素バリア層に連通させて貫通孔を形成することは好ましい。当該工程によれば、貫通孔の周囲においても導電性はないものの水素バリアが水素の透過を阻止するので、上層と下層との水素の流通を悉く阻止可能である。
【0030】
本発明は、下地面が強誘電体キャパシタの一部によって形成されている、本発明の半導体装置を備えた強誘電体メモリでもあり、本発明の半導体装置の製造方法によって形成された強誘電体メモリでもある。また本発明はこれらの強誘電体メモリを備えた電子機器でもある。
【0031】
当該構成によれば、半導体装置や強誘電体メモリ、電子機器は、本発明の層構造を備えているので、水素による強誘電体の劣化を生ずることがなく、信頼性が高い。
【0032】
ここで「電子機器」とは、本発明に係る半導体装置または強誘電体メモリを備えた一定の機能を奏する機器一般をいい、その構成に特に限定が無いが、例えば、上記表示装置を備えるパーソナルコンピュータ、携帯電話、ビデオカメラ、ヘッドマウントディスプレイ、リア型またはフロント型のプロジェクター、さらに表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型TV、DSP装置、PDA、電子手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイ等が含まれる。
【0033】
なお、強誘電体キャパシタを構成する上部電極または下部電極の少なくとも一方に導電性を有する第3酸素バリア層を備えていることはさらに好ましい。当該構造によれば、第3酸素バリア層が強誘電体キャパシタに密着しているので、強誘電体層の熱処理によって発生し外部に拡散する酸素を阻止しうる。
【0034】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【0035】
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態は、本発明の半導体装置としての構造を備える強誘電体メモリであり、本発明の半導体装置の製造方法で製造されるものでもある。
【0036】
図1に、本第1実施形態における強誘電体メモリのメモリセル層構造を示す。構造上、強誘電体メモリはメモリセルに含まれるトランジスタ及び強誘電体キャパシタの数によって幾つかの形式に分けられる。特に、本発明はトランジスタと強誘電体キャパシタとが積層構造になった1T1Cや1T2C等の構造に有効であるが、図1は本発明の特徴を示すための層構造の例示に過ぎず、メモリの構造を限定するものではない。
【0037】
図1に示すように、本強誘電体メモリ1aは、半導体素子形成のためシリコン等からなる基板100上にトランジスタTが形成されている。トランジスタ間は素子分離層101によって分離されている。基板100にはトランジスタのソース・ドレイン領域となる拡散領域102が形成されており、そのチャネル領域の上にはゲート絶縁膜103を介して側壁104に囲まれ、ポリシリコンやSiW等からなるゲート電極105が形成されている。ゲート電極105はメモリセルアレイにおけるワード線Wを構成するものである。
【0038】
基板100上には、第1層間絶縁膜106が形成されており、第2層間絶縁膜117から連通してスルーホールH1及びH3が形成されている。スルーホールH1及びH2には、第1酸素バリア層121及び123に囲まれた配線層122が形成され、プレート線を構成している。
【0039】
第1層間絶縁膜106上部には強誘電体キャパシタCが形成されている。強誘電体キャパシタCの下層には第2酸素バリア層110が形成されており、上層には第3酸素バリア層114が形成されている。強誘電体キャパシタCは下部電極111、強誘電体層112、及び上部電極113で構成されている。第1層間絶縁膜106と第3酸素バリア層114の上に第1水素バリア層116が全面的に形成されている。第1水素バリア層116の上には第2層間絶縁膜117が形成されている。
【0040】
第2層間絶縁膜のうち強誘電体キャパシタCの上部電極113まで直接貫通してスルーホールH4が形成されている。また下部電極111にまで貫通してスルーホールH2が形成されており、配線層122が接続されている。また配線層122にまで届くスルーホールH5も設けられている。
【0041】
スルーホールH4の壁面及び底面には第4酸素バリア層131、第2水素バリア層132が形成され、内部には第2導電物133が充填されている。また第2層間絶縁膜117には配線層122まで貫通してスルーホールH5が形成されている。
【0042】
第2層間絶縁膜上にはワード線105に略直交してビット線Bに相当する配線層142が敷設されており、その表面に第5酸素バリア層141及び第6酸素バリア層143が形成されている。当該ビット線BはスルーホールH4を介して強誘電体キャパシタCの上部電極113と電気的に接続し、配線層122と電気的に接続している。
【0043】
さらに本発明に係る個々の層について具体的に説明する。基板100及びトランジスタTに関する構造については公知の層構造が適用できる。
【0044】
第1層間絶縁膜106は、SiO2等によって構成されている。その厚みは、強誘電体メモリのスタック構造において、製造上、熱処理が行われる強誘電体キャパシタと離しておくべき距離に応じて定める。あまりに薄いと強誘電体キャパシタ形成時の熱処理によってトランジスタに悪影響があり、あまりに厚いとタングステンプラグであっても完全な導通を確保することが難しくなるからである。
【0045】
第1酸素バリア層121及び123はTiN等で構成されており、配線層122と絶縁膜との密着性を向上させる密着層としても作用している。配線層122は、導電性を有し製造しやすい通常の配線材料、例えばAlCuが利用される。
【0046】
強誘電体キャパシタCの下層及び上層に設けられている第2酸素バリア層110及び第3酸素バリア層114は、主として酸素の通過を阻止しうる導電性材料で構成されるが、無論、他の元素の通過を阻止しうるものであってもよい。このようなバリア層としては金属酸化物や金属窒化物が適し、特にTiAlNが緻密な構造を有しており効果的に酸素の通過を阻止するために好ましい。
【0047】
強誘電体キャパシタCは公知の層構造である。例えば、上部電極111や下部電極113は信頼性の高い金属材料、例えば白金(Pt)やイリジウム(Ir)で形成されるが、密着性等を考慮しTiとの多層構造を有していてもよい。強誘電体層112は、メモリとして適する分極特性を有する強誘電体セラミックス材料で構成されており、例えばチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、ストロンチウムビスマスタンタレート(SBT)、ビスマスタイタネート(BIT)等、高い残留分極量を示す材料を利用可能である。
【0048】
第1水素バリア層116は本発明に係り、絶縁性を有し、強誘電体キャパシタCをカバーし第1層間絶縁膜106と第2層間絶縁膜117との界面を覆うように形成されている。当該水素バリア層はスルーホールH4の形成に用いられるタングステン等の導電物の生成時に発生する水素によって強誘電体キャパシタCの強誘電体材料が還元され残留分極特性が変化することを防止する。絶縁性を有する水素バリア層としては、金属(M)―Oxで表される金属酸化物、例えばAlOxやTiOxが挙げられる。これらの材料は酸素バリア性能も併せ持っている。絶縁性水素バリア層の厚みは余りに薄いとバリア特性が低くなるため適当な厚みに定められる。
【0049】
第2層間絶縁膜117については第1層間絶縁膜106と同様に考えられる。当該層間絶縁膜内に設けられるスルーホールH4内にはその壁面及び底面に第4酸素バリア層131及び第2水素バリア層132が形成されている。
【0050】
第4酸素バリア層131は本発明に係り、主として酸素の通過を阻止しうる導電性材料で構成されるが、無論、他の元素の通過を阻止しうるものであってもよい。このようなバリア層としては金属酸化物や金属窒化物が適し、特にTiAlNが緻密な構造を有しており効果的に酸素の通過を阻止するために好ましい。当該酸素バリア層の厚みは、余りに厚いと充填すべき導電物の充填空間が少なくなり充分な導電性を確保できなくなり、余りに薄いと充分なバリア効果が得られなくなるため、適当な厚みにする。
【0051】
第2水素バリア層132は、主として水素の通過を阻止しうる導電性材料で構成されるが、無論、他の元素の通過を阻止しうるものであってもよい。このようなバリア層としては金属酸化物や金属窒化物が適し、ここではIrOxを用いるものとする。当該酸素バリア層の厚みは、余りに厚いと充填すべき導電物の充填空間が少なくなり充分な導電性を確保できなくなり、余りに薄いと充分なバリア効果が得られなくなるため、適当な厚みにする。
【0052】
第2導電物133の材料としては、電気伝導性があって微細形状の貫通孔に充填可能な金属、例えばタングステン(W)やアルミニウム(Al)、これらの合金が用いることができる。特にタングステンはアスペクト比(開口径に対する厚み)が大きい孔にも充填できるため高密度化する半導体装置におけるコンタクトホールの充填材として適し、このようなタングステンを充填した縦方向接続構造はタングステンプラグと呼ばれている。タングステンは酸化されやすいという欠点があるが、本発明によれば、第2水素バリア層132が効果的に水素を遮断するので、強誘電体層112が還元され分極特性が劣化することを防ぐことが出来る。
【0053】
配線層142については、導電性を有し製造しやすい通常の配線材料、例えばAlCuが利用される。当該配線層142の表面には第5酸化バリア層141が形成され、第1水素バリア層116を通過した酸素が強誘電体キャパシタCに移行することを防止する。
【0054】
上記層構造において、ワード線105が選択されビット線Bとプレート線との間に電圧が印加されるとその極性に応じ‘1’または‘0’が強誘電体キャパシタに書き込まれる。またプレート線にはワード線Wを選択しビット線を所定の電位に固定すると分極状態に応じた電圧が生じるようになっており、これを検出することで、強誘電体キャパシタに記憶されたビット情報を読み出すことができるようになっている。
【0055】
ここで、スルーホールH4内部には、第2導電物133としてタングステンが充填されているが、さらに上層の形成工程、例えば強誘電体キャパシタ形成における酸素アニールや層間絶縁膜の形成によって生ずる酸素によって酸化され易い。第4酸素バリア層141や第5酸素バリア層143は直接的に強誘電体層や層間絶縁膜から拡散してくる酸素を遮蔽するが、周囲からスルーホールH4の側面へ回り込んでくる酸素は防ぎきれない。当該実施形態によれば、スルーホールH4の壁面には第4酸素バリア層131が形成してあるので、周囲からの酸素も遮蔽され、第2導電物133が酸化されることを阻止している。
【0056】
またタングステンの製造時に発生する水素は下層の強誘電体キャパシタCの強誘電体層112を還元し劣化させる。本実施形態によれば、プラグ底面から強誘電体キャパシタCに向かう水素は導電性の第2水素バリア層132が導通を確保しながらも遮蔽する。また、上層から強誘電体キャパシタCの側面に向かう水素は絶縁性の第1水素バリア層116が遮蔽する。このため強誘電体キャパシタを水素から保護することができる。
【0057】
(製造工程)
次に本第1実施形態における強誘電体メモリ1aの製造方法を説明する。図2及び図3に本実施形態の製造工程断面図を示す。
【0058】
まず公知の半導体プロセス技術を適用してシリコン基板100上にトランジスタTを形成してから第1層間絶縁膜106、第2酸素バリア層110、下部電極111を形成する(ST1)。トランジスタTは強誘電体キャパシタCのスイッチング素子として作用するものである。層間絶縁膜106は、シリコン基板100に公知の酸化膜形成方法、例えば、熱酸化法を適用して所定の厚みに形成する。
【0059】
次いで第2酸素バリア層110及び強誘電体キャパシタの下部電極111を形成する(ST2)。これらの積層構造の製造方法としては、金属薄膜や金属窒化膜の形成に適し、ある程度均一な厚みで薄膜形成が可能な方法であればよく、層の組成や厚み等の諸条件に応じて適宜選択することが可能である。例えば、CVD(MOCCVD、低圧CVD、ECR―CVD含む)法、蒸着、分子線蒸着(MB)、スパッタリング法、イオンプレーティング法、PVD法等の各種気相成膜法、電気メッキ、浸漬メッキ(ディッピング)、無電解メッキ法等の各種メッキ法、ラングミュア・ブロジェット(LB)法、スピンコート、スプレーコート法、ロールコート法等の塗布法、各種印刷法、転写法、インクジェット法、粉末ジェット法等に適用できる。これらのうち2種以上の方法を組み合わせてもよい。ここでは、スパッタ法、蒸着法により第2酸素バリア層110及び下部電極111を形成する。フォトリソグラフィ法によって下部電極の形状にレジスト118をパターニングする。
【0060】
次いで第2酸素バリア層110と下部電極111とをパターニングしてから、強誘電体キャパシタの強誘電体層112と上部電極113を形成する(ST2)。強誘電体層112は所定の結晶状態を得るため、上記強誘電体セラミックス材料の結晶をゾル・ゲル法やMOD(Metal Organic Deposition)法、スパッタ法、CVD法等で形成する。例えばゾル・ゲル法を用いる場合、強誘電体セラミックス材料を含む前駆体溶液を所定の厚み、例えば120nm程度の厚みになるまで塗布する。そして温度や時間を調整した熱処理工程によって乾燥・脱脂・焼成することによって結晶成長させることによって均一で良好な結晶状態の薄膜を形成することが可能である。この熱処理工程において酸素が発生し層構造内を拡散するが、本実施形態では酸素バリア層が酸素を透過させないので、導電物の酸化を効果的に防止できるのである。強誘電体層112の結晶化が終了したら、さらに上部電極113としてPtを公知の薄膜形成技術、例えばスパッタ法や蒸着法により形成する。その上に、第3酸素バリア層114としてTiAlNを同様の方法により形成する。次いで、フォトリソグラフィ法を適用しレジスト115をフォトリソグラフィ法によって強誘電体キャパシタCの形状にパターニングする。
【0061】
次いで当該レジスト115をマスクとして、まず第3酸素バリア層114をパターニングする。次いで当該第3酸素バリア層114をマスクとして、上部電極113及び強誘電体層112をエッチングする(ST3)。強誘電体キャパシタCに係る層構造のエッチング法としては異なる層を類似形状に除去していけるドライエッチング(プラズマエッチングなど)を適用できる。次いで強誘電体キャパシタC及び第1層間絶縁膜106の表面に第1水素バリア層116を形成する。水素バリア層116には上記材料を用い、スパッタ法や蒸着法を適用して、所定の厚み、例えば40nm程度に形成する。
【0062】
その上に、第2層間絶縁膜117を形成し、スルーホールH1〜H3を設け、強誘電体キャパシタCとトランジスタTとの接続配線及びプレート線となる配線を形成する(ST4)。第2層間絶縁膜117は第1層間絶縁膜と同様にして形成する。スルーホールH1〜H3は公知技術、例えば微細孔用放電加工やエッチング加工、ドリル加工を適用して設けられる。配線層122には所定の導電性材料、例えばAlCu、密着層121・123には絶縁膜との密着性を改善する材料、例えば、Pt、Au、W,Ta,Mo,Al,Cr,Tiまたはこれらを主成分とする合金のような金属が用いられる。例えばTiまたはTiN、またはこれらの積層構造を密着層に用いた場合には、これらの組成自体がある程度の酸素バリア性能を有するため、好ましいといえる。配線層122や密着層121・123は、公知の技術、例えばスパッタ法や蒸着法により形成する。その後、前記層間絶縁膜と同様に第3層間絶縁膜124を形成する。
【0063】
強誘電体キャパシタCに接続するプラグを形成するために、第3層間絶縁膜124、第2層間絶縁膜117、第1水素バリア層116を貫通してスルーホールH4を形成する(ST5)。スルーホールH4はテーパ形状に形成しておくと充填される導電物が形成しやすい。そのため、スルーホールH4の側壁の基板面に対する角度を例えば80度以下となるようにしておく。スルーホールH4の下地となる面は第3酸素バリア層114である。
【0064】
当該スルーホールH4内に第4酸素バリア層131、第2水素バリア層132、及び第2導電物133を積層していく(ST6)。第4酸素バリア層131は、主として酸素の通過を阻止しうる導電性材料で構成されるが、無論、他の元素の通過を阻止しうるものであってもよい。このようなバリア層としては金属酸化物や金属窒化物が適し、特にTiAlNが緻密な構造を有しており効果的に酸素の通過を阻止するために好ましい。酸素バリア層の厚みは、スルーホールH4の直径に応じて定められる。余りに厚いと第2導電物133が充填されにくくなって信頼性を損ない、余りに薄いと酸素バリア効果が薄くなるからである。
【0065】
第2水素バリア層132は、主として水素の通過を阻止しうる導電性材料で構成されるが、無論、他の元素の通過を阻止しうるものであってもよい。このようなバリア層としては金属酸化物や金属窒化物が適し、特にIrOxが緻密な構造を有しており効果的に水素の通過を阻止するために好ましい。水素バリア層の厚みは、スルーホールH4の直径に応じて定められる。余りに厚いと第2導電物133が充填されにくくなって信頼性を損ない、余りに薄いと水素バリア効果が薄くなるからである。第2導電物133がスルーホールH4及びH5内に確実に充分に充填されるような厚みにまで、第2導電物をスパッタ法または蒸着法等により積層する。
【0066】
その後、第3層間絶縁膜124の表面が露出する程度にまでエッチバック処理しスルーホールH4やH5の開口面と絶縁膜表面とを同一面に形成する(ST7)。この工程により、側壁及び底面は第2水素バリア層132及び第4酸素バリア層131に囲まれたタングステンプラグとしての構造が形成された。
【0067】
その後は、図1に示すように、ビット線Bに相当する配線を形成するために、スパッタ法や蒸着法等を適用しTiN等で第5酸素バリア層141を形成し、AlCu等で配線層142を形成し、第6酸素バリア層143を形成することによって、メモリセルの層構造が形成される。
【0068】
上記第1実施形態によれば、第2水素バリア層132は導電性があるためスタック構造における電気伝導に寄与する一方、一方から他方への水素の透過を阻止するので、例えばタングステンプラグの形成過程で水素が発生したとしてもその水素が下層側の強誘電体キャパシタCに移動することを防止できる。したがって水素の還元作用によって強誘電体キャパシタCの分極特性が低下することを防止できる。
【0069】
また上記第1実施形態によれば、スルーホールH4の周囲においても導電性はないものの第1水素バリア116が水素の透過を阻止するので、例えばタングステンプラグの形成過程で水素が発生したとしてもその水素が下層側の強誘電体キャパシタCに移動することを防止できる。したがって水素の還元作用によって強誘電体キャパシタCの分極特性が低下することを防止できる。
【0070】
さらに上記第1実施形態によれば、第4酸素バリア層131及び第2酸素バリア層110が、導電性があるためスタック構造における電気伝導に寄与する一方、一方から他方への酸素の透過を阻止するので、例えば強誘電体キャパシタや層間絶縁膜の形成過程で酸素が発生したとしてもその酸素が下層側や上層側に移動することを防止できる。したがって強誘電体キャパシタCの上下にタングステンプラグが存在していても、酸素によって酸化され高抵抗化し導電性を阻害するようなことがない。このため強誘電体キャパシタの信頼性を向上させることができる。
【0071】
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態は、上記第1実施形態と同じ強誘電体メモリに関するが、強誘電体キャパシタの下層側接続にもプラグを用いている点で異なる。上記第1実施形態と同様の構造・工程に係る部分は同一の符号を付することとし、その説明を省略する。
【0072】
上記第1実施形態ではプラグ構造が強誘電体キャパシタCの上層側にのみに存在していたが(スルーホールH4)、本第2実施形態では、強誘電体キャパシタCの下層側のスルーホールH1並びにビット線Bからシリコン基板100までの接続構造に寄与するスルーホールH2及びH4にもプラグ構造を設けている点で異なる。
【0073】
図4に本第2実施形態の強誘電体メモリ1bの層構造を示す。図4に示すように、当該強誘電体メモリ1bは、第1層間絶縁膜106にスルーホールH1及びH2が形成され、それらの壁面及び底面には密着層107、第1酸素バリア層108が形成され、第1導電物109が充填されている。
【0074】
密着層107は、第1導電物109や第1酸素バリア層108と絶縁膜106との密着性を確保するために用いることができる。この密着層107としては、前記密着層121・123と同様の材料を用い、第1酸素バリア層108としては、前記酸素バリア層110、114、131等と同様の材料を用いる。
【0075】
スルーホールH3及びH4に係る構造については、上記実施形態1のスルーホールH4と同様である。
【0076】
次に本第2実施形態における強誘電体メモリ1bの製造方法を説明する。図5及び図6に本実施形態の製造工程断面図を示す。
【0077】
第1実施形態と同様にしてトランジスタT1・T2及び第1層間絶縁膜106を形成してから(図2:ST1)、スルーホールH1及びH2を形成する。次いで密着層107、第1酸素バリア層108、及び第1導電物109をスルーホールの壁面及び底面並びに第1層間絶縁膜106上に積層していく(ST10)。ここでは密着層107としてTiとTiNとの積層構造を、第1酸素バリア層108としてTiAlNを採用する。これら積層構造は、金属薄膜や金属窒化膜の形成に適する上記製造方法、例えばスパッタ法や蒸着法を利用する。次いで第1導電物としてタングステンを、上記同様の薄膜形成方法によってスルーホール内に充填する。
【0078】
その後、層間絶縁膜106の表面が露出する程度にまでエッチバック処理しスルーホールの開口面と絶縁膜表面とを同一面に形成する(ST11)。この工程により、側壁及び底面は密接層107及び第1酸素バリア層108で囲まれたタングステンプラグとしての構造が形成された。
【0079】
次いで上記第1実施形態と同様にして強誘電体キャパシタCの層構造を形成する。本実施形態では下部電極111に配線層を接続する必要が無いため、第3酸素バリア層114のTiAlNをマスクとして一回のエッチングで強誘電体キャパシタCの形状を形成可能である。
【0080】
その後層間絶縁膜117を形成しスルーホールH3及びH4を設ける点については上記第1実施形態とほぼ同様である。このときスルーホールH4については下層側のタングステンプラグであるスルーホールH2の直上に位置するように形成する。
【0081】
スルーホールH3及びH4内に設ける層構造及びビット線Bの形成についても上記第1実施形態と同様に実施できる。
【0082】
上記第2実施形態によれば、第1水素バリア層116、第2水素バリア層132、及び第3酸素バリア層114については上記第1実施形態と同様の利点がある。
【0083】
さらに上記第2実施形態によれば、第2酸素バリア層110が直接製造時における強誘電体層112や第2層間絶縁膜117から下層に拡散する酸素を遮蔽する他、この第2酸素バリア層110を回り込んで側面からスルーホールH1やH2に向かう酸素も第1酸素バリア層108が遮蔽する。このため酸化されやすいタングステンで形成された第1導電物109は事実上酸素から完全に防御される。したがって、酸化作用によるタングステンの高抵抗化を防ぐことができ、信頼性の高い強誘電体メモリを提供することができる。
【0084】
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態は、本発明の半導体装置、強誘電体メモリを備えた電子機器、特にパーソナルコンピュータに関する。
【0085】
図7は、本第3実施形態におけるパーソナルコンピュータ1000の構成を示す斜視図である。図7において、パーソナルコンピュータ1000は、表示パネル1001と、キーボード1002を備えた本体部1004と、から構成されている。当該コンピュータ表示装置1000の本体部1004に内蔵されるCPU基板のメモリ素子等として、本発明に係る構造、または、本発明に係る製造方法で製造された半導体装置、特に誘電体メモリが利用されている。
【0086】
当該第3実施形態によれば、タングステンプラグを囲んで酸素バリア層が形成されているので、強誘電体層や絶縁膜形成に伴って発生する酸素によってタングステンが酸化され高抵抗化して導通状態が悪化することが防止され、信頼性の高い半導体装置及び電子機器を提供できる。
【0087】
また当該第3実施形態によれば、水素バリア層を備えるので、タングステンプラグ形成時に発生する水素によって強誘電体層が還元され分極特性が悪化することのない信頼性の高い半導体装置及び電子機器を提供できる。
【0088】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で種々に変更して適用することが可能である。
【0089】
例えば、第1水素バリア層116にTiAlNを用いて水素バリア機能を持たせたが、他の金属酸化物その他の絶縁性酸素バリア層に代えてもよい。また当該絶縁性酸素バリア層を水素バリア層と積層して酸素バリア機能と水素バリア機能とを共に持たせてもよい。
【0090】
また、第4酸素バリア層131及び第2水素バリア層132の積層順番を逆にしてもよい。また、第3酸素バリア層114を排除してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態における強誘電体メモリの断面図。
【図2】第1実施形態における製造工程断面図(その1)。
【図3】第1実施形態における製造工程断面図(その2)。
【図4】第2実施形態における強誘電体メモリの断面図。
【図5】第2実施形態における製造工程断面図(その1)。
【図6】第2実施形態における製造工程断面図(その2)。
【図7】第3実施形態における電子機器を説明する斜視図。
【符号の説明】
B…ビット線、C…強誘電体キャパシタ、W…ワード線、1a、1b…強誘電体メモリ、100…基板、101…素子分離層、102…拡散領域、103…ゲート絶縁膜、104…側壁、105…ゲート(ワード線)、106…第1層間絶縁膜、107…密着層(Ti/TiN)、108…第1酸素バリア層(TiAlN)、109…第1導電物(W)、110…第2酸素バリア層(TiAlN)、111…下部電極(Pt)、112…強誘電体層(SBT)、113…上部電極(Pt)、114…第3酸素バリア層(TiAlN)、115…レジスト、116…第1水素バリア層(AlOx)、117…第2層間絶縁膜、121、123…密着層、122…配線層(AlCu)、131…第4酸素バリア層(TiAlN)、132…第2水素バリア層(IrOx)、133…第2導電物(W)、141…第5酸素バリア層、142…配線層(AlCu)、143…第6酸素バリア層
Claims (13)
- 下地面上に形成された層間絶縁膜に設けられた貫通孔内に、ガス成分の拡散を防止する導電性を有する第1バリア層が設けられており、
前記下地面と前記層間絶縁膜との界面であって前記貫通孔の外部に、ガス成分の拡散を防止する絶縁性を有する第2バリア層が設けられていることを特徴とする半導体装置。 - 下地面上に形成された、貫通孔を有する層間絶縁膜と、
少なくとも前記貫通孔壁面及び底面に形成された、酸素の拡散を防止する導電性を有する第1酸素バリア層と、
前記貫通孔内に充填された導電物と、を備えたことを特徴とする半導体装置。 - 少なくとも前記貫通孔壁面及び底面と前記第1酸素バリア層との間、または、前記第1酸素バリア層と前記導電物との間、の少なくとも一方に形成される、水素の拡散を防止する導電性を有する第1水素バリア層をさらに備える、請求項2に記載の半導体装置。
- 前記下地面と前記層間絶縁膜との間であって前記貫通孔の外側を囲んで形成された絶縁性を有する第2酸素バリア層をさらに備える、請求項2または3に記載の半導体装置。
- 前記下地面と前記層間絶縁膜との間であって前記貫通孔の外側を囲んで形成された絶縁性を有する第2水素バリア層をさらに備える、請求項2乃至4のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 下地面上に形成された層間絶縁膜に貫通孔を設ける工程と、
少なくとも前記貫通孔壁面及び底面に、酸素の拡散を防止する導電性を有する第1酸素バリア層を形成する工程と、
前記貫通孔内に導電物を充填する工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 少なくとも前記貫通孔壁面及び底面と前記第1酸素バリア層との界面、または、前記第1酸素バリア層と前記導電物との界面の少なくとも一方に、水素の拡散を防止する導電性を有する第1水素バリア層を形成する工程とをさらに備える、請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記下地面と前記層間絶縁膜との界面に絶縁性を有する第2酸素バリア層を形成する工程をさらに備え、
前記層間絶縁膜に貫通孔を設ける工程では、当該第2酸素バリア層に連通させて前記貫通孔を形成する、請求項6または7に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記下地面と前記層間絶縁膜との界面に絶縁性を有する第2水素バリア層を形成する工程をさらに備え、
前記層間絶縁膜に貫通孔を設ける工程では、当該第2水素バリア層に連通させて前記貫通孔を形成する、請求項6乃至8のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記下地面が強誘電体キャパシタの一部によって形成されている、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の半導体装置を備えたことを特徴とする強誘電体メモリ。
- 前記下地面が強誘電体キャパシタの一部によって形成されている、請求項6乃至9のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法によって形成されたことを特徴とする強誘電体メモリ。
- 前記強誘電体キャパシタを構成する上部電極または下部電極の少なくとも一方に導電性を有する第3酸素バリア層を備えている、請求項10または11に記載の強誘電体メモリ。
- 請求項10乃至12のいずれか一項に記載の強誘電体メモリを備えたことを特徴とする電子機器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003083646A JP2004296535A (ja) | 2003-03-25 | 2003-03-25 | 半導体装置、半導体装置の製造方法、強誘電体メモリ、及び電子機器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003083646A JP2004296535A (ja) | 2003-03-25 | 2003-03-25 | 半導体装置、半導体装置の製造方法、強誘電体メモリ、及び電子機器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004296535A true JP2004296535A (ja) | 2004-10-21 |
Family
ID=33399057
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003083646A Pending JP2004296535A (ja) | 2003-03-25 | 2003-03-25 | 半導体装置、半導体装置の製造方法、強誘電体メモリ、及び電子機器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004296535A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007036126A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-08 | Fujitsu Ltd | 半導体装置とその製造方法 |
JP2008066615A (ja) * | 2006-09-11 | 2008-03-21 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
JP5076890B2 (ja) * | 2005-06-17 | 2012-11-21 | 富士通セミコンダクター株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
WO2016020802A1 (ja) * | 2014-08-08 | 2016-02-11 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置、変換回路及び電子機器 |
CN114203708A (zh) * | 2022-02-15 | 2022-03-18 | 广州粤芯半导体技术有限公司 | 铁电存储器单元、其制备方法及铁电存储器的布局结构 |
-
2003
- 2003-03-25 JP JP2003083646A patent/JP2004296535A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5076890B2 (ja) * | 2005-06-17 | 2012-11-21 | 富士通セミコンダクター株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
US8614104B2 (en) | 2005-06-17 | 2013-12-24 | Fujitsu Semiconductor Limited | Method for manufacturing semiconductor device |
JP2007036126A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-08 | Fujitsu Ltd | 半導体装置とその製造方法 |
JP2008066615A (ja) * | 2006-09-11 | 2008-03-21 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
WO2016020802A1 (ja) * | 2014-08-08 | 2016-02-11 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置、変換回路及び電子機器 |
CN114203708A (zh) * | 2022-02-15 | 2022-03-18 | 广州粤芯半导体技术有限公司 | 铁电存储器单元、其制备方法及铁电存储器的布局结构 |
CN114203708B (zh) * | 2022-02-15 | 2022-04-19 | 广州粤芯半导体技术有限公司 | 铁电存储器单元、其制备方法及铁电存储器的布局结构 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4372437B2 (ja) | ビアエッチング阻止膜を用いる強誘電体メモリ素子及びその製造方法 | |
US20090127604A1 (en) | Ferroelectric memory device and method for manufacturing the same | |
US6011284A (en) | Electronic material, its manufacturing method, dielectric capacitor, nonvolatile memory and semiconductor device | |
JP2002141478A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
JP2012256702A (ja) | 強誘電体キャパシタ | |
JP3570153B2 (ja) | 電子材料、その製造方法、誘電体キャパシタ、不揮発性メモリおよび半導体装置 | |
JP2008084880A (ja) | 不揮発性記憶装置およびその製造方法 | |
US6686211B1 (en) | Method for manufacturing non-volatile memory device and non-volatile memory and semiconductor device | |
US7459738B2 (en) | Ferroelectric memory element and method for manufacturing the same | |
KR19990083038A (ko) | 개선된 강유전성 용량 특성을 갖는 강유전체 메모리 장치 | |
KR20060135494A (ko) | 반도체장치 및 그 제조방법 | |
JP2009272319A (ja) | 強誘電体メモリ装置およびその製造方法 | |
JPH10242409A (ja) | 電子材料、その製造方法、誘電体キャパシタ、不揮発性メモリおよび半導体装置 | |
JP2003068993A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP2004296534A (ja) | 半導体装置、半導体装置の製造方法、強誘電体メモリ、及び電子機器 | |
US7550799B2 (en) | Semiconductor device and fabrication method of a semiconductor device | |
JP2003086771A (ja) | 容量素子、半導体記憶装置及びその製造方法 | |
JP2004296535A (ja) | 半導体装置、半導体装置の製造方法、強誘電体メモリ、及び電子機器 | |
JPH09232527A (ja) | 強誘電体メモリ装置及びその製造方法 | |
KR100668881B1 (ko) | 커패시터 및 그 제조방법 | |
JP4296375B2 (ja) | 強誘電体メモリ素子の製造方法および強誘電体メモリ装置 | |
JP2007080931A (ja) | 半導体装置 | |
JP2001345432A (ja) | 誘電体キャパシタを備えた固体電子装置 | |
JP2004311868A (ja) | 半導体装置 | |
JP2006059968A (ja) | 半導体装置及びその製造方法、強誘電体キャパシタ構造 |