JP4671039B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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上記のひとつの半導体装置の製造方法において、前記工程(b)の後に、不活性ガス雰囲気下で熱処理を行うことにより、前記チタン層と、前記合金層とを融合させる工程と、を含むことが好ましい。
上記のひとつの半導体装置の製造方法において、前記工程(b)の前に、窒素を含む雰囲気下で熱処理を行なうことにより、前記チタン層を窒化チタン層に変換する工程と、を含む、ことが好ましい。
上記のひとつの半導体装置の製造方法において、前記バリア層の組成は、Ti (1−x) Al x N y (ここで、0<x≦0.3であり、かつ、0<yである)である、ことが好ましい。
上記のひとつの半導体装置の製造方法において、前記工程(a)は、前記チタン層を形成する前に、(a−1)前記基板の上方に絶縁層を形成する工程と、(a−2)前記絶縁層を貫通し、タングステンを含むプラグ導電層を形成する工程と、を含み、前記プラグ導電層の上に前記チタン層を形成する、ことが好ましい。
上記のひとつの半導体装置の製造方法において、前記工程(a)は、前記チタン層を形成する前に、更に、前記工程(a−2)の後の前記絶縁層及び前記プラグ導電層を、窒素を含むプラズマに暴露する工程、を含む、ことが好ましい。
(1)本発明にかかる半導体装置の製造方法は、
(a)基板の上方にチタン層を形成する工程と、
(b)前記チタン層の上方にチタンおよびアルミニウムを含む合金層を形成する工程と、
(c)窒素を含む雰囲気下での熱処理を行なうことにより、少なくとも前記合金層を窒化させバリア層を形成する工程と、
(d)前記バリア層の上方に第1電極を形成する工程と、
(e)前記第1電極の上方に強誘電体層を形成する工程と、
(f)前記強誘電体層の上方に第2電極を形成する工程と、を含む。
前記工程(b)の後に、
不活性ガス雰囲気下で熱処理を行うことにより、前記チタン層と、前記合金層とを融合させる工程と、を含むことができる。
前記工程(b)の前に、
窒素を含む雰囲気下で熱処理を行なうことにより、前記チタン層を窒化チタン層に変換する工程と、を含むことができる。
前記バリア層の組成は、Ti(1−x)AlxNy(ここで、0<x≦0.3であり、かつ、0<yである)であることができる。
前記工程(a)は、前記チタン層を形成する前に、
(a−1)前記基板の上方に絶縁層を形成する工程と、
(a−2)前記絶縁層を貫通し、タングステンを含むプラグ導電層を形成する工程と、を含み、前記プラグ導電層の上に前記チタン層を形成することができる。
前記工程(a)は、前記チタン層を形成する前に
前記基板を窒素を含むプラズマに暴露する工程を、含むことができる。
1.1.半導体装置
まず、本実施の形態にかかる製造方法により製造される半導体装置について、図1を参照しつつ説明する。図1は、本実施の形態にかかる半導体装置を模式的に示す断面図である。
次に、本実施の形態にかかる半導体装置の製造方法について、図2ないし図8を参照しつつ説明する。図2ないし図8は、本実施の形態にかかる半導体装置の製造工程を模式的に示す断面図である。
本実施の形態にかかる半導体装置の製造方法は、上記の製造方法に限定されることなく、以下に示す変形例にかかる製造方法により形成することができる。変形例にかかる製造方法を図9を参照しつつ説明する。
次に、第2の実施形態にかかる半導体装置について、図10を参照しつつ説明する。図9は、第2の実施形態にかかる半導体装置を模式的に示す断面図である。第2の実施形態にかかる半導体装置は、第1の実施形態と比して、バリア層42の構成が異なる例である。なお、以下の説明では、第1の実施形態と異なる点について説明する。
3.1.実験例
(1)まず、半導体基板(シリコン基板)10にトランジスタを形成し、次いでトランジスタ上に絶縁層12を積層した。次いで、絶縁層12にコンタクトホール20を形成し、このコンタクトホール20にCVD法によりタングステンを充填した後、化学的機械的研磨によって、絶縁層12の表面より上方のタングステンを研磨することにより、プラグ34を形成した(図1参照)。
次に比較例について説明する。比較例では、まず、上記実験例の工程(1)を行った。ついで、絶縁層12およびプラグ34上に、スパッタリング法により、TiAlNからなるバリア層を成膜した。この成膜工程においては、窒素分圧が10%の雰囲気であり、ターゲットとしてTiAlを選択した。なお、ターゲットにおけるチタンとアルミニウムの比率は、Ti/Al=70:30とした。
Claims (6)
- (a)基板の上方にチタン層を形成する工程と、
(b)前記チタン層の上にチタンおよびアルミニウムを含む合金層を形成する工程と、
(c)窒素を含む雰囲気下での熱処理を行なうことにより、少なくとも前記合金層を窒化させバリア層を形成する工程と、
(d)前記バリア層の上に第1電極を形成する工程と、
(e)前記第1電極の上に強誘電体層を形成する工程と、
(f)前記強誘電体層の上に第2電極を形成する工程と、を含む、半導体装置の製造方法。 - 請求項1において、
前記工程(b)の後に、
不活性ガス雰囲気下で熱処理を行うことにより、前記チタン層と、前記合金層とを融合させる工程と、を含む、半導体装置の製造方法。 - 請求項1において、
前記工程(b)の前に、
窒素を含む雰囲気下で熱処理を行なうことにより、前記チタン層を窒化チタン層に変換する工程と、を含む、半導体装置の製造方法。 - 請求項1ないし3のいずれかにおいて、
前記バリア層の組成は、Ti(1−x)AlxNy(ここで、0<x≦0.3であり、かつ、0<yである)である、半導体装置の製造方法。 - 請求項1ないし4のいずれかにおいて、
前記工程(a)は、前記チタン層を形成する前に、
(a−1)前記基板の上方に絶縁層を形成する工程と、
(a−2)前記絶縁層を貫通し、タングステンを含むプラグ導電層を形成する工程と、を含み、前記プラグ導電層の上に前記チタン層を形成する、半導体装置の製造方法。 - 請求項5において、
前記工程(a)は、前記チタン層を形成する前に、更に、
前記工程(a−2)の後の前記絶縁層及び前記プラグ導電層を、窒素を含むプラズマに暴露する工程を、含む、半導体装置の製造方法。
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