JP3045413B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
Semiconductor device and manufacturing method thereofInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関する。さ
らに詳しくは強誘電体膜を使用した非破壊読み出しが可
能な半導体装置で、強誘電体膜のパターニング加工を改
良した半導体装置およびその製法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device . More particularly in the semiconductor device capable of non-destructive readout using a ferroelectric film, a semiconductor device and a method with improved patterning of the ferroelectric film.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より利用されている強誘電体キャパ
シタを使用した半導体記憶素子は図9のような構造にな
っている。この図において、1は半導体基板、2はソー
ス領域、3はドレイン領域、4は素子分離用のフィール
ド酸化膜、5はゲート絶縁膜、6はチャネル領域、7は
強誘電体膜、8はゲート電極膜、9は層間絶縁膜、10、
11、12はそれぞれソース、ゲート、ドレイン電極のアル
ミ配線で、13はパシベーション膜である。2. Description of the Related Art A conventional semiconductor memory device using a ferroelectric capacitor has a structure as shown in FIG. In this figure, 1 is a semiconductor substrate, 2 is a source region, 3 is a drain region, 4 is a field oxide film for element isolation, 5 is a gate insulating film, 6 is a channel region, 7 is a ferroelectric film, and 8 is a gate. Electrode film, 9 is an interlayer insulating film, 10,
Reference numerals 11 and 12 denote aluminum wirings of source, gate and drain electrodes, respectively, and reference numeral 13 denotes a passivation film.
【0003】この従来例の構造で、ゲート電極膜8と半
導体基板1のあいだに電圧を印加して強誘電体を分極さ
せると強誘電体はヒステリシス特性を有するため、印加
電圧を0にしても残留分極が残り、ソース、ドレイン間
に電圧を印加することにより強誘電体膜7に残留した分
極が、半導体基板1表面のチャネル領域6に電子または
正孔を誘起し、それに応じてソース、ドレイン間にON、
OFF のスイッチング作用を生じ、記憶したデータを非破
壊で読み出すことができる。In the structure of this conventional example, when a voltage is applied between the gate electrode film 8 and the semiconductor substrate 1 to polarize the ferroelectric, the ferroelectric has a hysteresis characteristic. The remnant polarization remains, and the polarization remaining in the ferroelectric film 7 by applying a voltage between the source and the drain induces electrons or holes in the channel region 6 on the surface of the semiconductor substrate 1. ON during,
An OFF switching action occurs, and the stored data can be read out nondestructively.
【0004】この従来の半導体記憶素子の製法は、半導
体基板1にまずフィールド酸化膜4を形成し、ゲート絶
縁膜5、強誘電体膜7およびゲート電極膜8を形成し、
これらがチャネル領域6上に形成されるようにパターニ
ングしてのちこれをマスクとして不純物イオンを注入
し、ソース領域2およびドレイン領域3を形成してい
る。そののち層間絶縁膜9、電極などを形成している。In the conventional method of manufacturing a semiconductor memory device, a field oxide film 4 is first formed on a semiconductor substrate 1, a gate insulating film 5, a ferroelectric film 7, and a gate electrode film 8 are formed.
After patterning such that they are formed on the channel region 6, impurity ions are implanted using the mask as a mask to form the source region 2 and the drain region 3. After that, an interlayer insulating film 9, electrodes and the like are formed.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、この半導体記
憶素子に使用する強誘電体は通常PZT (Pb(Zr1-x Tix )O
3 ) 、 PbTiO3 などのペロブスカイト構造のものが自発
分極が大きいため使用されるが、これらの材料はエッチ
ングなどによる加工性がよくない。However, the ferroelectric used for this semiconductor memory element is usually PZT (Pb (Zr 1-x Ti x ) O).
3 ) A perovskite structure such as PbTiO 3 is used because of its large spontaneous polarization, but these materials have poor workability by etching or the like.
【0006】そのため微細な加工をするためにはイオン
ミリングなどのドライエッチング法を使用しなければな
らないが、イオンミリングはアルゴンイオンなどのイオ
ンビームエッチング方法により行うため、強誘電体膜と
他の絶縁膜や半導体材料などとの選択比を大きくとるこ
とができない。そのため周囲の半導体材料などにダメー
ジを与え易い。とくに薄いゲート絶縁膜5上に形成した
強誘電体膜7をドライエッチングで加工すると、エッチ
ングを長くやり過ぎるとゲート絶縁膜5を破って半導体
基板1にダメージを与えトランジスタの特性を劣化さ
せ、一方エッチングが不足すると強誘電体膜7が残ると
いう問題がある。Therefore, dry etching such as ion milling must be used to perform fine processing. However, since ion milling is performed by ion beam etching such as argon ion, the ferroelectric film and other insulating materials are used. It is not possible to obtain a large selection ratio with a film or a semiconductor material. Therefore, it is easy to damage surrounding semiconductor materials. If the ferroelectric film 7 formed on the particularly thin gate insulating film 5 is processed by dry etching, if the etching is performed too long, the gate insulating film 5 is broken and the semiconductor substrate 1 is damaged, thereby deteriorating the characteristics of the transistor. If the etching is insufficient, there is a problem that the ferroelectric film 7 remains.
【0007】またダメージを余り与えないエッチング法
としてウェットエッチングで行うと充分な微細加工を行
えず、最近の超LSI 化したサブミクロンオーダの加工を
必要とする半導体装置には使用できないという問題があ
る。If wet etching is used as an etching method that does not cause much damage, sufficient fine processing cannot be performed, and it cannot be used for a recent semiconductor device that requires processing on the order of submicron, which is a super LSI. .
【0008】本発明はこのような状況に鑑み、微細加工
の行いにくい強誘電体の加工を半導体装置の特性に影響
しない状態で加工できるようにすることを目的とする。In view of such circumstances, an object of the present invention is to enable processing of a ferroelectric which is difficult to perform fine processing without affecting the characteristics of a semiconductor device .
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
は、ソース領域、ドレイン領域およびチャネル領域が形
成された半導体基板と、前記ソース領域およびドレイン
領域上に形成された低誘電率膜と、前記チャネル領域上
で前記低誘電率膜の開口部に形成された強誘電体膜と、
前記強誘電体膜上に形成され、その端部が前記低誘電率
膜上に延在する電極膜とを有するものである。The semiconductor device <br/> according to the present invention, there is provided a means for solving] is source over source region, drain region and channel region form
Semiconductor substrate formed, and the source region and the drain
A low dielectric constant film formed on the region, and
A ferroelectric film formed in the opening of the low dielectric constant film,
The low dielectric constant is formed on the ferroelectric film,
And an electrode film extending on the film .
【0010】また本発明の半導体装置の製法は前述の構
造に形成し、エッチング時に半導体材料にダメージを与
えないようにするため、半導体基板のチャネル領域上に
保護膜をパターニングする工程と、前記保護膜の両側に
不純物を拡散してソース領域およびドレイン領域を形成
する工程と、前記ソース領域およびドレイン領域の形成
された半導体基板上に前記保護膜と異なる性質を有する
低誘電率膜を形成する工程と、前記保護膜が露出するま
で前記低誘電率膜を平坦化する工程と、前記露出した保
護膜を除去し、半導体基板表面を露出させることで前記
低誘電率膜にチャネル領域上の開口部を形成する工程
と、前記露出した半導体基板表面にゲート絶縁膜を介し
てまたは直接強誘電体膜を形成する工程と、前記低誘電
率膜が露出するように平坦化させ、前記低誘電率膜の開
口部に前記強誘電体膜を残存させる工程と、前記強誘電
体膜上に電極膜を形成する工程とを含むものである。[0010] Preparation of a semiconductor device of the present invention is formed in the above-mentioned structure, in order not to damage the semiconductor material during the etching, the step of patterning the protective film on the channel area of the semiconductor substrate, wherein that Yusuke forming a source region and a drain region by diffusing impurities into both sides of the protective film, the different properties and the protective film on the source region and the drain region of the formed semiconductor substrate
Forming a low dielectric constant film, and exposing the protective film to be exposed.
Planarizing the low dielectric constant film with
By removing the protective film and exposing the surface of the semiconductor substrate,
Step of forming an opening on a channel region in a low dielectric constant film
When the steps that constitute the form or directly ferroelectric film via a gate insulating film on a semiconductor substrate surface and the exposed, is planarized as before Symbol low dielectric constant film is exposed, the opening of the low dielectric constant film
A step of leaving the ferroelectric film in the mouth, is intended to include a step of forming an electrode film on the ferroelectric film.
【0011】[0011]
【作用】本発明によれば、ソース、ドレイン領域上に低
誘電率の誘電体膜(以下、低誘電率膜という)を形成し
たのち強誘電体膜を付着して、チャネル領域上の強誘電
体膜面と前記低誘電率膜面とを同一面になるようにして
形成しているため、イオンミリングなど選択比が小さく
加工性の強いドライエッチングで強誘電体の加工を行っ
て加工し過ぎても、厚い低誘電率膜の一部がエッチング
されるだけで半導体材料そのものはエッチングされず、
素子特性に影響することはない。According to the present invention, a dielectric film having a low dielectric constant (hereinafter, referred to as a low dielectric constant film) is formed on a source / drain region, and then a ferroelectric film is deposited thereon to form a ferroelectric film on a channel region. Since the body film surface and the low dielectric constant film surface are formed so as to be on the same surface, the ferroelectric material is excessively processed by dry etching with a small selectivity such as ion milling and strong processability. However, only a part of the thick low-k film is etched, and the semiconductor material itself is not etched,
There is no effect on device characteristics.
【0012】また、本発明によれば、チャネル領域上に
形成した強誘電体膜の面と周囲のソース、ドレイン領域
上に形成した低誘電率膜とを同一面になるように形成
し、その面に低誘電率膜上にわたって電極膜を形成して
いるため、強誘電体膜はソース、ドレイン領域で挟まれ
たチャネル領域上の端から端まで有効に作用し(低誘電
率膜は誘電率が小さいため、上部に電極膜が形成されて
もキャパシタとして作用しない)、しかも半導体基板と
平行に電極膜が形成されているため、分極の方向は均一
となり、効率良く高キャパシタを形成する。According to the present invention, the surface of the ferroelectric film formed on the channel region and the low dielectric constant film formed on the surrounding source and drain regions are formed so as to be flush with each other. Since the electrode film is formed on the low dielectric constant film on the surface, the ferroelectric film works effectively from end to end on the channel region sandwiched between the source and drain regions (the low dielectric constant film has a dielectric constant of Is small, so that it does not act as a capacitor even if an electrode film is formed on the upper portion). Moreover, since the electrode film is formed in parallel with the semiconductor substrate, the direction of polarization becomes uniform, and a high capacitor is formed efficiently.
【0013】[0013]
【実施例】つぎに図面に基づいて本発明について説明す
る。図1は本発明の一実施例である半導体記憶素子の断
面構造を示す説明図である。図において、1〜13は図9
と同じ部分を指す。Next, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a cross-sectional structure of a semiconductor memory device according to one embodiment of the present invention. In FIG.
Refers to the same part as
【0014】この実施例では、ソース領域2およびドレ
イン領域3上に低誘電率膜14、15がそれぞれ形成されて
おり、そののち、強誘電体膜7を形成し、チャネル領域
6上の強誘電体膜7と低誘電率膜14、15とを同一面にな
るように形成し、その同一面上で端部が低誘電率膜14、
15上にくるように電極膜8が形成されている。この低誘
電率膜14、15はたとえば、酸化ケイ素膜とかチッ化ケイ
素膜などで、通常の半導体装置の製造において便利に使
用される比誘電率が4〜7位のもので、厚さは0.5 μm
位形成されている。In this embodiment, low dielectric constant films 14 and 15 are formed on the source region 2 and the drain region 3, respectively, and thereafter, a ferroelectric film 7 is formed and a ferroelectric film on the channel region 6 is formed. The body film 7 and the low dielectric constant films 14 and 15 are formed so as to be on the same plane, and the ends of the body film 7 and the low dielectric constant
The electrode film 8 is formed so as to be on the upper surface 15. The low dielectric constant films 14 and 15 are, for example, a silicon oxide film or a silicon nitride film having a relative dielectric constant of about 4 to 7, which is conveniently used in the manufacture of a normal semiconductor device, and a thickness of 0.5 to 0.5. μm
Is formed.
【0015】強誘電体膜7は、たとえば PbTiO3 、PZT
(Pb(Zr1-x Tix )O3 ) 、PLZT((Pb1-x Lax )(Zr1-y
Tiy )1-x/4 O3 )などの自発分極の大きい酸化物ペロ
ブスカイト構造を有するもので比誘電率は100 〜2000位
のものを使用する。この強誘電体膜7はたとえば、スパ
ッタリング法とかCVD 法、ゾル−ゲル法などで半導体基
板の表面全体に付着し、そののち表面を平坦化してイオ
ンミリングなどのドライエッチングで低誘電率膜が露出
するまでバックエッチし、強誘電体膜と低誘電率膜とが
同一面になるように形成する。The ferroelectric film 7 is made of, for example, PbTiO 3 , PZT
(Pb (Zr 1-x Ti x ) O 3 ), PLZT ((Pb 1-x La x ) (Zr 1-y
A material having an oxide perovskite structure having a large spontaneous polarization such as Ti y ) 1-x / 4 O 3 ) and having a relative dielectric constant of about 100 to 2000 is used. The ferroelectric film 7 adheres to the entire surface of the semiconductor substrate by, for example, a sputtering method, a CVD method, or a sol-gel method, and then flattens the surface to expose a low dielectric constant film by dry etching such as ion milling. Back etching until the ferroelectric film and the low dielectric constant film are formed on the same plane.
【0016】このバックエッチは、強誘電体膜との境界
面でのエッチングが低誘電率膜14、15上でなされるた
め、ドライエッチングで行っても、半導体基板1を傷つ
けたり、強誘電体膜を除去し残すことはない。すなわち
強誘電体膜を完全に除去する場所は酸化膜などソース、
ドレイン領域2、3上に形成された低誘電率膜部分であ
るため、エッチングし過ぎても厚い酸化膜などの一部が
除去されるだけで、半導体領域には及ばず、トランジス
タなど半導体構成部分には影響しないからである。Since this back etching is performed on the low dielectric constant films 14 and 15 at the interface with the ferroelectric film, even if dry etching is performed, the semiconductor substrate 1 may be damaged or the ferroelectric film may be damaged. The film is not removed and left. That is, the place to completely remove the ferroelectric film is a source such as an oxide film,
Since the low dielectric constant film portion is formed on the drain regions 2 and 3, even if the etching is performed excessively, only a part of the thick oxide film or the like is removed. Is not affected.
【0017】一方、ソース領域とドレイン領域で挟まれ
たチャネル領域6上に形成された電極膜8の端部は、チ
ャネル領域6上を超えてソース領域2、ドレイン領域3
上の低誘電率膜14、15の上まで延びているが、実際に記
憶素子として使用する書き込み時に低誘電率膜14、15に
電圧を印加しても、この部分の分極は殆んどなされず、
キャパシタとして動作しない。したがって、低誘電率膜
14、15上に延ばすことにより、強誘電体膜の端から端ま
でをキャパシタとして有効に利用できる。On the other hand, the end of the electrode film 8 formed on the channel region 6 sandwiched between the source region and the drain region extends over the channel region 6 so that the source region 2 and the drain region 3
Although it extends above the low dielectric constant films 14 and 15 above, even if a voltage is applied to the low dielectric constant films 14 and 15 during writing actually used as a storage element, the polarization of this portion is almost eliminated. Without
Does not work as a capacitor. Therefore, low dielectric constant film
By extending over the ferroelectric film, the end-to-end of the ferroelectric film can be effectively used as a capacitor.
【0018】つぎにこの半導体記憶素子の製法について
説明する。図2〜8は本発明の一実施例である半導体記
憶素子の製造工程を示す断面説明図である。Next, a method of manufacturing the semiconductor memory device will be described. 2 to 8 are cross-sectional views showing the steps of manufacturing a semiconductor memory device according to one embodiment of the present invention.
【0019】まず図2に示すように、半導体基板1上に
チッ化膜などでパターニングして素子間分離のフィール
ド酸化膜4を形成し、そののちチャネル領域6形成場所
に保護膜16をパターニング形成する。具体例としてフィ
ールド酸化膜4を形成したp型半導体基板1上に、CVD
法により SiH2 Cl2 ガスとNH3 ガスを約750 ℃で気相反
応させ、0.5 μmのチッ化膜を形成し、プラズマエッチ
ングして保護膜16を形成した。First, as shown in FIG. 2, a field oxide film 4 for element isolation is formed on a semiconductor substrate 1 by patterning with a nitride film or the like, and then a protective film 16 is formed by patterning at a place where a channel region 6 is to be formed. I do. As a specific example, CVD is performed on the p-type semiconductor substrate 1 on which the field oxide film 4 is formed.
By a gaseous reaction between SiH 2 Cl 2 gas and NH 3 gas at about 750 ° C. by a method, a nitride film of 0.5 μm was formed, and plasma etching was performed to form a protective film 16.
【0020】つぎに図3に示すように保護膜16の両側に
不純物を拡散してソース領域2、ドレイン領域3を形成
する。具体例として、イオン注入法によりAsのイオンを
ドース量5×1015cm-2でイオン打込みし、約900 ℃、約
30分間の熱処理をして拡散させ、n+ 型のソース領域
2、ドレイン領域3を形成した。Next, as shown in FIG. 3, impurities are diffused on both sides of the protective film 16 to form a source region 2 and a drain region 3. As a specific example, As ions are implanted at a dose of 5 × 10 15 cm −2 by ion implantation,
Diffusion was performed by heat treatment for 30 minutes to form an n + -type source region 2 and a drain region 3.
【0021】つぎに図4に示すように、保護膜16とは異
なる性質を有する低誘電率膜17を半導体基板表面全体に
形成する。具体例としてCVD 法により SiH4 ガスと N2
O ガスを導入して約800 ℃で気相反応させ、酸化ケイ素
膜を約0.6 μm形成した。Next, as shown in FIG. 4, a low dielectric constant film 17 having a property different from that of the protective film 16 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate. As a specific example, SiH 4 gas and N 2
O 2 gas was introduced to cause a gas phase reaction at about 800 ° C. to form a silicon oxide film of about 0.6 μm.
【0022】そののち、図5に示すように、半導体基板
表面上に形成された膜が平坦になるようにエッチバック
し、前記保護膜16を露出させる。具体例として反応性イ
オンエッチング(以下、RIE という)法によりエッチン
グすることにより表面から同じ厚さエッチングされ、保
護膜16が露出することにより、その周囲に酸化ケイ素膜
である低誘電率膜14、15がソース領域2およびドレイン
領域3上に形成された。After that, as shown in FIG. 5, the film formed on the surface of the semiconductor substrate is etched back so as to be flat, and the protective film 16 is exposed. As a specific example, by etching by the reactive ion etching (hereinafter, referred to as RIE) method, the surface is etched to the same thickness, and the protection film 16 is exposed, so that the low dielectric constant film 14, which is a silicon oxide film, is formed around the protection film 16. 15 were formed on the source region 2 and the drain region 3.
【0023】つぎに図6に示すように、低誘電率膜14、
15やフィールド酸化膜4は腐蝕されないで、保護膜16の
みが腐蝕されるエッチング液で保護膜16を腐蝕除去し、
半導体基板1を露出させる。具体例としては、熱 H3 PO
4 液でエッチングすることによりチッ化膜である保護膜
16のみが腐蝕除去され、酸化ケイ素膜であるフィールド
酸化膜4、低誘電率膜14、15はそのまま残り、保護膜16
の下の半導体基板1の表面が露出した。Next, as shown in FIG.
15 and the field oxide film 4 are not corroded, and only the protective film 16 is corroded.
The semiconductor substrate 1 is exposed. As a specific example, heat H 3 PO
Protective film that is a nitride film by etching with 4 solutions
Only 16 is removed by corrosion, and the field oxide film 4, which is a silicon oxide film, and the low dielectric constant films 14 and 15 are left as they are, and the protective film 16 is removed.
The surface of the semiconductor substrate 1 below was exposed.
【0024】つづいて図7に示すように、ゲート絶縁膜
5、強誘電体膜7を順次形成し、表面を平坦化する。具
体例としてTEOSを用いたCVD 法により約0.6 μmの酸化
ケイ素膜を形成し、そののち PbTiO3 をスパッタリング
により0.5 μm形成した。そののち、表面にレジスト17
を塗布して凹部をなくし、平坦化した。なお、強誘電体
膜と半導体基板が反応しないばあいは、ゲート絶縁膜5
は不要である。Subsequently, as shown in FIG. 7, a gate insulating film 5 and a ferroelectric film 7 are sequentially formed, and the surface is flattened. As a specific example, a silicon oxide film of about 0.6 μm was formed by a CVD method using TEOS, and then PbTiO 3 was formed to a thickness of 0.5 μm by sputtering. After that, resist 17 on the surface
Was applied to eliminate the concave portions and flattened. If the ferroelectric film and the semiconductor substrate do not react, the gate insulating film 5
Is unnecessary.
【0025】つぎに、図8に示すように、平坦化された
表面からエッチバックして低誘電率膜14、15を露出さ
せ、チャネル領域6上の強誘電体膜7と露出した低誘電
率膜14、15とを同一面になるように形成する。そののち
引き続き電極膜8を強誘電体膜7上に形成する。この電
極膜8はその端部が低誘電率膜14、15上に形成されるよ
うにするのが望ましい。Next, as shown in FIG. 8, the low dielectric constant films 14 and 15 are exposed by etching back from the flattened surface, and the ferroelectric film 7 on the channel region 6 and the exposed low dielectric constant film are exposed. The films 14 and 15 are formed so as to be flush with each other. Thereafter, an electrode film 8 is formed on the ferroelectric film 7. It is desirable that the end of the electrode film 8 is formed on the low dielectric constant films 14 and 15.
【0026】具体例としては、イオンミリングによるド
ライエッチングで基板の表面からエッチバックした。こ
のエッチバックは材料が異なっても基板の表面全体から
同じ厚さだけエッチングされるためレジスト部分17およ
びソース、ドレイン領域2、3上の強誘電体膜7も同じ
厚さづつエッチングされる。表面は平坦化されているた
め、低誘電率膜14、15が露出した時点でエッチバックを
中止することにより、強誘電体膜7と低誘電率膜14、15
との同一面を形成できた。As a specific example, the surface of the substrate was etched back by dry etching by ion milling. Since the etch back is etched by the same thickness from the entire surface of the substrate even if the material is different, the resist portion 17 and the ferroelectric film 7 on the source and drain regions 2 and 3 are also etched by the same thickness. Since the surface is flattened, the etch-back is stopped when the low dielectric constant films 14 and 15 are exposed, so that the ferroelectric film 7 and the low dielectric constant films 14 and 15 are exposed.
The same surface as was formed.
【0027】このバックエッチの際、ゲート絶縁膜5を
形成するとき、低誘電率膜14、15上にも絶縁膜が形成さ
れるが、この絶縁膜は低誘電率膜と同質の低誘電率膜で
あるため、残存してもよい。またこの絶縁膜は薄い膜で
あるため、バックエッチの際エッチングされることもあ
るが、下地は厚い低誘電率膜であり、半導体領域にはダ
メージを受けず、特性には何ら影響を受けなかった。During the back etching, when the gate insulating film 5 is formed, an insulating film is also formed on the low dielectric constant films 14 and 15, and this insulating film has the same low dielectric constant as the low dielectric constant film. Since it is a film, it may remain. Since this insulating film is a thin film, it may be etched at the time of back etching, but the base is a thick low dielectric constant film, the semiconductor region is not damaged, and the characteristics are not affected at all. Was.
【0028】そののち白金金属をスパッタ法により付着
し、RIE 法でエッチングすることにより電極膜(ゲート
電極膜)8を形成した。この際電極膜8の端は低誘電率
膜14、15上に位置するようにエッチングした。Thereafter, platinum metal was deposited by sputtering and etched by RIE to form an electrode film (gate electrode film) 8. At this time, etching was performed so that the end of the electrode film 8 was located on the low dielectric constant films 14 and 15.
【0029】最後に通常の半導体プロセスで行われる手
法により、層間絶縁膜9を形成し、ソース電極10、ゲー
ト電極11、ドレイン電極12のアルミ配線を形成し、パシ
ベーション膜13を形成することにより、図1に示すよう
な構造の半導体記憶素子を形成できる。具体例としては
CVD 法により酸化ケイ素膜を層間絶縁膜9として形成
し、電極コンタクト用孔をRIE 法で目抜き、アルミニウ
ム膜をスパッタリングで形成して各々の電極を形成し、
さらにCVD 法により酸化ケイ素膜をパシベーション膜と
して形成した。Finally, the interlayer insulating film 9 is formed, the aluminum wiring of the source electrode 10, the gate electrode 11, and the drain electrode 12 is formed by a method performed in a normal semiconductor process, and the passivation film 13 is formed. A semiconductor memory element having a structure as shown in FIG. 1 can be formed. As a specific example
A silicon oxide film is formed as an interlayer insulating film 9 by a CVD method, an electrode contact hole is punched by an RIE method, and an aluminum film is formed by sputtering to form each electrode.
Further, a silicon oxide film was formed as a passivation film by a CVD method.
【0030】[0030]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によればソ
ース領域とドレイン領域上に形成した低誘電率膜を微細
加工で行い、そのあいだに強誘電体膜を形成して前記低
誘電率膜と同一面となるようにエッチバックして形成し
ているため、キャパシタ形成のための微細加工を強誘電
体のエッチングで行う必要がなく、また強誘電体膜の不
要部分の削除は厚い低誘電率膜上でのバックエッチで行
うため、半導体領域にダメージを与えることなく、加工
上の問題が解消された高特性、高性能の半導体記憶素子
を形成できる。As described above, according to the present invention, a low dielectric constant film formed on a source region and a drain region is subjected to fine processing, and a ferroelectric film is formed between the films to form the low dielectric constant film. Since it is formed by etching back so as to be on the same plane as the film, there is no need to perform fine processing for forming capacitors by etching the ferroelectric, and unnecessary portions of the ferroelectric film can be removed by a thick low Since the back etching is performed on the dielectric constant film, a high-performance and high-performance semiconductor memory element in which processing problems are solved can be formed without damaging the semiconductor region.
【0031】さらに本発明によれば、強誘電体膜と周囲
のソース、ドレイン領域上の低誘電率膜14、15とを同一
平面に形成して、その面に電極膜を形成しているため、
電極膜8と強誘電体膜、さらには半導体基板とは完全な
平行状態に形成されており、分極の方向は完全に同一方
向に形成でき効率よくキャパシタを形成できる。その結
果低い電圧でも大きな分極をえられ、高特性の半導体記
憶素子をえられる。Further, according to the present invention, the ferroelectric film and the low dielectric constant films 14 and 15 on the surrounding source and drain regions are formed on the same plane, and the electrode film is formed on the surface. ,
The electrode film 8, the ferroelectric film, and the semiconductor substrate are formed in a completely parallel state, and the polarization directions can be formed completely in the same direction, so that a capacitor can be formed efficiently. As a result, a large polarization can be obtained even at a low voltage, and a semiconductor memory element with high characteristics can be obtained.
【図1】本発明の一実施例である半導体記憶素子の構造
を示す断面説明図である。FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view showing a structure of a semiconductor memory element according to one embodiment of the present invention.
【図2】本発明の一実施例である半導体記憶素子の製造
工程を示す断面説明図である。FIG. 2 is an explanatory sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor memory element according to one embodiment of the present invention;
【図3】本発明の一実施例である半導体記憶素子の製造
工程を示す断面説明図である。FIG. 3 is an explanatory sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor memory element according to one embodiment of the present invention;
【図4】本発明の一実施例である半導体記憶素子の製造
工程を示す断面説明図である。FIG. 4 is an explanatory sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor memory element according to one embodiment of the present invention;
【図5】本発明の一実施例である半導体記憶素子の製造
工程を示す断面説明図である。FIG. 5 is an explanatory sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor memory element according to one embodiment of the present invention;
【図6】本発明の一実施例である半導体記憶素子の製造
工程を示す断面説明図である。FIG. 6 is an explanatory sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor memory element according to one embodiment of the present invention;
【図7】本発明の一実施例である半導体記憶素子の製造
工程を示す断面説明図である。FIG. 7 is an explanatory sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor memory element according to one embodiment of the present invention;
【図8】本発明の一実施例である半導体記憶素子の製造
工程を示す断面説明図である。FIG. 8 is an explanatory sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor memory element according to one embodiment of the present invention;
【図9】従来の半導体記憶素子の構造を示す断面説明図
である。FIG. 9 is an explanatory cross-sectional view showing a structure of a conventional semiconductor memory element.
1 半導体基板 2 ソース領域 3 ドレイン領域 6 チャネル領域 7 強誘電体膜 8 電極膜 10 ソース電極 11 ゲート電極 12 ドレイン電極 14、15 低誘電率膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 2 Source region 3 Drain region 6 Channel region 7 Ferroelectric film 8 Electrode film 10 Source electrode 11 Gate electrode 12 Drain electrode 14, 15 Low dielectric constant film
Claims (2)
ル領域が形成された半導体基板と、前記ソース領域およびドレイン領域上に形成された低誘
電率膜と、 前記チャネル領域上で前記低誘電率膜の開口部に形成さ
れた強誘電体膜と、 前記強誘電体膜上に形成され、その端部が前記低誘電率
膜上に延在する電極膜とを有する 半導体装置。1. A source over source region, drain region and channel <br/> a semiconductor substrate Le region is formed, a low induced formed in the source region and the drain region
An electric conductivity film and an opening formed in the low dielectric constant film on the channel region.
And a ferroelectric film formed on the ferroelectric film, the end of which has the low dielectric constant.
A semiconductor device having an electrode film extending over the film .
パターニングする工程と、前記 保護膜の両側に不純物を拡散してソース領域および
ドレイン領域を形成する工程と、前記 ソース領域およびドレイン領域の形成された半導体
基板上に前記保護膜と異なる性質を有する低誘電率膜を
形成する工程と、前記保護膜が露出するまで前記低誘電率膜を平坦化する
工程と、 前記露出した保護膜を除去し、半導体基板表面を露出さ
せることで前記低誘電率膜にチャネル領域上の開口部を
形成する工程と、 前記 露出した半導体基板表面にゲート絶縁膜を介してま
たは直接強誘電体膜を形成する工程と、前 記低誘電率膜が露出するように平坦化させ、前記低誘
電率膜の開口部に前記強誘電体膜を残存させる工程と、 前記強誘電体膜上に電極膜を形成する工程とを含む半導
体装置の製法。2. A process of patterning the protective film on the semiconductor substrate in the channel area on the steps of forming a source region and a drain region by diffusing impurities into both sides of the protective layer, the source region and the drain region forming a low dielectric constant film formed on a semiconductor substrate that have a different nature and the protective layer, planarizing the low dielectric constant film to the protective film is exposed
A step to remove the protective film the exposed, exposure of the semiconductor substrate surface
The opening on the channel region in the low dielectric constant film.
Forming, is planarized so that the step that forms the form or directly ferroelectric film via a gate insulating film, the previous SL low dielectric constant film is exposed to said exposed semiconductor substrate surface, wherein the low dielectric constant A method for manufacturing a semiconductor device , comprising: a step of leaving the ferroelectric film in an opening of a film; and a step of forming an electrode film on the ferroelectric film.
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