JP2010212574A - Semiconductor memory device - Google Patents

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JP2010212574A JP2009059163A JP2009059163A JP2010212574A JP 2010212574 A JP2010212574 A JP 2010212574A JP 2009059163 A JP2009059163 A JP 2009059163A JP 2009059163 A JP2009059163 A JP 2009059163A JP 2010212574 A JP2010212574 A JP 2010212574A
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Toru Ozaki
崎 徹 尾
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor memory device suitable for miniaturization, while deterioration in characteristics and a damage to an upper electrode due to hydrogen in a ferroelectric capacitor, are suppressed. <P>SOLUTION: The semiconductor memory device is provided with a first plug PLG1, a second plug PLG2, a ferroelectric capacitor FC, a hydrogen barrier film HB, a second interlayer film ILD 3, a local wiring LIC, and a through plug PPLG. The first plug PLG1 penetrates through a first interlayer film ILD 1 to be connected to one of a source and drain of a transistor. The second plug PLG2 penetrates through the first interlayer film to be connected to the other one of the source and the drain of the transistor. The ferroelectric capacitor FC contains a lower electrode LE arranged above the first plug and electrically connected to the first plug, a ferroelectric film FE, and an upper electrode UE. The hydrogen barrier film HB covers the ferroelectric capacitor. The second interlayer film ILD 3 is arranged on the hydrogen barrier film. The local wiring LIC is arranged on the second interlayer film and the hydrogen barrier film, and penetrates through the hydrogen barrier film to be connected to an upper electrode. The penetration plug PPLG penetrates through the local wiring, the second interlayer film, and the hydrogen barrier film so as to be connected to the second plug. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体記憶装置およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor memory device and a manufacturing method thereof.

近年、不揮発性半導体メモリの一つとして、強誘電体キャパシタを備えた強誘電体メモリ(FeRAM(ferro-electric random access memory))が注目されている。一般に、強誘電体メモリは、微細化のために、いわゆるCOP(capacitor on plug )構造を採用している。COP構造は、強誘電体キャパシタの下部電極が強誘電体キャパシタの下に設けられた導電性コンタクトプラグによってセルトランジスタのソースまたはドレインに接続される構造である。   In recent years, a ferroelectric memory (FeRAM (ferro-electric random access memory)) including a ferroelectric capacitor has attracted attention as one of nonvolatile semiconductor memories. In general, a ferroelectric memory employs a so-called COP (capacitor on plug) structure for miniaturization. The COP structure is a structure in which the lower electrode of the ferroelectric capacitor is connected to the source or drain of the cell transistor by a conductive contact plug provided under the ferroelectric capacitor.

また、セルトランジスタ(T)のソースドレイン間にキャパシタ(C)の両端をそれぞれ接続し、これをユニットセルとし、このユニットセルを複数直列に接続した「TC並列ユニット直列接続型強誘電体メモリ(以下、チェーン型のFeRAMともいう)」が提案されている。チェーン型のFeRAMは、信号量増大および高速動作に適している。チェーン型のFeRAMでは、隣接する2つの強誘電体キャパシタの上部電極と、セルトランジスタのソースまたはドレインとを接続する必要がある。このため、2つの強誘電体キャパシタ間においてセルトランジスタのソースまたはドレインに電気的に接続される電極プラグを2つの強誘電体キャパシタ間に形成しなければならない。通常、この電極プラグはタングステンで形成される。タングステンを堆積するために用いられるMO−CVD(Metal Organic-Chemical Vapor Deposition)は水素を発生する。水素は、その還元作用によって強誘電体キャパシタの分極特性を劣化させる。これを防止するために、水素バリア膜で強誘電体キャパシタを被覆する。   Further, both ends of the capacitor (C) are connected between the source and drain of the cell transistor (T), and this is used as a unit cell, and a plurality of unit cells are connected in series, “TC parallel unit serial connection type ferroelectric memory ( Hereinafter, it is also referred to as a chain-type FeRAM) ”. The chain type FeRAM is suitable for increasing the signal amount and operating at high speed. In the chain type FeRAM, it is necessary to connect the upper electrodes of two adjacent ferroelectric capacitors and the source or drain of the cell transistor. Therefore, an electrode plug electrically connected to the source or drain of the cell transistor must be formed between the two ferroelectric capacitors between the two ferroelectric capacitors. Usually, the electrode plug is made of tungsten. MO-CVD (Metal Organic-Chemical Vapor Deposition) used to deposit tungsten generates hydrogen. Hydrogen deteriorates the polarization characteristics of the ferroelectric capacitor by its reducing action. In order to prevent this, the ferroelectric capacitor is covered with a hydrogen barrier film.

ここで、電極プラグに埋め込むタングステンを研磨する際に、上部電極上の層間膜も同時に削られる。よって、上部電極を被覆する層間膜は予め厚く形成する必要がある。層間膜が厚いので、上部電極をローカル配線に接続するために上部電極上の層間膜にプラグが形成される。上部電極上のプラグは、タングステンまたはアルミニウムで形成される。   Here, when polishing the tungsten embedded in the electrode plug, the interlayer film on the upper electrode is also shaved off at the same time. Therefore, the interlayer film covering the upper electrode needs to be formed thick beforehand. Since the interlayer film is thick, a plug is formed in the interlayer film on the upper electrode in order to connect the upper electrode to the local wiring. The plug on the upper electrode is made of tungsten or aluminum.

しかしながら、上部電極上のプラグをアルミニウムのリフローにより形成するためには、専用の装置を必要とする。このため、製造コストが上昇してしまう。一方、上部電極上のプラグをタングステンで形成する場合、他のメタライゼーション工程で使用されている装置を援用することができる。しかし、上述のように、大量の水素を発生するので、強誘電体キャパシタを劣化させる可能性があるという問題がある。   However, in order to form the plug on the upper electrode by aluminum reflow, a dedicated device is required. For this reason, a manufacturing cost will rise. On the other hand, when the plug on the upper electrode is formed of tungsten, an apparatus used in another metallization process can be used. However, as described above, since a large amount of hydrogen is generated, there is a problem that the ferroelectric capacitor may be deteriorated.

さらに、上部電極上の層間膜が厚いと、上部電極上にビアホールを形成するときのオーバーエッチを長時間にする必要がある。オーバーエッチの長期化は、上部電極へのダメージを大きくし、強誘電体キャパシタの特性を劣化させる原因となる。   Furthermore, if the interlayer film on the upper electrode is thick, it is necessary to perform overetching for a long time when forming a via hole on the upper electrode. Prolonged overetching increases damage to the upper electrode and causes deterioration of the characteristics of the ferroelectric capacitor.

特開2007−95898号公報JP 2007-95898 A

強誘電体キャパシタの水素による特性劣化および上部電極へのダメージを抑制しつつ、微細化に適した半導体記憶装置を提供する。   Provided is a semiconductor memory device suitable for miniaturization while suppressing deterioration of characteristics of a ferroelectric capacitor due to hydrogen and damage to an upper electrode.

本発明に係る実施形態に従った半導体記憶装置は、半導体基板と、前記半導体基板上に設けられた複数のトランジスタと、前記トランジスタを被覆する第1の層間膜と、前記第1の層間膜を貫通して前記トランジスタのソースまたはドレインの一方に接続された第1のプラグと、前記第1の層間膜を貫通して前記トランジスタのソースまたはドレインの他方に接続された第2のプラグと、前記第1のプラグの上方に設けられ前記第1のプラグに電気的に接続された下部電極、該下部電極上に設けられた強誘電体膜、および、前記強誘電体膜上に設けられた上部電極を含む強誘電体キャパシタと、前記強誘電体キャパシタを被覆する水素バリア膜と、前記水素バリア膜上に設けられた第2の層間膜と、前記第2の層間膜および前記水素バリア膜上に設けられ、前記水素バリア膜を貫通して前記上部電極に接続されたローカル配線と、前記ローカル配線、前記第2の層間膜および前記水素バリア膜を貫通して前記第2のプラグに接続された貫通プラグとを備えている。   A semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention includes a semiconductor substrate, a plurality of transistors provided on the semiconductor substrate, a first interlayer film covering the transistors, and the first interlayer film. A first plug passing through and connected to one of a source or a drain of the transistor; a second plug passing through the first interlayer film and connected to the other of the source or the drain of the transistor; A lower electrode provided above the first plug and electrically connected to the first plug, a ferroelectric film provided on the lower electrode, and an upper part provided on the ferroelectric film A ferroelectric capacitor including an electrode, a hydrogen barrier film covering the ferroelectric capacitor, a second interlayer film provided on the hydrogen barrier film, the second interlayer film, and the hydrogen barrier film A local wiring connected to the upper electrode through the hydrogen barrier film, and connected to the second plug through the local wiring, the second interlayer film, and the hydrogen barrier film. And a through-plug.

本発明に係る実施形態に従った半導体記憶装置の製造方法は、
半導体基板上に複数のトランジスタを形成し、
前記トランジスタを被覆するように第1の層間膜を形成し、
前記第1の層間膜を貫通して前記トランジスタのソースまたはドレインの一方に接続された第1のプラグと前記第1の層間膜を貫通して該トランジスタのソースまたはドレインの他方に接続された第2のプラグとを形成し、
前記第1のプラグの上方に下部電極、強誘電体膜および上部電極を含む強誘電体キャパシタを形成し、
前記強誘電体キャパシタを被覆するように水素バリア膜を形成し、
前記水素バリア膜上に第2の層間膜を形成し、
前記水素バリア膜を貫通して前記上部電極に達する第1のビアホールを形成し、
前記第1のビアホール内の前記上部電極上、および、前記第2の層間膜上にローカル配線を形成し、
前記第2のプラグ上にある前記ローカル配線を除去して前記ローカル配線に貫通口を設け、
前記ローカル配線をマスクとして用いて前記第2の層間膜および前記水素バリア膜をエッチングして第2のビアホールを形成し、
前記第2のビアホール内に貫通プラグを形成することを具備する。
A method for manufacturing a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention includes:
Forming a plurality of transistors on a semiconductor substrate;
Forming a first interlayer film so as to cover the transistor;
A first plug passing through the first interlayer film and connected to one of the source and drain of the transistor and a first plug passing through the first interlayer film and connected to the other of the source and drain of the transistor 2 plugs and
Forming a ferroelectric capacitor including a lower electrode, a ferroelectric film and an upper electrode above the first plug;
Forming a hydrogen barrier film so as to cover the ferroelectric capacitor;
Forming a second interlayer film on the hydrogen barrier film;
Forming a first via hole that penetrates the hydrogen barrier film and reaches the upper electrode;
Forming a local wiring on the upper electrode in the first via hole and on the second interlayer film;
Removing the local wiring on the second plug to provide a through hole in the local wiring;
Etching the second interlayer film and the hydrogen barrier film using the local wiring as a mask to form a second via hole,
Forming a through plug in the second via hole;

本発明に係る実施形態に従った半導体記憶装置の製造方法は、半導体基板上に複数のトランジスタを形成し、
前記トランジスタを被覆するように第1の層間膜を形成し、
前記第1の層間膜を貫通して前記トランジスタのソースまたはドレインの一方に接続された第1のプラグと前記第1の層間膜を貫通して該トランジスタのソースまたはドレインの他方に接続された第2のプラグとを形成し、
前記第1のプラグの上方に下部電極の材料、強誘電体膜の材料および上部電極の材料を堆積し、
前記下部電極、前記強誘電体膜および前記上部電極を含む強誘電体キャパシタの平面パターンの内側の領域にハードマスクを形成し、
前記ハードマスクをマスクとして用いて、前記上部電極の材料の上部をエッチングし、
前記上部電極の材料の上部側面に側壁膜を形成し、
前記ハードマスクおよび前記側壁膜をマスクとして用いて前記上部電極の材料の下部、前記強誘電体膜の材料および前記下部電極の材料をエッチングし、逆T字形状の上部電極を含む前記強誘電体キャパシタを形成し、
前記強誘電体キャパシタを被覆するように水素バリア膜を形成し、
前記水素バリア膜上に第2の層間膜を形成し、
前記第2の層間膜を研磨して前記上部電極の上面を露出させ、
前記上部電極上および前記第2の層間膜上にローカル配線を形成し、
前記第2のプラグ上にある前記ローカル配線を除去して前記ローカル配線に貫通口を設け、
前記ローカル配線をマスクとして用いて前記第2の層間膜および前記水素バリア膜をエッチングして前記第2のプラグに達する第2のビアホールを形成し、
前記第2のビアホール内に貫通プラグを形成することを具備する。
A method of manufacturing a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention includes forming a plurality of transistors on a semiconductor substrate,
Forming a first interlayer film so as to cover the transistor;
A first plug passing through the first interlayer film and connected to one of the source and drain of the transistor and a first plug passing through the first interlayer film and connected to the other of the source and drain of the transistor 2 plugs and
Depositing a lower electrode material, a ferroelectric film material and an upper electrode material above the first plug;
Forming a hard mask in a region inside a plane pattern of a ferroelectric capacitor including the lower electrode, the ferroelectric film and the upper electrode;
Etching the upper part of the material of the upper electrode using the hard mask as a mask,
Forming a sidewall film on the upper side of the upper electrode material;
The ferroelectric including the inverted T-shaped upper electrode by etching the lower electrode material, the ferroelectric film material and the lower electrode material using the hard mask and the sidewall film as a mask. Forming a capacitor,
Forming a hydrogen barrier film so as to cover the ferroelectric capacitor;
Forming a second interlayer film on the hydrogen barrier film;
Polishing the second interlayer film to expose the upper surface of the upper electrode;
Forming a local wiring on the upper electrode and the second interlayer film;
Removing the local wiring on the second plug to provide a through hole in the local wiring;
Etching the second interlayer film and the hydrogen barrier film using the local wiring as a mask to form a second via hole reaching the second plug;
Forming a through plug in the second via hole;

本発明による半導体記憶装置は、強誘電体キャパシタの水素による特性劣化および上部電極へのダメージを抑制しつつ、微細化に適している。   The semiconductor memory device according to the present invention is suitable for miniaturization while suppressing characteristic deterioration due to hydrogen of the ferroelectric capacitor and damage to the upper electrode.

本発明に係る第1の実施形態に従った強誘電体メモリの構成を示す回路図。1 is a circuit diagram showing a configuration of a ferroelectric memory according to a first embodiment of the present invention. 第1の実施形態の一部の平面構成を示すレイアウト図。FIG. 3 is a layout diagram illustrating a partial planar configuration of the first embodiment. 図2の3−3線に沿った断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line 3-3 in FIG. 2. 図2の4−4線に沿った断面図。Sectional drawing along line 4-4 in FIG. 第1の実施形態による強誘電体メモリの製造方法を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing method of the ferroelectric memory by 1st Embodiment. 図5に続く、強誘電体メモリの製造方法を示す断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the ferroelectric memory following FIG. 5. 図6に続く、強誘電体メモリの製造方法を示す断面図。FIG. 7 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the ferroelectric memory, following FIG. 6. 図7に続く、強誘電体メモリの製造方法を示す断面図。FIG. 8 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the ferroelectric memory, following FIG. 7. 図8に続く、強誘電体メモリの製造方法を示す断面図。FIG. 9 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the ferroelectric memory, following FIG. 8. 図9に続く、強誘電体メモリの製造方法を示す断面図。FIG. 10 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the ferroelectric memory, following FIG. 9. 図10に続く、強誘電体メモリの製造方法を示す断面図。FIG. 11 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the ferroelectric memory, following FIG. 10. 図11に続く、強誘電体メモリの製造方法を示す断面図。FIG. 12 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the ferroelectric memory, following FIG. 11. 図12に続く、強誘電体メモリの製造方法を示す断面図。FIG. 13 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the ferroelectric memory, following FIG. 12. 図13に続く、強誘電体メモリの製造方法を示す断面図。FIG. 14 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the ferroelectric memory, following FIG. 13. 図14に続く、強誘電体メモリの製造方法を示す断面図。FIG. 15 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the ferroelectric memory, following FIG. 14. 本発明に係る第2の実施形態に従った強誘電体メモリの構成を示す平面図。The top view which shows the structure of the ferroelectric memory according to 2nd Embodiment concerning this invention. 本発明に係る第3の実施形態に従った強誘電体メモリの構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the ferroelectric memory according to 3rd Embodiment concerning this invention. 第3の実施形態による強誘電体メモリの製造方法を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing method of the ferroelectric memory by 3rd Embodiment. 図18に続く、強誘電体メモリの製造方法を示す断面図。FIG. 19 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the ferroelectric memory, following FIG. 18. 図19に続く、強誘電体メモリの製造方法を示す断面図。FIG. 20 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the ferroelectric memory, following FIG. 19. 図20に続く、強誘電体メモリの製造方法を示す断面図。FIG. 21 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the ferroelectric memory, following FIG. 20. 図21に続く、強誘電体メモリの製造方法を示す断面図。FIG. 22 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the ferroelectric memory, following FIG. 21. 図22に続く、強誘電体メモリの製造方法を示す断面図。FIG. 23 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the ferroelectric memory, following FIG. 22. 図23に続く、強誘電体メモリの製造方法を示す断面図。FIG. 24 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the ferroelectric memory, following FIG. 23. 図24に続く、強誘電体メモリの製造方法を示す断面図。FIG. 25 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the ferroelectric memory, following FIG. 24. 図25に続く、強誘電体メモリの製造方法を示す断面図。FIG. 26 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the ferroelectric memory, following FIG. 25. 図26に続く、強誘電体メモリの製造方法を示す断面図。FIG. 27 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the ferroelectric memory, following FIG. 26. 図27に続く、強誘電体メモリの製造方法を示す断面図。FIG. 28 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the ferroelectric memory, following FIG. 27. 図28に続く、強誘電体メモリの製造方法を示す断面図。FIG. 29 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the ferroelectric memory, following FIG. 28. 図29に続く、強誘電体メモリの製造方法を示す断面図。FIG. 30 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the ferroelectric memory, following FIG. 29.

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. This embodiment does not limit the present invention.

(第1の実施形態)
図1は、本発明に係る第1の実施形態に従った強誘電体メモリの構成を示す回路図である。本実施形態による強誘電体メモリは、限定はしないが、例えば、チェーン型のFeRAMである。チェーン型のFeRAMは、セルトランジスタCTのソース−ドレイン間に強誘電体キャパシタFCの両端をそれぞれ接続し、これをユニットセル(メモリセルMC)とし、このユニットセル(メモリセルMC)を複数直列に接続した強誘電体メモリである。
(First embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a ferroelectric memory according to the first embodiment of the present invention. Although not limited, the ferroelectric memory according to the present embodiment is, for example, a chain type FeRAM. In the chain type FeRAM, both ends of the ferroelectric capacitor FC are connected between the source and drain of the cell transistor CT, and this is used as a unit cell (memory cell MC), and a plurality of unit cells (memory cells MC) are connected in series. It is a connected ferroelectric memory.

本実施形態による強誘電体メモリは、ロウ方向へ延伸する複数のワード線WLi(iは整数)と、ロウ方向に対して直交するカラム方向へ延伸する複数のビット線BL、bBLと、ロウ方向へ延伸する複数のプレート線PLと、ブロック選択部BSPとを備える。   The ferroelectric memory according to the present embodiment includes a plurality of word lines WLi (i is an integer) extending in the row direction, a plurality of bit lines BL and bBL extending in the column direction orthogonal to the row direction, and the row direction. A plurality of plate lines PL extending to the right and a block selection unit BSP.

1つのメモリセルMCは、バイナリデータあるいはマルチビットデータを強誘電体キャパシタに記憶する。メモリセルMCは、ワード線WLiとビット線BL、bBLとの交点に対応して設けられている。各ワード線WLiは、ロウ方向に配列するセルトランジスタCTのゲートに接続され、あるいは、ゲートとして機能している。各ビット線BL、bBLは、カラム方向に配列するセルトランジスタCTのソースまたはドレインに接続されている。   One memory cell MC stores binary data or multi-bit data in a ferroelectric capacitor. The memory cell MC is provided corresponding to the intersection of the word line WLi and the bit lines BL, bBL. Each word line WLi is connected to the gate of the cell transistor CT arranged in the row direction or functions as a gate. Each bit line BL, bBL is connected to the source or drain of the cell transistor CT arranged in the column direction.

強誘電体メモリは、互いに並列に接続された強誘電体キャパシタFCおよびセルトランジスタTCを含むメモリセルMCが複数個直列に接続されて構成されたセルブロックCBを複数備えている。セルブロックCBの一端は、ブロック選択部BSPの一端に接続されている。セルブロックCBの他端はプレート線PLに接続されている。ブロック選択部BSPの他端は、それぞれビット線BLまたはbBLに接続されている。即ち、ビット線BL、bBLは、それぞれブロック選択部BSPを介してセルブロックCBに接続されている。   The ferroelectric memory includes a plurality of cell blocks CB configured by connecting a plurality of memory cells MC including a ferroelectric capacitor FC and a cell transistor TC connected in parallel to each other in series. One end of the cell block CB is connected to one end of the block selection unit BSP. The other end of the cell block CB is connected to the plate line PL. The other end of the block selection unit BSP is connected to the bit line BL or bBL, respectively. That is, the bit lines BL and bBL are each connected to the cell block CB via the block selection unit BSP.

ブロック選択部BSPは、エンハンスメント型トランジスタTSEとデプレーション型トランジスタTSDとを含む。エンハンスメント型トランジスタTSEおよびデプレーション型トランジスタTSDは、ブロック選択線BS0またはBS1によって制御される。これにより、ブロック選択部BSPは、ビット線対BLまたはbBLの一方を選択的にビット線BLまたはbBLに接続することができる。   The block selection unit BSP includes an enhancement type transistor TSE and a depletion type transistor TSD. The enhancement type transistor TSE and the depletion type transistor TSD are controlled by a block selection line BS0 or BS1. Thereby, the block selection unit BSP can selectively connect one of the bit line pair BL or bBL to the bit line BL or bBL.

センスアンプSAがビット線対BL、bBLに接続されている。センスアンプSAは、データ読出し時に、ビット線対BL、bBLに伝播するメモリセルからのデータを検出する。また、センスアンプSAは、データ書込み時にビット線対BL、bBLに電圧を印加し、メモリセルMCにデータを書き込むことができる。尚、本実施形態は、1T1Cモードまたは2T2Cモードのいずれで動作してもよい。   A sense amplifier SA is connected to the bit line pair BL, bBL. The sense amplifier SA detects data from the memory cell that propagates to the bit line pair BL, bBL when reading data. The sense amplifier SA can write data to the memory cell MC by applying a voltage to the bit line pair BL, bBL at the time of data writing. Note that this embodiment may operate in either the 1T1C mode or the 2T2C mode.

図2は、第1の実施形態の一部の平面構成を示すレイアウト図である。複数の強誘電体キャパシタFCが、ビット線BL、bBLの延伸方向(カラム方向)に配列され、セルブロックを形成している。セルブロックに含まれる強誘電体キャパシタFCの上部電極UEは、ローカル配線LICによって2つずつ接続されている。さらに、ローカル配線LICは、ViaホールVH内に設けられた電極プラグPLG2に接続されている。   FIG. 2 is a layout diagram illustrating a partial planar configuration of the first embodiment. A plurality of ferroelectric capacitors FC are arranged in the extending direction (column direction) of the bit lines BL and bBL to form a cell block. Two upper electrodes UE of the ferroelectric capacitors FC included in the cell block are connected to each other by the local wiring LIC. Furthermore, the local wiring LIC is connected to an electrode plug PLG2 provided in the Via hole VH.

ワード線WLは、セルトランジスタCTのゲート電極Gを兼ねており、ロウ方向へ延伸している。ワード線WLは、強誘電体キャパシタFCの下方に強誘電体キャパシタFCと絶縁された状態で形成されている。   The word line WL also serves as the gate electrode G of the cell transistor CT and extends in the row direction. The word line WL is formed below the ferroelectric capacitor FC and insulated from the ferroelectric capacitor FC.

カラム方向に隣接する2つのローカル配線LIC間において、第1の電極プラグPLG1が下部電極LEの下に形成されている。第1の電極プラグPLG1は、下部電極LEをセルトランジスタCTのソースまたはドレインに接続している。第1の電極プラグPLG1の両側にある2つの下部電極LEは、図2では離間されている。しかし、図3に示すように、これらの2つの下部電極LEは接続されていてもよい。   A first electrode plug PLG1 is formed under the lower electrode LE between two local wirings LIC adjacent in the column direction. The first electrode plug PLG1 connects the lower electrode LE to the source or drain of the cell transistor CT. The two lower electrodes LE on both sides of the first electrode plug PLG1 are separated from each other in FIG. However, as shown in FIG. 3, these two lower electrodes LE may be connected.

尚、強誘電体キャパシタFCの側面は、順テーパー状に形成されているので、上部電極UEの平面サイズは、図2の破線で示す下部電極LEの平面サイズよりも小さい。   Since the side surface of the ferroelectric capacitor FC is formed in a forward tapered shape, the planar size of the upper electrode UE is smaller than the planar size of the lower electrode LE indicated by a broken line in FIG.

ロウ方向に隣接する2つのセルブロックは、カラム方向にローカル配線LICの半ピッチだけずれて配置されている。   Two cell blocks adjacent to each other in the row direction are shifted by a half pitch of the local wiring LIC in the column direction.

図3は、図2の3−3線(カラム方向)に沿った断面図である。図4は、図2の4−4線(ロウ方向)に沿った断面図である。尚、図面の縮尺は、各図において異なる場合がある。複数のセルトランジスタCTがシリコン基板10上に形成されている。セルトランジスタCTのソースSまたはドレインD上、および、ゲート電極Gの側面および上面には、第1の層間絶縁膜ILD1が設けられている。第1および第2の電極プラグPLG1およびPLG2は、それぞれ第1の層間絶縁膜ILD1を貫通してセルトランジスタCTのソースSまたはドレインDのいずれかに接続されている。   FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line 3-3 (column direction) of FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line 4-4 (row direction) of FIG. Note that the scale of the drawings may be different in each drawing. A plurality of cell transistors CT are formed on the silicon substrate 10. A first interlayer insulating film ILD1 is provided on the source S or drain D of the cell transistor CT and on the side surface and upper surface of the gate electrode G. The first and second electrode plugs PLG1 and PLG2 pass through the first interlayer insulating film ILD1 and are connected to either the source S or the drain D of the cell transistor CT.

金属プラグ20が第1の電極プラグPLG1上に形成されている。導電性のバリア膜30が金属プラグ20の上に設けられている。下部電極LEがバリア膜30の上に設けられている。下部電極LEは、バリア膜30、金属プラグ20を介して第1の電極プラグPLG1に電気的に接続されている。強誘電体膜FEが下部電極LE上に設けられている。上部電極UEが強誘電体膜FE上に設けられている。上部電極UE、強誘電体膜FEおよび下部電極LEが強誘電体キャパシタFCを構成する。   A metal plug 20 is formed on the first electrode plug PLG1. A conductive barrier film 30 is provided on the metal plug 20. A lower electrode LE is provided on the barrier film 30. The lower electrode LE is electrically connected to the first electrode plug PLG1 through the barrier film 30 and the metal plug 20. A ferroelectric film FE is provided on the lower electrode LE. The upper electrode UE is provided on the ferroelectric film FE. The upper electrode UE, the ferroelectric film FE, and the lower electrode LE constitute the ferroelectric capacitor FC.

強誘電体キャパシタFCの上面の一部および側面は、水素バリア膜HBによって被覆されている。強誘電体キャパシタFCの上面の他の部分は、水素バリア膜HBで被覆されておらず、ローカル配線LICに接続されている。水素バリア膜HBは、強誘電体キャパシタFCの側面を被覆する水素バリア膜だけでもよいが、水素バリア膜および絶縁膜を含む積層膜であってもよい。   A part of the upper surface and the side surface of the ferroelectric capacitor FC are covered with the hydrogen barrier film HB. The other part of the upper surface of the ferroelectric capacitor FC is not covered with the hydrogen barrier film HB and is connected to the local wiring LIC. The hydrogen barrier film HB may be only a hydrogen barrier film that covers the side surface of the ferroelectric capacitor FC, or may be a laminated film including a hydrogen barrier film and an insulating film.

強誘電体キャパシタFCの底面はバリア膜30に被覆されており、強誘電体キャパシタFCの上面の一部および側面全体は水素バリア膜HBによって被覆されている。水素バリア膜HBは、順テーパー状に形成された強誘電体キャパシタFCの側面に沿って形成されている。よって、強誘電体キャパシタFCの製造後に強誘電体キャパシタFCに水素が侵入することを或る程度抑制することができる。   The bottom surface of the ferroelectric capacitor FC is covered with a barrier film 30, and a part of the upper surface and the entire side surface of the ferroelectric capacitor FC are covered with a hydrogen barrier film HB. The hydrogen barrier film HB is formed along the side surface of the ferroelectric capacitor FC formed in a forward tapered shape. Therefore, it is possible to prevent hydrogen from entering the ferroelectric capacitor FC to some extent after the manufacture of the ferroelectric capacitor FC.

水素バリア膜HB上には第2の層間絶縁膜ILD2が形成されている。ローカル配線LICは、第2の層間絶縁膜ILD2および水素バリア膜HB上に設けられ、水素バリア膜HBを貫通して上部電極UEに接続されている。ローカル配線LICは、第2の電極プラグPLG2の両側においてカラム方向に隣接する2つの強誘電体キャパシタFCの上部電極UEを互いに接続する。さらに、ローカル配線LICは、貫通プラグPPLGを介して第2の電極プラグPLG2に接続される。これにより、この2つの強誘電体キャパシタFCの上部電極UEは、それらの間に設けられた貫通プラグPPLGおよび第2の電極プラグPLG2を介してセルトランジスタCTのソースSまたはドレインDに接続される。   A second interlayer insulating film ILD2 is formed on the hydrogen barrier film HB. The local wiring LIC is provided on the second interlayer insulating film ILD2 and the hydrogen barrier film HB, and is connected to the upper electrode UE through the hydrogen barrier film HB. The local wiring LIC connects the upper electrodes UE of the two ferroelectric capacitors FC adjacent in the column direction on both sides of the second electrode plug PLG2. Further, the local wiring LIC is connected to the second electrode plug PLG2 through the through plug PPLG. As a result, the upper electrodes UE of the two ferroelectric capacitors FC are connected to the source S or drain D of the cell transistor CT via the through plug PPLG and the second electrode plug PLG2 provided therebetween. .

貫通プラグPPGは、ローカル配線LIC、第2の層間絶縁膜ILD2および水素バリア膜HBを貫通して金属プラグ20および第2の電極プラグPLG2に接続されている。貫通プラグPPGは、ローカル配線LICをマスクとして用いて自己整合的に形成されたビアホールに充填されている。このため、第3の層間絶縁膜上のフォトレジストマスクまたはハードマスクのアライメントズレはローカル配線LICによって補正される。その結果、貫通プラグPPGと強誘電体キャパシタFCとの間の距離が充分に維持され、貫通プラグPPGと強誘電体キャパシタFCとの短絡が防止される。   The through plug PPG passes through the local wiring LIC, the second interlayer insulating film ILD2, and the hydrogen barrier film HB and is connected to the metal plug 20 and the second electrode plug PLG2. The through plug PPG is filled in a via hole formed in a self-aligning manner using the local wiring LIC as a mask. Therefore, the alignment misalignment of the photoresist mask or hard mask on the third interlayer insulating film is corrected by the local wiring LIC. As a result, a sufficient distance between the through plug PPG and the ferroelectric capacitor FC is maintained, and a short circuit between the through plug PPG and the ferroelectric capacitor FC is prevented.

ローカル配線LICは、強誘電体キャパシタFCの側面に形成された第2の層間絶縁膜ILD2および水素バリア膜HBによって強誘電体膜FEおよび下部電極LEから電気的に絶縁されている。また、図2に示すように、ローカル配線LICの中央部は平面レイアウトにおいてロウ方向に突出している。即ち、ローカル配線LICの中央部のロウ方向の幅はローカル配線LICの端部のロウ方向の幅よりも広い。ビアホールVH2の端部からローカル配線LICの側端部までの距離がF以上に維持される。これは、ビアホールVH2を有するローカル配線LICを、リソグラフィおよびエッチングによってパターニング可能にするためである。ここで、F(Feature Size)は、リソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて形成可能な最小線幅である。   The local wiring LIC is electrically insulated from the ferroelectric film FE and the lower electrode LE by the second interlayer insulating film ILD2 and the hydrogen barrier film HB formed on the side surface of the ferroelectric capacitor FC. Further, as shown in FIG. 2, the central portion of the local wiring LIC protrudes in the row direction in the planar layout. That is, the width in the row direction at the center of the local wiring LIC is wider than the width in the row direction at the end of the local wiring LIC. The distance from the end of the via hole VH2 to the side end of the local wiring LIC is maintained at F or more. This is because the local wiring LIC having the via hole VH2 can be patterned by lithography and etching. Here, F (Feature Size) is the minimum line width that can be formed using a lithography technique and an etching technique.

一方、第1の電極プラグPLG1上においてカラム方向に隣接する2つの強誘電体キャパシタFCの下部電極LEは、ともに第1の電極プラグPLG1に接続され、第1の電極プラグPLG1を介してセルトランジスタCTのドレインDまたはソースSに接続される。   On the other hand, the lower electrodes LE of the two ferroelectric capacitors FC adjacent in the column direction on the first electrode plug PLG1 are both connected to the first electrode plug PLG1, and the cell transistor is connected via the first electrode plug PLG1. Connected to the drain D or source S of CT.

このように、強誘電体キャパシタFCおよびセルトランジスタCTは、それぞれ並列に接続されメモリセルMCを成す。カラム方向に配列された複数のメモリセルMCは、第1の電極プラグPLG1、第2の電極プラグPLG2およびローカル配線LICによって直列に接続され、セルブロックCBを成す。   As described above, the ferroelectric capacitor FC and the cell transistor CT are connected in parallel to form the memory cell MC. The plurality of memory cells MC arranged in the column direction are connected in series by the first electrode plug PLG1, the second electrode plug PLG2, and the local wiring LIC to form a cell block CB.

第3の層間絶縁膜ILD3がローカル配線LIC上に堆積される。さらに、ダミーメタル層DMが第3の層間絶縁膜ILD3上に設けられている。ダミーメタル層DM上に第4の層間絶縁膜ILD4が設けられている。   A third interlayer insulating film ILD3 is deposited on the local wiring LIC. Further, a dummy metal layer DM is provided on the third interlayer insulating film ILD3. A fourth interlayer insulating film ILD4 is provided on the dummy metal layer DM.

ダミーメタル層DMは、メモリ領域の周辺ロジック回路に必要な配線を形成するときに、メモリ領域の第4の層間絶縁膜ILD4がディッシングされることを抑制するために設けられている。従って、ダミーメタル層DMは、フローティング状態かあるいは接地されていればよい。ダミーメタル層DMは、ローカル配線LICよりも低抵抗な金属で形成されていることが好ましい。あるいは、ダミーメタル層DMの平面パターンは、ローカル配線LICのそれよりも低抵抗なパターンでレイアウトされていることが好ましい。これにより、隣接する上部電極UEや隣接する第2の電極プラグPLG2を低抵抗で接続することが可能となるからである。   The dummy metal layer DM is provided to suppress dishing of the fourth interlayer insulating film ILD4 in the memory region when wiring necessary for the peripheral logic circuit in the memory region is formed. Therefore, the dummy metal layer DM may be in a floating state or grounded. The dummy metal layer DM is preferably formed of a metal having a resistance lower than that of the local wiring LIC. Alternatively, the planar pattern of the dummy metal layer DM is preferably laid out with a pattern having a lower resistance than that of the local wiring LIC. This is because the adjacent upper electrode UE and the adjacent second electrode plug PLG2 can be connected with low resistance.

本実施形態によれば、ローカル配線LICは、第2の電極プラグPLG2に接続される貫通プラグPPLGの形成工程よりも前の工程で形成される。よって、ローカル配線LICと上部電極UEとの間の層間膜(第2の層間絶縁膜ILD2)を薄膜化することができる。これにより、ローカル配線LICをイリジウム等のメタルスパッタ膜で形成することができる。スパッタ工程は、MO−CVDと異なり水素を発生しないので、強誘電体キャパシタFCが劣化しない。さらに、上部電極UE上にプラグを形成する必要が無いので、埋込み電極工程が少なくすることができる。これにより、製造コストを低廉にすることができる。   According to the present embodiment, the local wiring LIC is formed in a process prior to the process of forming the through plug PPLG connected to the second electrode plug PLG2. Therefore, the interlayer film (second interlayer insulating film ILD2) between the local wiring LIC and the upper electrode UE can be thinned. Thereby, the local wiring LIC can be formed of a metal sputtered film such as iridium. Since the sputtering process does not generate hydrogen unlike MO-CVD, the ferroelectric capacitor FC does not deteriorate. Furthermore, since there is no need to form a plug on the upper electrode UE, the number of buried electrode steps can be reduced. Thereby, the manufacturing cost can be reduced.

上部電極UE上にある第2の層間絶縁膜ILD2が薄膜化されるので、上部電極UE上にビアホールを形成するときのオーバーエッチの時間が短縮化される。よって、上部電極UEへのダメージを抑制することができる。上部電極UE上に設けられた水素バリア膜HBの膜厚は、強誘電体キャパシタFCの側面に設けられた水素バリア膜HBの膜厚より薄いことが好ましい。上部電極UE上にビアホールを形成するときのオーバーエッチの時間がさらに短縮化され、上部電極UEへのダメージをさらに抑制することができるからである。   Since the second interlayer insulating film ILD2 on the upper electrode UE is thinned, the overetching time when forming the via hole on the upper electrode UE is shortened. Therefore, damage to the upper electrode UE can be suppressed. The film thickness of the hydrogen barrier film HB provided on the upper electrode UE is preferably smaller than the film thickness of the hydrogen barrier film HB provided on the side surface of the ferroelectric capacitor FC. This is because the overetching time when forming the via hole on the upper electrode UE is further shortened, and damage to the upper electrode UE can be further suppressed.

図5(A)から図15(B)は、第1の実施形態による強誘電体メモリの製造方法を示す断面図である。これらの図の(A)は図3に示す断面に相当し、(B)は図4に示す断面に相当する。まず、図5(A)および図5(B)に示すように、半導体基板10の表面にセルトランジスタCTを形成する。このとき、配線抵抗を低下させるために、ゲート電極G、ソースS、ドレインD上にシリサイド層40を形成してよい。半導体基板10は、例えば、シリコン基板である。   FIG. 5A to FIG. 15B are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a ferroelectric memory according to the first embodiment. (A) of these drawings corresponds to the cross section shown in FIG. 3, and (B) corresponds to the cross section shown in FIG. First, as shown in FIGS. 5A and 5B, the cell transistor CT is formed on the surface of the semiconductor substrate 10. At this time, a silicide layer 40 may be formed on the gate electrode G, the source S, and the drain D in order to reduce the wiring resistance. The semiconductor substrate 10 is a silicon substrate, for example.

次に、LP‐CVD(Low Pressure-CVD)法またはプラズマCVD法を用いて、第1の層間絶縁膜ILD1をゲート電極G、ソースSおよびドレインD上に堆積する。第1の層間絶縁膜ILD1は、例えば、PSG膜、BPSG膜またはTEOS膜、あるいは、それらの積層膜である。次に、CMP(Chemical Mechanical Polishing)を用いて、第1の層間絶縁膜ILD1を平坦化する。次に、リソグラフィおよびRIE(Reactive Ion Etching)を用いて、カラム方向に隣接するゲート電極G間に、ソースSまたはドレインDに達するコンタクトホールを形成する。   Next, a first interlayer insulating film ILD1 is deposited on the gate electrode G, the source S, and the drain D by using LP-CVD (Low Pressure-CVD) method or plasma CVD method. The first interlayer insulating film ILD1 is, for example, a PSG film, a BPSG film, a TEOS film, or a laminated film thereof. Next, the first interlayer insulating film ILD1 is planarized using CMP (Chemical Mechanical Polishing). Next, contact holes reaching the source S or the drain D are formed between the gate electrodes G adjacent in the column direction by using lithography and RIE (Reactive Ion Etching).

次に、MO‐CVD法またはALD(Atomic Layer Deposition)法を用いて、コンタクトホール内にTi(チタン)またはTiNとW(タングステン)との金属積層膜を堆積する。さらに、CMP法を用いて、この金属積層膜を平坦化することによって、第1の電極プラグPLG1および第2の電極プラグPLG2が形成される。このように、コンタクトホールに金属プラグを埋め込む方法をダマシン法という。尚、この時点では、強誘電体キャパシタFCはまだ形成されていないので、水素が大量に発生するMO−CVD法を用いても構わない。   Next, a metal laminated film of Ti (titanium) or TiN and W (tungsten) is deposited in the contact hole by using MO-CVD method or ALD (Atomic Layer Deposition) method. Further, the first electrode plug PLG1 and the second electrode plug PLG2 are formed by flattening the metal laminated film using the CMP method. Such a method of embedding a metal plug in the contact hole is called a damascene method. At this time, since the ferroelectric capacitor FC has not been formed yet, the MO-CVD method in which a large amount of hydrogen is generated may be used.

同様にダマシン法を用いて、金属プラグ20を第1および第2の金属プラグPLG1およびPLG2の上に形成する。第2の金属プラグPLG2上に導電性の水素バリア膜30を形成する。   Similarly, the damascene method is used to form the metal plug 20 on the first and second metal plugs PLG1 and PLG2. A conductive hydrogen barrier film 30 is formed on the second metal plug PLG2.

次に、バリア膜30上に強誘電体キャパシタFCを形成する。より詳細には、スパッタ法を用いて、イリジウム等の下部電極材料をバリア膜30上に堆積する。スパッタ法、MO−CVD法またはゾルゲル法を用いて、PZT(Pb(ZrTi(1−x))O)、SBT(SrBiTa)、BLT(BiLa)等からなる強誘電体膜を下部電極材料上に堆積する。さらに、スパッタ法を用いて、IrO膜等の上部電極材料を強誘電体膜上に堆積する。プラズマCVD法を用いて、TEOS膜等のマスク材を上部電極材料上に堆積する。尚、上部電極UEおよび下部電極LEの材料は上記材料に限定されない。 Next, the ferroelectric capacitor FC is formed on the barrier film 30. More specifically, a lower electrode material such as iridium is deposited on the barrier film 30 by sputtering. Sputtering, using MO-CVD method or a sol-gel method, PZT (Pb (Zr x Ti (1-x)) O 3), SBT (Sr x Bi y Ta z O a), BLT (Bi x La y O A ferroelectric film made of z ) or the like is deposited on the lower electrode material. Further, an upper electrode material such as an IrO 2 film is deposited on the ferroelectric film by sputtering. Using a plasma CVD method, a mask material such as a TEOS film is deposited on the upper electrode material. Note that the materials of the upper electrode UE and the lower electrode LE are not limited to the above materials.

次に、図6(A)および図6(B)に示すように、リソグラフィおよびRIE法を用いて、マスク材を強誘電体キャパシタFCのパターンに加工する。さらに、マスク材をマスクとして、RIE法で、上部電極材料、強誘電体膜および下部電極材料を順次エッチングする。このとき、強誘電体キャパシタFCの側面が順テーパー状に形成される。順テーパーは、断面において下辺が上辺よりも長い台形における側辺の傾斜をいう。このように、強誘電体キャパシタFCの側面を順テーパー状に形成することによって、第2の層間絶縁膜ILD2が強誘電体キャパシタFCをカバレッジ良く被覆することができる。   Next, as shown in FIGS. 6A and 6B, the mask material is processed into a pattern of the ferroelectric capacitor FC by using lithography and RIE. Further, the upper electrode material, the ferroelectric film, and the lower electrode material are sequentially etched by the RIE method using the mask material as a mask. At this time, the side surface of the ferroelectric capacitor FC is formed in a forward tapered shape. The forward taper refers to the inclination of the side in a trapezoid whose lower side is longer than the upper side in the cross section. In this way, by forming the side surface of the ferroelectric capacitor FC in a forward tapered shape, the second interlayer insulating film ILD2 can cover the ferroelectric capacitor FC with good coverage.

強誘電体キャパシタFCの形成後、図7(A)および図7(B)に示すように、スパッタ法またはALD法を用いてAl等の水素バリア膜HBを堆積する。水素バリア膜HBは、強誘電体キャパシタFCの上面および側面を被覆する。上部電極UEの上面上にある水素バリア膜HBの膜厚は、強誘電体キャパシタFCの側面にある水素バリア膜HBの膜厚よりも薄くてよい。水素バリア膜HBは、水素を透過させないバリア膜を含む多層膜であってもよい。 After the formation of the ferroelectric capacitor FC, as shown in FIGS. 7A and 7B, a hydrogen barrier film HB such as Al 2 O 3 is deposited by sputtering or ALD. The hydrogen barrier film HB covers the upper surface and side surfaces of the ferroelectric capacitor FC. The film thickness of the hydrogen barrier film HB on the upper surface of the upper electrode UE may be smaller than the film thickness of the hydrogen barrier film HB on the side surface of the ferroelectric capacitor FC. The hydrogen barrier film HB may be a multilayer film including a barrier film that does not allow hydrogen to permeate.

図8(A)および図8(B)に示すように、プラズマCVD等を用いて水素バリア膜上に第2の層間絶縁膜ILD2を堆積する。第2の層間絶縁膜ILD2を水素バリア膜HBの上面レベルまで平坦化する。このとき、水素バリア膜HBの上面は、露出されていてもよく、あるいは、第2の層間絶縁膜ILD2で被覆されていてもよい。   As shown in FIGS. 8A and 8B, a second interlayer insulating film ILD2 is deposited on the hydrogen barrier film using plasma CVD or the like. The second interlayer insulating film ILD2 is planarized to the upper surface level of the hydrogen barrier film HB. At this time, the upper surface of the hydrogen barrier film HB may be exposed, or may be covered with the second interlayer insulating film ILD2.

次に、図9(A)および図9(B)に示すように、第1のビアホールVH1を上部電極UE上に形成する。このとき、薄い水素バリア膜HBをエッチングすれば足りるので、オーバーエッチングの時間が短時間で済む。このため、上部電極UEへのダメージが従来よりも少ない。また、このとき、通常のレジストを用いれば足り、ハードマスクプロセスを用いる必要が無い。   Next, as shown in FIGS. 9A and 9B, a first via hole VH1 is formed on the upper electrode UE. At this time, since it is sufficient to etch the thin hydrogen barrier film HB, the over-etching time is short. For this reason, the damage to the upper electrode UE is less than before. At this time, it is sufficient to use a normal resist, and it is not necessary to use a hard mask process.

次に、図10(A)および図10(B)に示すように、スパッタ法を用いて、Ir、TiN、TiAlN、IrO、RuまたはSrRuO等の単層膜またはそれらのうち2層以上からなる積層膜を、第2の層間絶縁膜ILD2および上部電極UE上に堆積する。この金属膜は、ローカル配線LICに加工される材料である。この金属膜は、第1のビアホールVH1の内壁にも形成される。ここで、ローカル配線LICの材料は、スパッタ法で形成されるため、水素を発生しない。よって、このときに上部電極UEが露出されていても、強誘電体キャパシタFCの劣化はほとんど生じない。 Next, as shown in FIGS. 10A and 10B, using a sputtering method, a single layer film such as Ir, TiN, TiAlN, IrO 2 , Ru, or SrRuO 2 or two or more of them is used. A laminated film made of is deposited on the second interlayer insulating film ILD2 and the upper electrode UE. This metal film is a material processed into the local wiring LIC. This metal film is also formed on the inner wall of the first via hole VH1. Here, since the material of the local wiring LIC is formed by sputtering, hydrogen is not generated. Therefore, even if the upper electrode UE is exposed at this time, the ferroelectric capacitor FC hardly deteriorates.

尚、後に、貫通プラグPPLGを形成する際に、水素が強誘電体キャパシタFCへ侵入することを防止するために、ローカル配線LICの材料は、水素の透過を防止する水素バリア膜で形成されていてもよい。例えば、ローカル配線LICの材料は、TiAlN、TiNの単層膜、あるいは、TiAlNまたはTiNとIrとの積層膜等である。あるいは、ローカル配線LICの下またはその上に第2の水素バリア膜HB2を設けてもよい。   In order to prevent hydrogen from entering the ferroelectric capacitor FC when the through plug PPLG is formed later, the material of the local wiring LIC is formed of a hydrogen barrier film that prevents permeation of hydrogen. May be. For example, the material of the local wiring LIC is TiAlN, a single layer film of TiN, or a laminated film of TiAlN or TiN and Ir. Alternatively, the second hydrogen barrier film HB2 may be provided under or on the local wiring LIC.

次に、図11(A)および図11(B)に示すように、リソグラフィおよびRIEを用いて、ローカル配線LICをパターニングする。これにより、第2の電極プラグPLG2上にあるローカル配線LICを除去して貫通口PHを設ける。貫通口PHは、図2の第2の電極プラグPLG2の上方に設けられる。   Next, as shown in FIGS. 11A and 11B, the local wiring LIC is patterned using lithography and RIE. As a result, the local wiring LIC on the second electrode plug PLG2 is removed to provide the through hole PH. The through hole PH is provided above the second electrode plug PLG2 in FIG.

次に、図12(A)および図12(B)に示すように、CVD法を用いて、ローカル配線LIC、第2の層間絶縁膜ILD2および水素バリア膜HB上に第3の層間絶縁膜ILD3を堆積する。CMP法を用いて、第3の層間絶縁膜ILD3を平坦化する。   Next, as shown in FIGS. 12A and 12B, the third interlayer insulating film ILD3 is formed on the local wiring LIC, the second interlayer insulating film ILD2, and the hydrogen barrier film HB by using the CVD method. To deposit. The third interlayer insulating film ILD3 is planarized using the CMP method.

次に、図13(A)および図13(B)に示すように、リソグラフィおよびRIEを用いて、第2の電極プラグPLG2および20上にビアホールVH2を形成する。このとき、第3の層間絶縁膜ILD3は、リソグラフィによって形成されたレジストマスクまたはハードマスクに従ってパターニングされる。しかし、その後、ローカル配線LIC(貫通口PHの端部)をマスクとして用いて、RIEで第2の層間絶縁膜ILD2および水素バリア膜HBをエッチングする。これにより、第2の電極プラグPLG2上のプラグ20に達する第2のビアホールVH2が形成される。   Next, as shown in FIGS. 13A and 13B, via holes VH2 are formed on second electrode plugs PLG2 and 20 using lithography and RIE. At this time, the third interlayer insulating film ILD3 is patterned according to a resist mask or a hard mask formed by lithography. However, after that, the second interlayer insulating film ILD2 and the hydrogen barrier film HB are etched by RIE using the local wiring LIC (end portion of the through hole PH) as a mask. As a result, a second via hole VH2 reaching the plug 20 on the second electrode plug PLG2 is formed.

図14(A)および図14(B)に示すように、MO−CVDを用いて貫通プラグPPLGが第2のビアホールVH2内に充填される。貫通プラグPPLGの材料としては、例えば、タングステンである。このとき水素が発生するが、水素バリア膜HB、30およびローカル配線LIC(あるいは第2の水素バリア膜HB2)が強誘電体キャパシタFCを水素から保護する。尚、この工程において、アルミニウムリフロープロセスを用いる必要がないので、製造コストが高くならない。   As shown in FIGS. 14A and 14B, the through-plug PPLG is filled in the second via hole VH2 using MO-CVD. The material of the through plug PPLG is, for example, tungsten. At this time, hydrogen is generated, but the hydrogen barrier films HB and 30 and the local wiring LIC (or the second hydrogen barrier film HB2) protect the ferroelectric capacitor FC from hydrogen. In this step, since it is not necessary to use an aluminum reflow process, the manufacturing cost does not increase.

CMP等によって、貫通プラグPPLGを平坦化した後、図15(A)および図15(B)に示すように、ダミー配線DMを貫通プラグPPLGおよび第3の層間絶縁膜ILD3上に形成する。これにより、第1の実施形態による強誘電体メモリが完成する。   After planarizing the through plug PPLG by CMP or the like, a dummy wiring DM is formed on the through plug PPLG and the third interlayer insulating film ILD3 as shown in FIGS. 15A and 15B. Thereby, the ferroelectric memory according to the first embodiment is completed.

本実施形態によれば、ローカル配線LIよりも後の工程で、第2のビアホールVH2が形成される。このため、ローカル配線LICと上部電極UEとの間のプラグが不要となり、その結果、水素の発生しないスパッタ法でローカル配線LICを形成することができる。また、水素バリア膜HBを薄く形成することができるので、上部電極UEへのダメージを抑制することができる。   According to the present embodiment, the second via hole VH2 is formed in a step after the local wiring LI. This eliminates the need for a plug between the local wiring LIC and the upper electrode UE. As a result, the local wiring LIC can be formed by a sputtering method in which hydrogen is not generated. Moreover, since the hydrogen barrier film HB can be formed thin, damage to the upper electrode UE can be suppressed.

また、第3の層間絶縁膜ILD3上のマスクが、多少、アライメントずれを起こしていても、ローカル配線LICの貫通口PHがこのアライメントズレを補正することができる。この場合、貫通プラグPPLGは貫通口PHの一端においてローカル配線LICと接触しなくなるが、貫通口PHの他端においてローカル配線LICの上面および側面と接触する(図13(A)の99を参照)。よって、貫通プラグPPLGとローカル配線LICとの接触抵抗は、さほど高くならない。   Even if the mask on the third interlayer insulating film ILD3 is slightly misaligned, the through hole PH of the local wiring LIC can correct this misalignment. In this case, the through plug PPLG is not in contact with the local wiring LIC at one end of the through hole PH, but is in contact with the top and side surfaces of the local wiring LIC at the other end of the through hole PH (see 99 in FIG. 13A). . Therefore, the contact resistance between the through plug PPLG and the local wiring LIC is not so high.

図2に示すように、隣接するカラムにおいて、強誘電体キャパシタFCのメモリセルがローカル配線LICの半ピッチずつずれて形成されている。貫通プラグPPLGも同様に半ピッチずつずれる。これにより、ローカル配線LICの中央部分の平面レイアウトをローカル配線LICの端部よりも広くしつつ、隣接するカラム間の間隔を狭く維持することができる。これは、メモリチップの微細化に繋がる。   As shown in FIG. 2, in adjacent columns, the memory cells of the ferroelectric capacitor FC are formed with a half pitch shift of the local wiring LIC. Similarly, the through plug PPLG is shifted by a half pitch. As a result, the space between adjacent columns can be kept narrow while making the planar layout of the central portion of the local wiring LIC wider than the end of the local wiring LIC. This leads to miniaturization of the memory chip.

さらに、本実施形態による製造方法におけるリソグラフィ工程の数は、従来の強誘電体メモリと変らない。   Furthermore, the number of lithography processes in the manufacturing method according to the present embodiment is the same as that of the conventional ferroelectric memory.

(第2の実施形態)
図16は、本発明に係る第2の実施形態に従った強誘電体メモリの構成を示す平面図である。第2の実施形態は、ローカル配線LICの貫通口の一部が開放されている点で第1の実施形態と異なる。第2の実施形態のその他の構成は、第1の実施形態の構成と同様でよい。平面レイアウトにおいて、ローカル配線LICの貫通口は、U字型に形成されており、一辺が切り欠かれている。この切欠き部をHとする。
(Second Embodiment)
FIG. 16 is a plan view showing the configuration of the ferroelectric memory according to the second embodiment of the present invention. The second embodiment is different from the first embodiment in that a part of the through hole of the local wiring LIC is opened. Other configurations of the second embodiment may be the same as those of the first embodiment. In the planar layout, the through hole of the local wiring LIC is formed in a U shape, and one side is notched. Let this notch be H.

第2の実施形態では、第2のビアホールVH2を形成する際に、第3の層間絶縁膜ILD3上のマスクが切欠き部H側へずれたとしても、第2のビアホールVH2の開口径は変わらない。勿論、第3の層間絶縁膜ILD3上のマスクが切欠き部H側とは反対側へずれた場合、あるいは、第3の層間絶縁膜ILD3上のマスクがカラム方向へずれた場合には、第2のビアホールVH2の開口径は小さくなる。従って、第3の層間絶縁膜ILD3上のマスクが切欠き部H側とは反対側へずれても第2のビアホールVH2の開口径が小さくならないように、第3の層間絶縁膜ILD3上のマスクを予め切欠き部H側へずらしておいてもよい。さらに、第2の実施形態は、第1の実施形態と同様の効果をも得ることができる。   In the second embodiment, when the second via hole VH2 is formed, the opening diameter of the second via hole VH2 is changed even if the mask on the third interlayer insulating film ILD3 is shifted to the notch H side. Absent. Of course, when the mask on the third interlayer insulating film ILD3 is shifted to the opposite side to the notch H side, or when the mask on the third interlayer insulating film ILD3 is shifted in the column direction, The opening diameter of the second via hole VH2 is reduced. Therefore, even if the mask on the third interlayer insulating film ILD3 is shifted to the side opposite to the notch H side, the mask on the third interlayer insulating film ILD3 is not reduced so that the opening diameter of the second via hole VH2 is not reduced. May be shifted to the notch H side in advance. Furthermore, the second embodiment can obtain the same effects as those of the first embodiment.

第2の実施形態の製造方法は、第1の実施形態の製造方法と同様でよい。ただし、第2の実施形態によるローカル配線LICの平面レイアウトが第1の実施形態のそれと異なるだけである。   The manufacturing method of the second embodiment may be the same as the manufacturing method of the first embodiment. However, the planar layout of the local wiring LIC according to the second embodiment is only different from that of the first embodiment.

(第3の実施形態)
図17および図18は、本発明に係る第3の実施形態に従った強誘電体メモリの構成を示す断面図である。平面図は、図2または図16と同様であるので、図示を省略する。図17は、図2の3−3線に沿った断面図に相当し、図18は、図2の4−4線に沿った断面図に相当する。
(Third embodiment)
17 and 18 are cross-sectional views showing the structure of a ferroelectric memory according to the third embodiment of the present invention. Since the plan view is the same as FIG. 2 or FIG. 16, the illustration is omitted. 17 corresponds to a cross-sectional view taken along line 3-3 in FIG. 2, and FIG. 18 corresponds to a cross-sectional view taken along line 4-4 in FIG.

第3の実施形態は、上部電極UEがカラム方向の断面において逆T字状に形成されている点で第1または第2の実施形態と異なる。即ち、上部電極UEの上面の面積は、底面の面積よりもの狭い。上部電極UEの底面は強誘電体膜FEの上面に接触しており、上部電極UEの底面の面積は強誘電体膜FEの上面の面積にほぼ等しい。上部電極UEの上面全体がローカル配線LICに接触している。換言すると、上部電極UEは、上部にピラーを有し、そのピラーによってローカル配線LICと接続されている。   The third embodiment is different from the first or second embodiment in that the upper electrode UE is formed in an inverted T shape in a cross section in the column direction. That is, the area of the upper surface of the upper electrode UE is narrower than the area of the bottom surface. The bottom surface of the upper electrode UE is in contact with the upper surface of the ferroelectric film FE, and the area of the bottom surface of the upper electrode UE is substantially equal to the area of the upper surface of the ferroelectric film FE. The entire upper surface of the upper electrode UE is in contact with the local wiring LIC. In other words, the upper electrode UE has a pillar at the top, and is connected to the local wiring LIC by the pillar.

第3の実施形態によれば、平坦化された上部電極UE(ピラー)上にローカル配線LICを直接形成する。即ち、上部電極UEへのコンタクトホールを形成する際に、RIE等のエッチングを用いていない。よって、上部電極UEはRIE等によるエッチングダメージを受けない。また、上部電極UE(ピラー)の上面の面積が底面の面積よりも狭いので、ピラーによって圧縮される強誘電体膜FEの面積が比較的小さくなる。強誘電体膜FEは、分極によって縦方向に膨張または収縮するので、強誘電体膜FEは、上部電極UEと下部電極LEとの間において圧縮を受けない方が好ましい。よって、上部電極UE(ピラー)の上面の面積を底面の面積よりも狭くすることによって、強誘電体キャパシタFCの分極特性を向上させることができる。   According to the third embodiment, the local wiring LIC is directly formed on the planarized upper electrode UE (pillar). That is, etching such as RIE is not used when forming the contact hole to the upper electrode UE. Therefore, the upper electrode UE does not receive etching damage due to RIE or the like. Further, since the area of the upper surface of the upper electrode UE (pillar) is smaller than the area of the bottom surface, the area of the ferroelectric film FE compressed by the pillar becomes relatively small. Since the ferroelectric film FE expands or contracts in the vertical direction due to polarization, it is preferable that the ferroelectric film FE is not subjected to compression between the upper electrode UE and the lower electrode LE. Therefore, the polarization characteristics of the ferroelectric capacitor FC can be improved by making the area of the upper surface of the upper electrode UE (pillar) narrower than the area of the bottom surface.

第3の実施形態のその他の構成は、第1または第2の実施形態の構成と同様でよい。よって、第3の実施形態は、さらに、第1または第2の実施形態の効果を得ることができる。   Other configurations of the third embodiment may be the same as the configurations of the first or second embodiment. Therefore, the third embodiment can further obtain the effects of the first or second embodiment.

図19(A)から図30(B)は、第3の実施形態による強誘電体メモリの製造方法を示す断面図である。まず、上述したように、図5に示す構造を形成する。   FIG. 19A to FIG. 30B are cross-sectional views showing a method for manufacturing a ferroelectric memory according to the third embodiment. First, as described above, the structure shown in FIG. 5 is formed.

図19(A)および図19(B)に示すように、プラズマCVD法によって、マスク材60としてのTEOS膜等を上部電極UE上に堆積する。次に、リソグラフィおよびRIEを用いてマスク材60を加工する。このとき、マスク材60は、強誘電体キャパシタFCの平面パターンの内側の領域に残存するようにパターニングされる。   As shown in FIGS. 19A and 19B, a TEOS film or the like as the mask material 60 is deposited on the upper electrode UE by plasma CVD. Next, the mask material 60 is processed using lithography and RIE. At this time, the mask material 60 is patterned so as to remain in the region inside the plane pattern of the ferroelectric capacitor FC.

次に、図20(A)および図20(B)に示すように、マスク材60をマスクとして用いて、上部電極UEの上部をRIEでエッチングする。   Next, as shown in FIGS. 20A and 20B, the upper portion of the upper electrode UE is etched by RIE using the mask material 60 as a mask.

次に、図21(A)および図21(B)に示すように、マスク材60の側面および上部電極UEの上部の側面に側壁膜70を形成する。側壁膜70の材料は、マスク材60の材料と同じでよい。   Next, as shown in FIGS. 21A and 21B, a sidewall film 70 is formed on the side surface of the mask material 60 and the upper side surface of the upper electrode UE. The material of the sidewall film 70 may be the same as the material of the mask material 60.

次に、図22(A)および図22(B)に示すように、マスク材60および側壁膜70をマスクとして用いて、上部電極UEの下部、強誘電体膜FEの材料、下部電極LEの材料および水素バリア膜30をRIEでエッチングする。これにより、強誘電体キャパシタFCが形成される。このとき、上部電極UEの底面は、側壁膜70の厚みの分だけ上面よりも広く形成される。よって、上部電極UEは、上部にピラーを有する逆T字形状に形成される。   Next, as shown in FIGS. 22A and 22B, using the mask material 60 and the sidewall film 70 as a mask, the lower part of the upper electrode UE, the material of the ferroelectric film FE, and the lower electrode LE The material and the hydrogen barrier film 30 are etched by RIE. Thereby, the ferroelectric capacitor FC is formed. At this time, the bottom surface of the upper electrode UE is formed wider than the top surface by the thickness of the sidewall film 70. Therefore, the upper electrode UE is formed in an inverted T shape having a pillar on the upper part.

次に、図23(A)および図23(B)に示すように、スパッタ法またはALD法を用いて、Al等の水素バリア膜HBで強誘電体キャパシタFCの上面および側面を被覆する。 Next, as shown in FIGS. 23A and 23B, the upper and side surfaces of the ferroelectric capacitor FC are covered with a hydrogen barrier film HB such as Al 2 O 3 by using a sputtering method or an ALD method. To do.

次に、図24(A)および図24(B)に示すように、プラズマCVD等を用いて水素バリア膜HB上に第2の層間絶縁膜ILD2を堆積する。続いて、図25(A)および図25(B)に示すように、CPMを用いて、第2の層間絶縁膜ILD2を上部電極UEの上面まで平坦化する。このとき、上部電極UEの上面は、露出される。   Next, as shown in FIGS. 24A and 24B, a second interlayer insulating film ILD2 is deposited on the hydrogen barrier film HB using plasma CVD or the like. Subsequently, as shown in FIGS. 25A and 25B, the second interlayer insulating film ILD2 is planarized to the upper surface of the upper electrode UE using CPM. At this time, the upper surface of the upper electrode UE is exposed.

次に、図26(A)および図26(B)に示すように、スパッタ法を用いて、上部電極UEおよび第2の層間絶縁膜ILD2上にローカル配線LICの材料を堆積する。ローカル配線LICの材料は、第1の実施形態におけるローカル配線の材料と同様でよい。このとき、上部電極UEの上面が露出されているので、ローカル配線LICは、上部電極UEの上面全面に接触することができる。   Next, as shown in FIGS. 26A and 26B, the material of the local wiring LIC is deposited on the upper electrode UE and the second interlayer insulating film ILD2 by sputtering. The material of the local wiring LIC may be the same as the material of the local wiring in the first embodiment. At this time, since the upper surface of the upper electrode UE is exposed, the local wiring LIC can contact the entire upper surface of the upper electrode UE.

ここで、ローカル配線LICの材料は、スパッタ法で形成されるため、水素を発生しない。よって、このときに上部電極UEが露出されていても、強誘電体キャパシタFCの劣化はほとんど生じない。   Here, since the material of the local wiring LIC is formed by sputtering, hydrogen is not generated. Therefore, even if the upper electrode UE is exposed at this time, the ferroelectric capacitor FC hardly deteriorates.

尚、後に、貫通プラグPPLGを形成する際に、水素が強誘電体キャパシタFCへ侵入することを防止するために、ローカル配線LICの材料は、水素の透過を防止する水素バリア膜で形成されていてもよい。例えば、ローカル配線LICの材料は、TiAlN、TiNの単層膜、あるいは、TiAlNまたはTiNとIrとの積層膜等である。あるいは、ローカル配線LICの下またはその上に第2の水素バリア膜HB2を設けてもよい。   In order to prevent hydrogen from entering the ferroelectric capacitor FC when the through plug PPLG is formed later, the material of the local wiring LIC is formed of a hydrogen barrier film that prevents permeation of hydrogen. May be. For example, the material of the local wiring LIC is TiAlN, a single layer film of TiN, or a laminated film of TiAlN or TiN and Ir. Alternatively, the second hydrogen barrier film HB2 may be provided under or on the local wiring LIC.

次に、図27(A)および図27(B)に示すように、リソグラフィおよびRIEを用いてローカル配線LICの材料をパターニングする。これにより、第2の電極プラグPLG2上にあるローカル配線LICを除去して貫通口PHを設ける。貫通口PHは、図2または図16のビアホールVH2の位置に設けられる。   Next, as shown in FIGS. 27A and 27B, the material of the local wiring LIC is patterned using lithography and RIE. As a result, the local wiring LIC on the second electrode plug PLG2 is removed to provide the through hole PH. The through hole PH is provided at the position of the via hole VH2 in FIG. 2 or FIG.

ローカル配線LICの形成後の工程は、第1の実施形態の製造工程と同様でよいので、その詳細な説明を省略する。図28(A)および図28(B)に示すように、CVD法を用いて、ローカル配線LICおよび第2の層間絶縁膜ILD2上に第3の層間絶縁膜ILD3を堆積する。CMP法を用いて、第3の層間絶縁膜ILD3を平坦化する。   Since the process after the formation of the local wiring LIC may be the same as the manufacturing process of the first embodiment, its detailed description is omitted. As shown in FIGS. 28A and 28B, a third interlayer insulating film ILD3 is deposited on the local wiring LIC and the second interlayer insulating film ILD2 by using the CVD method. The third interlayer insulating film ILD3 is planarized using the CMP method.

次に、図29(A)および図29(B)に示すように、リソグラフィおよびRIEを用いて、第2の電極プラグPLG2および20上にビアホールVH2を形成する。ビアホールVH2の形成方法は、第1の実施形態と同様でよいので、その詳細な説明を省略する。   Next, as shown in FIGS. 29A and 29B, via holes VH2 are formed on the second electrode plugs PLG2 and 20 using lithography and RIE. Since the method for forming the via hole VH2 may be the same as that in the first embodiment, a detailed description thereof is omitted.

次に、図30(A)および図30(B)に示すように、MO−CVDを用いて貫通プラグPPLGが第2のビアホールVH2内に充填される。貫通プラグPPLGの材料としては、例えば、タングステンである。このとき水素が発生するが、水素バリア膜HB、30およびローカル配線LIC(あるいは第2の水素バリア膜HB2)が強誘電体キャパシタFCを水素から保護する。   Next, as shown in FIGS. 30A and 30B, the through-plug PPLG is filled in the second via hole VH2 using MO-CVD. The material of the through plug PPLG is, for example, tungsten. At this time, hydrogen is generated, but the hydrogen barrier films HB and 30 and the local wiring LIC (or the second hydrogen barrier film HB2) protect the ferroelectric capacitor FC from hydrogen.

CMP等によって、貫通プラグPPLGを平坦化した後、図17および図18に示すように、ダミー配線DMを貫通プラグPPLGおよび第3の層間絶縁膜ILD3上に形成する。これにより、第3の実施形態による強誘電体メモリが完成する。   After planarizing the through plug PPLG by CMP or the like, a dummy wiring DM is formed on the through plug PPLG and the third interlayer insulating film ILD3 as shown in FIGS. Thereby, the ferroelectric memory according to the third embodiment is completed.

第3の実施形態は、上記の効果のほかに、第1または第2の実施形態の効果をも得ることができる。   The third embodiment can obtain the effects of the first or second embodiment in addition to the effects described above.

10半導体基板
ILD1、ILD2、ILD3…層間絶縁膜、PLG1、PLG2…電極プラグ、下部電極…LE、強誘電体膜…FE、上部電極…UE、電体キャパシタ…FC、水素バリア膜…HB、ローカル配線…LIC、貫通プラグ…PPLG
10 Semiconductor Substrate ILD1, ILD2, ILD3 ... Interlayer Insulating Film, PLG1, PLG2 ... Electrode Plug, Lower Electrode ... LE, Ferroelectric Film ... FE, Upper Electrode ... UE, Electric Capacitor ... FC, Hydrogen Barrier Film ... HB, Local Wiring ... LIC, through plug ... PPLG

Claims (5)

半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられた複数のトランジスタと、
前記トランジスタを被覆する第1の層間膜と、
前記第1の層間膜を貫通して前記トランジスタのソースまたはドレインの一方に接続された第1のプラグと、
前記第1の層間膜を貫通して前記トランジスタのソースまたはドレインの他方に接続された第2のプラグと、
前記第1のプラグの上方に設けられ前記第1のプラグに電気的に接続された下部電極、該下部電極上に設けられた強誘電体膜、および、前記強誘電体膜上に設けられた上部電極を含む強誘電体キャパシタと、
前記強誘電体キャパシタを被覆する水素バリア膜と、
前記水素バリア膜上に設けられた第2の層間膜と、
前記第2の層間膜および前記水素バリア膜上に設けられ、前記水素バリア膜を貫通して前記上部電極に接続されたローカル配線と、
前記ローカル配線、前記第2の層間膜および前記水素バリア膜を貫通して前記第2のプラグに接続された貫通プラグとを備えた半導体記憶装置。
A semiconductor substrate;
A plurality of transistors provided on the semiconductor substrate;
A first interlayer film covering the transistor;
A first plug penetrating through the first interlayer film and connected to one of a source or a drain of the transistor;
A second plug penetrating the first interlayer film and connected to the other of the source and drain of the transistor;
A lower electrode provided above the first plug and electrically connected to the first plug, a ferroelectric film provided on the lower electrode, and provided on the ferroelectric film A ferroelectric capacitor including an upper electrode;
A hydrogen barrier film covering the ferroelectric capacitor;
A second interlayer film provided on the hydrogen barrier film;
A local wiring provided on the second interlayer film and the hydrogen barrier film, penetrating the hydrogen barrier film and connected to the upper electrode;
A semiconductor memory device comprising: the local wiring, the second interlayer film, and a through plug connected to the second plug through the hydrogen barrier film.
前記貫通プラグが設けられている前記ローカル配線の貫通口の一部は開放されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。   The semiconductor memory device according to claim 1, wherein a part of the through hole of the local wiring provided with the through plug is open. 前記上部電極は、底面よりも面積の狭い上面を有するように形成され、
前記強誘電体膜は、前記上部電極の底面に面し、
前記ローカル配線は、前記上部電極の上面に接触していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体記憶装置。
The upper electrode is formed to have an upper surface with a smaller area than the bottom surface,
The ferroelectric film faces a bottom surface of the upper electrode;
3. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the local wiring is in contact with an upper surface of the upper electrode.
半導体基板上に複数のトランジスタを形成し、
前記トランジスタを被覆するように第1の層間膜を形成し、
前記第1の層間膜を貫通して前記トランジスタのソースまたはドレインの一方に接続された第1のプラグと前記第1の層間膜を貫通して該トランジスタのソースまたはドレインの他方に接続された第2のプラグとを形成し、
前記第1のプラグの上方に下部電極、強誘電体膜および上部電極を含む強誘電体キャパシタを形成し、
前記強誘電体キャパシタを被覆するように水素バリア膜を形成し、
前記水素バリア膜上に第2の層間膜を形成し、
前記水素バリア膜を貫通して前記上部電極に達する第1のビアホールを形成し、
前記第1のビアホール内の前記上部電極上、および、前記第2の層間膜上にローカル配線を形成し、
前記第2のプラグ上にある前記ローカル配線を除去して前記ローカル配線に貫通口を設け、
前記ローカル配線をマスクとして用いて前記第2の層間膜および前記水素バリア膜をエッチングして第2のビアホールを形成し、
前記第2のビアホール内に貫通プラグを形成することを具備した半導体記憶装置の製造方法。
Forming a plurality of transistors on a semiconductor substrate;
Forming a first interlayer film so as to cover the transistor;
A first plug passing through the first interlayer film and connected to one of the source and drain of the transistor and a first plug passing through the first interlayer film and connected to the other of the source and drain of the transistor 2 plugs and
Forming a ferroelectric capacitor including a lower electrode, a ferroelectric film and an upper electrode above the first plug;
Forming a hydrogen barrier film so as to cover the ferroelectric capacitor;
Forming a second interlayer film on the hydrogen barrier film;
Forming a first via hole that penetrates the hydrogen barrier film and reaches the upper electrode;
Forming a local wiring on the upper electrode in the first via hole and on the second interlayer film;
Removing the local wiring on the second plug to provide a through hole in the local wiring;
Etching the second interlayer film and the hydrogen barrier film using the local wiring as a mask to form a second via hole,
A method of manufacturing a semiconductor memory device, comprising forming a through plug in the second via hole.
半導体基板上に複数のトランジスタを形成し、
前記トランジスタを被覆するように第1の層間膜を形成し、
前記第1の層間膜を貫通して前記トランジスタのソースまたはドレインの一方に接続された第1のプラグと前記第1の層間膜を貫通して該トランジスタのソースまたはドレインの他方に接続された第2のプラグとを形成し、
前記第1のプラグの上方に下部電極の材料、強誘電体膜の材料および上部電極の材料を堆積し、
前記下部電極、前記強誘電体膜および前記上部電極を含む強誘電体キャパシタの平面パターンの内側の領域にハードマスクを形成し、
前記ハードマスクをマスクとして用いて、前記上部電極の材料の上部をエッチングし、
前記上部電極の材料の上部側面に側壁膜を形成し、
前記ハードマスクおよび前記側壁膜をマスクとして用いて前記上部電極の材料の下部、前記強誘電体膜の材料および前記下部電極の材料をエッチングし、逆T字形状の上部電極を含む前記強誘電体キャパシタを形成し、
前記強誘電体キャパシタを被覆するように水素バリア膜を形成し、
前記水素バリア膜上に第2の層間膜を形成し、
前記第2の層間膜を研磨して前記上部電極の上面を露出させ、
前記上部電極上および前記第2の層間膜上にローカル配線を形成し、
前記第2のプラグ上にある前記ローカル配線を除去して前記ローカル配線に貫通口を設け、
前記ローカル配線をマスクとして用いて前記第2の層間膜および前記水素バリア膜をエッチングして前記第2のプラグに達する第2のビアホールを形成し、
前記第2のビアホール内に貫通プラグを形成することを具備した半導体記憶装置の製造方法。
Forming a plurality of transistors on a semiconductor substrate;
Forming a first interlayer film so as to cover the transistor;
A first plug passing through the first interlayer film and connected to one of the source and drain of the transistor and a first plug passing through the first interlayer film and connected to the other of the source and drain of the transistor 2 plugs and
Depositing a lower electrode material, a ferroelectric film material and an upper electrode material above the first plug;
Forming a hard mask in a region inside a plane pattern of a ferroelectric capacitor including the lower electrode, the ferroelectric film and the upper electrode;
Etching the upper part of the material of the upper electrode using the hard mask as a mask,
Forming a sidewall film on the upper side of the upper electrode material;
The ferroelectric including the inverted T-shaped upper electrode by etching the lower part of the material of the upper electrode, the material of the ferroelectric film, and the material of the lower electrode using the hard mask and the sidewall film as a mask. Forming a capacitor,
Forming a hydrogen barrier film so as to cover the ferroelectric capacitor;
Forming a second interlayer film on the hydrogen barrier film;
Polishing the second interlayer film to expose the upper surface of the upper electrode;
Forming a local wiring on the upper electrode and the second interlayer film;
Removing the local wiring on the second plug to provide a through hole in the local wiring;
Etching the second interlayer film and the hydrogen barrier film using the local wiring as a mask to form a second via hole reaching the second plug;
A method of manufacturing a semiconductor memory device, comprising forming a through plug in the second via hole.
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