JP2962475B2 - 集積回路強誘電体デバイスのための二層メタライゼーション方法 - Google Patents

集積回路強誘電体デバイスのための二層メタライゼーション方法

Info

Publication number
JP2962475B2
JP2962475B2 JP10127610A JP12761098A JP2962475B2 JP 2962475 B2 JP2962475 B2 JP 2962475B2 JP 10127610 A JP10127610 A JP 10127610A JP 12761098 A JP12761098 A JP 12761098A JP 2962475 B2 JP2962475 B2 JP 2962475B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
integrated circuit
forming
cap layer
ferroelectric
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP10127610A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH10321811A (ja
Inventor
アルゴス ジョージ
タツヤ ヤマザキ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RAMUTORON INTERN CORP
Original Assignee
RAMUTORON INTERN CORP
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by RAMUTORON INTERN CORP filed Critical RAMUTORON INTERN CORP
Publication of JPH10321811A publication Critical patent/JPH10321811A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2962475B2 publication Critical patent/JP2962475B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B53/00Ferroelectric RAM [FeRAM] devices comprising ferroelectric memory capacitors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/532Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
    • H01L23/5329Insulating materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/564Details not otherwise provided for, e.g. protection against moisture
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L28/00Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L28/40Capacitors
    • H01L28/55Capacitors with a dielectric comprising a perovskite structure material
    • H01L28/56Capacitors with a dielectric comprising a perovskite structure material the dielectric comprising two or more layers, e.g. comprising buffer layers, seed layers, gradient layers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B53/00Ferroelectric RAM [FeRAM] devices comprising ferroelectric memory capacitors
    • H10B53/30Ferroelectric RAM [FeRAM] devices comprising ferroelectric memory capacitors characterised by the memory core region
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B69/00Erasable-and-programmable ROM [EPROM] devices not provided for in groups H10B41/00 - H10B63/00, e.g. ultraviolet erasable-and-programmable ROM [UVEPROM] devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、強誘電体
キャパシタ、強誘電体トランジスタ、強誘電体メモリセ
ル等といった集積回路の強誘電体デバイスに関する。よ
り詳細には、本発明は、強誘電体キャパシタおよび強誘
電体トランジスタの電気的性能における劣化を防止する
ための二層(dual-level)メタライゼーションの製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】集積回路のための二層あるいは多層の金
属配線(メタライゼーション)方式(scheme)はよく知
られていて、集積回路のダイサイズがより小さくなるこ
と、デバイス速度が増加されること、設計の容易さを含
む多数の有利な点、並びにデバイス・トポロジの平坦化
(planarization)に関連した有利な点を有する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】多層メタライゼーショ
ンの欠点の1つは、必要とされる追加の金属層、酸化物
層およびパッシベーション層の堆積、パターン形成、お
よびエッチングにより処理工程数が増加されることであ
る。追加の処理工程は、一般に標準のシリコン系(sili
con-based)集積回路に適合している(compatible)一
方で、強誘電体集積回路デバイスに意に沿わない影響を
及ぼすことがある。例えば、引き続くいずれかの処理工
程中に発生された水素は、強誘電体キャパシタの強誘電
性絶縁層の無欠性(intedrity)に意に沿わない影響を
及ぼすことがあり、これは劣化された電気的特性に帰着
する。
【0004】したがって、望まれることは、強誘電体系
(ferroelectric-based)集積回路に適合している二層
メタライゼーション方法およびその構造である。
【0005】
【課題を解決するための手段】それ故、本発明の主な目
的は、これらのメタライゼーション方法の望ましい特性
を保持するけれども集積回路強誘電体デバイスに適合し
ている二層メタライゼーションの製造方法を提供するこ
とである。
【0006】本発明の別の目的は、水素に対する敏感性
を減少させることによって、二層メタライゼーションを
有する集積回路の強誘電体キャパシタおよび強誘電体ト
ランジスタの電気的スイッチング性能を改良することに
ある。
【0007】本発明の別の目的は、強誘電体メモリ回路
の全体の電気的性能を改良することである。
【0008】本発明の有利な点は、本発明の製造方法が
既存の強誘電体キャパシタおよび強誘電体メモリの製造
方法に適合していることである。
【0009】本発明の別の有利な点は、強誘電体デバイ
スの電気特性のその後の劣化なしに、強誘電体系集積回
路の強誘電体上に二層メタライゼーション方式の堆積、
パターン形成、エッチングを可能にする(permit)こと
である。
【0010】本発明の別の有利な点は、ここに記載され
ている二層メタライゼーション方法がRF/ID集積回
路およびカードだけでなく、集積回路メモリおよび他の
強誘電体集積回路といった幅広くずらりと並んだ強誘電
体系の電子製品に使用され得ることである。
【0011】本発明に従う強誘電体回路のための第1の
二層メタライゼーション方法は、複数の第1レベルの金
属コンタクトを有する集積回路強誘電体デバイスを部分
的に形成するステップと、平坦化された酸化物層を集積
回路強誘電体デバイスをおおって形成するステップと、
平坦化された酸化物層をおおってキャップ層を形成する
ステップと、選択された第1レベルの金属コンタクトへ
の通路を設けるためにキャップ層および平坦化された酸
化物層の中へビアを形成するステップと、選択された第
1レベルの金属コンタクトを第2レベルの金属でメタラ
イズするステップと、を含んでいる。第2レベルの金属
は、典型的には、第2のパターン形成されたアルミニウ
ム金属層だけでなく、タングステン・プラグを含んでい
る。
【0012】本発明に従う第2および第3の別の二層の
メタライゼーション方法は、最初に、平坦化された酸化
物層にビアをエッチングするステップと、その後、キャ
ップ層がビアの側壁に沿って完全にまたは部分的に延び
るようにキャップ層を引き続いて堆積するステップと、
を含んでいる。傾斜した側壁のビアまたはトレンチ・ビ
アのいずれかを使用できる。第4の別の二層のメタライ
ゼーション方法は、下に横たわる強誘電体層を水素損傷
から選択的にのみ保護する部分的なキャップ層を使用す
ることを含んでいる。
【0013】キャップ層は、ドープされた叉はアンドー
プのPZT、BST、およびSBTといったドープされ
た叉はアンドープのチタン酸塩、ジルコン酸塩、ニオブ
酸塩、タンタル酸塩、錫酸塩、ハフニウム酸塩、または
マンガン酸塩を使用して製造されることができる。キャ
ップ層の電気的スイッチング性能は使用されず、水素を
獲得する(getter)その能力だけが実際に使用され、こ
のため下に横たわる強誘電体層を保護するので、キャッ
プ層そのものは強誘電性である必要がない。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の前述および他の目的、特
徴および有利な点は、添付図面を参照して進行する本発
明の好ましい実施例の引き続く詳細な説明からより容易
に明らかになるであろう。
【0015】さて、図1を参照すると、部分的に製造さ
れた集積回路強誘電体メモリの一部分が、シリコンある
いは他の基板10と、第1のメモリセルトランジスタの
ためのソース/ドレイン領域12および14、並びにゲ
ート構造22(図1に一様に示されている薄いゲート酸
化物およびゲート)と、第2のメモリセルトランジスタ
のためのソース/ドレイン領域16および18、並びに
ゲート構造24と、トランジスタを電気的に分離するた
めの厚いフィールド酸化物層20と、薄い酸化物層26
と、BPSG酸化物層28と、チタン/白金の下部強誘
電体キャパシタ電極30と、PZT等といった強誘電体
絶縁層32と、白金の上部強誘電体キャパシタ電極34
と、レベル間酸化物層36と、局所の相互接続層38
と、パターン形成されたチタンバリア層40と、パター
ン形成されたアルミニウム/シリコン/銅の第1レベル
のメタライゼーション層42と、酸化物層44と、パタ
ーン形成された窒化チタン層46と、を含んでいる。第
1レベルの金属コンタクト45の5つが図1に示され、
この図は、パターン形成された金属層42、44、およ
び46を含む。図1の部分的に製造された集積回路強誘
電体メモリは、本発明の二層メタライゼーション方法を
使用できる第1レベルのメタライゼーション方式を有す
る強誘電体のデバイスまたは構造のただの例である。任
意の他の集積回路強誘電体のデバイスまたは構造は、本
発明の二層メタライゼーション方法のための開始点とし
て使用されることができる。
【0016】図2において、酸化物層48は、約100
00〜20000オングストローム(10〜20μm)
の共形になる(コンフォーマルになる、conformal)厚
さにプラズマ堆積することあるいはスピンオンによって
集積回路強誘電体デバイス上に形成される。酸化物層4
8は、化学的機械的研磨(CMP)によって最大約50
00オングストローム(5μm)の厚さに平坦化され
る。また、図2に示されるように、キャップ層50は、
スパッタリング、ゾル−ゲル、あるいは他の技術のいず
れかによって平坦化された酸化物層48におおって(ov
er)約200〜10000オングストロームの厚さに形
成される。キャップ層50は、ドープされた及びアンド
ープの(ドープされていない)チタン酸塩(titanate
s)、ジルコン酸塩(zirconates)、ニオブ酸塩(nioba
tes)、タンタル酸塩(tantalates)、錫酸塩(stannat
es)、ハフニウム酸塩(hafnates)、およびマンガン酸
塩(manganates)で形成されることができる。キャップ
層50は、強誘電性あるいは非強誘電性のいずれかであ
ることができる。キャップ層50は、それの固有の電気
的スイッチング特性のためでなく、また、水素を吸収す
るための、且つ引き続く処理工程のストレスによる劣化
から強誘電体絶縁層32を保護するための能力のため
に、まず選択される。キャップ層50は、ドープされた
(doped)及びアンドープの(undoped)PZT(ジルコ
ン酸チタン酸鉛、lead zirconate titanate)、BST
(チタン酸バリウムストロンチウム、barium strontium
titanate)、またはSBT(チタン酸ストロンチウム
ビスマス、strontium bismuth tantalate)から形成さ
れることができ、これらは、絶縁層32のために選択さ
れた同じ材料であってもよく、または同じ材料でなくて
もよい。例えば、ただ1つの強誘電体スパッタリングタ
ーゲットが望まれるならば、キャップ層50および絶縁
層32は同じであってもよい。例えば、キャップ層50
のより低価格のターゲットまたは形成法が望まれるなら
ば、キャップ層50および絶縁層32は異なってもよ
い。一旦、キャップ層50が形成されると、キャップ層
50は、所望ならば、随意の(オプションの、optiona
l)熱処理を用いて安定化されることができる。熱処理
の時間および温度は、キャップ層50のために選択され
た材料の種類によって変わる。
【0017】図3において、随意の酸化物層51は、キ
ャップ層50にわたって500オングストロームと50
00オングストロームとの間の厚さに形成される。酸化
物層51は、アルミニウムといった、その後の第2レベ
ルの金属材料とのキャップ層50の直接の接触に関連さ
れる電位の問題を防止するために使用されることができ
る。
【0018】図4において、ビア52、54、56、5
8、および60は、選択された第1レベルの金属コンタ
クト45への通路を設けるために、平坦化された酸化物
層48、キャップ層50、および随意の酸化物層51内
に形成される。図3においては、第1レベルの金属コン
タクト45の全てへの通路が形成されている。これは単
に一例であって、所与の用途のために必要とされるよう
に、第1レベルの金属コンタクトへの通路が、形成され
てもよく、または形成されなくてもよい。エッチング
は、一般的には、反応性イオンエッチング(RIE)に
よって達成される。RIEエッチングは、必要なよう
に、指定のキャップ層50および平坦化された酸化物層
48に合わせられる(tailored)が、望ましいRIEエ
ッチングは、約1900mTorrの真空において70
0ワットへ電力が与えられた(energize)CHF3、C2
6、およびヘリウムのガス混合物を含んでいる。
【0019】図5においては、選択された第1レベル金
属コンタクトは、一般的には100〜1000オングス
トロームの厚さの予め堆積された薄いTiNの核形成
(nucleation)層を含むタングステン層62を用いて、
最初に配線形成される(metalize)。薄いTiN核形成
層は、タングステン層62の適切な密着を確実にするた
めに使用される。タングステン層62は、約5000オ
ングストロームの厚さに形成されるが、最小限でも以前
に形成されたビア52〜60を完全に充填するために十
分な厚さであるべきである。所望ならば、層62は、銅
あるいはアルミニウム、ならびにこれらの金属の合金か
ら形成されることができる。
【0020】図6においては、タングステン層62は、
ビア52〜60内に残るタングステンプラグ64、6
6、68、70、および72を除いてCMPによって取
り除かれる。
【0021】図7においては、タングステンプラグ64
〜72は、第2の金属層を用いてメタライズされる。パ
ターン形成された金属領域74、76、78、80およ
び82は、タングステンプラグ64〜72と電気的な接
触して示されている。金属領域74〜82を形成するた
めに使用された金属は、アルミニウム、またはアルミニ
ウムおよび銅の合金、またはアルミニウム、銅、および
シリコンの合金、または所望のような従来の他のメタラ
イゼーション層であることができる。金属領域74〜8
2および金属プラグ64〜72は共に、本発明の方法の
ための第2レベルの金属を形成する。
【0022】図8においては、集積回路は、保護膜(pa
ssivation)層84を用いて保護膜が形成される(passi
vate)。パッシベーション(passivation)層84は、
SiO2若しくはSi34等といった従来のパッシベー
ション層、または米国特許第5,578,867号およ
び米国特許第5,438,023号に記載されているよ
うなパッシベーション層であることができ、その両方
は、本出願の譲受人に譲渡され、またその両方は参照す
ることによってここに包含される。
【0023】図9は、図1に同一であり、また本発明の
第2の方法のための開始点として役立つ。集積回路強誘
電体デバイスが示されていて、第1レベルの金属コンタ
クト46の5つを有している。図1〜図8に使用されて
いるものと同じ層に対しては、同じ番号の命名が使用さ
れている。
【0024】図10においては、平坦化された酸化物層
48は、集積回路強誘電体デバイスにおおって(over)
形成されている。酸化物層48が形成され、且つ平坦化
された後に、傾斜された側壁を有するビア52〜60
が、平坦化されや酸化物層48内にエッチングされ、選
択された第1レベルの金属コンタクト45への通路を設
ける。側壁傾斜の角度は、キャップ層50および随意の
酸化物層51の引き続く堆積を容易にするために使用さ
れる。傾斜している側壁は、ウエット化学的エッチング
または等方性の反応性イオンエッチング(RIE)とい
った従来の手段によってエッチングされることができ
る。
【0025】図11においては、キャップ層50および
随意の酸化物層51は、平坦化された酸化物層48およ
びビア52〜60におおって(over)形成される。キャ
ップ層50および随意の酸化物層51は、キャップ層5
0の表面ならびにビア52〜60の側壁および底部を共
形に被覆する。
【0026】図12においては、ビア52〜60の底部
はエッチングされ、第1レベルのコンタクト45への通
路を提供する。ビア52〜60は、さらに、図12に示
されるように正確にエッチングされることができるが、
数多くの変更が、キャップ層50および随意の酸化物層
51のエッチングに対して存在する。これらの変更のい
くつかは、図13(a)〜図13(f)にさらに詳細に
示されている。
【0027】図13(a)では、随意の酸化物層51の
みが、ビアの底部分においてエッチングされている。キ
ャップ層50は、ビアの底部においてエッチングされな
いままにされる。キャップ層50の厚さおよびこの層の
抵抗率に依存して、キャップ層をエッチングされないま
まにすることは、望まれるならば、受け入れ可能である
場合がある。換言すると、キャップ層50の残りの部分
は、引き続いて形成された金属プラグの直列抵抗を著し
く増加させない場合がある。図13(b)では、キャッ
プ層50はまず堆積されて、そしてビアの底部にすぐ隣
りの(immideate)領域を越えてエッチングされた。随
意の酸化物層51は引き続いて堆積され、そしてビアの
底部の寸法にエッチングされて、それによってキャップ
層50に重なりあってキャップ層50を密閉する(sea
l)。図13(c)では、キャップ層50および随意の
酸化物層51の両方はビアの上部においてエッチングさ
れていて、これはビアの傾斜している側壁を除いて、図
4に示された縦断面図と類似している。図13(d)で
は、キャップ層50はまず堆積されて、そしてビアの上
部においてエッチングされている。随意の酸化物層51
が引き続いて堆積され、そしてビアの底部の寸法にエッ
チングされて、それによってキャップ層50に重なり合
う。図13(e)は、エッチングされていないキャップ
層50のみが存在しているビアの断面を示し、そして図
13(f)は、キャップ層50のみが、存在し且つビア
の底部の大きさに対応してエッチングされている、ビア
の断面を示している。
【0028】選択された第1レベルの金属コンタクト4
5は、図14〜図17において第2レベルの金属を用い
てメタライズされ、そして保護膜が形成されて、以前に
記述された図5〜図8に対応する。図14では、タング
ステンあるいは他の金属の層62が形成されて、そして
図15では、層62の上側部分は、金属プラグ64〜7
2を形成するために除去される。図16においては、金
属プラグは、パターン形成された第2レベルの金属部分
74〜82を用いてメタライズされる(metalize)。図
17では、集積回路の表面全体は、パッシベーション層
84を用いてパッシベートされる(passivated)。
【0029】図18は、再び図1に同等であって、本発
明の第3の方法のための開始点として役立つ。第1レベ
ルの金属コンタクト45の5つを有する集積回路強誘電
体デバイスが示されている。同じ番号の命名が、図1〜
図8に使用されたように、同じ層のために使用されてい
るが、層の正確な形状は変わる可能性がある。
【0030】図19においては、平坦化された酸化物層
48が、集積回路強誘電体デバイスをおおって(over)
形成される。酸化物層48が形成され、且つ平坦化され
る後に、トレンチ・ビア52〜60が平坦化された酸化
物層48内にエッチングされ、選択された第1レベルの
金属コンタクト45への通路を設ける。トレンチ・ビア
は、よりぎっしりと詰まった詰め込み(tighter packin
g)密度を集積回路上にもたらすという利益を有するこ
とができる。トレンチ・ビアは、反応性イオンエッチン
グ(RIE)といった従来の手段によってエッチングさ
れることができる。
【0031】図20は以前の図11に対応していて、こ
の図面においてキャップ層50および随意の酸化物層5
1は、平坦化された酸化物層48およびトレンチ・ビア
52〜60におおって(over)形成されている。キャッ
プ層50および随意の酸化物層51は、キャップ層50
の表面に、並びにビア52〜60の側壁および底部分に
共形に被覆する。トレンチ・ビア52〜60の急勾配の
側壁の共形な(conformal)被覆を可能化するために、
キャップ層50および随意の酸化物層51の厚さを調整
することが必要である場合がある。
【0032】図21は以前の図12に対応していて、こ
の図面では、ビア52〜60の底部分が、第1レベルの
コンタクト45への通路を設けるためにエッチングされ
る。ビア52〜60は正確には図12に示されるように
更にエッチングすることができる一方で、数多くの変更
が、キャップ層50および随意の酸化物層51のエッチ
ングのために存在する。これらの変更のいくつかは、図
22(a)〜図22(d)に示されている。
【0033】図22(a)では、随意の酸化物層51の
みが、ビアの底部においてエッチングされている。キャ
ップ層50は、ビアの底部においてエッチングされない
ままにしておく。キャップ層50の厚さ及びこの層の抵
抗率に依存して、キャップ層をエッチングされないまま
にすることは、望まれるならば、受け入れ可能である場
合がある。換言すると、キャップ層50の残りの部分
は、引き続いて形成された金属プラグの直列抵抗を著し
く増加することがない。図22(b)では、キャップ層
50がまず堆積されて、ビアの上部においてエッチング
される。随意の酸化物層51が引き続いて堆積され、ま
たビアの底部分の寸法にエッチングされて、それによっ
てキャップ層50に重なり合ってキャップ層50を密閉
する。図22(c)は、エッチングされていないキャッ
プ層50のみが存在しているビアの断面を示して、図2
2(d)は、キャップ層50がビアの底部の寸法に対応
してエッチングされているビアの断面を示している。
【0034】選択された第1レベルの金属コンタクト4
5は、図23〜図24において第2レベルの金属を用い
てメタライズされて、且つ保護膜が形成されて、そして
これらの2つの図は、以前の図5〜図8の4つの図面に
対応する。
【0035】強誘電体集積回路のための2層金属を製造
するための第4の方法が、図25〜図30に示されてい
る。また、同じ番号が以前の図面にあるように同じ層の
ために使用されている。図25では、出発図面の図が再
現され、メモリといった集積回路強誘電体デバイスを示
していて、そしてその図面には第1レベルの金属コンタ
クト45の5つが示されている。図26では、キャップ
層が堆積されて、部分的なキャップ層86を形成するた
めにエッチングされる。部分キャップ層86は、適切な
寸法に、つまり集積回路に使用される強誘電体層32の
寸法にわずかに外にはみ出す(slightly overlap)寸
法、にエッチングされる。図25〜図30では、強誘電
体層32はキャパシタのための強誘電体絶縁層である
が、他の強誘電体層も同様に部分的なキャップ層86に
よって保護されることができる。所望ならば、部分キャ
ップ層86は図26に示された方法と異なる方法でパタ
ーン形成されることができる。例えば、キャップ層86
の寸法は、横方向に拡張されることができる。しかしな
がら、キャップ層が第1レベルの金属構造のいずれとも
接触しないように、キャップ層がパターン形成され、こ
の第1レベルの金属構造は、通常、キャップ層86のた
めに使用される種類のセラミック材料に適合しないアル
ミニウムおよび他の金属を含む、ことが示唆されてい
る。図27においては、酸化物層48は堆積され、且つ
平坦化されて、そしてトレンチ・ビア52〜60が図2
8における第1レベルの金属コンタクトまでエッチング
される。図29においては、金属プラグ64〜72が形
成される。図30においては、金属プラグは、パターン
形成された第2レベルの金属層を用いてメタライズさ
れ、そして集積回路の全体は保護膜形成される。
【0036】本発明の好ましい実施例に記載され本発明
の原理を図示しまた記述したが、本発明はそのような原
理を逸脱することなしに配列および細部において修正さ
れることができることは当業者によって理解される。例
えば、ここに記載された半導体プロセスの下記の側面、
すなわち、絶縁材の種類、様々な層の厚さ、強誘電体材
料の種類、エッチングプロセス、電極材料およびキャッ
プ層を含む正確なビア縦断面は、必要に応じて変えるこ
とができる。同様に、本発明の二層メタライゼーション
方法の特定の応用は、集積回路強誘電体メモリセルに限
定されないが、本発明は理想的にはこの応用に適してい
る。したがって、特許請求の範囲の精神および範囲の内
にある全ての変更および修正を特許請求する。
【0037】
【発明の効果】以上、図面を参照しながら詳細に説明し
たように、本発明は、メタライゼーション方法の望まし
い特性を保持するけれども集積回路強誘電体デバイスに
適合している二層メタライゼーションの製造方法を提供
できる。また、本発明の方法によれば、水素に対する敏
感性を減少させることによって、二層メタライゼーショ
ンを有する集積回路の強誘電体キャパシタおよび強誘電
体トランジスタの電気的スイッチング性能を改良でき
る。更に、本発明の方法によれば、強誘電体メモリ回路
の全体の電気的性能を改良できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の第1の方法に従う二層メタラ
イゼーション方法を用いて製造されている集積回路強誘
電体メモリの断面図である。
【図2】図2は、本発明の第1の方法に従う二層メタラ
イゼーション方法を用いて製造されている集積回路強誘
電体メモリの断面図である。
【図3】図3は、本発明の第1の方法に従う二層メタラ
イゼーション方法を用いて製造されている集積回路強誘
電体メモリの断面図である。
【図4】図4は、本発明の第1の方法に従う二層メタラ
イゼーション方法を用いて製造されている集積回路強誘
電体メモリの断面図である。
【図5】図5は、本発明の第1の方法に従う二層メタラ
イゼーション方法を用いて製造されている集積回路強誘
電体メモリの断面図である。
【図6】図6は、本発明の第1の方法に従う二層メタラ
イゼーション方法を用いて製造されている集積回路強誘
電体メモリの断面図である。
【図7】図7は、本発明の第1の方法に従う二層メタラ
イゼーション方法を用いて製造されている集積回路強誘
電体メモリの断面図である。
【図8】図8は、本発明の第1の方法に従う二層メタラ
イゼーション方法を用いて製造されている集積回路強誘
電体メモリの断面図である。
【図9】図9は、本発明の第2の方法に従う二層メタラ
イゼーション方法を用いて製造されている集積回路の強
誘電体メモリの断面図である。
【図10】図10は、本発明の第2の方法に従う二層メ
タライゼーション方法を用いて製造されている集積回路
の強誘電体メモリの断面図である。
【図11】図11は、本発明の第2の方法に従う二層メ
タライゼーション方法を用いて製造されている集積回路
の強誘電体メモリの断面図である。
【図12】図12は、本発明の第2の方法に従う二層メ
タライゼーション方法を用いて製造されている集積回路
の強誘電体メモリの断面図である。
【図13】図13(a)〜図13(f)は、ビア内部に
保護キャップ層を形成するための代わりの方法を示す本
発明の第2の方法に関連付けられたビアの断面図であ
る。
【図14】図14は、本発明の第2の方法に従う二層メ
タライゼーション方法を用いて製造されている集積回路
の強誘電体メモリの断面図である。
【図15】図15は、本発明の第2の方法に従う二層メ
タライゼーション方法を用いて製造されている集積回路
の強誘電体メモリの断面図である。
【図16】図16は、本発明の第2の方法に従う二層メ
タライゼーション方法を用いて製造されている集積回路
の強誘電体メモリの断面図である。
【図17】図17は、本発明の第2の方法に従う二層メ
タライゼーション方法を用いて製造されている集積回路
の強誘電体メモリの断面図である。
【図18】図18は、本発明の第3の方法に従う二層メ
タライゼーション方法を用いて製造されている集積回路
の強誘電体メモリの断面図である。
【図19】図19は、本発明の第3の方法に従う二層メ
タライゼーション方法を用いて製造されている集積回路
の強誘電体メモリの断面図である。
【図20】図20は、本発明の第3の方法に従う二層メ
タライゼーション方法を用いて製造されている集積回路
の強誘電体メモリの断面図である。
【図21】図21は、本発明の第3の方法に従う二層メ
タライゼーション方法を用いて製造されている集積回路
の強誘電体メモリの断面図である。
【図22】図22(a)〜図22(d)は、ビア内部に
保護キャップ層を形成するための代わりの方法を示す本
発明の第3の方法に関連付けられたビアの断面図であ
る。
【図23】図23は、本発明の第3の方法に従う二層メ
タライゼーション方法を用いて製造されている集積回路
の強誘電体メモリの断面図である。
【図24】図24は、本発明の第3の方法に従う二層メ
タライゼーション方法を用いて製造されている集積回路
の強誘電体メモリの断面図である。
【図25】図25は、本発明の第4の方法に従う二層メ
タライゼーション方法を用いて製造されている集積回路
の強誘電体メモリの断面図である。
【図26】図26は、本発明の第4の方法に従う二層メ
タライゼーション方法を用いて製造されている集積回路
の強誘電体メモリの断面図である。
【図27】図27は、本発明の第4の方法に従う二層メ
タライゼーション方法を用いて製造されている集積回路
の強誘電体メモリの断面図である。
【図28】図28は、本発明の第4の方法に従う二層メ
タライゼーション方法を用いて製造されている集積回路
の強誘電体メモリの断面図である。
【図29】図29は、本発明の第4の方法に従う二層メ
タライゼーション方法を用いて製造されている集積回路
の強誘電体メモリの断面図である。
【図30】図30は、本発明の第4の方法に従う二層メ
タライゼーション方法を用いて製造されている集積回路
の強誘電体メモリの断面図である。
【符号の説明】
10…基板、12、14、16、18…ソース/ドレイ
ン領域、20…厚いフィールド酸化物層、22、24…
ゲート構造、26…薄い酸化物層、28…BPSG酸化
物層、30…下部強誘電体キャパシタ電極、32…強誘
電体絶縁層、34…上部強誘電体キャパシタ電極、36
…レベル間酸化物層、38…相互接続層、40…チタン
バリア層、42…第1レベルのメタライゼーション層、
44…酸化物層、45…第1レベルの金属コンタクト、
46…窒化チタン層、48…酸化物層、50…キャップ
層、51…酸化物層、52、54、56、58、60…
ビア(トレンチ・ビア(trench via))、62…タング
ステン層、64、66、68、70、72…タングステ
ンプラグ、74、76、78、80、82…金属領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 29/792 (56)参考文献 特開 平7−111318(JP,A) 特開 平8−55850(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/8242 H01L 21/8247 H01L 27/10 451 H01L 27/108 H01L 29/788 H01L 29/792

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の第1レベル金属コンタクトを有す
    る集積回路強誘電体デバイスを形成するステップと、 該集積回路強誘電体デバイスをおおって、平坦化された
    酸化物層を形成するステップと、 該平坦化された酸化物内にビアを形成し、選択された第
    1レベル金属コンタクトへの通路を設けるステップと、 該平坦化された酸化物層及びビアをおおって、該集積回
    路強誘電体デバイスを水素に対して保護するためのキャ
    ップ層を形成するステップと、 該選択された第1レベル金属コンタクトを第2レベル金
    属を用いてメタライズするステップと、 を備える製造方法。
  2. 【請求項2】 該平坦化された酸化物内にビアを形成し
    選択された第1レベル金属コンタクトへの通路を設ける
    該ステップは、傾斜する側壁を有するビアを形成するス
    テップを備える請求項1に記載の製造方法。
  3. 【請求項3】 該平坦化された酸化物内にビアを形成し
    選択された第1レベル金属コンタクトへの通路を設ける
    該ステップは、トレンチビアを形成するステップを備え
    る請求項1に記載の製造方法。
  4. 【請求項4】 該キャップ層をおおって酸化物層を形成
    するステップを更に備える請求項1に記載の製造方法。
  5. 【請求項5】 該ビア内の該キャップ層の一部をエッチ
    ングするステップを、更に備える請求項1に記載の製造
    方法。
  6. 【請求項6】 キャップ層を形成する該ステップは、ド
    ープされたチタン酸塩、ジルコン酸塩、ニオブ酸塩、タ
    ンタル酸塩、錫酸塩、ハフニウム酸塩、およびマンガン
    酸塩、並びにアンドープのチタン酸塩、ジルコン酸塩、
    ニオブ酸塩、タンタル酸塩、錫酸塩、ハフニウム酸塩、
    およびマンガン酸塩の少なくともいずれかの材料の層を
    形成するステップを含む請求項1に記載の製造方法。
  7. 【請求項7】 キャップ層を形成する該ステップは、ド
    ープされたPZT、BST、およびSBT、並びにアン
    ドープのPZT、BST、およびSBTからなる群から
    選択された材料の層を形成するステップを含む請求項1
    に記載の製造方法。
JP10127610A 1997-05-09 1998-05-11 集積回路強誘電体デバイスのための二層メタライゼーション方法 Expired - Fee Related JP2962475B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/853527 1997-05-09
US08/853,527 US5902131A (en) 1997-05-09 1997-05-09 Dual-level metalization method for integrated circuit ferroelectric devices

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10321811A JPH10321811A (ja) 1998-12-04
JP2962475B2 true JP2962475B2 (ja) 1999-10-12

Family

ID=25316271

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10127610A Expired - Fee Related JP2962475B2 (ja) 1997-05-09 1998-05-11 集積回路強誘電体デバイスのための二層メタライゼーション方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5902131A (ja)
EP (1) EP0877422A1 (ja)
JP (1) JP2962475B2 (ja)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100436056B1 (ko) * 1997-12-30 2004-12-17 주식회사 하이닉스반도체 강유전체 커패시터의 확산장벽막 형성방법
US6586790B2 (en) * 1998-07-24 2003-07-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device and method for manufacturing the same
KR100324589B1 (ko) 1998-12-24 2002-04-17 박종섭 반도체 소자의 강유전체 캐패시터 제조방법
KR100474589B1 (ko) 1998-12-29 2005-06-21 주식회사 하이닉스반도체 캐패시터제조방법
KR100321714B1 (ko) 1998-12-30 2002-05-09 박종섭 반도체메모리소자의캐패시터제조방법
US6242299B1 (en) * 1999-04-01 2001-06-05 Ramtron International Corporation Barrier layer to protect a ferroelectric capacitor after contact has been made to the capacitor electrode
TW472384B (en) 1999-06-17 2002-01-11 Fujitsu Ltd Semiconductor device and method of manufacturing the same
DE10027914B4 (de) * 2000-05-31 2007-03-08 Infineon Technologies Ag Bauelement mit einem Transistor
JP4025829B2 (ja) 2000-09-18 2007-12-26 富士通株式会社 半導体装置及びその製造方法
JP3839239B2 (ja) * 2000-10-05 2006-11-01 株式会社ルネサステクノロジ 半導体集積回路装置
TW517384B (en) 2001-01-15 2003-01-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor apparatus and its manufacturing method
DE10121657B4 (de) * 2001-05-03 2010-02-11 Qimonda Ag Mikroelektronische Struktur mit Wasserstoffbarrierenschicht
US6734477B2 (en) 2001-08-08 2004-05-11 Agilent Technologies, Inc. Fabricating an embedded ferroelectric memory cell
US6858890B2 (en) 2002-06-04 2005-02-22 Infineon Technologies Aktiengesellschaft Ferroelectric memory integrated circuit with improved reliability
US8361811B2 (en) * 2006-06-28 2013-01-29 Research In Motion Rf, Inc. Electronic component with reactive barrier and hermetic passivation layer
US20080001292A1 (en) * 2006-06-28 2008-01-03 Marina Zelner Hermetic Passivation Layer Structure for Capacitors with Perovskite or Pyrochlore Phase Dielectrics
CN101512367A (zh) * 2006-08-30 2009-08-19 阿尔卑斯电气株式会社 磁检测装置及其制造方法
US9092582B2 (en) 2010-07-09 2015-07-28 Cypress Semiconductor Corporation Low power, low pin count interface for an RFID transponder
US9846664B2 (en) 2010-07-09 2017-12-19 Cypress Semiconductor Corporation RFID interface and interrupt
US8723654B2 (en) 2010-07-09 2014-05-13 Cypress Semiconductor Corporation Interrupt generation and acknowledgment for RFID
JP6182008B2 (ja) 2013-07-24 2017-08-16 デンカ生研株式会社 高密度リポタンパク質3中のコレステロールの定量方法及び定量試薬
CN110702743B (zh) * 2019-10-16 2021-09-28 南京大学 一种纳米机电氢气传感器及其制备方法

Family Cites Families (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4040874A (en) * 1975-08-04 1977-08-09 General Electric Company Semiconductor element having a polymeric protective coating and glass coating overlay
US4149301A (en) * 1977-07-25 1979-04-17 Ferrosil Corporation Monolithic semiconductor integrated circuit-ferroelectric memory drive
JPS59105364A (ja) * 1982-12-08 1984-06-18 Hitachi Ltd 半導体装置
JPS59119733A (ja) * 1982-12-24 1984-07-11 Toshiba Corp 半導体装置
JPS60100464A (ja) * 1983-11-07 1985-06-04 Hitachi Ltd 半導体装置
JPH067584B2 (ja) * 1984-04-05 1994-01-26 日本電気株式会社 半導体メモリ
US4811078A (en) * 1985-05-01 1989-03-07 Texas Instruments Incorporated Integrated circuit device and process with tin capacitors
JPS6223149A (ja) * 1985-07-24 1987-01-31 Hitachi Ltd 半導体記憶装置
JP2617457B2 (ja) * 1985-11-29 1997-06-04 株式会社日立製作所 半導体装置およびその製造方法
DE3602887A1 (de) * 1986-01-31 1987-08-06 Bayer Ag Nichtfluechtiger elektronischer speicher
JPS6328069A (ja) * 1986-07-22 1988-02-05 Seiko Epson Corp 半導体装置
US5046043A (en) * 1987-10-08 1991-09-03 National Semiconductor Corporation Ferroelectric capacitor and memory cell including barrier and isolation layers
JPH01225149A (ja) * 1988-03-04 1989-09-08 Toshiba Corp キャパシタ及びその製造方法
US5189503A (en) * 1988-03-04 1993-02-23 Kabushiki Kaisha Toshiba High dielectric capacitor having low current leakage
JPH01265524A (ja) * 1988-04-15 1989-10-23 Sony Corp 半導体装置
US5070036A (en) * 1989-01-04 1991-12-03 Quality Microcircuits Corporation Process for contacting and interconnecting semiconductor devices within an integrated circuit
JP2697062B2 (ja) * 1989-01-09 1998-01-14 日本電気株式会社 半導体装置の製造方法
JPH02183570A (ja) * 1989-01-10 1990-07-18 Seiko Epson Corp 強誘電体集積回路装置とその製造方法
JPH02184079A (ja) * 1989-01-11 1990-07-18 Seiko Epson Corp 強誘電体記憶装置の形成法
JPH02186669A (ja) * 1989-01-12 1990-07-20 Seiko Epson Corp 強誘電体集積回路装置
JPH02232973A (ja) * 1989-03-07 1990-09-14 Seiko Epson Corp 半導体装置
JPH02208978A (ja) * 1989-02-08 1990-08-20 Seiko Epson Corp 半導体装置
JPH02222148A (ja) * 1989-02-22 1990-09-04 Yamaha Corp 半導体装置
US4989053A (en) * 1989-03-27 1991-01-29 Shelton Everett K Nonvolatile process compatible with a digital and analog double level metal MOS process
JPH02288367A (ja) * 1989-04-28 1990-11-28 Seiko Epson Corp 半導体装置
US5122923A (en) * 1989-08-30 1992-06-16 Nec Corporation Thin-film capacitors and process for manufacturing the same
JPH03173126A (ja) * 1989-11-30 1991-07-26 Mitsubishi Electric Corp 多層膜構造の半導体装置およびその製造方法
JP2573384B2 (ja) * 1990-01-24 1997-01-22 株式会社東芝 半導体記憶装置とその製造方法
JPH0740569B2 (ja) * 1990-02-27 1995-05-01 エイ・ティ・アンド・ティ・コーポレーション Ecrプラズマ堆積方法
US5146299A (en) * 1990-03-02 1992-09-08 Westinghouse Electric Corp. Ferroelectric thin film material, method of deposition, and devices using same
NL9000602A (nl) * 1990-03-16 1991-10-16 Philips Nv Werkwijze voor het vervaardigen van een halfgeleiderinrichting met geheugenelementen vormende condensatoren met een ferroelectrisch dielectricum.
US5369296A (en) * 1990-07-24 1994-11-29 Ramtron International Corporation Semiconductor device having a ferroelectric film in a through-hole
JP3131982B2 (ja) * 1990-08-21 2001-02-05 セイコーエプソン株式会社 半導体装置、半導体メモリ及び半導体装置の製造方法
JP3185220B2 (ja) * 1990-09-28 2001-07-09 セイコーエプソン株式会社 半導体装置
US5081559A (en) * 1991-02-28 1992-01-14 Micron Technology, Inc. Enclosed ferroelectric stacked capacitor
US5468684A (en) * 1991-12-13 1995-11-21 Symetrix Corporation Integrated circuit with layered superlattice material and method of fabricating same
EP0557937A1 (en) * 1992-02-25 1993-09-01 Ramtron International Corporation Ozone gas processing for ferroelectric memory circuits
US5212620A (en) * 1992-03-03 1993-05-18 Radiant Technologies Method for isolating SiO2 layers from PZT, PLZT, and platinum layers
US5216572A (en) * 1992-03-19 1993-06-01 Ramtron International Corporation Structure and method for increasing the dielectric constant of integrated ferroelectric capacitors
US5350705A (en) * 1992-08-25 1994-09-27 National Semiconductor Corporation Ferroelectric memory cell arrangement having a split capacitor plate structure
JPH07111318A (ja) * 1993-10-12 1995-04-25 Olympus Optical Co Ltd 強誘電体メモリ
US5438023A (en) * 1994-03-11 1995-08-01 Ramtron International Corporation Passivation method and structure for a ferroelectric integrated circuit using hard ceramic materials or the like
US5498569A (en) * 1994-08-22 1996-03-12 Ramtron International Corporation Layered local interconnect compatible with integrated circuit ferroelectric capacitors
JP3417167B2 (ja) * 1995-09-29 2003-06-16 ソニー株式会社 半導体メモリ素子のキャパシタ構造及びその形成方法

Also Published As

Publication number Publication date
US5902131A (en) 1999-05-11
EP0877422A1 (en) 1998-11-11
JPH10321811A (ja) 1998-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2962475B2 (ja) 集積回路強誘電体デバイスのための二層メタライゼーション方法
JP3741532B2 (ja) キャパシタ製造方法
KR100395766B1 (ko) 강유전체 기억 소자 및 그 형성 방법
JP3384599B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
US6794694B2 (en) Inter-wiring-layer capacitors
US7223614B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device, and semiconductor device
US20020064934A1 (en) Method and structure for reducing contact aspect ratios
US20060175645A1 (en) Semiconductor device and its manufacturing method
US6448134B2 (en) Method for fabricating semiconductor device
JP3269528B2 (ja) 容量素子を有する半導体装置及びその製造方法
US20040089891A1 (en) Semiconductor device including electrode or the like having opening closed and method of manufacturing the same
US7550799B2 (en) Semiconductor device and fabrication method of a semiconductor device
JP2003086771A (ja) 容量素子、半導体記憶装置及びその製造方法
JP2004071700A (ja) 半導体記憶装置及びその製造方法
JPH09275193A (ja) 半導体記憶装置及びその製造方法
JPH10223855A (ja) 半導体メモリ装置及び半導体メモリ装置の製造方法
US6534810B2 (en) Semiconductor memory device having capacitor structure formed in proximity to corresponding transistor
JP2004303995A (ja) 半導体装置の構造およびその製造方法
JP2001274352A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JPH11103029A (ja) 容量素子、それを用いた半導体記憶装置およびその製造方法
US20080296646A1 (en) Semiconductor memory device and method for fabricating the same
JP2004179497A (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP2002190581A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2000260956A (ja) 容量素子、その容量素子の製造方法、半導体記憶素子、および、その半導体記憶素子の製造方法
JPH1117136A (ja) 半導体装置及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070806

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080806

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080806

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090806

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100806

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100806

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100806

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110806

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110806

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120806

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120806

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130806

Year of fee payment: 14

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees