JPH06275792A - Ferroelectric substance memory - Google Patents

Ferroelectric substance memory

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JPH06275792A
JPH06275792A JP5062062A JP6206293A JPH06275792A JP H06275792 A JPH06275792 A JP H06275792A JP 5062062 A JP5062062 A JP 5062062A JP 6206293 A JP6206293 A JP 6206293A JP H06275792 A JPH06275792 A JP H06275792A
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JP
Japan
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film
electrode
contact hole
ferroelectric
etching
Prior art date
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Application number
JP5062062A
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Japanese (ja)
Inventor
Takehiro Takahashi
武博 高橋
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SYMMETRICS CORP
Olympus Corp
Symetrix Corp
Original Assignee
SYMMETRICS CORP
Olympus Optical Co Ltd
Symetrix Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To bring ohmic contact with source and drain regions of a transistor by obtaining a satisfactory step coverage with reduced steps of contact holes. CONSTITUTION: The ferroelectric memory comprises a ferroelectric capacitance element 38 interposed between an upper electrode 41 and a lower electrode 39 on a ferroelectric thin film 40 on an Si substrate 31, and a MOS transistor formed by electrically isolating from the element 38 via an insulating film on the substrate 31 and having source and drain regions 33, 34 and a gate electrode. Contact holes 45a, 45b are provided at the insulating films corresponding to the electrode 39 of the element, first metal film is charged in the holes, and the first metal films are connected via a second metal film 49.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、強誘電体メモリの改良
に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to improvements in ferroelectric memories.

【0002】[0002]

【従来の技術】図1は、n型MOSトランジスタの断面
図を示す。
2. Description of the Related Art FIG. 1 shows a sectional view of an n-type MOS transistor.

【0003】図中の符号1はp型のSi基板であり、そ
の表面にはフィールド酸化膜2が形成されている。この
フィールド酸化膜2で囲まれた基板1の島領域には、n
+ 型のソース,ドレイン領域3,4が形成されている。
前記島領域上には、ゲート酸化膜5を介して多結晶シリ
コンからなるゲート電極6が形成されている。前記ゲー
ト電極6を含む基板全面には、SiO2 からなる層間絶
縁膜7が形成されている。次に、図1に示すMOSトラ
ンジスタのドレイン領域におけるコンタクトホールの形
成方法と配線工程について説明する。
Reference numeral 1 in the figure is a p-type Si substrate, and a field oxide film 2 is formed on the surface thereof. In the island region of the substrate 1 surrounded by the field oxide film 2, n
+ The source and drain regions 3 and 4 of the mold are formed.
A gate electrode 6 made of polycrystalline silicon is formed on the island region via a gate oxide film 5. An interlayer insulating film 7 made of SiO 2 is formed on the entire surface of the substrate including the gate electrode 6. Next, a method of forming a contact hole and a wiring process in the drain region of the MOS transistor shown in FIG. 1 will be described.

【0004】まず、ドレイン領域4上の層間絶縁膜7に
コンタクトホールを形成するためのレジストマスク8を
フォトリソグラフィ技術により成膜したものを図2に示
す。この状態からコンタクトホールを形成する手段とし
ては、等方性エッチングのみによる方法、異方性エッチ
ングのみによる方法、等方性エッチングと異方性エッチ
ングを組み合わせて行なう方法の3種類のエッチング方
法がある。そして、更に異方性エッチングのみでコンタ
クトホールを形成した後に800℃〜1000℃程度の
熱処理を行なうグラスフロー工程を行ない、コンタクト
ホールを変形することも層間絶縁膜の種類によってはで
きる。
First, FIG. 2 shows a resist mask 8 for forming a contact hole formed in the interlayer insulating film 7 on the drain region 4 by a photolithography technique. As means for forming a contact hole from this state, there are three types of etching methods: a method using only isotropic etching, a method using only anisotropic etching, and a method using combined isotropic etching and anisotropic etching. . Further, depending on the type of the interlayer insulating film, it is possible to deform the contact hole by further performing a glass flow step of performing heat treatment at about 800 ° C. to 1000 ° C. after forming the contact hole only by anisotropic etching.

【0005】これらの方法によりコンタクトホールを形
成した後、Al−Siをスパッタリング法により成膜し
所望形状にエッチングする配線工程を行なった場合の断
面形状を夫々図3〜図10に示す。図3は等方性エッチ
ングのみによりコンタクトホール9を形成した場合を示
し、図4はこのコンタクトホール9に電極配線10を形成
した場合を示す。図5は異方性エッチングのみによりコ
ンタクトホール11を形成した場合を示し、図6はこのコ
ンタクトホール11に電極配線12を形成した場合を示す。
図7は等方性エッチングによりテーパ13を設けた後、異
方性エッチングによりコンタクトホール14を形成した場
合を示し、図8はこのコンタクトホール14に電極配線15
を形成した場合を示す。図9は異方性エッチングのみに
よりコンタクトホールを形成し、グラスフロー工程によ
りコンタクトホールのエッジ部分16を変形させた場合を
示し、図10はこうしたコンタクトホールに電極配線17を
形成した場合を示す。
3 to 10 show cross-sectional shapes when a wiring step of forming a contact hole by these methods and then forming a film of Al-Si by a sputtering method and etching it into a desired shape is performed. FIG. 3 shows the case where the contact hole 9 is formed only by isotropic etching, and FIG. 4 shows the case where the electrode wiring 10 is formed in this contact hole 9. FIG. 5 shows the case where the contact hole 11 is formed only by anisotropic etching, and FIG. 6 shows the case where the electrode wiring 12 is formed in this contact hole 11.
FIG. 7 shows a case where a taper 13 is formed by isotropic etching and then a contact hole 14 is formed by anisotropic etching. FIG. 8 shows an electrode wiring 15 in this contact hole 14.
Shows the case of forming. 9 shows a case where a contact hole is formed only by anisotropic etching and the edge portion 16 of the contact hole is deformed by a glass flow process, and FIG. 10 shows a case where an electrode wiring 17 is formed in such a contact hole.

【0006】更に、従来より前記n型MOSトランジス
タと強誘電体容量素子とを組み合わせた強誘電体メモリ
として、図11に示す様に構成されたものが知られてい
る。即ち、まず、p型Si基板1上に半導体MOSトラ
ンジスタ形成工程によりフィールド酸化膜2、トランジ
スタのソース領域3及びドレイン領域4、ゲート酸化膜
5、ゲート電極6を形成することによりn型MOSトラ
ンジスタ20が形成される。そしてこれらを覆う様にして
基板全面にSiO2 、BPSG等からなるパシベーショ
ン膜21を形成する。次に、前記パシベーション膜21上に
Pt膜を積層しフォトリソグラフィ技術により所望の形
状にパターニングし、強誘電体容量素子(強誘電体セ
ル)22の一方の電極となる下部電極23を形成する。更
に、この上に例えばMOCVD法、ゾル−ゲル法あるい
はスパッタ法などの方法でPZT(チタン酸ジリコニウ
ム鉛)から成る強誘電体薄膜24を所望の膜厚に成膜し、
更にこの上にPt膜を積層しフォトリソグラフィ技術に
より、強誘電体薄膜24と同時に所望形状にパターニング
することにより、強誘電体容量素子22の上部電極25を形
成する。
Further, as a ferroelectric memory in which the n-type MOS transistor and the ferroelectric capacitor are combined, there has been known a ferroelectric memory configured as shown in FIG. That is, first, the n-type MOS transistor 20 is formed by forming the field oxide film 2, the source region 3 and the drain region 4 of the transistor, the gate oxide film 5, and the gate electrode 6 on the p-type Si substrate 1 by the semiconductor MOS transistor forming process. Is formed. Then, a passivation film 21 made of SiO 2 , BPSG or the like is formed on the entire surface of the substrate so as to cover them. Next, a Pt film is laminated on the passivation film 21 and patterned into a desired shape by a photolithography technique to form a lower electrode 23 which serves as one electrode of a ferroelectric capacitor element (ferroelectric cell) 22. Further, a ferroelectric thin film 24 made of PZT (lead zirconium titanate) is formed to a desired film thickness on this by a method such as MOCVD, sol-gel method or sputtering.
Further, a Pt film is laminated on this, and is patterned into a desired shape at the same time as the ferroelectric thin film 24 by the photolithography technique to form the upper electrode 25 of the ferroelectric capacitor element 22.

【0007】次に、スパッタエッチングにより強誘電体
容量素子22の下部電極23及び上部電極25の表面を10n
m程度エッチングしたのちTi(チタン)を全面に成膜
し、フォトリソグラフィ技術により前記下部電極23及び
上部電極25上にコンタクト時のバリアメタル層26,27を
形成する。そして、前記強誘電体容量素子22を覆うよう
にして全面にSiO2 、PSGからなる層間絶縁膜7を
形成する。つづいて、前記トランジスタのソース領域
3、ドレイン領域4上のパシベーション膜21及び層間絶
縁膜7と、前述のバリアメタル層26,27上の層間絶縁膜
7に前記の図3〜図10に示すエッチング法の内いずれ
か一つを用いコンタクトホール28a,28b,28c,28d
を形成する。そして、スパッタ法によりAl−Siを全
面に成膜した後フォトリソグラフィ技術により図示のご
とくAl−Si配線29を形成する。最後に、n型MOS
トランジスタ20のソース領域3、ドレイン領域4とAl
−Si配線29のオーミックコンタクトを得るための40
0℃前後の熱処理を行なう。
Next, the surface of the lower electrode 23 and the upper electrode 25 of the ferroelectric capacitor 22 is sputter-etched to 10 n.
After etching about m, Ti (titanium) is deposited on the entire surface, and barrier metal layers 26 and 27 for contact are formed on the lower electrode 23 and the upper electrode 25 by photolithography. Then, an interlayer insulating film 7 made of SiO 2 and PSG is formed on the entire surface so as to cover the ferroelectric capacitor element 22. Subsequently, the passivation film 21 and the interlayer insulating film 7 on the source region 3 and the drain region 4 of the transistor and the interlayer insulating film 7 on the barrier metal layers 26 and 27 are etched as shown in FIGS. One of the contact holes 28a, 28b, 28c, 28d
To form. Then, an Al-Si film is formed on the entire surface by a sputtering method, and then an Al-Si wiring 29 is formed by a photolithography technique as shown in the figure. Finally, n-type MOS
Source region 3 and drain region 4 of transistor 20 and Al
40 for obtaining ohmic contact of -Si wiring 29
Heat treatment is performed at around 0 ° C.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
コンタクトホール形成法を用いて電極配線を行なうと、
まずコンタクトホールを等方性エッチングのみにより形
成する場合は等方的にエッチングされるためマスク下の
層間絶縁膜7もエッチングされる、いわゆるアンダーカ
ットが発生する。そして、このアンダーカットは層間絶
縁膜7の膜厚分起こるため、微細パターンに用いると絶
縁を必要とする部分の層間絶縁膜7もエッチングしてし
まい、配線ショートによる回路不良を起こす原因にな
る。
However, when electrode wiring is performed using the conventional contact hole forming method,
First, when the contact hole is formed only by isotropic etching, the interlayer insulating film 7 under the mask is also etched because it is isotropically etched, so-called undercut occurs. Since this undercut occurs by the film thickness of the interlayer insulating film 7, the interlayer insulating film 7 in a portion requiring insulation when used for a fine pattern is also etched, which causes a circuit failure due to a wiring short circuit.

【0009】次に、異方性エッチングのみによりコンタ
クトホールを形成した場合、配線金属が図6のAl−S
i膜の様にステップカバレージが悪く成膜される。これ
はアスペクト比(コンタクトホールの幅に対する層間絶
縁膜の膜厚の比)が高くなると更に大きい問題となり、
配線金属が成膜時にソース,ドレイン領域と接触しない
場合や、接触がとれても接触部の膜厚が薄いため回路動
作時にこの部分に電荷が集中し断線を起こすことがあ
る。
Next, when the contact hole is formed only by anisotropic etching, the wiring metal is Al-S in FIG.
As with the i film, the step coverage is poor and the film is formed. This becomes a larger problem when the aspect ratio (ratio of the thickness of the interlayer insulating film to the width of the contact hole) becomes higher,
When the wiring metal does not come into contact with the source / drain regions during film formation, or even if the contact is removed, the thickness of the contact portion is thin, so that electric charges may concentrate in this portion during circuit operation and cause a disconnection.

【0010】次に、等方性エッチングと異方性エッチン
グを組み合わせて行なった場合についてだが、これはコ
ンタクトホールにテーパを設けているため異方性エッチ
ングのみにより形成した場合に比べ図8に示す様にステ
ップカバレージの改善は行なわれる。しかし、アスペク
ト比が高い場合、良好なステップカバレージを得るため
には深いテーパが必要になってしまい、結果的に等方性
エッチングのみでコンタクトホールを形成した場合と同
様の問題を発生してしまう。
Next, regarding the case where isotropic etching and anisotropic etching are combined, this is shown in FIG. 8 as compared with the case where only anisotropic etching is used because the contact hole is tapered. Thus, the step coverage will be improved. However, if the aspect ratio is high, a deep taper is required to obtain good step coverage, and as a result, the same problem as in the case of forming a contact hole by only isotropic etching occurs. .

【0011】次に、同様にテーパをもたせる等方性エッ
チング工程が2層以上積層された層間絶縁膜7に対して
行なう場合、例えばBPSG、SiO2 を順次積層して
なる2層の層間絶縁膜7に行なう場合、HFからなるエ
ッチャント液を用いた等方性エッチングによりテーパを
形成することを考えると、BPSGがSiO2 に較べエ
ッチャント液におけるエッチング速度が速いためBPS
GがSiO2 下でアンダーカットされ、配線時における
ステップカバレージの不良につながる。この現象は、コ
ンタクトホールを等方性エッチングのみで行なう場合も
同様の事が言える。
Next, when an isotropic etching step for similarly providing a taper is performed on the interlayer insulating film 7 having two or more laminated layers, for example, BPSG and SiO 2 are sequentially laminated to form a two-layer interlayer insulating film. In the case of performing No. 7, considering that a taper is formed by isotropic etching using an etchant solution made of HF, BPSG has a higher etching rate in the etchant solution than SiO 2.
G is undercut under SiO 2 , leading to poor step coverage during wiring. The same can be said for this phenomenon when the contact hole is formed only by isotropic etching.

【0012】次に、コンタクトホールのエッジ部を丸め
る為に行なうグラスフロー工程はPSG、BPSG等を
層間絶縁膜7に用いていると行なうことができるが、8
00℃〜1000℃程度の熱処理を必要とするため、そ
れ以下の温度で溶解または変質する材料を用いた素子を
同一基板に予め形成することが不可能になる。
Next, the glass flow process for rounding the edge portion of the contact hole can be performed by using PSG, BPSG or the like for the interlayer insulating film 7.
Since a heat treatment of about 00 ° C. to 1000 ° C. is required, it becomes impossible to previously form an element using a material that melts or deteriorates at a temperature lower than that on the same substrate.

【0013】また、一般に金属膜電極上に配線金属膜を
成膜しオーミックコンタクトを形成する場合、スパッタ
エッチングにより金属膜電極上に成長した自然酸化膜を
取り除いた後に配線金属膜を成膜することによって行な
われる。しかしながら、上述した従来の強誘電体薄膜を
有する半導体メモリ装置の構造及び製造方法によると、
強誘電体容量素子の下部電極23及び上部電極25上のTi
バリアメタル層26及び27表面に成長したTi酸化膜をA
l−Si配線29を行なう前に前記スパッタエッチングに
よりエッチングしていないため、このTi酸化膜がショ
ットキーバリアになり接合界面でオーミックコンタクト
が形成されない。
In general, when a wiring metal film is formed on a metal film electrode to form an ohmic contact, a wiring metal film is formed after removing a natural oxide film grown on the metal film electrode by sputter etching. Done by. However, according to the above-described structure and manufacturing method of the semiconductor memory device having the conventional ferroelectric thin film,
Ti on the lower electrode 23 and the upper electrode 25 of the ferroelectric capacitor
The Ti oxide film grown on the surfaces of the barrier metal layers 26 and 27 is
Since the sputter etching is not performed before the l-Si wiring 29 is formed, the Ti oxide film serves as a Schottky barrier and an ohmic contact is not formed at the junction interface.

【0014】従来の工程でこのスパッタエッチングが行
なえない理由として前記の強誘電体容量素子の電極配線
工程においてAl−Si膜29の成膜がn型MOSトラン
ジスタ20のソース領域3及びドレイン領域4と同時に行
なうために、As+ イオンのイオン注入により形成され
たn+ 型のソース,ドレイン領域をもつn型MOSトラ
ンジスタにArによるスパッタエッチングを行なうと、
Ar+ イオンの衝撃によりn+ 型のソース,ドレイン領
域表面からイオンが放出され、イオン量が減少してしま
い配線後の動作でしきい値のシフトが発生し強誘電体膜
を有する半導体メモリ装置として機能しないためであ
る。また従来のn型MOSトランジスタ20のソース,ド
レイン領域部分とAl−Si配線29のオーミックコンタ
クトを得るための400℃前後の熱処理は最終工程とし
て行なうとAl−Siの熱膨張、そして冷却時における
熱収縮により発生する応力により、特に密着力が弱い強
誘電体容量素子の強誘電体薄膜24と上部電極25の界面か
ら剥離することもある。
The reason why this sputter etching cannot be performed in the conventional process is that the Al--Si film 29 is formed in the source region 3 and the drain region 4 of the n-type MOS transistor 20 in the electrode wiring process of the ferroelectric capacitor. As + N + formed by ion implantation of ions When an n-type MOS transistor having a p-type source and drain region is sputter-etched with Ar,
Ar + N + due to ion bombardment This is because ions are released from the surface of the source and drain regions of the mold, the amount of ions is reduced, a threshold shift occurs in the operation after wiring, and the semiconductor memory device having a ferroelectric film does not function. Further, if the heat treatment at about 400 ° C. for obtaining the ohmic contact between the source / drain regions of the conventional n-type MOS transistor 20 and the Al-Si wiring 29 is performed as the final step, the thermal expansion of Al-Si and the heat at the time of cooling are performed. The stress generated by the contraction may cause separation from the interface between the ferroelectric thin film 24 and the upper electrode 25 of the ferroelectric capacitor having a particularly weak adhesion.

【0015】本発明は上記事情を鑑みてなされたもの
で、層間絶縁膜に形成したコンタクトホールに金属膜を
充填した構成をとることにより、コンタクトホールの段
差を少なくできて良好なステップカバレージが得られ、
またトランジスタのソース・ドレイン領域とのオーミッ
クコンタクトをなしえる強誘電体メモリを提供すること
を目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and by adopting a structure in which a contact hole formed in an interlayer insulating film is filled with a metal film, it is possible to reduce the step difference of the contact hole and obtain good step coverage. The
Another object of the present invention is to provide a ferroelectric memory capable of making ohmic contact with the source / drain regions of a transistor.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板上
に形成され、強誘電体薄膜を上部電極及び下部電極によ
り挟んでなる強誘電体容量素子と、前記半導体基板上
に、前記強誘電体容量素子に対し絶縁膜により電気的に
分離して形成され、ソース・ドレイン領域及びゲート電
極を有するMOS型トランジスタとを具備し、前記ソー
ス領域又はドレイン領域のいずれかに対応する前記絶縁
膜、及び強誘電体容量素子の電極に対応する前記絶縁膜
に夫々コンタクトホールを設け、これらコンタクトホー
ルに1層以上の第1金属膜を夫々充填させ、更に前記第
1金属膜同士を第2金属膜により接続させたことを特徴
とする強誘電体メモリである。
According to the present invention, there is provided a ferroelectric capacitor formed on a semiconductor substrate, wherein a ferroelectric thin film is sandwiched by an upper electrode and a lower electrode, and the ferroelectric capacitor on the semiconductor substrate. A MOS type transistor having a source / drain region and a gate electrode, which is electrically separated from the body capacitance element by an insulating film, and the insulating film corresponding to either the source region or the drain region, And contact holes are provided in the insulating films corresponding to the electrodes of the ferroelectric capacitor, and the contact holes are filled with one or more first metal films, respectively, and the first metal films are connected to each other as a second metal film. It is a ferroelectric memory characterized by being connected by.

【0017】[0017]

【作用】本発明に係る強誘電体メモリは次のようにの製
造される。
The ferroelectric memory according to the present invention is manufactured as follows.

【0018】まず、従来技術に示した異方性エッチング
のみにより半導体基板上に設けられた、例えばn型MO
Sトランジスタのソース電極及びドレイン電極上のみに
コンタクトホールを形成する。次に、例えばAl−Si
をコンタクトホールの深さ以下の膜厚で全面に成膜す
る。次に、コンタクトホール形成のフォトリソグラフィ
技術に用いたものと同一のマスクとコンタクトホール形
成時と反転させたレジスト膜または、フォトリソグラフ
ィ時に於ける露光時間の調整により形状を縮小または拡
大したレジスト膜をコンタクトホール上のAl−Si膜
に形成する。またこのレジスト膜はコンタクトホール形
成時に用いたレジストとコンタクトホール形成時と反転
させたマスクにより同様にコンタクトホール上のAl−
Si膜に形成してもよい。そして等方性エッチングによ
りマスク下のAl−Si膜もエッチングしコンタクトホ
ール内のみにAl−Si膜が残るようにする。これら一
連の成膜工程及びエッチング工程をAl−Siまたは、
それ以外の金属材料により複数回繰り返すことにより、
コンタクトホール内のみにコンタクトホールの深さ以下
の金属膜を成膜してもよい。これによりn型MOSトラ
ンジスタのソース電極及びドレイン電極上に第二電極を
形成する。そしてオーミックコンタクトを形成するため
の熱処理を行なう。次に、強誘電体容量素子の下部電極
及び上部電極上にコンタクトホールを異方性エッチング
により形成する。そしてスパッタエッチングにより前述
の下部電極及び上部電極の表面に成長した酸化膜を除去
した後、再びAl−Siをコンタクトホールの深さ以下
に全面に成膜する。そして前述のトランジスタの第二電
極と同様の方法により強誘電体容量素子の下部電極及び
上部電極上にも第二電極を形成する。そしてスパッタエ
ッチングによりn型MOSトランジスタ及び強誘電体容
量素子の第二電極上に成長した酸化膜を除去した後、再
び全面にAl−Siを成膜し、そしてフォトリソグラフ
ィ技術により配線工程を行なう。
First, for example, an n-type MO provided on a semiconductor substrate by only anisotropic etching shown in the prior art.
A contact hole is formed only on the source electrode and the drain electrode of the S transistor. Next, for example, Al-Si
Is formed on the entire surface with a film thickness equal to or less than the depth of the contact hole. Next, the same mask as that used for the photolithography technique for forming the contact hole and a resist film that is reversed from that used when forming the contact hole or a resist film whose shape is reduced or enlarged by adjusting the exposure time during photolithography. It is formed on the Al-Si film on the contact hole. Also, this resist film is formed of Al-on the contact hole in the same manner by using the resist used at the time of forming the contact hole and the mask reversed from that at the time of forming the contact hole.
You may form in a Si film. Then, the Al-Si film under the mask is also etched by isotropic etching so that the Al-Si film remains only in the contact hole. These series of film forming steps and etching steps are performed using Al-Si or
By repeating multiple times with other metal materials,
You may form a metal film below the depth of a contact hole only in a contact hole. Thereby, the second electrode is formed on the source electrode and the drain electrode of the n-type MOS transistor. Then, heat treatment is performed to form ohmic contacts. Next, contact holes are formed by anisotropic etching on the lower and upper electrodes of the ferroelectric capacitor. Then, the oxide films grown on the surfaces of the lower electrode and the upper electrode described above are removed by sputter etching, and then Al-Si is again formed over the entire surface to a depth of the contact hole or less. Then, a second electrode is formed also on the lower electrode and the upper electrode of the ferroelectric capacitor by the same method as the above-mentioned second electrode of the transistor. Then, the oxide film grown on the second electrode of the n-type MOS transistor and the ferroelectric capacitor is removed by sputter etching, Al-Si is formed again on the entire surface, and the wiring process is performed by the photolithography technique.

【0019】こうした本発明において、配線工程前に予
めコンタクトホール内を金属膜で埋めることにより段差
の少ないコンタクトホールを形成することができる。こ
れにより配線工程時に、良好なステップカバレージが実
現できる。そして、この配線法によるとコンタクトホー
ルにテーパを設ける必要がなくなりコンタクトホールを
異方性エッチングのみにより形成することができ、レジ
ストマスクからの正確なパターン転写が行なわれるため
微細加工に適している。そして、これは異方性エッチン
グのみでコンタクトホールを形成できるため、等方性エ
ッチングに対して選択比が異なる2層以上積層された層
間絶縁膜に使用ができる。
In the present invention, the contact hole having a small step can be formed by previously filling the inside of the contact hole with the metal film before the wiring process. As a result, good step coverage can be achieved during the wiring process. According to this wiring method, it is not necessary to provide a taper in the contact hole, the contact hole can be formed only by anisotropic etching, and accurate pattern transfer from the resist mask is performed, which is suitable for fine processing. Since this can form a contact hole only by anisotropic etching, it can be used for an interlayer insulating film in which two or more layers having different selectivity with respect to isotropic etching are stacked.

【0020】また、コンタクトホールの形成と同一のマ
スクを用いているので、マスクにコストが掛からない。
そして、更にトランジスタと強誘電体容量素子を組み合
わせた場合、まずn型MOSトランジスタの電極部分に
第二電極を形成することにより、この状態では強誘電体
容量素子上にはAl−Si膜がないのでオーミックコン
タクトを形成するための熱処理が行なえる。そして前述
のn型MOSトランジスタの第二電極により強誘電体容
量素子の電極上に第二電極を形成する際、n+ 型のソー
ス・ドレイン領域がn型MOSトランジスタの電極表面
ではないため電極表面に成長した自然酸化膜を除去する
スパッタエッチングを行なうことができる。
Further, the same mask as the formation of the contact hole is used.
Since the mask is used, the mask does not cost much.
Then, further combine the transistor and the ferroelectric capacitor.
If it is made, first, in the electrode part of the n-type MOS transistor
By forming the second electrode, the ferroelectric
Since there is no Al-Si film on the capacitive element, ohmic contact
A heat treatment for forming tact can be performed. And above
The second electrode of the n-type MOS transistor of
When forming the second electrode on the electrode of the measuring element, n+ Vintage saw
The drain and drain regions are the electrode surface of the n-type MOS transistor
Not remove the native oxide film grown on the electrode surface
Sputter etching can be performed.

【0021】[0021]

【実施例】以下、本発明の実施例について図を参照して
説明する。 (実施例1)まず、図12を参照しながら実施例1に係る
強誘電体メモリについて製造方法を併記して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (Embodiment 1) First, a manufacturing method of a ferroelectric memory according to Embodiment 1 will be described with reference to FIG.

【0022】(1)まず、p型Si基板31上に半導体M
OSトランジスタ形成工程によりフィールド酸化膜32、
トランジスタのn+ 型のソースス領域33及びn+ 型のド
レイン領域34、ゲート酸化膜35、ポリシリコン(pol
y−Si)からなるゲート電極36を形成し、n型MOS
トランジスタ37を形成した。次に、前記フィールド酸化
膜32上にPt膜を積層しフォトリソグラフィ技術により
所望の形状にパターニングし、強誘電体容量素子(強誘
電体セル)38の一方の電極となる下部電極39を形成す
る。更に、この上に例えばMOCVD法、ゾル−ゲル法
あるいはスパッタ法などの方法でPZT(チタン酸ジリ
コニウム鉛)から成る強誘電体薄膜40を所望の膜厚に成
膜し、更にこの上にPt膜を積層しフォトリソグラフィ
技術により、強誘電体薄膜40と同時に所望形状にパター
ニングすることにより、強誘電体容量素子38の上部電極
41を形成した。
(1) First, the semiconductor M is formed on the p-type Si substrate 31.
The field oxide film 32 is formed by the OS transistor forming process,
N + of transistor Source region 33 and n + Type drain region 34, gate oxide film 35, polysilicon (pol
y-Si) to form a gate electrode 36, and an n-type MOS
The transistor 37 was formed. Next, a Pt film is laminated on the field oxide film 32 and patterned into a desired shape by a photolithography technique to form a lower electrode 39 serving as one electrode of the ferroelectric capacitor element (ferroelectric cell) 38. . Further, a ferroelectric thin film 40 made of PZT (lead zirconium titanate) is formed to a desired thickness on this by, for example, a MOCVD method, a sol-gel method or a sputtering method, and further a Pt film is formed thereon. And the ferroelectric thin film 40 is patterned into a desired shape at the same time as the ferroelectric thin film 40 by the photolithography technique.
41 formed.

【0023】次に、スパッタエッチングにより強誘電体
容量素子38の下部電極39及び上部電極41の表面を10n
m程度エッチングしたのちTi(チタン)を全面に成膜
し、フォトリソグラフィ技術により前記下部電極39及び
上部電極41上にコンタクト時のバリアメタル層42,43を
形成した。そして、n型MOSトランジスタ37及び強誘
電体容量素子38を覆うようにして全面にSiO2 、PS
Gからなる層間絶縁膜44をCVD法により約1μm成膜
した。つづいて、ポジレジストを用いたフォトリソグラ
フィ技術と反応性イオンエッチングにより異方的にエッ
チングしトランジスタ37のソース領域33及びドレイン領
域34上の層間絶縁膜44にコンタクトホール45a,45bを
形成した。これらのコンタクトホール45a,45bの形成
は、プラズマエッチング、スパッタエッチング、イオン
ビームエッチングのうちいずれか一つ、またはこれらを
併用したドライエッチングによって形成してもよい。
Next, the surface of the lower electrode 39 and the upper electrode 41 of the ferroelectric capacitor 38 is sputter-etched to 10 n.
After etching about m, a film of Ti (titanium) is formed on the entire surface, and barrier metal layers 42 and 43 at the time of contact are formed on the lower electrode 39 and the upper electrode 41 by photolithography. Then, covering the n-type MOS transistor 37 and the ferroelectric capacitor 38, SiO 2 , PS
An interlayer insulating film 44 made of G was formed to a thickness of about 1 μm by the CVD method. Then, contact holes 45a and 45b were formed in the interlayer insulating film 44 on the source region 33 and the drain region 34 of the transistor 37 by anisotropic etching by photolithography using a positive resist and reactive ion etching. The contact holes 45a and 45b may be formed by any one of plasma etching, sputter etching, ion beam etching, or dry etching using these in combination.

【0024】次に、Al−Siを約1μmの膜厚で全面
にスパッタ法により成膜した。つづいて、コンタクトホ
ール上に反転レジストであるネガレジストとコンタクト
ホール形成時に用いたマスクによるフォトリソグラフィ
により、コンタクトホールと同一のレジストマスクを成
膜した。また、このレジスト膜はコンタクトホール形成
時に用いたレジストとコンタクトホール形成時と反転さ
せたマスクにより同様にコンタクトホール上のAl−S
i膜に形成してもよい。そして、等方性エッチングであ
る、リン酸、酢酸、水からなるエッチャントを用いるウ
エットエッチング法によりマスク下のAl−Si膜もエ
ッチングし、前記コンタクトホール45a,45b内のみに
Al−Si膜が残り第二電極46a,46bが形成された。
そして、専用のレジスト剥離液によりレジストを除去し
た。これにより、n型MOSトランジスタのソース領域
33及びドレイン領域34上に、第二電極46a,46bを夫々
前記コンタクトホール45a,45b内に充填されるように
形成した。
Next, an Al-Si film having a thickness of about 1 μm was formed on the entire surface by a sputtering method. Subsequently, the same resist mask as the contact hole was formed on the contact hole by photolithography using a negative resist as an inversion resist and the mask used for forming the contact hole. Further, this resist film is formed of Al--S on the contact hole in the same manner by using the resist used at the time of forming the contact hole and the mask reversed from that at the time of forming the contact hole.
It may be formed on the i film. Then, the Al-Si film under the mask is also etched by a wet etching method using an etchant composed of phosphoric acid, acetic acid and water, which is isotropic etching, so that the Al-Si film remains only in the contact holes 45a and 45b. The second electrodes 46a and 46b are formed.
Then, the resist was removed with a dedicated resist stripping solution. Thereby, the source region of the n-type MOS transistor
Second electrodes 46a and 46b are formed on the 33 and drain regions 34 so as to fill the contact holes 45a and 45b, respectively.

【0025】そして、オーミックコンタクトを形成する
ため、400℃程度熱処理を行なった。次に、強誘電体
容量素子38の下部電極39及び上部電極41上にコンタクト
ホール47a,47bを前述のn型MOSトランジスタ37と
同様にして形成した。つづいて、スパッタエッチングに
より前述の下部電極39及び上部電極41の表面に成長した
酸化膜を除去した後、再びAl−Siを約1μm全面に
成膜する。そして、前述のトランジスタの第二電極46
a,46bと同様の方法により強誘電体容量素子38のバリ
アメタル層42,43上にも第二電極48a,48bを前記コン
タクトホール47a,47b内に充填されるように形成し
た。そして、スパッタエッチングによりn型MOSトラ
ンジスタ37及び強誘電体容量素子38の第二電極46a,46
b,48a,48b上に成長した酸化膜を除去した後、再び
全面にAl−Siを成膜し、そしてフォトリソグラフィ
技術により図示の如くAl−Si配線49を形成し、強誘
電体メモリを製造した。
Then, heat treatment was carried out at about 400 ° C. to form an ohmic contact. Next, contact holes 47a and 47b were formed on the lower electrode 39 and the upper electrode 41 of the ferroelectric capacitor 38 in the same manner as the n-type MOS transistor 37 described above. Subsequently, after removing the oxide films grown on the surfaces of the lower electrode 39 and the upper electrode 41 by sputter etching, Al-Si is formed again on the entire surface of about 1 μm. Then, the second electrode 46 of the transistor described above.
Second electrodes 48a and 48b are formed on the barrier metal layers 42 and 43 of the ferroelectric capacitor 38 so as to be filled in the contact holes 47a and 47b by the same method as that of a and 46b. Then, the second electrodes 46a, 46 of the n-type MOS transistor 37 and the ferroelectric capacitor 38 are formed by sputter etching.
After removing the oxide film grown on b, 48a and 48b, an Al-Si film is formed again on the entire surface, and an Al-Si wiring 49 is formed by a photolithography technique as shown in the figure to manufacture a ferroelectric memory. did.

【0026】このようにして製造される強誘電体メモリ
は、n+ 型のソース・ドレイン領域33,34及びゲート電
極36を有したn型MOSトランジスタ37、及び下部電極
39と上部電極41間に強誘電体薄膜40を挟んで積層した強
誘電体容量素子38からなり、前記下部電極39,上部電極
41上にはバリアメタル層42,43が形成され、前記トラン
ジスタ37及び強誘電体容量素子38全面には層間絶縁膜44
が形成され、前記ソース領域33,ドレイン領域34,バリ
アメタル層42,43に対応する前記層間絶縁膜44には夫々
コンタクトホール45a,45b,47a,47bが形成され、
前記各コンタクトホールには第二電極46a,46b,48
a,48bが充填され、前記トランジスタ37のドレイン領
域34上の第二電極46bと強誘電体容量素子38の下部電極
39上の第二電極48aとはAl−Si配線49によって電気
的に接続されている。このように、実施例1に係る強誘
電体メモリによれば、コンタクトホール45a,45b,47
a,47b内に第二電極46a,46b,48a,48bが充填さ
れた構成にすることにより、良好なステップカバレージ
を実現でき、コンタクトホールでの配線時に発生する断
線や電流集中による溶断を防止することができる。 (実施例2)
The ferroelectric memory manufactured in this way is n + -Type source / drain regions 33, 34 and n-type MOS transistor 37 having gate electrode 36, and lower electrode
The ferroelectric capacitor 38 is laminated by sandwiching the ferroelectric thin film 40 between the upper electrode 39 and the upper electrode 41, and the lower electrode 39 and the upper electrode
Barrier metal layers 42 and 43 are formed on 41, and an interlayer insulating film 44 is formed on the entire surface of the transistor 37 and the ferroelectric capacitor 38.
And contact holes 45a, 45b, 47a, 47b are formed in the interlayer insulating film 44 corresponding to the source region 33, the drain region 34, and the barrier metal layers 42, 43, respectively.
The second electrodes 46a, 46b, 48 are provided in the contact holes.
a, 48b, the second electrode 46b on the drain region 34 of the transistor 37 and the lower electrode of the ferroelectric capacitor 38.
The second electrode 48a on 39 is electrically connected by an Al-Si wiring 49. As described above, according to the ferroelectric memory according to the first embodiment, the contact holes 45a, 45b, 47 are formed.
Good step coverage can be realized by using the structure in which the second electrodes 46a, 46b, 48a, 48b are filled in the a, 47b, and the disconnection that occurs at the time of wiring in the contact hole and the melting due to the current concentration are prevented. be able to. (Example 2)

【0027】図13は本発明に係る実施例2に係る強誘電
体メモリを示したものである。但し、図12と同部材は同
符号を付して説明を省略する。以下、製造方法を併記し
て説明する。
FIG. 13 shows a ferroelectric memory according to the second embodiment of the present invention. However, the same members as those in FIG. 12 are denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. Hereinafter, the manufacturing method will be described together.

【0028】(1)まず、p型Si基板31上に半導体M
OSトランジスタ形成工程によりフィールド酸化膜32、
トランジスタのソース領域33及びドレイン領域34、ゲー
ト酸化膜35、ゲート電極36を形成することによりn型M
OSトランジスタ377を形成した。次に、前記フィール
ド酸化膜32上にPt膜を積層しフォトリソグラフィ技術
により所望の形状にパターニングし、強誘電体容量素子
38の一方の電極となる下部電極39を形成した。更に、こ
の上に例えばMOCVD法、ゾル−ゲル法あるいはスパ
ッタ法などの方法でPZT(チタン酸ジリコニウム鉛)
から成る強誘電体薄膜40を所望の膜厚に成膜し、更にこ
の上にPt膜を積層しフォトリソグラフィ技術により、
強誘電体薄膜40と同時に所望形状にパターニングするこ
とにより、強誘電体容量素子38の上部電極41を形成し
た。
(1) First, the semiconductor M is formed on the p-type Si substrate 31.
The field oxide film 32 is formed by the OS transistor forming process,
By forming the source region 33 and the drain region 34 of the transistor, the gate oxide film 35, and the gate electrode 36, the n-type M
The OS transistor 377 was formed. Next, a Pt film is laminated on the field oxide film 32 and patterned into a desired shape by a photolithography technique to form a ferroelectric capacitor element.
A lower electrode 39 serving as one electrode of 38 was formed. Further, PZT (lead zirconium titanate) is further formed thereon by a method such as MOCVD, sol-gel method or sputtering method.
A ferroelectric thin film 40 made of is formed into a desired film thickness, and a Pt film is further laminated on this film by photolithography technology.
The upper electrode 41 of the ferroelectric capacitor element 38 was formed by simultaneously patterning the ferroelectric thin film 40 into a desired shape.

【0029】次に、スパッタエッチングにより強誘電体
容量素子38の下部電極39及び上部電極41の表面を10n
m程度エッチングしたのちTiを全面に成膜し、フォト
リソグラフィ技術により前記下部電極39及び上部電極41
上にコンタクト時のバリアメタル層42,43を形成した。
そして、n型MOSトランジスタ37及び強誘電体容量素
子38を覆うようにして全面に層間絶縁膜44をCVD法に
より約1μm成膜した。次に、ポジレジストを用いたフ
ォトリソグラフィ技術と反応性イオンエッチングにより
異方的にエッチングしトランジスタ37のソース領域33及
びドレイン領域34上の層間絶縁膜44にコンタクトホール
45a,45bを形成した。これらのコンタクトホール45
a,45bの形成は、プラズマエッチング、スパッタエッ
チング、イオンビームエッチングのうちいずれか一つ、
またはこれらを併用したドライエッチングによって形成
してもよい。
Next, the surface of the lower electrode 39 and the upper electrode 41 of the ferroelectric capacitor 38 is sputter-etched to 10 n.
After etching about m, a Ti film is formed on the entire surface, and the lower electrode 39 and the upper electrode 41 are formed by a photolithography technique.
Barrier metal layers 42 and 43 for contact were formed on top.
Then, an interlayer insulating film 44 was formed on the entire surface by CVD to cover the n-type MOS transistor 37 and the ferroelectric capacitor 38 by about 1 μm. Next, a contact hole is formed in the interlayer insulating film 44 on the source region 33 and the drain region 34 of the transistor 37 by anisotropically etching by photolithography using a positive resist and reactive ion etching.
45a and 45b were formed. These contact holes 45
a, 45b is formed by any one of plasma etching, sputter etching, and ion beam etching,
Alternatively, they may be formed by dry etching using these in combination.

【0030】次に、Al−Siを約0.5μmの膜厚で
全面にスパッタ法により成膜した。つづいて、ネガレジ
ストを成膜し、コンタクトホール形成時に用いたマスク
によりフォトリソグラフィ技術によりレジストマスクを
形成した。この時の露光時間を短くすることにより、コ
ンタクトホール内に入る同一形状で縮小されたレジスト
マスクを成膜した。このレジストマスクの形成は、ポジ
レジストとコンタクトホールを縮小した形状の専用マス
クにより成膜してもよい。更に、前記実施例1と同様に
Al−Siのウエットエッチングを行ないn型MOSト
ランジスタのコンタクトホール45a,45b内のみに第二
電極46a,46bを形成する。この時Al−Siは等方的
にエッチングされるため、結果的にAl−Siの膜厚分
だけ面積が小さくなったエッジ部にテーパをもつコンタ
クトホールがAl−Siで形成される。そして、専用の
レジスト剥離液によりレジストを除去した。
Next, an Al-Si film having a thickness of about 0.5 μm was formed on the entire surface by a sputtering method. Subsequently, a negative resist was formed and a resist mask was formed by photolithography using the mask used for forming the contact hole. By shortening the exposure time at this time, a resist mask with the same shape and reduced size was formed into the contact hole. The resist mask may be formed using a positive mask and a dedicated mask having a contact hole with a reduced size. Further, similar to the first embodiment, the wet etching of Al-Si is performed to form the second electrodes 46a and 46b only in the contact holes 45a and 45b of the n-type MOS transistor. At this time, since Al-Si is isotropically etched, as a result, a contact hole having a taper at the edge portion whose area is reduced by the film thickness of Al-Si is formed of Al-Si. Then, the resist was removed with a dedicated resist stripping solution.

【0031】次に、オーミックコンタクトを形成するた
め、400℃程度熱処理を行なった。つづいて、強誘電
体容量素子38の下部電極39及び上部電極41上にコンタク
トホールを前述のn型MOSトランジスタと同様にして
形成した。更に、スパッタエッチングにより前述の下部
電極39及び上部電極41の表面に成長した酸化膜を除去し
た後、再びAl−Siを約0.5μm全面に成膜した。
そして、前述のトランジスタ37の第二電極46a,46bと
同様の方法により強誘電体容量素子38のバリアメタル層
42,43上にも第二電極48a,48bを形成した。ひきつづ
き、スパッタエッチングによりn型MOSトランジスタ
37の第二電極46a,46b及び強誘電体容量素子38の第二
電極48a,48b上に成長した酸化膜を除去した後、再び
スパッタ法により全面にAl−Siを0.5μm成膜
し、そしてフォトリソグラフィ技術により図示の如くA
l−Si配線49を形成し、強誘電体メモリを製造した。
Next, heat treatment was performed at about 400 ° C. to form an ohmic contact. Subsequently, contact holes were formed on the lower electrode 39 and the upper electrode 41 of the ferroelectric capacitor 38 in the same manner as the n-type MOS transistor described above. Further, after removing the oxide film grown on the surfaces of the lower electrode 39 and the upper electrode 41 by sputter etching, Al-Si was formed again on the entire surface of about 0.5 μm.
Then, the barrier metal layer of the ferroelectric capacitor 38 is formed by the same method as the second electrodes 46a and 46b of the transistor 37 described above.
Second electrodes 48a and 48b are also formed on 42 and 43. Continuing, n-type MOS transistor by sputter etching
After removing the oxide film grown on the second electrodes 46a and 46b of 37 and the second electrodes 48a and 48b of the ferroelectric capacitor 38, Al-Si of 0.5 .mu.m is formed on the entire surface by sputtering again. Then, as shown in FIG.
The l-Si wiring 49 was formed to manufacture a ferroelectric memory.

【0032】このようにして製造された強誘電体メモリ
は、図12の強誘電体メモリと比べ、主としてエッジ部に
テーパをもつコンタクトホール45a,45bを形成した点
が異なり、実施例1と同様な効果を有する。 (実施例3)図14を参照する。但し、図1と同部材は同
符号を付して説明を省略する。
The ferroelectric memory thus manufactured is different from the ferroelectric memory shown in FIG. 12 in that contact holes 45a and 45b having tapered portions are mainly formed at the edges, and the ferroelectric memory is the same as that of the first embodiment. Have a significant effect. (Embodiment 3) Referring to FIG. However, the same members as those in FIG.

【0033】(1)まず、p型Si基板31上に半導体M
OSトランジスタ形成工程によりフィールド酸化膜32、
トランジスタのソース領域33及びドレイン領域34、ゲー
ト酸化膜35、ゲート電極36を形成し、n型MOSトラン
ジスタ37を形成した。つづいて、このn型MOSトラン
ジスタ37を覆うようにしてBPSG膜51をCVD法によ
り約0.5μm成膜した。次に、BPSG膜51上にPt
膜を積層しフォトリソグラフィ技術により所望の形状に
パターニングし、強誘電体容量素子38の一方の電極とな
る下部電極39を形成した。更に、この上に例えばMOC
VD法、ゾル−ゲル法あるいはスパッタ法などの方法で
PZTから成る強誘電体薄膜40を所望の膜厚に成膜し、
ひきつづき、この上にPt膜を積層しフォトリソグラフ
ィ技術により、強誘電体薄膜40と同時に所望形状にパタ
ーニングして強誘電体容量素子38の上部電極41を形成し
た。
(1) First, the semiconductor M is formed on the p-type Si substrate 31.
The field oxide film 32 is formed by the OS transistor forming process,
A source region 33 and a drain region 34 of the transistor, a gate oxide film 35, a gate electrode 36 were formed, and an n-type MOS transistor 37 was formed. Subsequently, a BPSG film 51 was formed to a thickness of about 0.5 μm by the CVD method so as to cover the n-type MOS transistor 37. Next, Pt is formed on the BPSG film 51.
The films were laminated and patterned into a desired shape by a photolithography technique to form a lower electrode 39 which serves as one electrode of the ferroelectric capacitor element 38. Furthermore, on top of this, for example, MOC
A ferroelectric thin film 40 made of PZT is formed into a desired film thickness by a method such as a VD method, a sol-gel method or a sputtering method.
Subsequently, a Pt film was laminated on this and patterned to a desired shape at the same time as the ferroelectric thin film 40 by a photolithography technique to form an upper electrode 41 of the ferroelectric capacitor 38.

【0034】次に、スパッタエッチングにより強誘電体
容量素子38の下部電極39及び上部電極41の表面を10n
m程度エッチングしたのちTiを全面に成膜し、フォト
リソグラフィ技術により前記下部電極39及び上部電極41
上にコンタクト時のバリアメタル層42,43を形成した。
つづいて、n型MOSトランジスタ37及び強誘電体容量
素子38を覆うようにして全面に層間絶縁膜44をCVD法
により約1μm成膜した。更に、ポジレジストを用いた
フォトリソグラフィ技術と反応性イオンエッチングによ
り異方的にエッチングし、トランジスタ37のソース領域
33及びドレイン領域34上のBPSG膜51及び層間絶縁膜
44にコンタクトホール52a,52bを形成した。これらの
コンタクトホール52a,52bの形成は、プラズマエッチ
ング、スパッタエッチング、イオンビームエッチングの
うちいずれか一つ、またはこれらを併用したドライエッ
チングによって形成してもよい。
Next, the surface of the lower electrode 39 and the upper electrode 41 of the ferroelectric capacitor 38 is sputter-etched to 10 n.
After etching about m, a Ti film is formed on the entire surface, and the lower electrode 39 and the upper electrode 41 are formed by a photolithography technique.
Barrier metal layers 42 and 43 for contact were formed on top.
Subsequently, an interlayer insulating film 44 was formed on the entire surface by CVD to cover the n-type MOS transistor 37 and the ferroelectric capacitor 38 by about 1 μm. Further, the source region of the transistor 37 is anisotropically etched by photolithography technology using positive resist and reactive ion etching.
33 and the BPSG film 51 and the interlayer insulating film on the drain region 34
Contact holes 52a and 52b are formed in 44. The contact holes 52a and 52b may be formed by any one of plasma etching, sputter etching, ion beam etching, or dry etching using these in combination.

【0035】次に、Al−Siを約0.5μmの膜厚で
全面にスパッタ法により成膜した。つづいて、前記コン
タクトホール52a,52b上に、反転レジストであるネガ
レジストとコンタクトホール形成時に用いたマスクによ
るフォトリソグラフィにより、コンタクトホールと同一
のレジストマスクを成膜した。また、このレジスト膜は
コンタクトホール形成時に用いたレジストとコンタクト
ホール形成時と反転させたマスクにより、同様にコンタ
クトホール上のAl−Si膜に形成してもよい。そし
て、等方性エッチングである、リン酸、酢酸、水からな
るエッチャントを用いるウエットエッチング法により、
マスク下のAl−Si膜もエッチングしn型MOSトラ
ンジスタ37のコンタクトホール52a,52b内のみにAl
−Si膜が残り第二電極46a,46bが形成された。そし
て、専用のレジスト剥離液によりレジストを除去した。
Next, Al-Si was deposited over the entire surface to a thickness of about 0.5 μm by sputtering. Subsequently, the same resist mask as the contact holes was formed on the contact holes 52a and 52b by photolithography using a negative resist as an inversion resist and the mask used for forming the contact holes. Further, this resist film may be similarly formed on the Al-Si film on the contact hole by using the resist used at the time of forming the contact hole and the mask reversed from that at the time of forming the contact hole. Then, by a wet etching method using an etchant composed of phosphoric acid, acetic acid, and water, which is isotropic etching,
The Al-Si film under the mask is also etched to form Al only in the contact holes 52a and 52b of the n-type MOS transistor 37.
The -Si film remains and the second electrodes 46a and 46b are formed. Then, the resist was removed with a dedicated resist stripping solution.

【0036】次に、オーミックコンタクトを形成するた
め、400℃程度熱処理を行なった。つづいて、強誘電
体容量素子38の下部電極39及び上部電極41上に、コンタ
クトホール47a,47bを前述のn型MOSトランジスタ
37と同様の方法で形成した。更に、スパッタエッチング
により前述のn型MOSトランジスタ37の第二電極46
a,46b表面と強誘電体容量素子38の下部電極39及び上
部電極41の表面に成長した酸化膜を除去した後、再びA
l−Siを約1μm全面に成膜した。そして、前述のト
ランジスタ37の第二電極46a,46bと同様の方法によ
り、n型MOSトランジスタ37には2層目の第三電極53
a,53bを、そして強誘電体容量素子38のバリアメタル
層42,43上にも第二電極54a,54bを形成した。ひきつ
づき、スパッタエッチングによりn型MOSトランジス
タ37の第二電極46a,46b及び強誘電体容量素子38の第
二電極54a,54b上に成長した酸化膜を除去した後、再
びスパッタ法により全面にAl−Siを0.5μm成膜
し、そしてフォトリソグラフィ技術により図示のごとく
Al−Si配線49を形成し、強誘電体メモリを製造し
た。
Next, heat treatment was performed at about 400 ° C. to form an ohmic contact. Next, the contact holes 47a and 47b are formed on the lower electrode 39 and the upper electrode 41 of the ferroelectric capacitor 38, and the n-type MOS transistor described above is provided.
It was formed in the same manner as 37. Further, the second electrode 46 of the n-type MOS transistor 37 described above is formed by sputter etching.
After removing the oxide films grown on the surfaces of a and 46b and the lower electrode 39 and the upper electrode 41 of the ferroelectric capacitor 38, A
1-Si was formed into a film on the entire surface of about 1 μm. Then, in the same manner as the second electrodes 46a and 46b of the transistor 37 described above, the n-type MOS transistor 37 has a third electrode 53 of the second layer.
a and 53b, and second electrodes 54a and 54b are also formed on the barrier metal layers 42 and 43 of the ferroelectric capacitor 38. Subsequently, the oxide film grown on the second electrodes 46a and 46b of the n-type MOS transistor 37 and the second electrodes 54a and 54b of the ferroelectric capacitor element 38 is removed by sputter etching, and then the entire surface of the Al- A 0.5 μm thick Si film was formed, and an Al—Si wiring 49 was formed by a photolithography technique as shown in the figure to manufacture a ferroelectric memory.

【0037】このようにして製造された強誘電体メモリ
は、図12の強誘電体メモリと比べ、MOS型トランジス
タ形成領域のコンタクトホール52a,52bをPSG膜5
1,層間絶縁膜55を開口して形成し、これらコンタクト
ホール52a,52b内に第二電極46a,46b及び第三電極
53a,53bの2層構造の金属層を充填した点が異なり、
実施例1と同様な効果を有する。
The ferroelectric memory manufactured in this manner is different from the ferroelectric memory shown in FIG. 12 in that the contact holes 52a and 52b in the MOS transistor formation region have the PSG film 5 formed therein.
1. The interlayer insulating film 55 is formed by opening, and the second electrodes 46a and 46b and the third electrode are formed in the contact holes 52a and 52b.
53a and 53b are different in that they are filled with a two-layer metal layer,
It has the same effect as that of the first embodiment.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上説明した様に本発明による配線工程
前に予めコンタクトホール内を金属膜で埋め、第二電極
を形成するため段差の少ないコンタクトホールを形成す
ることができ、これにより配線工程時に、良好なステッ
プカバレージが実現できる。このため、コンタクトホー
ルでの配線時に発生する断線や電流集中による溶断を防
止することができる。そして、この配線法によるとコン
タクトホールにテーパを設ける必要がなくなり、等方性
エッチングやグラスフローを必要とせずコンタクトホー
ルを異方性エッチングのみにより形成することができ、
レジストマスクからの正確なパターン転写が行なわれる
ため微細加工ができ、そしてこれは異方性エッチングの
みでコンタクトホールを形成できるため等方性エッチン
グに対して選択比が異なる2層以上積層された層間絶縁
膜に於て使用ができる。
As described above, since the inside of the contact hole is previously filled with the metal film and the second electrode is formed before the wiring process according to the present invention, the contact hole with a small step can be formed. Sometimes good step coverage can be achieved. Therefore, it is possible to prevent disconnection that occurs during wiring in the contact hole and fusing due to current concentration. Then, according to this wiring method, it is not necessary to provide a taper to the contact hole, the contact hole can be formed only by anisotropic etching without the need for isotropic etching or glass flow,
Accurate pattern transfer from the resist mask enables microfabrication, and because contact holes can be formed only by anisotropic etching, two or more layers with different selectivity ratios for isotropic etching are stacked. It can be used as an insulating film.

【0039】また、コンタクトホールの形成と同一のマ
スクを用いているので、マスクにコストが掛からない。
そして、トランジスタと強誘電体容量素子を組み合わせ
た場合、まずn型MOSトランジスタの電極部分に第二
電極を形成することにより、この状態では強誘電体容量
素子上にはAl−Si膜がないのでオーミックコンタク
トを形成するための熱処理が行なえる。そして、前述の
n型MOSトランジスタの第二電極により強誘電体容量
素子の電極上に第二電極を形成する際、n+ Siがn型
MOSトランジスタの電極表面ではないため、電極表面
に成長した自然酸化膜を除去するスパッタエッチングを
行なうことができる。
Further, since the same mask used for forming the contact holes is used, the cost of the mask is low.
When the transistor and the ferroelectric capacitor are combined, the second electrode is first formed on the electrode portion of the n-type MOS transistor, and in this state, there is no Al-Si film on the ferroelectric capacitor. A heat treatment for forming an ohmic contact can be performed. Then, when forming the second electrode on the electrode of the ferroelectric capacitor by the second electrode of the n-type MOS transistor described above, n + Since Si is not on the electrode surface of the n-type MOS transistor, sputter etching can be performed to remove the natural oxide film grown on the electrode surface.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】n型MOSトランジスタの断面図。FIG. 1 is a sectional view of an n-type MOS transistor.

【図2】コンタクトホール形成用のレジストマスクをフ
ォトリソグラフィ技術により形成する方法の説明図。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a method of forming a resist mask for forming a contact hole by a photolithography technique.

【図3】等方性エッチングによりコンタクトホールを形
成する場合の説明図。
FIG. 3 is an explanatory diagram for forming a contact hole by isotropic etching.

【図4】図3により得られたコンタクトホールに電極配
線を形成する場合の説明図。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a case where an electrode wiring is formed in the contact hole obtained in FIG.

【図5】異方性エッチングによりコンタクトホールを形
成する場合の説明図。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a case where a contact hole is formed by anisotropic etching.

【図6】図5により得られたコンタクトホールに電極配
線を形成する場合の説明図。
FIG. 6 is an explanatory view of a case where an electrode wiring is formed in the contact hole obtained in FIG.

【図7】等方性エッチングによりテーパを形成した後、
異方性エッチングによりコンタクトホールを形成する場
合の説明図。
FIG. 7: After forming a taper by isotropic etching,
Explanatory drawing at the time of forming a contact hole by anisotropic etching.

【図8】図7により得られたコンタクトホールに電極配
線を形成する場合の説明図。
8 is an explanatory diagram of a case where an electrode wiring is formed in the contact hole obtained in FIG.

【図9】異方性エッチングによりコンタクトホールを形
成した後、グラスフロー工程でエッチング部分を変形さ
せた場合の説明図。
FIG. 9 is an explanatory diagram of a case where a contact hole is formed by anisotropic etching and then the etched portion is deformed in a glass flow process.

【図10】図9により得られたコンタクトホールに電極
配線を形成する場合の説明図。
10 is an explanatory diagram of a case where an electrode wiring is formed in the contact hole obtained in FIG.

【図11】従来の強誘電体メモリの断面図。FIG. 11 is a sectional view of a conventional ferroelectric memory.

【図12】本発明の実施例1に係る強誘電体メモリの断
面図。
FIG. 12 is a cross-sectional view of the ferroelectric memory according to the first embodiment of the present invention.

【図13】本発明の実施例2に係る強誘電体メモリの断
面図。
FIG. 13 is a sectional view of a ferroelectric memory according to a second embodiment of the present invention.

【図14】本発明の実施例3に係る強誘電体メモリの断
面図。
FIG. 14 is a sectional view of a ferroelectric memory according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31…p型Si基板、 32…フィールド酸化膜、33…
ソース領域、34…ドレイン領域、 35…ゲート酸化
膜、 36…ゲート電極、37…MOSトランジスタ、38
…強誘電体容量素子、39…下部電極、40…強誘電体薄
膜、 41…上部電極、 42,43…バリアメタ
ル層、44…層間絶縁膜、45a,45b,47a,47b,52
a,52b…コンタクトホール、46a,46b,48a,48
b,54a,54b…第二電極、49…Al−Si配線、51…
BPSG膜、 53a,53b…第三電極。
31 ... p-type Si substrate, 32 ... field oxide film, 33 ...
Source region, 34 ... Drain region, 35 ... Gate oxide film, 36 ... Gate electrode, 37 ... MOS transistor, 38
... Ferroelectric capacitor element, 39 ... Lower electrode, 40 ... Ferroelectric thin film, 41 ... Upper electrode, 42, 43 ... Barrier metal layer, 44 ... Interlayer insulating film, 45a, 45b, 47a, 47b, 52
a, 52b ... Contact hole, 46a, 46b, 48a, 48
b, 54a, 54b ... second electrode, 49 ... Al-Si wiring, 51 ...
BPSG film, 53a, 53b ... Third electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に形成され、強誘電体薄膜
を上部電極及び下部電極により挟んでなる強誘電体容量
素子と、 前記半導体基板上に、前記強誘電体容量素子に対し絶縁
膜により電気的に分離して形成され、ソース・ドレイン
領域及びゲート電極を有するMOS型トランジスタとを
具備し、 前記ソース領域又はドレイン領域のいずれかに対応する
前記絶縁膜、及び強誘電体容量素子の電極に対応する前
記絶縁膜に夫々コンタクトホールを設け、これらコンタ
クトホールに1層以上の第1金属膜を夫々充填させ、更
に前記第1金属膜同士を第2金属膜により接続させたこ
とを特徴とする強誘電体メモリ。
1. A ferroelectric capacitor formed on a semiconductor substrate, wherein a ferroelectric thin film is sandwiched by an upper electrode and a lower electrode, and an insulating film for the ferroelectric capacitor on the semiconductor substrate. A MOS type transistor which is electrically isolated and has a source / drain region and a gate electrode, the insulating film corresponding to either the source region or the drain region, and the electrode of the ferroelectric capacitor element. Contact holes are provided in the insulating film corresponding to the above, each of the contact holes is filled with one or more first metal films, and the first metal films are connected to each other by a second metal film. Ferroelectric memory.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08316314A (en) * 1995-05-18 1996-11-29 Matsushita Electron Corp Semiconductor device and its production
US6081417A (en) * 1997-05-26 2000-06-27 Nec Corporation Capacitor having a ferroelectric layer
US6174766B1 (en) 1997-06-18 2001-01-16 Nec Corporation Semiconductor device and method of manufacturing the semiconductor device

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