JP2006013319A - Semiconductor device and ferrodielectric memory, manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置及び強誘電体メモリ、半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, a ferroelectric memory, and a method for manufacturing a semiconductor device.
強誘電体を使ったメモリ(強誘電体メモリ)は、消費電力の低い点で絶縁材料等を用いるメモリよりも有利であることが知られている。強誘電体メモリセルには、さらなる微細化、高集積化が望まれている。しかし、強誘電体メモリのセルは、一般的に微細化にするにしたがってリーク電流が増加する。このため、強誘電体メモリの開発では、微細化を優先すると強誘電体メモリの低消費電力という長所を損なうおそれがある。したがって、セルのサイズは、リーク電流が許容できる範囲と、セルのサイズに対する要請とを合わせて考慮する必要がある。 It is known that a memory using a ferroelectric (ferroelectric memory) is more advantageous than a memory using an insulating material in terms of low power consumption. Further miniaturization and higher integration are desired for ferroelectric memory cells. However, the leakage current of a ferroelectric memory cell generally increases as the size of the cell decreases. For this reason, in the development of a ferroelectric memory, if priority is given to miniaturization, there is a risk of losing the advantage of low power consumption of the ferroelectric memory. Therefore, it is necessary to consider the size of the cell together with the allowable range of the leakage current and the request for the size of the cell.
強誘電体メモリのセル構造には、スタック型と、プレーナ型がある。図6は、スタック型のメモリセル構造を示す図であり、(a)は上面、(b)は断面を示している。図6に示したメモリセルは、下部電極11、誘電体層9、上部電極7を有している。下部電極11の下にはプラグ13が形成され、図示しない不純物層と下部電極11との電気的なコンタクトをとっている。また、上部電極7上にはSiO2等の絶縁膜15があって、絶縁膜15上には配線層5が形成されている。プラグ13は、コンタクトホール3aにタングステン等の金属を埋め込んで形成される。また、配線層5と上部電極7とは、コンタクトホール3bを介して電気的にコンタクトをとっている。
The cell structure of the ferroelectric memory includes a stack type and a planar type. 6A and 6B are diagrams showing a stack type memory cell structure, where FIG. 6A shows a top surface and FIG. 6B shows a cross section. The memory cell shown in FIG. 6 has a
スタック型セルでは、コンタクトホール3aの直上にコンタクトホール3bが形成される。このため、スタック型セルは上面が図中の辺aと辺bとが等しい正方形である。
スタック型セルの図示した構成は、2つのコンタクトホールが離れた位置に形成されるプレーナ型よりも、セルの占有面積を小さくすることに有利である。このため、セルの微細化の観点から、スタック型セルを製品に採用することが望ましい。ただし、スタック型セルは、リーク電流がプレーナ型セルよりも大きい構造であり、望ましいサイズにまで微細化すると消費電力が実用に適さない値になる。
In the stacked cell, a
The illustrated configuration of the stack type cell is advantageous in reducing the occupied area of the cell as compared with the planar type in which the two contact holes are formed at positions apart from each other. For this reason, it is desirable to adopt a stack type cell for a product from the viewpoint of cell miniaturization. However, the stack type cell has a structure in which the leakage current is larger than that of the planar type cell, and if it is miniaturized to a desired size, the power consumption becomes a value unsuitable for practical use.
このため、従来技術では、消費電力の点で有利なプレーナ型セルを縮小化することが検討されている。このような従来技術として、例えば、特許文献1に記載された従来技術が挙げられる。特許文献1には、プレーナ型セルのコンタクトホール位置を調整してセルの占有面積を縮小し、集積度を高めるものが記載されている。また、特許文献2のように、上部電極と下部電極との大きさが相違するように構成し、プレーナ型セルのリーク電流をいっそう低減する技術も提案されている。
しかしながら、上記した従来技術は、いずれもプレーナ型セルを採用し、この改良を図ったものである。このため、スタック型セルを採用した場合に得られるセルサイズと同等のサイズにまでセルを微細化することが困難であった。本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、スタック型でありながら必要なサイズにまで微細化してもリーク電流が許容できる半導体装置及び強誘電体メモリ、半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 However, all of the above-described conventional techniques adopt a planar cell and attempt to improve this. For this reason, it is difficult to miniaturize the cell to the same size as that obtained when the stack type cell is employed. The present invention has been made in view of the above points, and provides a semiconductor device, a ferroelectric memory, and a method of manufacturing a semiconductor device that can allow a leak current even when miniaturized to a required size while being a stack type. The purpose is to do.
以上の課題を解決するため、本発明の半導体装置は、第1絶縁部材上に設けられた第1電極、該第1電極上に設けられた蓄電部材、該蓄電部材上に設けられた第2電極を含むスタック型キャパシタ部と、前記第2電極上に設けられ、第2電極と配線部材とを電気的に絶縁する第2絶縁部材と、前記第1絶縁部材上に開口され、前記第1絶縁部材下の局所導電層と前記第1電極とを電気的に接続するための導電部材が埋め込まれる第1コンタクトホールと、前記第2絶縁部材上に開口され、第2電極と前記配線部材とを電気的に接続するための第2コンタクトホールとを備え、前記第1コンタクトホール及び前記第2コンタクトホールは、平面視におけるスタック型キャパシタ部の中心から開口面中心が偏った位置に開口されることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a semiconductor device of the present invention includes a first electrode provided on a first insulating member, a power storage member provided on the first electrode, and a second electrode provided on the power storage member. A stack type capacitor portion including an electrode; a second insulating member provided on the second electrode; electrically insulating the second electrode and the wiring member; and opening on the first insulating member; A first contact hole in which a conductive member for electrically connecting the local conductive layer under the insulating member and the first electrode is embedded; and an opening on the second insulating member; the second electrode and the wiring member; The first contact hole and the second contact hole are opened at positions where the center of the opening surface is deviated from the center of the stacked capacitor portion in plan view. It is characterized by .
このような発明によれば、絶縁部材上に第1電極を設け、第1電極上に蓄電部材を設け、さらに第2電極を設けてスタック型のキャパシタ部を形成することができる。また、第1電極下の絶縁部材に第1コンタクトホールを開口し、導電性を有する部材で埋めてプラグを形成し、プラグを介して第1電極と絶縁部材下の導電層とを電気的に接続することができる。また、第2電極上の絶縁部材に第2コンタクトホールを開口し、第2電極と配線部材とを電気的に接続する。そして、第1コンタクトホールと第2コンタクトホールとを、平面視において、スタック型キャパシタ部の中心から偏った位置に開口することができる。 According to such an invention, a stack type capacitor unit can be formed by providing the first electrode on the insulating member, providing the power storage member on the first electrode, and further providing the second electrode. Also, a first contact hole is opened in the insulating member under the first electrode, and a plug is formed by filling with a conductive member, and the first electrode and the conductive layer under the insulating member are electrically connected via the plug. Can be connected. Further, a second contact hole is opened in the insulating member on the second electrode, and the second electrode and the wiring member are electrically connected. Then, the first contact hole and the second contact hole can be opened at a position deviated from the center of the stacked capacitor portion in plan view.
蓄電部材は、形成されたプラグによるダメージを受ける。また、配線とコンタクトするためのコンタクトホール形成時にダメージを受ける。しかし、本発明では、プラグ形成によるダメージを強く受ける箇所、コンタクトホール形成によるダメージを強く受ける箇所が、共に蓄電部材の中心からずれる。このため、メモリとして正常に機能する領域を充分に確保し、蓄電部材中を流れるリーク電流を低減することができる。このような本発明は、スタック型でありながら必要なサイズにまで微細化してもリーク電流が許容できる半導体装置を提供することができる。 The power storage member is damaged by the formed plug. In addition, it is damaged when a contact hole for making contact with the wiring is formed. However, in the present invention, the portion that is strongly damaged by plug formation and the portion that is strongly damaged by contact hole formation are both shifted from the center of the power storage member. For this reason, it is possible to sufficiently secure a region functioning normally as a memory and to reduce the leakage current flowing in the power storage member. The present invention as described above can provide a semiconductor device that can tolerate a leakage current even when it is miniaturized to a required size while being a stack type.
また、本発明の半導体装置は、前記スタック型キャパシタ部は平面視において矩形形状であり、前記第1コンタクトホール及び前記第2コンタクトホールは、矩形形状の中心点から開口面中心が偏った位置に開口されることを特徴とする。
このような発明によれば、蓄電部材の中心付近の領域からダメージを受ける領域を効果的にずらすことができる。
In the semiconductor device of the present invention, the stacked capacitor portion has a rectangular shape in plan view, and the first contact hole and the second contact hole are located at positions where the center of the opening surface is deviated from the center point of the rectangular shape. It is characterized by being opened.
According to such an invention, it is possible to effectively shift the area that receives damage from the area near the center of the power storage member.
また、本発明の半導体装置は、前記スタック型キャパシタ部が、平面視において長方形であることを特徴とする。
このような発明によれば、コンタクトホールを、長方形の蓄電部材を二分割する正方形の側にずらした、他方の正方形の領域にダメージを与えることを防いでリーク電流をより低減することができる。
The semiconductor device of the present invention is characterized in that the stacked capacitor section is rectangular in plan view.
According to such an invention, the leakage current can be further reduced by preventing damage to the other square region in which the contact hole is shifted to the square side that divides the rectangular power storage member into two.
また、本発明の半導体装置は、前記第1コンタクトホールと前記第2コンタクトホールとが、互いに開口面中心が一直線上に位置することを特徴とする
このような発明によれば、蓄電部材のダメージを受ける領域を最小限にとどめ、リーク電流をより低減することができる。
また、本発明の半導体装置は、前記第1コンタクトホール及び前記第2コンタクトホールは、前記スタック型キャパシタ部の平面視において、スタック型キャパシタ部の中心を含む所定の範囲外であって、かつ、前記スタック型キャパシタ部外周縁から所定の距離以上離れた範囲である開口範囲に開口されることを特徴とする。
The semiconductor device according to the present invention is characterized in that the first contact hole and the second contact hole are positioned so that the centers of the opening surfaces are aligned with each other. Thus, the leakage current can be further reduced by minimizing the region that receives the leakage.
Further, in the semiconductor device of the present invention, the first contact hole and the second contact hole are outside a predetermined range including the center of the stacked capacitor unit in a plan view of the stacked capacitor unit, and The opening is made in an opening range that is a predetermined distance or more away from the outer periphery of the stacked capacitor unit.
このような発明によれば、第1コンタクトホール、第2コンタクトホールを、リーク電流の低減とプロセスマージンとの観点から適正な位置に偏位させて開口することができる。
また、本発明の半導体装置は、前記第1コンタクトホール及び前記第2コンタクトホールが、前記開口範囲に複数開口されることを特徴とする。
According to such an invention, the first contact hole and the second contact hole can be opened while being displaced to an appropriate position from the viewpoint of reducing leakage current and process margin.
The semiconductor device of the present invention is characterized in that a plurality of the first contact holes and the second contact holes are opened in the opening range.
このような発明によれば、コンタクトホールを複数開口することにより、コンタクト抵抗の低減が可能となる。この結果、微細化によるコンタクトホール径の縮小に伴ってコンタクト抵抗が増加することを抑えることができる。
また、本発明の強誘電体メモリは、前記した半導体装置のいずれか一つを備えたことを特徴とする。
According to such an invention, the contact resistance can be reduced by opening a plurality of contact holes. As a result, it is possible to suppress an increase in contact resistance as the contact hole diameter is reduced due to miniaturization.
The ferroelectric memory according to the present invention includes any one of the semiconductor devices described above.
このような発明によれば、前記した本発明の半導体装置のいずれか一つを備えた強誘電体メモリを提供することができる。
また、本発明の半導体装置の製造方法は、第1絶縁部材に第1コンタクトホールを形成する工程と、前記第1コンタクトホールを導電部材で埋めて導電プラグを形成する工程と、前記導電プラグの上に第1電極層を形成する工程と、前記第1電極層の上面に蓄電部材を設ける工程と、前記蓄電部材層の上面に第2電極層を設ける工程と、前記第1電極層、前記蓄電部材、前記第2電極層を一度のフォトリソグラフィ工程によって加工し、加工後の前記第1電極の平面視形状において、該平面形状の中心が前記第1コンタクトホールの開口面中心と偏位するようにスタック型キャパシタ部を形成する工程と、前記スタック型キャパシタ部上に第2絶縁部材を形成する工程と、前記第2絶縁部材上であって、かつ、前記スタック型キャパシタ部の平面視において、スタック型キャパシタ部の中心から偏った位置に開口面中心が位置するように第2コンタクトホールを開口する工程と、を含むことを特徴とする。
According to such an invention, a ferroelectric memory provided with any one of the semiconductor devices of the present invention described above can be provided.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, the step of forming a first contact hole in a first insulating member, the step of filling the first contact hole with a conductive member to form a conductive plug, Forming a first electrode layer thereon, providing a power storage member on an upper surface of the first electrode layer, providing a second electrode layer on an upper surface of the power storage member layer, the first electrode layer, The power storage member and the second electrode layer are processed by a single photolithography process, and the center of the planar shape is deviated from the center of the opening surface of the first contact hole in the planar shape of the first electrode after processing. Forming a stack type capacitor part, forming a second insulating member on the stack type capacitor part, and on the second insulating member, the stack type capacitor part In the surface view, characterized in that it comprises a step of opening a second contact hole so that an opening surface center at a position offset from the center of the stacked capacitor portion is located, the.
このような発明によれば、絶縁部材上に第1電極を設け、第1電極上に蓄電部材を設け、さらに第2電極を設けてスタック型のキャパシタ部を形成することができる。また、第1電極下の絶縁部材に第1コンタクトホールを開口し、導電性を有する部材で埋めてプラグを形成し、プラグを介して第1電極と絶縁部材下の導電層とを電気的に接続することができる。また、第2電極上の絶縁部材に第2コンタクトホールを開口し、第2電極と配線部材とを電気的に接続する。そして、第1コンタクトホールと第2コンタクトホールとを、平面視において、スタック型キャパシタ部の中心から偏った位置に開口することができる。 According to such an invention, a stack type capacitor unit can be formed by providing the first electrode on the insulating member, providing the power storage member on the first electrode, and further providing the second electrode. Also, a first contact hole is opened in the insulating member under the first electrode, and a plug is formed by filling with a conductive member, and the first electrode and the conductive layer under the insulating member are electrically connected via the plug. Can be connected. Further, a second contact hole is opened in the insulating member on the second electrode, and the second electrode and the wiring member are electrically connected. Then, the first contact hole and the second contact hole can be opened at a position deviated from the center of the stacked capacitor portion in plan view.
蓄電部材は、形成されたプラグによるダメージを受ける。また、配線とコンタクトするためのコンタクトホール形成時にダメージを受ける。しかし、本発明では、プラグ形成によるダメージを強く受ける箇所、コンタクトホール形成によるダメージを強く受ける箇所が、共に蓄電部材の中心からずれる。このため、メモリとして正常に機能する領域を充分に確保し、蓄電部材中を流れるリーク電流を低減することができる。このような本発明は、スタック型でありながら必要なサイズにまで微細化してもリーク電流が許容できる半導体装置の製造方法を提供することができる。 The power storage member is damaged by the formed plug. In addition, it is damaged when a contact hole for making contact with the wiring is formed. However, in the present invention, the portion that is strongly damaged by plug formation and the portion that is strongly damaged by contact hole formation are both shifted from the center of the power storage member. For this reason, it is possible to sufficiently secure a region functioning normally as a memory and to reduce the leakage current flowing in the power storage member. The present invention as described above can provide a method for manufacturing a semiconductor device capable of allowing a leakage current even if it is a stack type, even if it is miniaturized to a required size.
以下、図を参照して本発明に係る強誘電体メモリの実施の形態を説明する。図1は、本発明の一実施形態の半導体装置を説明するための図であって、図1(a)はセル101のうち、キャパシタ部102の上面図、(b)は断面図である。なお、本明細書にあっては、図1(a)に示した上面図が、後述するスタック型のキャパシタ部の平面視を示す。
本実施形態の半導体装置は、強誘電体メモリとして構成されている。半導体装置は、不純物が注入された不純物層117を局所導電層として基板に設け、不純物層117上の第1絶縁部材であるSiO2層119上に形成される。そして、SiO2層119上に設けられる第1電極である下部電極111と、下部電極111上に設けられた蓄電部材である強誘電体層109と、強誘電体層109に設けられた第2電極である上部電極107とを備えている。
Embodiments of a ferroelectric memory according to the present invention will be described below with reference to the drawings. 1A and 1B are diagrams for explaining a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a top view of a
The semiconductor device of this embodiment is configured as a ferroelectric memory. In the semiconductor device, an
さらに、本実施形態の半導体装置は、上部電極107上に設けられる配線105を有している。配線105は、上部電極107と配線105とを電気的に絶縁する第2絶縁部材であるSiO2層118とを備えている。SiO2層119には、不純物層117と下部電極111とを電気的に接続するための導電部材として、例えばタングステンが埋め込まれ、Wプラグ113を形成するコンタクトホール103aが開口されている。また、SiO2層118には、上部電極107と配線105とを電気的に接続するためのコンタクトホール103bが開口されている。
Furthermore, the semiconductor device of this embodiment has a
本実施形態では、下部電極111に例えばIr/IrOx/Ptの複合電極を用い、上部電極107に例えばPt/IrOx/Irの複合電極を用いる。なお、下部電極111の形成前にはタングステン酸化防止を目的として例えばTiAlN膜(図示せず)を形成しておくものとする。また、強誘電体層109にPZT系またはPZTN系の材料を用いるものとした。
In this embodiment, for example, a composite electrode of Ir / IrOx / Pt is used for the
また、配線105には、例えばTi/TiNまたはアルミニウムを用いることができ、不純物層117は、基板100上にあるトランジスタ120のソースあるいはドレインである。さらに、下部電極111、強誘電体層109、上部電極107でなる構成を本実施形態ではスタック型のキャパシタ部102と記す。本実施形態では、キャパシタ部102が、アルミナ膜等のバリア膜115で覆われている。
Further, for example, Ti / TiN or aluminum can be used for the
本実施形態において、コンタクトホール103aが第1コンタクトホールであり、コンタクトホール103bが第2コンタクトホールである。なお、コンタクトホール103aでは、不純物層117が露出する面を開口面104aとする。また、コンタクトホール103bでは、上部電極107が露出する面を開口面104bとする。
本実施形態では、コンタクトホール103aとコンタクトホール103bとが、図1(a)に示したキャパシタ部102の平面視における中心から開口面中心が偏った位置に開口される。
In the present embodiment, the
In the present embodiment, the
すなわち、キャパシタ部102は、平面視において矩形形状に形成されている。本実施形態では、矩形形状のキャパシタ部102の中心を矩形形状の4頂点a、b、c、dのうち、対向する2頂点同士(頂点a−c、頂点b−d)を結ぶ直線が交差する交点C1とする。そして、コンタクトホール103a、103bを、交点C1から開口面104a、104bの中心が偏った位置に開口する。
That is, the
なお、コンタクトホールの開口面の中心(開口面中心)は、図1(a)に示した矩形形状のコンタクトホールにあっては矩形の対向する頂点同士を結ぶ直線の交点C2としてもよい。また、円形のコンタクトホールにあっては、開口面中心を開口面の円中心としてもよい。
本実施形態は、コンタクトホール103a、103bの位置がプレーナ型よりも近いスタック型を採用したことによってセル101の占有面積を小さくする。そして、コンタクトホール103a、103bの開口面中心を平面視におけるスタック型のキャパシタ部の中心から偏位させる。この構成によって強誘電体層109がコンタクトホールあるいはプラグ形成にかかる影響を受ける領域を縮小し、リーク電流の低減を図るものである。
Note that the center of the opening surface of the contact hole (the center of the opening surface) may be an intersection C2 of straight lines connecting the opposing vertices of the rectangle in the rectangular contact hole shown in FIG. In the case of a circular contact hole, the center of the opening surface may be the center of the circle of the opening surface.
In the present embodiment, the occupation area of the
この目的に鑑みれば、本実施形態は、コンタクトホール103aとコンタクトホール103bとを、開口面中心が一つの直線L上に位置するように開口することが望ましい。コンタクトホール103a、103bの開口面中心を一直線上にすることにより、ダメージが加わる領域が誘電体層109上で偏り、メモリとして正常に機能する領域を充分に確保することができる。
In view of this object, in the present embodiment, it is desirable to open the
また、キャパシタ部102を平面視において長方形に形成し、コンタクトホールやプラグ形成にかかる影響を受けない領域を充分に確保することが望ましい。なお、この場合、セル占有面積とリーク電流との条件から、長方形のキャパシタ部102の長辺が、短辺の2倍程度になるようにセル101を形成することが望ましい。
さらに、コンタクトホールやプラグ形成にかかる影響を受けない領域を充分確保するため、コンタクトホール103a、103bを、スタック型キャパシタ部の中心を含む所定の範囲外に設けることが望ましい。さらに、位置合わせのマージンやプロセス特性等の観点から、コンタクトホール103a、103bは、スタック型キャパシタ部外周縁から所定の距離以上離れた範囲に開口することが望ましい。
In addition, it is desirable that the
Further, in order to ensure a sufficient area not affected by contact hole and plug formation, it is desirable to provide the
以上の点から、本実施形態では、コンタクトホール103a、103bを、図1(a)に示したように、交点C1を含む領域A1の外部であって、外周縁から所定の距離D離れた領域A2に設けるものとした。なお、Dの値は、例えば、本実施形態が適用されるメモリにおけるデザインルールの最小値とすることが考えられる。
図2(a)〜(c)及び図3(a)〜(c)は、図1に示した半導体装置の製造方法を説明するための工程図である。本実施形態の半導体装置は、以下に述べる方法で製造される。先ず、本実施形態では、不純物層117上のSiO2層119コンタクトホール103aを開口する。この際、コンタクトホール103aは、上述したように、キャパシタ部102の平面視における中心から開口面中心が偏った位置に開口される。
In view of the above, in this embodiment, the
2A to 2C and FIGS. 3A to 3C are process diagrams for explaining a method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. The semiconductor device of this embodiment is manufactured by the method described below. First, in this embodiment, the
次に、本実施形態の製造方法では、コンタクトホール103aにタングステンを埋め込み、Wプラグ113を形成する。Wプラグ113の形成にあたっては、埋め込まれたタングステンの上面113aをCMP(Chemical Mechanical Polishing)等の手法によって充分平坦化する(図2(a))。
次に、Wプラグ113が形成されたSiO2層119上にスパッタ等の手法によってIr/IrOx/Pt複合膜111aを形成する。本実施形態では、Ir/IrOx/Pt複合膜111aの形成にあたり、タングステン酸化防止のために図示しないTiAlN膜を予め形成しておくものとする。
Next, in the manufacturing method of the present embodiment, tungsten is embedded in the
Next, an Ir / IrOx / Pt
次に、Ir/IrOx/Pt複合膜111a上に強誘電体膜109aをコーティング等によって形成し、さらに、強誘電体膜109a上にスパッタリング等によってPt/IrOx/Ir複合膜107aを形成する(図2(b))。そして、Pt/IrOx/Ir複合膜107a上にレジストを塗布し、フォトリソグラフィによってセルの形状に合わせたレジストマスクを形成する。このレジストマスク上からドライエッチングすることにより、Ir/IrOx/Pt複合膜111a、強誘電体膜109a、Pt/IrOx/Ir複合膜107aが一度に加工されてキャパシタ部102が形成される(図2(c))。
Next, a
さらに、本実施形態では、図3に示すように、キャパシタ部102をバリア膜115で覆い(図3(a))、さらにSiO2層118を設けた後にコンタクトホール103bを開口する(図3(b))。この際、本実施形態では、コンタクトホール103bの開口面中心が、コンタクトホール103aの開口面中心と一致する位置にコンタクトホール103bを開口する。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, the
さらに、コンタクトホール103b上にスパッタリング等で生成されたTi/TiN膜やアルミニウム膜をパターにングして配線105を形成することにより、セル101が完成する。
図5は、以上述べた本実施形態の効果について説明するための図であって、横軸にリーク電流の値を記し、縦軸に各値のリーク電流を持つ素子の割合をパーセンテージで表した分布Zを記している。リーク電流は電極に電圧3Vを印加したときの値である。
Further, the
FIG. 5 is a diagram for explaining the effect of the present embodiment described above, in which the horizontal axis indicates the value of the leakage current, and the vertical axis indicates the ratio of elements having each value of leakage current as a percentage. Distribution Z is shown. The leak current is a value when a voltage of 3 V is applied to the electrode.
図5中のデータd1は、図1に示した本実施形態の強誘電体メモリで得られたデータである。また、データd2は、図5示した従来のスタック型の強誘電体メモリで得られたデータである。なお、本実施形態の強誘電体メモリのセルパターン形状は、長辺、短辺共に2μmである。
図5によれば、本実施形態の強誘電体メモリの50%がリーク電流2.2μA/cm2(図中I1で示す)以下の値をとる。これに対し、従来の構成では、50%の強誘電体メモリがリーク電流2.8μA/cm2(図中I2で示す)以下の値をとることが分かる。したがって、本実施形態は、50%の強誘電体メモリのリーク電流が従来の構成に比べて30%近く低減するものといえる。
Data d1 in FIG. 5 is data obtained by the ferroelectric memory of this embodiment shown in FIG. Data d2 is data obtained by the conventional stack type ferroelectric memory shown in FIG. The cell pattern shape of the ferroelectric memory of this embodiment is 2 μm on both the long side and the short side.
According to FIG. 5, 50% of the ferroelectric memory of the present embodiment has a leakage current of 2.2 μA / cm 2 (indicated by I 1 in the figure) or less. On the other hand, in the conventional configuration, it can be seen that 50% of the ferroelectric memory has a leakage current of 2.8 μA / cm 2 (indicated by I 2 in the figure) or less. Therefore, in this embodiment, it can be said that the leakage current of the 50% ferroelectric memory is reduced by nearly 30% compared to the conventional configuration.
以上述べた本実施形態は、スタック型でありながら従来のスタック型セルのメモリよりリーク電流を低減することができる半導体装置及び強誘電体メモリ、半導体装置の製造方法を提供することができる。このような本実施形態によれば、リーク電流の許容範囲内でセルを微細化し、従来の半導体装置よりも微細であって消費電流の少ない半導体装置及び強誘電体メモリ、半導体装置の製造方法を提供することができる。 The present embodiment described above can provide a semiconductor device, a ferroelectric memory, and a method for manufacturing the semiconductor device that can reduce leakage current compared to a conventional stack type cell memory while being a stack type. According to the present embodiment, a semiconductor device, a ferroelectric memory, and a method of manufacturing a semiconductor device, which are miniaturized within an allowable range of leakage current, are finer than a conventional semiconductor device, and consume less current. Can be provided.
100 基板、101 セル、102 キャパシタ部、
103a、103b コンタクトホール、104a 上面、104b 底面、
105 配線、107 上部電極、109 強誘電体層、111 下部電極、
113 Wプラグ、115 バリア膜、117 不純物層、118、119 SiO2層
120 トランジスタ。
100 substrate, 101 cell, 102 capacitor part,
103a, 103b contact holes, 104a top surface, 104b bottom surface,
105 wiring, 107 upper electrode, 109 ferroelectric layer, 111 lower electrode,
113 W plug, 115 barrier film, 117 impurity layer, 118, 119
Claims (8)
前記第2電極上に設けられ、第2電極と配線部材とを電気的に絶縁する第2絶縁部材と、
前記第1絶縁部材上に開口され、前記第1絶縁部材下の局所導電層と前記第1電極とを電気的に接続するための導電部材が埋め込まれる第1コンタクトホールと、
前記第2絶縁部材上に開口され、第2電極と前記配線部材とを電気的に接続するための第2コンタクトホールと、を備え、
前記第1コンタクトホール及び前記第2コンタクトホールは、平面視におけるスタック型キャパシタ部の中心から開口面中心が偏った位置に開口されることを特徴とする半導体装置。 A stack type capacitor unit including a first electrode provided on the first insulating member, a power storage member provided on the first electrode, a second electrode provided on the power storage member;
A second insulating member provided on the second electrode and electrically insulating the second electrode and the wiring member;
A first contact hole that is opened on the first insulating member and in which a conductive member for electrically connecting the local conductive layer under the first insulating member and the first electrode is embedded;
A second contact hole that is opened on the second insulating member and electrically connects the second electrode and the wiring member;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first contact hole and the second contact hole are opened at a position where the center of the opening surface is deviated from the center of the stack type capacitor portion in plan view.
前記第1コンタクトホールを導電部材で埋めて導電プラグを形成する工程と、
前記導電プラグの上に第1電極層を形成する工程と、
前記第1電極層の上面に蓄電部材を設ける工程と、
前記蓄電部材層の上面に第2電極層を設ける工程と、
前記第1電極層、前記蓄電部材、前記第2電極層を一度のフォトリソグラフィ工程によって加工し、加工後の前記第1電極の平面視形状において、該平面形状の中心が前記第1コンタクトホールの開口面中心と偏位するようにスタック型キャパシタ部を形成する工程と、
前記スタック型キャパシタ部上に第2絶縁部材を形成する工程と、
前記第2絶縁部材上であって、かつ、前記スタック型キャパシタ部の平面視において、スタック型キャパシタ部の中心から偏った位置に開口面中心が位置するように第2コンタクトホールを開口する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a first contact hole in the first insulating member;
Filling the first contact hole with a conductive member to form a conductive plug;
Forming a first electrode layer on the conductive plug;
Providing a power storage member on an upper surface of the first electrode layer;
Providing a second electrode layer on the upper surface of the power storage member layer;
The first electrode layer, the power storage member, and the second electrode layer are processed by a single photolithography process. In the shape of the first electrode after processing, the center of the planar shape is the center of the first contact hole. Forming a stacked capacitor portion so as to deviate from the center of the opening surface;
Forming a second insulating member on the stacked capacitor unit;
Opening the second contact hole on the second insulating member so that the center of the opening surface is located at a position deviated from the center of the stack type capacitor unit in plan view of the stack type capacitor unit; ,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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JPH06188386A (en) * | 1992-07-23 | 1994-07-08 | Olympus Optical Co Ltd | Ferroelectric integrated circuit and its preparation |
JP2001274328A (en) * | 2000-03-24 | 2001-10-05 | Nec Corp | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
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