JP2009124017A - Ferroelectric memory device, and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、強誘電体メモリ装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a ferroelectric memory device and a method for manufacturing the same.
スタック構造の強誘電体キャパシタとして、選択トランジスタの一方に接続されたコンタクト部上に強誘電体キャパシタが形成され、選択トランジスタの他方に接続されたコンタクト部上にビット配線が形成される構造が知られている。しかしながら、この構造では、強誘電体キャパシタと選択トランジスタを接続させるためにコンタクト部を形成する必要がある。そのため、製造プロセスの複雑化を招くことが考えられる。
本発明の目的は、簡易なプロセスで得ることができる強誘電体メモリ装置およびその製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a ferroelectric memory device that can be obtained by a simple process and a method for manufacturing the same.
本発明に係る強誘電体メモリ装置は、
半導体層と、
前記半導体層に形成され、ソースまたはドレインを構成する拡散層、およびゲートを有するトランジスタと、
前記拡散層および前記ゲートの上方に形成され、前記拡散層の上方に開口部を有する保護層と、
前記開口部に、下部電極層、強誘電体層および上部電極層を有する強誘電体キャパシタと、を含み、
前記下部電極層は、前記拡散層と直接的に接続されている。
A ferroelectric memory device according to the present invention includes:
A semiconductor layer;
A diffusion layer formed in the semiconductor layer and constituting a source or drain, and a transistor having a gate;
A protective layer formed above the diffusion layer and the gate and having an opening above the diffusion layer;
A ferroelectric capacitor having a lower electrode layer, a ferroelectric layer and an upper electrode layer in the opening, and
The lower electrode layer is directly connected to the diffusion layer.
本発明に係る強誘電体メモリ装置は、下部電極層が拡散層と直接的に接続されているため、簡易なプロセスで得ることができる。 The ferroelectric memory device according to the present invention can be obtained by a simple process because the lower electrode layer is directly connected to the diffusion layer.
なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定のもの(以下「A」という)の「上方」に他の特定のもの(以下「B」という)を形成する」などと用いている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、A上に直接Bを形成するような場合と、A上に他のものを介してBを形成するような場合とが含まれるものとして、「上方」という文言を用いている。 In the description of the present invention, the word “upper” is, for example, “forms another specific thing (hereinafter referred to as“ B ”)“ above ”a specific thing (hereinafter referred to as“ A ”)”. Etc. In the description according to the present invention, in the case of this example, the case where B is directly formed on A and the case where B is formed on A via another are included. The word “upward” is used.
本発明に係る強誘電体メモリ装置において、
前記拡散層の上方に形成されたシリサイド層を有し、
前記下部電極層は、前記シリサイド層を介して、前記拡散層と接続されていることができる。
In the ferroelectric memory device according to the present invention,
A silicide layer formed above the diffusion layer;
The lower electrode layer may be connected to the diffusion layer through the silicide layer.
本発明に係る強誘電体メモリ装置において、
前記下部電極層の下にバリアメタル層を有することができる。
In the ferroelectric memory device according to the present invention,
A barrier metal layer may be provided under the lower electrode layer.
本発明に係る強誘電体メモリ装置において、
前記トランジスタが形成される領域を画定する素子分離領域と、
前記上部電極層の上方に形成されたコンタクト部と、を有し、
前記コンタクト部は、前記素子分離領域の上方に位置することができる。
In the ferroelectric memory device according to the present invention,
An element isolation region defining a region in which the transistor is formed;
A contact portion formed above the upper electrode layer,
The contact portion may be located above the element isolation region.
本発明に係る強誘電体メモリ装置において、
前記素子分離領域は、トレンチ絶縁層またはセミリセスLOCOS層からなることができる。
In the ferroelectric memory device according to the present invention,
The isolation region may be a trench insulating layer or a semi-recessed LOCOS layer.
本発明に係る強誘電体メモリ装置は、
半導体層と、
前記半導体層に形成された素子分離領域と、
前記半導体層に形成され、ソースまたはドレインを構成する拡散層、およびゲートを有するトランジスタと、
前記トランジスタ上に形成された層間絶縁層と、
前記層間絶縁層に形成され、下部電極層、強誘電体層および上部電極層を有する強誘電体キャパシタと、
前記強誘電体キャパシタ上、かつ、前記素子分離領域上方に形成されたコンタクト部と、を含む。
A ferroelectric memory device according to the present invention includes:
A semiconductor layer;
An element isolation region formed in the semiconductor layer;
A diffusion layer formed in the semiconductor layer and constituting a source or drain, and a transistor having a gate;
An interlayer insulating layer formed on the transistor;
A ferroelectric capacitor formed in the interlayer insulating layer and having a lower electrode layer, a ferroelectric layer and an upper electrode layer;
And a contact portion formed on the ferroelectric capacitor and above the element isolation region.
本発明に係る強誘電体メモリ装置において、
前記拡散層と接するように形成されたシリサイド層と、
前記シリサイド層と接するように形成されたバリアメタル層と、をさらに含み、
前記下部電極層は前記バリアメタル層と接していることができる。
In the ferroelectric memory device according to the present invention,
A silicide layer formed in contact with the diffusion layer;
A barrier metal layer formed so as to be in contact with the silicide layer,
The lower electrode layer may be in contact with the barrier metal layer.
本発明に係る強誘電体メモリ装置において、
前記下部電極層と前記拡散層との間には、コンタクト部が形成されていないことができる。
In the ferroelectric memory device according to the present invention,
A contact part may not be formed between the lower electrode layer and the diffusion layer.
本発明に係る強誘電体メモリ装置において、
前記層間絶縁層は、前記トランジスタと同じ層に形成されていることができる。
In the ferroelectric memory device according to the present invention,
The interlayer insulating layer may be formed in the same layer as the transistor.
本発明に係る強誘電体メモリ装置において、
前記層間絶縁層は、第1層目の層間絶縁層であることができる。
In the ferroelectric memory device according to the present invention,
The interlayer insulating layer may be a first interlayer insulating layer.
本発明に係る強誘電体メモリ装置の製造方法は、
半導体層に、ソースまたはドレインを構成する拡散層、およびゲートを有するトランジスタを形成する工程と、
前記半導体層の上方に保護層を形成する工程と、
前記保護層において、前記拡散層の上方に開口部を形成する工程と、
前記開口部に、下部電極層、強誘電体層および上部電極層を順に積層して強誘電体キャパシタを形成する工程と、を含み、
前記下部電極層は、前記拡散層と直接的に接続するように形成される。
A method for manufacturing a ferroelectric memory device according to the present invention includes:
Forming a transistor having a diffusion layer constituting a source or a drain and a gate in a semiconductor layer;
Forming a protective layer above the semiconductor layer;
In the protective layer, forming an opening above the diffusion layer;
Forming a ferroelectric capacitor by sequentially laminating a lower electrode layer, a ferroelectric layer and an upper electrode layer in the opening, and
The lower electrode layer is formed so as to be directly connected to the diffusion layer.
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1.第1の実施形態
1.1.第1の実施形態に係る強誘電体メモリ装置
図1は、第1の実施形態に係る強誘電体メモリ装置100を模式的に示す断面図である。
1. 1. First embodiment 1.1. 1 is a cross-sectional view schematically showing a
強誘電体メモリ装置100は、図1に示すように、半導体層10と、トランジスタ20と、保護層28と、強誘電体キャパシタ30と、を含む。半導体装置100は、さらに、素子分離領域12と、シリサイド層26と、バリアメタル層31と、水素バリア層38と、を有することができる。
As shown in FIG. 1, the
半導体層10は、例えば、単結晶シリコン基板を用いることができる。
As the
素子分離領域12は、半導体層10に形成される。素子分離領域12は、例えば、トレンチ絶縁層、セミリセスLOCOS(Local Oxidation of Silicon)層、LOCOS層からなることができるが、素子分離領域12の上方に強誘電体キャパシタ30が形成される場合があることを考慮すると、表面の平坦性が高いトレンチ絶縁層またはセミリセスLOCOS層からなることが好ましい。素子分離領域12は、半導体層10を電気的に絶縁分離する機能を有する。
The
トランジスタ20は、素子分離領域12によって画定された領域に形成される。トランジスタは、ソース22aまたはドレイン22bを構成する拡散層22、およびゲート24を有する。拡散層22は、例えば、所定の導電型の不純物を拡散させた領域である。ゲート24は、ソース22aとドレイン22bとの間の半導体層10の上に形成される。ゲート24は、例えば、ゲート絶縁層24aと、ゲート絶縁層24aの上に形成されたゲート電極24bと、ゲート電極24bの側面に形成されたサイドウォール24cと、を有することができる。ゲート絶縁層24aおよびサイドウォール24cは、例えば、酸化シリコンからなることができる。ゲート電極24bは、例えば、ポリシリコンからなることができる。トランジスタ20は、ゲート電極24bに加えられた電位により、例えば、ソース22aとドレイン22bとの間の半導体層10に形成されるチャネルを流れる電流を、制御する機能を有する。
The
シリサイド層26は、拡散層22の上に形成される。シリサイド層26は、例えば、コバルト、チタン、ニッケルなどのシリサイド化材料と、シリコンとの化合物からなる。シリサイド層26の厚さは、例えば、20nm〜50nmとすることができる。
The
保護層28は、ゲート22およびシリサイド層26の上に形成される。保護層28は、素子分離領域12の上に形成されてもよい。保護層28は、例えば、窒化シリコン、酸化窒化シリコンからなることができる。保護層28の厚さは、例えば、50nm〜200nmとすることができる。保護層28は、例えば、後述する強誘電体層34の結晶化のための酸化雰囲気における熱処理により、ゲート22が酸化されることを防止する機能を有する。保護層28は、シリサイド層26の上に形成された開口部28aを有する。開口部28aは、ソース22aもしくはドレイン22bの上方どちらかに1つ形成されてもよいし、図示はしないが、ソース22aおよびドレイン22bの上方にそれぞれ1つずつ形成されてもよい。
The
なお、保護層28には、後述するコンタクトホール52、53が形成されることができる。
Note that contact holes 52 and 53 described later can be formed in the
強誘電体キャパシタ30は、開口部28aに形成される。強誘電体キャパシタ30は、層間絶縁層40に形成されることができる。強誘電体キャパシタ30は、下部電極層32と、強誘電体層34と、上部電極層36と、を有する。
The
下部電極層32は、シリサイド層26の上に形成される。下部電極層32は、シリサイド層28を介して、拡散層22と直接的に接続される。ここで「直接的に接続」とは、例えばコンタクト部や配線を介することなく、下部電極層32が拡散層22と電気的に接続されることを意味する。下部電極層32の幅は、開口部28aの幅より、大きくてもよいし、小さくてもよい。下部電極層32は、図示のように、保護層28の上にも形成されることができる。下部電極層32は、例えば、白金、イリジウム、それらの合金、それらの導電性酸化物からなることができる。下部電極層32は、前記例示した材料の単層でもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。下部電極層32の厚さは、例えば、50nm〜500nmとすることができる。
The
下部電極層32の下には、バリアメタル層31が形成されることができる。バリアメタル層31は、例えば、チタンアルミニウム、窒化チタンアルミニウムからなることができる。バリアメタル層31の厚さは、例えば、50nm〜100nmとすることができる。バリアメタル層31は、例えば、下部電極層32を構成する物質とシリサイド層26を構成する物質とが、反応することを防止する機能を有する。また、バリアメタル層31は、例えば、下部電極層32とシリサイド層26との密着性を高める機能を有する。
Under the
強誘電体層34は、下部電極層32の上に形成される。強誘電体層34は、ペロブスカイト型酸化物の強誘電体材料からなることができる。強誘電体層34は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr,Ti)O3:PZT)、ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr,Ti,Nb)O3:PZTN)からなることができる。強誘電体層34の厚さは、例えば、50nm〜500nmとすることができる。
The
上部電極層36は、強誘電体層34の上に形成される。上部電極層36は、例えば、白金、イリジウム、それらの合金、それらの導電性酸化物などからなることができる。上部電極層36は、前記例示した材料の単層でもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。上部電極層36の厚さは、例えば、50nm〜500nmとすることができる。
The
水素バリア層38は、上部電極層36の上面と、上部電極層36、強誘電体層34、下部電極層層32およびバリアメタル層31の側面と、を被覆するように形成される。水素バリア層38は、保護層28の上に形成されてもよい。水素バリア層38は、例えば、酸化アルミニウム、酸化チタンからなることができる。水素バリア層38の厚さは、例えば、10nm〜100nmとすることができる。水素バリア層38は、水素などの還元種から、強誘電体キャパシタ30を保護する機能を有する。
The
なお、水素バリア層38には、後述するコンタクトホール51が形成されることができる。
Note that a
強誘電体メモリ装置100は、さらに、層間絶縁層40と、コンタクトホール51〜53と、コンタクトバリア層61〜63と、コンタクト部71〜73と、配線81〜83と、を有することができる。
The
層間絶縁層40は、トランジスタ20および強誘電体キャパシタ30を覆うように、全面に形成される。具体的には、層間絶縁層40は、保護層28および水素バリア層38の上に形成されることができる。層間絶縁層40は、トランジスタ20と同じ層に形成されることができ、第1層目の層間絶縁層であることができる。層間絶縁層40は、例えば、酸化シリコンからなることができる。層間絶縁層40の厚さは、例えば、1μm〜2μmとすることができる。
The interlayer insulating
コンタクトホール51は、層間絶縁層40および上部電極層36上の水素バリア層38を貫通して形成される。コンタクトホール52は、層間絶縁層40およびゲート電極24b上の保護層28を貫通して形成される。コンタクトホール53は、層間絶縁層40およびシリサイド層26上の保護層28を貫通して形成される。
The
コンタクトバリア層61〜63は、コンタクトホール51〜53の内面と、コンタクトホール51〜53の底面である上部電極層36の上面、ゲート電極24bの上面およびシリサイド層26の上面と、にそれぞれ形成される。コンタクトバリア層61〜63は、例えば、窒化チタンからなることができる。コンタクトバリア層61〜63の厚さは、例えば、10nm〜100nmとすることができる。コンタクトバリア層61〜63は、例えば、コンタクト部71〜73を構成する物質と上部電極層36などを構成する物質とが反応することを防止する機能を有する。また、コンタクトバリア層61〜63は、例えば、コンタクト部71〜73が酸化されることを防止する機能を有する。
The contact barrier layers 61 to 63 are respectively formed on the inner surfaces of the contact holes 51 to 53, the upper surface of the
コンタクト部71〜73は、コンタクトバリア層61〜63で被覆されたコンタクトホール51〜53にそれぞれ形成される。コンタクト部71〜73の上には、配線81〜83がそれぞれ形成される。コンタクト部71〜73および配線81〜83は、例えば、アルミニウムを含んだ導電材料からなることができる。コンタクト部71〜73によって、配線81〜83と、上部電極層36、ゲート電極24bおよびシリサイド層26と、をそれぞれ電気的に接続することができる。
The
第1の実施形態に係る強誘電体メモリ装置100は、例えば、以下のような特徴を有する。
The
強誘電体メモリ装置100は、保護層28の開口部28aに、強誘電体キャパシタ30が形成され、下部電極層32が拡散層22と直接的に接続されることができる。すなわち、下部電極層32は、コンタクト部や配線を介することなく、拡散層22と電気的に接続されることができる。そのため、強誘電体メモリ装置100は、簡易な構造を有し、安価に形成されることができる。
In the
強誘電体メモリ装置100は、拡散層22およびゲート24の上方に形成された保護層28を有することができる。これにより、例えば、強誘電体層34の結晶化のための酸化雰囲気における熱処理により、ゲート22が酸化されることを防止することができる。
The
強誘電体メモリ装置100は、下部電極層32の下に、バリアメタル層31を有することができる。これにより、例えば、下部電極層32を構成する物質とシリサイド層26を構成する物質とが反応することを防止することができる。また、例えば、下部電極層32とシリサイド層26との密着性を高めることができる。
The
1.2.第1の実施形態に係る強誘電体メモリ装置の製造方法
次に、第1の実施形態に係る強誘電体メモリ装置の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図2〜8は、第1の実施形態に係る強誘電体メモリ装置100の製造工程を概略的に示す断面図である。
1.2. Method for Manufacturing Ferroelectric Memory Device According to First Embodiment Next, a method for manufacturing a ferroelectric memory device according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. 2 to 8 are cross-sectional views schematically showing the manufacturing process of the
図2に示すように、半導体層10に素子分離領域12を形成する。素子分離領域12は、例えば、公知のSTI(Shallow Trench Isolation)法、セミリセスLOCOS法、LOCOS法により形成されることができるが、素子分離領域12の上方に強誘電体キャパシタ30が形成される場合があることを考慮すると、表面の平坦性が高いSTI法で形成されるトレンチ絶縁層、またはセミリセスLOCOS法で形成されるセミリセスLOCOS層からなることが好ましい。
As shown in FIG. 2, the
次に、素子分離領域12に画定された領域に、拡散層22およびゲート24を有するトランジスタ20を形成する。拡散層22は、ソース22aおよびドレイン22bを構成するように、公知の技術により、形成されることができる。ゲート24は、ゲート絶縁層24a、ゲート電極24bおよびサイドウォール24cを有するように、公知の技術により、形成されることができる。
Next, the
次に、拡散層22の上にシリサイド層26を形成する。シリサイド層26の形成は、まず、シリサイド用金属を全面に形成する。その後、シリサイド化反応を起こすための熱処理を行う。そして、未反応の金属を除去することにより、シリサイド層26を形成することができる。
Next, a
なお、シリサイド層26は、トランジスタ20が形成される前に、形成されてもよい。
Note that the
図3に示すように、全面に保護層28を形成する。保護層28は、例えば、スパッタ法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法により形成される。
As shown in FIG. 3, a
図4に示すように、シリサイド層26上の保護層28をパターニングして、開口部28aを形成する。パターニングは、例えば、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により行われる。
As shown in FIG. 4, the
図5に示すように、全面に、下部電極層32a、強誘電体層34aおよび上部電極層36aをこの順で形成する。下部電極層32aおよび上部電極層36aは、例えば、スパッタ法、めっき法、真空蒸着法により形成される。強誘電体層34aは、例えば、ゾルゲル法、CVD法、MOD(Metal Organic Deposition)法、スパッタ法により形成される。強誘電体層34aは、結晶化のために酸化雰囲気中で熱処理されることができる。熱処理の温度は、例えば、700℃程度であることができる。熱処理は、強誘電体層34aをパターニングした後に行ってもよい。
As shown in FIG. 5, a
なお、下部電極層32aを形成する前に、全面にバリアメタル層31aを形成することができる。バリアメタル層31aは、例えば、スパッタ法、CVD法により形成される。
Note that the
図6に示すように、上部電極層36a、強誘電体層34aおよび下部電極層32aをパターニングして、上部電極層36、強誘電体層34および下部電極層32を有する強誘電体キャパシタ30を形成する。また、バリアメタル層31aをパターニングして、バリアメタル層31を形成する。パターニングは、例えば、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により行われる。なお、パターニングは、上部電極層36a、強誘電体層34a、下部電極層32aおよびバリアメタル層31aを一括して行ってもよいし、各層の形成後に行ってもよい。
As shown in FIG. 6, the
図7に示すように、上部電極層36の上面と、上部電極層36、強誘電体層34、下部電極層層32およびバリアメタル層31の側面と、を被覆するように水素バリア層38を形成する。水素バリア層38は、例えば、ALCVD(Atomic Layer CVD)法、CVD法により形成される。なお、図示はしないが、水素バリア層38は、保護層28の全面を被覆するように形成されてもよい。
As shown in FIG. 7, a
次に、トランジスタ20および強誘電体キャパシタ30を覆うように、全面に層間絶縁層40を形成する。層間絶縁層40は、例えば、スピンコート法により形成される。
Next, an
図8に示すように、層間絶縁層40と、上部電極層36上の水素バリア層38、ゲート電極24b上の保護層28およびシリサイド層26上の保護層28と、をパターニングして、コンタクトホール51〜53を形成する。パターニングは、例えば、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により行われる。
As shown in FIG. 8, the
図1に示すように、コンタクトホール51〜53の側面と、コンタクトホール51〜53の底面である上部電極層36の上面、ゲート電極24bの上面および拡散層22の上面と、にコンタクトバリア層61〜63をそれぞれ形成する。コンタクトバリア層61〜63は、例えば、スパッタ法、CVD法により形成される。
As shown in FIG. 1, the
次に、コンタクトバリア層61〜63で被覆されたコンタクトホール51〜53に、コンタクト部71〜73をそれぞれ形成する。コンタクト部71〜73は、例えば、スパッタ法、めっき法により形成される。
Next,
次に、コンタクト部71〜73の上に、配線81〜83をそれぞれ形成する。配線81〜83は、例えば、スパッタ法、めっき法により形成される。
Next, wirings 81 to 83 are formed on the
以上により、強誘電体メモリ装置100を製造することができる。
As described above, the
第1の実施形態に係る強誘電体メモリ装置100の製造方法は、例えば、以下の特徴を有する。
The manufacturing method of the
強誘電体メモリ装置100の製造方法によれば、保護層28の開口部28aに、強誘電体キャパシタ30が形成され、下部電極層32が拡散層22と直接的に接続するように形成されることができる。すなわち、例えば、下部電極層32と拡散層22とを電気的に接続させるためのコンタクト部や配線を形成する必要がない。そのため、簡易なプロセスで、強誘電体メモリ装置100を製造することができる。
According to the method for manufacturing the
2.第2の実施形態
2.1.第2の実施形態に係る強誘電体メモリ装置
図9は、第2の実施形態に係る強誘電体メモリ装置200を模式的に示す断面図である。以下、第1の実施形態に係る強誘電体メモリ装置100と実質的に同一の材料については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
2. Second Embodiment 2.1. 9. Ferroelectric Memory Device According to Second Embodiment FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a
強誘電体メモリ装置200は、図9に示すように、強誘電体キャパシタ230が、拡散層22の上方の第1領域201、および素子分離領域12の上方の第2領域202に形成され、コンタクト部71が第2領域202に形成されることが、強誘電体メモリ装置100と異なる。ここで、例えば、強誘電体メモリ装置100の強誘電体キャパシタ30も、第1領域201および第2領域202に形成されることができるが、強誘電体キャパシタ230は、例えば、強誘電体キャパシタ30に比べて、第2領域202に形成される割合が大きい。すなわち、強誘電体キャパシタ230は、例えば、強誘電体キャパシタ30に比べて、その幅を大きくすることができる。
In the
第2領域202に形成される保護層28は、開口部を有さないことができる。そのため、第2領域202に形成される下部電極層232は、第1領域201に形成される下部電極層232に比べて、表面の平坦性が高い。これにより、第2領域202に形成される下部電極層232上に形成される強誘電体層234は、第1領域201に形成される強誘電体層234に比べて、結晶性が高く、還元種などからダメージを受け難くなることができる。
The
なお、前述のように、素子分離領域12は、表面の平坦性が高いトレンチ絶縁層またはセミリセスLOCOS層からなることが好ましい。
As described above, the
第2の実施形態に係る強誘電体メモリ装置200は、例えば、以下の特徴を有する。
The
強誘電体メモリ装置200は、コンタクト部71が素子分離領域12の上方の第2領域202に形成されることができる。第2領域202に形成される強誘電体層234は、第1領域201に形成される強誘電体層234に比べ、平坦性の高い下部電極層232上に形成されている。これにより、例えばコンタクト部71が形成されているコンタクトホール51の部分から還元種などが混入しても、コンタクト部71の下方であるの強誘電体層234はダメージを受け難く、信頼性の高い強誘電体キャパシタ230を得ることができる。
In the
強誘電体メモリ装置200は、第1領域201に比べ、表面の平坦性が高い第2領域202に形成された下部電極層232上に強誘電体層234が形成されていることができる。そのため、強誘電体層234全体として高い結晶性を有することができ、強誘電体特性が良好な強誘電体キャパシタ230を得ることができる。
In the
強誘電体メモリ装置200は、素子分離領域12が、表面の平坦性が高いトレンチ絶縁層またはセミリセスLOCOS層からなることができる。そのため、表面の平坦性の高い下部電極層232上に、強誘電体層234が形成されることができる。
In the
2.2.第2の実施形態に係る強誘電体メモリ装置
第2の実施形態に係る強誘電体メモリ装置の製造方法は、強誘電体キャパシタ230が、拡散層22の上方の第1領域、および素子分離領域12の上方の第2領域に形成され、第2領域にコンタクト部71が形成されること以外は、第1の実施形態に係る強誘電体メモリ装置の製造方法と基本的に同じである。よって、その説明を省略する。
2.2. Ferroelectric Memory Device According to Second Embodiment The ferroelectric memory device manufacturing method according to the second embodiment includes a ferroelectric capacitor 230, a first region above the
上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail as described above, it will be readily understood by those skilled in the art that many modifications can be made without departing from the novel matters and effects of the present invention. Therefore, all such modifications are included in the scope of the present invention.
10 半導体層、12 素子分離領域、20 トランジスタ、22 拡散層、22a ソース、22b ドレイン、24 ゲート、24a ゲート絶縁層、24b ゲート電極、24c サイドウォール、26 シリサイド層、28 保護層、28a 開口部、30 強誘電体キャパシタ、31 バリアメタル層、32 下部電極層、34 強誘電体層、36 上部電極層、38 水素バリア層、40 層間絶縁層、51〜53 コンタクトホール、61〜63 コンタクトバリア層、71〜73 コンタクト部、81〜83 配線、100 強誘電体メモリ装置、200 強誘電体メモリ装置、201 第1領域、202 第2領域、230 強誘電体キャパシタ、232 下部電極層、234 強誘電体層、236 上部電極層 10 semiconductor layer, 12 element isolation region, 20 transistor, 22 diffusion layer, 22a source, 22b drain, 24 gate, 24a gate insulating layer, 24b gate electrode, 24c sidewall, 26 silicide layer, 28 protective layer, 28a opening, 30 Ferroelectric capacitor, 31 Barrier metal layer, 32 Lower electrode layer, 34 Ferroelectric layer, 36 Upper electrode layer, 38 Hydrogen barrier layer, 40 Interlayer insulating layer, 51-53 contact hole, 61-63 Contact barrier layer, 71-73 contact portion, 81-83 wiring, 100 ferroelectric memory device, 200 ferroelectric memory device, 201 first region, 202 second region, 230 ferroelectric capacitor, 232 lower electrode layer, 234 ferroelectric Layer, 236 Upper electrode layer
Claims (11)
前記半導体層に形成され、ソースまたはドレインを構成する拡散層、およびゲートを有するトランジスタと、
前記拡散層および前記ゲートの上方に形成され、前記拡散層の上方に開口部を有する保護層と、
前記開口部に、下部電極層、強誘電体層および上部電極層を有する強誘電体キャパシタと、を含み、
前記下部電極層は、前記拡散層と直接的に接続されている、強誘電体メモリ装置。 A semiconductor layer;
A diffusion layer formed in the semiconductor layer and constituting a source or drain, and a transistor having a gate;
A protective layer formed above the diffusion layer and the gate and having an opening above the diffusion layer;
A ferroelectric capacitor having a lower electrode layer, a ferroelectric layer and an upper electrode layer in the opening, and
The ferroelectric memory device, wherein the lower electrode layer is directly connected to the diffusion layer.
前記拡散層の上方に形成されたシリサイド層を有し、
前記下部電極層は、前記シリサイド層を介して、前記拡散層と接続されている、強誘電体メモリ装置。 In claim 1,
A silicide layer formed above the diffusion layer;
The ferroelectric memory device, wherein the lower electrode layer is connected to the diffusion layer through the silicide layer.
前記下部電極層の下にバリアメタル層を有する、強誘電体メモリ装置。 In claim 1 or 2,
A ferroelectric memory device having a barrier metal layer under the lower electrode layer.
前記トランジスタが形成される領域を画定する素子分離領域と、
前記上部電極層の上方に形成されたコンタクト部と、を有し、
前記コンタクト部は、前記素子分離領域の上方に位置する、強誘電体メモリ装置。 In any of claims 1 to 3,
An element isolation region defining a region in which the transistor is formed;
A contact portion formed above the upper electrode layer,
The ferroelectric memory device, wherein the contact portion is located above the element isolation region.
前記素子分離領域は、トレンチ絶縁層またはセミリセスLOCOS層からなる、強誘電体メモリ装置。 In claim 4,
The ferroelectric memory device, wherein the element isolation region includes a trench insulating layer or a semi-recessed LOCOS layer.
前記半導体層に形成された素子分離領域と、
前記半導体層に形成され、ソースまたはドレインを構成する拡散層、およびゲートを有するトランジスタと、
前記トランジスタ上に形成された層間絶縁層と、
前記層間絶縁層に形成され、下部電極層、強誘電体層および上部電極層を有する強誘電体キャパシタと、
前記強誘電体キャパシタ上、かつ、前記素子分離領域上方に形成されたコンタクト部と、を含む強誘電体メモリ装置。 A semiconductor layer;
An element isolation region formed in the semiconductor layer;
A diffusion layer formed in the semiconductor layer and constituting a source or drain, and a transistor having a gate;
An interlayer insulating layer formed on the transistor;
A ferroelectric capacitor formed in the interlayer insulating layer and having a lower electrode layer, a ferroelectric layer and an upper electrode layer;
A ferroelectric memory device comprising: a contact portion formed on the ferroelectric capacitor and above the element isolation region.
前記拡散層と接するように形成されたシリサイド層と、
前記シリサイド層と接するように形成されたバリアメタル層と、をさらに含み、
前記下部電極層は前記バリアメタル層と接している、強誘電体メモリ装置。 In claim 6,
A silicide layer formed in contact with the diffusion layer;
A barrier metal layer formed so as to be in contact with the silicide layer,
The ferroelectric memory device, wherein the lower electrode layer is in contact with the barrier metal layer.
前記下部電極層と前記拡散層との間には、コンタクト部が形成されていない、強誘電体メモリ装置。 In claim 6 or 7,
A ferroelectric memory device, wherein a contact portion is not formed between the lower electrode layer and the diffusion layer.
前記層間絶縁層は、前記トランジスタと同じ層に形成されている、強誘電体メモリ装置。 In any of claims 6 to 8,
The ferroelectric memory device, wherein the interlayer insulating layer is formed in the same layer as the transistor.
前記層間絶縁層は、第1層目の層間絶縁層である、強誘電体メモリ装置。 In any of claims 6 to 9,
The ferroelectric memory device, wherein the interlayer insulating layer is a first interlayer insulating layer.
前記半導体層の上方に保護層を形成する工程と、
前記保護層において、前記拡散層の上方に開口部を形成する工程と、
前記開口部に、下部電極層、強誘電体層および上部電極層を順に積層して強誘電体キャパシタを形成する工程と、を含み、
前記下部電極層は、前記拡散層と直接的に接続するように形成される、強誘電体メモリ装置の製造方法。 Forming a transistor having a diffusion layer constituting a source or a drain and a gate in a semiconductor layer;
Forming a protective layer above the semiconductor layer;
In the protective layer, forming an opening above the diffusion layer;
Forming a ferroelectric capacitor by sequentially laminating a lower electrode layer, a ferroelectric layer, and an upper electrode layer in the opening, and
The method of manufacturing a ferroelectric memory device, wherein the lower electrode layer is formed so as to be directly connected to the diffusion layer.
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