JP2003051582A - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents
Semiconductor device and method of manufacturing the sameInfo
- Publication number
- JP2003051582A JP2003051582A JP2001239711A JP2001239711A JP2003051582A JP 2003051582 A JP2003051582 A JP 2003051582A JP 2001239711 A JP2001239711 A JP 2001239711A JP 2001239711 A JP2001239711 A JP 2001239711A JP 2003051582 A JP2003051582 A JP 2003051582A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductor
- semiconductor device
- insulating film
- manufacturing
- film
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D1/00—Resistors, capacitors or inductors
- H10D1/60—Capacitors
- H10D1/68—Capacitors having no potential barriers
- H10D1/692—Electrodes
- H10D1/696—Electrodes comprising multiple layers, e.g. comprising a barrier layer and a metal layer
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B53/00—Ferroelectric RAM [FeRAM] devices comprising ferroelectric memory capacitors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B53/00—Ferroelectric RAM [FeRAM] devices comprising ferroelectric memory capacitors
- H10B53/30—Ferroelectric RAM [FeRAM] devices comprising ferroelectric memory capacitors characterised by the memory core region
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
- H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
- H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
- H01L21/28512—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L21/28568—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table the conductive layers comprising transition metals
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D1/00—Resistors, capacitors or inductors
- H10D1/60—Capacitors
- H10D1/68—Capacitors having no potential barriers
- H10D1/682—Capacitors having no potential barriers having dielectrics comprising perovskite structures
Landscapes
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 FeRAMメモリセルの下部電極の酸素バリ
ア性を向上させることにより、メモリセルの歩留まりを
向上させ、また、その特性を向上させる。
【解決手段】 Al(アルミニウム)とIr(イリジウ
ム)との合金よりなるバリア層B1a上に、FeRAM
メモリセルのキャパシタCの下部電極10aとなるPt
(白金)膜を堆積した後、酸素を含んだ雰囲気中、50
0〜700℃でアニール(熱処理)を行う。その結果、
複数の結晶粒からなるPt膜中のPt結晶の粒界に、A
l2O3(酸化アルミニウム)が形成されるので、その
後、例えば容量絶縁膜11aとなるPZT膜の結晶化の
ための酸素雰囲気中でのアニールが行われたとしても、
このPt結晶の粒界を介して酸素が下部電極10aやそ
の下のバリア層B1aや、さらに、下層のプラグP1に
侵入することを防止することができる。
PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the yield of a memory cell and its characteristics by improving the oxygen barrier property of a lower electrode of a FeRAM memory cell. SOLUTION: An FeRAM is formed on a barrier layer B1a made of an alloy of Al (aluminum) and Ir (iridium).
Pt to be the lower electrode 10a of the capacitor C of the memory cell
After depositing the (platinum) film, the atmosphere is
Annealing (heat treatment) is performed at 0 to 700 ° C. as a result,
A Pt crystal grain boundary in a Pt film composed of a plurality of crystal grains has A
Since l 2 O 3 (aluminum oxide) is formed, even if annealing is then performed in an oxygen atmosphere for crystallization of the PZT film serving as the capacitance insulating film 11a, for example,
Oxygen can be prevented from penetrating into the lower electrode 10a, the barrier layer B1a thereunder, and the lower plug P1 via the grain boundaries of the Pt crystal.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路装
置およびその製造技術に関し、特に、FeRAM(強誘
電体メモリ、Ferroelectric Random Access Memory)に
適用して有効な技術に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device and a manufacturing technique thereof, and more particularly to a technique effectively applied to FeRAM (ferroelectric random access memory).
【0002】[0002]
【従来の技術】強誘電体メモリ(FeRAM)は、強誘
電体であるチタン酸ジルコン酸鉛(PZT:(Pb(Z
ryTiZ)O3),y+z=1)等の分極状態の2値性
を利用した不揮発性メモリである。このFeRAMのメ
モリセルは、メモリセル選択用MISFETとこのMI
SFETと直列に接続された情報キャパシタとで構成さ
れ、キャパシタの容量絶縁膜に、PZT等の強誘電体が
用いられている。2. Description of the Related Art Ferroelectric memory (FeRAM) is a lead zirconate titanate (PZT: (Pb (Z
It is a non-volatile memory that utilizes the binary property of the polarization state such as r y Ti Z ) O 3 ), y + z = 1). The memory cell of this FeRAM includes a memory cell selection MISFET and this MI
It is composed of an SFET and an information capacitor connected in series, and a ferroelectric material such as PZT is used for the capacitive insulating film of the capacitor.
【0003】追って詳細に説明するように、キャパシタ
の下部電極とメモリセル選択用MISFETとのソー
ス、ドレイン領域とは、導電性膜よりなるプラグによっ
て接続されている。As will be described in detail later, the lower electrode of the capacitor and the source and drain regions of the memory cell selecting MISFET are connected by a plug made of a conductive film.
【0004】一方、強誘電体よりなる容量絶縁膜の形成
には、結晶化のための熱処理や、エッチング後の特性回
復のための熱処理が欠かせないものとなっている。On the other hand, heat treatment for crystallization and heat treatment for recovering characteristics after etching are indispensable for forming a capacitance insulating film made of a ferroelectric substance.
【0005】しかしながら、この熱処理は、酸素雰囲気
中で行われるため、例えば、酸素が下部電極やプラグ内
に拡散することにより、これらの部位に酸化物が生成
し、導通不良の原因となっていた。However, since this heat treatment is carried out in an oxygen atmosphere, for example, oxygen diffuses into the lower electrode and the plug, and an oxide is generated at these portions, which is a cause of conduction failure. .
【0006】例えば、特開平2000-174224号
公報には、拡散防止層TiNと下部電極の境界面に酸素
バリア合金層を設けて、誘電体薄膜結晶化熱処理中に、
酸素が下部電極を介して拡散防止TiNや多結晶シリコ
ンプラグまで通過することを防止する技術が記載されて
いる。[0006] For example, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-174224, an oxygen barrier alloy layer is provided on the interface between the diffusion prevention layer TiN and the lower electrode, and during the heat treatment for crystallization of the dielectric thin film,
A technique for preventing oxygen from passing through a lower electrode to diffusion-preventing TiN or a polycrystalline silicon plug is described.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、FeR
AMに関する研究・開発を行っており、前述の導通不良
問題に対する対策を検討している。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present inventors have found that FeR
We are conducting research and development on AM, and are considering measures for the above-mentioned conduction failure problem.
【0008】この導通不良問題の対策としては、キャパ
シタの下部電極とプラグとの間に、酸化防止のためのバ
リア膜を設ける技術が種々検討されている。また、この
バリア膜としては、TiAlN(チタンアルミナイトラ
イド)、TaSiN(タンタルシリコンナイトライド)
もしくはIr(イリジウム)とTi(チタン)との積層
膜が検討されているが、その酸化防止効果は、充分では
なかった。As a countermeasure against the problem of conduction failure, various techniques for providing a barrier film for preventing oxidation between the lower electrode of the capacitor and the plug have been studied. Further, as the barrier film, TiAlN (titanium aluminum nitride), TaSiN (tantalum silicon nitride) are used.
Alternatively, a laminated film of Ir (iridium) and Ti (titanium) has been studied, but its antioxidant effect was not sufficient.
【0009】そこで、酸化防止効果を補完するため、結
晶化のための熱処理や、エッチング後の特性回復のため
の熱処理温度を下げる等、処理条件を弱くして、キャパ
シタの下部電極とプラグとの間の導通を確保していた。Therefore, in order to complement the antioxidation effect, the processing conditions are weakened such as the heat treatment for crystallization and the heat treatment temperature for recovering the characteristics after etching to weaken the treatment conditions so that the lower electrode of the capacitor and the plug are The continuity between them was secured.
【0010】しかしながら、結晶化のための熱処理や、
エッチング後の特性回復のための熱処理条件を弱くする
と、結晶化や特性の回復が不十分となり、容量絶縁膜を
構成する強誘電体の分極特性を確保できないという問題
があった。However, heat treatment for crystallization,
If the heat treatment conditions for recovering the characteristics after etching are weakened, there is a problem that the crystallization and the recovery of the characteristics become insufficient, and the polarization characteristics of the ferroelectric material forming the capacitor insulating film cannot be secured.
【0011】特に、メモリセルの高集積化に伴い、プラ
グの径や容量絶縁膜の面積は、微細化する傾向にあり、
導通不良対策や容量絶縁膜を構成する強誘電体の特性の
確保は、益々重要なものとなってきている。Particularly, with the high integration of memory cells, the diameter of the plug and the area of the capacitor insulating film tend to be miniaturized.
It is becoming more and more important to take measures against poor conduction and to secure the characteristics of the ferroelectric material forming the capacitor insulating film.
【0012】本発明の目的は、メモリセルの下部電極の
酸素バリア性を向上させ、下部電極とプラグ(下部電極
に接続される導電性部)との接続不良を低減させる技術
を提供することにある。An object of the present invention is to provide a technique for improving the oxygen barrier property of the lower electrode of a memory cell and reducing the poor connection between the lower electrode and the plug (conductive portion connected to the lower electrode). is there.
【0013】また、本発明の他の目的は、メモリセルの
下部電極とプラグとの接続不良を低減させることにより
メモリセルの歩留まりを向上させ、また、その特性を向
上させることにある。Another object of the present invention is to improve the yield of memory cells by improving the connection between the lower electrodes of the memory cells and the plugs, and to improve the characteristics thereof.
【0014】また、本発明の他の目的は、メモリセルの
容量絶縁膜を構成する強誘電体の膜質を向上させること
により、メモリセルの特性を向上させることにある。Another object of the present invention is to improve the characteristics of the memory cell by improving the film quality of the ferroelectric material forming the capacitive insulating film of the memory cell.
【0015】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。Among the inventions disclosed in the present application, a brief description will be given to the outline of typical ones.
It is as follows.
【0017】(1)本発明の半導体装置の製造方法は、
半導体基板上に、Alと第1金属を主成分とする合金か
らなる第1導電体を形成し、前記第1導電体上に、前記
第1導電体と電気的に接続された、第2導電体を形成し
た後、もしくは第2導電体を形成すると同時に、酸化性
雰囲気中で高温保持を行うものである。この高温保持に
より、第2導電体の結晶粒界に、Al酸化物が形成さ
れ、下部電極を介して酸素が拡散することを防止するこ
とができる。(1) The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises:
A second conductor formed by forming a first conductor made of an alloy containing Al and a first metal as a main component on a semiconductor substrate and electrically connecting to the first conductor on the first conductor. After the body is formed or simultaneously with the formation of the second conductor, a high temperature is maintained in an oxidizing atmosphere. By this high temperature holding, Al oxide is formed in the crystal grain boundary of the second conductor, and it is possible to prevent oxygen from diffusing through the lower electrode.
【0018】(2)本発明の半導体装置は、半導体基板
上に形成された、内部にAl酸化物を含む第1導電体
と、前記第1導電体上に形成された、第1絶縁膜と、を
有するものである。(2) A semiconductor device of the present invention comprises a first conductor formed on a semiconductor substrate and containing an Al oxide therein, and a first insulating film formed on the first conductor. , With.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において同一機能を有するものは同一の符
号を付し、その繰り返しの説明は省略する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted.
【0020】本発明の実施の形態1であるスタック型F
eRAMの製造方法を図1〜図12を用いて工程順に説
明する。The stack type F according to the first embodiment of the present invention
A method of manufacturing an eRAM will be described in the order of steps with reference to FIGS.
【0021】まず、図1に示すように、例えば、10Ω
cm程度の比抵抗を有するp型の単結晶シリコンからなる
半導体基板1中に、p型ウエル3を形成する。このp型
ウエル3は、半導体基板1に、p型不純物、例えばホウ
素(B)をイオン打ち込みした後、半導体基板1をアニ
ールして不純物を熱拡散させることによって形成する。First, as shown in FIG. 1, for example, 10Ω
A p-type well 3 is formed in a semiconductor substrate 1 made of p-type single crystal silicon having a specific resistance of about cm. The p-type well 3 is formed by ion-implanting p-type impurities such as boron (B) into the semiconductor substrate 1 and then annealing the semiconductor substrate 1 to thermally diffuse the impurities.
【0022】次いで、半導体基板1の主表面に、素子分
離用のフィールド酸化膜2を形成する。このフィールド
酸化膜2は、周知のLOCOS(Local Oxidation of s
ilicon)法によって形成する。このフィールド酸化膜2
で囲まれた領域が、アクティブ領域となり、かかる領域
にメモリセル選択用のnチャネル型MISFETQnが
形成される。ここでは素子分離法としてLOCOS法を
用いたが、周知のSTI(Shallow Trench Isolation)
法を用いてもよい。Next, a field oxide film 2 for element isolation is formed on the main surface of the semiconductor substrate 1. This field oxide film 2 is formed by the well-known LOCOS (Local Oxidation of S
ilicon) method. This field oxide film 2
The region surrounded by becomes the active region, and the n-channel type MISFET Qn for memory cell selection is formed in this region. Although the LOCOS method is used here as the element isolation method, the well-known STI (Shallow Trench Isolation) is used.
The method may be used.
【0023】次に、フッ酸系の洗浄液を用いて半導体基
板1(p型ウエル3)の表面をウェット洗浄した後、ウ
エット酸化によってp型ウエル3の表面に清浄なゲート
酸化膜5を形成する。Next, the surface of the semiconductor substrate 1 (p-type well 3) is wet-cleaned using a hydrofluoric acid-based cleaning liquid, and then a clean gate oxide film 5 is formed on the surface of the p-type well 3 by wet oxidation. .
【0024】次に、半導体基板1の上部に多結晶シリコ
ン膜等の導電性膜を堆積し、パターニングすることによ
り、p型ウエル3の主表面にゲート電極Gを形成する。Next, a conductive film such as a polycrystalline silicon film is deposited on the semiconductor substrate 1 and patterned to form a gate electrode G on the main surface of the p-type well 3.
【0025】次いで、p型ウエル3上のゲート電極Gの
両側に、n型不純物、例えばリン(P)をイオン打ち込
みしてn型半導体領域7a、7b(ソース、ドレイン領
域)を形成する。Next, n-type impurities such as phosphorus (P) are ion-implanted on both sides of the gate electrode G on the p-type well 3 to form n-type semiconductor regions 7a and 7b (source and drain regions).
【0026】以上の工程により、FeRAMメモリセル
を構成するnチャネル型MISFETQn(メモリセル
選択用MISFET)が形成される。Through the above steps, the n-channel type MISFET Qn (memory cell selecting MISFET) forming the FeRAM memory cell is formed.
【0027】次いで、半導体基板1の上部に、例えば、
CVD(Chemical Vapor Deposition)法により酸化シ
リコン膜9を450nm程度堆積した後、その表面をC
MP(Chemical Mechanical Polishing)法により研磨
するとによって平坦化する。Then, on the upper portion of the semiconductor substrate 1, for example,
After depositing a silicon oxide film 9 of about 450 nm by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, C
The surface is flattened by polishing by the MP (Chemical Mechanical Polishing) method.
【0028】以上の工程により、FeRAMメモリセル
を構成するnチャネル型MISFETQn(メモリセル
選択用MISFET)が形成される。Through the above steps, the n-channel type MISFETQn (memory cell selecting MISFET) forming the FeRAM memory cell is formed.
【0029】次に、図2に示すように、酸化シリコン膜
9上のレジスト膜(図示せず)をマスクに、nチャネル
型MISFETQnのソース、ドレイン領域7a、7b
上の酸化シリコン膜9を除去することによりコンタクト
ホールC1を形成する。次いで、コンタクトホールC1
内を含む酸化シリコン膜9上に、Si(シリコン)等の
導電性膜を堆積する。続いて、コンタクトホールC1外
部の導電性膜をCMP法もしくはエッチバックにより除
去することにより、プラグP1を形成する。なお、シリ
コンの代わりにW(タングステン)等の高融点金属膜を
用いてもよい。Next, as shown in FIG. 2, using the resist film (not shown) on the silicon oxide film 9 as a mask, the source / drain regions 7a and 7b of the n-channel type MISFET Qn are formed.
The contact hole C1 is formed by removing the upper silicon oxide film 9. Next, contact hole C1
A conductive film such as Si (silicon) is deposited on the silicon oxide film 9 including the inside. Then, the conductive film outside the contact hole C1 is removed by the CMP method or etch back to form the plug P1. A refractory metal film such as W (tungsten) may be used instead of silicon.
【0030】次いで、ソース、ドレイン領域7b上のプ
ラグP1上に、キャパシタCを形成するのであるが、以
下、その工程について図3〜図10を参照しながら詳細
に説明する。このうち図4〜図7は、ソース、ドレイン
領域7b上のプラグP1近傍の拡大図である。Next, the capacitor C is formed on the plug P1 on the source / drain region 7b. The process will be described in detail below with reference to FIGS. 4 to 7 are enlarged views of the vicinity of the plug P1 on the source / drain region 7b.
【0031】まず、図3に示すように、プラグP1上を
含む酸化シリコン膜9の上部に、Al(アルミニウム)
とIr(イリジウム)との合金よりなるバリア層B1を
50nm堆積する。このバリア層B1は、例えば、Al
が、原子パーセント(at%)で、30%の組成の合金
ターゲットを用いてスパッタ法により形成することがで
きる。この方法で形成されたバリア層B1は、アモルフ
ァス状(非晶質状)である。First, as shown in FIG. 3, Al (aluminum) is formed on the silicon oxide film 9 including the plug P1.
And a barrier layer B1 made of an alloy of Ir (iridium) is deposited to a thickness of 50 nm. This barrier layer B1 is made of, for example, Al
However, it can be formed by a sputtering method using an alloy target having an atomic percentage (at%) of 30%. The barrier layer B1 formed by this method is amorphous (amorphous).
【0032】次いで、純Ptターゲットを用いたスパッ
タ法により、下部電極となるPt(白金)膜10を10
0〜200nm堆積する。このPt膜10は、スパッタ
法により成膜することで、Pt結晶の(111)面が基
板面と平行になるように成長する。このように、Pt膜
10は、(111)面の配向性を有する。このように
(111)面の配向性を有するPt膜10上に、強誘電
体膜であるPZT膜を形成すれば、PZT膜も(11
1)面の配向性を有することとなる。この(111)面
の配向性を有するPZT膜は、無配向のPZT膜より残
留分極量が大きくなる。この残留分極量とは、一旦抗電
界以上の正もしくは負の電界をかけ、その後電界を再び
ゼロに戻した時に保有している分極量をいう。この残留
分極量が大きいほど、情報の保持特性、及び書き込み・
読み出し特性を向上させることができ、また、電界の印
加回数を大きくすることができる。また、Pt膜は、例
えば、Ru(ルテニウム)膜やIr(イリジウム)膜と
比較し、結晶中の酸素固溶限界が小さく体積変化が少な
いこと、強誘電体膜の配向に適した配向膜が得られやす
いことから、電極として用いて好適である。なお、酸化
シリコン膜9とバリア層B1との間に、Ti(チタ
ン)、TiN(窒化チタン)もしくはこれらの積層膜等
からなる密着層を形成してもよい。Next, the Pt (platinum) film 10 to be the lower electrode is formed by sputtering using a pure Pt target.
Deposit 0 to 200 nm. The Pt film 10 is formed by a sputtering method, so that the (111) plane of the Pt crystal grows parallel to the substrate surface. Thus, the Pt film 10 has the orientation of the (111) plane. If the PZT film, which is a ferroelectric film, is formed on the Pt film 10 having the (111) plane orientation as described above, the PZT film also has (11)
1) It has a plane orientation. The PZT film having the orientation of the (111) plane has a larger residual polarization amount than the non-oriented PZT film. The remanent polarization amount means a polarization amount retained when a positive or negative electric field higher than the coercive electric field is once applied and then the electric field is returned to zero again. The larger the remanent polarization amount, the information retention characteristics and the writing / writing
Readout characteristics can be improved, and the number of times the electric field is applied can be increased. Further, the Pt film has, for example, an oxygen solid solution limit in crystals and a small volume change compared to Ru (ruthenium) film and Ir (iridium) film, and an alignment film suitable for the alignment of the ferroelectric film. Since it is easily obtained, it is suitable for use as an electrode. An adhesion layer made of Ti (titanium), TiN (titanium nitride), or a laminated film of these may be formed between the silicon oxide film 9 and the barrier layer B1.
【0033】この後、酸素を含んだ雰囲気中(酸化性雰
囲気中)、500〜700℃で、30秒のRTA(Rapi
d Thermal Anneal、熱処理)を行う。このアニールは、
下部電極を構成するPt膜のPt結晶の粒界に、Al2
O3(酸化アルミニウム)を形成するために行う。な
お、酸素の分圧、温度および処理時間は、Pt膜10中
への酸素の拡散を制御しつつ、また、バリア層B1中の
AlのPt膜10中への拡散を促進するよう、適宜調整
する。After that, RTA (Rapi) for 30 seconds at 500 to 700 ° C. in an atmosphere containing oxygen (in an oxidizing atmosphere).
d Thermal Anneal). This anneal is
At the grain boundary of the Pt crystal of the Pt film forming the lower electrode, Al 2
Performed to form O 3 (aluminum oxide). The oxygen partial pressure, temperature, and processing time are appropriately adjusted so as to control the diffusion of oxygen into the Pt film 10 and to promote the diffusion of Al in the barrier layer B1 into the Pt film 10. To do.
【0034】即ち、図4に示すように、バリア層B1上
のPt膜10は、複数の結晶粒からなる。図5に示すよ
うに、バリア層B1からPt膜10内のPt結晶の粒界
に、Alが拡散し、また、酸素を含んだ雰囲気中で処理
されることから、Pt膜10内のPt結晶の粒界には、
酸素が供給される。その結果、Alと酸素が反応し、P
t膜10内のPt結晶の粒界にAl2O3(酸化アルミニ
ウム)が形成される。また、Pt結晶の粒界だけでな
く、Al2O3は、Pt膜10の表面にも形成される。こ
れは、Pt膜10の表面においては、酸素の供給量が最
も多く、酸化反応が促進されるからである。That is, as shown in FIG. 4, the Pt film 10 on the barrier layer B1 is composed of a plurality of crystal grains. As shown in FIG. 5, Al diffuses from the barrier layer B1 to the grain boundary of the Pt crystal in the Pt film 10 and is processed in an atmosphere containing oxygen. Therefore, the Pt crystal in the Pt film 10 is processed. At the grain boundaries of
Oxygen is supplied. As a result, Al reacts with oxygen and P
Al 2 O 3 (aluminum oxide) is formed at the grain boundaries of the Pt crystal in the t film 10. In addition to the grain boundaries of the Pt crystal, Al 2 O 3 is also formed on the surface of the Pt film 10. This is because the oxygen supply amount is the largest on the surface of the Pt film 10 and the oxidation reaction is promoted.
【0035】ここで、Pt膜10の膜厚は、100〜2
00nm程度であり、Pt結晶の粒径も同程度であるた
め、Al2O3によって下部電極とバリア層B1やプラグ
P1との導通が図れなくなることはない。Here, the film thickness of the Pt film 10 is 100 to 2
Since it is about 00 nm and the Pt crystal grain size is also about the same, the conduction of the lower electrode to the barrier layer B1 and the plug P1 is not prevented by Al 2 O 3 .
【0036】ここでは、Pt膜をスパッタ法で形成し、
その後アニールする方法を説明したが、Pt膜をMOC
VD(metal organic Chemical Vapor Deposition:有
機金属気相成長)法で形成することもできる。その場
合、成膜プロセスそのものが高温、酸素を含んだ雰囲気
中で行われるので、Pt膜成膜中にPt結晶の粒界にA
l2O3を形成させることができる。したがって、前述し
たAl2O3を形成するためのアニール工程を省略するこ
とが可能である。Here, a Pt film is formed by a sputtering method,
The method of annealing after that was explained, but the Pt film was MOC.
It can also be formed by a VD (metal organic chemical vapor deposition) method. In that case, since the film formation process itself is carried out at a high temperature in an atmosphere containing oxygen, A is not formed at the grain boundary of the Pt crystal during the Pt film formation.
l 2 O 3 can be formed. Therefore, the annealing process for forming Al 2 O 3 described above can be omitted.
【0037】次いで、図6に示すように、Pt膜10の
表面のAl2O3を除去するため、スパッタエッチングに
より、Pt膜10の表面を10nm程度エッチングす
る。Pt膜10表面のAl2O3は低誘電率膜であるた
め、下部電極とこの上に形成されるPZT膜との間にか
かる膜が存在する場合は、PZT膜に印加される電圧を
大きくしないと所望の動作(分極特性)を得られなくな
る。従って、Pt膜10表面のAl2O3を除去すること
によりPZT膜への実効的な印加電圧の低下を抑制する
ことができる。また、分極特性の劣化を低減することが
できる。Next, as shown in FIG. 6, in order to remove Al 2 O 3 on the surface of the Pt film 10, the surface of the Pt film 10 is etched by about 10 nm by sputter etching. Since Al 2 O 3 on the surface of the Pt film 10 is a low dielectric constant film, if a film that exists between the lower electrode and the PZT film formed thereon exists, the voltage applied to the PZT film is increased. Otherwise, the desired operation (polarization characteristic) cannot be obtained. Therefore, by removing Al 2 O 3 on the surface of the Pt film 10, it is possible to suppress an effective drop in the applied voltage to the PZT film. In addition, it is possible to reduce deterioration of polarization characteristics.
【0038】なお、アニール条件を、Pt膜10表面の
Al2O3の膜厚を薄く、もしくはPt膜10表面にAl
2O3が形成されないよいう調整できる場合には、前述の
Pt膜10の表面のエッチング工程を省略することがで
きる。また、動作電圧を大きくすることができる場合
も、前述のPt膜10の表面のエッチング工程を省略す
ることができる。The annealing conditions are as follows: the thickness of Al 2 O 3 on the surface of the Pt film 10 is thin, or Al on the surface of the Pt film 10 is Al.
If it can be adjusted that 2 O 3 is not formed, the above-mentioned etching process of the surface of the Pt film 10 can be omitted. Further, even when the operating voltage can be increased, the above-described etching process of the surface of the Pt film 10 can be omitted.
【0039】次いで、図7に示すように、Pt膜10上
に、強誘電体膜であるPZT膜11を100〜150n
m程度堆積する。前述したように、PZT膜11は、
(111)面の配向性を有するPt膜10上に形成され
るため、分極率が大きくなる(111)面の配向性を有
することとなる。Next, as shown in FIG. 7, a PZT film 11 which is a ferroelectric film is deposited on the Pt film 10 for 100 to 150 n.
Deposit about m. As described above, the PZT film 11 is
Since it is formed on the Pt film 10 having the orientation of the (111) plane, it has the orientation of the (111) plane in which the polarizability is large.
【0040】ここで、PZT膜の組成について説明す
る。PZTは、Pb(ZryTiz)O 3(y+z=1)
で表される。PZT膜を構成するこれらの原子の組成比
は、PZTの結晶構造(ヘロブスカイト構造)から導か
れる。PZT中のPb原子は、立方体の8つの隅に1個
づつ配置され、ZrもしくはTi原子が、立方体のほぼ
中心に配置されている。さらに、酸素原子は、立方体の
各面の中心に配置されている。従って、立方体中には、
1個(1/8×8個)のPbと、1個のZrもしくはT
iと、3個(1/2×6個)の酸素原子が存在する。The composition of the PZT film will be described below.
It PZT is Pb (ZryTiz) O 3(Y + z = 1)
It is represented by. Composition ratio of these atoms forming the PZT film
Is derived from the crystal structure of PZT (herovskite structure)
Be done. There is one Pb atom in PZT at each of the eight corners of the cube.
Zr or Ti atoms are arranged in a cubic shape.
It is located in the center. In addition, the oxygen atom is a cubic
It is located at the center of each surface. Therefore, in the cube,
1 (1/8 x 8) Pb and 1 Zr or T
i and 3 (1/2 × 6) oxygen atoms exist.
【0041】また、PZT膜中のPb原子は、揮発しや
すい性質を有するため、PZT膜11の成膜時には、P
bの組成比を1+αとしたアモルファス状の膜を堆積す
る。このアモルファス状の膜は、成膜後に行われるアニ
ール(熱処理)により結晶化する。Further, since the Pb atom in the PZT film has a property of being easily volatilized, when the PZT film 11 is formed, Pb
An amorphous film having a composition ratio of b of 1 + α is deposited. This amorphous film is crystallized by annealing (heat treatment) performed after film formation.
【0042】この後、PZT膜11を結晶化するため、
酸素雰囲気中、700℃で、30秒のRTA(熱処理)
を行う。なお、前述したAl2O3を形成するためのアニ
ール工程を省略し、この結晶化のためのRTA(熱処
理)工程において、Pt膜10内のPt結晶の粒界にA
l2O3を形成してもよい。After that, in order to crystallize the PZT film 11,
RTA (heat treatment) for 30 seconds at 700 ° C in an oxygen atmosphere
I do. The annealing process for forming Al 2 O 3 described above is omitted, and in the RTA (heat treatment) process for this crystallization, the grain boundary of the Pt crystal in the Pt film 10 is A.
l 2 O 3 may be formed.
【0043】このように本実施の形態によれば、下部電
極の下にAl(アルミニウム)とIr(イリジウム)と
の合金よりなるバリア層B1を形成し、酸素を含んだ雰
囲気中でアニールを行い、Pt膜10内のPt結晶の粒
界にAl2O3を形成したので、その後、例えばPZT膜
11の結晶化のための酸素雰囲気中でのアニールが行わ
れたとしても、このPt結晶の粒界を介して酸素が下部
電極やその下のバリア層B1や、さらに、下層のプラグ
P1に侵入(拡散)することを防止することができる。As described above, according to this embodiment, the barrier layer B1 made of an alloy of Al (aluminum) and Ir (iridium) is formed under the lower electrode, and annealing is performed in an atmosphere containing oxygen. Since Al 2 O 3 is formed at the grain boundary of the Pt crystal in the Pt film 10, even if annealing is subsequently performed in an oxygen atmosphere for crystallization of the PZT film 11, the Pt crystal of Oxygen can be prevented from entering (diffusing) into the lower electrode, the barrier layer B1 thereunder, and the plug P1 in the lower layer via the grain boundaries.
【0044】Ptの結晶自体は、化学的に安定であり酸
素を含めた他の元素を固溶、拡散させにくいが、一方で
Pt膜の結晶粒界では物質の移動が容易に起こる。Pt
膜10内のPt結晶の粒界にAl2O3を形成したこと
で、この粒界拡散を防止し、Pt膜10での物質透過性
を大幅に防止することができる。The Pt crystal itself is chemically stable and hardly dissolves and diffuses other elements including oxygen, but on the other hand, mass transfer easily occurs at the crystal grain boundaries of the Pt film. Pt
By forming Al 2 O 3 at the grain boundary of the Pt crystal in the film 10, this grain boundary diffusion can be prevented and the substance permeability in the Pt film 10 can be largely prevented.
【0045】その結果、バリア層B1やプラグP1の酸
化を防止することができ、また、かかる酸化物による導
通不良を低減することができる。As a result, it is possible to prevent the barrier layer B1 and the plug P1 from being oxidized, and it is possible to reduce the conduction failure due to the oxide.
【0046】なお、Alの供給源となるバリア層B1を
IrとAlとの合金とするのは、合金とすることにより
Al元素を融点の高い状態で固体中に存在させ、前述の
アニールで、バリア層中のAlが溶解しないようにする
ためである。従って、Alと他の金属の合金を用いても
よい。Irの他、他の金属としては、RuやRe(レニ
ウム)が挙げられる。特に、このIrやRuやReは、
酸化速度が小さくもしくは酸化され酸化物となっても導
電性を有するため、Alとの合金材料として用いて好適
である。また、Alに代わる材料としては、その酸化物
が安定で、酸化物中における酸素拡散速度が小さいSi
もしくはCr(クロム)等が挙げられる。The barrier layer B1 serving as a supply source of Al is made of an alloy of Ir and Al. The alloy is formed by allowing the Al element to exist in a solid state with a high melting point, and by annealing as described above, This is to prevent Al in the barrier layer from melting. Therefore, an alloy of Al and another metal may be used. In addition to Ir, other metals include Ru and Re (rhenium). Especially, Ir, Ru and Re are
It is suitable for use as an alloy material with Al because it has conductivity even if it has a low oxidation rate or is oxidized into an oxide. Further, as a material replacing Al, the oxide is stable, and the diffusion rate of oxygen in the oxide is low.
Alternatively, Cr (chrome) or the like may be used.
【0047】また、本実施の形態においては、AlとI
rの合金ターゲットを用いてスパッタ法によりバリア層
を形成したが、AlとIrとの積層膜、例えば、Ir−
Al層、Al−Ir層もしくはIr−Al−Ir層等を
バリア層とすることができる。積層の順序や積層数は、
任意に設定できる。また、このような積層膜を、無酸素
雰囲気下でアニールし、合金層としてもよい。このバリ
ア層の形成方法については、IrとAlとの合金の他、
前述のRuやReと、SiやCrとの合金にも適用でき
る。Further, in the present embodiment, Al and I
A barrier layer was formed by a sputtering method using an alloy target of r, and a laminated film of Al and Ir, for example, Ir-
An Al layer, an Al-Ir layer, an Ir-Al-Ir layer, or the like can be used as the barrier layer. The stacking order and number of stacks are
It can be set arbitrarily. Further, such a laminated film may be annealed in an oxygen-free atmosphere to form an alloy layer. Regarding the method of forming this barrier layer, in addition to an alloy of Ir and Al,
It can also be applied to the alloy of Ru or Re described above and Si or Cr.
【0048】また、前述した通りPZT膜中のPb原子
は、結晶中から離脱しやすい性質を有し、このPb原子
の離脱がPZT膜の分極特性を劣化させる。PZT膜の
結晶化アニールでは、高温ゆえPbがPZTから離脱し
Pt膜へ拡散しやすい。Ptの結晶自体は、化学的に安
定であり他の元素を固溶、拡散させにくいが、一方でP
t膜の結晶粒界は物質移動による拡散が支配的である。
本実施の形態によれば、Pt膜10内のPt結晶の粒界
にAl2O3が形成されているので、このPt結晶の粒界
を介してPbが、下部電極やその下のバリア層B1や、
さらに、下層のプラグP1に拡散することを防止するこ
とができる。また、PZT膜を構成する他の元素の拡散
も防止することができる。その結果、PZT膜の分極特
性の劣化を低減でき、リテンション特性を向上させるこ
とができる。このリテンション特性とは、メモリセルの
情報保持時間(情報キャパシタに記憶された情報をリー
ドできる時間)を示す。Further, as described above, the Pb atoms in the PZT film have a property of being easily separated from the crystal, and the separation of the Pb atoms deteriorates the polarization characteristics of the PZT film. In the crystallization annealing of the PZT film, Pb easily separates from PZT and diffuses into the Pt film because of the high temperature. The Pt crystal itself is chemically stable and does not easily dissolve and diffuse other elements, but P
The crystal grain boundaries of the t film are dominated by diffusion due to mass transfer.
According to the present embodiment, since Al 2 O 3 is formed at the grain boundary of the Pt crystal in the Pt film 10, Pb passes through the grain boundary of the Pt crystal and the lower electrode and the barrier layer below it. B1 or
Furthermore, it is possible to prevent the diffusion to the lower layer plug P1. Further, it is possible to prevent the diffusion of other elements forming the PZT film. As a result, the deterioration of the polarization characteristics of the PZT film can be reduced and the retention characteristics can be improved. This retention characteristic indicates the information retention time of the memory cell (the time during which the information stored in the information capacitor can be read).
【0049】また、酸化シリコン膜9等の中には、H2
(水素)やH2O(水)が含有しており、このH2やH2
OがPt膜上のPZT膜中に侵入することにより、強誘
電体膜の分極特性が劣化する。In the silicon oxide film 9 etc., H 2
(Hydrogen) and H 2 O (water) are contained, and this H 2 and H 2
The penetration of O into the PZT film on the Pt film deteriorates the polarization characteristics of the ferroelectric film.
【0050】しかしながら、本実施の形態によれば、P
t膜10内のPt結晶の粒界にAl 2O3が形成されてい
るので、酸化シリコン膜9等中のH2やH2Oが、このP
t結晶の粒界を介してPt膜上のPZT膜に侵入するこ
とを防止することができる。その結果、PZT膜の分極
特性の劣化を低減することができる。特に、Pt膜10
は、触媒作用を有し、H2をラジカル化する。このラジ
カル水素が、PZT膜中に到達した場合には、還元作用
によりその結晶性を破壊してしまう。しかしながら、本
実施の形態によれば、Pt膜10内のPt結晶の粒界に
Al2O3が形成されているので、Pt結晶表面における
触媒作用を抑制することができる。However, according to the present embodiment, P
Al in the grain boundary of the Pt crystal in the t film 10 2O3Is formed
Therefore, H in the silicon oxide film 9 etc.2And H2O is this P
It may enter the PZT film on the Pt film through the grain boundary of the t crystal.
And can be prevented. As a result, the polarization of the PZT film
It is possible to reduce deterioration of characteristics. In particular, the Pt film 10
Has a catalytic action, and H2Radicalize. This radio
When cal hydrogen reaches the PZT film, the reducing action
Will destroy its crystallinity. However, the book
According to the embodiment, the grain boundary of the Pt crystal in the Pt film 10 is
Al2O3On the Pt crystal surface,
The catalytic action can be suppressed.
【0051】次いで、図8に示すように、PZT膜11
上に、上部電極となるIrO2(酸化イリジウム)膜1
2を150nm程度堆積する。このIrO2膜12は、
例えば、Irターゲットを用い、Ar(アルゴン)およ
びO2(酸素)雰囲気下での反応性スパッタ法により形
成することができる。Then, as shown in FIG. 8, a PZT film 11 is formed.
IrO 2 (iridium oxide) film 1 serving as the upper electrode
2 is deposited to a thickness of about 150 nm. The IrO 2 film 12 is
For example, it can be formed by a reactive sputtering method using an Ir target in an Ar (argon) and O 2 (oxygen) atmosphere.
【0052】次いで、IrO2膜12上に、Al2O3を
100nm程度堆積し、レジスト膜(図示せず)をマス
クに、エッチングすることによって、ハードマスクHM
を形成する。Next, Al 2 O 3 is deposited to a thickness of about 100 nm on the IrO 2 film 12, and etching is performed by using a resist film (not shown) as a mask to etch the hard mask HM.
To form.
【0053】次いで、図9に示すように、ハードマスク
をマスクに、IrO2膜12、PZT膜11、Pt膜1
0およびバリア層B1をプラズマエッチングすることに
よって、ソース、ドレイン領域7b上のプラグP1上
に、AlとIrとの合金よりなるバリア層B1a、Pt
膜から成る下部電極10a、PZT膜11から成る容量
絶縁膜11a、およびIrO2膜12から成る上部電極
12aを形成する。この下部電極10a、容量絶縁膜1
1aおよび上部電極12aによりキャパシタCを構成す
る。Then, as shown in FIG. 9, the IrO 2 film 12, the PZT film 11, the Pt film 1 are used with the hard mask as a mask.
0 and the barrier layer B1 are plasma-etched to form barrier layers B1a and Pt made of an alloy of Al and Ir on the plug P1 on the source / drain region 7b.
A lower electrode 10a made of a film, a capacitive insulating film 11a made of a PZT film 11, and an upper electrode 12a made of an IrO 2 film 12 are formed. The lower electrode 10a and the capacitive insulating film 1
A capacitor C is composed of 1a and the upper electrode 12a.
【0054】次いで、プラズマエッチングにより生じた
キャパシタC(PZT膜11a)側壁の欠陥を回復させ
るため、酸素雰囲気下で、650℃、1時間のアニール
を行う。Then, in order to recover the defects on the side wall of the capacitor C (PZT film 11a) caused by the plasma etching, annealing is performed at 650 ° C. for 1 hour in an oxygen atmosphere.
【0055】この際、本実施の形態によれば、プラグP
1上に、AlとIrとの合金よりなるバリア層B1aが
形成され、その側壁が酸素雰囲気中に晒されているた
め、アニール初期の段階で、バリア層B1aの側壁にA
l2O3 B1b膜が形成される(図10)。従って、こ
のAl2O3 B1bによって、このアニールによる酸素
の拡散を防止することができる。特に、ソース、ドレイ
ン領域7b上のプラグP1の酸化を防止することができ
る。なお、ソース、ドレイン領域7a上のプラグP1の
表面は、酸素雰囲気中に晒されているため、その表面が
酸化され得る。このプラグ表面の酸化膜は、この後の工
程、例えば、コンタクトホールC2形成時等に、エッチ
ングにより除去する。At this time, according to the present embodiment, the plug P
1, a barrier layer B1a made of an alloy of Al and Ir is formed, and the side wall of the barrier layer B1a is exposed to an oxygen atmosphere. Therefore, at the initial stage of annealing, the side wall of the barrier layer B1a is A.
An l 2 O 3 B1b film is formed (FIG. 10). Therefore, this Al 2 O 3 B1b can prevent the diffusion of oxygen due to this annealing. In particular, oxidation of the plug P1 on the source / drain region 7b can be prevented. Since the surface of the plug P1 on the source / drain region 7a is exposed to the oxygen atmosphere, the surface can be oxidized. The oxide film on the surface of the plug is removed by etching in a subsequent step, for example, when forming the contact hole C2.
【0056】次いで、図11に示すように、ハードマス
クHM(キャパシタC)および酸化シリコン膜9上に、
Al2O3膜S1をスパッタリング法で堆積する。このA
l2O3膜S1は、耐還元性バリア膜の役割を果たす。即
ち、前述した通り、層間絶縁膜として用いられる酸化シ
リコン膜中には、H2やH2Oが含有しており、このH2
やH2OがPt膜上のPZT膜中に侵入することによ
り、強誘電体膜の分極特性が劣化する。Then, as shown in FIG. 11, on the hard mask HM (capacitor C) and the silicon oxide film 9,
The Al 2 O 3 film S1 is deposited by the sputtering method. This A
The l 2 O 3 film S1 plays a role of a reduction resistant barrier film. That is, as described above, the silicon oxide film used as an interlayer insulating film, which contains the H 2 and H 2 O, the H 2
Intrusion of H 2 O and H 2 O into the PZT film on the Pt film deteriorates the polarization characteristics of the ferroelectric film.
【0057】従って、キャパシタCをAl2O3膜S1で
覆うことにより、キャパシタC上に形成される酸化シリ
コン膜(13、20)等からPZT膜中に、H2やH2O
が侵入することを防止する。このH2やH2Oは、膜中に
存在するだけでなく、成膜中にも発生し得る。また、酸
化シリコン膜等よりなる層間絶縁膜形成工程のみなら
ず、プラグ(P2等)の形成工程でも発生し得る。Therefore, by covering the capacitor C with the Al 2 O 3 film S1, H 2 and H 2 O are formed in the PZT film from the silicon oxide films (13, 20) formed on the capacitor C.
To prevent intrusion. The H 2 and H 2 O are not only present in the film, but can also be generated during film formation. Further, it may occur not only in the step of forming an interlayer insulating film made of a silicon oxide film or the like but also in the step of forming a plug (P2 etc.).
【0058】しかしながら、本実施の形態によれば、こ
れらの工程や膜中におけるH2やH2Oの影響を低減する
ことができる。その結果、強誘電体膜の分極特性の劣化
を低減することができる。However, according to the present embodiment, it is possible to reduce the influence of H 2 and H 2 O in these steps and in the film. As a result, the deterioration of the polarization characteristics of the ferroelectric film can be reduced.
【0059】また、ハードマスクHMをAl2O3で構成
したので、このマスクも耐還元性バリア膜として残存さ
せることが可能であり、また、耐還元性バリア膜S1
も、ハードマスクと同質のAl2O3膜としたので、後述
するコンタクトホールC2の形成時のエッチングが容易
となる。Since the hard mask HM is made of Al 2 O 3 , this mask can also be left as a reduction resistant barrier film, and the reduction resistant barrier film S1 can be used.
However, since the Al 2 O 3 film having the same quality as the hard mask is used, etching at the time of forming the contact hole C2 described later becomes easy.
【0060】また、Al2O3膜S1やハードマスクHM
は、H2やH2Oの侵入のみならず、この後の酸素雰囲気
下での処理時における酸素の侵入を防止することもでき
る。Further, the Al 2 O 3 film S1 and the hard mask HM
Can prevent not only the invasion of H 2 and H 2 O but also the invasion of oxygen during the subsequent treatment in an oxygen atmosphere.
【0061】以上の工程によりFeRAMを構成するキ
ャパシタCが形成される。このキャパシタCは、nチャ
ネル型MISFETQnのソース、ドレイン領域7b上
に形成される、いわゆるスタック構造であるため、Fe
RAMメモリセルの小面積化が図れる。また、単一のキ
ャパシタCとこれに直列に接続されたMISFETQn
とで1つのセルを構成すること(1T1Cセル)とすれ
ば、さらなるFeRAMメモリセルの小面積化が図れ
る。Through the above steps, the capacitor C forming the FeRAM is formed. Since the capacitor C has a so-called stack structure formed on the source / drain region 7b of the n-channel type MISFET Qn, it is Fe.
The area of the RAM memory cell can be reduced. In addition, a single capacitor C and a MISFET Qn connected in series to the single capacitor C
By configuring one cell with (1T1C cell), the area of the FeRAM memory cell can be further reduced.
【0062】次いで、図12に示すように、CVD法に
より、酸化シリコン膜13を堆積する。続いて、上部電
極12a上の酸化シリコン膜13、ハードマスクHMを
Al 2O3および耐還元性バリア膜S1をエッチングする
ことによりコンタクトホールC2を形成する。また、ソ
ース、ドレイン領域7a上のプラグP1上に、コンタク
トホールC2を形成する。この際、前述したプラグP1
上の酸化膜を除去するため、オーバーエッチングを行う
(図示せず)。Then, as shown in FIG.
Then, the silicon oxide film 13 is deposited. Then, the upper power
Silicon oxide film 13 on the pole 12a, hard mask HM
Al 2O3And etching the reduction resistant barrier film S1
Thus, the contact hole C2 is formed. Also,
On the plug P1 on the drain and drain regions 7a.
The toe hole C2 is formed. At this time, the above-mentioned plug P1
Perform over etching to remove the oxide film above
(Not shown).
【0063】続いて、コンタクトホールC2内を含む酸
化シリコン膜13上に、タングステン(W)等の導電性
膜を堆積する。続いて、コンタクトホールC2外部の導
電性膜をCMP法もしくはエッチバックにより除去する
ことにより、プラグP2を形成する。Then, a conductive film of tungsten (W) or the like is deposited on the silicon oxide film 13 including the inside of the contact hole C2. Subsequently, the conductive film outside the contact hole C2 is removed by the CMP method or the etch back to form the plug P2.
【0064】次いで、プラグP2上を含む酸化シリコン
膜13上に、Al膜を堆積し、所望の形状にエッチング
することにより、第1層配線M1を形成する。Then, an Al film is deposited on the silicon oxide film 13 including the plug P2, and the Al film is etched into a desired shape to form a first layer wiring M1.
【0065】次いで、第1層配線M1上に、酸化シリコ
ン膜(20等)、プラグおよびAl膜の形成を繰り返す
ことによりさらに2層の配線を形成するが、これらの図
示および詳細な説明は省略する。Next, two more layers of wiring are formed on the first layer wiring M1 by repeating the formation of the silicon oxide film (20 etc.), the plug and the Al film, but illustration and detailed description thereof are omitted. To do.
【0066】以上、本発明者によってなされた発明を実
施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実
施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
【0067】特に、前記実施の形態においては、Alが
酸化して生成する物質をAl2O3と表現したが、Alと
Oの比が完全に2:3ではないAl2O3-XのようなAl
酸化物が生成しても同様な効果が得られる。[0067] Particularly, in the above embodiment, Al although the substances formed by oxidizing expressed as Al 2 O 3, Al and the ratio of O is completely 2: of Al 2 O 3-X is not a 3 Al like
Similar effects can be obtained even if oxides are generated.
【0068】また、キャパシタCの上部電極としてIr
O2膜を用い、下部電極としてPt膜を用いたが、これ
に限定されるものではなく、これらの電極には、Pt、
Ir、IrO2、Ru、RuO2等の白金族金属またはそ
の酸化物もしくは複酸化物を主要な構成要素とする単層
膜、あるいはこれから選択された2種以上の導電膜で構
成される積層膜を用いても良い。Ir is used as the upper electrode of the capacitor C.
Although an O 2 film was used and a Pt film was used as the lower electrode, the present invention is not limited to this, and Pt,
A single layer film mainly composed of a platinum group metal such as Ir, IrO 2 , Ru, RuO 2 or an oxide or complex oxide thereof, or a laminated film composed of two or more kinds of conductive films selected therefrom. May be used.
【0069】また、前記実施の形態においては、容量絶
縁膜用の強誘電体膜としてPZT膜を使用したが、これ
に限定されるものではなく、例えば、PLZT(Pb
1-xLax(ZryTiz)O3)等を用いてもよい。ま
た、SBT(SrBi2Ta2O9)に代表され、広い意
味でペロブスカイト構造に含まれるビスマス層状化合物
を用いてもよい。この場合、下部電極を構成するPtの
結晶粒界のAl2O3によって、SBT膜中のBiの拡散
を防止することができる。Further, in the above-mentioned embodiment, the PZT film is used as the ferroelectric film for the capacitance insulating film, but the present invention is not limited to this and, for example, PLZT (Pb
1-x La x (Zr y Ti z ) O 3 ) or the like may be used. In addition, a bismuth layer compound represented by SBT (SrBi 2 Ta 2 O 9 ) and included in a perovskite structure in a broad sense may be used. In this case, the diffusion of Bi in the SBT film can be prevented by Al 2 O 3 at the grain boundary of Pt forming the lower electrode.
【0070】また、前記実施の形態においては、FeR
AMを例に説明したが、高〜強誘電体を主要な成分とす
る誘電体膜を用いる半導体装置、例えばDRAM(Dyna
micRandom Access Memory)等に広く適用可能である。
このような誘電体膜には、例えば、BST(チタン酸バ
リウムストロンチウム、(Ba、Ti)TiO3)やS
TO(チタン酸ストロンチウム、SrTiO3)等が挙
げられる。以上の強誘電体、高誘電体膜に用いられる前
記物質には、その特性向上のために添加元素が含まれて
いてもよい。In the above embodiment, FeR
Although the AM has been described as an example, a semiconductor device such as a DRAM (Dyna
Widely applicable to micRandom Access Memory).
Examples of such a dielectric film include BST (barium strontium titanate, (Ba, Ti) TiO 3 ) and S.
TO (strontium titanate, SrTiO 3 ) and the like can be mentioned. The above-mentioned substances used for the ferroelectric and high-dielectric-constant films may contain an additive element in order to improve their characteristics.
【0071】[0071]
【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下の通りである。The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed by the present application will be briefly described as follows.
It is as follows.
【0072】Alと第1金属を主成分とする合金からな
る第1導電体上に、メモリセルのキャパシタの下部電極
を構成する第2導電体を形成した後、酸化性雰囲気中で
熱処理を行い、第2導電体の結晶粒界にAl2O3を形成
したので、下部電極を介して酸素等が拡散することを防
止することができる。After the second conductor forming the lower electrode of the capacitor of the memory cell is formed on the first conductor made of an alloy containing Al and the first metal as a main component, heat treatment is performed in an oxidizing atmosphere. Since Al 2 O 3 is formed at the crystal grain boundaries of the second conductor, it is possible to prevent oxygen and the like from diffusing through the lower electrode.
【0073】その結果、メモリセルの下部電極の酸素バ
リア性を向上させ、下部電極とその下のプラグ(下部電
極に接続される導電性部)との接続不良を低減できる。
また、メモリセルの下部電極とプラグとの接続不良を低
減させることによりメモリセルの歩留まりを向上させ、
また、メモリセルの特性を向上させることができる。As a result, it is possible to improve the oxygen barrier property of the lower electrode of the memory cell and reduce the connection failure between the lower electrode and the plug (conductive portion connected to the lower electrode) therebelow.
Further, the yield of the memory cells is improved by reducing the connection failure between the lower electrode of the memory cell and the plug,
In addition, the characteristics of the memory cell can be improved.
【0074】また、メモリセルの容量絶縁膜を構成する
強誘電体の膜質を向上させ、メモリセルの特性を向上さ
せることができる。Further, it is possible to improve the film quality of the ferroelectric material forming the capacitive insulating film of the memory cell and improve the characteristics of the memory cell.
【図1】本発明の実施の形態であるFeRAMメモリセ
ルの製造方法を示す基板の要部断面図である。FIG. 1 is a fragmentary cross-sectional view of a substrate showing a method for manufacturing a FeRAM memory cell according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施の形態であるFeRAMメモリセ
ルの製造方法を示す基板の要部断面図である。FIG. 2 is a fragmentary cross-sectional view of the substrate showing the method for manufacturing the FeRAM memory cell according to the embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施の形態であるFeRAMメモリセ
ルの製造方法を示す基板の要部断面図である。FIG. 3 is a fragmentary cross-sectional view of the substrate showing the method for manufacturing the FeRAM memory cell according to the embodiment of the present invention.
【図4】本発明の実施の形態であるFeRAMメモリセ
ルの製造方法を示す基板の要部断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of essential parts of a substrate showing a method for manufacturing an FeRAM memory cell according to an embodiment of the present invention.
【図5】本発明の実施の形態であるFeRAMメモリセ
ルの製造方法を示す基板の要部断面図である。FIG. 5 is a fragmentary cross-sectional view of the substrate showing the method for manufacturing the FeRAM memory cell according to the embodiment of the present invention.
【図6】本発明の実施の形態であるFeRAMメモリセ
ルの製造方法を示す基板の要部断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of an essential part of a substrate showing a method for manufacturing an FeRAM memory cell according to an embodiment of the present invention.
【図7】本発明の実施の形態であるFeRAMメモリセ
ルの製造方法を示す基板の要部断面図である。FIG. 7 is a fragmentary cross-sectional view of the substrate showing the method for manufacturing the FeRAM memory cell according to the embodiment of the present invention.
【図8】本発明の実施の形態であるFeRAMメモリセ
ルの製造方法を示す基板の要部断面図である。FIG. 8 is a fragmentary cross-sectional view of the substrate showing the method for manufacturing the FeRAM memory cell according to the embodiment of the present invention.
【図9】本発明の実施の形態であるFeRAMメモリセ
ルの製造方法を示す基板の要部断面図である。FIG. 9 is a fragmentary cross-sectional view of the substrate showing the method for manufacturing the FeRAM memory cell according to the embodiment of the present invention.
【図10】本発明の実施の形態であるFeRAMメモリ
セルの製造方法を示す基板の要部断面図である。FIG. 10 is a fragmentary cross-sectional view of the substrate showing the method for manufacturing the FeRAM memory cell according to the embodiment of the present invention.
【図11】本発明の実施の形態であるFeRAMメモリ
セルの製造方法を示す基板の要部断面図である。FIG. 11 is a fragmentary cross-sectional view of the substrate showing the method for manufacturing the FeRAM memory cell according to the embodiment of the present invention.
【図12】本発明の実施の形態であるFeRAMメモリ
セルの製造方法を示す基板の要部断面図である。FIG. 12 is a fragmentary cross-sectional view of the substrate showing the method for manufacturing the FeRAM memory cell according to the embodiment of the present invention.
1 半導体基板 2 フィールド酸化膜 3 p型ウエル 5 ゲート酸化膜 G ゲート電極 7a n型半導体領域(ソース、ドレイン領域) 7b n型半導体領域(ソース、ドレイン領域) 9 酸化シリコン膜 C1 コンタクトホール P1 プラグ B1 バリア層 10 Pt膜 11 PZT膜 12 IrO2膜 HM ハードマスク B1a バリア層 10a 下部電極 11a 容量絶縁膜 12a 上部電極 B1b Al2O3 S1 耐還元性バリア膜(Al2O3膜) 13 酸化シリコン膜 C2 コンタクトホール P2 プラグ M1 第1層配線 20 酸化シリコン膜 C キャパシタ Qn nチャネル型MISFET1 semiconductor substrate 2 field oxide film 3 p-type well 5 gate oxide film G gate electrode 7a n-type semiconductor region (source / drain region) 7b n-type semiconductor region (source / drain region) 9 silicon oxide film C1 contact hole P1 plug B1 Barrier layer 10 Pt film 11 PZT film 12 IrO 2 film HM Hard mask B1a Barrier layer 10a Lower electrode 11a Capacitance insulating film 12a Upper electrode B1b Al 2 O 3 S1 Reduction-resistant barrier film (Al 2 O 3 film) 13 Silicon oxide film C2 contact hole P2 plug M1 first layer wiring 20 silicon oxide film C capacitor Qn n channel type MISFET
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 脇 弘道 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 Fターム(参考) 5F083 FR02 GA25 JA14 JA15 JA17 JA36 JA38 JA39 JA40 JA43 MA06 MA17 MA19 NA01 NA08 PR33 PR34 PR39 PR40 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Hiromichi Waki 5-20-1 Kamimizuhonmachi, Kodaira-shi, Tokyo Stock Ceremony Company within Hitachi Semiconductor Group F-term (reference) 5F083 FR02 GA25 JA14 JA15 JA17 JA36 JA38 JA39 JA40 JA43 MA06 MA17 MA19 NA01 NA08 PR33 PR34 PR39 PR40
Claims (53)
を主成分とする合金からなる第1導電体を形成する工程
と、 (b)前記第1導電体上に、前記第1導電体と電気的に
接続された、第2導電体を形成する工程と、 (c)前記工程(b)と同時に、もしくは前記工程
(b)の後で、酸化性雰囲気中で高温保持を行う工程
と、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。1. A step of: (a) forming a first conductor made of an alloy containing Al and a first metal as a main component on a semiconductor substrate; and (b) forming the first conductor on the first conductor. Forming a second conductor electrically connected to the conductor, and (c) holding at a high temperature in an oxidizing atmosphere at the same time as the step (b) or after the step (b). A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
おいて、 前記工程(c)の後で、前記第2導電体の内部にAl酸
化物が形成されていることを特徴とする半導体装置の製
造方法。2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein after the step (c), an Al oxide is formed inside the second conductor. Production method.
おいて、 前記工程(c)の後で、前記第2導電体の結晶粒界にA
l酸化物が形成されていることを特徴とする半導体装置
の製造方法。3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein after the step (c), A is present in a crystal grain boundary of the second conductor.
1. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that an oxide is formed.
おいて、 前記工程(c)の後で、前記第2導電体は酸素拡散を抑
制することを特徴とする半導体装置の製造方法。4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein after the step (c), the second conductor suppresses oxygen diffusion.
おいて、 前記第2導電体は、内部にAl酸化物が形成されない場
合に比較して酸素拡散の抑制効果が大きいことを特徴と
する半導体装置の製造方法。5. The semiconductor device manufacturing method according to claim 2, wherein the second conductor has a greater effect of suppressing oxygen diffusion as compared with the case where no Al oxide is formed inside. Device manufacturing method.
おいて、 前記第1金属は酸化物となった時に導電性を持つことを
特徴とする半導体装置の製造方法。6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the first metal has conductivity when it becomes an oxide.
おいて、 前記第1金属はIrからなることを特徴とする半導体装
置の製造方法。7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the first metal is made of Ir.
おいて、 前記第2導電体は配向性を持つことを特徴とする半導体
装置の製造方法。8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the second conductor has orientation.
おいて、 前記第2導電体はPtからなることを特徴とする半導体
装置の製造方法。9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the second conductor is made of Pt.
は、 前記工程(c)の後に、さらに、 (d)前記第2導電体表面に形成されたAl酸化物を除
去する工程、を有することを特徴とする半導体装置の製
造方法。10. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising: (d) removing the Al oxide formed on the surface of the second conductor after the step (c). A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
る工程と、 (b)前記プラグ上に、前記プラグと電気的に接続され
た、Alと第1金属を主成分とする合金からなる第1導
電体を形成する工程と、 (c)前記第1導電体上に、前記第1導電体と電気的に
接続された、第2導電体を形成する工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。11. (a) a step of forming a plug on a semiconductor substrate; and (b) an alloy mainly composed of Al and a first metal, which is electrically connected to the plug on the plug. A step of forming a first conductor, and (c) a step of forming a second conductor electrically connected to the first conductor on the first conductor. Of manufacturing a semiconductor device.
法は、 前記工程(a)の前に、さらに、 (d)前記半導体基板上に層間絶縁膜を形成する工程、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。12. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, further comprising: (d) forming an interlayer insulating film on the semiconductor substrate before the step (a).
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
法は、 前記工程(c)と同時に、もしくは前記工程(c)の後
に、さらに、 (e)酸化性雰囲気中で高温保持を行う工程、を有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。13. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, further comprising: (e) holding a high temperature in an oxidizing atmosphere, simultaneously with the step (c) or after the step (c). A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
法は、 前記工程(c)の後に、さらに、 (f)前記第2導電体上に第1絶縁膜を形成する工程
と、 (g)前記工程(f)の後で、酸化性雰囲気中で熱処理
を行う工程と、を有することを特徴とする半導体装置の
製造方法。14. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, further comprising: (f) a step of forming a first insulating film on the second conductor after the step (c), and (g) And a step of performing heat treatment in an oxidizing atmosphere after the step (f).
法において、 前記工程(e)の後で、前記第2導電体の内部にAl酸
化物が形成されていることを特徴とする半導体装置の製
造方法。15. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 13, wherein after the step (e), an Al oxide is formed inside the second conductor. Production method.
法において、 前記工程(g)において、前記第2導電体は物質の通過
を抑制することを特徴とする半導体装置の製造方法。16. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 14, wherein in the step (g), the second conductor suppresses passage of a substance.
法において、 前記第1絶縁膜はPZTからなり、前記第2導電体は前
記工程(g)の際に前記PZT中のPbが拡散するのを
防止することを特徴とする半導体装置の製造方法。17. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 14, wherein the first insulating film is made of PZT, and Pb in the PZT is diffused in the second conductor during the step (g). A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
法において、 前記プラグはSiまたはWからなることを特徴とする半
導体装置の製造方法。18. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein the plug is made of Si or W.
法において、 前記第1絶縁膜は配向性を持つことを特徴とする半導体
装置の製造方法。19. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 14, wherein the first insulating film has orientation.
法において、 前記第1絶縁膜は強誘電体からなることを特徴とする半
導体装置の製造方法。20. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 14, wherein the first insulating film is made of a ferroelectric material.
法において、 前記第1絶縁膜はPZTからなることを特徴とする半導
体装置の製造方法。21. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 14, wherein the first insulating film is made of PZT.
る工程と、 (b)前記プラグ上に、前記プラグと電気的に接続され
た、Alと第1金属の合金からなる第1導電体を形成す
る工程と、 (c)前記第1導電体上に、前記第1導電体と電気的に
接続された、第2導電体を形成する工程と、 (d)前記工程(c)の後で、酸化性雰囲気中で熱処理
を行う工程と、 (e)前記第2導電体上に第1絶縁膜を形成する工程
と、 (f)前記工程(e)の後で、酸化性雰囲気中で熱処理
を行う工程と、 (g)前記第1絶縁膜上に第3導電体を形成する工程
と、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。22. (a) a step of forming a plug on a semiconductor substrate; (b) a first conductor made of an alloy of Al and a first metal, which is electrically connected to the plug on the plug. And (c) forming a second conductor on the first conductor that is electrically connected to the first conductor, and (d) after the step (c). In the oxidizing atmosphere, (e) forming the first insulating film on the second conductor, and (f) in the oxidizing atmosphere after the step (e). A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of performing heat treatment; and (g) a step of forming a third conductor on the first insulating film.
法は、 前記工程(g)の後に、さらに、 (h)前記第3導電体上に第2絶縁膜を形成する工程
と、 (i)前記第2絶縁膜から露出した、前記第1から第3
導電体および第1絶縁膜を除去する工程と、 (j)前記工程(i)の後で、酸化性雰囲気中で熱処理
を行う工程と、を有することを特徴とする半導体装置の
製造方法。23. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 22, further comprising (h) a step of forming a second insulating film on the third conductor after the step (g), and (i) The first to the third exposed from the second insulating film
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of removing a conductor and a first insulating film; and (j) a step of performing heat treatment in an oxidizing atmosphere after the step (i).
法は、 前記工程(j)の後に、さらに、 (k)前記第2絶縁膜上、および前記第1から第3導電
体および第1絶縁膜の側壁に第3絶縁膜を形成する工程
と、 (l)前記第3絶縁膜上に層間絶縁膜を形成する工程
と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。24. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 23, further comprising (k) on the second insulating film, and the first to third conductors and the first insulating layer after the step (j). A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of forming a third insulating film on a side wall of the film; and (l) a step of forming an interlayer insulating film on the third insulating film.
法において、 前記工程(d)の後で、前記第2導電体の内部にAl酸
化物が形成されていることを特徴とする半導体装置の製
造方法。25. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 22, wherein after the step (d), an Al oxide is formed inside the second conductor. Production method.
法において、 前記工程(d)の後で、前記第2導電体は物質の通過を
抑制することを特徴とする半導体装置の製造方法。26. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 22, wherein after the step (d), the second conductor suppresses passage of a substance.
法において、 前記工程(j)によって、前記第1導電体の側壁にAl
酸化物が形成されることを特徴とする半導体装置の製造
方法。27. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 23, wherein Al is formed on a sidewall of the first conductor by the step (j).
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein an oxide is formed.
法において、 前記第2絶縁膜および第3絶縁膜はAl酸化物からなる
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。28. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 24, wherein the second insulating film and the third insulating film are made of Al oxide.
部にAl酸化物を含む第1導電体と、 (b)前記第1導電体上に形成された、第1絶縁膜と、 を有することを特徴とする半導体装置。29. (a) a first conductor formed on a semiconductor substrate and containing an Al oxide therein, and (b) a first insulating film formed on the first conductor. A semiconductor device having.
に、 (c)前記半導体基板と第1導電体の間に形成された層
間絶縁膜を有することを特徴とする半導体装置。30. The semiconductor device according to claim 29, further comprising (c) an interlayer insulating film formed between the semiconductor substrate and the first conductor.
て、 前記第1導電体の内部にAl酸化物が含まれることを特
徴とする半導体装置。31. The semiconductor device according to claim 29, wherein the first conductor contains Al oxide.
て、 前記第1導電体の結晶粒界にAl酸化物が含まれること
を特徴とする半導体装置。32. The semiconductor device according to claim 29, wherein an Al oxide is contained in a crystal grain boundary of the first conductor.
て、 前記層間絶縁膜中にはH2またはH2Oが含まれることを
特徴とする半導体装置。33. The semiconductor device according to claim 30, wherein the interlayer insulating film contains H 2 or H 2 O.
て、 前記第1導電体は、前記H2またはH2Oによって前記第
1絶縁膜が還元されるのを防止することを特徴とする半
導体装置。34. The semiconductor device according to claim 33, wherein the first conductor prevents the first insulating film from being reduced by the H 2 or H 2 O.
て、 前記第1導電体は配向性を持つことを特徴とする半導体
装置。35. The semiconductor device according to claim 29, wherein the first conductor has an orientation.
て、 前記第1導電体はPtからなることを特徴とする半導体
装置。36. The semiconductor device according to claim 29, wherein the first conductor is made of Pt.
て、 前記第1絶縁膜はペロブスカイト型の強誘電体、もしく
は高誘電体からなることを特徴とする半導体装置。37. The semiconductor device according to claim 29, wherein the first insulating film is made of a perovskite type ferroelectric material or a high dielectric material.
て、 前記第1絶縁膜は配向性を持つことを特徴とする半導体
装置。38. The semiconductor device according to claim 29, wherein the first insulating film has orientation.
て、 前記第1絶縁膜はPZTからなることを特徴とする半導
体装置。39. The semiconductor device according to claim 29, wherein the first insulating film is made of PZT.
て、 前記第1導電体は、前記PZT中の構成元素が第1導電
体を経由して拡散するのを防止することを特徴とする半
導体装置。40. The semiconductor device according to claim 39, wherein the first conductor prevents a constituent element in the PZT from diffusing via the first conductor.
lと第1金属を主成分とする合金からなる第1導電体
と、 (b)前記第1導電体上にあって、前記第1導電体と電
気的に接続された、内部にAl酸化物を含む第2導電体
と、 (c)前記第2導電体上に形成された、第1絶縁膜と、 を有することを特徴とする半導体装置。41. (a) A formed on a semiconductor substrate
a first conductor made of an alloy containing l and a first metal as a main component, and (b) an Al oxide on the first conductor and electrically connected to the first conductor. A semiconductor device comprising: a second conductor including: (c) a first insulating film formed on the second conductor.
て、 前記第1金属は酸化物となった時に導電性を持つことを
特徴とする半導体装置。42. The semiconductor device according to claim 41, wherein the first metal has conductivity when it becomes an oxide.
て、 前記第1金属はIrからなることを特徴とする半導体装
置。43. The semiconductor device according to claim 41, wherein the first metal is made of Ir.
グと、 (b)前記プラグ上の、前記プラグと電気的に接続され
た、Alと第1金属を主成分とする合金からなる第1導
電体と、 (c)前記第1導電体上にあって、前記第1導電体と電
気的に接続された、内部にAl酸化物を含む第2導電体
と、 を有することを特徴とする半導体装置。44. (a) a plug formed on a semiconductor substrate; and (b) a first plug made of an alloy containing Al and a first metal as a main component, which is electrically connected to the plug on the plug. 1 conductor, and (c) a second conductor which is on the first conductor and is electrically connected to the first conductor and which contains an Al oxide therein. Semiconductor device.
に、 (d)前記第2導電体上に形成された、第1絶縁膜を有
することを特徴とする半導体装置。45. The semiconductor device according to claim 44, further comprising: (d) a first insulating film formed on the second conductor.
て、 前記プラグはSiまたはWからなることを特徴とする半
導体装置。46. The semiconductor device according to claim 44, wherein the plug is made of Si or W.
て、 前記第2導電体は前記プラグへの酸素拡散を防止するこ
とを特徴とする半導体装置。47. The semiconductor device according to claim 44, wherein the second conductor prevents oxygen diffusion into the plug.
グと、 (b)前記プラグ上に、前記プラグと電気的に接続され
た、Alと第1金属を主成分とする合金からなる第1導
電体と、 (c)前記第1導電体上に、前記第1導電体と電気的に
接続された、内部にAl酸化物を含む第2導電体と、 (d)前記第2導電体上に形成された第1絶縁膜と、 (e)前記第1絶縁膜上に形成された第3導電体と、 を有することを特徴とする半導体装置。48. (a) a plug formed on a semiconductor substrate, and (b) a first plug made of an alloy containing Al and a first metal as a main component and electrically connected to the plug on the plug. 1 conductor, (c) a second conductor that is electrically connected to the first conductor and contains an Al oxide therein, and (d) the second conductor A semiconductor device comprising: a first insulating film formed on the first insulating film; and (e) a third conductor formed on the first insulating film.
に、 (f)前記半導体基板と第1導電体との間に形成された
第1層間絶縁膜を有することを特徴とする半導体装置。49. The semiconductor device according to claim 48, further comprising: (f) a first interlayer insulating film formed between the semiconductor substrate and the first conductor.
に、 (g)前記第3導電体上に形成された第2絶縁膜と、 (h)前記第2絶縁膜上、および前記第1から第3導電
体および第1絶縁膜の側壁にされた第3絶縁膜と、 (i)前記第3絶縁膜上に形成された第2層間絶縁膜
と、を有することを特徴とする半導体装置。50. The semiconductor device according to claim 48, further comprising: (g) a second insulating film formed on the third conductor, (h) on the second insulating film, and the first to third insulating films. A semiconductor device comprising: a third insulating film formed on a sidewall of a third conductor and a first insulating film; and (i) a second interlayer insulating film formed on the third insulating film.
て、 前記第1導電体の側壁にはAl酸化物が形成されている
ことを特徴とする半導体装置。51. The semiconductor device according to claim 48, wherein an Al oxide is formed on a sidewall of the first conductor.
て、 前記第2層間絶縁膜中にはH2またはH2Oが含まれるこ
とを特徴とする半導体装置。52. The semiconductor device according to claim 50, wherein the second interlayer insulating film contains H 2 or H 2 O.
て、 前記第3絶縁膜は、前記H2またはH2Oによって前記第
1絶縁膜が還元されるのを防止することを特徴とする半
導体装置。53. The semiconductor device according to claim 52, wherein the third insulating film prevents the H 2 or H 2 O from reducing the first insulating film.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001239711A JP2003051582A (en) | 2001-08-07 | 2001-08-07 | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
| PCT/JP2002/005793 WO2003015170A1 (en) | 2001-08-07 | 2002-06-11 | Semiconductor device and its production method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001239711A JP2003051582A (en) | 2001-08-07 | 2001-08-07 | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003051582A true JP2003051582A (en) | 2003-02-21 |
Family
ID=19070417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001239711A Pending JP2003051582A (en) | 2001-08-07 | 2001-08-07 | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003051582A (en) |
| WO (1) | WO2003015170A1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005311297A (en) * | 2004-03-24 | 2005-11-04 | Seiko Epson Corp | Ferroelectric memory device and manufacturing method thereof |
| JP2006049749A (en) * | 2004-08-09 | 2006-02-16 | Seiko Epson Corp | Ferroelectric capacitor, ferroelectric memory, ferroelectric capacitor manufacturing method, and ferroelectric memory manufacturing method |
| JP2006222389A (en) * | 2005-02-14 | 2006-08-24 | Toshiba Corp | Semiconductor memory device and manufacturing method thereof |
| US7223614B2 (en) | 2004-06-18 | 2007-05-29 | Seiko Epson Corporation | Method for manufacturing semiconductor device, and semiconductor device |
| WO2007105275A1 (en) * | 2006-03-10 | 2007-09-20 | Fujitsu Limited | Semiconductor device and process for producing the same |
| WO2007110961A1 (en) * | 2006-03-29 | 2007-10-04 | Fujitsu Limited | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
| US7763921B2 (en) | 2006-11-14 | 2010-07-27 | Fujitsu Semiconductor Limited | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5625233A (en) * | 1995-01-13 | 1997-04-29 | Ibm Corporation | Thin film multi-layer oxygen diffusion barrier consisting of refractory metal, refractory metal aluminide, and aluminum oxide |
| WO1997001854A1 (en) * | 1995-06-28 | 1997-01-16 | Bell Communication Research, Inc. | Barrier layer for ferroelectric capacitor integrated on silicon |
| US5858551A (en) * | 1997-01-31 | 1999-01-12 | Seydel Research, Inc. | Water dispersible/redispersible hydrophobic polyester resins and their application in coatings |
| JP3874521B2 (en) * | 1998-01-13 | 2007-01-31 | 沖電気工業株式会社 | Method for forming ferroelectric memory electrode |
| JP3292699B2 (en) * | 1998-07-24 | 2002-06-17 | 株式会社東芝 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| JP3331334B2 (en) * | 1999-05-14 | 2002-10-07 | 株式会社東芝 | Method for manufacturing semiconductor device |
-
2001
- 2001-08-07 JP JP2001239711A patent/JP2003051582A/en active Pending
-
2002
- 2002-06-11 WO PCT/JP2002/005793 patent/WO2003015170A1/en active Application Filing
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005311297A (en) * | 2004-03-24 | 2005-11-04 | Seiko Epson Corp | Ferroelectric memory device and manufacturing method thereof |
| US8076706B2 (en) | 2004-03-24 | 2011-12-13 | Seiko Epson Corporation | Ferroelectric memory device and method of manufacturing the same |
| US8067250B2 (en) | 2004-03-24 | 2011-11-29 | Seiko Epson Corporation | Ferroelectric memory device and method of manufacturing the same |
| US7223614B2 (en) | 2004-06-18 | 2007-05-29 | Seiko Epson Corporation | Method for manufacturing semiconductor device, and semiconductor device |
| CN100440515C (en) * | 2004-06-18 | 2008-12-03 | 精工爱普生株式会社 | Manufacturing method of semiconductor device |
| JP2006049749A (en) * | 2004-08-09 | 2006-02-16 | Seiko Epson Corp | Ferroelectric capacitor, ferroelectric memory, ferroelectric capacitor manufacturing method, and ferroelectric memory manufacturing method |
| US7400005B2 (en) | 2005-02-14 | 2008-07-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor memory device having ferroelectric capacitors with hydrogen barriers |
| JP2006222389A (en) * | 2005-02-14 | 2006-08-24 | Toshiba Corp | Semiconductor memory device and manufacturing method thereof |
| WO2007105275A1 (en) * | 2006-03-10 | 2007-09-20 | Fujitsu Limited | Semiconductor device and process for producing the same |
| JP4957720B2 (en) * | 2006-03-10 | 2012-06-20 | 富士通セミコンダクター株式会社 | Manufacturing method of semiconductor device |
| WO2007110961A1 (en) * | 2006-03-29 | 2007-10-04 | Fujitsu Limited | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
| US7763921B2 (en) | 2006-11-14 | 2010-07-27 | Fujitsu Semiconductor Limited | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| US8110411B2 (en) | 2006-11-14 | 2012-02-07 | Fujitsu Semiconductor Limited | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| US8367428B2 (en) | 2006-11-14 | 2013-02-05 | Fujitsu Semiconductor Limited | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2003015170A1 (en) | 2003-02-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4884104B2 (en) | Semiconductor device including capacitor and manufacturing method thereof | |
| US7755125B2 (en) | Semiconductor device including ferroelectric capacitor | |
| JP4983172B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP2011096818A (en) | Semiconductor apparatus and method of manufacturing the same | |
| CN101641782B (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP3931113B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP4105656B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP5125510B2 (en) | Semiconductor device | |
| JP5018772B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
| JP2001237395A (en) | Semiconductor storage device | |
| JP2003051582A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
| JP4445191B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP2002289810A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
| JP5277657B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP5994466B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP2009105223A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP4971740B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
| US7601585B2 (en) | Method of manufacturing a ferroelectric semiconductor device utilizing an oxide reduction film | |
| JP5326256B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
| JP5007723B2 (en) | Semiconductor device including capacitor and manufacturing method thereof | |
| JP2002289809A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
| JP4749218B2 (en) | Method for manufacturing ferroelectric element | |
| JP4869808B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
| JP2007266023A (en) | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device | |
| JP5272432B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device |