JP2015072998A - Ferroelectric memory and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
【課題】強誘電体メモリ及びその製造方法に関し、水素の発生によるキャパシタ誘電体膜の劣化を抑制する。【解決手段】強誘電体キャパシタ3の下部電極4に達するコンタクトホールの側壁を水透過防止膜9で覆ったのち、導電部材で埋め込んで下部電極用プラグ12を形成する。下部電極に対するコンタクトホールを形成する際に、下部電極に達しないようにコンタクトホールを形成して、その側壁に水透過防止膜を形成したのち、下部電極を露出させているので、下部電極由来のPt再付着膜がコンタクトホールの側壁に付着しても水透過防止膜が存在するので、層間絶縁膜のH2Oと反応して強誘電体キャパシタの劣化の原因となるHが発生することがない。【選択図】図1The present invention relates to a ferroelectric memory and a method of manufacturing the same, and suppresses deterioration of a capacitor dielectric film due to generation of hydrogen. A sidewall of a contact hole reaching a lower electrode of a ferroelectric capacitor is covered with a water permeation preventive film, and then buried with a conductive member to form a lower electrode plug. When forming the contact hole for the lower electrode, the contact hole is formed so as not to reach the lower electrode, and the water permeation preventive film is formed on the side wall thereof, and then the lower electrode is exposed. Even if the Pt redeposition film adheres to the side wall of the contact hole, the water permeation preventive film exists, so that H that causes the deterioration of the ferroelectric capacitor by reacting with the H 2 O of the interlayer insulating film does not occur. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、強誘電体メモリ及びその製造方法に関するものであり、例えば、水素の発生によるキャパシタ誘電体膜の劣化を抑制した強誘電体メモリ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a ferroelectric memory and a manufacturing method thereof, for example, a ferroelectric memory in which deterioration of a capacitor dielectric film due to generation of hydrogen is suppressed and a manufacturing method thereof.
電源を切ってもデータが消失しない不揮発性メモリとして、フラッシュメモリや強誘電体メモリ(FeRAM:Ferroelectric Random Access Memory)が知られている。強誘電体メモリは、フラッシュメモリと比較して消費電力が小さく、高速動作が可能であるという利点がある。 Flash memories and ferroelectric memories (FeRAM: Ferroelectric Random Access Memory) are known as nonvolatile memories that do not lose data even when the power is turned off. Ferroelectric memories have the advantages of lower power consumption and higher speed operation than flash memories.
強誘電体メモリに用いられる強誘電体キャパシタは、下部電極と上部電極との間に強誘電体膜を挟んだ構造を有する。強誘電体膜は、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)等の強誘電体特性(分極特性)を有する強誘電体により形成されている。 A ferroelectric capacitor used in a ferroelectric memory has a structure in which a ferroelectric film is sandwiched between a lower electrode and an upper electrode. The ferroelectric film is formed of a ferroelectric material having ferroelectric properties (polarization properties) such as PZT (lead zirconate titanate).
強誘電体メモリでは、上部電極と下部電極との間に所定の電圧を印加して強誘電体膜に分極を発生させる。この状態で電圧の印加を停止しても、強誘電体膜には印加電圧に応じた分極(残留分極)が残る。強誘電体膜には、印加電圧に応じた2つの安定な分極状態があり、一方の分極状態を“0”に対応させ、他方の分極状態を“1”に対応させることにより、強誘電体メモリにデータを記録している(例えば、特許文献1参照)。 In a ferroelectric memory, a predetermined voltage is applied between an upper electrode and a lower electrode to generate polarization in the ferroelectric film. Even if the application of voltage is stopped in this state, polarization (residual polarization) corresponding to the applied voltage remains in the ferroelectric film. The ferroelectric film has two stable polarization states corresponding to the applied voltage. By making one polarization state correspond to “0” and the other polarization state correspond to “1”, the ferroelectric film Data is recorded in the memory (see, for example, Patent Document 1).
ところが、酸化物強誘電体は、水素等の還元性物質によって容易に還元し、残留分極等の強誘電体特性が著しく劣化してしまう。特に、層間絶縁膜に用いられる酸化シリコン膜は、その成膜雰囲気中にH2Oが含まれるため、H2Oが分解して発生する水素からキャパシタ誘電体膜を保護する構造が必要となる。そのため、強誘電体キャパシタを水素バリア膜で被覆することが提案されている(例えば、特許文献2参照)。 However, oxide ferroelectrics are easily reduced by a reducing substance such as hydrogen, and the ferroelectric properties such as remanent polarization are significantly deteriorated. In particular, since a silicon oxide film used for an interlayer insulating film contains H 2 O in the film formation atmosphere, a structure for protecting the capacitor dielectric film from hydrogen generated by decomposition of H 2 O is required. . For this reason, it has been proposed to cover a ferroelectric capacitor with a hydrogen barrier film (see, for example, Patent Document 2).
ここで、図7を参照して、従来の強誘電体メモリを構成する強誘電体キャパシタの一例を説明する。図7は従来の強誘電体キャパシタの概略的断面図であり、層間絶縁膜61上にAl2O3膜からなる密着層62、Ptからなる下部電極63、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)からなる強誘電体膜64及びIrO2からなる上部電極65を順次堆積する。次いで、上部電極65乃至密着層62を順次エッチングすることにより、下部電極63/強誘電体膜64/上部電極65からなる強誘電体キャパシタ66を形成する。なお、ここでは、上部電極65が島状に形成されていて1つの上部電極が1つのキャパシタに対応しており、実際にはキャパシタは数10個並んでいる。
Here, an example of a ferroelectric capacitor constituting a conventional ferroelectric memory will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic sectional view of a conventional ferroelectric capacitor. From an
次いで、Al2O3膜からなる保護膜67を介してテトラエチルオルソシリケート(TEOS:Si(OC2H5)4)ガスを反応ガスとするCVD(気相成長)法によりSiO2からなる層間絶縁膜68を形成する、次いで、この層間絶縁膜68及び保護膜67をエッチングして上部電極65及び下部電極63に達するコンタクトホールを形成する。
Next, interlayer insulation made of SiO 2 by a CVD (vapor phase growth) method using tetraethylorthosilicate (TEOS: Si (OC 2 H 5 ) 4 ) gas as a reactive gas through a
次いで、コンタクトホールをTi膜/TiN膜からなるバリアメタル69を介してW膜70で埋め込むことによって引出電極となる下部電極用プラグ71及び上部電極用プラグ72を形成する。次いで、Ti膜73、Al膜74及びTi膜75を順次堆積させ、所定形状にエッチングことにより下部電極用プラグ71及び上部電極用プラグ72に接続する金属配線を形成することで、図に示す強誘電体キャパシタが得られる。
Next, the contact hole is filled with a
このような強誘電体キャパシタにおいて、一部のキャパシタにおいて残留分極が減少するという現象が発生している。ここで、下部電極用プラグを調査した結果、コンタクトホールの側壁部に下部電極の再付着物が付着していたので、その状況を図8を参照して説明する。図8は従来の強誘電体キャパシタ下部電極用プラグ近傍の状況の説明図である。 In such a ferroelectric capacitor, a phenomenon that remanent polarization is reduced occurs in some capacitors. Here, as a result of investigating the lower electrode plug, the reattachment of the lower electrode was adhered to the side wall portion of the contact hole, and the situation will be described with reference to FIG. FIG. 8 is an explanatory view of the situation in the vicinity of a conventional ferroelectric capacitor lower electrode plug.
図8(a)及び図8(b)に示すように、下部電極用プラグ71を埋め込むコンタクトホールの壁面に下部電極63を成分であるPt再付着膜78が存在することが確認された。図8(a)に示すように、コンタクトホールの壁面に保護膜67の成分であるAl2O3再付着膜77が存在するときは残留分極は減少しない。一方、図8(b)に示すように、コンタクトホールの壁面にAl2O3再付着膜77が存在しておらず、Pt再付着膜78のみが存在するときに残留分極が減少していることがわかった。因みに、図8(a)におけるAl2O3再付着膜77の平均厚さは7nmであった。
As shown in FIGS. 8A and 8B, it was confirmed that the
ここで、図9を参照して、従来の強誘電体キャパシタの劣化原因を説明する。図8(a)に示すように、下部電極用プラグ71を埋め込むコンタクトホールの壁面にAl2O3再付着膜77が存在するとPt再付着膜78と層間絶縁膜68は接触しない。しかし、図8(b)に示すように、Al2O3再付着膜77が存在しないとPt再付着膜78と層間絶縁膜68が接触する。
Here, the cause of deterioration of the conventional ferroelectric capacitor will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 8A, when the Al 2 O 3
そうすると、図9に示すように層間絶縁膜68の中に存在する水(H2O)からプラチナの触媒効果により水素(H)が発生し、発生したHが層間絶縁膜68中または保護膜67/下部電極63の界面を拡散して強誘電体膜64に到達して強誘電体膜64を還元して劣化させたと考えられる。
Then, as shown in FIG. 9, hydrogen (H) is generated from the water (H 2 O) present in the
したがって、強誘電体メモリ及びその製造方法において、水素の発生によるキャパシタ誘電体膜の劣化を抑制することを目的とする。 Therefore, an object of the ferroelectric memory and the manufacturing method thereof is to suppress deterioration of the capacitor dielectric film due to generation of hydrogen.
開示する一観点からは、半導体基板と、前記半導体基板の上方に形成された第1絶縁膜と、前記第1絶縁膜の上に形成され、前記第1絶縁膜側から順に積層された下部電極/強誘電体膜/上部電極を備えた強誘電体キャパシタと、前記強誘電体キャパシタの側面及び上面を被覆する第2絶縁膜と、を有し、前記第2絶縁膜に設けられ、前記下部電極に達するコンタクトホールと、前記コンタクトホールの壁面を覆う水透過防止膜と、前記コンタクトホール内に前記水透過防止膜を介して埋め込まれた引出電極とを有することを特徴とする強誘電体メモリが提供される。 From one aspect to be disclosed, a semiconductor substrate, a first insulating film formed above the semiconductor substrate, and a lower electrode formed on the first insulating film and stacked in order from the first insulating film side / Ferroelectric film / Ferroelectric capacitor having an upper electrode, and a second insulating film covering the side surface and the upper surface of the ferroelectric capacitor, provided on the second insulating film, A ferroelectric memory comprising: a contact hole reaching the electrode; a water permeation preventive film covering a wall surface of the contact hole; and a lead electrode embedded in the contact hole via the water permeation preventive film Is provided.
また、開示する別の観点からは、半導体基板の上方に第1絶縁膜を形成する工程と、前記第1絶縁膜の上に、前記第1絶縁膜側から順に下部電極、強誘電体膜及び上部電極を積層して強誘電体キャパシタを形成する工程と、前記強誘電体キャパシタを覆う保護膜を形成する工程と、前記保護膜を覆う第2絶縁膜を形成する工程と、前記第2絶縁膜上にマスク膜を形成する工程と、前記第2絶縁膜及び前記マスク膜を選択的にエッチングしてコンタクトホールを形成する工程と、前記コンタクトホールの内面及び前記マスク膜を覆う水透過防止膜を形成する工程と、前記コンタクトホールの底の前記保護膜及び前記水透過防止膜と、前記第2絶縁膜上の前記水透過防止膜及び前記マスク膜をエッチングして除去する工程と、前記コンタクトホール内に、前記下部電極と電気的に接続する導電性部材を形成する工程とを有することを特徴とする強誘電体メモリの製造方法が提供される。 Further, from another viewpoint to be disclosed, a step of forming a first insulating film above a semiconductor substrate, and a lower electrode, a ferroelectric film, and a layer on the first insulating film in order from the first insulating film side A step of forming a ferroelectric capacitor by laminating an upper electrode; a step of forming a protective film covering the ferroelectric capacitor; a step of forming a second insulating film covering the protective film; and the second insulation. Forming a mask film on the film; selectively etching the second insulating film and the mask film to form a contact hole; and a water permeation preventive film covering the inner surface of the contact hole and the mask film Etching, removing the protective film and the water permeation preventive film on the bottom of the contact hole, the water permeation preventive film and the mask film on the second insulating film, and the contact Ho Within manufacturing method of a ferroelectric memory, comprising a step of forming a conductive member for connecting the the lower electrode electrically it is provided.
開示の強誘電体メモリ及びその製造方法によれば、水素の発生によるキャパシタ誘電体膜の劣化を抑制することが可能になる。 According to the disclosed ferroelectric memory and the manufacturing method thereof, it is possible to suppress deterioration of the capacitor dielectric film due to generation of hydrogen.
ここで、図1を参照して、本発明の実施の形態の強誘電体メモリを説明するが、ここでは、選択トランジスタ等の図示は省略して強誘電体キャパシタ近傍のみを図示する。図1は、本発明の実施の形態の強誘電体メモリの概略的要部断面図である。半導体基板(図示は省略)と、半導体基板の上方に第1絶縁膜1を形成する。この第1絶縁膜1の上に下部電極4/強誘電体膜5/上部電極6を順次成膜して強誘電体キャパシタ3とする。この強誘電体キャパシタ3の側面及び上面を保護膜7を介して第2絶縁膜8で被覆する。
Here, the ferroelectric memory according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1. Here, the illustration of the selection transistor and the like is omitted, and only the vicinity of the ferroelectric capacitor is illustrated. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a principal part of a ferroelectric memory according to an embodiment of the present invention. A semiconductor substrate (not shown) and a first
この第2絶縁膜8に下部電極4に達するコンタクトホールを設けたのち、コンタクトホールの壁面を覆う水透過防止膜9を設け、水透過防止膜9を介して引出電極となる下部電極用プラグ12を形成する。なお、通常は、同時に上部電極6に達するコンタクトホールを設けたのち、コンタクトホールの壁面を覆う水透過防止膜9を設け、水透過防止膜9を介して引出電極となる上部電極用プラグ13を形成する。次いで、下部電極用プラグ12及び上部電極用プラグ13に接続する配線14を形成する。
After providing a contact hole reaching the
下部電極4としてはPtが典型的なものであり、強誘電体膜5としてはPZT膜が典型的なものであり、また、上部電極6としてはIrO2が典型的なものであるが、必ずしもこれらの材料に限られるものではない。例えば、上部電極6としてPtを用いても良く、この場合には、上部電極用プラグを形成するためのコンタクトホールの壁面に水透過防止膜9を設けることが必須になる。また、強誘電体膜5も(Bi,Ln)4Ti3O12(Ln = La,Nd,Pr等)のBi系の強誘電体膜を用いても良い。なお、強誘電体膜5の成膜方法としては、スパッタ法の他に、MOCVD(Metal Organic CVD)法、ゾル・ゲル法を用いても良い。
The
また、水透過防止膜9及び保護膜7としてはAl2O3膜が典型的なものであるが、水透過防止膜9にはSiN膜、Ti膜、TiN膜、TiAlN膜或いはTaN膜等を用いても良い。また、下部電極用プラグ12及び上部電極用プラグ13はバリアメタル10を介して導電体膜を埋め込んで形成するものであり、バリアメタルとしてはTiN、TaN或いはTi/TiN積層膜が典型的なものであり、導電体膜としてはWが典型的なものである。また、配線の材料も任意であるが、典型的にはTi膜15/Al膜16/Ti膜17の積層楮を用いるが、ダマシン法により形成した埋込Cu配線を用いても良い。
The water permeation
また、第2絶縁膜8としては、テトラエチルオルソシリケート(TEOS:Si(OC2H5)4)ガスを反応ガスとするCVD(気相成長)法に形成したSiO2膜が典型的なものであるが、TEOS−CVD膜に限られるものではなく、製法由来のH2Oを含む絶縁膜に適用される。
The second
次に、図2及び図6を参照して、本発明の実施例1の強誘電体メモリの製造工程を説明するが、図4(e)乃至図5(g)については強誘電体キャパシタの近傍のみの断面図を示す。まず、図2(a)に示すように、シリコン基板21に素子分離用の溝を形成し、その溝に活性領域を画定する素子分離絶縁膜22としてSiO2膜を埋め込む。このような素子分離構造はSTI(Shallow Trench Isolation)と呼ばれるが、これに代えてLOCOS(Local Oxidation of Silicon)により素子分離を行っても良い。
Next, the manufacturing process of the ferroelectric memory according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 6. FIGS. 4 (e) to 5 (g) show the ferroelectric capacitor. A sectional view of only the vicinity is shown. First, as shown in FIG. 2A, a trench for element isolation is formed in the
次いで、活性領域にp型不純物をイオン注入してp型ウェル領域23を形成する。次いで、p型ウェル領域23の表面を熱酸化して熱酸化膜からなるゲート絶縁膜24を形成する。次いで、ゲート絶縁膜24上に、CVD法によりゲート電極25となるポリシリコン膜とコバルトシリサイド膜とをこの順に形成し、この上にSiN膜からなる保護膜26を形成する。これらの膜をパターニングしてゲート電極25を形成する。
Next, p-type impurities are ion-implanted into the active region to form a p-
次いで、ゲート電極25をマスクにし、p型ウェル領域23にn型不純物をイオン注入して、低濃度のn型のエクステンション領域27を形成する。次いで、シリコン基板21の上側全面にSiO2等の絶縁膜をCVD法により形成し、その絶縁膜をエッチバックしてゲート電極25の側面にサイドウォール28を形成する。
Next, using the
次いで、サイドウォール28及びゲート電極25をマスクとして、p型ウェル領域23にn型不純物をイオン注入することにより、高濃度のn型ドレイン領域29及びn型ソース領域30を形成する。以上により、DDD(Double Doped Drain)構造を有する選択用のMOSトランジスタが形成されたことになる。次いで、図示は省略するが、全面にCo膜を堆積させたのち、熱処理することによってCoシリサイドからなるソース電極及びドレイン電極を形成し、未反応のCo膜を除去する。
Next, n-type impurities are ion-implanted into the p-
次いで、全面に、CVD法によりカバー絶縁膜31と第1層間絶縁膜32とをこの順に形成し、第1層間絶縁膜32の上面をCMP(Chemical Mechanical Polishing)法により研磨して平坦化する。なお、カバー絶縁膜31としては、例えば厚さ約200nmの酸窒化シリコン(SiON)膜を用い、第1層間絶縁膜32としては、例えば厚さ約300nmの酸化シリコン膜を用いる。
Next, the
次いで、第1層間絶縁膜32上にスパッタ法を用いて厚さが20nmのAl2O3膜を密着層33として形成する。次いで、密着層33上にスパッタ法を用いて下部電極34となる厚さが150nmのPt膜を形成する。次いで、下部電極34上にスパッタ法を用いてキャパシタ誘電体膜となる厚さが90nmのCa、SrとLaが添加されたチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)膜からなる強誘電体膜35を形成する。次いで、強誘電体膜35上にスパッタ法を用いて上部電極36となる厚さが200nmのIrO2膜を形成する。
Next, an Al 2 O 3 film having a thickness of 20 nm is formed as the
次いで、図2(b)に示すように、上部電極36上に強誘電体キャパシタの上部電極のパターン形状を有するレジストパターン(図示せず)を形成し、このレジストパターンをマスクとして上部電極36をエッチングする。次に、レジストパターンを除去し、強誘電体キャパシタの強誘電体膜35のパターン形状を有するレジストパターン(図示せず)を新たに形成し、このレジストパターンをマスクとして強誘電体膜35をエッチングする。さらに、にレジストパターンを除去し、強誘電体キャパシタの下部電極34のパターン形状を有するレジストパターン(図示せず)を新たに形成し、このレジストパターンをマスクとして下部電極34及び密着層33をエッチングする。この結果、図2(b)に示すような形状の強誘電体キャパシタ37が形成される。
Next, as shown in FIG. 2B, a resist pattern (not shown) having the pattern shape of the upper electrode of the ferroelectric capacitor is formed on the
次いで、図3(c)に示すように、スパッタ法により保護膜38となる厚さが50nmのAl2O3膜を形成する。次いで、全面にTEOS−CVD法を用いて1500nmのSiO2膜を堆積させたのち、CMP法により上面を平坦化して第2層間絶縁膜39とする。次いで、図3(d)に示すように、スパッタ法を用いてマスク膜40となる厚さが50nmのAl2O3膜を形成する。
Next, as shown in FIG. 3C, an Al 2 O 3 film with a thickness of 50 nm is formed as a
次いで、図4(e)に示すように、コンタクトホール用の開口部を有するレジストパターン41を設け、このレジストパターン41をマスクとしてCF4を用いたドライエッチングを行うことにより下部電極側において、保護膜38に達する第1コンタクトホール42を形成する。この時、下部電極34は露出していないので、第1コンタクトホール42の側壁にPt再付着膜が付着することはない。一方、上部電極側においては、上部電極36に達する第2コンタクトホール43が同時に形成される。
Next, as shown in FIG. 4E, a resist
次いで、図4(f)に示すように、レジストパターン41を除去したのち、スパッタ法を用いて全面にH2O透過防止膜44となるAl2O3膜を形成する。この時、第1コンタクトホール42の側壁における厚さが7nmになるようにAl2O3膜を堆積させる。なお、第1コンタクトホール42のアスペクト比が大きい場合は、スパッタ法の代わりに原子層堆積法を用いても良い。
Next, as shown in FIG. 4F, after removing the resist
次いで、図5(g)に示すように、全面でドライエッチングを行い、第1コンタクトホール42と第2コンタクトホール43の底のH2O透過防止膜44と保護膜38を除去し、第1コンタクトホール42を下部電極34まで到達させる。この時、マスク膜40と保護膜38は同じ厚さなので、第2層間絶縁膜39上のH2O透過防止膜44とマスク膜40は除去されるが、ドライエッチングには異方性があるので第1コンタクトホール42の壁面のH2O透過防止膜44は除去されずに残る。ここで、下部電極34の表面がエッチングされるのでPt再付着膜が生じる可能性があるが、第1コンタクトホール42の壁面にはH2O透過防止膜44が存在するのでPt再付着膜が第2層間絶縁膜39と接触することはない。
Next, as shown in FIG. 5G, dry etching is performed on the entire surface to remove the H 2 O permeation
次いで、図5(h)に示すように、ソース/ドレイン領域に対するコンタクトホールに対応する開口部を有するレジストパターン45を形成する。このレジストパターン45をマスクとして、第2層間絶縁膜39乃至カバー絶縁膜31をエッチングしてn型ドレイン領域29及びn型ソース領域30に達するコンタクトホール46を形成する。
Next, as shown in FIG. 5H, a resist
次いで、図6(i)に示すように、第1コンタクトホール42、第2コンタクトホール43及びコンタクトホール46内にバリアメタル47としてTi膜及びTiN膜を形成した後、更にW膜を埋め込む。次いで、これらの導電膜に対してCMPを行うことにより表面を平坦化して、下部電極用プラグ49、上部電極用プラグ50、ドレイン電極用プラグ51及びソース電極用プラグ52を形成する。
Next, as shown in FIG. 6I, a Ti film and a TiN film are formed as a
次いで、図6(j)に示すように、全面にTi膜53、Al膜54及びTi膜55を順次堆積させ、所定形状にエッチングして金属配線56とすることで、本発明の実施例1の強誘電体メモリの基本構造は完成する。なお、上部電極用プラグ50はドレイン電極用プラグ51に接続するように金属配線56を形成する。
Next, as shown in FIG. 6J, a
このように、本発明の実施例1においては、下部電極に対するコンタクトホールを形成する際に、下部電極に達しないようにコンタクトホールを形成して、その側壁にH2O透過防止膜を形成したのち、下部電極を露出させている。したがって、下部電極由来のPt再付着膜がコンタクトホールの側壁に付着してもH2O透過防止膜が存在するので、第2層間絶縁膜に由来するH2Oと反応して強誘電体キャパシタの劣化の原因となるHが発生することがない。 Thus, in Example 1 of the present invention, when forming the contact hole for the lower electrode, the contact hole was formed so as not to reach the lower electrode, and the H 2 O permeation preventive film was formed on the side wall thereof. After that, the lower electrode is exposed. Therefore, even if the Pt redeposition film derived from the lower electrode adheres to the side wall of the contact hole, the H 2 O permeation preventive film exists, so that it reacts with H 2 O derived from the second interlayer insulating film and reacts with the ferroelectric capacitor H, which causes deterioration of the film, does not occur.
ここで、実施例1を含む本発明の実施の形態に関して、以下の付記を付す。
(付記1)半導体基板と、前記半導体基板の上方に形成された第1絶縁膜と、前記第1絶縁膜の上に形成され、前記第1絶縁膜側から順に積層された下部電極/強誘電体膜/上部電極を備えた強誘電体キャパシタと、前記強誘電体キャパシタの側面及び上面を被覆する第2絶縁膜と、を有し、前記第2絶縁膜に設けられ、前記下部電極に達するコンタクトホールと、前記コンタクトホールの壁面を覆う水透過防止膜と、前記コンタクトホール内に前記水透過防止膜を介して埋め込まれた引出電極とを有することを特徴とする強誘電体メモリ。
(付記2)前記水透過防止膜はAl2O3膜であることを特徴とする付記1に記載の強誘電体メモリ。
(付記3)前記下部電極はPtからなることを特徴とする付記1または付記2に記載の強誘電体メモリ。
(付記4)前記第2絶縁膜はSi(OC2H5)4を原料ガスとした気相成長方法により形成された酸化シリコン膜であることを特徴とする付記1乃至付記3のいずれか1に記載の強誘電体メモリ。
(付記5)前記第2絶縁膜と少なくとも前記下部電極との間にAl2O3膜からなる保護膜が介在していることを特徴とする付記4に記載の強誘電体メモリ。
(付記6)半導体基板の上方に第1絶縁膜を形成する工程と、前記第1絶縁膜の上に、前記第1絶縁膜側から順に下部電極、強誘電体膜及び上部電極を積層して強誘電体キャパシタを形成する工程と、前記強誘電体キャパシタを覆う保護膜を形成する工程と、前記保護膜を覆う第2絶縁膜を形成する工程と、前記第2絶縁膜上にマスク膜を形成する工程と、前記第2絶縁膜及び前記マスク膜を選択的にエッチングしてコンタクトホールを形成する工程と、前記コンタクトホールの内面及び前記マスク膜を覆う水透過防止膜を形成する工程と、前記コンタクトホールの底の前記保護膜及び前記水透過防止膜と、前記第2絶縁膜上の前記水透過防止膜及び前記マスク膜をエッチングして除去する工程と、前記コンタクトホール内に、前記下部電極と電気的に接続する導電性部材を形成する工程とを有することを特徴とする強誘電体メモリの製造方法。
(付記7)前記水透過防止膜はAl2O3膜であることを特徴とする付記6に記載の強誘電体メモリの製造方法。
(付記8)前記下部電極はPtからなることを特徴とする付記6または付記7に記載の強誘電体メモリの製造方法。
(付記9)前記保護膜はAl2O3膜であることを特徴とする付記1乃至付記3のいずれか1に記載の強誘電体メモリの製造方法。
(付記10)前記第2絶縁膜の形成工程が、Si(OC2H5)4を原料ガスとした気相成長方法により酸化シリコン膜を形成する工程であることを特徴とする付記6乃至付記9のいずれか1に記載の強誘電体メモリの製造方法。
Here, the following supplementary notes are attached to the embodiment of the present invention including the first embodiment.
(Supplementary Note 1) A semiconductor substrate, a first insulating film formed above the semiconductor substrate, and a lower electrode / ferroelectric layer formed on the first insulating film and stacked in order from the first insulating film side A ferroelectric capacitor having a body film / upper electrode, and a second insulating film covering a side surface and an upper surface of the ferroelectric capacitor, provided on the second insulating film, and reaching the lower electrode A ferroelectric memory comprising: a contact hole; a water permeation preventive film covering a wall surface of the contact hole; and an extraction electrode embedded in the contact hole via the water permeation preventive film.
(Appendix 2) The ferroelectric memory as set forth in
(Supplementary note 3) The ferroelectric memory according to
(Supplementary note 4 ) Any one of
(Supplementary note 5) The ferroelectric memory according to
(Appendix 6) A step of forming a first insulating film above a semiconductor substrate, and a lower electrode, a ferroelectric film, and an upper electrode are stacked on the first insulating film in that order from the first insulating film side. Forming a ferroelectric capacitor; forming a protective film covering the ferroelectric capacitor; forming a second insulating film covering the protective film; and forming a mask film on the second insulating film. Forming a contact hole by selectively etching the second insulating film and the mask film; forming a water permeation preventive film covering the inner surface of the contact hole and the mask film; Etching and removing the protective film and the water permeation preventive film on the bottom of the contact hole, and the water permeation preventive film and the mask film on the second insulating film; electrode A method for manufacturing a ferroelectric memory, comprising a step of forming a conductive member electrically connected.
(Supplementary note 7) The method for manufacturing a ferroelectric memory according to supplementary note 6, wherein the water permeation preventive film is an Al 2 O 3 film.
(Supplementary note 8) The method for manufacturing a ferroelectric memory according to
(Supplementary note 9) The method for manufacturing a ferroelectric memory according to any one of
(Supplementary Note 10) The supplementary notes 6 to 6 are characterized in that the step of forming the second insulating film is a step of forming a silicon oxide film by a vapor phase growth method using Si (OC 2 H 5 ) 4 as a source gas. 10. A method for manufacturing a ferroelectric memory as described in any one of 9 above.
1 第1絶縁膜
2 密着層
3 強誘電体キャパシタ
4 下部電極
5 強誘電体膜
6 上部電極
7 保護膜
8 第2絶縁膜
9 水透過防止膜
10 バリアメタル
11 埋込導電体膜
12 下部電極用プラグ
13 上部電極用部プラグ
14 配線
15 Ti膜
16 Al膜
17 Ti膜
21 シリコン基板
22 素子分離絶縁膜
23 p型ウェル領域
24 ゲート絶縁膜
25 ゲート電極
26 保護膜
27 エクステンション領域
28 サイドウォール
29 n型ドレイン領域
30 n型ソース領域
31 カバー絶縁膜
32 第1層間絶縁膜
33,62 密着層
34,63 下部電極
35,64 強誘電体膜
36,65 上部電極
37,66 強誘電体キャパシタ
38,67 保護膜
39 第2層間絶縁膜
40 マスク膜
41 レジストパターン
42 第1コンタクトホール
43 第2コンタクトホール
44 H2O透過防止膜
45 レジストパターン
46 コンタクトホール
47,69 バリアメタル
48,70 W膜
49,71 下部電極用プラグ
50,72 上部電極用プラグ
51 ドレイン電極用プラグ
52 ソース電極用プラグ
53,73 Ti膜
54,74 Al膜
55,75 Ti膜
56,76 金属配線
61,68 層間絶縁膜
77 Al2O3再付着膜
78 Pt再付着膜
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記半導体基板の上方に形成された第1絶縁膜と、
前記第1絶縁膜の上に形成され、前記第1絶縁膜側から順に積層された下部電極/強誘電体膜/上部電極を備えた強誘電体キャパシタと、
前記強誘電体キャパシタの側面及び上面を被覆する第2絶縁膜と、を有し、
前記第2絶縁膜に設けられ、前記下部電極に達するコンタクトホールと、
前記コンタクトホールの壁面を覆う水透過防止膜と、
前記コンタクトホール内に前記水透過防止膜を介して埋め込まれた引出電極と
を有することを特徴とする強誘電体メモリ。 A semiconductor substrate;
A first insulating film formed above the semiconductor substrate;
A ferroelectric capacitor including a lower electrode / a ferroelectric film / an upper electrode formed on the first insulating film and stacked in order from the first insulating film;
A second insulating film covering a side surface and an upper surface of the ferroelectric capacitor,
A contact hole provided in the second insulating film and reaching the lower electrode;
A water permeation preventive film covering the wall surface of the contact hole;
A ferroelectric memory having an extraction electrode embedded in the contact hole through the water permeation preventive film.
前記第1絶縁膜の上に、前記第1絶縁膜側から順に下部電極、強誘電体膜及び上部電極を積層して強誘電体キャパシタを形成する工程と、
前記強誘電体キャパシタを覆う保護膜を形成する工程と、
前記保護膜を覆う第2絶縁膜を形成する工程と、
前記第2絶縁膜上にマスク膜を形成する工程と、
前記第2絶縁膜及び前記マスク膜を選択的にエッチングしてコンタクトホールを形成する工程と、
前記コンタクトホールの内面及び前記マスク膜を覆う水透過防止膜を形成する工程と、
前記コンタクトホールの底の前記保護膜及び前記水透過防止膜と、前記第2絶縁膜上の前記水透過防止膜及び前記マスク膜をエッチングして除去する工程と、
前記コンタクトホール内に、前記下部電極と電気的に接続する導電性部材を形成する工程と
を有することを特徴とする強誘電体メモリの製造方法。 Forming a first insulating film above the semiconductor substrate;
Forming a ferroelectric capacitor by laminating a lower electrode, a ferroelectric film and an upper electrode in order from the first insulating film side on the first insulating film;
Forming a protective film covering the ferroelectric capacitor;
Forming a second insulating film covering the protective film;
Forming a mask film on the second insulating film;
Selectively etching the second insulating film and the mask film to form a contact hole;
Forming a water permeation preventive film covering the inner surface of the contact hole and the mask film;
Etching and removing the protective film and the water permeation preventive film on the bottom of the contact hole, and the water permeation preventive film and the mask film on the second insulating film;
Forming a conductive member electrically connected to the lower electrode in the contact hole. A method of manufacturing a ferroelectric memory, comprising:
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