JP2009302305A - Manufacturing method of ferroelectric memory element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、強誘電体メモリ素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a ferroelectric memory device.
強誘電体材料の自発分極を利用した強誘電体メモリ装置は、低電圧動作及び高速動作が可能な不揮発メモリ装置として期待されている。また、強誘電体メモリ装置は、メモリセルを1トランジスタ/1キャパシタで構成できるためDRAM並の高集積化が可能であり、大容量のメモリ装置としても期待されている。 A ferroelectric memory device using spontaneous polarization of a ferroelectric material is expected as a nonvolatile memory device capable of low voltage operation and high speed operation. In addition, since the ferroelectric memory device can be composed of one transistor / one capacitor, the memory cell can be integrated as high as a DRAM and is expected as a large-capacity memory device.
強誘電体材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr,Ti)O3、以下PZTと称す)等のペロブスカイト型酸化物や、タンタル酸ビスマスストロンチウム(SrBi2Ta2O9)等のビスマス層状化合物等が有望視されている。強誘電体材料の自発分極を最大限に発揮させるためには、その結晶配向性が極めて重要である。 Ferroelectric materials include perovskite oxides such as lead zirconate titanate (Pb (Zr, Ti) O 3 , hereinafter referred to as PZT), and bismuth such as bismuth strontium tantalate (SrBi 2 Ta 2 O 9 ). Layered compounds are promising. In order to maximize the spontaneous polarization of the ferroelectric material, the crystal orientation is extremely important.
PZTを用いる場合は、Zr(ジルコニウム)に比べてTi(チタン)を多く含む組成とすることで、自発分極量を大きくすることができる。この組成域ではPZTが面心立方晶に属し、その自発分極軸がc軸となっている。この場合、c軸配向させることで最大の分極量が得られるが、実際にはc軸と直交するa軸配向成分が同時に生じてしまう。a軸配向成分は分極反転に寄与しないためその比率が大きくなると、かえって自発分極量が小さくなってしまう。 When PZT is used, the amount of spontaneous polarization can be increased by using a composition containing more Ti (titanium) than Zr (zirconium). In this composition range, PZT belongs to a face-centered cubic crystal, and its spontaneous polarization axis is the c-axis. In this case, the maximum amount of polarization can be obtained by c-axis orientation, but in reality, an a-axis orientation component perpendicular to the c-axis is simultaneously generated. Since the a-axis orientation component does not contribute to polarization reversal, if the ratio increases, the amount of spontaneous polarization decreases.
そこで、PZTの結晶配向を(111)配向にすることにより、すべての結晶成分を分極反転に寄与させ、c軸配向させた場合よりも電荷の取り出し効率を向上させる方法が考えられている。PZTの結晶配向を(111)配向させるためには、その下地となる下部電極の結晶配向が重要である。下部電極の材料としては、熱的・化学的な安定性からイリジウムや白金等の貴金属が好ましいと考えられる。 Therefore, a method is considered in which the crystal orientation of the PZT is changed to the (111) orientation so that all crystal components contribute to the polarization inversion, and the charge extraction efficiency is improved as compared with the case of the c-axis orientation. In order to align the crystal orientation of PZT to (111), the crystal orientation of the lower electrode serving as the base is important. As a material for the lower electrode, it is considered that noble metals such as iridium and platinum are preferable from the viewpoint of thermal and chemical stability.
PZTの成膜方法としては、ゾルゲル法やスパッタリング法、MOCVD法等が挙げられる。MOCVD法によれば、膜密度が高い膜を成膜することが可能であり、自発分極量を大きくすることができる。また、MOCVD法によれば、成膜温度の低温化や被覆性の向上が期待できるため、強誘電体メモリ素子の高集積化を図る上でも有利である。 Examples of the PZT film forming method include a sol-gel method, a sputtering method, and an MOCVD method. According to the MOCVD method, a film having a high film density can be formed, and the amount of spontaneous polarization can be increased. In addition, the MOCVD method can be expected to lower the film forming temperature and improve the coverage, and is therefore advantageous for achieving high integration of ferroelectric memory elements.
貴金属からなる下部電極上に、MOCVD法で(111)配向の強誘電体膜を形成する方法としては、特許文献1に開示されているものがある。特許文献1では、イリジウムからなる(111)配向の下部電極を形成し、その表層を熱酸化して酸化イリジウム層とした後、この上にPZTからなる強誘電体膜を形成している。強誘電体膜の形成時には、PZTの有機金属原料ガスと酸素ガスとを化学反応させて成膜するMOCVD法を用いており、化学反応に必要な量未満の酸素ガスを供給して成膜した後に、化学反応に必要な量以上の酸素ガスを供給して成膜し厚膜化している。詳細なメカニズムの解明には至っていないものの、酸化イリジウム層がPZTの成長方位の決定に寄与し、PZTを主として(111)配向させることができる。
しかしながら、特許文献1の方法を用いても、以下の理由により下部電極に表面モフォロジー荒れを生じて、強誘電体膜の自己分極量が低下してしまうおそれがある。
イリジウムは融点が極めて高いので、これを配向制御して成膜すると多結晶構造の膜となる。そして、その表層を熱酸化等で酸化すると、結晶粒間には酸素ガスが浸透しやすいため、結晶粒上と結晶粒界とで酸化の進行速度や程度がばらついてしまう。すると、酸化による体積膨張がばらついてしまい、下部電極の表層に突起等を有する表面モフォロジー荒れを生じてしまう。突起上に配向制御して強誘電体膜を形成することは難しく、この部分を分極反転に寄与させることは困難である。
However, even if the method of Patent Document 1 is used, there is a possibility that the surface morphology becomes rough on the lower electrode for the following reason, and the self-polarization amount of the ferroelectric film is reduced.
Since iridium has a very high melting point, a film having a polycrystalline structure is formed when the film is formed with orientation controlled. When the surface layer is oxidized by thermal oxidation or the like, oxygen gas easily permeates between crystal grains, so that the speed and degree of oxidation vary between the crystal grains and the crystal grain boundaries. Then, the volume expansion due to oxidation varies, and surface morphology roughness having protrusions and the like on the surface layer of the lower electrode is generated. It is difficult to form a ferroelectric film by controlling the orientation on the protrusions, and it is difficult to make this part contribute to polarization reversal.
また、特許文献1とは異なる手法として、下部電極を白金で形成することも考えられる。ところが、白金からなる下部電極上にPZTを成膜すると、PZTの有機金属原料ガスに含まれる鉛が下部電極に熱拡散してしまう。鉛の熱拡散を生じると、下部電極に表面荒れを生じて強誘電体膜の配向性が低下することや、下部電極と強誘電体膜との界面接合が良好にならずに電気特性や疲労特性が低下すること等の不都合が生じる。 In addition, as a technique different from Patent Document 1, it is conceivable to form the lower electrode from platinum. However, when PZT is formed on the lower electrode made of platinum, lead contained in the PZT organometallic source gas is thermally diffused into the lower electrode. Thermal diffusion of lead causes surface roughness on the lower electrode, which decreases the orientation of the ferroelectric film, and does not improve the interface bonding between the lower electrode and the ferroelectric film. Inconveniences such as deterioration of characteristics occur.
本発明は、前記事情に鑑み成されたものであって、MOCVD法により良好な結晶配向の強誘電体膜を形成することにより、良好な強誘電体メモリ素子が得られる製造方法を提供することを目的の一つとする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a manufacturing method in which a good ferroelectric memory element can be obtained by forming a ferroelectric film having a good crystal orientation by MOCVD. Is one of the purposes.
本発明の強誘電体メモリ素子の製造方法は、基板の上方に第1電極を形成する工程と、前記第1電極上に、チタン膜を形成する工程と、第1有機金属ガス及び第1酸素ガスを反応させることにより生成された生成物を前記チタン膜上に成膜するとともに、該生成物と前記チタン膜とを固溶させて、前記第1電極上に第1強誘電体膜を形成する工程と、前記第1強誘電体膜の上方に第2電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする。 The method for manufacturing a ferroelectric memory device according to the present invention includes a step of forming a first electrode above a substrate, a step of forming a titanium film on the first electrode, a first organometallic gas, and a first oxygen. A product generated by reacting a gas is formed on the titanium film, and the product and the titanium film are dissolved to form a first ferroelectric film on the first electrode. And a step of forming a second electrode above the first ferroelectric film.
第1強誘電体膜を形成する工程において第1電極はチタン膜に覆われているので、第1電極に酸素ガスや有機金属ガス由来の成分が拡散することが防止される。したがって、拡散による第1電極の表面荒れが防止され、平坦な第1電極上に平坦な第1強誘電体膜を形成することができる。よって、凹凸に起因する自発分極量の低下が回避され、良好な特性の第1強誘電体膜とすることができる。以上のように、本発明によれば良好な特性の強誘電体膜を形成することができ、良好な強誘電体メモリ素子を製造することが可能になる。 In the step of forming the first ferroelectric film, since the first electrode is covered with the titanium film, the component derived from oxygen gas or organometallic gas is prevented from diffusing into the first electrode. Accordingly, surface roughness of the first electrode due to diffusion is prevented, and a flat first ferroelectric film can be formed on the flat first electrode. Therefore, a decrease in the amount of spontaneous polarization due to the unevenness can be avoided, and the first ferroelectric film having good characteristics can be obtained. As described above, according to the present invention, a ferroelectric film having good characteristics can be formed, and a good ferroelectric memory element can be manufactured.
前記第1強誘電体膜上に、第2有機金属ガス及び第2酸素ガスを反応させることにより第2強誘電体膜を形成する工程をさらに含み、前記第1強誘電体膜を形成する工程において、前記第1有機金属ガスに含まれるチタンの比率は、前記第2有機金属ガスに含まれるチタンの比率よりも小さいことが好ましい。
第2強誘電体膜の形成工程で用いられる有機金属ガスを用いて、第1強誘電体膜を形成しようとすると、下地のチタン膜の分だけチタンリッチの強誘電体膜が形成され、リークを生じやすくなってしまう。
前記のように第1有機金属ガスに含まれるチタンの比率を小さくすれば、所定の組成比の第1強誘電体膜を形成することができ、リークを防止することができる。
Forming a second ferroelectric film by reacting a second organometallic gas and a second oxygen gas on the first ferroelectric film, and forming the first ferroelectric film; The ratio of titanium contained in the first organometallic gas is preferably smaller than the ratio of titanium contained in the second organometallic gas.
If an attempt is made to form the first ferroelectric film using the organometallic gas used in the second ferroelectric film forming step, a titanium-rich ferroelectric film is formed by the amount of the underlying titanium film, and leakage occurs. It becomes easy to produce.
If the ratio of titanium contained in the first organometallic gas is reduced as described above, the first ferroelectric film having a predetermined composition ratio can be formed, and leakage can be prevented.
前記第1強誘電体膜上に、第2有機金属ガス及び第2酸素ガスを反応させることにより第2強誘電体膜を形成する工程をさらに含み、前記第1強誘電体膜を形成する工程において、前記第1有機金属ガスはチタンを含まないことが好ましい。
チタンを含有した有機金属ガスを反応させると、下地のチタン膜の分だけチタンリッチの強誘電体膜が形成され、リークを生じやすくなってしまう。
前記のようにチタンを含まない第1有機金属ガスを用いれば、所定の組成比の第1強誘電体膜を形成することができ、リークを防止することができる。
Forming a second ferroelectric film by reacting a second organometallic gas and a second oxygen gas on the first ferroelectric film, and forming the first ferroelectric film; In the above, it is preferable that the first organometallic gas does not contain titanium.
When an organometallic gas containing titanium is reacted, a titanium-rich ferroelectric film is formed as much as the underlying titanium film, and leakage is likely to occur.
If the first organometallic gas not containing titanium is used as described above, the first ferroelectric film having a predetermined composition ratio can be formed, and leakage can be prevented.
前記第1強誘電体膜を形成する工程において、前記第1酸素ガスの量は、前記第1有機金属ガスの有機成分を燃焼させるのに必要な量以下であることが好ましい。
このようにすれば、少ない量である第1酸素ガスは、第1有機金属ガスの燃焼に消費され、下地のチタン膜を酸化することがなくなる。したがって、酸化によりチタン膜の結晶構造が変化することが防止され、良好な結晶配向の第1強誘電体膜を形成することができる。また、酸化によりチタン膜の固溶が阻害されることを防止することができ、良好な第1強誘電体膜を形成することができる。
In the step of forming the first ferroelectric film, the amount of the first oxygen gas is preferably equal to or less than an amount necessary for burning the organic component of the first organometallic gas.
In this way, a small amount of the first oxygen gas is consumed in the combustion of the first organometallic gas, and the underlying titanium film is not oxidized. Therefore, the crystal structure of the titanium film is prevented from being changed by oxidation, and the first ferroelectric film having a good crystal orientation can be formed. In addition, it is possible to prevent the solid solution of the titanium film from being hindered by the oxidation, and it is possible to form a good first ferroelectric film.
また、前記第1電極を形成する工程では、面心立方晶に属する(111)配向の表層を含んだ第1電極を形成することが好ましい。
このようにすれば、第1電極の表層の結晶構造を反映させてチタン膜を形成することができ、チタン膜の結晶配向を良好にすることができる。
In the step of forming the first electrode, it is preferable to form the first electrode including a (111) -oriented surface layer belonging to a face-centered cubic crystal.
In this way, the titanium film can be formed reflecting the crystal structure of the surface layer of the first electrode, and the crystal orientation of the titanium film can be improved.
また、前記第1電極を形成する工程では、イリジウムからなる表層を含んだ第1電極を形成することもできる。
イリジウムは、熱的・化学的に安定であるので、高信頼性の強誘電体メモリ素子とすることができる。また、イリジウムからなる第1電極は、その多結晶構造に起因して酸化されると表面モフォロジー荒れを生じてしまう。本発明によれば、第1電極への酸素の拡散を防止できるので、第1電極の酸化を防止することができる。したがって、表面モフォロジー荒れを防止することができ、良好な第1電極上に良好な第1強誘電体膜を形成することができる。
In the step of forming the first electrode, a first electrode including a surface layer made of iridium can be formed.
Since iridium is thermally and chemically stable, a highly reliable ferroelectric memory element can be obtained. Further, when the first electrode made of iridium is oxidized due to its polycrystalline structure, the surface morphology becomes rough. According to the present invention, since the diffusion of oxygen to the first electrode can be prevented, the oxidation of the first electrode can be prevented. Therefore, surface morphology roughness can be prevented, and a good first ferroelectric film can be formed on a good first electrode.
また、前記第1電極を形成する工程では、白金からなる表層を含んだ第1電極を形成することもできる。
白金は、熱的・化学的に安定であるので、高信頼性の強誘電体メモリ素子とすることができる。白金からなる第1電極には、有機金属ガス由来の成分(例えば鉛)が拡散しやすく、拡散を生じると表面荒れや特性低下を生じてしまう。本発明によれば、有機金属ガス由来の成分の拡散を防止することができるので、第1電極の表面荒れを防止することができ、良好な第1電極上に良好な第1強誘電体膜を形成することができる。
Further, in the step of forming the first electrode, the first electrode including a surface layer made of platinum can be formed.
Since platinum is thermally and chemically stable, a highly reliable ferroelectric memory element can be obtained. In the first electrode made of platinum, a component derived from an organometallic gas (for example, lead) is easily diffused, and if the diffusion occurs, the surface becomes rough and the characteristics are deteriorated. According to the present invention, since the diffusion of the component derived from the organometallic gas can be prevented, the surface roughness of the first electrode can be prevented, and a good first ferroelectric film can be formed on the good first electrode. Can be formed.
前記チタン膜は、六方晶に属する(001)の最密構造であることが好ましい。
チタンは特に自己配向性に優れる金属であるので、六方晶に属する(001)の最密構造のチタン膜を形成することができる。したがって、チタン膜上に正方晶に属する(111)配向の第1強誘電体膜を形成することができる。(111)配向の第1強誘電体膜は電荷の取り出し効率が良好になるため、これを含んだ強誘電体キャパシタを良好な特性にすることができる。
The titanium film preferably has a (001) close-packed structure belonging to hexagonal crystals.
Since titanium is a metal particularly excellent in self-orientation, a (001) close-packed titanium film belonging to hexagonal crystal can be formed. Therefore, a (111) -oriented first ferroelectric film belonging to tetragonal crystal can be formed on the titanium film. Since the (111) -oriented first ferroelectric film has good charge extraction efficiency, a ferroelectric capacitor including the first ferroelectric film can have good characteristics.
また、前記チタン膜を形成する工程では、厚さが2nm以上5nm以下の該チタン膜を形成することが好ましい。
チタン膜の厚さを2nm以上とすれば、第1電極をチタン膜で良好に被覆することができる。したがって、第1電極が部分的に露出することが防止され、酸素ガスや有機金属ガス由来の成分が第1電極に拡散することを確実に防止することができる。
また、前記第1強誘電体膜の形成工程の後において、前記チタン膜は、残留していないことが好ましい。また、前記第1強誘電体膜の形成工程の後において、前記第1電極と前記第1強誘電体膜は接していることが好ましい。
チタン膜を無くすことで、チタン膜の残留による強誘電体メモリ素子の特性低下を防止することができる。
In the step of forming the titanium film, it is preferable to form the titanium film having a thickness of 2 nm to 5 nm.
If the thickness of the titanium film is 2 nm or more, the first electrode can be satisfactorily covered with the titanium film. Therefore, it is possible to prevent the first electrode from being partially exposed, and to reliably prevent the component derived from oxygen gas or organometallic gas from diffusing into the first electrode.
Further, it is preferable that the titanium film does not remain after the step of forming the first ferroelectric film. Further, it is preferable that the first electrode and the first ferroelectric film are in contact with each other after the step of forming the first ferroelectric film.
By eliminating the titanium film, it is possible to prevent deterioration of the characteristics of the ferroelectric memory element due to the remaining titanium film.
前記第1強誘電体膜は、PZTであることが好ましい。
PZTは強誘電体材料として実績があるので、これを用いることにより高信頼性とすることができる。
The first ferroelectric film is preferably PZT.
Since PZT has a track record as a ferroelectric material, it can be made highly reliable by using it.
以下、本発明の実施形態を説明するが、本発明の技術範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以降の説明では図面を用いて各種の構造を例示するが、構造の特徴的な部分を分かりやすく示すために、図面中の構造はその寸法や縮尺を実際の構造に対して異ならせて示す場合がある。まず、本発明の製造方法により得られる強誘電体メモリ素子の一例について、その構成を説明する。 Hereinafter, although embodiment of this invention is described, the technical scope of this invention is not limited to the following embodiment. In the following description, various structures are illustrated using drawings, but in order to show the characteristic parts of the structures in an easy-to-understand manner, the structures in the drawings are shown in different sizes and scales from the actual structures. There is. First, the configuration of an example of a ferroelectric memory element obtained by the manufacturing method of the present invention will be described.
図1は、本例の強誘電体メモリ素子(強誘電体キャパシタ)を備えた強誘電体メモリ装置の要部を示す側断面構成図である。図1に示すように、強誘電体メモリ装置1はスタック型の構造となっており、トランジスタ22を有する基体2と、基体2上に設けられた強誘電体キャパシタ3と、を備えている。
FIG. 1 is a cross-sectional side view showing the main part of a ferroelectric memory device provided with a ferroelectric memory element (ferroelectric capacitor) of this example. As shown in FIG. 1, the ferroelectric memory device 1 has a stack type structure, and includes a
基体2は、例えば単結晶シリコンからなるシリコン基板(基板)21上に設けられたトランジスタ22と、トランジスタ22を覆って設けられたSiO2からなる下地絶縁膜23と、を備えて構成されている。シリコン基板21の表層には素子分離領域24が設けられており、素子分離領域24の間が1つのメモリセルと対応している。なお、メモリセルは、強誘電体キャパシタ3と、強誘電体キャパシタ3への電気信号をスイッチングするトランジスタ22を有するものである。また、強誘電体メモリ装置1は、多数のメモリセルを備えているが、図1にはその一つを拡大して示している。
The
トランジスタ22は、シリコン基板21上に設けられたゲート絶縁膜221と、ゲート絶縁膜221上に設けられたゲート電極222と、シリコン基板21表層におけるゲート電極222の両側に設けられたソース領域223及びドレイン領域224と、ゲート電極222の側面に設けられたサイドウォール225と、から構成されている。本例では、ソース領域223上にこれと導通する第1プラグ25が設けられており、ドレイン領域224上にこれと導通する第2プラグ26が設けられている。
The
第1プラグ25及び第2プラグ26は、例えばW(タングステン)やMo(モリブデン)、Ta(タンタル)、Ti(チタン)、Ni(ニッケル)等の導電材料からなるものである。第1プラグ25は、本例ではビット線(図示略)と電気的に接続されており、これを介してソース領域223とビット線とが導通するようになっている。
The
本例の強誘電体キャパシタ3は、下地絶縁膜23及び第2プラグ26上に順に形成された導電膜31、酸素バリア膜32上に形成されている。強誘電体キャパシタ3は、下層から順に、下部電極(第1電極)33、強誘電体膜34及び上部電極(第2電極)35が積層された構成となっている。下部電極33は、酸素バリア膜32と導電膜31とを介して第2プラグ26と電気的に接続されている。すなわち、下部電極33とドレイン領域224は導通するようになっている。
The
導電膜31は、例えばTiN等の導電材料からなるものであり、酸素バリア膜32は、例えばTiAlN、TiAl、TiSiN、TiN、TaN、TaSiN等の酸素バリア性を有する導電材料からなるものである。また、導電膜31及び酸素バリア膜32は、特に自己配向性に優れたTiを含む材料からなることが好ましく、このようにすれば下部電極33、強誘電体膜34の結晶配向を良好にすることができる。
The
下部電極33は、単層膜あるいは複数層が積層された多層膜からなるものである。下部電極を構成する膜としては、Ir(イリジウム)、Pt(白金)、Ru(ルテニウム)、Rh(ロジウム)、Pd(パラジウム)、Os(オスミウム)のうちから少なくとも1つまたはこれらの合金あるいはこれらの酸化物からなる膜を用いることができる。なお、熱的・化学的な安定性から、イリジウムや白金等の貴金属からなるものが好ましい。また、後に[第1実施形態]で説明するが、強誘電体キャパシタの製造過程において、下部電極33上にチタン膜を形成する。このチタン膜の配向性を制御するために、下部電極33の結晶構造が面心立方晶に属する(111)配向、または六方晶に属する(001)配向となっていることが好ましい。本例では、単層のイリジウム膜からなる下部電極33を採用しており、その結晶配向が面心立方晶に属する(111)配向となっている。 The lower electrode 33 is a single layer film or a multilayer film in which a plurality of layers are laminated. As the film constituting the lower electrode, at least one of Ir (iridium), Pt (platinum), Ru (ruthenium), Rh (rhodium), Pd (palladium), Os (osmium) or an alloy thereof or these A film made of these oxides can be used. In view of thermal and chemical stability, those made of noble metals such as iridium and platinum are preferred. Further, as will be described later in the first embodiment, a titanium film is formed on the lower electrode 33 in the manufacturing process of the ferroelectric capacitor. In order to control the orientation of the titanium film, the crystal structure of the lower electrode 33 is preferably a (111) orientation belonging to a face-centered cubic crystal or a (001) orientation belonging to a hexagonal crystal. In this example, the lower electrode 33 made of a single-layer iridium film is employed, and the crystal orientation is (111) orientation belonging to the face-centered cubic crystal.
強誘電体膜34は、その組成がABO3の一般式で示されるペロブスカイト型構造を有する。代表的な材料は、Aサイトに鉛、Bサイトにチタンおよびジルコニウムを含有したPZTである。AサイトのPbの一部をLa(ランタン)あるいはCa(カルシウム)、Sr(ストロンチウム)に置換したものが用いられることもある。また、BサイトとしてTi及びZr(ジルコニウム)に加えて、V(バナジウム)、Nb(ニオブ)、Ta、Cr(クロム)、Mo(モリブデン)、W(タングステン)、及びMg(マグネシウム)のうちの1つ以上を添加してもよい。PZT以外の強誘電体材料の具体例としては、SBTや、(Bi,La)4Ti3O12(チタン酸ビスマスランタン:BLT)等が挙げられる。
The
PZTは強誘電体材料として実績があるので、これを用いることにより高信頼性とすることができる。PZTを用いる場合には、自発分極量を大きくする観点から、Tiの含有量をZrの含有量よりも多くすることが好ましい。またこの場合には、ヒステリシス特性を良好にする観点から、PZTの結晶構造が、正方晶に属する(111)配向であることが好ましい。 Since PZT has a track record as a ferroelectric material, it can be made highly reliable by using it. In the case of using PZT, it is preferable to make the Ti content larger than the Zr content from the viewpoint of increasing the spontaneous polarization amount. In this case, from the viewpoint of improving the hysteresis characteristics, the crystal structure of PZT is preferably (111) orientation belonging to tetragonal crystal.
上部電極35は、本例ではグランド線(図示略)と電気的に接続されており、単層膜あるいは多層膜からなるものである。上部電極を構成する膜としては、先述した下部電極に適用可能な膜の他に、Al(アルミニウム)、Ag(銀)、Ni(ニッケル)等からなる膜を用いることもできる。本例では、下層側から図示略の白金膜、酸化イリジウム膜、イリジウム膜が順に積層された多層膜となっている。
In this example, the
以上のような構成により、前記トランジスタ22のゲート電極222に電圧が印加されると、ソース領域223とドレイン領域224との間に電界が印加されてチャネルがオンとなり、ここに電流を流すことが可能となる。チャネルがオンとされると、ソース領域223と電気的に接続された前記ビット線からの電気信号は、ドレイン領域224に伝達され、さらにドレイン領域224と電気的に接続された強誘電体キャパシタ3の下部電極33に伝達される。そして、強誘電体キャパシタ3の上部電極35と下部電極33との間に電圧を印加することができ、強誘電体膜34に電荷(データ)を蓄積させることができる。このように、強誘電体キャパシタ3への電気信号をトランジスタ22でスイッチングすることにより、強誘電体メモリ装置1は、データ(電荷)を読出しあるいは書込みすることができるようになっている。
With the above structure, when a voltage is applied to the
次に、本発明に係る強誘電体メモリ素子の製造方法の実施形態を、前記強誘電体メモリ装置1を製造する方法に基づいて説明する。 Next, an embodiment of a method for manufacturing a ferroelectric memory device according to the present invention will be described based on a method for manufacturing the ferroelectric memory device 1.
[第1実施形態]
図2(a)〜(c)、図3(a)〜(c)、図4(a)〜(c)は、本実施形態の強誘電体メモリ装置1の製造方法を示す断面工程図である。なお、図2(b)以降の図には、トランジスタ22等の基体2の下層構造を省略して示している。
[First Embodiment]
2A to 2C, 3A to 3C, and 4A to 4C are cross-sectional process diagrams illustrating a method for manufacturing the ferroelectric memory device 1 of the present embodiment. is there. In FIG. 2B and subsequent figures, the lower layer structure of the
まず、図2(a)に示すように、公知の方法等を用いて基体2を形成する。具体的には、例えばシリコン基板21にLOCOS法やSTI法等で素子分離領域24を形成し、素子分離領域24の間におけるシリコン基板21上に、熱酸化法等でゲート絶縁膜221を形成する。そして、ゲート電極222上に多結晶シリコン等からなるゲート電極222を形成する。そして、素子分離領域24とゲート電極222との間におけるシリコン基板21の表層に不純物を注入してドープ領域223、224を形成する。そして、エッチバック法等を用いてサイドウォール225を形成する。そして、サイドウォール225の外側のドープ領域223、224に、さらに不純物を注入して高濃度不純物領域とする。ここでは、ドープ領域223をソース領域とし、ドープ領域224をドレイン領域とする。
First, as shown in FIG. 2A, the
そして、トランジスタ22が形成されたシリコン基板21上に、例えばCVD法でSiO2を成膜して下地絶縁膜23を形成する。そして、ソース領域223上とドレイン領域224上とにおける下地絶縁膜23をエッチングして、ソース領域223を露出させる貫通孔とドレイン領域224を露出させる貫通孔とを形成する。そして、これら貫通孔内のそれぞれに、例えばTiとTiNをスパッタリング法で順に成膜して、密着層(図示略)を形成する。
Then, a
そして、前記貫通孔内を含む下地絶縁膜23上の全面に、例えばCVD法でタングステンを成膜して前記貫通孔内にタングステンを埋め込む。そして、下地絶縁膜23上をCMP法等で研磨することにより、下地絶縁膜23上のタングステンを除去する。このようにして、ソース領域223上の貫通孔内に第1プラグ25を埋設し、ドレイン領域224上の貫通孔内に第2プラグ26を埋設する。以上のようにして基体2が得られる。
Then, tungsten is formed on the entire surface of the
次に、図2(b)に示すように、下地絶縁膜23上に導電膜31a、酸素バリア膜32aを順に形成する。具体的には、下地絶縁膜23上に、例えばCVD法やスパッタリング法等を用いてTiを成膜する。Tiは高い自己配向性を有しているので、六方晶に属する(001)配向の最密構造の膜が得られる。そして、この膜に例えば窒素雰囲気下で熱処理(例えば500℃以上650℃以下)を施す窒化処理により、TiNからなる導電膜31aを形成する。熱処理の温度を650℃未満とすればトランジスタ22への熱影響を低くすることができ、500℃以上とすることで窒化処理の短縮化が図られる。形成された導電膜31aは、元のメタル状態のTiの配向性を反映して、面心立方晶に属する(111)配向になる。
Next, as shown in FIG. 2B, a
そして、導電膜31a上に例えばスパッタリング法やCVD法等を用いてTiAlNを成膜して、酸素バリア膜32aを形成する。酸素バリア膜32aは、その下地となる導電膜31aに結晶配向をマッチングさせることにより、エピタキシャルライクに形成することができる。すなわち、導電膜31aの結晶配向を反映させて、面心立方晶に属する(111)配向の酸素バリア膜32aを形成することができる。
Then, a TiAlN film is formed on the
次に、本実施形態では酸素バリア膜32a上に、強誘電体キャパシタ(強誘電体メモリ素子)を形成(製造)する。
まず、図2(c)に示すように、酸素バリア膜32a上に下部電極33aを形成する。下部電極33aは、酸素バリア膜32aと同様に下地の結晶配向を反映させて形成することができ、(111)配向に形成することができる。ここでは、厚さが100nm程度の下部電極33aを形成する。なお、イリジウムは融点が極めて高いので、下部電極33aは、(111)配向の結晶粒331を多数有し、結晶粒331の間に結晶粒界(界面)332を持つ多結晶構造となる。
Next, in this embodiment, a ferroelectric capacitor (ferroelectric memory element) is formed (manufactured) on the
First, as shown in FIG. 2C, the
次に、図3(a)に示すように、下部電極33a上にチタン膜341を形成する。前記のように、チタンは自己配向性に優れる金属であり、六方晶に属する(001)配向のチタン膜341が得られる。また、下部電極33aを面心立方晶に属する(111)配向としており、これに六方晶に属する(001)配向の結晶構造は、良好に格子整合するので、良好な結晶配向のチタン膜341を形成することができる。チタン膜の厚さとしては、これが下部電極33aを露出させず覆うように2nm以上とすることが好ましく、後の工程でチタン膜を良好に固溶させるために5nm以下とすることが好ましい。本実施形態では、下部電極33a上にスパッタリング法でチタンを5nm程度の厚さに成膜し、チタン膜341を形成する。
Next, as shown in FIG. 3A, a
次に、下部電極33a上にMOCVD法を用いて強誘電体膜を形成する。ここでは、図5に示すようなMOCVD装置50を用い、強誘電体膜の金属成分を含有した第1有機金属ガス及び第1酸素ガスを化学反応させて、強誘電体層を形成する。なお、本実施形態では強誘電体層を形成し、これを強誘電体膜とする。以下、MOCVD装置の構成を説明する。
Next, a ferroelectric film is formed on the
図5は、MOCVD装置50を模式的に示す図である。MOCVD装置50は、図5に示すように、基体2を収容するチャンバ51と、チャンバ51内に配置されて基体2を載置するサセプタ52と、チャンバ51内にガスを供給するシャワーヘッド53と、載置された基体2を加熱する加熱ランプ54と、を備えている。
FIG. 5 is a diagram schematically showing the
そして、シャワーヘッド53には、チャンバ51内に強誘電体膜34の原料ガスや酸素ガス等を供給するための供給管55、56が設けられている。また、MOCVD装置50は、チャンバ51外に設けられた供給手段(図示略)により原料ガスを供給管55からチャンバ51内に供給するとともに、酸素ガスを供給管56からチャンバ51内に供給する構成となっている。なお、供給管55、56は、互いに独立して設けられており、原料ガス及び酸素ガスがチャンバ51に供給されるまでは遭遇しない構成となっている。また、チャンバ51には、排気口(図示略)が適宜設けられている。そして、サセプタ52には、加熱ランプ54とは別にヒータ(図示略)が設けられている。
The
MOCVD装置50を用いて強誘電体層を形成するには、まずサセプタ52に、チタン膜341が形成された基体2を載置する。そして、チャンバ51内に供給管56から、鉛含有の第1原料ガス、チタン含有の第2原料ガス、及びジルコニウム含有の第3原料ガスの混合ガスである第1有機金属ガス、及び第1酸素ガスを供給する。ここでは、ジルコニウム/チタンの組成比が45/55〜20/80程度となるように第1有機金属ガスの混合比を調整する。
In order to form a ferroelectric layer using the
第1原料ガスの具体例としては、Pb(DIBM)[Pb(C9H15O2)2:鉛ビス(ジイソブチリルメタナト)]や、Pb(DPM)2[Pb(C11H19O2)2:鉛(ジピバロイルメタナト)]等が挙げられる。
第2原料ガスの具体例としては、Ti(OiPr)2(DPM)2[Ti(O−i−C3H7)2(C11H19O2)2:チタン(ジイソプロポキシ)(ジイソブチリルメタナト)]や、Ti(OiPr)2(DPM)2等が挙げられる。
第3原料ガスの具体例としては、Zr(DIBM)[Zr(C9H15O2)2:ジルコニウム(ジイソブチリルメタナト)]や、Zr(IBPM)4[Zr(C10H17O2)2:ジルコニウムテトラキス(イソブチリルピバロイルメタナト)]等が挙げられる。
Specific examples of the first source gas include Pb (DIBM) [Pb (C 9 H 15 O 2 ) 2 : lead bis (diisobutyrylmethanato)] and Pb (DPM) 2 [Pb (C 11 H 19 O 2 ) 2 : Lead (dipivaloylmethanato)] and the like.
As a specific example of the second source gas, Ti (OiPr) 2 (DPM) 2 [Ti (Oi-C 3 H 7 ) 2 (C 11 H 19 O 2 ) 2 : titanium (diisopropoxy) (diisobutene) Tyrylmethanato)], Ti (OiPr) 2 (DPM) 2 and the like.
Specific examples of the third source gas include Zr (DIBM) [Zr (C 9 H 15 O 2 ) 2 : zirconium (diisobutyrylmethanato)] and Zr (IBPM) 4 [Zr (C 10 H 17 O 2 ) 2 : zirconium tetrakis (isobutyryl pivaloylmethanato)] and the like.
また、前記第1有機金属ガス及び第1酸素ガスを供給するとともに、加熱ランプ54により基体2を下面側から550〜650℃程度(ここでは620℃)に加熱して、チタン膜341上で前記第1有機金属ガス及び第1酸素ガスを化学反応させる。供給する第1酸素ガスの量としては。2000〜5000sccm程度とする。これにより、第1有機金属ガスに含まれる有機成分であるカーボンあるいは水素を燃焼させることができ、第1有機金属ガスに含まれる金属成分である鉛やチタン、ジルコニウムを分離することができる。分離された金属成分は活性となっており、互いに結合し、かつ第1酸素ガスにより酸化されて、生成物が成膜される。ここでいう生成物とは、例えば、PbOx、ZrOx、TiOx、PZT等を言う。それらの生成物の生成過程は以下のとおりである。有機金属原料(Pb−(CxHyOz)、Zr−(CxHyOz)、Ti−(CxHyOz)に配位した有機分子CxHyOzは、チャンバに供給された酸素と反応して燃焼すなわちCO2あるいはH2O等の形態で金属原子から離脱する。同時に金属原子は酸化が始まり、PbOx 、TiOx、ZrOx等の酸化物が生成され始める。これらが互いに衝突して反応し、一部Pb(Zr,Ti)Ox(PZT)の生成も始まる。PbOx 、TiOx、ZrOx、PZTを生成物と称する。なお、有機分子が完全に離脱せず、一部結合したままの分子も含まれる。たとえば、(CxHyOz)−M−O(M:Pb、Zr、Ti)等も上記生成物に含まれる。
The first organometallic gas and the first oxygen gas are supplied, and the
また、生成物の膜中にチタン膜341に含まれていたチタンが拡散するとともに、チタン膜341中に鉛やジルコニウム、酸素が拡散する。下部電極33aはチタン膜341に覆われているので、ここに金属成分や酸素が拡散することが防止される。したがって、イリジウムからなる下部電極33aが、その多結晶構造に起因して不均一に酸化され表面荒れを生じることが防止される。このようにして、チタン膜341と前記化学反応の生成物による膜とが固溶して一体となり、均一な組成の強誘電体層が得られる。ここでは、強誘電体層の厚さを100nm程度とし、図3(b)に示すように、これを強誘電体膜34aとする。強誘電体膜34aは、チタン膜341の結晶配向を反映させて、面心立方晶に属する(111)配向にすることができる。
Further, titanium contained in the
次に、図3(c)に示すように、強誘電体膜34a上に、例えばスパッタリング法やCVD法等を用いて白金、酸化イリジウム、イリジウム等の金属材料からなる上部電極35aを形成する。
次に、公知のレジスト技術及びフォトリソグラフィ技術等を用いて、導電膜31a、酸素バリア膜32a、下部電極33a、強誘電体膜34a、及び上部電極35aをパターニングし、強誘電体キャパシタ3を形成する。このようにして、図1に示した強誘電体メモリ装置1が得られる。
Next, as shown in FIG. 3C, an
Next, the
本実施形態の製造方法にあっては、(001)配向のチタン膜341を形成しているので、下部電極33aの酸化が防止され、下部電極33aに表面荒れを生じることが防止される。したがって、平坦な下部電極33aの上方に平坦な強誘電体膜34aを形成することができる。また、チタン膜341の配向性を反映させて面心立方晶に属する(111)配向の強誘電体膜34aを形成することができる。このようにして良好な強誘電体膜34aを形成することができ、良好な強誘電体メモリ素子3を製造することができる。
In the manufacturing method of this embodiment, since the (001) -oriented
なお、前記第1実施形態では、イリジウムで下部電極33aを形成したが、これを白金で形成しても良い。この場合には、第1有機金属ガスに含まれる金属成分、例えば鉛が下部電極に拡散することが防止され、下部電極に表面荒れを生じることが防止される。また、下部電極の表層は、面心立方晶に属する(111)配向の他に、六方晶に属する(001配向)としてもよい。また、これ以外の結晶配向としてもよく、この場合にはアモルファス状とすることによりチタンの自己配向性を良好に発現させることができ、チタン膜の配向性を良好にすることができる。アモルファス状の表層の具体例としては、酸化イリジウムからなるものが挙げられる。
また、前記第1実施形態ではスタック型の強誘電体メモリ装置を説明したが、プレーナ型のものにも適用することができ、この場合にも本発明の効果を得ることができる。
In the first embodiment, the
Although the stack type ferroelectric memory device has been described in the first embodiment, the present invention can also be applied to a planar type, and the effect of the present invention can also be obtained in this case.
[第2実施形態]
次に、本発明の強誘電体メモリ素子の製造方法の第2実施形態を説明する。本実施形態が前記第1実施形態と異なる点は、低チタンプロセスを行って強誘電体層を形成する点と、強誘電体層(第1強誘電体膜)及びコア層(第2強誘電体膜)からなる強誘電体膜を形成する点である。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the method for manufacturing a ferroelectric memory element according to the present invention will be described. This embodiment is different from the first embodiment in that a ferroelectric layer is formed by performing a low titanium process, and a ferroelectric layer (first ferroelectric film) and a core layer (second ferroelectric). A ferroelectric film composed of a body film) is formed.
図4(a)〜(c)は、第2実施形態の強誘電体メモリ素子の製造方法を示す断面工程図である。まず、図4(a)に示すように、前記第1実施形態と同様にして、図2(a)に示した基体2上に、導電膜31a、酸素バリア膜32a、下部電極33a、チタン膜341を順に形成する。
4A to 4C are cross-sectional process diagrams illustrating a method for manufacturing a ferroelectric memory element according to the second embodiment. First, as shown in FIG. 4A, as in the first embodiment, a
次に、図4(b)に示すように、第1有機金属ガス及び第1酸素ガスを化学反応させてその生成物をチタン膜341上に成膜するとともに、この膜とチタン膜341とを固溶させて、強誘電体層342を形成する。具体的には、MOCVD装置50のサセプタ52に、チタン膜341が形成された基体2を載置する。そして、チャンバ51内に供給管56から、第1有機金属ガス及び第1酸素ガスを供給する。本実施形態では、金属成分におけるチタンの組成比が、強誘電体膜よりも小さい第1有機金属ガスを供給する。ここでは、チタン含有の第2原料ガスを供給しないで、第1原料ガスと第3原料ガスとからなる第1有機金属ガスを供給する。
Next, as shown in FIG. 4B, the first organometallic gas and the first oxygen gas are chemically reacted to form a product on the
また、前記第1有機金属ガス及び第1酸素ガスを供給するとともに、加熱ランプ54により基体2を下面側から550〜650℃程度(ここでは620℃)に加熱して、チタン膜341上で前記第1有機金属ガス及び第1酸素ガスを化学反応させる。供給する第1酸素ガスの量としては。2000〜5000sccm程度とする。これにより、第1有機金属ガスに含まれる金属成分である鉛やジルコニウムを分離することができる。分離された金属成分は活性となっており、互いに結合し、かつ第1酸素ガスにより酸化されて成膜される。
The first organometallic gas and the first oxygen gas are supplied, and the
また、この膜中にチタン膜341に含まれていたチタンが拡散するとともに、チタン膜341中に鉛やジルコニウム、酸素が拡散する。チタン膜341と前記化学反応の生成物による膜とが固溶して一体となり、実質的にチタンのみからなる部分がなくなる。これにより、図4(b)に示すように強誘電体層342が得られる。ここでは、強誘電体層の厚さを5nm程度とする。強誘電体層342は、チタン膜341の結晶配向を反映させて、正方晶に属する(111)配向にすることができる。
In addition, titanium contained in the
ところで、強誘電体層がチタンリッチの組成になるとここにリークを生じやすくなり、下部電極と強誘電体層との間でショットキー障壁の高さを確保することが困難になる。そのため、強誘電体膜にリークを生じやすくなってしまう。
本実施形態では、チタン膜341の分だけチタンの供給量を減らして強誘電体層342を形成しているので、これがチタンリッチの組成となることが防止される。
By the way, when the ferroelectric layer has a titanium-rich composition, leakage easily occurs here, and it becomes difficult to secure the height of the Schottky barrier between the lower electrode and the ferroelectric layer. Therefore, the ferroelectric film is liable to leak.
In this embodiment, since the
次に、図4(c)に示すように、強誘電体層342上に強誘電体材料を成膜してコア層343を形成し、強誘電体層342とコア層343とからなる強誘電体膜34aを形成する。コア層の形成方法としては、MOCVD法の他にもゾルゲル法やスパッタリング法等を用いることができる。本実施形態では、強誘電体層342を形成した後、MOCVD装置50のサセプタ52に基体を載置したままにしておき、MOCVD法によりコア層343を形成する。コア層343は、第1実施形態における強誘電体層と同様にして形成することができる。ここでは、第1実施形態と同様の第1〜3第2原料ガスの混合ガスである第2有機金属ガス、及び第2酸素ガスを供給して、厚さが95nm程度のコア層343を形成する。コア層343は、強誘電体層342の結晶配向を反映させて形成することができ、面心立方晶に属する(111)配向とすることができる。
そして、前記第1実施形態と同様に上部電極35aの形成、パターニング等を行うことにより、図1に示した強誘電体メモリ装置1が得られる。
Next, as shown in FIG. 4C, a ferroelectric material is formed on the
Then, the ferroelectric memory device 1 shown in FIG. 1 is obtained by forming the
本実施形態の強誘電体メモリ素子の製造方法にあっては、低チタンプロセスにより強誘電体層342を形成するので、チタン膜341に起因して強誘電体層342がチタンリッチの組成となることが防止される。したがって、リークを生じ難い強誘電体膜34aとすることができる。また、強誘電体層342におけるチタンの組成比とコア層343におけるチタンの組成比とをほぼ同じにすることができるので、強誘電体膜34aの特性安定化が図られる。また、強誘電体層342及びコア層343を(111)配向に形成しているので、これらの層からなる強誘電体膜34aは良好な特性となっており、これを備えた良好な強誘電体メモリ素子を製造することができる。
In the method for manufacturing a ferroelectric memory element according to the present embodiment, the
[第3実施形態]
次に、強誘電体メモリ素子の製造方法の第3実施形態を説明する。本実施形態が前記第2実施形態と異なる点は、低酸素プロセスを行って強誘電体層を形成する点である。具体的には、MOCVD装置50のサセプタ52に、チタン膜341が形成された基体2を載置する。そして、チャンバ51内に供給管56から、第1有機金属ガス及び第1酸素ガスを供給する。供給する第1酸素ガス量としては、供給する第1有機金属ガスの有機成分を燃焼させるのに必要な量以下とする。有機成分を燃焼させるのに必要な酸素ガス量は、化学量論に基づいて算出することができる。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the method for manufacturing a ferroelectric memory device will be described. This embodiment is different from the second embodiment in that a ferroelectric layer is formed by performing a low oxygen process. Specifically, the
本実施形態では、供給する第1酸素ガス量を625〜1000sccm程度とする。また、第2実施形態と同様に、チタン含有の第2原料ガスを供給しないで、第1原料ガスと第3原料ガスとからなる第1有機金属ガスを供給する。このようにすれば、供給した第1酸素ガスは第1有機金属ガスの有機成分の燃焼に消費され、これがチタン膜341を酸化することが防止される。チタン膜が酸化されるとその結晶配向がルチル型となってしまうため、この上に正方晶の強誘電体層を形成することが難しくなるが、本実施形態では、チタン膜341の酸化を防止しているので、良好な結晶配向の強誘電体層342を形成することができる。
In the present embodiment, the amount of the first oxygen gas to be supplied is about 625 to 1000 sccm. Further, as in the second embodiment, the first organometallic gas composed of the first source gas and the third source gas is supplied without supplying the titanium-containing second source gas. In this way, the supplied first oxygen gas is consumed for the combustion of the organic component of the first organometallic gas, which is prevented from oxidizing the
そして、第2実施形態と同様にして強誘電体層342上にコア層343を形成することにより、強誘電体膜34aが得られる。ここでは、コア層343を形成時に供給する第2酸素ガスを供給する第2有機金属ガスの有機成分を燃焼させるのに必要な量より多くする。これにより、低酸素プロセスで強誘電体層342に酸素欠陥を生じていた場合に、これを補修することができる。
そして、前記第1実施形態と同様に上部電極35aの形成、パターニング等を行うことにより、図1に示した強誘電体メモリ装置1が得られる。
Then, by forming the
Then, the ferroelectric memory device 1 shown in FIG. 1 is obtained by forming the
本実施形態の強誘電体メモリ素子の製造方法にあっては、低酸素プロセスにより強誘電体層342を形成しているので、チタン膜341の酸化が防止される。したがって、チタン膜341に酸化による結晶構造の変化を生じることが防止され、良好な結晶配向の強誘電体層を形成することができる。よって、良好な強誘電体膜34aを形成することができ、良好な強誘電体メモリ素子を製造することができる。
In the method for manufacturing a ferroelectric memory element of this embodiment, since the
1・・・強誘電体メモリ装置、2・・・基体、3・・・強誘電体メモリ素子、21・・・シリコン基板(基板)、22・・・トランジスタ、33、33a・・・下部電極、34、34a・・・強誘電体膜、35、35a・・・上部電極、332、332a・・・白金膜(表層)、341・・・チタン膜、342・・・強誘電体層(第1強誘電体膜)、343・・・コア層(第2強誘電体膜) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ferroelectric memory device, 2 ... Base | substrate, 3 ... Ferroelectric memory element, 21 ... Silicon substrate (substrate | substrate), 22 ... Transistor, 33, 33a ... Lower electrode , 34, 34a ... ferroelectric film, 35, 35a ... upper electrode, 332, 332a ... platinum film (surface layer), 341 ... titanium film, 342 ... ferroelectric layer (first layer) 1 ferroelectric film), 343... Core layer (second ferroelectric film)
Claims (12)
前記第1電極上に、チタン膜を形成する工程と、
第1有機金属ガス及び第1酸素ガスを反応させることにより生成された生成物を前記チタン膜上に成膜するとともに、該生成物と該チタン膜とを固溶させて、前記第1電極上に第1強誘電体膜を形成する工程と、
前記第1強誘電体膜の上方に第2電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする強誘電体メモリ素子の製造方法。 Forming a first electrode above the substrate;
Forming a titanium film on the first electrode;
A product generated by reacting the first organometallic gas and the first oxygen gas is formed on the titanium film, and the product and the titanium film are dissolved to form a solution on the first electrode. Forming a first ferroelectric film on the substrate;
Forming a second electrode above the first ferroelectric film, and a method for manufacturing a ferroelectric memory device.
前記第1強誘電体膜を形成する工程において、前記第1有機金属ガスに含まれるチタンの比率は、前記第2有機金属ガスに含まれるチタンの比率よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の強誘電体メモリ素子の製造方法。 Forming a second ferroelectric film by reacting a second organometallic gas and a second oxygen gas on the first ferroelectric film;
The ratio of titanium contained in the first organometallic gas in the step of forming the first ferroelectric film is smaller than the proportion of titanium contained in the second organometallic gas. A method for manufacturing a ferroelectric memory device according to claim 1.
前記第1強誘電体膜を形成する工程において、前記第1有機金属ガスはチタンを含まないことを特徴とする請求項1に記載の強誘電体メモリ素子の製造方法。 Forming a second ferroelectric film by reacting a second organometallic gas and a second oxygen gas on the first ferroelectric film;
2. The method of manufacturing a ferroelectric memory device according to claim 1, wherein, in the step of forming the first ferroelectric film, the first organometallic gas does not contain titanium.
The method for manufacturing a ferroelectric memory element according to claim 1, wherein the first ferroelectric film is PZT.
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