JP2004303995A - 半導体装置の構造およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】1T1C型の強誘電体メモリにおいて、Wプラグが酸化雰囲気中でも酸化されず、また強誘電体層が水素雰囲気中でも還元され難い、強誘電体キャパシタ装置を提供する。
【解決手段】Wプラグ上に酸素または窒素雰囲気中でプラズマ処理されたTiAlN膜を形成してWプラグの酸化防止膜としてもちいる。また強誘電体キャパシタ下部導電層にIrOxを追加することにより更なるWプラグ防止を図り、また膜剥がれの防止にもなった。
強誘電体キャパシタ上部導電層にIrOxを追加し上部導電層の膜剥がれを防止し、且つ層間膜の水素ダメ−ジを防止することができた。ロ−カルインタ−コネクトに酸素または窒素雰囲気中でプラズマ処理されたTiAlN膜を用い、強誘電体キャパシタ部及び強誘電体キャパシタ上部の層間膜を完全に覆った配線構造にし、更にその上にAl2O3を被せるカプセル構造にすることにより、さらなる層間膜の水素ダメ−ジを防止することができた。また層間絶縁膜であるオゾンTEOS膜に対して脱水処理を施し膜中の水分を低減させた。
【選択図】 図1
【解決手段】Wプラグ上に酸素または窒素雰囲気中でプラズマ処理されたTiAlN膜を形成してWプラグの酸化防止膜としてもちいる。また強誘電体キャパシタ下部導電層にIrOxを追加することにより更なるWプラグ防止を図り、また膜剥がれの防止にもなった。
強誘電体キャパシタ上部導電層にIrOxを追加し上部導電層の膜剥がれを防止し、且つ層間膜の水素ダメ−ジを防止することができた。ロ−カルインタ−コネクトに酸素または窒素雰囲気中でプラズマ処理されたTiAlN膜を用い、強誘電体キャパシタ部及び強誘電体キャパシタ上部の層間膜を完全に覆った配線構造にし、更にその上にAl2O3を被せるカプセル構造にすることにより、さらなる層間膜の水素ダメ−ジを防止することができた。また層間絶縁膜であるオゾンTEOS膜に対して脱水処理を施し膜中の水分を低減させた。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、強誘電体キャパシタを含む半導体装置の構造およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
プラグ上に記記憶容量部が形成されている強誘電体キャパシタは一般的にスタック型FeRAMと呼ばれ、強誘電体材料には主にPb(ZrxTi1−X)O3(以下PZTという)及びSrBi2Ta2O9(以下SBTという)等のペロブスカイト型結晶構造を有する金属酸化物を使用し、残留分極の向きにより情報の記憶を行っている。
【0003】
スタック型FeRAMは従来のプレ−ナ−型と呼ばれる構造と比較にて、強誘電体下の導電層が直接CMOSと導通するためのWプラグと接しているため、プレ−ナ型のように強誘電体下の導電層を強誘電体の面積以外に引き伸ばし、CMOSと導通させるコンタクトの面積が不要となるため、高集積化にもっとも適した構造と考えられている。
【0004】
強誘電体キャパシタで使用されるPZT及びSBTはペロブスカイト型結晶構造を確実なものとするため、酸素雰囲気で600〜800℃の間で数回酸化処理が行わなければならない。
【0005】
強誘電体キャパシタを形成した後、層間絶縁層の形成工程やドライエッチング工程などにおいて、強誘電体層が水素雰囲気下に曝されることがある。強誘電体層は、一般に金属酸化物からなる。このため、強誘電体層が水素に曝されると、強誘電体層を構成する酸素がこの水素により還元される。これにより、強誘電体層がダメージを受けることになる。
これを防止する目的で、一般的に水素バリア膜と称される保護膜を強誘電体キャパシタ上に被覆する。水素バリア膜としては各種酸化物が検討されており、特にAl2O3の化学式で表される化合物が優れた水素バリア性能を示すため有力な候補材料として使用されている。
【0006】
強誘電体キャパシタの第二導電層と導通をとるため、第二導電層上にコンタクトホ−ルが形成され、そこに金属が成膜されフォトリソ、エッチングにより配線形成される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、CMOS論理回路で構成されている部分と記憶容量部で構成されている半導体装置で、CMOS論理回路と記憶容量部との間に層間絶縁膜が形成され、層間絶縁膜には前記CMOS論理回路と前記記憶容量部を構成するトランジスタ層に至る開口部に耐熱金属が埋め込まれているWプラグを形成され、さらに前記プラグ上に前記記憶容量部が形成されている半導体装置において、強誘電体材料で使用されるPZT及びSBTの結晶化のため、酸素雰囲気で600〜800℃の間で数回酸化処理が行わなければならない。しかしWプラグは一般的に酸化し易い物質で、酸化するとWOxとして生成し、体積が2倍近く膨張してしまう。そのような膨張によりWプラグ上に形成した強誘電体メモリ−部は持ち上げられ破壊されてしまう。そのようなWプラグの酸化防止をするためにWプラグ上に酸化防止する膜を形成する必要性がある。
【0008】
また水素バリア膜と称される保護膜を強誘電体キャパシタ上に被覆した後も
層間絶縁膜の成膜、フォトリソ、エッチング処理のダメ−ジにより強誘電体キャパシタのデバイス特性が著しく劣化してしまうため、ダメ−ジの影響を最低限に抑えるためどのような強誘電体キャパシタ構成、層間絶縁膜構成、配線構成にすればよいか熟考する必要があった。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置の構造はCMOS論理回路で構成されている部分と記憶容量部で構成されている半導体装置において、CMOS論理回路と記憶容量部との間に層間絶縁膜が形成され、層間絶縁膜には前記CMOS論理回路と前記記憶容量部を構成するトランジスタ層に至る開口部に耐熱金属が埋め込まれているプラグを形成され、さらに前記プラグ上にTiAlNからなる窒化金属を用いたことを特徴とする。
【0010】
上記構成によれば、強誘電体の結晶化のためにO2雰囲気で600℃から800℃で焼結する工程において、プラグの材質であるWの酸化を防止することができるという効果を有する。一般にTiAlNは耐酸化性に強い物質として世に知られている。
【0011】
本発明の半導体装置の構造はTiAlNからなる窒化金属をO2又はN2雰囲気中でプラズマ処理を施すことを特徴とする。
【0012】
上記構成によれば、TiAlNの金属結晶は、TiN膜のものと同一で柱状構造になっている。この柱状構造は比較的に縦方向に隙間が生じており、耐酸化性に強い物質とはいえ酸化条件によっては酸素分子が隙間を通じてプラグを酸化させてしまう。この現象を防ぐためにO2又はN2雰囲気中でプラズマ処理を施す。これはプラズマ処理によりO2又はN2分子をプラズマ化し、原子レベルに分解させ柱状構造の隙間にO、N原子を埋め込み、後から強誘電体の結晶化のための酸化処理にO2分子がこの隙間を通過するのを防ぐ役割を有している。O,N原子を埋め込んたTiAlNの厚みは表面から数百Åの範囲で存在している。これによりTiAlN膜の耐酸化性能をより強固にする効果を有する。
【0013】
本発明の半導体装置の構造は強誘電体からなる金属酸化物の下に、複数の金属膜からなる第一導電層の材質の1つにIrOx膜を有することを特徴とする。
【0014】
上記構成によれば、IrOx膜は上記TiAlNと同様に耐酸化性に優れた材質であるためプラズマ処理を施したTiAlN膜単体よりも、IrOx膜を第一導電層に追加することにより、更なるWプラグに対する耐酸化性の向上を図ることができる。またIrOx膜は膜の密着性を向上させる効果を有し、第一導電層での膜剥がれ防止にも役立っている。
【0015】
本発明の半導体装置の構造は強誘電体からなる金属酸化物の上に、複数の金属膜からなる第二導電層の材質の1つにIrOx膜を有することを特徴とする。
【0016】
上記構成によれば、IrOx膜はキャパシタ部を形成した後の層間絶縁膜の成膜中に発生する水素が強誘電体を還元し特性劣化を防ぐ効果も持ち合わせている。またIrOx膜は膜の密着性を向上させる効果を有し、第二導電層での膜剥がれ防止にも役立っている。
【0017】
本発明の半導体装置の構造においてTiAlN膜、第一導電膜、強誘電体、第二導電膜を一括にフォトリソ、エッチングにより立方体状に強誘電体キャパシタを形成することを特徴とする。
【0018】
上記構成によれば、1回でフォトリソ、エッチングすることにより強誘電体キャパシタ形成する工程を短くすることができ、且つ複数回のフォトリソ、エッチングによる合わせマ−ジンが不要になるため、最小面積で強誘電体キャパシタを形成する効果を有する。
【0019】
本発明の半導体装置の構造において、上記強誘電体キャパシタの上面及び側壁を被う水素バリア性能を有する材料が酸化物であることを特徴とする。
【0020】
上記構成によれば、第二導電層と層間絶縁層との密着力をきわめて強固にすることができるという効果を有する。
【0021】
本発明の半導体装置の構造において、前記酸化物がAl2O3の化学式で表記される酸化物を含有していることを特徴とする。
【0022】
上記構成によれば、密着層がきわめて優れた水素バリア性能を発揮するため、上部電極の上部あるいは上部電極の側壁部から侵入する水素を完全に強誘電体層から遮断できるという効果を有する。
【0023】
本発明の半導体装置の構造において、Al2O3の化学式で表記される酸化物上の層間絶縁膜はTEOSを原料としてプラズマ処理により成膜するプラズマTEOS単層か、TEOSを原料としてオゾンと熱分解により成膜するオゾンTEOSと前記プラズマTEOSの2層構造のどちらかで構成されている。オゾンTEOS成膜直後には酸素雰囲気でプラズマ処理が施される。またオゾンTEOSと酸素雰囲気のプラズマ処理、プラズマTEOSは同一装置内で連続して処理が施されることを特徴とする。
【0024】
上記構成によれば、オゾンTEOS成膜直後に酸素雰囲気でプラズマ処理することにより、オゾンTEOS膜中の水分が放出されるため、水分によるAl2O3膜の劣化及び強誘電体特性の劣化を防ぐことができるという効果を有する。
【0025】
本発明の半導体装置の構造において、記憶容量部の第二導電層と導電をとるために、第二導電層直上にコンタクトホ−ルが形成されており、コンタクトホ−ルに形成される金属はTiAlNからなる窒化金属を用い、周辺回路への導通及び基盤への導通を取るために、上記金属で配線を形成するいわゆるロ−カルインタ−コネクトを構成することを特徴とする。
【0026】
上記構成によれば、ロ−カルインタ−コネクトを構成することによりキャパシタ直上にWプラグを形成することが避けることができ、強誘電体特性の劣化を防ぐことができるという効果を有する。
【0027】
本発明の半導体装置の構造は上記ロ−カルインタ−コネクトであるTiAlNをO2又はN2雰囲気中でプラズマ処理を施すことを特徴とする。
【0028】
上記構成によれば、TiAlNの金属結晶は、耐還元性にも強く水素を通し難い物質でもある。この膜の構造はTiN膜のものと同一で柱状構造になっている。この柱状構造は比較的に縦方向に隙間が生じており、耐還元性に強い物質とはいえ還元条件によっては水素分子が隙間を通じて強誘電体を還元させてしまう。この現象を防ぐためにO2又はN2雰囲気中でプラズマ処理を施す。これはプラズマ処理によりO2又はN2分子をプラズマ化し、原子レベルに分解させ柱状構造の隙間にO,N原子を埋め込み、後からプラズマTEOS及びオゾンTEOS成膜時に発生する水素原子の透過を防ぐ。O,N原子を埋め込んたTiAlNの厚みは表面から数百Åの範囲で存在している。これによりTiAlN膜の耐還元性能をより強固にする効果を有する。
【0029】
本発明の半導体装置の構造において、記憶容量部の第二導電層と導電ととるために、第二導電層直上にコンタクトホ−ルが形成されており、そこにTiAlNからなるロ−カルインタ−コネクトが形成されており、ロ−カルインタ−コネクトはキャパシタ部及びキャパシタ上部に成膜している層間絶縁膜の上面及び側壁を完全に被うような構造を特徴とする。
【0030】
上記構成によれば、ロ−カルインタ−コネクトの材質はO2又はN2雰囲気中でプラズマ処理されたTiAlNでこれらがキャパシタ部及びキャパシタ上部に成膜している層間絶縁膜を被うような構造にすることにより、その後の層間絶縁膜を形成する際に発生する水素のキャパシタへの進入を防止する効果を有する。
【0031】
本発明の半導体装置の構造において、ロ−カルインタ−コネクトの上部及び側面を被う水素バリア性能を有する材料が酸化物であることを特徴とする。
【0032】
上記構成によれば、ロ−カルインタ−コネクトと層間絶縁層との密着力をきわめて強固にすることができるという効果を有する。
【0033】
本発明の半導体装置の構造において、前記酸化物がAl2O3の化学式で表記される酸化物を含有していることを特徴とする。
【0034】
上記構成によれば、密着層がきわめて優れた水素バリア性能を発揮するため、ロ−カルインタ−コネクトの上部あるいは側壁部から侵入する水素を完全にキャパシタ部から遮断できるという効果を有する。
【0035】
本発明の半導体装置の構造において、Al2O3上に成膜する層間絶縁膜は、TEOSを原料としてプラズマ処理により成膜するプラズマTEOS単層か、TEOSを原料としてオゾンと熱分解により成膜するオゾンTEOSと前記プラズマTEOSの2層構造のどちらかで構成されている。オゾンTEOS成膜直後には酸素雰囲気でプラズマ処理が施される。またオゾンTEOSと酸素雰囲気のプラズマ処理、プラズマTEOSは同一装置内で連続して処理が施されることを特徴とする。
【0036】
上記構成によれば、オゾンTEOS成膜直後に酸素雰囲気でプラズマ処理することにより、オゾンTEOS膜中の水分が放出されるため、水分によるAl2O3膜の劣化及び強誘電体特性の劣化を防ぐことができるという効果を有する。
【0037】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図1はこの発明の実施の形態によるFeRAMの1つのメモリ−セルに注目した断面図を示しており、CMOSトランジスタ部1と強誘電体メモリ部2及びアルミ配線部3により構成される。以下に図2から図4まで本発明の製造工程を説明する。
【0038】
図2において、先ずP型基盤(10)に素子分離(11)をヒ−ト工程により形成する。本発明においてはLOCOS形状を示しているが、トレンチを使用した素子分離形状(STI)でも構わない。そして拡散層をイオンインプラント工程とヒ−ト工程により形成した後にゲ−ト電極(13)を形成する。ここで必要であればイオンインプラント工程を追加して拡散層にP型拡散層(12a)、N型拡散層(12b)と分けて形成してもよい。そしてその上にBPSG層(14)を約10000Å堆積させリフロ−させる。場合によってはBPSG層上にさらにNSG膜を数千Å堆積させてもよい。その後CMPにより平坦化処理を行う。
【0039】
次に拡散層(12)に導通を取るために、拡散層の位置に対応して第一コンタクトホ−ル(15)をフォトリソ、エッチングにより形成する。第一コンタクトホ−ルをWにて埋め込むために下地としてTi(16a)とTiN(17a)をスパッタ工程で成膜する。次に第一コンタクトホ−ルをWでCVDにより完全に埋め込む。そして堆積したWを所定のところまでCMPにて研磨する。この際エッチバックプロセスによりWを削除しても構わない。これによりWプラグ(18a)が形成される。
【0040】
図3においてスパッタによりTiAlN(19a)を1500Å成膜する。ここでTiAlNはTiAlのタ−ゲットを使用しておりTiとAlの組成比はそれぞれのプロセスに応じて変化させてもよい。ここではTi/Alは60/40の比率のタ−ゲットを使用することとする。スパッタの条件はPower約1.5kwh、N2/Ar流量約2.5sccm/47.5sccmである。TiAlN膜をWプラグ上に形成する理由は、強誘電体材料で使用されるPZT及びSBTの結晶化のため、酸素雰囲気で600〜800℃の間で数回酸化処理が行わなければならないが、Wプラグは非常に酸化し易い物質で、酸化するとWOxとして生成し、体積が2倍近く膨張してしまう。そのような膨張によりWプラグ上に形成した強誘電体メモリ−部は持ち上げられ破壊されてしまう。そのようなWプラグの酸化防止をするためにWプラグ上にTiAlN膜を形成する必要性がある。そして更なる耐酸化防止のため、TiAlN膜をウェハ−全面にスパッタした後は、O2またはN2雰囲気中でプラズマ処理を実施する。このプラズマ処理によりO2またはN2を原子レベルに分解させ、TiAlNの柱状構造の隙間にO,N原子を埋め込まれる層を数百Å程度形成させる。この層を追加することにより、TiAlN膜の耐酸化性能をより強固にし、強誘電体の結晶化のための酸化処理にO2分子がこの隙間を通過するのを防ぐ役割をしている。
【0041】
図4ではプラズマ処理を施したTiAlN膜上にIr(20a)500Å、IrOx(20b)500Åの順に成膜する。IrOx膜はTiAlNと同様に耐酸化性に優れた材質であるためプラズマ処理を施したTiAlN膜単体よりも、更なるWプラグに対する耐酸化性の向上を図ることができ、またIrOx膜は膜の密着性を向上させる効果を有し、第一導電層での膜剥がれ防止にも役立っている。次のPt(20c)を1500Å程度成膜する。これにより第一導電層(20)を形成する。
【0042】
次に強誘電体層(21)を形成する。本実施形態では強誘電体としてPZTを使用し、ゾル−ゲル法を用いている。先ずPZTを第一導電層(20)上に数回に分けて塗布・300℃でベ−ク処理を実施し、規定の厚みになったところで炉で酸素雰囲気、600℃で結晶化させる。このようにして強誘電体層を形成する。次にPt(22a)500Å、IrOx(22b)1000Å、Pt(22c)500Åの順にスパッタにて成膜して第二導電層(22)を形成する。さらに炉で酸素雰囲気、700℃で結晶化させる。第二導電層にもIrOxを追加することにより、Wプラグに対する耐酸化性の向上を更に図ることができ、またIrOx膜は膜の密着性を向上させる効果を有し、第二導電層での膜剥がれ防止にも役立っている。更にIrOx膜はキャパシタ部を形成した後の層間絶縁膜の成膜中に発生する水素が強誘電体を還元し特性劣化を防ぐ効果も持ち合わせている。従って第二導電層にIrOx膜を追加することはWプラグの酸化防止、密着性向上だけではなく、層間絶縁膜の水素ダメ−ジも防止する3重の効果を有する。
【0043】
図5では強誘電体キャパシタを形成するためにフォトリソ、エッチングにより一括で処理する方法をとっている。一括でフォトリソ、エッチングすることにより強誘電体キャパシタ形成する工程を短くすることができ、且つ複数回のフォトリソ、エッチングによる合わせマ−ジンが不要になるため、最小面積で強誘電体キャパシタを形成する効果を有する。
【0044】
図6では強誘電体キャパシタが形成された後、Al2O3(23a)をスパッタもしくはCVDにより600Å成膜する。Al2O3は優れた水素バリア性能を発揮するため、強誘電体キャパシタの上部あるいは側壁部から侵入する水素を完全に遮断できる効果を有する。次にAl2O3上にオゾンTEOS(24)を2000Å成膜直後、同一処理チャンバ−内で酸素雰囲気でプラズマ処理を実施する。酸素雰囲気でプラズマ処理することにより、オゾンTEOS膜中の水分が放出されるため、水分によるAl2O3膜の劣化及び強誘電体特性の劣化を防ぐことができるという効果を有する。次にプラズマTEOS(25)を3000Å成膜する。
【0045】
図7ではフォトリソ、エッチングにより、強誘電体キャパシタ上部に第二コンタクトホ−ル(26)を形成する。コンタクトホ−ルは強誘電体キャパシタ上に成膜したAl2O3(23a)、オゾンTEOS(24a)、プラズマTEOS(25a)を除去する。また同時に強誘電体キャパシタ周辺以外の領域もAl2O3、オゾンTEOS、プラズマTEOSを除去する。
【0046】
図8では第二コンタクトホ−ルに形成される金属はTiAlN(16b)を用いスパッタにより成膜する。本実施例ではTiAlNを用いた例を示す。TiAlNを1500Åスパッタ後、O2又はN2雰囲気中でプラズマ処理を実施する。これはプラズマ処理によりO2又はN2分子をプラズマ化し、原子レベルに分解させ柱状構造の隙間にO,N原子を埋め込み、後からプラズマTEOS及びオゾンTEOS成膜時に発生する水素原子の透過を防ぐためである。次にフォトリソ、エッチングにより上記金属で配線を形成するロ−カルインタ−コネクトを構成する。これはロ−カルインタ−コネクトを構成することによりキャパシタ直上にWプラグを形成することが避けることができ、強誘電体特性の劣化を防ぐことができるからである。さらにこのロ−カルインタ−コネクトは強誘電体キャパシタ部及びキャパシタ上部に成膜している層間絶縁膜を被うような構造をしており、これによりその後の層間絶縁膜を形成する際に発生する水素が強誘電体キャパシタへ進入するのを防止するためである。
【0047】
図9では上記ロ−カルインタ−コネクト上にAl2O3(23b)をスパッタもしくはCVDにより600Å成膜する。Al2O3は優れた水素バリア性能があり、プラズマ処理されたTiAlN膜のみより更に強固な水素バリアとして水素を完全に遮断できる効果がある。フォトリソ、エッチングによりロ−カルインタ−コネクトを完全に被うように形成する。これにより図8で形成したロ−カルインタ−コネクトの役割と同様に、層間絶縁膜を形成する際に発生する水素が強誘電体キャパシタへ進入するのを2重に防止することができる。ロ−カルインタ−コネクト以外は除去する。
【0048】
図10ではオゾンTEOS(24b)を3000Å成膜直後、同一処理チャンバ−内で酸素雰囲気でプラズマ処理を実施する。酸素雰囲気でプラズマ処理することにより、オゾンTEOS膜中の水分が放出されるため、水分によるAl2O3膜の劣化及び強誘電体特性の劣化を防ぐことができるという効果を有する。次にプラズマTEOS(25b)を10000Å成膜する。続いて平坦化処理のためCMPにてプラズマTEOSをウェハ−全面が平坦になるまで削る。次にAL配線(28)とロ−カルインタ−コネクトに導通を取るために、ロ−カルインタ−コネクトの位置に対応して第三コンタクトホ−ル(27)をフォトリソ、エッチングにより形成する。その際ホ−ル底部のAl2O3も除去する。次に第三コンタクトホ−ルをWにて埋め込むために下地としてTi(16b)とTiN17(b)をスパッタ工程で成膜する。次に第三コンタクトホ−ルをWでCVDにより完全に埋め込む。そして堆積したWを所定のところまでCMPにて研磨する。この際エッチバックプロセスによりWを削除しても構わない。これによりWプラグ(18b)が形成される。
【0049】
図11ではAL配線の形成を示す。スパッタによりTi(28a)、TiN(28b)、Al−Cu(28c)、TiN(28d)を連続成膜によりそれぞれ150Å、1000Å、5000Å、600Åの膜厚で成膜をする。次にフォトリソ、エッチングにより所望のAL配線を形成する。図解はしないがこれ以降の工程では目的のプロセス仕様により、さらに層間絶縁膜を成膜し、コンタクトホ−ル、Wプラグ、AL配線を形成してもよい。最後にはパシベ−ション膜、ポリイミド膜を成膜して製品となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例に係る強誘電体キャパシタ装置を模式的に示す断面図である。
【図2】強誘電体メモリ装置の製造工程を模式的に示す断面図である。
【図3】強誘電体メモリ装置の製造工程を模式的に示す断面図である。
【図4】強誘電体メモリ装置の製造工程を模式的に示す断面図である。
【図5】強誘電体メモリ装置の製造工程を模式的に示す断面図である。
【図6】強誘電体メモリ装置の製造工程を模式的に示す断面図である。
【図7】強誘電体メモリ装置の製造工程を模式的に示す断面図である。
【図8】強誘電体メモリ装置の製造工程を模式的に示す断面図である。
【図9】強誘電体メモリ装置の製造工程を模式的に示す断面図である。
【図10】強誘電体メモリ装置の製造工程を模式的に示す断面図である。
【図11】強誘電体メモリ装置の製造工程を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
1 トランジスタ部
2 強誘電体メモリ部
3 アルミ配線部
10 P型基板
11 素子分離
12 拡散層
12a P型拡散層
12b N型拡散層
13 ゲ−ト電極
14 BPSG層
15 第一コンタクトホ−ル
16a16b Ti
17a17b TiN
18a18b Wプラグ
19a19b TiAlN
20 第一導電層
20a22a Ir
20b22b IrOx
20c22c Pt
21 強誘電体
22 第二導電層
23a23b Al2O3
24a24b オゾンTEOS
25a25b プラズマTEOS
26 第二コンタクトホ−ル
27 第三コンタクトホ−ル
28 AL配線部
28a Ti
28b28d TiN
28c Al−Cu
【発明の属する技術分野】
本発明は、強誘電体キャパシタを含む半導体装置の構造およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
プラグ上に記記憶容量部が形成されている強誘電体キャパシタは一般的にスタック型FeRAMと呼ばれ、強誘電体材料には主にPb(ZrxTi1−X)O3(以下PZTという)及びSrBi2Ta2O9(以下SBTという)等のペロブスカイト型結晶構造を有する金属酸化物を使用し、残留分極の向きにより情報の記憶を行っている。
【0003】
スタック型FeRAMは従来のプレ−ナ−型と呼ばれる構造と比較にて、強誘電体下の導電層が直接CMOSと導通するためのWプラグと接しているため、プレ−ナ型のように強誘電体下の導電層を強誘電体の面積以外に引き伸ばし、CMOSと導通させるコンタクトの面積が不要となるため、高集積化にもっとも適した構造と考えられている。
【0004】
強誘電体キャパシタで使用されるPZT及びSBTはペロブスカイト型結晶構造を確実なものとするため、酸素雰囲気で600〜800℃の間で数回酸化処理が行わなければならない。
【0005】
強誘電体キャパシタを形成した後、層間絶縁層の形成工程やドライエッチング工程などにおいて、強誘電体層が水素雰囲気下に曝されることがある。強誘電体層は、一般に金属酸化物からなる。このため、強誘電体層が水素に曝されると、強誘電体層を構成する酸素がこの水素により還元される。これにより、強誘電体層がダメージを受けることになる。
これを防止する目的で、一般的に水素バリア膜と称される保護膜を強誘電体キャパシタ上に被覆する。水素バリア膜としては各種酸化物が検討されており、特にAl2O3の化学式で表される化合物が優れた水素バリア性能を示すため有力な候補材料として使用されている。
【0006】
強誘電体キャパシタの第二導電層と導通をとるため、第二導電層上にコンタクトホ−ルが形成され、そこに金属が成膜されフォトリソ、エッチングにより配線形成される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、CMOS論理回路で構成されている部分と記憶容量部で構成されている半導体装置で、CMOS論理回路と記憶容量部との間に層間絶縁膜が形成され、層間絶縁膜には前記CMOS論理回路と前記記憶容量部を構成するトランジスタ層に至る開口部に耐熱金属が埋め込まれているWプラグを形成され、さらに前記プラグ上に前記記憶容量部が形成されている半導体装置において、強誘電体材料で使用されるPZT及びSBTの結晶化のため、酸素雰囲気で600〜800℃の間で数回酸化処理が行わなければならない。しかしWプラグは一般的に酸化し易い物質で、酸化するとWOxとして生成し、体積が2倍近く膨張してしまう。そのような膨張によりWプラグ上に形成した強誘電体メモリ−部は持ち上げられ破壊されてしまう。そのようなWプラグの酸化防止をするためにWプラグ上に酸化防止する膜を形成する必要性がある。
【0008】
また水素バリア膜と称される保護膜を強誘電体キャパシタ上に被覆した後も
層間絶縁膜の成膜、フォトリソ、エッチング処理のダメ−ジにより強誘電体キャパシタのデバイス特性が著しく劣化してしまうため、ダメ−ジの影響を最低限に抑えるためどのような強誘電体キャパシタ構成、層間絶縁膜構成、配線構成にすればよいか熟考する必要があった。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置の構造はCMOS論理回路で構成されている部分と記憶容量部で構成されている半導体装置において、CMOS論理回路と記憶容量部との間に層間絶縁膜が形成され、層間絶縁膜には前記CMOS論理回路と前記記憶容量部を構成するトランジスタ層に至る開口部に耐熱金属が埋め込まれているプラグを形成され、さらに前記プラグ上にTiAlNからなる窒化金属を用いたことを特徴とする。
【0010】
上記構成によれば、強誘電体の結晶化のためにO2雰囲気で600℃から800℃で焼結する工程において、プラグの材質であるWの酸化を防止することができるという効果を有する。一般にTiAlNは耐酸化性に強い物質として世に知られている。
【0011】
本発明の半導体装置の構造はTiAlNからなる窒化金属をO2又はN2雰囲気中でプラズマ処理を施すことを特徴とする。
【0012】
上記構成によれば、TiAlNの金属結晶は、TiN膜のものと同一で柱状構造になっている。この柱状構造は比較的に縦方向に隙間が生じており、耐酸化性に強い物質とはいえ酸化条件によっては酸素分子が隙間を通じてプラグを酸化させてしまう。この現象を防ぐためにO2又はN2雰囲気中でプラズマ処理を施す。これはプラズマ処理によりO2又はN2分子をプラズマ化し、原子レベルに分解させ柱状構造の隙間にO、N原子を埋め込み、後から強誘電体の結晶化のための酸化処理にO2分子がこの隙間を通過するのを防ぐ役割を有している。O,N原子を埋め込んたTiAlNの厚みは表面から数百Åの範囲で存在している。これによりTiAlN膜の耐酸化性能をより強固にする効果を有する。
【0013】
本発明の半導体装置の構造は強誘電体からなる金属酸化物の下に、複数の金属膜からなる第一導電層の材質の1つにIrOx膜を有することを特徴とする。
【0014】
上記構成によれば、IrOx膜は上記TiAlNと同様に耐酸化性に優れた材質であるためプラズマ処理を施したTiAlN膜単体よりも、IrOx膜を第一導電層に追加することにより、更なるWプラグに対する耐酸化性の向上を図ることができる。またIrOx膜は膜の密着性を向上させる効果を有し、第一導電層での膜剥がれ防止にも役立っている。
【0015】
本発明の半導体装置の構造は強誘電体からなる金属酸化物の上に、複数の金属膜からなる第二導電層の材質の1つにIrOx膜を有することを特徴とする。
【0016】
上記構成によれば、IrOx膜はキャパシタ部を形成した後の層間絶縁膜の成膜中に発生する水素が強誘電体を還元し特性劣化を防ぐ効果も持ち合わせている。またIrOx膜は膜の密着性を向上させる効果を有し、第二導電層での膜剥がれ防止にも役立っている。
【0017】
本発明の半導体装置の構造においてTiAlN膜、第一導電膜、強誘電体、第二導電膜を一括にフォトリソ、エッチングにより立方体状に強誘電体キャパシタを形成することを特徴とする。
【0018】
上記構成によれば、1回でフォトリソ、エッチングすることにより強誘電体キャパシタ形成する工程を短くすることができ、且つ複数回のフォトリソ、エッチングによる合わせマ−ジンが不要になるため、最小面積で強誘電体キャパシタを形成する効果を有する。
【0019】
本発明の半導体装置の構造において、上記強誘電体キャパシタの上面及び側壁を被う水素バリア性能を有する材料が酸化物であることを特徴とする。
【0020】
上記構成によれば、第二導電層と層間絶縁層との密着力をきわめて強固にすることができるという効果を有する。
【0021】
本発明の半導体装置の構造において、前記酸化物がAl2O3の化学式で表記される酸化物を含有していることを特徴とする。
【0022】
上記構成によれば、密着層がきわめて優れた水素バリア性能を発揮するため、上部電極の上部あるいは上部電極の側壁部から侵入する水素を完全に強誘電体層から遮断できるという効果を有する。
【0023】
本発明の半導体装置の構造において、Al2O3の化学式で表記される酸化物上の層間絶縁膜はTEOSを原料としてプラズマ処理により成膜するプラズマTEOS単層か、TEOSを原料としてオゾンと熱分解により成膜するオゾンTEOSと前記プラズマTEOSの2層構造のどちらかで構成されている。オゾンTEOS成膜直後には酸素雰囲気でプラズマ処理が施される。またオゾンTEOSと酸素雰囲気のプラズマ処理、プラズマTEOSは同一装置内で連続して処理が施されることを特徴とする。
【0024】
上記構成によれば、オゾンTEOS成膜直後に酸素雰囲気でプラズマ処理することにより、オゾンTEOS膜中の水分が放出されるため、水分によるAl2O3膜の劣化及び強誘電体特性の劣化を防ぐことができるという効果を有する。
【0025】
本発明の半導体装置の構造において、記憶容量部の第二導電層と導電をとるために、第二導電層直上にコンタクトホ−ルが形成されており、コンタクトホ−ルに形成される金属はTiAlNからなる窒化金属を用い、周辺回路への導通及び基盤への導通を取るために、上記金属で配線を形成するいわゆるロ−カルインタ−コネクトを構成することを特徴とする。
【0026】
上記構成によれば、ロ−カルインタ−コネクトを構成することによりキャパシタ直上にWプラグを形成することが避けることができ、強誘電体特性の劣化を防ぐことができるという効果を有する。
【0027】
本発明の半導体装置の構造は上記ロ−カルインタ−コネクトであるTiAlNをO2又はN2雰囲気中でプラズマ処理を施すことを特徴とする。
【0028】
上記構成によれば、TiAlNの金属結晶は、耐還元性にも強く水素を通し難い物質でもある。この膜の構造はTiN膜のものと同一で柱状構造になっている。この柱状構造は比較的に縦方向に隙間が生じており、耐還元性に強い物質とはいえ還元条件によっては水素分子が隙間を通じて強誘電体を還元させてしまう。この現象を防ぐためにO2又はN2雰囲気中でプラズマ処理を施す。これはプラズマ処理によりO2又はN2分子をプラズマ化し、原子レベルに分解させ柱状構造の隙間にO,N原子を埋め込み、後からプラズマTEOS及びオゾンTEOS成膜時に発生する水素原子の透過を防ぐ。O,N原子を埋め込んたTiAlNの厚みは表面から数百Åの範囲で存在している。これによりTiAlN膜の耐還元性能をより強固にする効果を有する。
【0029】
本発明の半導体装置の構造において、記憶容量部の第二導電層と導電ととるために、第二導電層直上にコンタクトホ−ルが形成されており、そこにTiAlNからなるロ−カルインタ−コネクトが形成されており、ロ−カルインタ−コネクトはキャパシタ部及びキャパシタ上部に成膜している層間絶縁膜の上面及び側壁を完全に被うような構造を特徴とする。
【0030】
上記構成によれば、ロ−カルインタ−コネクトの材質はO2又はN2雰囲気中でプラズマ処理されたTiAlNでこれらがキャパシタ部及びキャパシタ上部に成膜している層間絶縁膜を被うような構造にすることにより、その後の層間絶縁膜を形成する際に発生する水素のキャパシタへの進入を防止する効果を有する。
【0031】
本発明の半導体装置の構造において、ロ−カルインタ−コネクトの上部及び側面を被う水素バリア性能を有する材料が酸化物であることを特徴とする。
【0032】
上記構成によれば、ロ−カルインタ−コネクトと層間絶縁層との密着力をきわめて強固にすることができるという効果を有する。
【0033】
本発明の半導体装置の構造において、前記酸化物がAl2O3の化学式で表記される酸化物を含有していることを特徴とする。
【0034】
上記構成によれば、密着層がきわめて優れた水素バリア性能を発揮するため、ロ−カルインタ−コネクトの上部あるいは側壁部から侵入する水素を完全にキャパシタ部から遮断できるという効果を有する。
【0035】
本発明の半導体装置の構造において、Al2O3上に成膜する層間絶縁膜は、TEOSを原料としてプラズマ処理により成膜するプラズマTEOS単層か、TEOSを原料としてオゾンと熱分解により成膜するオゾンTEOSと前記プラズマTEOSの2層構造のどちらかで構成されている。オゾンTEOS成膜直後には酸素雰囲気でプラズマ処理が施される。またオゾンTEOSと酸素雰囲気のプラズマ処理、プラズマTEOSは同一装置内で連続して処理が施されることを特徴とする。
【0036】
上記構成によれば、オゾンTEOS成膜直後に酸素雰囲気でプラズマ処理することにより、オゾンTEOS膜中の水分が放出されるため、水分によるAl2O3膜の劣化及び強誘電体特性の劣化を防ぐことができるという効果を有する。
【0037】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図1はこの発明の実施の形態によるFeRAMの1つのメモリ−セルに注目した断面図を示しており、CMOSトランジスタ部1と強誘電体メモリ部2及びアルミ配線部3により構成される。以下に図2から図4まで本発明の製造工程を説明する。
【0038】
図2において、先ずP型基盤(10)に素子分離(11)をヒ−ト工程により形成する。本発明においてはLOCOS形状を示しているが、トレンチを使用した素子分離形状(STI)でも構わない。そして拡散層をイオンインプラント工程とヒ−ト工程により形成した後にゲ−ト電極(13)を形成する。ここで必要であればイオンインプラント工程を追加して拡散層にP型拡散層(12a)、N型拡散層(12b)と分けて形成してもよい。そしてその上にBPSG層(14)を約10000Å堆積させリフロ−させる。場合によってはBPSG層上にさらにNSG膜を数千Å堆積させてもよい。その後CMPにより平坦化処理を行う。
【0039】
次に拡散層(12)に導通を取るために、拡散層の位置に対応して第一コンタクトホ−ル(15)をフォトリソ、エッチングにより形成する。第一コンタクトホ−ルをWにて埋め込むために下地としてTi(16a)とTiN(17a)をスパッタ工程で成膜する。次に第一コンタクトホ−ルをWでCVDにより完全に埋め込む。そして堆積したWを所定のところまでCMPにて研磨する。この際エッチバックプロセスによりWを削除しても構わない。これによりWプラグ(18a)が形成される。
【0040】
図3においてスパッタによりTiAlN(19a)を1500Å成膜する。ここでTiAlNはTiAlのタ−ゲットを使用しておりTiとAlの組成比はそれぞれのプロセスに応じて変化させてもよい。ここではTi/Alは60/40の比率のタ−ゲットを使用することとする。スパッタの条件はPower約1.5kwh、N2/Ar流量約2.5sccm/47.5sccmである。TiAlN膜をWプラグ上に形成する理由は、強誘電体材料で使用されるPZT及びSBTの結晶化のため、酸素雰囲気で600〜800℃の間で数回酸化処理が行わなければならないが、Wプラグは非常に酸化し易い物質で、酸化するとWOxとして生成し、体積が2倍近く膨張してしまう。そのような膨張によりWプラグ上に形成した強誘電体メモリ−部は持ち上げられ破壊されてしまう。そのようなWプラグの酸化防止をするためにWプラグ上にTiAlN膜を形成する必要性がある。そして更なる耐酸化防止のため、TiAlN膜をウェハ−全面にスパッタした後は、O2またはN2雰囲気中でプラズマ処理を実施する。このプラズマ処理によりO2またはN2を原子レベルに分解させ、TiAlNの柱状構造の隙間にO,N原子を埋め込まれる層を数百Å程度形成させる。この層を追加することにより、TiAlN膜の耐酸化性能をより強固にし、強誘電体の結晶化のための酸化処理にO2分子がこの隙間を通過するのを防ぐ役割をしている。
【0041】
図4ではプラズマ処理を施したTiAlN膜上にIr(20a)500Å、IrOx(20b)500Åの順に成膜する。IrOx膜はTiAlNと同様に耐酸化性に優れた材質であるためプラズマ処理を施したTiAlN膜単体よりも、更なるWプラグに対する耐酸化性の向上を図ることができ、またIrOx膜は膜の密着性を向上させる効果を有し、第一導電層での膜剥がれ防止にも役立っている。次のPt(20c)を1500Å程度成膜する。これにより第一導電層(20)を形成する。
【0042】
次に強誘電体層(21)を形成する。本実施形態では強誘電体としてPZTを使用し、ゾル−ゲル法を用いている。先ずPZTを第一導電層(20)上に数回に分けて塗布・300℃でベ−ク処理を実施し、規定の厚みになったところで炉で酸素雰囲気、600℃で結晶化させる。このようにして強誘電体層を形成する。次にPt(22a)500Å、IrOx(22b)1000Å、Pt(22c)500Åの順にスパッタにて成膜して第二導電層(22)を形成する。さらに炉で酸素雰囲気、700℃で結晶化させる。第二導電層にもIrOxを追加することにより、Wプラグに対する耐酸化性の向上を更に図ることができ、またIrOx膜は膜の密着性を向上させる効果を有し、第二導電層での膜剥がれ防止にも役立っている。更にIrOx膜はキャパシタ部を形成した後の層間絶縁膜の成膜中に発生する水素が強誘電体を還元し特性劣化を防ぐ効果も持ち合わせている。従って第二導電層にIrOx膜を追加することはWプラグの酸化防止、密着性向上だけではなく、層間絶縁膜の水素ダメ−ジも防止する3重の効果を有する。
【0043】
図5では強誘電体キャパシタを形成するためにフォトリソ、エッチングにより一括で処理する方法をとっている。一括でフォトリソ、エッチングすることにより強誘電体キャパシタ形成する工程を短くすることができ、且つ複数回のフォトリソ、エッチングによる合わせマ−ジンが不要になるため、最小面積で強誘電体キャパシタを形成する効果を有する。
【0044】
図6では強誘電体キャパシタが形成された後、Al2O3(23a)をスパッタもしくはCVDにより600Å成膜する。Al2O3は優れた水素バリア性能を発揮するため、強誘電体キャパシタの上部あるいは側壁部から侵入する水素を完全に遮断できる効果を有する。次にAl2O3上にオゾンTEOS(24)を2000Å成膜直後、同一処理チャンバ−内で酸素雰囲気でプラズマ処理を実施する。酸素雰囲気でプラズマ処理することにより、オゾンTEOS膜中の水分が放出されるため、水分によるAl2O3膜の劣化及び強誘電体特性の劣化を防ぐことができるという効果を有する。次にプラズマTEOS(25)を3000Å成膜する。
【0045】
図7ではフォトリソ、エッチングにより、強誘電体キャパシタ上部に第二コンタクトホ−ル(26)を形成する。コンタクトホ−ルは強誘電体キャパシタ上に成膜したAl2O3(23a)、オゾンTEOS(24a)、プラズマTEOS(25a)を除去する。また同時に強誘電体キャパシタ周辺以外の領域もAl2O3、オゾンTEOS、プラズマTEOSを除去する。
【0046】
図8では第二コンタクトホ−ルに形成される金属はTiAlN(16b)を用いスパッタにより成膜する。本実施例ではTiAlNを用いた例を示す。TiAlNを1500Åスパッタ後、O2又はN2雰囲気中でプラズマ処理を実施する。これはプラズマ処理によりO2又はN2分子をプラズマ化し、原子レベルに分解させ柱状構造の隙間にO,N原子を埋め込み、後からプラズマTEOS及びオゾンTEOS成膜時に発生する水素原子の透過を防ぐためである。次にフォトリソ、エッチングにより上記金属で配線を形成するロ−カルインタ−コネクトを構成する。これはロ−カルインタ−コネクトを構成することによりキャパシタ直上にWプラグを形成することが避けることができ、強誘電体特性の劣化を防ぐことができるからである。さらにこのロ−カルインタ−コネクトは強誘電体キャパシタ部及びキャパシタ上部に成膜している層間絶縁膜を被うような構造をしており、これによりその後の層間絶縁膜を形成する際に発生する水素が強誘電体キャパシタへ進入するのを防止するためである。
【0047】
図9では上記ロ−カルインタ−コネクト上にAl2O3(23b)をスパッタもしくはCVDにより600Å成膜する。Al2O3は優れた水素バリア性能があり、プラズマ処理されたTiAlN膜のみより更に強固な水素バリアとして水素を完全に遮断できる効果がある。フォトリソ、エッチングによりロ−カルインタ−コネクトを完全に被うように形成する。これにより図8で形成したロ−カルインタ−コネクトの役割と同様に、層間絶縁膜を形成する際に発生する水素が強誘電体キャパシタへ進入するのを2重に防止することができる。ロ−カルインタ−コネクト以外は除去する。
【0048】
図10ではオゾンTEOS(24b)を3000Å成膜直後、同一処理チャンバ−内で酸素雰囲気でプラズマ処理を実施する。酸素雰囲気でプラズマ処理することにより、オゾンTEOS膜中の水分が放出されるため、水分によるAl2O3膜の劣化及び強誘電体特性の劣化を防ぐことができるという効果を有する。次にプラズマTEOS(25b)を10000Å成膜する。続いて平坦化処理のためCMPにてプラズマTEOSをウェハ−全面が平坦になるまで削る。次にAL配線(28)とロ−カルインタ−コネクトに導通を取るために、ロ−カルインタ−コネクトの位置に対応して第三コンタクトホ−ル(27)をフォトリソ、エッチングにより形成する。その際ホ−ル底部のAl2O3も除去する。次に第三コンタクトホ−ルをWにて埋め込むために下地としてTi(16b)とTiN17(b)をスパッタ工程で成膜する。次に第三コンタクトホ−ルをWでCVDにより完全に埋め込む。そして堆積したWを所定のところまでCMPにて研磨する。この際エッチバックプロセスによりWを削除しても構わない。これによりWプラグ(18b)が形成される。
【0049】
図11ではAL配線の形成を示す。スパッタによりTi(28a)、TiN(28b)、Al−Cu(28c)、TiN(28d)を連続成膜によりそれぞれ150Å、1000Å、5000Å、600Åの膜厚で成膜をする。次にフォトリソ、エッチングにより所望のAL配線を形成する。図解はしないがこれ以降の工程では目的のプロセス仕様により、さらに層間絶縁膜を成膜し、コンタクトホ−ル、Wプラグ、AL配線を形成してもよい。最後にはパシベ−ション膜、ポリイミド膜を成膜して製品となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例に係る強誘電体キャパシタ装置を模式的に示す断面図である。
【図2】強誘電体メモリ装置の製造工程を模式的に示す断面図である。
【図3】強誘電体メモリ装置の製造工程を模式的に示す断面図である。
【図4】強誘電体メモリ装置の製造工程を模式的に示す断面図である。
【図5】強誘電体メモリ装置の製造工程を模式的に示す断面図である。
【図6】強誘電体メモリ装置の製造工程を模式的に示す断面図である。
【図7】強誘電体メモリ装置の製造工程を模式的に示す断面図である。
【図8】強誘電体メモリ装置の製造工程を模式的に示す断面図である。
【図9】強誘電体メモリ装置の製造工程を模式的に示す断面図である。
【図10】強誘電体メモリ装置の製造工程を模式的に示す断面図である。
【図11】強誘電体メモリ装置の製造工程を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
1 トランジスタ部
2 強誘電体メモリ部
3 アルミ配線部
10 P型基板
11 素子分離
12 拡散層
12a P型拡散層
12b N型拡散層
13 ゲ−ト電極
14 BPSG層
15 第一コンタクトホ−ル
16a16b Ti
17a17b TiN
18a18b Wプラグ
19a19b TiAlN
20 第一導電層
20a22a Ir
20b22b IrOx
20c22c Pt
21 強誘電体
22 第二導電層
23a23b Al2O3
24a24b オゾンTEOS
25a25b プラズマTEOS
26 第二コンタクトホ−ル
27 第三コンタクトホ−ル
28 AL配線部
28a Ti
28b28d TiN
28c Al−Cu
Claims (16)
- CMOS論理回路で構成されている部分と記憶容量部で構成されている半導体装置において、CMOS論理回路と記憶容量部との間に層間絶縁膜が形成され、層間絶縁膜には前記CMOS論理回路と前記記憶容量部を構成するトランジスタ層に至る開口部に耐熱金属であるWプラグが形成され、さらに前記Wプラグ上に前記記憶容量部が形成されていることを特徴とする半導体装置の構造。
- 記憶容量部として強誘電体からなる金属酸化物を用いたことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の構造。
- 上記プラグ上に接するようにTiAlNからなる窒化金属を用いたことを特徴とする請求項1から請求項2に記載の半導体装置の構造。
- 上記TiAlNからなる窒化金属に酸素及び窒素雰囲気中でプラズマ処理を施したことを特徴とする請求項1から請求項3に記載の半導体装置の構造。
- 記憶容量部において強誘電体からなる金属酸化物の下に積層構造からなる第一導電層と、強誘電体からなる金属酸化物の上に単層及び積層構造からなる第二導電層が形成されていることを特徴とする請求項1から請求項4に記載の半導体装置の構造。
- 上記第一導電層はIrOxを含んだ積層構造であることを特徴とする請求項1から請求項5に記載の半導体装置の構造。
- 上記第二導電層はIrOxを含んだ積層構造であることを特徴とする請求項1から請求項6に記載の半導体装置の構造。
- 上記記憶容量部は上記TiAlN層、上記第一導電層、上記強誘電体、上記第二導電層はフォトリソ、エッチングにより一括して立方体状に形成されることを特徴とする請求項1から請求項7に記載の半導体装置の構造。
- 上記記憶容量部の上面、側壁とも完全に覆って直接接する膜として、水素バリア性能を有する材料がAl2O3の化学式で表記される酸化物1であることを特徴とする請求項1から請求項8に記載の半導体装置の構造。
- 上記記憶容量部の第二導電層と電気的導通をとるためにロ−カルインタ−コネクトを使用して、上記記憶容量部と上記ロ−カルインタ−コネクトとの短絡をさけるためTEOS膜が上記記憶容量部と上記ロ−カルインタ−コネクトとの間に形成することを特徴とする請求項1から請求項9に記載の半導体装置の構造。
- 上記TEOS膜にはO3TEOSを含んでおり、O3TEOS表面に酸素雰囲気中でプラズマ処理を施したことを特徴とする請求項1から請求項10に記載の半導体装置の構造。
- 上記TEOS膜は上記ロ−カルインタ−コネクトに上面、側壁とも完全に覆われていることを特徴とする請求項1から請求項11に記載の半導体装置の構造。
- 上記ロ−カルインタ−コネクトの材質はTiAlNからなる窒化金属を用いたことを特徴とする請求項1から請求項12に記載の半導体装置の構造。
- 上記ロ−カルインタ−コネクトは酸素及び窒素雰囲気中でプラズマ処理を施したことを特徴とする請求項1から請求項13に記載の半導体装置の構造。
- 上記ロ−カルインタ−コネクトはAl2O3の化学式で表記される酸化物2に上面、側壁とも完全に覆われていることを特徴とする請求項1から請求項14に記載の半導体装置の構造。
- 上記酸化物2上にO3TEOSを含む層間絶縁膜が形成され、O3TEOS表面に酸素雰囲気中でプラズマ処理を施したことを特徴とする請求項1から請求項15に記載の半導体装置の構造。
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