JP3006053B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Landscapes
- Semiconductor Memories (AREA)
Description
に書き換え可能な不揮発性メモリの構造に関するもので
ある。
ジスタが一般に使用されてEPROM(紫外線消去型不揮発
性メモリ)EEPROM(電気的書き換え可能型不揮発性メモ
リ)などとして実用化されているものの、これらは書き
換え電圧が約20V前後と高いことや書き換え時間が長い
ことが問題とされている。従って最近は、電気的に分極
が反転可能な強誘電体膜を用いて、書き込み時間と読み
出し時間が原理的にほぼ同じで、電源をきっても分極が
保持される不揮発性メモリが提案されている。この様な
強誘電体膜を用いた不揮発性メモリについては、例えば
米国特許4149302の様に、シリコン基板上に強誘電体膜
からなるキャパシタを集積した構造や、米国特許383270
0の様にMIS型トランジスタのゲート部分に強誘電体膜を
配置したもの、あるいはIEDM:87pp、850−851の様に強
誘電体膜をMOS型半導体装置に積層した構造の不揮発性
メモリなどあるが、いずれに於いても集積化、製造工程
の面で満足のいくものが得られていない。
導体基板、202のLOCOS、203のゲート膜、204のポリシリ
コン電極、205の低濃度拡散層、206のサイドウォール
膜、207の高濃度拡散層をへて、第2フィールド208をデ
ポし、コンタクトフォトエッチ後、209のバリアメタル
と210のAL系合金配線を形成する。続いてスパッタでPt
下部電極211とPZT(PbTiO3/PbZrO3)212と、Pt上部電極
213デポしパターニングで強誘電体メモリ膜を形成す
る。O2中でアニール後、CVD酸化膜214をデポ後、コンタ
クトフォトエッチし215のバリアメタルと216のAl系配線
を形成後、パッシベーション膜217を形成して完成す
る。
形成され、結晶性が粗悪の為、O2中で500℃以上の熱処
理が必要とするが、この時、AlとPZT又はSiとのバリア
性が十分でないのでコンタクト部のリーク又は特性劣化
を生じる。又、PZTのスイッチング特性、ヒステリシス
特性は、H2処理により非常に低下するという問題があっ
た。
つ、集積度を下げずに、高歩留り高信頼性の強誘電メモ
リを集積した半導体装置を供給し実用化することを目的
としている。
集積された半導体装置において、前記強誘電体膜を挟む
上・下電極の少なくとも一層以上が電解または無電解に
よるメッキ電極からなり、前記メッキ電極上に更に無電
解メッキ層が形成されている事を特徴とする。
と、金属メッキからなる配線構造を有する事を特徴とす
る。
t、Rh、Wのうちのいずれかが用いられてなる事を特徴
とする。
キは、Ru、Ti、Zr、Niのうちのいずれかが用いられてな
る事を特徴とする。
より、SiあるいはPZTとの反応を防止することができ
る。さらに、メッキにより非常に良好なカバレッジを得
る上、スパッタダメージや、回復の為のH2モニターが不
用となる。
は半導体基板、102はLOCOS、103はゲート膜、104はポリ
シリコン電極、105はMoSiX、106は低濃度拡散層、107は
サイドウォール膜、108は高濃度拡散層、109は第2フィ
ールド膜でありコンタクトエッチ後、バリアメタル110
を形成する。バリアメタルは先ず、TiN/Ti層を1000Å/2
00Åスパッタで形成し、バリア性を向上させる為O2プラ
ズマ中で30秒処理後、Pt/Tiを1000Å/200Å形成し、配
線部以外をレジストでパターン形成し、Auメッキ配線11
1を1.0μ電気メッキで形成後、レジストをハクリし、イ
オンシーリングでAuメッキ層をマスクとしてバリア層を
エッチングする。次に、Ru112を800Å無電解でメッキ
後、500℃〜800℃で酸化し、数百ÅのRuO2113層を形成
する。続いて、PZT3000Å114と上部電極のPt115をスパ
ッタでつけ、フォトエッチで所定のパターンに強誘電体
を形成する。次にプラズマTEOS膜116を1.0μとサーマル
TEOS膜0.4μをつけ全面RIEでエッチバックし、平坦化し
た後、SOGを1000Åスピン塗布し500℃でアニールする。
さらに平面部のSOGをArとC2F6系ガスでエッチバックし
た後、ホールをあけ、上部配線を形成する。バリアメタ
ルとしてPt/Ti117を用い、配線として、Auメッキ118を
用いた。Auメッキ上には下部電極配線と同様にRu無電解
メッキを用いた。パッシベーションはプラズマTEOS膜11
9を用いた。
上させる為、500〜700℃のO2中でのアニールが必要とな
るが、本発明では、Auメッキ配線とSiとのコンタクト特
性は全く変化せず良好であった。さらに、PZTとRuO2/Ru
/Auとの反応も、特性劣化もなかった。又、従来AuとSiO
2とは非常に密着性が悪いのであるが、本発明方法によ
り密着性が大巾に向上し、SiO2膜の使用が可能となっ
た。このことは、プラズマ窒化膜等を使わなくても良い
為、PZT特性劣化をもたらすH2の影響をさけれる上、誘
電率の高い窒化膜から低い酸化膜を厚くつけられる為、
層間容量を減らす点でも効果がある。さらに、RuO2は、
従来の下部Pt電極に代る役目をするので合理化ともな
る。又、メッキ配線は、スパッタダメージをなくし、回
復の為のH2モニターも不用である上、カバレッジも良
く、従来のAL系配線の欠点を一掃し、強誘電体を有した
集積回路技術には不可欠な方法といえる。
Cu、Ag、Ni、Co、Pt、Rh、W等でも同等であり、その上
への無電解メッキ層もRuの他、Ti、Zr、Cr等でも同等の
効果を有し、又、酸化の代りに窒化、硼化により、Ti
N、ZrB2等を形成しても、前述の効果を示すものであ
る。
Claims (4)
- 【請求項1】強誘電体膜が半導体基板上に集積された半
導体装置において、 前記強誘電体膜を挟む上・下電極の少なくとも一層以上
が電解または無電解によるメッキ電極からなり、 前記メッキ電極上に更に無電解メッキ層が形成されてい
る事を特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】配線層として、バリアメタルと、金属メッ
キからなる配線構造を有する事を特徴とする請求項1記
載の半導体装置。 - 【請求項3】前記メッキ電極には、Au、Cu、Ag、Ni、C
o、Pt、Rh、Wうちのいずれかが用いられてなる事を特
徴とする請求項1記載の半導体装置。 - 【請求項4】前記メッキ電極表面上の前記無電解メッキ
は、Ru、Ti、Zr、Niのうちのいずれかが用いられてなる
事を特徴とする請求項1記載の半導体装置。
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