JP2011114330A - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、例えば、強誘電体キャパシタを有する強誘電体記憶装置(FeRAM)に適用されるものである。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and is applied to, for example, a ferroelectric memory device (FeRAM) having a ferroelectric capacitor.
現在、FeRAMデバイスは、RFIDやマイコン等への応用が進んでおり、より一層の性能向上及びコスト削減が望まれている。 Currently, application of FeRAM devices to RFID, microcomputers, and the like is progressing, and further performance improvement and cost reduction are desired.
FeRAMの例としては、TC(Transistor Capacitor)並列ユニット直列接続型構造を有するChain型FeRAMが挙げられる。Chain型FeRAMでは、並列接続されたキャパシタ及びトランジスタを含むメモリセル同士が互いに直列接続されており、Chainユニットを構成している。 As an example of FeRAM, Chain type FeRAM which has a TC (Transistor Capacitor) parallel unit serial connection type structure is mentioned. In Chain-type FeRAM, memory cells including capacitors and transistors connected in parallel are connected in series with each other to form a Chain unit.
Chain型FeRAMでは、例えば、COP(Capacitor On Plug)構造が採用され、キャパシタがW(タングステン)プラグ上に配置される。この際、Wプラグの酸化を抑制するため、キャパシタの下部電極材料として、厚さ100nm以上のIr(イリジウム)層及びバリアメタル層(TiAlN、TiN、WN等)が必要となり、下部電極材料には多くの制限が出てくる。 In the Chain type FeRAM, for example, a COP (Capacitor On Plug) structure is adopted, and a capacitor is disposed on a W (tungsten) plug. At this time, in order to suppress oxidation of the W plug, an Ir (iridium) layer and a barrier metal layer (TiAlN, TiN, WN, etc.) having a thickness of 100 nm or more are required as the lower electrode material of the capacitor. There are many restrictions.
また、従来の方法でFeRAM構造を形成する場合、M1配線工程までに、ビア工程が4工程(CS、CSM、V1、TW)も必要となる。ここで、TWは、キャパシタの上部電極と配線層とを導通するプラグを構成し、CS及びCSMは、キャパシタの下部電極と拡散層とを導通するプラグを構成すると共に、配線層と拡散層とを導通するプラグの下部を構成し、V1は、配線層と拡散層とを導通するプラグの上部を構成する。従来の方法では、4工程にも及ぶビア工程に起因するコスト増加や歩留まり低下が問題となる。 Further, when the FeRAM structure is formed by a conventional method, four via processes (CS, CSM, V1, TW) are required before the M1 wiring process. Here, TW constitutes a plug that conducts the upper electrode of the capacitor and the wiring layer, and CS and CSM constitute a plug that conducts the lower electrode of the capacitor and the diffusion layer, and the wiring layer and the diffusion layer V1 constitutes the upper part of the plug that conducts the wiring layer and the diffusion layer. In the conventional method, an increase in cost and a decrease in yield due to as many as four via processes are problematic.
なお、特許文献1には、Chain型FeRAMに相当する半導体記憶装置の例が記載されている。
本発明は、強誘電体キャパシタの下部電極材料の選択自由度が高く、ビア工程の少ない半導体装置及びその製造方法を提供することを課題とする。 It is an object of the present invention to provide a semiconductor device having a high degree of freedom in selecting a lower electrode material for a ferroelectric capacitor and having a small number of via processes, and a method for manufacturing the same.
本発明の一の態様は例えば、基板上に形成されたスイッチングトランジスタと、前記基板内に前記トランジスタを挟むよう形成された第1及び第2の拡散層と、前記トランジスタ上に形成された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上に順に形成された下部電極、強誘電体膜、及び上部電極を含む強誘電体キャパシタと、前記上部電極の上方に形成された配線層と、前記上部電極上に形成され、前記上部電極と前記配線層とを電気的に導通させる第1のプラグと、前記第1の拡散層上に形成され、前記第1の拡散層と前記配線層とを電気的に導通させる第2のプラグと、前記第2の拡散層上に形成され、前記下部電極の側方に配置されており、前記下部電極と前記第2の拡散層とを電気的に導通させる第3のプラグとを備えることを特徴とする半導体装置である。 One aspect of the present invention is, for example, a switching transistor formed on a substrate, first and second diffusion layers formed so as to sandwich the transistor in the substrate, and interlayer insulation formed on the transistor. A ferroelectric capacitor including a film, a lower electrode, a ferroelectric film, and an upper electrode sequentially formed on the interlayer insulating film; a wiring layer formed above the upper electrode; and the upper electrode A first plug formed and electrically connected between the upper electrode and the wiring layer; and formed on the first diffusion layer and electrically connected between the first diffusion layer and the wiring layer. A second plug that is formed on the second diffusion layer and disposed on a side of the lower electrode, and electrically connects the lower electrode and the second diffusion layer. Semiconductor characterized by comprising a plug It is a device.
本発明の別の態様は例えば、基板上に形成されたスイッチングトランジスタと、前記基板内に前記トランジスタを挟むよう形成された第1及び第2の拡散層と、前記トランジスタ上に形成された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上に順に形成された下部電極、強誘電体膜、及び上部電極を含む強誘電体キャパシタと、前記上部電極の上方に形成された第1の配線層と、前記下部電極と前記トランジスタとの間に形成された第2の配線層と、前記上部電極上に形成され、前記上部電極と前記第1の配線層とを電気的に導通させる第1のプラグと、前記第1の拡散層上に形成され、前記第1の拡散層と前記第2の配線層とを電気的に導通させる第2のプラグと、前記第2の拡散層上に形成され、前記下部電極の側方に配置されており、前記下部電極と前記第2の拡散層とを電気的に導通させる第3のプラグとを備えることを特徴とする半導体装置である。 Another aspect of the present invention is, for example, a switching transistor formed on a substrate, first and second diffusion layers formed so as to sandwich the transistor in the substrate, and interlayer insulation formed on the transistor. A ferroelectric capacitor including a lower electrode, a ferroelectric film, and an upper electrode sequentially formed on the interlayer insulating film; a first wiring layer formed above the upper electrode; and the lower part A second wiring layer formed between an electrode and the transistor; a first plug formed on the upper electrode and electrically conducting the upper electrode and the first wiring layer; A second plug formed on the first diffusion layer and electrically connecting the first diffusion layer and the second wiring layer; and formed on the second diffusion layer; and the lower electrode Arranged on the side of the lower electrode A semiconductor device characterized by comprising a third plug for electrically connecting and said second diffusion layer.
本発明の別の態様は例えば、基板上にスイッチングトランジスタを形成し、前記基板内に前記トランジスタを挟むよう第1及び第2の拡散層を形成し、前記トランジスタ上に層間絶縁膜を形成し、前記層間絶縁膜上に下部電極、強誘電体膜、及び上部電極を順に形成して、前記下部電極、前記強誘電体膜、及び前記上部電極を含む強誘電体キャパシタを形成し、前記上部電極上に第1のプラグを形成し、前記第1の拡散層上に第2のプラグを形成し、前記第2の拡散層上における前記下部電極の側方に、前記下部電極と前記第2の拡散層とを電気的に導通させる第3のプラグを形成し、前記上部電極の上方に、前記第1及び第2のプラグと電気的に導通する配線層を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法である。 In another aspect of the present invention, for example, a switching transistor is formed on a substrate, first and second diffusion layers are formed so as to sandwich the transistor in the substrate, an interlayer insulating film is formed on the transistor, A lower electrode, a ferroelectric film, and an upper electrode are sequentially formed on the interlayer insulating film to form a ferroelectric capacitor including the lower electrode, the ferroelectric film, and the upper electrode, and the upper electrode A first plug is formed on the first diffusion layer, a second plug is formed on the first diffusion layer, and the lower electrode and the second plug are formed on a side of the lower electrode on the second diffusion layer. 3. A semiconductor device comprising: a third plug electrically connected to the diffusion layer; and a wiring layer electrically connected to the first and second plugs formed above the upper electrode. It is a manufacturing method.
本発明によれば、強誘電体キャパシタの下部電極材料の選択自由度が高く、ビア工程の少ない半導体装置及びその製造方法を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device having a high degree of freedom in selecting a lower electrode material of a ferroelectric capacitor and having a small number of via processes, and a manufacturing method thereof.
本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態の半導体装置の構成を示す平面図及び側方断面図である。図1(A)は、半導体装置の平面図に相当し、図1(B)及び(C)はそれぞれ、図1(A)に示すX−X’線及びY−Y’線に沿った側方断面図に相当する。
(First embodiment)
1A and 1B are a plan view and a side sectional view showing the configuration of the semiconductor device of the first embodiment. 1A corresponds to a plan view of the semiconductor device, and FIGS. 1B and 1C are side views taken along lines XX ′ and YY ′ shown in FIG. 1A, respectively. It corresponds to a sectional view.
図1(A)には、基板101上に形成されたSTI(Shallow Trench Isolation)層111と拡散層121が示されている。図1(A)には更に、強誘電体キャパシタ201(201A〜D)と、後述するスイッチングトランジスタ301を構成するゲート導電膜GCが示されている。
FIG. 1A shows an STI (Shallow Trench Isolation)
本実施形態の半導体装置は、これら強誘電体キャパシタ201及びスイッチングトランジスタ301で構成されたメモリセルを備える強誘電体記憶装置(FeRAM)となっている。図1(A)には更に、種々のプラグTW,V1,CSFが示されている。
The semiconductor device of this embodiment is a ferroelectric memory device (FeRAM) including a memory cell composed of the
図1(B)には、図1(A)に示すキャパシタ201A,Bと、これらキャパシタ201A,Bと共にメモリセルを構成するトランジスタ301A,Bが示されている。一方、図1(C)には、図1(A)に示すキャパシタ201A,Cと、これらキャパシタ201A,Cと共にメモリセルを構成するトランジスタ301A,Cが示されている。図1(B)及び(C)では、キャパシタ201A〜Cやトランジスタ301A〜Cに対応する構成要素の参照符号に、添字A〜Cが付してある。
FIG. 1B shows
以下、図1(B)を参照し、かつ、キャパシタ201A及びトランジスタ301Aを例として、各メモリセルの構成について説明する。ただし、以下の説明は、キャパシタ201B,Cやトランジスタ301B,Cなど、本実施形態の半導体装置内のその他の強誘電体キャパシタ201やスイッチングトランジスタ301にも当てはまる。以下の説明では、図1(B)に加え、図1(A)及び(C)についても適宜参照する。
Hereinafter, the structure of each memory cell will be described with reference to FIG. 1B and the
図1(B)には、基板101上に形成されたトランジスタ301Aが示されている。トランジスタ301Aは、基板101上に順に形成されたゲート絶縁膜311Aとゲート電極312Aとを含んでいる。本実施形態では、基板101は、半導体基板、例えば、シリコン基板となっている。また、ゲート絶縁膜311Aは例えばシリコン酸化膜、ゲート電極312Aは例えばポリシリコン層である。
In FIG. 1B, a
図1(B)には更に、基板101内にトランジスタ301Aを挟むよう形成された拡散層1211及び1212が示されている。拡散層1211及び1212の一方は、ソース拡散層として機能し、他方はドレイン拡散層として機能する。拡散層1211及び1212はそれぞれ、本発明の第1及び第2の拡散層の例である。
FIG. 1B further shows diffusion layers 121 1 and 121 2 formed in the
図1(B)には更に、基板101内に形成された拡散層1213が示されている。トランジスタ301Aは、拡散層1211及び1212の間に挟まれており、トランジスタ301Bは、拡散層1212及び1213の間に挟まれている。このように、拡散層1212は、トランジスタ301A及びBにより共用されている。
FIG. 1B further shows a
図1(B)には更に、基板101上にトランジスタ301Aを覆うよう形成された第1の層間絶縁膜131と、第1の層間絶縁膜131上に形成されたキャパシタ201Aが示されている。第1の層間絶縁膜131は、本発明の層間絶縁膜の例である。キャパシタ201Aは、第1の層間絶縁膜131上に順に形成された下部電極(BE:Bottom Electrode)211A、強誘電体膜(FE:Ferroelectric Film)212A、及び上部電極(TE:Top Electrode)213Aを含んでいる。
FIG. 1B further shows a first
本実施形態では、下部電極211Aは、厚さ30nmのバリアメタルTiAlN膜と、厚さ120nmのIr膜が順に積層された積層膜となっている。また、強誘電体膜212Aは、厚さ100nmのPb(ZrXTi1-X)O3膜となっている。また、上部電極213Aは、厚さ10nmのSrRuO3膜と、厚さ70nmのIrO2膜が順に積層された積層膜となっている(なお、SrRuO3膜の図示は省略されている)。
In the present embodiment, the
図1(B)には更に、第1の層間絶縁膜131上にキャパシタ201Aを覆うよう順に形成された水素保護膜151と第2の層間絶縁膜132が示されている。水素保護膜151としては例えば、SiO2膜等のSiOX膜(シリコン酸化膜)、Al2O3膜等のAlXOY膜(アルミニウム酸化膜)、SiAlO膜等のSiAlXOY膜(シリコンアルミニウム酸化膜)、ZrO2膜等のZrOX膜(ジルコニウム酸化膜)、Si3N4膜等のSiXNY膜(シリコン窒化膜)、又はこれらの膜の2つ以上を組み合わせた積層膜が適している。
FIG. 1B further shows a hydrogen
図1(B)には更に、キャパシタ201Aの上部電極213Aの上方に水素保護膜151及び第2の層間絶縁膜132を介して形成された配線層141が示されている。図1(B)では、配線層141のうち、キャパシタ201Aの上部電極213Aと電気的に導通された部分が符号1411で示されており、キャパシタ201Bの上部電極201Bと電気的に導通された部分が符号1412で示されている。配線層141は、M1配線に相当し、本実施形態では、Al(アルミニウム)層となっている。図1(B)には更に、第2の層間絶縁膜132上に配線層141を覆うよう形成された第3の層間絶縁膜133が示されている。
FIG. 1B further shows a
図1(B)には更に、3種類のプラグTWA,V1A,CSFAが示されている。図1(A)から明らかなように、これらのプラグのうち、プラグV1A及びCSFAは、本来図1(B)の断面には現れないプラグである。しかしながら、本実施形態では、説明の便宜上、プラグV1A及びCSFAについても図1(B)に破線で示した。なお、後述の図面でも、本来断面に現れないプラグについては、破線で示すことにする。
FIG. 1B further shows three types of plugs TW A ,
プラグTWAは、図1(B)に示すように、上部電極213A上に形成され、上部電極213Aと配線層1411とを電気的に導通させている(図1(A)も参照)。プラグTWAは、本発明の第1のプラグの例である。本実施形態では、プラグTWAは、W(タングステン)プラグとなっている。
Plug TW A, as shown in FIG. 1 (B), (see FIG. 1 (A) also) which are formed on the
また、プラグV1Aは、図1(B)に示すように、拡散層1211上に形成され、拡散層1211と配線層1411とを電気的に導通させている(図1(A)も参照)。プラグV1Aは、本発明の第2のプラグの例である。本実施形態では、プラグV1Aもまた、W(タングステン)プラグとなっている。
Also, the plug V1 A, as shown in FIG. 1 (B), is formed on the
また、プラグCSFAは、図1(B)に示すように、拡散層1212上に形成され、拡散層1212と下部電極211Aとを電気的に導通させている。より詳細には、プラグCSFAは、図1(C)に示すように、下部電極211Aの側方に配置されており、下部電極211Aの側面と拡散層1212の上面とに接することで、下部電極211Aと拡散層1212とを電気的に導通させている(図1(A)も参照)。プラグCSFAは、本発明の第3のプラグの例である。本実施形態では、プラグCSFAもまた、W(タングステン)プラグとなっている。このように、本実施形態では、プラグTWA,V1A,CSFAは、同じ材料で形成されている。なお、プラグTWA,V1A,CSFAは、いずれもAl(アルミニウム)プラグとしても構わない。
Also, the plug CSF A, as shown in FIG. 1 (B), is formed on the
以上のように、本実施形態の半導体装置は、キャパシタ201A及びトランジスタ301A用のプラグとして、プラグTWA,V1A,CSFAを備えている。一方、図2に示す半導体装置は、キャパシタ201A及びトランジスタ301A用のプラグとして、プラグTWA,V1A,CSA,CSMAを備えている。以下、図2に示す半導体装置の構成について説明する。
As described above, the semiconductor device of this embodiment includes the plugs TW A , V1 A , and CSF A as plugs for the
図2は、比較例の半導体装置の構成を示す平面図及び側方断面図である。図2(A)は、半導体装置の平面図に相当し、図2(B)及び(C)はそれぞれ、図2(A)に示すX−X’線及びY−Y’線に沿った側方断面図に相当する。 2A and 2B are a plan view and a side sectional view showing a configuration of a semiconductor device of a comparative example. 2A corresponds to a plan view of the semiconductor device, and FIGS. 2B and 2C are side views taken along lines XX ′ and YY ′ shown in FIG. 2A, respectively. It corresponds to a sectional view.
図2(B)には、4種類のプラグTWA,V1A,CSA,CSMAが示されている。
FIG. 2B shows four types of plugs TW A ,
プラグTWAは、図2(B)に示すように、上部電極213A上に形成され、上部電極213Aと配線層1411とを電気的に導通させている(図2(A)も参照)。本比較例では、プラグTWAは、Al(アルミニウム)プラグとなっている。
As shown in FIG. 2B, the plug TW A is formed on the
また、図2(B)には、プラグCSAが2個示されており、一方のプラグCSAは、拡散層1211上に形成され、他方のプラグCSAは、拡散層1212上に形成されている。本比較例では、これらプラグCSAは、ポリシリコンプラグとなっている。
In FIG. 2B, two plugs CS A are shown. One plug CS A is formed on the
また、図2(B)には、プラグCSMAが2個示されており、一方のプラグCSMAは、拡散層1211上のプラグCSA上に形成され、他方のプラグCSMAは、拡散層1212上のプラグCSA上に形成されている。本比較例では、これらプラグCSMAは、W(タングステン)プラグとなっている。
Further, in FIG. 2 (B), it is shown two plugs CSM A is one of the plug CSM A is formed on the plug CS A on the
また、プラグV1Aは、図2(B)に示すように、拡散層1211上のプラグCSA及びCSMA上に形成されている。本比較例では、プラグV1Aは、W(タングステン)プラグとなっている。
Also, the plug V1 A, as shown in FIG. 2 (B), are formed on the plug CS A and CSM A on the
その結果、拡散層1211上のプラグCSA,CSMA,及びV1Aは、図2(B)に示すように、拡散層1211と配線層1411とを電気的に導通させている(図2(A)も参照)。
As a result, the plug CS A on the
また、拡散層1212上のプラグCSA及びCSMAは、図2(B)に示すように、拡散層1212と下部電極211Aとを電気的に導通させている。より詳細には、拡散層1212上のプラグCSA及びCSMAは、図2(B),(C)に示すように、下部電極211Aの下方に配置されており、下部電極211Aの下面と拡散層1212の上面とに接することで、下部電極211Aと拡散層1212とを電気的に導通させている。
Also, the plug CS A and CSM A on the
なお、本比較例では、下部電極211Aは、バリアメタルTiAlN膜とIr膜が順に積層された積層膜となっている。また、強誘電体膜212Aは、Pb(ZrXTi1-X)O3膜となっている。また、上部電極213Aは、SrRuO3膜とIrO2膜が順に積層された積層膜となっている。
In this comparative example, the
以下、図1を参照し、本実施形態の半導体装置の利点について説明する。その際、図2に示す比較例の半導体装置についても適宜参照する。 Hereinafter, the advantages of the semiconductor device of this embodiment will be described with reference to FIG. At that time, the semiconductor device of the comparative example shown in FIG.
比較例の半導体装置は、図2のように、キャパシタ201A及びトランジスタ301A用のプラグとして、プラグTWA,V1A,CSA,CSMAを備え、プラグTWA,V1A,CSA,CSMAはそれぞれ、Alプラグ,Wプラグ,ポリシリコンプラグ,Wプラグとなっている。よって、比較例では、これらのプラグを形成する工程(ビア工程)が、TWAの形成工程、V1Aの形成工程、CSAの形成工程、CSMAの形成工程の4工程も必要となる。そのため、比較例では、4工程にも及ぶビア工程に起因するコスト増加や歩留まり低下が問題となる。
As shown in FIG. 2, the semiconductor device of the comparative example includes plugs TW A , V1 A , CS A , CSM A as plugs for the
これに対し、本実施形態の半導体装置は、図1のように、キャパシタ201A及びトランジスタ301A用のプラグとして、プラグTWA,V1A,CSFAを備えている。これにより、本実施形態では、以下のように、キャパシタ201A及びトランジスタ301A用のプラグを形成するビア工程の工程数を減らすことが可能となる。
On the other hand, the semiconductor device of the present embodiment includes plugs TW A , V1 A , and CSF A as plugs for the
第1に、比較例では、拡散層1212上のプラグCSA及びCSMAが、下部電極211Aの下方に配置される。そのため、プラグCSA及びCSMAは、キャパシタ201Aの作製前に形成する必要がある。一方、プラグV1Aは、第2の層間絶縁膜132に埋め込まれるため、キャパシタ201Aの作製後に形成する必要がある。そのため、比較例では、拡散層1211,1212上にプラグを形成するのに、CSAの形成工程、CSMAの形成工程、V1Aの形成工程の3工程が必要となる。
First, in the comparative example, the plug CS A and CSM A on the
これに対し、本実施形態では、拡散層1212上のプラグCSFAは、下部電極211Aの側方に配置される。よって、プラグCSFAは、プラグV1Aと同様、キャパシタ201Aの作製後に形成することが可能である。よって、本実施形態では、拡散層1211上のプラグV1Aの材料と、拡散層1212上のプラグCSFAの材料とを同じにすることで、これらのプラグの形成工程を同一工程とし、これらのプラグの形成工程の工程数を少なくすることが可能となる。実際、本実施形態では、プラグV1Aの材料とプラグCSFAの材料は、共にW(タングステン)となっており、これらのプラグは、後述するように、同一の埋め込み工程により形成される。
In contrast, in the present embodiment, the plug CSF A on the
第2に、比較例では、プラグTWA,V1Aは、それぞれAlプラグ,Wプラグとなっており、互いに異なる材料で形成されている。そのため、比較例では、プラグTWA,V1Aを形成するのに、TWAの形成工程、V1Aの形成工程の2工程が必要となる。 Second, in the comparative example, the plugs TW A and V1 A are Al plugs and W plugs, respectively, and are formed of different materials. Therefore, in the comparative example, in order to form the plugs TW A and V1 A , two steps of forming the TW A and forming the V1 A are necessary.
これに対し、本実施形態では、プラグTWA,V1Aは、共にWプラグとなっており、同じ材料で形成されている。よって、本実施形態では、プラグTWAの形成工程と、プラグV1Aの形成工程とを同一工程とすることで、これらのプラグの形成工程の工程数を少なくすることが可能となる。 On the other hand, in this embodiment, the plugs TW A and V1 A are both W plugs and are formed of the same material. Therefore, in the present embodiment, the step of forming the plug TW A, by a process of forming the plugs V1 A and the same process, it is possible to reduce the number of steps of the plug formation process.
特に、本実施形態では、プラグTWA,V1A,CSFAは、いずれもWプラグとなっており、いずれも同じ材料で形成されている。よって、本実施形態では、プラグTWAの形成工程と、プラグV1Aの形成工程と、プラグCSFAの形成工程とを同一工程とすることで、プラグTWA,V1A,CSFAを1工程で形成することが可能となる。このように、本実施形態では、プラグTWA,V1A,CSFAの材料を同じ材料とすることで、これらのプラグを1工程で形成することが可能となる。
In particular, in this embodiment, the plugs TW A , V1 A , and CSF A are all W plugs, and all are formed of the same material. Therefore, in the present embodiment, the step of forming the plug TW A, the step of forming the plugs V1 A, by a process of forming the plugs CSF A and the same process, the plug TW A, V1 A, the
なお、本実施形態では、上部電極213Aの少なくとも最上位層は、Pt(白金)層等の貴金属層や、IrO2層等の貴金属含有層とすることが望ましい。このような上部電極213Aには、第1に、そのエッチングレートが遅くなり、プラグTWA用のビアホールと、プラグV1A,CSFA用のビアホールを同時に形成することが容易になるという利点がある。第2に、キャパシタ201AのRIE(Reactive Ion Etching)加工の際に、キャパシタ201Aがテーパー形状に加工されやすくなり、下部電極211Aの側面が露出するようプラグCSFA用のビアホールを形成するのが容易になるという利点がある。
In the present embodiment, at least the uppermost layer of the
以上のように、本実施形態には、キャパシタ201A及びトランジスタ301A用のプラグを形成するビア工程の工程数を減らすことが可能となるという利点がある。本実施形態には更に、次のように、キャパシタ201Aの下部電極材料の選択自由度が高くなるという利点がある。
As described above, this embodiment has an advantage that the number of via steps for forming the plug for the
比較例の半導体装置では、COP構造が採用されており、下部電極211Aが、WプラグであるプラグCSMA上に配置されている。この場合、WプラグであるプラグCSMAが酸化により膨張することが問題となる。そのため、比較例では、プラグCSMAの酸化を抑制するため、キャパシタ201Aの下部電極材料として、厚さ100nm以上のIr層及びバリアメタル層(TiAlN等)が必要となる。このように、比較例では、下部電極材料が特定の材料に制限されてしまう。
In the semiconductor device of the comparative example, the COP structure is adopted, and the
これに対し、本実施形態の半導体装置では、COP構造は採用されておらず、下部電極211Aは、プラグCSFAの側方に配置されている。そのため、本実施形態では、下部電極材料は、比較例のように特定の材料に限定されず、様々な材料を採用可能である。本実施形態では、例えば、下部電極211AとしてPt層を採用したり、下部電極211Aを薄膜化することで、強誘電体膜212Aの特性を改善することが可能となる。例えば、下部電極211Aを、厚さ5nmのTi(チタン)膜と厚さ100nmのIr膜とが順に積層された積層膜、又は、厚さ5nmのTi膜と厚さ100nmのPt膜とが順に積層された積層膜とし、強誘電体膜212AをPZT膜とすることで、当該PZT膜の結晶性を良くし、その分極特性を良くすることが可能である。
On the other hand, the COP structure is not adopted in the semiconductor device of this embodiment, and the
なお、本実施形態では、下部電極211Aは、バリアメタルTiAlN膜とIr膜が順に積層された積層膜となっており、下部電極211Aの本体部分(Ir膜)は、バリアメタル層(TiAlN膜)を介して第1の層間絶縁膜131上に形成されている。しかしながら、下部電極211Aは、バリアメタル層を含まず、第1の層間絶縁膜131上に直接形成されていてもよい。
In this embodiment, the
以上のように、本実施形態には、キャパシタ201Aの下部電極材料の選択自由度が高くなり、キャパシタ201Aの特性の改善が可能となるという利点がある。本実施形態は例えば、低容量FeRAM混載デバイスの低コスト化に有効である。
As described above, this embodiment has an advantage that the degree of freedom in selecting the lower electrode material of the
以下、第1実施形態の半導体装置の動作及び構成について、より詳細に説明する。 Hereinafter, the operation and configuration of the semiconductor device of the first embodiment will be described in more detail.
図3は、第1実施形態の半導体装置の動作について説明するための回路図及びグラフである。 FIG. 3 is a circuit diagram and a graph for explaining the operation of the semiconductor device of the first embodiment.
図3(A)に示すように、本実施形態の半導体装置は、TC並列ユニット直列接続型構造を有するChain型FeRAMとなっている。図3(A)には、4組のキャパシタ201及びトランジスタ301からなる4個のメモリセルが示されており、各セル内では、キャパシタ201とトランジスタ301が並列接続されている。
As shown in FIG. 3A, the semiconductor device of this embodiment is a Chain type FeRAM having a TC parallel unit series connection type structure. FIG. 3A shows four memory cells each including four sets of
また、これら4個のセルは、Chainユニットを構成しており、互いに直列接続されている。Chainユニットは、2組以上(例えば8組)のキャパシタ201及びトランジスタ301で構成され、各セル内のキャパシタ201及びトランジスタ301は、同じChainユニットを構成する他のキャパシタ201及びトランジスタ301と直列接続されている。
These four cells constitute a Chain unit and are connected in series with each other. The Chain unit is composed of two or more sets (for example, eight sets) of
図3(A)では、Chainユニットの一端が、プレート線PLに接続されており、他端が、選択トランジスタXを介してビット線BLに接続されている。また、4個のトランジスタ301のゲートには、それぞれワード線WL0〜WL3が接続されており、選択トランジスタXのゲートには、選択線BSが接続されている。
In FIG. 3A, one end of the Chain unit is connected to the plate line PL, and the other end is connected to the bit line BL via the selection transistor X. Further, the word lines WL0 to WL3 are connected to the gates of the four
図3(A)及び(B)は、待機状態(Standby State)の半導体装置の動作を説明するための回路図及びグラフである。図3(B)は、待機状態における強誘電体膜212のヒステリシスの様子を示したP−V図となっており、P,Vはそれぞれ分極,電圧を表している。
3A and 3B are a circuit diagram and a graph for explaining the operation of the semiconductor device in the standby state. FIG. 3B is a PV diagram showing the state of hysteresis of the
待機状態では、各トランジスタ301はON状態となっている。よって、各キャパシタ201の両電極(211,213)は、電気的にショートしており、これら電極間に電圧は掛かっていない。また、選択トランジスタXは、OFF状態となっている。
In the standby state, each
図3(C)及び(D)は、動作状態(Active State)の半導体装置の動作を説明するための回路図及びグラフである。図3(D)は、動作状態における強誘電体膜212のヒステリシスの様子を示したP−V図となっている。
FIGS. 3C and 3D are a circuit diagram and a graph for explaining the operation of the semiconductor device in the active state. FIG. 3D is a PV diagram showing the state of hysteresis of the
動作状態では、選択セルのトランジスタ301及びキャパシタ201(それぞれY,Zで示されている)がOFF状態となり、プレート線PLに電圧Vintが印加される。これにより、キャパシタZに電圧が掛かり、その信号がビット線BLに流れる。なお、選択トランジスタXは、ON状態となっている。
In the operating state, the
図4は、第1実施形態の半導体装置内のChainユニットの構成を示す側方断面図である。 FIG. 4 is a side sectional view showing the configuration of the Chain unit in the semiconductor device of the first embodiment.
図4では、8組のキャパシタ201及びトランジスタ301からなる8個のメモリセルが、チェーン状に繋がっており、1個のChainユニットを構成している。
In FIG. 4, eight memory cells including eight sets of
図4には更に、配線層M1〜M3が示されている。配線層M3には、プレート線PL、ワード線WL0〜7、選択線BS等が設けられており、配線層M2には、ビット線BLが設けられている。 FIG. 4 further shows wiring layers M1 to M3. The wiring layer M3 is provided with plate lines PL, word lines WL0 to WL7, selection lines BS, and the like, and the wiring layer M2 is provided with bit lines BL.
プレート線PLは、プラグPPLを介して配線層M1に電気的に接続されており、ビット線BLは、プラグPBLやブロック選択部を介して配線層M1に電気的に接続されている。本実施形態では、上記動作状態における信号は、ブロック選択部及びプラグPBLを介してビット線BLに取り出される構造となっている。なお、図1に示す配線層141は、配線層M1に設けられている。
The plate line PL is electrically connected to the wiring layer M1 via the plug PPL , and the bit line BL is electrically connected to the wiring layer M1 via the plug PBL and the block selection unit. In the present embodiment, the signal in the above operation state is extracted to the bit line BL via the block selection unit and the plug PBL . Note that the
以上のように、本実施形態では、TC並列ユニット直列接続型構造が採用されており、本実施形態の半導体装置は、Chain型FeRAMとなっている。しかしながら、本実施形態は、Chain型FeRAM以外の半導体装置に対しても有効であり、本実施形態の半導体装置は、Chain型FeRAM以外のデバイスであっても構わない。 As described above, in the present embodiment, the TC parallel unit series connection structure is adopted, and the semiconductor device of the present embodiment is a Chain-type FeRAM. However, the present embodiment is also effective for semiconductor devices other than Chain type FeRAM, and the semiconductor device of this embodiment may be a device other than Chain type FeRAM.
なお、図4は、図1(A)に示すX−X’線に沿った側方断面図となっている。よって、図1(A)では、キャパシタ201A,B及びトランジスタ301A,Bが、1つのChainユニットを構成し、キャパシタ201C,D及びトランジスタ301C,Dが、別のChainユニットを構成している。図1(B)では、キャパシタ201Aとトランジスタ301Aが、配線層1411、拡散層1211及び1222、及びプラグTWA,V1A,及びCSFAにより、互いに並列接続されている。
FIG. 4 is a side sectional view along the line XX ′ shown in FIG. Therefore, in FIG. 1A, the
以下、第1実施形態及び比較例の半導体装置の製造方法について説明する。 Hereinafter, the manufacturing method of the semiconductor device of 1st Embodiment and a comparative example is demonstrated.
図5及び図6は、第1実施形態の半導体装置の製造方法を示す側方断面図である。図5及び図6に示す各図は、図1(A)に示すX−X’線に沿った側方断面図となっている。 5 and 6 are side sectional views showing the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment. Each of the drawings shown in FIGS. 5 and 6 is a side sectional view taken along line X-X ′ shown in FIG.
まず、図5(A)に示すように、基板101上に、ゲート絶縁膜311、ゲート電極312等を含むスイッチングトランジスタ301を形成する。次に、図5(A)に示すように、基板101内に拡散層121を形成する。次に、図5(A)に示すように、基板101上に、トランジスタ301を覆うよう第1の層間絶縁膜131を堆積し、その後、CMP(化学機械研磨)により、第1の層間絶縁膜131を平坦化する。次に、図5(A)に示すように、第1の層間絶縁膜131上に、下部電極211を形成するための下部電極材料401と、強誘電体膜212を形成するための強誘電体材料402と、上部電極213を形成するための上部電極材料403を順に堆積する。
First, as shown in FIG. 5A, a switching
なお、図1(A)及び(C)に示すSTI層111については、トランジスタ301の形成前に、基板101上に形成する。
Note that the
次に、図5(B)に示すように、上部電極材料403上に、キャパシタ加工用のマスク層411を形成する。マスク層411は、上部電極材料403上にマスク材を堆積し、当該マスク材を、キャパシタ加工用の形状にパターニングすることで形成される。
Next, as shown in FIG. 5B, a capacitor
マスク層411はここでは、ハードマスク層である。マスク層411の例としては、SiO2膜や、TiAlN膜とSiO2膜とが順に積層された積層膜が挙げられる。マスク層411のその他の例としては、SiO2膜等のSiOX膜(シリコン酸化膜)、Al2O3膜等のAlXOY膜(アルミニウム酸化膜)、SiAlO膜等のSiAlXOY膜(シリコンアルミニウム酸化膜)、ZrO2膜等のZrOX膜(ジルコニウム酸化膜)、Si3N4膜等のSiXNY膜(シリコン窒化膜)、TiAl0.5N0.5膜等のTiAlXNY膜(チタンアルミニウム酸化膜)、又はこれらの膜の2つ以上を組み合わせた積層膜等が挙げられる。
Here, the
次に、図5(C)に示すように、高温RIEにより、下部電極材料401、強誘電体材料402、及び上部電極材料403のエッチング加工を行い、下部電極211、強誘電体膜212、及び上部電極213を含む強誘電体キャパシタ201を形成する。当該RIEにより、キャパシタ201がテーパー形状に加工される。
Next, as shown in FIG. 5C, the
なお、高温RIEを300℃以上で行う場合には、マスク層411はハードマスク層とすることが適している。マスク層411をハードマスク層とする場合には、マスク層411は、キャパシタ形成後に除去してもよいし残存させてもよい。本実施形態では、マスク層411は、キャパシタ形成後に除去するものとする(図6(A)参照)。
Note that when the high temperature RIE is performed at 300 ° C. or higher, the
次に、図6(A)に示すように、第1の層間絶縁膜131上に、キャパシタ201を覆うように、水素保護膜151及び第2の層間絶縁膜132を順に堆積し、その後、CMPにより、第2の層間絶縁膜132を平坦化する。
Next, as shown in FIG. 6A, a hydrogen
次に、図6(A)に示すように、PEP(Photo Engraving Process)及びRIEにより、プラグTW,V1,CSF用のビアホールを形成する。プラグTW用のビアホールは、第2の層間絶縁膜132及び水素保護膜151を貫通し、上部電極213が露出するよう形成される。また、プラグV1,CSF用のビアホールは、第2の層間絶縁膜132、水素保護膜151、及び第1の層間絶縁膜131を貫通し、拡散層121が露出するよう形成される。特に、プラグCSF用のビアホールは、下部電極211の側面が露出するように形成される。
Next, as shown in FIG. 6A, via holes for the plugs TW, V1, and CSF are formed by PEP (Photo Engraving Process) and RIE. The via hole for the plug TW is formed so as to penetrate the second
なお、工程短縮の観点から言うと、プラグTW,V1,CSF用のビアホールは、同一のPEP工程及び同一のRIE工程により形成することが望ましい。ただし、水素保護膜151のRIEエッチングレートが、第1及び第2の層間絶縁膜131,132のRIEエッチングレートよりも小さい場合(例えば1/4以下の場合)等には、これらプラグのPEP工程及びRIE工程は、別工程にする場合もある。
From the viewpoint of process shortening, the via holes for the plugs TW, V1, and CSF are preferably formed by the same PEP process and the same RIE process. However, when the RIE etching rate of the hydrogen
次に、図6(A)に示すように、W−CVD(化学気相成長)により、第2の層間絶縁膜132上にW(タングステン)材料を堆積し、プラグTW,V1,CSF用のビアホールに同じプラグ材料を埋め込む。次に、CMPにより当該W材料を平坦化して、図6(A)に示すように、プラグTW,V1,CSFを形成する。
Next, as shown in FIG. 6A, a W (tungsten) material is deposited on the second
このように、本実施形態では、プラグTW,V1,CSFが、同一の埋め込み工程により形成される。これにより、本実施形態では、プラグTW,V1,CSF用のビアホールへのプラグ材の埋め込みを、1工程で行うことが可能となる。なお、図6(A)の工程では、プラグTW,V1,CSF用のプラグ材として、Al(アルミニウム)材料を採用しても構わない。 Thus, in this embodiment, the plugs TW, V1, and CSF are formed by the same embedding process. As a result, in this embodiment, the plug material can be embedded in the via holes for the plugs TW, V1, and CSF in one step. In the step of FIG. 6A, an Al (aluminum) material may be employed as the plug material for the plugs TW, V1, and CSF.
また、本実施形態では、プラグTW,V1,CSFの上面の高さは、上記の平坦化工程により、図6(A)に示すように、同じ高さとなり、いずれも第2の層間絶縁膜132の上面と同じ高さとなる。 In the present embodiment, the heights of the upper surfaces of the plugs TW, V1, and CSF are the same as shown in FIG. 6A by the above-described planarization process, and all of them are the second interlayer insulating film. It becomes the same height as the upper surface of 132.
また、本実施形態では、プラグCSF用のビアホールが、下部電極211の側面が露出するよう形成されることに起因して、プラグCSFの形状が、下部電極211の上方から下方にかけてすぼまっている(図1(C)参照)。即ち、プラグCSFの平面形状が、下部電極211の上方から下方にかけて小さくなっている。
Further, in the present embodiment, the via hole for the plug CSF is formed so that the side surface of the
次に、図6(B)に示すように、第2の層間絶縁膜132上に、M1配線に相当する配線層141を形成する。配線層141はここでは、Al(アルミニウム)層である。次に、図6(B)に示すように、第2の層間絶縁膜132上に、配線層141を覆うように第3の層間絶縁膜133を形成する。なお、配線層141をダマシン法で形成する場合には、配線層141は、第3の層間絶縁膜133の形成後に形成される。
Next, as illustrated in FIG. 6B, a
このようにして、図6(B)に示すように、基板101上に、メモリセルを構成する強誘電体キャパシタ201及びスイッチングトランジスタ301が形成される。図6(B)には更に、同じ製造工程により基板101上に形成された周辺トランジスタ501が示されている。周辺トランジスタ501は、基板101上に順に形成されたゲート絶縁膜511とゲート電極512とを含んでいる。
In this way, as shown in FIG. 6B, the
なお、本実施形態では、同じメモリセル用のプラグTWとプラグV1は、配線層141により電気的に導通される(図1(A)参照)。一方、プラグTWとプラグV1とを導通する配線層141は、同じメモリセル用のプラグCSFとは電気的に導通されず、第3の層間絶縁膜133により電気的に絶縁される(図1(A),(C)参照)。このように、本実施形態では、プラグCSFは、同じメモリセル用のプラグTW,V1とは電気的に絶縁される。
In the present embodiment, the plug TW and the plug V1 for the same memory cell are electrically connected by the wiring layer 141 (see FIG. 1A). On the other hand, the
また、図6(B)では、プラグCSF上に第3の層間絶縁膜133が形成されているが、セルサイズが許す場合には、プラグCSF上に配線層141を配置してもよい。ただし、この場合には、配線層141をパターニングする際に、プラグCSF上に配置される配線部分と、同じメモリセル用のプラグTW,V1上に配置される配線部分とを分断し、これらの配線部分同士を電気的に絶縁する必要がある。
In FIG. 6B, the third
このような構造を有する配線層141の例を、図7に示す。図7は、図1の半導体装置の構成の変形例を示す平面図及び側方断面図である。
An example of the
図7(B)及び(C)では、配線層141は、プラグTWA及びV1A上に配置され、プラグTWAとプラグV1Aとを電気的に導通させる部分1411と、プラグCSFA上に配置され、プラグCSFAと電気的に導通された部分1413とを含んでおり、部分1411と部分1413は、互いに分断されている(図7(A)も参照)。なお、部分1411は、本発明の第1の部分の例であり、部分1413は、本発明の第2の部分の例である。
In FIG. 7 (B) and (C), the
図1の場合には、配線層141のエッチング加工の際、プラグTW,V1,CSF上の配線層141のうち、プラグCSF上の配線層141のみが除去され、その結果、プラグCSFが露出することになる。この際、プラグCSFは、1〜20nm程度オーバーエッチングされる可能性がある。
In the case of FIG. 1, when the
これに対し、図7の場合には、配線層141のエッチング加工の際、プラグTW,V1,CSF上の配線層141はいずれも除去されない。そのため、プラグTW,V1,CSFはいずれもオーバーエッチングされずにすむ。
On the other hand, in the case of FIG. 7, when the
図1及び図7では、プラグ材料の平坦化工程(図6(A))に起因して、プラグCSFの上面の高さは、プラグTW,V1の上面の高さとほぼ同じ高さとなっている。ただし、図1では、上記のオーバーエッチングに起因して、プラグCSFの上面の高さは、一般に、プラグTW,V1の上面の高さとは厳密には等しくなく、プラグTW,V1の上面の高さよりもわずかに低くなっている。よって、図7の場合には、プラグCSFの上面の高さは、プラグTW,V1の上面の高さと比較的厳密に等しくなっているのに対し、図1の場合には、プラグCSFの上面の高さは、プラグTW,V1の上面の高さとほぼ等しくなるに留まる。 In FIGS. 1 and 7, due to the flattening process of the plug material (FIG. 6A), the height of the upper surface of the plug CSF is substantially the same as the height of the upper surfaces of the plugs TW and V1. . However, in FIG. 1, due to the above-described over-etching, the height of the upper surface of the plug CSF is generally not exactly equal to the height of the upper surface of the plugs TW and V1, and the height of the upper surface of the plugs TW and V1. It is slightly lower than this. Therefore, in the case of FIG. 7, the height of the upper surface of the plug CSF is relatively strictly equal to the height of the upper surfaces of the plugs TW and V1, whereas in the case of FIG. Remains substantially equal to the height of the upper surface of the plugs TW, V1.
続いて、比較例の半導体装置の製造方法について説明する。 Then, the manufacturing method of the semiconductor device of a comparative example is demonstrated.
図8及び図9は、比較例の半導体装置の製造方法を示す側方断面図である。図8及び図9に示す各図は、図2(A)に示すX−X’線に沿った側方断面図となっている。 8 and 9 are side sectional views showing a method for manufacturing a semiconductor device of a comparative example. Each of the drawings shown in FIGS. 8 and 9 is a side sectional view taken along line X-X ′ shown in FIG.
第1実施形態と比較例との違いは、第1に、図8(A)に示す段階において、第1の層間絶縁膜131内にプラグCS及びCSMが形成される点にある。プラグCSはここではポリシリコンプラグであり、プラグCSMはここではWプラグである。
First, the difference between the first embodiment and the comparative example is that plugs CS and CSM are formed in the first
なお、下部電極材料401、強誘電体材料402、及び上部電極材料403は、図8(A)に示す段階において、プラグCS及びCSMの形成後に堆積される。これにより、キャパシタ201を、図8(C)に示すように、プラグCS及びCSM上に形成することが可能となる。
Note that the
第1実施形態と比較例との違いは、第2に、図9(A)及び(B)に示すように、プラグV1とプラグTWとが、別々の埋め込み工程により形成される点にある。プラグV1はここではWプラグであり、プラグTWはここではAlプラグである。 Second, the difference between the first embodiment and the comparative example is that, as shown in FIGS. 9A and 9B, the plug V1 and the plug TW are formed by separate embedding processes. The plug V1 is a W plug here, and the plug TW is an Al plug here.
以上の結果、比較例では、プラグTW,V1,CS,CSMが、4工程の埋め込み工程により形成される。これに対し、第1実施形態では、プラグTW,V1,CSFが1工程の埋め込み工程により形成される。このことから、比較例と比較した第1実施形態の利点が理解される。 As a result, in the comparative example, the plugs TW, V1, CS, and CSM are formed by four embedding processes. On the other hand, in the first embodiment, the plugs TW, V1, and CSF are formed by one embedding process. From this, the advantage of 1st Embodiment compared with a comparative example is understood.
最後に、図1を参照し、本実施形態の半導体装置及びその製造方法の作用効果について説明する。 Finally, with reference to FIG. 1, the operation effect of the semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present embodiment will be described.
以上のように、本実施形態では、強誘電体キャパシタ201及びスイッチングトランジスタ301用のプラグとして、プラグTW,V1,CSFが採用される。そして、プラグTWは、上部電極213上に形成され、上部電極213と配線層141とを電気的に導通させる。また、プラグV1は、第1の拡散層121上に形成され、第1の拡散層121と配線層141とを電気的に導通させる。また、プラグCSFは、第2の拡散層121上に形成され、かつ下部電極211の側方に配置され、下部電極211と第2の拡散層121とを電気的に導通させる。
As described above, in this embodiment, the plugs TW, V1, and CSF are employed as the plugs for the
これにより、本実施形態では、強誘電体キャパシタ201及びスイッチングトランジスタ301用のプラグを形成する工程の工程数を削減することが可能となる。更には、強電体キャパシタ201の下部電極材料の選択自由度が高くなり、強誘電体キャパシタ201の特性の改善が可能となる。
Thereby, in the present embodiment, it is possible to reduce the number of steps for forming the
なお、本実施形態のプラグCSFは、下部電極211と第2の拡散層121とを電気的に導通させる目的で設けられている。よって、プラグCSFのうち、下部電極211の上面よりも上方に位置する部分は、この目的を達成する上では不要である。しかしながら、本実施形態では、プラグCSFが、強誘電体キャパシタ201や第2の層間絶縁膜132の形成後に形成されることに起因して、プラグCSFの上面の高さは、下部電極211の上面より高くなっており、第2の層間絶縁膜132の上面とほぼ同じ高さとなっている。
Note that the plug CSF of the present embodiment is provided for the purpose of electrically connecting the
以下、本発明の第2から第5実施形態について説明する。これらの実施形態は、第1実施形態の変形例であり、これらの実施形態については、第1実施形態との相違点を中心に説明する。 Hereinafter, second to fifth embodiments of the present invention will be described. These embodiments are modifications of the first embodiment, and these embodiments will be described with a focus on differences from the first embodiment.
(第2実施形態)
図10は、第2実施形態の半導体装置の構成を示す平面図及び側方断面図である。
(Second Embodiment)
FIG. 10 is a plan view and a side sectional view showing the configuration of the semiconductor device of the second embodiment.
第1実施形態(図1)では、プラグTW,V1,CSFは、いずれもWプラグとなっている。これに対し、第2実施形態(図10)では、プラグV1とプラグCSFはWプラグとなっているが、プラグTWはAlプラグとなっている。第2実施形態において、W(タングステン)及びAl(アルミニウム)のうちのいずれか一方は、本発明の第1の材料の例であり、他方は本発明の第2の材料の例である。 In the first embodiment (FIG. 1), the plugs TW, V1, and CSF are all W plugs. On the other hand, in the second embodiment (FIG. 10), the plug V1 and the plug CSF are W plugs, but the plug TW is an Al plug. In the second embodiment, one of W (tungsten) and Al (aluminum) is an example of the first material of the present invention, and the other is an example of the second material of the present invention.
なお、図1および図10では、図1に示すプラグTWがWプラグ、図10に示すプラグTWがAlプラグであることを区別する意味で、図1に示すプラグTWは、符号「TW」で示され、図10に示すプラグTWは、符号「TW’」で示されている。しかしながら、以下の説明では、説明を簡潔にするため、どちらのプラグについても「プラグTW」と表記する。 In FIG. 1 and FIG. 10, the plug TW shown in FIG. 1 is distinguished from the W plug, and the plug TW shown in FIG. The plug TW shown in FIG. 10 is indicated by the symbol “TW ′”. However, in the following description, for the sake of brevity, both plugs are referred to as “plug TW”.
以上のように、第2実施形態では、プラグV1,CSFをWプラグとし、プラグTWをAlプラグとする。そのため、第2実施形態では、プラグTW,V1,CSFを形成する工程の工程数が、第1実施形態に比べて増加する。しかしながら、第2実施形態では、プラグV1,CSFとプラグTWとを別々の埋め込み工程で形成するため、プラグTW用のプラグ材の埋め込みによるキャパシタ201へのダメージを抑制することが可能となる。
As described above, in the second embodiment, the plugs V1 and CSF are W plugs, and the plug TW is an Al plug. Therefore, in the second embodiment, the number of steps for forming the plugs TW, V1, and CSF is increased as compared with the first embodiment. However, in the second embodiment, the plugs V1 and CSF and the plug TW are formed by separate embedding processes, so that damage to the
なお、プラグTWを形成する際のAl材料の埋め込みは、キャパシタ201へのダメージの少ないAlリフロー法で行うことが望ましい。また、プラグ及び配線層の形成は、プラグV1及びCSF用のビアホールの開口、プラグV1及びCSF用のビアホールへのW材料の埋め込み、W材料のCMP、プラグTW用のビアホールの開口、プラグTW用のビアホールへのAl材料の埋め込み、Al材料のCMP、配線層141の形成の順で行うことが望ましい。
Note that the Al material is preferably embedded in forming the plug TW by an Al reflow method with little damage to the
また、第2実施形態では、プラグV1のみをWプラグとし、プラグTW,CSFをAlプラグとしてもよい。理由は、プラグTW用のプラグ材の埋め込みが、キャパシタ201の上部電極213にダメージを与えるのと同様に、プラグCSF用のプラグ材の埋め込みが、キャパシタ201の下部電極211にダメージを与える可能性があるからである。第2実施形態では、プラグV1をWプラグとし、プラグTW,CSFをAlプラグとすることで、プラグTW及びCSF用のプラグ材の埋め込みによるキャパシタ201へのダメージを抑制することが可能となる。
In the second embodiment, only the plug V1 may be a W plug, and the plugs TW and CSF may be Al plugs. The reason is that the embedding of the plug material for the plug TW may damage the
この場合、プラグCSF用のAl材料の埋め込みは、プラグTW用のAl材料の埋め込みと同様、Alリフロー法で行うことが望ましい。この際、これらの埋め込みは、同一の埋め込み工程により行うことが望ましい。また、プラグ及び配線層の形成は、プラグV1用のビアホールの開口、プラグV1用のビアホールへのW材料の埋め込み、W材料のCMP、プラグTW及びCSF用のビアホールの開口、プラグTW及びCSF用のビアホールへのAl材料の埋め込み、Al材料のCMP、配線層141の形成の順で行うことが望ましい。
In this case, it is desirable that the Al material for the plug CSF is embedded by the Al reflow method as in the case of the Al material for the plug TW. At this time, it is desirable to perform the embedding by the same embedding process. Also, the plug and wiring layer are formed by opening a via hole for the plug V1, embedding a W material in the via hole for the plug V1, CMP for the W material, opening a via hole for the plug TW and CSF, and for the plug TW and CSF. It is desirable to bury the Al material in the via hole, perform CMP of the Al material, and form the
図11及び図12は、第2実施形態の半導体装置の製造方法を示す側方断面図である。 11 and 12 are side sectional views showing the method for manufacturing the semiconductor device of the second embodiment.
本実施形態では、図11(A)〜(C)に示す工程については、図6(A)〜(C)に示す工程と同様に行う。 In the present embodiment, the steps shown in FIGS. 11A to 11C are performed in the same manner as the steps shown in FIGS. 6A to 6C.
本実施形態では次に、図12(A)に示すように、第1の層間絶縁膜131上に、キャパシタ201を覆うように、水素保護膜151及び第2の層間絶縁膜132を順に堆積し、その後、CMPにより、第2の層間絶縁膜132を平坦化する。
In this embodiment, next, as shown in FIG. 12A, a hydrogen
次に、図12(A)に示すように、PEP及びRIEにより、プラグV1,CSF用のビアホールを形成する。プラグV1,CSF用のビアホールは、同時に形成しても別々に形成してもよいが、工程短縮の観点から言うと、同一のPEP工程及び同一のRIE工程により同時に形成することが望ましい。 Next, as shown in FIG. 12A, via holes for the plugs V1 and CSF are formed by PEP and RIE. The via holes for the plugs V1 and CSF may be formed at the same time or separately, but from the viewpoint of shortening the process, it is desirable to form them simultaneously by the same PEP process and the same RIE process.
次に、図12(A)に示すように、W−CVDにより、第2の層間絶縁膜132上にW材料を堆積し、プラグV1,CSF用のビアホールに同じプラグ材料を埋め込む。次に、CMPにより当該W材料を平坦化して、図12(A)に示すように、プラグV1,CSFを形成する。このように、本実施形態では、プラグV1,CSFが、同一の埋め込み工程により形成される。
Next, as shown in FIG. 12A, a W material is deposited on the second
次に、図12(B)に示すように、PEP及びRIEにより、プラグTW用のビアホールを形成する。 Next, as shown in FIG. 12B, a via hole for the plug TW is formed by PEP and RIE.
次に、図12(B)に示すように、Alリフロー法により、第2の層間絶縁膜132上にAl材料を堆積し、プラグTW用のビアホールにプラグ材料を埋め込む。次に、CMPにより当該Al材料を平坦化して、図12(B)に示すように、プラグTWを形成する。このように、本実施形態では、プラグTWが、プラグV1及びCSFとは別の埋め込み工程により形成される。
Next, as shown in FIG. 12B, an Al material is deposited on the second
本実施形態では次に、図12(C)に示す工程を、図6(B)に示す工程と同様に行う。このようにして、図12(C)に示すように、基板101上に、メモリセルを構成する強誘電体キャパシタ201及びスイッチングトランジスタ301が形成される。
Next, in the present embodiment, the process shown in FIG. 12C is performed in the same manner as the process shown in FIG. In this manner, as shown in FIG. 12C, the
以上のように、本実施形態では、強誘電体キャパシタ201及びスイッチングトランジスタ301用のプラグとして、プラグTW,V1,CSFが採用される。そして、プラグTWは、上部電極213上に形成され、上部電極213と配線層141とを電気的に導通させる。また、プラグV1は、第1の拡散層121上に形成され、第1の拡散層121と配線層141とを電気的に導通させる。また、プラグCSFは、第2の拡散層121上に形成され、かつ下部電極211の側方に配置され、下部電極211と第2の拡散層121とを電気的に導通させる。
As described above, in this embodiment, the plugs TW, V1, and CSF are employed as the plugs for the
これにより、本実施形態では、第1実施形態と同様に、強誘電体キャパシタ201及びスイッチングトランジスタ301用のプラグを形成する工程の工程数を削減することが可能となる。更には、強電体キャパシタ201の下部電極材料の選択自由度が高くなり、強誘電体キャパシタ201の特性の改善が可能となる。
Thereby, in this embodiment, it is possible to reduce the number of steps of forming the
また、第1実施形態では、プラグTW,V1,CSFは、いずれもWプラグであるのに対し、本実施形態では、プラグV1及びCSFはWプラグ、プラグTWはAlプラグとなっている。あるいは、本実施形態では、プラグV1はWプラグ、プラグTW及びCSFはAlプラグとなっている。これにより、本実施形態では、プラグTW用のプラグ材、あるいはプラグTW及びCSF用のプラグ材の埋め込みによる強誘電体キャパシタ201へのダメージを抑制することが可能となる。
In the first embodiment, the plugs TW, V1, and CSF are all W plugs. In the present embodiment, the plugs V1 and CSF are W plugs, and the plug TW is an Al plug. Alternatively, in the present embodiment, the plug V1 is a W plug, and the plugs TW and CSF are Al plugs. Thereby, in this embodiment, it is possible to suppress damage to the
なお、本実施形態では、W(タングステン)及びAl(アルミニウム)の一方を、本発明の第1の材料の例とし、他方を本発明の第2の材料の例としたが、第1及び第2の材料は、W(タングステン)やAl(アルミニウム)以外の材料であっても構わない。また、第1実施形態におけるプラグTW,V1,CSFの材料も、W(タングステン)以外の材料であっても構わない。 In this embodiment, one of W (tungsten) and Al (aluminum) is an example of the first material of the present invention, and the other is an example of the second material of the present invention. The material of 2 may be a material other than W (tungsten) or Al (aluminum). The material of the plugs TW, V1, and CSF in the first embodiment may also be a material other than W (tungsten).
(第3実施形態)
図13は、第3実施形態の半導体装置の構成を示す平面図及び側方断面図である。
(Third embodiment)
FIG. 13 is a plan view and a side sectional view showing the configuration of the semiconductor device of the third embodiment.
図1(B)に示すように、第1実施形態では、キャパシタ201Aは、隣接する別のキャパシタ201Bとキャパシタ対を形成しており、キャパシタ201Aの下部電極211Aと、キャパシタ201Bの下部電極211Bとが短絡されている。より詳細には、当該キャパシタ対では、キャパシタ201Aの下部電極211Aと、キャパシタ201Bの下部電極211Bとが一体化されている。
As shown in FIG. 1B, in the first embodiment, the
また、図1(B)に示すように、第1実施形態では、プラグCSFが、キャパシタ201と1対1で対応している。例えば、プラグCSFAは、キャパシタ201Aと1対1で対応しており、下部電極211Aに電気接続されている。同様に、プラグCSFBは、キャパシタ201Bと1対1で対応しており、下部電極211Bに電気接続されている。第1実施形態では、図1(A)に示すように、4個のメモリセルに対し、4個のプラグCSFが設けられている。
Further, as shown in FIG. 1B, in the first embodiment, the plug CSF has a one-to-one correspondence with the
そして、第3実施形態では、第1実施形態と同様、図13(B)に示すように、キャパシタ201Aは、隣接する別のキャパシタ201Bとキャパシタ対を形成しており、キャパシタ201Aの下部電極211Aと、キャパシタ201Bの下部電極211Bとが短絡されている。
In the third embodiment, as in the first embodiment, as shown in FIG. 13B, the
しかしながら、第3実施形態では、第1実施形態とは異なり、図13(B)に示すように、プラグCSFが、キャパシタ対を構成する2つのキャパシタ201により共有されている。例えば、プラグCSFABは、キャパシタ201A,Bに共有されており、下部電極211A,Bに電気接続されている。第3実施形態では、図13(A)に示すように、4個のメモリセルに対し、2個のプラグCSFが設けられている。
However, in the third embodiment, unlike the first embodiment, as shown in FIG. 13B, the plug CSF is shared by the two
図13(B)では、キャパシタ201Aとキャパシタ201Bとの境界が、Bで示されている。図13(B)に示すように、キャパシタ201A,B用の共通のCSFは、境界Bの近傍に配置されている。より詳細には、このCSFは、境界Bの端部の近傍に、キャパシタ201A,Bの下部電極211A,Bに接するよう配置されている。図14(B)では、同じメモリセル用のプラグTWとプラグCSFとの間の間隔が、矢印Aで示されている。
In FIG. 13B, the boundary between the
ここで、第1実施形態と第3実施形態とを比較する。 Here, the first embodiment and the third embodiment are compared.
第1実施形態では、プラグTW,CSFを同時形成するため、プラグTWとプラグCSFとの間の間隔は、最小デザインルールの間隔までしか狭められない。これに対し、第3実施形態では、プラグCSFを、キャパシタ対を構成するキャパシタ201同士の境界近傍に配置するため、各メモリセルのY−Y’線方向のサイズを小さくすることができる。これにより、第3実施形態では、半導体装置のチップサイズを縮小し、半導体装置のコストを削減することが可能となる。
In the first embodiment, since the plugs TW and CSF are formed at the same time, the interval between the plug TW and the plug CSF can be narrowed only to the interval of the minimum design rule. On the other hand, in the third embodiment, since the plug CSF is disposed in the vicinity of the boundary between the
以上のように、本実施形態では、プラグCSFが、キャパシタ対を構成するキャパシタ201同士により共有され、これらのキャパシタ201の境界近傍に配置される。これにより、本実施形態では、第1実施形態よりも半導体面積のチップサイズを縮小し、半導体装置のコストを削減することが可能となる。
As described above, in the present embodiment, the plug CSF is shared by the
(第4実施形態)
図14は、第4実施形態の半導体装置の構成を示す平面図及び側方断面図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 14 is a plan view and a side sectional view showing the configuration of the semiconductor device of the fourth embodiment.
第3実施形態では、図13(B)に示すように、キャパシタ201Aは、隣接する別のキャパシタ201Bとキャパシタ対を形成しており、キャパシタ201Aの下部電極211Aと、キャパシタ201Bの下部電極211Bとが短絡されている。より詳細には、当該キャパシタ対では、キャパシタ201Aの下部電極211Aと、キャパシタ201Bの下部電極211Bとが一体化されている。
In the third embodiment, as shown in FIG. 13B, the
同様に、第4実施形態では、図14(B)に示すように、キャパシタ201Aは、隣接する別のキャパシタ201Bとキャパシタ対を形成しており、キャパシタ201Aの下部電極211Aと、キャパシタ201Bの下部電極211Bとが短絡されている。
Similarly, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 14B, the
しかしながら、第4実施形態では、第3実施形態とは異なり、図14(B)に示すように、当該キャパシタ対において、キャパシタ201Aの下部電極211Aと、キャパシタ201Bの下部電極211Bとが分断されている。
However, in the fourth embodiment, unlike the third embodiment, as shown in FIG. 14B, in the capacitor pair, the
しかしながら、第4実施形態では、図14(A),(B)に示すように、プラグCSFABが、キャパシタ201Aとキャパシタ201Bとの間に配置されており、キャパシタ201Aの下部電極211Aとキャパシタ201Bの下部電極211Bとを電気的に導通させている。これにより、第4実施形態では、キャパシタ201Aの下部電極211Aと、キャパシタ201Bの下部電極211Bとが短絡されている。
However, in the fourth embodiment, as shown in FIGS. 14A and 14B, the plug CSF AB is disposed between the
第4実施形態では、プラグCSFは、キャパシタ対を構成するキャパシタ間に配置される。これにより、各メモリセルのX−X’線方向のサイズは大きくなる。しかしながら、第4実施形態では、図14(A)に示すように、プラグCSFに加えて、プラグV1もX−X’線方向に隣接するキャパシタ間に配置することで、各メモリセルのY−Y’線方向のサイズを小さくすることができる。これにより、第4実施形態では、半導体装置のチップサイズを縮小し、半導体装置のコストを削減することが可能となる。 In the fourth embodiment, the plug CSF is disposed between the capacitors constituting the capacitor pair. This increases the size of each memory cell in the X-X ′ line direction. However, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 14A, in addition to the plug CSF, the plug V1 is also arranged between capacitors adjacent in the XX ′ line direction, so that the Y− The size in the Y ′ line direction can be reduced. Thus, in the fourth embodiment, it is possible to reduce the chip size of the semiconductor device and reduce the cost of the semiconductor device.
以上のように、本実施形態では、プラグCSFが、キャパシタ対を構成するキャパシタ201同士により共有され、これらのキャパシタ201の間に配置される。これにより、本実施形態では、第1実施形態よりも半導体面積のチップサイズを縮小し、半導体装置のコストを削減することが可能となる。
As described above, in the present embodiment, the plug CSF is shared by the
(第5実施形態)
図15は、第5実施形態の半導体装置の構成を示す平面図及び側方断面図である。
(Fifth embodiment)
FIG. 15 is a plan view and a side sectional view showing a configuration of the semiconductor device of the fifth embodiment.
第1〜第4実施形態の半導体装置が、Chain型FeRAMとなっているのに対し、第5実施形態の半導体装置は、非Chain型のFeRAMとなっている。このように、本発明は、Chain型FeRAMだけでなく、非Chain型のFeRAMに対してもも有効である。 The semiconductor device of the first to fourth embodiments is a Chain type FeRAM, whereas the semiconductor device of the fifth embodiment is a non-Chain type FeRAM. Thus, the present invention is effective not only for Chain type FeRAM but also for non-Chain type FeRAM.
図15(B)には、プレート線PLに相当する第1の配線層161と、ビット線BLに相当する第2の配線層162が示されている。図15(B)では、キャパシタ201Aに電気的に接続された第1の配線層161が、符号1611で示され、トランジスタ301Aに電気的に接続された第2の配線層162が、符号1621で示されている。
FIG. 15B shows a
第1の配線層1611は、図15(B)に示すように、上部電極213Aの上方に形成されている。そして、プラグTWAは、上部電極213A上に形成されており、上部電極213Aと第1の配線層1611とを電気的に導通させている。本実施形態では、プラグTWAは、W(タングステン)プラグとなっている。
As shown in FIG. 15B, the
また、第2の配線層1621は、図15(B)に示すように、下部電極211Aの下方、詳細には、下部電極211Aとトランジスタ301Aとの間に形成されている。そして、プラグV1Aは、拡散層1211上に形成されており、拡散層1211と第2の配線層1621とを電気的に導通させている。本実施形態では、プラグV1Aもまた、W(タングステン)プラグとなっている。
Further, as shown in FIG. 15B, the
また、プラグCSFAは、図15(B)に示すように、拡散層1212上に形成され、拡散層1212と下部電極211Aとを電気的に導通させている。より詳細には、プラグCSFAは、図15(C)に示すように、下部電極211Aの側方に配置されており、下部電極211Aの側面と拡散層1212の上面とに接することで、下部電極211Aと拡散層1212とを電気的に導通させている(図15(A)も参照)。本実施形態では、プラグCSFAもまた、W(タングステン)プラグとなっている。
Further, the plug CSF A is formed on the
なお、本実施形態では、キャパシタ201Aとトランジスタ301Aは、拡散層1211及び1222、プラグTWA,V1A,及びCSFAにより、第1の配線層1611と第2の配線層1612との間に直列接続されている。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、プラグCSFが、キャパシタ201と1対1で対応しており、図15(A)では、2個のメモリセルに対し、2個のプラグCSFが設けられている。
In this embodiment, the plugs CSF correspond to the
以上のように、本実施形態では、強誘電体キャパシタ201及びスイッチングトランジスタ301用のプラグとして、プラグTW,V1,CSFが採用される。そして、プラグTWは、上部電極213上に形成され、上部電極213と第1の配線層161とを電気的に導通させる。また、プラグV1は、第1の拡散層121上に形成され、第1の拡散層121と第2の配線層162とを電気的に導通させる。また、プラグCSFは、第2の拡散層121上に形成され、かつ下部電極211の側方に配置され、下部電極211と第2の拡散層121とを電気的に導通させる。
As described above, in this embodiment, the plugs TW, V1, and CSF are employed as the plugs for the
これにより、本実施形態では、第1実施形態と同様に、強誘電体キャパシタ201及びスイッチングトランジスタ301用のプラグを形成する工程の工程数を削減することが可能となる。更には、強電体キャパシタ201の下部電極材料の選択自由度が高くなり、強誘電体キャパシタ201の特性の改善が可能となる。
Thereby, in this embodiment, it is possible to reduce the number of steps of forming the
なお、第3から第5実施形態では、第2実施形態と同様、プラグTWやプラグCSFをAlプラグとしても構わない。 In the third to fifth embodiments, as in the second embodiment, the plug TW and the plug CSF may be Al plugs.
また、第2から第5実施形態では、第1実施形態の変形例(図7)と同様、プラグCSF上に配線層141を配置しても構わない。
In the second to fifth embodiments, the
以上、本発明の具体的な態様の例を、第1から第5実施形態により説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。 As mentioned above, although the example of the specific aspect of this invention was demonstrated by 1st-5th embodiment, this invention is not limited to these embodiment.
101 基板
111 STI層
121 拡散層
131 第1の層間絶縁膜
132 第2の層間絶縁膜
133 第3の層間絶縁膜
141 配線層
151 水素保護膜
161 第1の配線層
162 第2の配線層
201 強誘電体キャパシタ
211 下部電極
212 強誘電体膜
213 上部電極
301 スイッチングトランジスタ
311 ゲート絶縁膜
312 ゲート電極
401 下部電極材料
402 強誘電体材料
403 上部電極材料
411 マスク層
501 周辺トランジスタ
511 ゲート絶縁膜
512 ゲート電極
TW、V1、CSF、CS、CSM プラグ
GC ゲート導電膜
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記基板内に前記トランジスタを挟むよう形成された第1及び第2の拡散層と、
前記トランジスタ上に形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に順に形成された下部電極、強誘電体膜、及び上部電極を含む強誘電体キャパシタと、
前記上部電極の上方に形成された配線層と、
前記上部電極上に形成され、前記上部電極と前記配線層とを電気的に導通させる第1のプラグと、
前記第1の拡散層上に形成され、前記第1の拡散層と前記配線層とを電気的に導通させる第2のプラグと、
前記第2の拡散層上に形成され、前記下部電極の側方に配置されており、前記下部電極と前記第2の拡散層とを電気的に導通させる第3のプラグと、
を備えることを特徴とする半導体装置。 A switching transistor formed on the substrate;
First and second diffusion layers formed to sandwich the transistor in the substrate;
An interlayer insulating film formed on the transistor;
A ferroelectric capacitor including a lower electrode, a ferroelectric film, and an upper electrode sequentially formed on the interlayer insulating film;
A wiring layer formed above the upper electrode;
A first plug formed on the upper electrode and electrically conducting the upper electrode and the wiring layer;
A second plug formed on the first diffusion layer and electrically conducting the first diffusion layer and the wiring layer;
A third plug formed on the second diffusion layer, disposed on a side of the lower electrode, and electrically conducting the lower electrode and the second diffusion layer;
A semiconductor device comprising:
前記基板内に前記トランジスタを挟むよう形成された第1及び第2の拡散層と、
前記トランジスタ上に形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に順に形成された下部電極、強誘電体膜、及び上部電極を含む強誘電体キャパシタと、
前記上部電極の上方に形成された第1の配線層と、
前記下部電極と前記トランジスタとの間に形成された第2の配線層と、
前記上部電極上に形成され、前記上部電極と前記第1の配線層とを電気的に導通させる第1のプラグと、
前記第1の拡散層上に形成され、前記第1の拡散層と前記第2の配線層とを電気的に導通させる第2のプラグと、
前記第2の拡散層上に形成され、前記下部電極の側方に配置されており、前記下部電極と前記第2の拡散層とを電気的に導通させる第3のプラグと、
を備えることを特徴とする半導体装置。 A switching transistor formed on the substrate;
First and second diffusion layers formed to sandwich the transistor in the substrate;
An interlayer insulating film formed on the transistor;
A ferroelectric capacitor including a lower electrode, a ferroelectric film, and an upper electrode sequentially formed on the interlayer insulating film;
A first wiring layer formed above the upper electrode;
A second wiring layer formed between the lower electrode and the transistor;
A first plug formed on the upper electrode and electrically conducting the upper electrode and the first wiring layer;
A second plug formed on the first diffusion layer and electrically conducting the first diffusion layer and the second wiring layer;
A third plug formed on the second diffusion layer, disposed on a side of the lower electrode, and electrically conducting the lower electrode and the second diffusion layer;
A semiconductor device comprising:
前記基板内に前記トランジスタを挟むよう第1及び第2の拡散層を形成し、
前記トランジスタ上に層間絶縁膜を形成し、
前記層間絶縁膜上に下部電極、強誘電体膜、及び上部電極を順に形成して、前記下部電極、前記強誘電体膜、及び前記上部電極を含む強誘電体キャパシタを形成し、
前記上部電極上に第1のプラグを形成し、
前記第1の拡散層上に第2のプラグを形成し、
前記第2の拡散層上における前記下部電極の側方に、前記下部電極と前記第2の拡散層とを電気的に導通させる第3のプラグを形成し、
前記上部電極の上方に、前記第1及び第2のプラグと電気的に導通する配線層を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a switching transistor on the substrate,
Forming first and second diffusion layers to sandwich the transistor in the substrate;
Forming an interlayer insulating film on the transistor;
A lower electrode, a ferroelectric film, and an upper electrode are sequentially formed on the interlayer insulating film to form a ferroelectric capacitor including the lower electrode, the ferroelectric film, and the upper electrode;
Forming a first plug on the upper electrode;
Forming a second plug on the first diffusion layer;
Forming a third plug electrically connecting the lower electrode and the second diffusion layer to a side of the lower electrode on the second diffusion layer;
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a wiring layer electrically connected to the first and second plugs above the upper electrode.
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