JP3269528B2 - Semiconductor device having capacitive element and method of manufacturing the same - Google Patents
Semiconductor device having capacitive element and method of manufacturing the sameInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は容量素子を有する半
導体装置に関し、特に、強誘電体容量及び高誘電率体容
量を有する半導体装置とその製造方法に関する。The present invention relates to a semiconductor device having a capacitance element, and more particularly to a semiconductor device having a ferroelectric capacitance and a high dielectric constant capacitance and a method of manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、強誘電体容量を利用した強誘電体
メモリや、高誘電率体容量を利用したダイナミック・ラ
ンダム・アクセス・メモリ(DRAM)等が活発に研究
開発されている。これらの強誘電体メモリ及びDRAM
は選択トランジスタを備えており、該選択トランジスタ
の一方の拡散層に接続された容量をメモリセルとして情
報を貯えている。強誘電体容量は容量絶縁膜としてPb
(Zr,Ti)O3(以下、「PZT」と呼ぶ)等の強
誘電体薄膜を用いており、強誘電体を分極させることに
より不揮発性の情報を貯えることができる。一方、高誘
電率体容量は、容量絶縁膜として(Ba,Sr)TiO
3(以下、「BST」と呼ぶ)等の高誘電率体薄膜を用
いているため、容量のキャパシタンスを高めることがで
き、素子の微細化を可能にしている。2. Description of the Related Art In recent years, ferroelectric memories using ferroelectric capacitors, dynamic random access memories (DRAMs) using high dielectric constant capacitors, and the like have been actively researched and developed. These ferroelectric memory and DRAM
Has a selection transistor, and stores information using a capacitor connected to one diffusion layer of the selection transistor as a memory cell. Ferroelectric capacitor is composed of Pb
A ferroelectric thin film such as (Zr, Ti) O 3 (hereinafter, referred to as “PZT”) is used, and nonvolatile information can be stored by polarizing the ferroelectric. On the other hand, a high dielectric constant capacitor is composed of (Ba, Sr) TiO
3 (hereinafter, referred to as “BST”), the use of a high dielectric constant thin film makes it possible to increase the capacitance of the capacitance and to make the element finer.
【0003】このような強誘電体容量及び高誘電率体容
量を機能させるためには、前述のように、選択トランジ
スタの拡散層に容量のどちらか一方の電極を電気的に接
続する必要がある。In order for such a ferroelectric capacitor and a high dielectric constant capacitor to function, it is necessary to electrically connect one electrode of the capacitor to the diffusion layer of the selection transistor as described above. .
【0004】従来、DRAMにおいては、選択トランジ
スタの一方の拡散層に接続されたポリシリコンを容量の
一方の電極とし、該ポリシリコンの表面に容量の絶縁膜
としてSiO2膜やSi3N4膜等を形成し、容量とする
構造が一般的である。しかしながら、強誘電体薄膜や高
誘電率体薄膜(以後、「セラミック薄膜」と呼ぶ)は酸
化物であるため、ポリシリコンの表面に直接形成しよう
とするとポリシリコンが酸化されるため、良好な薄膜を
形成することができない。Conventionally, in a DRAM, polysilicon connected to one diffusion layer of a select transistor is used as one electrode of a capacitor, and a SiO 2 film or a Si 3 N 4 film is formed on the surface of the polysilicon as a capacitor insulating film. Is generally formed as a capacitor. However, since ferroelectric thin films and high dielectric constant thin films (hereinafter referred to as “ceramic thin films”) are oxides, if they are formed directly on the surface of polysilicon, the polysilicon is oxidized. Cannot be formed.
【0005】そのため、1995シンポジウム・オン・
ブイエルエスアイ・ダイジェスト・オブ・テクニカル・
ペーパーズ(1995 Symposium on V
LSI Technology Digest of
Technical Papers) pp.123で
は、Al等からなるメタルの局所配線により、容量上部
電極と拡散層とを接続するセル構造が述べられている。[0005] Therefore, the 1995 symposium on
VLSI Digest of Technical
Papers (1995 Symposium on V
LSI Technology Digest of
Technical Papers) pp. Reference 123 describes a cell structure in which a capacitor upper electrode and a diffusion layer are connected by a local wiring of metal such as Al.
【0006】また、インターナショナル・エレクトロン
・デバイセス・ミーティング・テクニカル・ダイジェス
ト(International electron
devices meeting technical
digest) 1994pp.843にはポリシリ
コン上にTiNバリアメタルを用いてPZT容量を形成
する技術が述べられている。The International Electron Devices Meeting Technical Digest (International Electron)
devices meeting technical
digest) 1994 pp. No. 843 describes a technique for forming a PZT capacitor on a polysilicon by using a TiN barrier metal.
【0007】DRAMについては、例えば、インターナ
ショナル・エレクトロン・デバイセス・ミーティング・
テクニカル・ダイジェスト(Internationa
lelectron devices meeting
technical digest) 1994 p
p.841には、ポリシリコンプラグ上に形成されたR
uO2/TiN下部電極上にSrTiO3薄膜を成膜し、
容量を形成する技術が述べられている。[0007] For the DRAM, for example, the International Electron Devices Meeting
Technical Digest (Internationa
Electron Devices Meeting
technical digest) 1994 p
p. 841 has an R formed on the polysilicon plug.
forming a SrTiO 3 thin film on the uO 2 / TiN lower electrode,
A technique for forming a capacitor is described.
【0008】すなわち、これまでの強誘電体メモリ及び
DRAMの形成においては、上記のように、容量を形成
した後に、メタル配線が形成される方法が取られてき
た。That is, in the conventional formation of a ferroelectric memory and a DRAM, as described above, a method of forming a metal wiring after forming a capacitor has been adopted.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように容量を局所配線またはポリシリコンプラグ等で拡
散層と接続するメモリセル構造には以下のような問題点
があった。However, the memory cell structure in which the capacitance is connected to the diffusion layer by a local wiring or a polysilicon plug as described above has the following problems.
【0010】第1の問題点は、多層メタル配線の形成が
困難になることである。The first problem is that it is difficult to form a multilayer metal wiring.
【0011】強誘電体薄膜または高誘電率体薄膜を用い
た強誘電体メモリやDRAMをより高集積化し、また、
論理回路とこのようなメモリとを混載した半導体装置を
実現するためには、多層メタル配線を形成する必要があ
る。多層メタル配線の形成に際しては、化学機械研磨法
(CMP法)等によりメタル配線層間の絶縁膜を平坦化
することが行われている。A ferroelectric memory or DRAM using a ferroelectric thin film or a high dielectric constant thin film is more highly integrated.
In order to realize a semiconductor device in which a logic circuit and such a memory are mixed, it is necessary to form a multilayer metal wiring. When forming a multilayer metal wiring, an insulating film between metal wiring layers is planarized by a chemical mechanical polishing method (CMP method) or the like.
【0012】しかしながら、容量の形成に起因して、容
量のあるセルアレイ部と容量がない論理回路部との高低
差が大きくなり、平坦化及び平坦化後のコンタクトやビ
アによる配線層の接続が困難になるという問題点があ
る。However, due to the formation of the capacitance, the height difference between the cell array portion having the capacitance and the logic circuit portion having no capacitance becomes large, and it is difficult to connect the wiring layer by the flattening and the flattened contacts and vias. There is a problem that becomes.
【0013】特開平9−92794号公報は、セルとそ
の周辺回路との間の段差を低減し、周辺回路における配
線抵抗の小さい多層配線を形成することを目的として、
半導体メモリの製造方法を開示している。Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-92794 aims to reduce the level difference between a cell and its peripheral circuit and to form a multilayer wiring having a small wiring resistance in the peripheral circuit.
A method for manufacturing a semiconductor memory is disclosed.
【0014】この製造方法においては、セルの容量の電
極とセル領域以外の配線を同時に形成している。セラミ
ック薄膜を用いた容量の電極には通常Pt等の貴金属が
用いられるが、これらの貴金属は加工が難しく、また、
配線としては高抵抗であるため、セル領域以外の配線と
して用いることは困難である。In this manufacturing method, the electrode of the cell capacitor and the wiring other than the cell region are simultaneously formed. Noble metals such as Pt are usually used for electrodes of capacitors using ceramic thin films, but these noble metals are difficult to process, and
Since the wiring has high resistance, it is difficult to use it as a wiring other than the cell region.
【0015】第2の問題点は、論理回路とメモリとを混
載した半導体回路を実現する際の設計コストが増加する
ことである。A second problem is that the design cost for realizing a semiconductor circuit in which a logic circuit and a memory are mixed is increased.
【0016】その理由は、上述の第1の問題点のために
論理回路のプロセス・デバイスを変更する必要が生じる
ため、既存の設計パラメータを使用することができなく
なるからである。The reason for this is that the process and device of the logic circuit must be changed due to the first problem described above, so that the existing design parameters cannot be used.
【0017】第3の問題点は、多層メタル配線の形成プ
ロセスにおいて、容量の電気的特性が劣化することであ
る。A third problem is that the electrical characteristics of the capacitor deteriorate in the process of forming the multilayer metal wiring.
【0018】多層メタル配線において、メタル配線間を
接続するビアには、通常、タングステンプラグが形成さ
れているが、タングステン(W)の成膜は次式で表わさ
れる反応において行われる。In a multilayer metal wiring, a tungsten plug is usually formed in a via connecting between metal wirings, and tungsten (W) is formed by a reaction represented by the following formula.
【0019】 2WF6+3SiH4→2W+3SiH4+6H2 すなわち、タングステン(W)の成膜は非常に強い還元
性雰囲気で行われる。セラミック薄膜は酸化物であるた
め、還元性雰囲気に曝されると、酸素欠損を生じる。そ
のため、抵抗の低下(結果的に、リーク電流の増大)、
強誘電体分極量の減少、誘電率の低下その他の電気的特
性の劣化を生じるという問題点がある。2WF 6 + 3SiH 4 → 2W + 3SiH 4 + 6H 2 That is, tungsten (W) is formed in a very strong reducing atmosphere. Since the ceramic thin film is an oxide, when exposed to a reducing atmosphere, oxygen vacancies occur. Therefore, a decrease in resistance (as a result, an increase in leakage current),
There is a problem in that the amount of ferroelectric polarization decreases, the dielectric constant decreases, and other electrical characteristics deteriorate.
【0020】特開平9−199679号公報は、還元雰
囲気を回避し、かつ、深いコンタクトホールの埋め込み
を可能にする半導体装置の構造を提案している。この半
導体装置においては、記憶回路部の拡散層とCMOS回
路部の拡散層に至る開口部に耐熱性金属からなるプラグ
コンタクトを形成した後、強誘電他容量を形成し、さら
に、耐熱性金属プラグコンタクトに対してアルミ配線が
形成される。Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-199679 proposes a structure of a semiconductor device which avoids a reducing atmosphere and allows deep contact holes to be embedded. In this semiconductor device, a plug contact made of a heat-resistant metal is formed in an opening reaching a diffusion layer of a storage circuit portion and a diffusion layer of a CMOS circuit portion, and then a ferroelectric capacitor is formed. Aluminum wiring is formed for the contact.
【0021】しかしながら、このような半導体装置の構
造を実現するためには、複雑な製造工程を必要とする。
また、この半導体装置の構造は第1層のメタル配線に対
しては適用することができるが、第2層のメタル配線と
第1層のメタル配線を接続するビアにはタングステンの
成膜が必要であるため、多層のメタル配線に対しては、
解決策とはなり得ない。However, to realize such a structure of the semiconductor device, a complicated manufacturing process is required.
Although the structure of this semiconductor device can be applied to the first-layer metal wiring, a tungsten film needs to be formed in a via connecting the second-layer metal wiring and the first-layer metal wiring. Therefore, for multilayer metal wiring,
It cannot be a solution.
【0022】第4の問題点は、トランジスタのしきい値
(Vt)のばらつきが生じたり、サブスレッショルド特
性が劣化することである。The fourth problem is that the threshold value (Vt) of the transistor varies and the sub-threshold characteristic deteriorates.
【0023】プラズマ・エッチングにおけるプラズマ・
ダメージ等によりMOS型トランジスタのゲート酸化膜
中に生じた界面準位や固定電荷により、トランジスタの
しきい値(Vt)にばらつきが生じたり、サブスレッシ
ョルド特性が劣化する。The plasma in plasma etching
The interface state or fixed charge generated in the gate oxide film of the MOS transistor due to damage or the like causes variation in the threshold value (Vt) of the transistor or deterioration of the subthreshold characteristic.
【0024】これらを改善する手法として、水素を含ん
だ雰囲気中でのアニール(水素アニール)が従来から行
われている。しかし、セラミック薄膜を用いた容量素子
を有する半導体装置については、第3の問題点で述べた
ように、容量素子を形成した後にこのようなアニールを
行うと、容量の電気的特性の劣化を生じるため、容量素
子の形成後はこのようなアニールは行うことができな
い。As a method for improving these, annealing in a hydrogen-containing atmosphere (hydrogen annealing) has been conventionally performed. However, in a semiconductor device having a capacitor using a ceramic thin film, as described in the third problem, if such annealing is performed after the capacitor is formed, the electrical characteristics of the capacitor deteriorate. Therefore, such annealing cannot be performed after the formation of the capacitor.
【0025】そこで、例えば、特開平7−111318
号公報には、容量上にSi3N4等の水素バリア膜を設け
る技術が開示されている。この技術は、水素バリア膜を
容量上に設けることにより、容量への水素の拡散を防止
し、もって、還元性雰囲気における容量素子の劣化を防
ぐものである。Therefore, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-111318
Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H11-163873 discloses a technique of providing a hydrogen barrier film such as Si 3 N 4 on a capacitor. According to this technique, by providing a hydrogen barrier film on a capacitor, diffusion of hydrogen into the capacitor is prevented, and thus deterioration of the capacitor in a reducing atmosphere is prevented.
【0026】しかしながら、この技術においては、水素
バリア膜を形成及び加工する過程が増加するため、工程
数の増加ひいては製造コストの増加という新たな問題を
もたらしている。However, in this technique, the number of steps for forming and processing the hydrogen barrier film is increased, which causes a new problem of an increase in the number of steps and an increase in manufacturing cost.
【0027】しかも、より高集積化・微細化した素子に
この技術を適用する場合には、水素バリア膜にも薄膜化
が求められる。しかしながら、水素バリア膜を薄膜化す
ると、水素バリア性が不十分になるという問題を引き起
こす。Moreover, when this technology is applied to a more highly integrated and miniaturized device, the hydrogen barrier film also needs to be made thinner. However, reducing the thickness of the hydrogen barrier film causes a problem that the hydrogen barrier property becomes insufficient.
【0028】一方、近年の半導体装置の大規模化・高速
化及び素子の微細化に伴い、トランジスタ特性のばらつ
きの低減はますます重要となっている。On the other hand, with the recent increase in the scale and speed of semiconductor devices and miniaturization of elements, reduction in variations in transistor characteristics has become increasingly important.
【0029】第5の問題点は、従来のように、容量を形
成した後に、メタル配線及びメタル配線と基板とを接続
するコンタクトを形成すると、容量特性の劣化及び容量
と他の素子を接続する配線抵抗の増加を引き起こすこと
である。The fifth problem is that if a metal wiring and a contact for connecting the metal wiring and the substrate are formed after the capacitor is formed as in the conventional case, the deterioration of the capacitance characteristic and the connection of the capacitor to another element are formed. This causes an increase in wiring resistance.
【0030】通常、メタル配線と基板とを接続するコン
タクトを形成する際には、メタル配線と基板との間の抵
抗を低減するため、コンタクトを開孔した後に、イオン
注入を行っている。そのため、イオン注入後において、
イオン活性化のために、700℃程度またはそれ以上の
温度での熱処理を行うことを必要とする。Usually, when a contact for connecting a metal wiring and a substrate is formed, ion implantation is performed after opening the contact in order to reduce the resistance between the metal wiring and the substrate. Therefore, after ion implantation,
It is necessary to perform a heat treatment at a temperature of about 700 ° C. or higher for ion activation.
【0031】しかしながら、セラミック薄膜容量を形成
した後にそのような高温の熱処理を行うと、セラミッ
ク、電極及び配線が相互反応及び相互拡散を起こす。こ
のため、上述のように、容量特性の劣化や配線抵抗の増
加が起こる。However, if such a high-temperature heat treatment is performed after the formation of the ceramic thin film capacitor, the ceramics, the electrodes, and the wirings cause mutual reaction and mutual diffusion. Therefore, as described above, the deterioration of the capacitance characteristics and the increase of the wiring resistance occur.
【0032】このような容量素子形成後の高温熱処理に
よる容量素子の劣化を解決する方法として、特開平6−
85187号には、メタル配線を形成後に容量を形成す
る半導体記憶装置の製造方法が述べられている。この製
造方法によれば、メタル配線形成後に容量の蓄積電極と
基板の拡散層を接続するコンタクトを開口し、その後に
容量蓄積電極を形成することにより、容量素子と基板と
を接続している。As a method for solving the deterioration of the capacitor due to the high temperature heat treatment after the formation of the capacitor, Japanese Patent Laid-Open No.
No. 85187 describes a method of manufacturing a semiconductor memory device in which a capacitor is formed after forming a metal wiring. According to this manufacturing method, the contact connecting the storage electrode of the capacitor and the diffusion layer of the substrate is opened after the formation of the metal wiring, and then the capacitor is connected to the substrate by forming the storage electrode.
【0033】しかしながら、このような構造では、メタ
ル配線が2層あるいはそれ以上の場合には、コンタクト
ホールが著しく深くなり、その中に容量の蓄積電極を形
成することは著しく極めて困難であるという問題を伴
う。However, in such a structure, when the metal wiring has two or more layers, the contact hole becomes extremely deep, and it is extremely difficult to form a storage electrode of a capacitor therein. Accompanied by
【0034】以上のような問題点により、多層メタル配
線構造を用いた強誘電体メモリやセラミック薄膜容量D
RAMは未だ実現されていない。Due to the above problems, a ferroelectric memory using a multilayer metal wiring structure or a ceramic thin film capacitor D
RAM has not been implemented yet.
【0035】本発明は以上のような従来の容量素子を有
する半導体装置における問題点に鑑みてなされたもので
あり、容易に多層メタル配線を形成でき、かつ、容量素
子の劣化を生じないセラミック薄膜容量を用いた半導体
装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems in a conventional semiconductor device having a capacitor, and a ceramic thin film that can easily form a multilayer metal wiring and does not cause deterioration of the capacitor. It is an object to provide a semiconductor device using a capacitor.
【0036】また、本発明は、低コストで論理回路とセ
ラミック薄膜容量を用いたメモリとを混載したチップを
実現し得る半導体装置を提供することを目的とする。Another object of the present invention is to provide a semiconductor device which can realize a chip in which a logic circuit and a memory using a ceramic thin film capacitor are mounted at low cost.
【0037】さらに本発明は、セラミック薄膜容量を用
い、かつ、良好なトランジスタ特性を有する半導体装置
を提供することを目的とする。Another object of the present invention is to provide a semiconductor device using a ceramic thin film capacitor and having good transistor characteristics.
【0038】[0038]
【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
は、従来のように、容量を局所配線またはポリシリコン
プラグ等で拡散層と接続するメモリセル構造に対し、多
層メタル配線の形成と同時に形成されたビアとメタル配
線を積層した構造からなるプラグによって、容量と拡散
層を接続するメモリセル構造としたことを特徴としてい
る。A semiconductor device according to the present invention is formed simultaneously with the formation of a multi-layer metal wiring in a memory cell structure in which a capacitance is connected to a diffusion layer by a local wiring or a polysilicon plug or the like. A memory cell structure in which a capacitor and a diffusion layer are connected by a plug having a structure in which a via and a metal wiring are stacked is provided.
【0039】従って、容量による高低差のために、多層
メタル配線の形成が妨げられることがない。また、論理
回路部のプロセス・デバイスを何ら変更することなく容
量を形成することができるため、既存の設計パラメータ
をそのまま使用することができる。Therefore, the formation of the multilayer metal wiring is not hindered by the difference in height due to the capacitance. Further, since the capacitance can be formed without any change in the process device of the logic circuit portion, existing design parameters can be used as they are.
【0040】具体的には、本発明のうち、請求項1は、
基板と、少なくとも1層のメタル配線と、セラミック薄
膜容量を有する半導体装置において、前記セラミック薄
膜容量は、下部電極、セラミック薄膜、上部電極がこの
順に積層されてなり、前記下部電極、前記セラミック薄
膜及び前記上部電極が前記メタル配線よりも上部に形成
されており、前記セラミック薄膜容量の下部電極と前記
セラミック薄膜容量の下方に位置するメタル配線とを接
続するコンタクトと、前記メタル配線の下方に形成され
ているビアとは、前記メタル配線を介して、間隔をあけ
て配置されている半導体装置を提供する。ビア及びメタ
ル配線の形成プロセスによっては、ビア上のメタル配線
にへこみを生じることがある。このように平坦でないメ
タル配線上にコンタクトやビアを形成すると、良好な電
気的接続が得られない場合がある。このため、コンタク
トをビアの直上ではなく、ある程度離した位置に形成す
ることにより、電気的接続の不良を防止することができ
る。Specifically, claim 1 of the present invention is:
In a semiconductor device having a substrate, at least one layer of metal wiring, and a ceramic thin film capacitor, the ceramic thin film capacitor is formed by stacking a lower electrode, a ceramic thin film, and an upper electrode in this order, and the lower electrode, the ceramic thin film, The upper electrode is formed above the metal wiring, a contact connecting the lower electrode of the ceramic thin film capacitor and a metal wiring located below the ceramic thin film capacitor, and a contact formed below the metal wiring. The provided via provides a semiconductor device which is arranged at an interval via the metal wiring. Depending on the formation process of the via and the metal wiring, the metal wiring on the via may be dented. If a contact or a via is formed on a metal wiring that is not flat as described above, good electrical connection may not be obtained. For this reason, by forming the contact not at the position directly above the via but at a position separated to some extent, it is possible to prevent poor electrical connection.
【0041】請求項2は、基板と、少なくとも1層のメ
タル配線と、セラミック薄膜容量を有する半導体装置に
おいて、前記セラミック薄膜容量は、下部電極、セラミ
ック薄膜、上部電極がこの順に積層されてなり、前記下
部電極、前記セラミック薄膜及び前記上部電極が前記メ
タル配線よりも上部に形成されており、前記セラミック
薄膜容量と前記基板との間には少なくとも二層のメタル
配線が形成されており、上方のメタル配線はコンタクト
を介して前記基板と直接接続されている半導体装置を提
供する。かかる構成によれば、下方のメタル配線は、例
えば、セル内のビット配線としてのみ用いることができ
るため、セル面積を縮小させることができる。According to a second aspect of the present invention, in a semiconductor device having a substrate, at least one layer of metal wiring, and a ceramic thin film capacitor, the ceramic thin film capacitor comprises a lower electrode, a ceramic thin film, and an upper electrode laminated in this order; The lower electrode, the ceramic thin film and the upper electrode are formed above the metal wiring, and at least two layers of metal wiring are formed between the ceramic thin film capacitor and the substrate. The metal wiring provides a semiconductor device directly connected to the substrate via a contact. According to such a configuration, the lower metal wiring can be used, for example, only as a bit wiring in the cell, so that the cell area can be reduced.
【0042】請求項3は、基板と、少なくとも1層のメ
タル配線と、セラミック薄膜容量を有する半導体装置に
おいて、前記セラミック薄膜容量は、下部電極、セラミ
ック薄膜、上部電極がこの順に積層されてなり、前記下
部電極、前記セラミック薄膜及び前記上部電極が前記メ
タル配線よりも上部に形成されており、前記セラミック
薄膜容量の上方にプレート線裏打ち配線が形成されてい
る半導体装置を提供する。かかる構成によれば、プレー
ト線の配線抵抗を減少させることができる。According to a third aspect of the present invention, in a semiconductor device having a substrate, at least one layer of metal wiring, and a ceramic thin film capacitor, the ceramic thin film capacitor comprises a lower electrode, a ceramic thin film, and an upper electrode laminated in this order; There is provided a semiconductor device in which the lower electrode, the ceramic thin film, and the upper electrode are formed above the metal wiring, and a plate line backing wiring is formed above the ceramic thin film capacitor. According to such a configuration, the wiring resistance of the plate line can be reduced.
【0043】請求項4は、基板と、少なくとも1層のメ
タル配線と、セラミック薄膜容量を有する半導体装置に
おいて、前記セラミック薄膜容量は、下部電極、セラミ
ック薄膜、上部電極がこの順に積層されてなり、前記下
部電極、前記セラミック薄膜及び前記上部電極が前記メ
タル配線よりも上部に形成されており、ワード線の裏打
ち配線が、前記セラミック薄膜容量よりも下方のメタル
配線により形成されている記載の半導体装置を提供す
る。この場合、請求項5に記載されているように、隣り
合うワード線の裏打ち配線が少なくとも2層のメタル配
線により形成されていることが好ましい。また、前記ワ
ード線裏打ち配線を形成する2層のメタル配線が、メモ
リセルアレイ内において少なくとも1個所で交差されて
いることが好ましい。According to a fourth aspect of the present invention, in a semiconductor device having a substrate, at least one layer of metal wiring, and a ceramic thin film capacitor, the ceramic thin film capacitor comprises a lower electrode, a ceramic thin film, and an upper electrode laminated in this order; The semiconductor device according to claim 1, wherein the lower electrode, the ceramic thin film, and the upper electrode are formed above the metal wiring, and the backing wiring of the word line is formed by a metal wiring below the ceramic thin film capacitor. I will provide a. In this case, it is preferable that the backing wiring of the adjacent word line is formed of at least two layers of metal wiring. Further, it is preferable that two layers of metal wirings forming the word line backing wirings intersect at at least one position in the memory cell array.
【0044】請求項7は、基板と、少なくとも1層のメ
タル配線と、セラミック薄膜容量を有する半導体装置に
おいて、前記セラミック薄膜容量は、下部電極、セラミ
ック薄膜、上部電極がこの順に積層されてなり、前記下
部電極、前記セラミック薄膜及び前記上部電極が前記メ
タル配線よりも上部に形成されており、前記セラミック
薄膜容量の上方には層間絶縁膜を介してメタル配線が形
成されており、前記メタル配線は、その末端において、
前記層間絶縁膜及び前記セラミック薄膜容量の下方に形
成された層間絶縁膜の双方にわたって形成された凹部を
介して、前記セラミック薄膜容量の下方に形成されたメ
タル配線または基板と接続されている半導体装置を提供
する。According to a seventh aspect of the present invention, in a semiconductor device having a substrate, at least one layer of metal wiring, and a ceramic thin film capacitor, the ceramic thin film capacitor includes a lower electrode, a ceramic thin film, and an upper electrode laminated in this order; The lower electrode, the ceramic thin film and the upper electrode are formed above the metal wiring, and a metal wiring is formed above the ceramic thin film capacitor via an interlayer insulating film. , At its end,
A semiconductor device connected to a metal wiring or a substrate formed below the ceramic thin film capacitor via a recess formed over both the interlayer insulating film and the interlayer insulating film formed below the ceramic thin film capacitor; I will provide a.
【0045】請求項8は、基板と、少なくとも1層のメ
タル配線と、セラミック薄膜容量を有する半導体装置に
おいて、前記セラミック薄膜容量は、下部電極、セラミ
ック薄膜、上部電極がこの順に積層されてなり、前記下
部電極、前記セラミック薄膜及び前記上部電極が前記メ
タル配線よりも上部に形成されており、前記セラミック
薄膜容量の上方には層間絶縁膜を介してメタル配線が形
成されており、前記メタル配線は、その末端において、
前記層間絶縁膜に形成された凹部を介して、前記セラミ
ック薄膜容量の下方に形成されたビアに接続され、前記
ビアを介して、前記セラミック薄膜容量の下方に形成さ
れたメタル配線または前記基板と接続されている半導体
装置を提供する。In a semiconductor device having a substrate, at least one layer of metal wiring, and a ceramic thin film capacitor, the ceramic thin film capacitor includes a lower electrode, a ceramic thin film, and an upper electrode laminated in this order, The lower electrode, the ceramic thin film and the upper electrode are formed above the metal wiring, and a metal wiring is formed above the ceramic thin film capacitor via an interlayer insulating film. , At its end,
Via a recess formed in the interlayer insulating film, connected to a via formed below the ceramic thin film capacitor, and via the via, a metal wiring or the substrate formed below the ceramic thin film capacitor Provide a connected semiconductor device.
【0046】請求項9は、基板と、少なくとも1層のメ
タル配線と、セラミック薄膜容量を有する半導体装置に
おいて、前記セラミック薄膜容量は、下部電極、セラミ
ック薄膜、上部電極がこの順に積層されてなり、前記下
部電極、前記セラミック薄膜及び前記上部電極が前記メ
タル配線よりも上部に形成されており、前記セラミック
薄膜容量の上方には層間絶縁膜を介してメタル配線が形
成されており、前記メタル配線は、その末端において、
前記層間絶縁膜及び前記セラミック薄膜容量のセラミッ
ク薄膜の双方にわたって形成された凹部を介して、前記
セラミック薄膜容量の下部電極に接続され、前記下部電
極を介して、前記セラミック薄膜容量の下方に形成され
たビアに接続され、前記ビアを介して、前記セラミック
薄膜容量の下方に形成されたメタル配線または前記基板
と接続されている半導体装置を提供する。これら三つの
何れかの形態により、上記のメタル配線と拡散層との間
の接続を行えば、セラミック薄膜容量の形成後に、タン
グステンのCVDを用いる必要がなくなり、セラミック
薄膜容量の劣化を防止することができる。According to a ninth aspect of the present invention, in the semiconductor device having a substrate, at least one layer of metal wiring, and a ceramic thin film capacitor, the ceramic thin film capacitor includes a lower electrode, a ceramic thin film, and an upper electrode laminated in this order. The lower electrode, the ceramic thin film and the upper electrode are formed above the metal wiring, and a metal wiring is formed above the ceramic thin film capacitor via an interlayer insulating film. , At its end,
A lower electrode of the ceramic thin film capacitor is connected to a lower electrode of the ceramic thin film capacitor via a recess formed over both the interlayer insulating film and the ceramic thin film of the ceramic thin film capacitor, and is formed below the ceramic thin film capacitor through the lower electrode. And a semiconductor device connected to a metal wiring or the substrate formed below the ceramic thin film capacitor via the via. If the connection between the metal wiring and the diffusion layer is made by any of these three forms, it is not necessary to use tungsten CVD after the formation of the ceramic thin film capacitor, and the deterioration of the ceramic thin film capacitor can be prevented. Can be.
【0047】請求項10は、基板と、少なくとも1層の
メタル配線と、セラミック薄膜容量を有する半導体装置
において、前記セラミック薄膜容量は、下部電極、セラ
ミック薄膜、上部電極がこの順に積層されてなり、前記
下部電極、前記セラミック薄膜及び前記上部電極が前記
メタル配線よりも上部に形成されており、前記セラミッ
ク薄膜容量の上部電極は、その末端において、前記セラ
ミック薄膜容量のセラミック薄膜及び前記セラミック薄
膜容量の下方に形成された層間絶縁膜の双方にわたって
形成された凹部を介して、前記セラミック薄膜容量の下
方に形成されたメタル配線または前記基板と接続されて
いる半導体装置を提供する。According to a tenth aspect of the present invention, in a semiconductor device having a substrate, at least one layer of metal wiring, and a ceramic thin film capacitor, the ceramic thin film capacitor includes a lower electrode, a ceramic thin film, and an upper electrode laminated in this order. The lower electrode, the ceramic thin film and the upper electrode are formed above the metal wiring, and the upper electrode of the ceramic thin film capacitor has a ceramic thin film capacitor of the ceramic thin film capacitor and a ceramic thin film capacitor of the upper end at its end. A semiconductor device is provided which is connected to a metal wiring formed below the ceramic thin film capacitor or the substrate via a concave portion formed over both interlayer insulating films formed below.
【0048】請求項11は、基板と、少なくとも1層の
メタル配線と、セラミック薄膜容量を有する半導体装置
において、前記セラミック薄膜容量は、下部電極、セラ
ミック薄膜、上部電極がこの順に積層されてなり、前記
下部電極、前記セラミック薄膜及び前記上部電極が前記
メタル配線よりも上部に形成されており、前記セラミッ
ク薄膜容量の上部電極は、その末端において、前記セラ
ミック薄膜容量のセラミック薄膜に形成された凹部を介
して、前記セラミック薄膜容量の下部電極に接続され、
前記下部電極を介して、前記セラミック薄膜容量の下方
に形成されたビアに接続され、前記ビアを介して、前記
セラミック薄膜容量の下方に形成されたメタル配線また
は前記基板と接続されている半導体装置を提供する。According to an eleventh aspect, in a semiconductor device having a substrate, at least one layer of metal wiring, and a ceramic thin film capacitor, the ceramic thin film capacitor is formed by laminating a lower electrode, a ceramic thin film, and an upper electrode in this order, The lower electrode, the ceramic thin film and the upper electrode are formed above the metal wiring, and the upper electrode of the ceramic thin film capacitor has a concave portion formed in the ceramic thin film of the ceramic thin film capacitor at an end thereof. Is connected to a lower electrode of the ceramic thin film capacitor,
A semiconductor device connected to a via formed below the ceramic thin film capacitor via the lower electrode, and connected to a metal wiring or the substrate formed below the ceramic thin film capacitor via the via; I will provide a.
【0049】請求項12に記載されているように、前記
セラミック薄膜容量を構成する電極のうち、少なくとも
一方の電極が配線を介して前記基板と接続されており、
前記配線が少なくとも1層のメタル配線を含むことが好
ましい。According to a twelfth aspect, at least one of the electrodes constituting the ceramic thin film capacitor is connected to the substrate via a wiring,
Preferably, the wiring includes at least one layer of metal wiring.
【0050】また、請求項13に記載されているよう
に、前記セラミック薄膜容量は前記基板と配線を介して
接続されており、前記配線は、メタル配線と前記基板と
を接続するコンタクト、メタル配線、該メタル配線と前
記セラミック薄膜容量の1つの電極とを接続するビアを
積層した構造、または、メタル配線と前記セラミック薄
膜容量の一つの電極との間に少なくとも1つのメタル配
線及びビアが積層された構造を有することが好ましい。According to a thirteenth aspect of the present invention, the ceramic thin film capacitor is connected to the substrate via a wiring, and the wiring includes a contact for connecting a metal wiring to the substrate, and a metal wiring. A structure in which a via connecting the metal wiring and one electrode of the ceramic thin film capacitor is stacked, or at least one metal wiring and a via are stacked between the metal wiring and one electrode of the ceramic thin film capacitor. It is preferable to have a modified structure.
【0051】請求項14に記載されているように、前記
セラミック薄膜容量の少なくとも一方の電極が配線を介
して前記基板と接続されており、前記配線は、少なくと
も1層のメタル配線と、前記メタル配線よりも後に形成
されたコンタクトであって、前記セラミック薄膜容量の
電極の1つまたは前記メタル配線の何れか一方と前記基
板とを接続するコンタクトと、を含む構造であることが
好ましい。As described in claim 14, at least one electrode of the ceramic thin film capacitor is connected to the substrate via a wiring, and the wiring is formed of at least one metal wiring and the metal wiring. It is preferable that the contact is formed after the wiring and includes a contact connecting one of the electrodes of the ceramic thin film capacitor or the metal wiring to the substrate.
【0052】請求項15に記載されているように、前記
セラミック薄膜容量の少なくとも一方の電極が配線を介
して前記基板と接続されており、前記配線は、少なくと
も一つのコンタクトまたはビアを直接積層した構造を有
することが好ましい。According to a fifteenth aspect, at least one electrode of the ceramic thin film capacitor is connected to the substrate via a wiring, and the wiring is formed by directly laminating at least one contact or via. It preferably has a structure.
【0053】請求項16に記載されているように、前記
セラミック薄膜容量の上部に少なくとも一層のメタル配
線がさらに形成されていることが好ましい。Preferably, at least one metal wiring is further formed on the upper part of the ceramic thin film capacitor.
【0054】これによって、さらに、多層のメタル配線
を形成することができる。特に、近年の大規模LSIに
おける多層メタル配線においては、一般的に、上層の配
線では、下層の配線と比較して、配線幅や配線間スペー
スが大きくなっている。このため、メタル配線層間にセ
ラミック薄膜容量を形成しても、それによって生じる段
差が上層のメタル配線形成に悪影響を及ぼすことはな
い。Thus, a multi-layered metal wiring can be further formed. In particular, in multilayer metal wiring in recent large-scale LSIs, wiring in the upper layer generally has a larger wiring width and space between the wirings than the wiring in the lower layer. Therefore, even if a ceramic thin film capacitor is formed between the metal wiring layers, the resulting step does not adversely affect the formation of the upper metal wiring.
【0055】請求項17に記載されているように、前記
セラミック薄膜容量の上部に形成されたメタル配線は、
少なくとも前記セラミック薄膜容量を含むメモリセルを
備えたメモリのプレート線としてのみ用いられることが
好ましい。According to a seventeenth aspect of the present invention, the metal wiring formed above the ceramic thin film capacitor is:
Preferably, it is used only as a plate line of a memory provided with a memory cell including at least the ceramic thin film capacitor.
【0056】請求項18に記載されているように、前記
セラミック薄膜容量の電極の1つを前記メタル配線また
は前記基板と接続するビアまたはコンタクトが前記セラ
ミック薄膜容量の中央から偏心して配置されていること
が好ましい。According to another aspect of the present invention, a via or a contact for connecting one of the electrodes of the ceramic thin film capacitor to the metal wiring or the substrate is disposed eccentrically from the center of the ceramic thin film capacitor. Is preferred.
【0057】このような構成により、セル面積を増加さ
せることなく、容量の面積を増加させることができる。With such a configuration, the area of the capacitor can be increased without increasing the cell area.
【0058】請求項19に記載されているように、前記
セラミック薄膜容量の上部に形成されているコンタクト
は前記セラミック薄膜容量の下部に形成されているコン
タクトとは偏心して配置されていることが好ましい。As described in claim 19, it is preferable that the contact formed on the upper portion of the ceramic thin film capacitor is eccentrically arranged with respect to the contact formed on the lower portion of the ceramic thin film capacitor. .
【0059】かかる構成により、容量上部のコンタクト
と容量との間のマージンを大きくすることができる。セ
ラミック薄膜容量は種々の形態に形成することが可能で
ある。With this configuration, the margin between the contact above the capacitor and the capacitor can be increased. The ceramic thin film capacitor can be formed in various forms.
【0060】例えば、請求項20に記載されているよう
に、セラミック薄膜容量を形成する上部電極は下部電極
よりも小さい面積を有して積層されているように形成す
ることができる。このような構成とすることにより、上
部電極と下部電極が容量側壁において、短絡することを
防止することができる。For example, as described in claim 20, the upper electrode forming the ceramic thin film capacitor can be formed so as to be stacked with a smaller area than the lower electrode. With this configuration, it is possible to prevent the upper electrode and the lower electrode from being short-circuited on the capacitor side wall.
【0061】あるいは、請求項21に記載されているよ
うに、セラミック薄膜容量は、層間絶縁膜上に間隔をあ
けて形成された複数の下部電極と、層間絶縁膜と下部電
極の双方の全面を覆うセラミック薄膜と、下部電極の少
なくとも一部を覆うようにセラミック薄膜上に形成され
ている上部電極と、から構成することも可能である。こ
の形態によれば、セラミック薄膜を所定の大きさに加工
する必要がないため、製造過程をその分だけ簡略化する
ことができる。Alternatively, as described in claim 21, the ceramic thin film capacitor includes a plurality of lower electrodes formed at intervals on the interlayer insulating film and the entire surface of both the interlayer insulating film and the lower electrode. It is also possible to comprise a ceramic thin film to cover and an upper electrode formed on the ceramic thin film so as to cover at least a part of the lower electrode. According to this embodiment, since it is not necessary to process the ceramic thin film to a predetermined size, the manufacturing process can be simplified accordingly.
【0062】請求項22に記載されているように、セラ
ミック薄膜容量とその下方の層間絶縁膜との間には、拡
散バリア膜を形成することもできる。特に、下部電極を
加工した後に、セラミック薄膜を形成する場合には、セ
ラミック薄膜を構成する元素が層間絶縁膜中に拡散する
おそれがあるので、拡散バリア膜を形成することによ
り、かかる拡散を防止することができる。As described in claim 22, a diffusion barrier film may be formed between the ceramic thin film capacitor and the interlayer insulating film thereunder. In particular, when a ceramic thin film is formed after processing the lower electrode, elements constituting the ceramic thin film may diffuse into the interlayer insulating film. Therefore, such diffusion is prevented by forming a diffusion barrier film. can do.
【0063】請求項23に記載されているように、前記
メタル配線は、例えば、アルミニウムまたは銅を主成分
とすることができる。According to a twenty-third aspect of the present invention, the metal wiring can be mainly composed of, for example, aluminum or copper.
【0064】また、請求項24に記載されているよう
に、セラミック薄膜容量の電極の一つをメタル配線また
は基板と接続するビアまたはコンタクトは、例えば、タ
ングステンを主成分とすることができる。Further, the via or the contact for connecting one of the electrodes of the ceramic thin film capacitor to the metal wiring or the substrate can be made mainly of, for example, tungsten.
【0065】セラミック薄膜容量の下部電極は、請求項
25に記載されているように、導電性窒化物を含むもの
とすることができる。The lower electrode of the ceramic thin film capacitor may include a conductive nitride.
【0066】また、請求項26に記載されているよう
に、導電性窒化物は窒化チタン、窒化タンタルまたは窒
化タングステンであることが好ましい。Further, as described in claim 26, the conductive nitride is preferably titanium nitride, tantalum nitride or tungsten nitride.
【0067】さらに、請求項27に記載されているよう
に、下部電極は導電性窒化物を含む層と貴金属層とを積
層した構成とすることができる。Further, as described in claim 27, the lower electrode can have a structure in which a layer containing a conductive nitride and a noble metal layer are laminated.
【0068】この場合、貴金属層は、請求項28に記載
されているように、白金、イリジウム、ルテニウムもし
くはこれらの合金、または、これらを積層したものであ
ることが好ましい。In this case, the noble metal layer is preferably made of platinum, iridium, ruthenium or an alloy thereof, or a laminate of these, as described in claim 28.
【0069】請求項29は、少なくとも1層のメタル配
線を形成する第一の過程と、前記第一の過程の後にセラ
ミック薄膜容量を形成する第二の過程と、を含む半導体
装置の製造方法であって、前記セラミック薄膜容量は、
下部電極を形成する第一の過程と、前記下部電極上にセ
ラミック薄膜を形成する第二の過程と、前記セラミック
薄膜上に上部電極を形成する第三の過程と、前記下部電
極、前記セラミック薄膜及び前記上部電極をエッチング
する第四の過程と、から形成されるものである半導体装
置の製造方法を提供する。The present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a first step of forming at least one layer of metal wiring; and a second step of forming a ceramic thin film capacitor after the first step. And the ceramic thin film capacitance is:
A first step of forming a lower electrode, a second step of forming a ceramic thin film on the lower electrode, a third step of forming an upper electrode on the ceramic thin film, the lower electrode, the ceramic thin film And a fourth step of etching the upper electrode.
【0070】さらに、本方法によれば、多層メタル配線
を形成した後に、セラミック薄膜容量を形成するため、
セラミック薄膜容量形成後にタングステンプラグによる
ビアを形成する必要がない。そのため、タングステンの
CVDによりセラミック薄膜容量が劣化することがな
い。また、メタル配線と基板とのコンタクトもセラミッ
ク薄膜容量の形成前に形成されるため、コンタクト注入
後の活性化に起因するセラミック薄膜容量の劣化や配線
抵抗の増加を防止することができる。Further, according to this method, after forming the multilayer metal wiring, the ceramic thin film capacitor is formed.
There is no need to form a via with a tungsten plug after the formation of the ceramic thin film capacitor. Therefore, the capacity of the ceramic thin film does not deteriorate due to tungsten CVD. Further, since the contact between the metal wiring and the substrate is also formed before the formation of the ceramic thin film capacitor, it is possible to prevent the deterioration of the ceramic thin film capacitance and the increase in wiring resistance due to activation after the contact injection.
【0071】請求項30は、少なくとも1層のメタル配
線を形成する第一の過程と、前記第一の過程の後にセラ
ミック薄膜容量を形成する第二の過程と、を含む半導体
装置の製造方法であって、前記セラミック薄膜容量は、
下部電極を成膜し、これをエッチングする第一の過程
と、前記下部電極上にセラミック薄膜を形成する第二の
過程と、前記セラミック薄膜上に上部電極を成膜し、こ
れをエッチングする第三の過程と、から形成されるもの
であり、前記セラミック薄膜は化学的気相成長により摂
氏500度以下の温度で形成されるものである半導体装
置の製造方法を提供する。通常のゾル・ゲル法やスパッ
タリング法では、良好なセラミック薄膜を得るために
は、摂氏600度以上における成膜が必要であるが、そ
のような高温では、メタル配線の断線や高抵抗化を招
く。このため、CVD法を用いることにより、摂氏50
0度以下の低温で成膜することができる。The present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a first step of forming at least one layer of metal wiring; and a second step of forming a ceramic thin film capacitor after the first step. And the ceramic thin film capacitance is:
A first step of forming a lower electrode and etching the same; a second step of forming a ceramic thin film on the lower electrode; and a second step of forming an upper electrode on the ceramic thin film and etching the same. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the ceramic thin film is formed at a temperature of 500 degrees Celsius or less by chemical vapor deposition. In a usual sol-gel method or sputtering method, film formation at a temperature of 600 ° C. or more is necessary to obtain a good ceramic thin film. However, at such a high temperature, disconnection of a metal wiring and increase in resistance are caused. . For this reason, by using the CVD method, 50
The film can be formed at a low temperature of 0 degrees or less.
【0072】請求項31に記載されているように、請求
項30に係る方法は、下部電極と、前記下部電極の下方
の層間絶縁膜との間に拡散バリア膜を形成する第三の過
程をさらに備えることが好ましい。According to a thirty-first aspect, the method according to the thirtieth aspect includes a third step of forming a diffusion barrier film between the lower electrode and the interlayer insulating film below the lower electrode. It is preferable to further provide.
【0073】請求項32に記載されているように、請求
項30に係る方法は、前記セラミック薄膜容量の上部に
少なくとも1層のメタル配線をさらに形成する第三の過
程をさらに備えることが好ましい。これにより、さらに
多層のメタル配線層を形成することができる。この場
合、請求項33に記載されているように、前記セラミッ
ク薄膜容量の上部に形成される前記メタル配線は還元性
の弱い雰囲気で形成されることが好ましい。これによ
り、メタル配線の下方に位置するセラミック薄膜容量の
劣化を防止することができる。[0073] As described in claim 32, the method according to claim 30 preferably further comprises a third step of further forming at least one layer of metal wiring above the ceramic thin film capacitor. Thereby, a further multilayered metal wiring layer can be formed. In this case, it is preferable that the metal wiring formed above the ceramic thin film capacitor is formed in an atmosphere having a weak reducing property. As a result, it is possible to prevent deterioration of the capacitance of the ceramic thin film located below the metal wiring.
【0074】請求項34は、少なくとも1層のメタル配
線を形成する第一の過程と、前記第一の過程の後にセラ
ミック薄膜容量を形成する第二の過程と、前記セラミッ
ク薄膜容量上に層間絶縁膜を形成する第三の過程と、前
記層間絶縁膜を介して前記セラミック薄膜容量に接続す
る第一のメタル配線を形成する第四の過程と、を備え、
前記第一のメタル配線は、その末端においては、前記層
間絶縁膜及び前記セラミック薄膜容量の下方に形成され
た層間絶縁膜の双方にわたって、前記セラミック薄膜容
量の下方に形成された第二のメタル配線に至る凹部を形
成した後に、前記凹部内に形成されるものである半導体
装置の製造方法を提供する。[0074] Claim 34 is a first step of forming at least one layer of metal wiring, a second step of forming a ceramic thin film capacitor after the first step, and an interlayer insulating film on the ceramic thin film capacitor. A third step of forming a film, and a fourth step of forming a first metal wiring connected to the ceramic thin film capacitor via the interlayer insulating film,
At the end, the first metal wiring extends over both the interlayer insulating film and the interlayer insulating film formed below the ceramic thin film capacitor, and a second metal wiring formed below the ceramic thin film capacitor And a method for manufacturing a semiconductor device which is formed in the recess after forming the recess.
【0075】請求項35は、少なくとも1層のメタル配
線を形成する第一の過程と、前記第一の過程の後にセラ
ミック薄膜容量を形成する第二の過程と、前記セラミッ
ク薄膜容量上に層間絶縁膜を形成する第三の過程と、前
記層間絶縁膜を介して前記セラミック薄膜容量に接続す
る第一のメタル配線を形成する第四の過程と、を備え、
前記第一のメタル配線は、その末端においては、前記層
間絶縁膜に凹部を形成した後に、前記凹部内に形成さ
れ、前記第一のメタル配線は、前記セラミック薄膜の下
方に形成された第二のメタル配線と接続されている半導
体装置の製造方法を提供する。In another aspect of the present invention, a first step of forming at least one layer of metal wiring, a second step of forming a ceramic thin film capacitor after the first step, and an interlayer insulating film on the ceramic thin film capacitor A third step of forming a film, and a fourth step of forming a first metal wiring connected to the ceramic thin film capacitor via the interlayer insulating film,
The first metal wiring is formed in the terminal after forming a recess in the interlayer insulating film at the end thereof, and the first metal wiring is formed below the ceramic thin film. And a method of manufacturing a semiconductor device connected to a metal wiring.
【0076】請求項36は、少なくとも1層のメタル配
線を形成する第一の過程と、前記第一の過程の後にセラ
ミック薄膜容量を形成する第二の過程と、を含む半導体
装置の製造方法であって、前記セラミック薄膜容量の上
部電極は、その末端においては、前記セラミック膜及び
前記セラミック薄膜容量の下方に形成された層間絶縁膜
の双方にわたって、前記セラミック薄膜容量の下方に形
成された第二のメタル配線に至る凹部を形成した後に、
前記凹部内に形成されるものである半導体装置の製造方
法を提供する。The present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a first step of forming at least one layer of metal wiring; and a second step of forming a ceramic thin film capacitor after the first step. The upper electrode of the ceramic thin film capacitor has a second end formed below the ceramic thin film capacitor over both the ceramic film and an interlayer insulating film formed below the ceramic thin film capacitor at its end. After forming the recess leading to the metal wiring of
A method of manufacturing a semiconductor device formed in the recess is provided.
【0077】請求項37は、少なくとも1層のメタル配
線を形成する第一の過程と、前記第一の過程の後にセラ
ミック薄膜容量を形成する第二の過程と、を含む半導体
装置の製造方法であって、前記セラミック薄膜容量の上
部電極は、その末端においては、前記セラミック膜に凹
部を形成した後に、前記凹部内に形成され、前記上部電
極は、前記セラミック薄膜容量の下部電極及び前記下部
電極の下方に形成されたビアを介して、前記セラミック
薄膜容量の下方に形成された第二のメタル配線と接続さ
れているものである半導体装置の製造方法を提供する。The present invention also provides a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a first step of forming at least one layer of metal wiring; and a second step of forming a ceramic thin film capacitor after the first step. The upper electrode of the ceramic thin film capacitor is formed in the recess after forming a recess in the ceramic film at an end thereof, and the upper electrode is formed of the lower electrode and the lower electrode of the ceramic thin film capacitor. And a method of manufacturing a semiconductor device which is connected to a second metal wiring formed below the ceramic thin film capacitor via a via formed below the ceramic thin film capacitor.
【0078】請求項38に記載されているように、本方
法は、前記第一の過程後であって、前記第二の過程前
に、水素を含んだ雰囲気でアニールを行う過程をさらに
含むことが好ましい。As set forth in claim 38, the method further comprises the step of performing an annealing in an atmosphere containing hydrogen after the first step and before the second step. Is preferred.
【0079】請求項39に記載されているように、前記
アニールは摂氏300度から摂氏500度の範囲の温度
で行われることをが好ましい。Preferably, the annealing is performed at a temperature in the range of 300 degrees Celsius to 500 degrees Celsius.
【0080】請求項40に記載されているように、本方
法は、前記セラミック薄膜容量の少なくとも一方の電極
と基板とを接続する配線の一部としてのメタル配線を形
成する過程をさらに含むことが好ましい。The method may further include the step of forming a metal wiring as a part of a wiring connecting at least one electrode of the ceramic thin film capacitor and a substrate. preferable.
【0081】[0081]
【0082】[0082]
【0083】[0083]
【0084】[0084]
【0085】[0085]
【0086】[0086]
【0087】[0087]
【0088】[0088]
【0089】[0089]
【0090】[0090]
【0091】[0091]
【0092】[0092]
【0093】[0093]
【0094】[0094]
【0095】[0095]
【0096】[0096]
【0097】[0097]
【0098】[0098]
【0099】[0099]
【0100】[0100]
【0101】[0101]
【0102】[0102]
【0103】[0103]
【0104】[0104]
【0105】[0105]
【0106】[0106]
【0107】[0107]
【0108】[0108]
【0109】[0109]
【発明の実施の形態】(第一の実施形態)図1には、本
発明に係る第一の実施形態としての強誘電体メモリまた
はDRAMのメモリセルの一部分の平面図が示されてい
る。図1(A)は第一メタル配線を形成した後までのメ
モリセルを上方から見たときの平面図であり、図1
(B)は第一メタル配線を形成した以降におけるメモリ
セルを上方から見たときの平面図である。図2は、図1
(A)のA−A線に沿った断面図である。また、図3は
図1に示したメモリセルの回路図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) FIG. 1 is a plan view showing a part of a memory cell of a ferroelectric memory or a DRAM as a first embodiment according to the present invention. FIG. 1A is a plan view of the memory cell as viewed from above before the first metal wiring is formed.
(B) is a plan view when the memory cell after the formation of the first metal wiring is viewed from above. FIG. 2 shows FIG.
It is sectional drawing along the AA of (A). FIG. 3 is a circuit diagram of the memory cell shown in FIG.
【0110】図3に示すように、メモリセル32は選択
トランジスタ31とセラミック薄膜容量30とを備えて
いる。選択トランジスタ31のゲートはワード線33
に、ソースまたはドレインの何れか一方はビット線35
に、他方はセラミック薄膜容量30を介してプレート線
34にそれぞれ接続されている。As shown in FIG. 3, the memory cell 32 includes a selection transistor 31 and a ceramic thin film capacitor 30. The gate of the selection transistor 31 is connected to the word line 33
One of the source and the drain is connected to the bit line 35.
The other is connected to a plate line 34 via a ceramic thin film capacitor 30.
【0111】図2に示すように、シリコン基板1上には
図3に示した選択トランジスタ31としてのMOS型ト
ランジスタが形成されている。このMOS型トランジス
タ上には、Ti等のバリアメタルとAlまたはCuを主
成分とする合金とからなる第1メタル配線7が設けられ
ており、タングステンプラグ等からなるコンタクト6を
介して、MOS型トランジスタのそれぞれの拡散層4と
接続されている。As shown in FIG. 2, a MOS transistor as the selection transistor 31 shown in FIG. 3 is formed on the silicon substrate 1. On this MOS transistor, a first metal wiring 7 made of a barrier metal such as Ti and an alloy mainly containing Al or Cu is provided. It is connected to each diffusion layer 4 of the transistor.
【0112】図1に示した二つの第1メタル配線7のう
ち、一方の第1メタル配線7はセラミック薄膜容量30
と選択トランジスタ31とを接続する配線として用いら
れ、他方の第1メタル配線7はビット線35として用い
られている。第1メタル配線7の上には、第1メタル配
線7と同様にTi等のバリアメタルとAlまたはCuを
主成分とする合金とからなる第2メタル配線10が設け
られており、第2メタル配線10は、コンタクト6と同
様にタングステンプラグ等からなるビア9を介して、第
1メタル配線7と電気的に接続している。このように、
本実施形態に係るメモリセル32においては、第1メタ
ル配線7及び第2メタル配線10からなる多層メタル配
線構造が形成されている。One of the two first metal wirings 7 shown in FIG.
The other first metal wiring 7 is used as a bit line 35. On the first metal wiring 7, similarly to the first metal wiring 7, a second metal wiring 10 made of a barrier metal such as Ti and an alloy mainly containing Al or Cu is provided. The wiring 10 is electrically connected to the first metal wiring 7 via a via 9 made of a tungsten plug or the like, like the contact 6. in this way,
In the memory cell 32 according to the present embodiment, a multilayer metal wiring structure including the first metal wiring 7 and the second metal wiring 10 is formed.
【0113】この多層メタル配線構造上には、セラミッ
ク薄膜容量30が設けられている。セラミック薄膜容量
30は、下部電極13と、セラミック薄膜14と、上部
電極15とがこの順に積層されて構成されている。On this multilayer metal wiring structure, a ceramic thin film capacitor 30 is provided. The ceramic thin film capacitor 30 is configured by laminating a lower electrode 13, a ceramic thin film 14, and an upper electrode 15 in this order.
【0114】セラミック薄膜容量30の下部電極13
は、容量下部コンタクト12を介して第2メタル配線1
0と接続している。この結果、図3におけるセラミック
薄膜容量30と選択トランジスタ31との間の接続がな
されたことになる。Lower electrode 13 of ceramic thin film capacitor 30
Represents the second metal wiring 1 via the capacitor lower contact 12.
0 is connected. As a result, the connection between the ceramic thin film capacitor 30 and the selection transistor 31 in FIG. 3 is made.
【0115】セラミック薄膜容量30上には容量上部コ
ンタクト17を介して第3メタル配線18が形成されて
いる。第3メタル配線18は図3におけるプレート線3
4として用いられる。The third metal wiring 18 is formed on the ceramic thin film capacitor 30 via the capacitor upper contact 17. The third metal wiring 18 corresponds to the plate line 3 in FIG.
Used as 4.
【0116】このように、本実施形態におけるメモリセ
ル32の第2メタル配線10よりも下方の構造は、通常
のセラミック薄膜容量素子を持たないLSIと全く同一
である。従って、LSIと同様の製造過程で製造するこ
とができる。As described above, the structure below the second metal wiring 10 of the memory cell 32 in this embodiment is exactly the same as that of an LSI having no ordinary ceramic thin film capacitor. Therefore, it can be manufactured in the same manufacturing process as the LSI.
【0117】従って、本実施形態によれば、このような
メモリセル32を用いた強誘電体メモリまたはDRAM
と通常のロジックLSIとを一チップ上に混載した半導
体装置を、既存のロジック回路を用いて、低コストで実
現できるという効果がもたらされる。Therefore, according to the present embodiment, a ferroelectric memory or a DRAM using such a memory cell 32 is used.
An advantage is brought about that a semiconductor device in which the conventional logic circuit and the ordinary logic LSI are mounted together on a single chip can be realized at low cost by using an existing logic circuit.
【0118】なお、強誘電体メモリまたはDRAMに用
いられるメモリセルのセルトランジスタ31と通常のロ
ジック回路のトランジスタとでは求められる特性が異な
る。そのため、セルトランジスタ31はロジック回路の
トランジスタとは異なった構造とする場合がある。例え
ば、ワード線33はメモリ回路の動作電圧よりも高い電
圧を印加することが一般に行われているため、ゲート膜
厚を他のロジック回路のトランジスタよりも厚くする必
要がある場合がある。このように、構造の異なったトラ
ンジスタを同一基板上に形成することは、例えば、日経
マイクロデバイス1995年3月号55ページに述べら
れているように一般に行われており、通常のロジック回
路の製造過程を用いて実現することができる。The required characteristics are different between the cell transistor 31 of a memory cell used in a ferroelectric memory or a DRAM and the transistor of a normal logic circuit. Therefore, the cell transistor 31 may have a different structure from the transistor of the logic circuit. For example, since a voltage higher than the operating voltage of the memory circuit is generally applied to the word line 33, the gate film may need to be thicker than the transistors of other logic circuits. The formation of transistors having different structures on the same substrate as described above is generally performed, for example, as described in Nikkei Microdevices, March 1995, p. 55. It can be realized using a process.
【0119】本実施形態に係るメモリセル32を備えた
半導体装置を製造する方法を図4乃至図6に示す。FIGS. 4 to 6 show a method of manufacturing a semiconductor device having the memory cell 32 according to the present embodiment.
【0120】先ず、図4(A)に示すように、通常のL
SIの製造過程により、シリコン基板1上にメモリセル
部及びロジック回路部等のMOSトランジスタを形成す
る。すなわち、シリコン基板1上に酸化膜2を形成し、
酸化膜2によって素子形成領域を画定し、次いで、ゲー
ト電極3及び拡散層4を形成する。さらに、シリコン基
板1上に第1層間絶縁膜5を成膜する。成膜した第1層
間絶縁膜5は、CMP法、リフロー法等により平坦化す
る。First, as shown in FIG.
Through the manufacturing process of the SI, MOS transistors such as a memory cell unit and a logic circuit unit are formed on the silicon substrate 1. That is, an oxide film 2 is formed on a silicon substrate 1,
An element formation region is defined by the oxide film 2, and then a gate electrode 3 and a diffusion layer 4 are formed. Further, a first interlayer insulating film 5 is formed on the silicon substrate 1. The formed first interlayer insulating film 5 is planarized by a CMP method, a reflow method, or the like.
【0121】次に、第1メタル配線7と、第1メタル配
線7と拡散層4とを接続するコンタクト6を形成する。Next, a first metal wiring 7 and a contact 6 for connecting the first metal wiring 7 and the diffusion layer 4 are formed.
【0122】これらの形成方法としては、タングステン
プラグ等によりコンタクト6を形成した後、第1メタル
配線7を成膜・加工する方法と、層間絶縁膜5をコンタ
クト6及び第1メタル配線7の形状に加工した後、メタ
ルを埋め込み、その後、余分なメタルを除去してコンタ
クト6と第1メタル配線7とを同時に形成するデュアル
ダマシン法とがある。These methods include forming a contact 6 with a tungsten plug or the like and then forming and processing a first metal wiring 7, and forming an interlayer insulating film 5 between the contact 6 and the first metal wiring 7. After that, there is a dual damascene method in which a metal is buried, and then the excess metal is removed to form the contact 6 and the first metal wiring 7 simultaneously.
【0123】前者の場合、コンタクト6をエッチングに
より開孔した後、コンタクト注入及び活性化を行い、T
i,TiN等のバリアメタルを成膜する。その後、CV
D法によりウェハー全面にタングステンを成膜し、次い
で、CMP法やエッチバックにより表面のタングステン
を除去してタングステンプラグを形成する。タングステ
ンプラグは、タングステンの選択成長により形成するこ
ともできる。In the former case, after the contact 6 is opened by etching, contact injection and activation are performed, and T
A barrier metal such as i or TiN is deposited. After that, CV
A tungsten film is formed on the entire surface of the wafer by the D method, and then the tungsten on the surface is removed by a CMP method or an etch back to form a tungsten plug. The tungsten plug can also be formed by selective growth of tungsten.
【0124】次いで、図4(B)に示すように、コンタ
クト6の上に第1メタル配線7を形成する。第1メタル
配線7はTi,TiN等のバリアメタル、Al,Cu等
を主成分とする合金層、TiN等の反射防止膜からなる
複合層によって構成され、それぞれスパッタリング法や
CVD法により堆積した後、エッチングにより加工され
る。Next, as shown in FIG. 4B, a first metal wiring 7 is formed on the contact 6. The first metal wiring 7 is composed of a barrier metal such as Ti and TiN, an alloy layer mainly composed of Al and Cu, and a composite layer composed of an antireflection film such as TiN. Is processed by etching.
【0125】この後、図5(C)に示すように、第2層
間絶縁膜8を成膜し、平坦化した後、第1メタル配線7
上にビア9及び第2メタル配線10を形成する。ビア9
及び第2メタル配線10はコンタクト6及び第1メタル
配線7と同様な方法により形成される。Thereafter, as shown in FIG. 5C, a second interlayer insulating film 8 is formed and flattened.
A via 9 and a second metal wiring 10 are formed thereon. Via 9
The second metal wiring 10 is formed in the same manner as the contact 6 and the first metal wiring 7.
【0126】その後、図5(D)に示すように、第3層
間絶縁膜11を形成した後、第2メタル配線10上に容
量下部コンタクト12をコンタクト6と同様にタングス
テンプラグ等により形成する。この際、表面のタングス
テンの除去はCMP法により行うことが望ましい。後に
形成されるセラミック薄膜容量30を完全に平坦な表面
上に形成することができるからである。Thereafter, as shown in FIG. 5 (D), after forming the third interlayer insulating film 11, a capacitor lower contact 12 is formed on the second metal wiring 10 by a tungsten plug or the like in the same manner as the contact 6. At this time, it is desirable to remove the tungsten on the surface by the CMP method. This is because the ceramic thin film capacitor 30 to be formed later can be formed on a completely flat surface.
【0127】この後、水素を含んだ雰囲気でアニーリン
グを行う。アニール温度は300℃以上500℃以下が
好ましい。300℃以下ではトランジスタ特性改善の効
果が小さく、500℃以上ではメタル配線7、10の断
線等を引き起こすおそれがあるからである。After that, annealing is performed in an atmosphere containing hydrogen. The annealing temperature is preferably from 300 ° C. to 500 ° C. If the temperature is lower than 300 ° C., the effect of improving the transistor characteristics is small, and if the temperature is higher than 500 ° C., the metal wires 7 and 10 may be disconnected.
【0128】以上の過程は、セラミック薄膜容量を有し
ない通常のLSIプロセスと同一である。セラミック薄
膜容量を拡散層4に接続するための特別なプロセスの変
更や追加は何ら行われていない。The above process is the same as a normal LSI process having no ceramic thin film capacitor. No change or addition of a special process for connecting the ceramic thin film capacitor to the diffusion layer 4 is made.
【0129】次いで、第3層間絶縁膜11上に容量下部
コンタクト12と接続するようにセラミック薄膜容量3
0を形成する。セラミック薄膜容量30は以下のような
手順で形成される。Next, the ceramic thin film capacitor 3 is formed on the third interlayer insulating film 11 so as to be connected to the capacitor lower contact 12.
0 is formed. The ceramic thin film capacitor 30 is formed by the following procedure.
【0130】先ず、図6(E)に示すように、Pt,I
r,Ru等の貴金属またはIrO2,RuO2等の導電性
酸化物からなる下部電極13をスパッタリング法その他
の方法により、第3層間絶縁膜11上に形成する。First, as shown in FIG. 6E, Pt, I
A lower electrode 13 made of a noble metal such as r or Ru or a conductive oxide such as IrO 2 or RuO 2 is formed on the third interlayer insulating film 11 by a sputtering method or another method.
【0131】この場合、容量下部コンタクト12のタン
グステンと下部電極13のPt等の相互反応及び相互拡
散を防止するため、TiN等からなるバリア膜をこれら
の貴金属または導電性酸化物層の下に形成することが好
ましい。In this case, a barrier film made of TiN or the like is formed below these noble metal or conductive oxide layers in order to prevent mutual reaction and mutual diffusion of Pt and the like of the lower electrode 13 with tungsten of the capacitor lower contact 12. Is preferred.
【0132】次いで、下部電極13の上にPb(Zr,
Ti)O3(PZT),(Ba,Sr)TiO3(BS
T),SrTiO3(ST)等からなるセラミック薄膜
14をCVD法等により形成する。Next, Pb (Zr,
Ti) O 3 (PZT), (Ba, Sr) TiO 3 (BS
A ceramic thin film 14 made of T), SrTiO 3 (ST) or the like is formed by a CVD method or the like.
【0133】PZTを形成する場合、通常のゾル・ゲル
法やスパッタリング法では、良好なPZT薄膜を得るに
は600℃以上での加熱が必要である。このような高温
ではメタル配線の断線や高抵抗化を招き、本構造には適
用できない。そのためCVD法のように、500℃程度
の低温で成膜することが望ましい。In the case of forming PZT, heating at 600 ° C. or higher is required to obtain a good PZT thin film by a usual sol-gel method or sputtering method. At such a high temperature, disconnection of the metal wiring and an increase in the resistance are caused, so that it cannot be applied to this structure. Therefore, it is desirable to form a film at a low temperature of about 500 ° C. as in the CVD method.
【0134】PZT薄膜はCVD法により350℃から
500℃の温度範囲で、良好な膜を形成することができ
る。また、ST膜は、例えばインターナショナル エレ
クトロン デバイセス ミーティングテクニカル ダイ
ジェスト(International electr
on devices meeting techni
cal digest) 1994 pp.831に述
べられているように、ECR−CVD法により450℃
で形成することができる。The PZT thin film can form a good film at a temperature of 350 ° C. to 500 ° C. by the CVD method. In addition, the ST film is made of, for example, International Electron Devices Meeting Technical Digest (International electr
on devices meeting techni
cal digest) 1994 pp. 831, 450 ° C. by the ECR-CVD method.
Can be formed.
【0135】上記のような方法で形成したセラミック薄
膜14の上に、上部電極15を下部電極13と同様な方
法により形成する。The upper electrode 15 is formed on the ceramic thin film 14 formed by the above method by the same method as the lower electrode 13.
【0136】その後、上部電極15、セラミック薄膜1
4及び下部電極13をエッチングにより加工する。この
ようにして、図6(E)に示すようなセラミック薄膜容
量30が形成される。Thereafter, the upper electrode 15, the ceramic thin film 1
4 and the lower electrode 13 are processed by etching. Thus, the ceramic thin film capacitor 30 as shown in FIG. 6E is formed.
【0137】さらに、セラミック薄膜容量30の上に第
4層間絶縁膜16を形成した後、容量上部コンタクト1
7を開孔する。この後、図6(F)に示すように、プレ
ート線34となる第3メタル配線18を第1、第2メタ
ル配線7、10と同様に形成する。Further, after forming the fourth interlayer insulating film 16 on the ceramic thin film capacitor 30, the capacitor upper contact 1
7. Open 7 holes. Thereafter, as shown in FIG. 6F, the third metal wiring 18 to be the plate line 34 is formed in the same manner as the first and second metal wirings 7, 10.
【0138】第3メタル配線18はプレート線34とし
てのみ用いられており、他のロジック回路部では用いら
れていない。そのため、ロジック回路部においては、セ
ラミック薄膜容量30を用いたメモリセルアレイ部を形
成することによるデバイスの変更は全くない。この第3
メタル配線18の上にSiON等からなるパッシベーシ
ョン膜(図示せず)が形成される。The third metal wiring 18 is used only as the plate line 34, and is not used in other logic circuit portions. Therefore, in the logic circuit section, there is no change in the device by forming the memory cell array section using the ceramic thin film capacitor 30. This third
A passivation film (not shown) made of SiON or the like is formed on metal wiring 18.
【0139】プレート線34は、通常、セルアレイの末
端においてプレート線駆動回路のインバータに接続され
る。以下、プレート線34として用いられる第3メタル
配線18を拡散層4に接続する方法を図7及び図8を用
いて説明する。The plate line 34 is usually connected to the inverter of the plate line drive circuit at the end of the cell array. Hereinafter, a method of connecting the third metal wiring 18 used as the plate line 34 to the diffusion layer 4 will be described with reference to FIGS.
【0140】図7は、第3メタル配線18(プレート線
34)を拡散層4に接続する構造の一例を示した断面図
である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of a structure for connecting the third metal wiring 18 (plate line 34) to the diffusion layer 4.
【0141】図7に示すように、プレート線コンタクト
19は、第4層間絶縁膜16を貫通し、第3層間絶縁膜
11内において第2メタル配線10まで達している。第
3メタル配線18は、プレート線コンタクト19におい
て、第2メタル配線10に直接に接続され、ビア9、第
1メタル配線7及びコンタクト6を介して拡散層4に接
続されている。このような構造は以下のように製造する
ことができる。As shown in FIG. 7, the plate line contact 19 penetrates through the fourth interlayer insulating film 16 and reaches the second metal wiring 10 in the third interlayer insulating film 11. The third metal wiring 18 is directly connected to the second metal wiring 10 at the plate line contact 19, and is connected to the diffusion layer 4 via the via 9, the first metal wiring 7 and the contact 6. Such a structure can be manufactured as follows.
【0142】先ず、セラミック薄膜容量30上に第4層
間絶縁膜16を形成した後に、プレート線コンタクト1
9及び容量上部コンタクト17を開孔する。その後、第
3メタル配線18を形成する。このようにして、上部電
極15とのコンタクト及び第2メタル配線10とのコン
タクトを同時に形成することができる。First, after forming the fourth interlayer insulating film 16 on the ceramic thin film capacitor 30, the plate line contact 1
9 and the capacitor upper contact 17 are opened. After that, the third metal wiring 18 is formed. Thus, the contact with the upper electrode 15 and the contact with the second metal wiring 10 can be formed simultaneously.
【0143】図8は、第3メタル配線18(プレート線
34)を拡散層4に接続する構造の他の例を示した断面
図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing another example of a structure for connecting the third metal wiring 18 (plate line 34) to the diffusion layer 4.
【0144】図8に示すように、第4層間絶縁膜16に
は、第3層間絶縁膜11の表面に達するプレート線コン
タクト19が形成されている。第3メタル配線18は、
第2ビア20を介して、第2メタル配線10に接続さ
れ、ひいては、ビア9、第1メタル配線7及びコンタク
ト6を介して拡散層4に接続されている。このような構
造は以下のように製造することができる。As shown in FIG. 8, a plate line contact 19 reaching the surface of the third interlayer insulating film 11 is formed in the fourth interlayer insulating film 16. The third metal wiring 18
It is connected to the second metal wiring 10 via the second via 20, and further connected to the diffusion layer 4 via the via 9, the first metal wiring 7 and the contact 6. Such a structure can be manufactured as follows.
【0145】容量下部コンタクト12を形成するとき
に、同時に第2ビア20を形成する。その後、セラミッ
ク薄膜容量30及び第4層間絶縁膜16を形成した後、
プレート線コンタクト19を開孔する。その後、第3メ
タル配線18を形成する。このようにして、上部電極1
5とのコンタクト及び第2メタル配線10とのコンタク
トを同時に形成することができる。When forming the capacitor lower contact 12, the second via 20 is formed at the same time. Then, after forming the ceramic thin film capacitor 30 and the fourth interlayer insulating film 16,
The plate line contact 19 is opened. After that, the third metal wiring 18 is formed. Thus, the upper electrode 1
5 and the second metal wiring 10 can be formed simultaneously.
【0146】上記二つのような方法で第3メタル配線1
8と拡散層4との接続を形成すれば、セラミック薄膜容
量30を形成した後にタングステンのCVDを用いる必
要がなく、セラミック薄膜容量30の劣化が生じない。The third metal wiring 1 is formed by the above two methods.
If the connection between 8 and diffusion layer 4 is formed, it is not necessary to use CVD of tungsten after forming ceramic thin film capacitor 30, and deterioration of ceramic thin film capacitor 30 does not occur.
【0147】本実施形態においては、多層メタル配線を
形成した後にセラミック薄膜容量30を形成するという
過程を採用しているので、セラミック薄膜容量30に起
因する高低差のために、多層メタル配線の形成が妨げら
れることがない。In the present embodiment, the process of forming the ceramic thin film capacitor 30 after the formation of the multilayer metal wiring is adopted. Is not disturbed.
【0148】また、セラミック薄膜容量30の形成後に
タングステンプラグ構造やメタル配線と基板とのコンタ
クトを形成する必要がない。そのため、タングステン−
CVD及び活性化熱処理によりセラミック薄膜容量素子
が劣化することがない。Further, there is no need to form a tungsten plug structure or a contact between the metal wiring and the substrate after the formation of the ceramic thin film capacitor 30. Therefore, tungsten-
The ceramic thin film capacitive element is not deteriorated by the CVD and the activation heat treatment.
【0149】さらに、多層配線を形成した後であって、
セラミック薄膜容量30の形成前に水素アニールを行う
ため、トランジスタのしきい値Vtのばらつきを低減で
きるとともに、セラミック薄膜容量素子の劣化を招かな
い。Further, after forming the multilayer wiring,
Since the hydrogen annealing is performed before the formation of the ceramic thin film capacitor 30, the variation in the threshold value Vt of the transistor can be reduced, and the deterioration of the ceramic thin film capacitor does not occur.
【0150】また、本実施形態においては、多層メタル
配線の形成と同時にセラミック薄膜容量30と選択トラ
ンジスタ31とを接続するプラグ配線を形成している。
従って、セラミック薄膜容量30と選択トランジスタ3
1とを接続するためのプラグを別に設ける必要がなく、
製造過程を簡略化することができるという利点も得られ
る。In this embodiment, a plug wiring for connecting the ceramic thin film capacitor 30 and the selection transistor 31 is formed at the same time as the formation of the multilayer metal wiring.
Therefore, the ceramic thin film capacitor 30 and the selection transistor 3
There is no need to provide a separate plug to connect
Another advantage is that the manufacturing process can be simplified.
【0151】上述の第一の実施形態は、本発明を2層メ
タル配線上にセラミック薄膜容量を形成する場合に適用
した例であるが、本発明は、さらに多層のメタル配線を
用いる場合についても適用することができる。そのよう
な場合でも、本実施形態と全く同様な方法で、多層メタ
ル配線を形成した後にセラミック薄膜容量を形成するこ
とができる。The above-described first embodiment is an example in which the present invention is applied to the case where a ceramic thin film capacitor is formed on a two-layer metal wiring. Can be applied. Even in such a case, the ceramic thin film capacitor can be formed after the formation of the multilayer metal wiring in the same manner as in the present embodiment.
【0152】上述の第一の実施形態では、第3メタル配
線18は最上層のメタル配線となっているが、この上に
さらに多層メタル配線を形成することもできる。In the first embodiment described above, the third metal wiring 18 is the uppermost metal wiring, but a multilayer metal wiring can be further formed thereon.
【0153】近年の大規模LSIにおいては、近接した
素子間を結ぶ局所配線を下層のメタル配線により形成
し、電源線等の広範囲に及ぶいわゆるグローバル配線を
上層のメタル配線によって形成するといった多層メタル
配線の構造が採用されている。そのような場合、上層の
メタル配線においては、配線幅や配線間のスペースが下
層のメタル配線に比べて大きくなっているのが一般的で
ある。このため、上下層のメタル配線の間にセラミック
薄膜容量を形成しても、それによって生じる段差が上層
のメタル配線の形成に悪影響を及ぼさない。In recent large-scale LSIs, a multi-layered metal wiring in which a local wiring connecting adjacent elements is formed by a lower metal wiring and a so-called global wiring such as a power supply line is formed over a wide area by an upper metal wiring. The structure of is adopted. In such a case, the wiring width and the space between the wirings in the upper metal wiring are generally larger than those in the lower metal wiring. Therefore, even if a ceramic thin film capacitor is formed between the upper and lower metal wirings, the resulting step does not adversely affect the formation of the upper metal wiring.
【0154】さらに、上層のメタル配線をスパッタリン
グ、めっき等の強い還元性雰囲気とならない方法で形成
すれば、セラミック薄膜容量の劣化を招かない。Further, if the upper metal wiring is formed by a method such as sputtering or plating that does not create a strong reducing atmosphere, the capacity of the ceramic thin film does not deteriorate.
【0155】次に、本実施形態を強誘電体メモリに適用
した場合の具体的な実施例を図4乃至図6を用いて説明
する。Next, a specific example in which the present embodiment is applied to a ferroelectric memory will be described with reference to FIGS.
【0156】先ず、ウェット酸化によりシリコン基板1
上に酸化膜2を形成した。その後、ボロン、リン等の不
純物をシリコン基板1にイオン注入し、n型及びp型の
ウェルを形成した。この後、ゲート3及び拡散層4を以
下のように形成した。First, the silicon substrate 1 was wet-oxidized.
An oxide film 2 was formed thereon. Thereafter, impurities such as boron and phosphorus were ion-implanted into the silicon substrate 1 to form n-type and p-type wells. Thereafter, the gate 3 and the diffusion layer 4 were formed as follows.
【0157】先ず、ゲート酸化膜をウェット酸化により
形成した後、ゲート3となるポリシリコンを成膜し、エ
ッチングした。このポリシリコン膜の上にシリコン酸化
膜を成膜した後、エッチングし、側壁酸化膜を形成し
た。First, after a gate oxide film was formed by wet oxidation, a polysilicon film for forming the gate 3 was formed and etched. After forming a silicon oxide film on the polysilicon film, etching was performed to form a sidewall oxide film.
【0158】次に、ボロン、砒素等の不純物をイオン注
入し、n型及びp型の拡散層4を形成した。Next, impurities such as boron and arsenic were ion-implanted to form n-type and p-type diffusion layers 4.
【0159】さらに、この上にTi膜を成膜した後、シ
リコンと反応させ、未反応のTiをエッチングにより除
去することにより、Tiシリサイドをゲート3及び拡散
層4に形成した。Further, after a Ti film was formed thereon, it was reacted with silicon, and unreacted Ti was removed by etching, thereby forming Ti silicide on the gate 3 and the diffusion layer 4.
【0160】以上の過程により、図4(A)に示すよう
に、n型及びp型のMOS型トランジスタをシリコン基
板1に形成した。Through the above steps, n-type and p-type MOS transistors were formed on the silicon substrate 1 as shown in FIG.
【0161】次に、第1メタル配線層7及び第2メタル
配線層10を以下のように形成した。Next, the first metal wiring layer 7 and the second metal wiring layer 10 were formed as follows.
【0162】先ず、第1層間絶縁膜5としてシリコン酸
化膜及びボロン等の不純物を含んだシリコン酸化膜(B
PSG)をシリコン基板1上に成膜した後、CMP法に
より平坦化した。First, as the first interlayer insulating film 5, a silicon oxide film and a silicon oxide film (B
(PSG) was formed on the silicon substrate 1 and then planarized by the CMP method.
【0163】次に、コンタクト6をエッチングにより開
孔した後、n型及びp型それぞれの拡散層4に対して不
純物を注入し、750℃で10秒間の熱処理を行った。
その後、バリアメタルとしてTi及びTiNを成膜し
た。この上にタングステンをCVD法により成膜した
後、CMP法により表面のタングステンを除去した。こ
の後、第1メタル配線7として、AlCuをスパッタリ
ングにより成膜し、エッチングにより加工した。Next, after the contact 6 was opened by etching, impurities were implanted into the n-type and p-type diffusion layers 4 and heat treatment was performed at 750 ° C. for 10 seconds.
After that, Ti and TiN were formed as barrier metals. After tungsten was formed thereon by CVD, the tungsten on the surface was removed by CMP. Thereafter, a film of AlCu was formed as the first metal wiring 7 by sputtering and processed by etching.
【0164】この第1メタル配線7の上に第2層間絶縁
膜8としてシリコン酸化膜をCVD法により成膜した
後、CMP法により平坦化した。ビア9はコンタクト6
と同様の方法で形成し、第1メタル配線と同様の方法に
より、図5(C)に示すように、第2メタル配線10を
形成した。After a silicon oxide film was formed as a second interlayer insulating film 8 on the first metal wiring 7 by a CVD method, it was planarized by a CMP method. Via 9 is contact 6
5C, the second metal wiring 10 was formed by the same method as the first metal wiring, as shown in FIG. 5C.
【0165】さらに、図5(D)に示すように、第3層
間絶縁膜11を形成後、容量下部コンタクト12をコン
タクト6と同様の方法で形成した。その後、水素5%、
窒素95%の雰囲気の下で400℃の温度で20分間の
アニールを行った。Further, as shown in FIG. 5D, after the third interlayer insulating film 11 was formed, the capacitor lower contact 12 was formed in the same manner as the contact 6. Then 5% hydrogen,
Annealing was performed at a temperature of 400 ° C. for 20 minutes in an atmosphere of 95% nitrogen.
【0166】次に、強誘電体容量30の形成方法を説明
する。Next, a method of forming the ferroelectric capacitor 30 will be described.
【0167】先ず、下部電極13として膜厚50nmの
TiN及び膜厚100nmのPtをこの順にスパッタリ
ング法により成膜した。Ptは300℃以上の温度でス
パッタリングを行なうと、結晶性が向上するため好まし
い。First, as the lower electrode 13, a 50-nm-thick TiN film and a 100-nm-thick Pt film were formed by sputtering in this order. Pt is preferably used at a temperature of 300 ° C. or higher because the crystallinity is improved.
【0168】この後、下部電極13上に強誘電体薄膜1
4としてPZTをCVD法により成膜した。After that, the ferroelectric thin film 1 is formed on the lower electrode 13.
As No. 4, PZT was formed by a CVD method.
【0169】原料には、ビスジピバロイルメタナート鉛
(Pb(DPM)2)、チタンイソポロポキシド(Ti
(OiPr)4)、ジルコニウムブトキシド(Zr(O
tBu)4)を用い、酸化剤としてNO2を用いた。Raw materials include lead bisdipivaloyl methanate lead (Pb (DPM) 2 ), titanium isopolopoxide (Ti
(OiPr) 4 ), zirconium butoxide (Zr (O
tBu) 4 ), and NO 2 as an oxidizing agent.
【0170】これらの有機金属原料と酸化剤は別々の供
給口より反応室内に供給した。成膜条件は、基板温度を
400℃とし、成膜室内のガスの全圧は5×10-3To
rrとした。最初に、Pb(DPM)2を流量0.2S
CCM、Ti(OiPr)4を流量0.25SCCM、
NO2を流量3.0SCCMの条件で40秒間成膜し
た。これによって、PbTiO3の微少な核結晶を下部
電極13上に形成した。These organic metal raw materials and the oxidizing agent were supplied into the reaction chamber from separate supply ports. The film forming conditions are as follows: the substrate temperature is 400 ° C., and the total pressure of the gas in the film forming chamber is 5 × 10 −3 To
rr. First, Pb (DPM) 2 is supplied at a flow rate of 0.2 S.
CCM, Ti (OiPr) 4 flow rate 0.25 SCCM,
NO 2 was deposited at a flow rate of 3.0 SCCM for 40 seconds. As a result, fine core crystals of PbTiO 3 were formed on the lower electrode 13.
【0171】この後、Pb(DPM)2を流量0.25
SCCM、Zr(OtBu)4を流量0.225SCC
M、Ti(OiPr)4を流量0.2SCCM、NO2を
流量3.0SCCMの条件で600秒間成膜し、膜厚1
00nmのPZT膜14を得た。Thereafter, Pb (DPM) 2 was supplied at a flow rate of 0.25.
SCCM, Zr (OtBu) 4 flow rate 0.225SCC
M and Ti (OiPr) 4 were formed at a flow rate of 0.2 SCCM and NO 2 at a flow rate of 3.0 SCCM for 600 seconds, and a film thickness of 1
A 00 nm PZT film 14 was obtained.
【0172】この後、酸素100%の雰囲気の下で40
0℃の温度で10分間のアニールを行なった。上部電極
15を形成する前にアニールを行なうことにより、PZ
T容量の電気的特性を向上させることができる。Thereafter, under an atmosphere of 100% oxygen, 40
Annealing was performed at a temperature of 0 ° C. for 10 minutes. By performing annealing before forming the upper electrode 15, PZ
The electrical characteristics of the T capacitance can be improved.
【0173】PZT膜14の上に上部電極15として膜
厚50nmのIrO2及び膜厚100nmのIrをこの
順にスパッタリング法により成膜した。On the PZT film 14, as the upper electrode 15, IrO 2 having a thickness of 50 nm and Ir having a thickness of 100 nm were formed in this order by a sputtering method.
【0174】この後、上部電極15、PZT膜14及び
下部電極13をエッチングにより加工し、さらに、酸素
100%の雰囲気の下で400℃の温度で10分間のア
ニールを行い、PZT容量30とした。Thereafter, the upper electrode 15, the PZT film 14, and the lower electrode 13 were processed by etching, and further annealed at a temperature of 400 ° C. for 10 minutes in an atmosphere of 100% oxygen to obtain a PZT capacitor 30. .
【0175】上部電極15を形成した後にさらにアニー
ルを行なうと、PZT容量30の電界の印加方向依存性
が小さくなり、対称なヒステリシス特性を得ることがで
きる。When annealing is further performed after the upper electrode 15 is formed, the dependence of the electric field of the PZT capacitor 30 on the application direction is reduced, and symmetric hysteresis characteristics can be obtained.
【0176】第4層間絶縁膜16としてシリコン酸化膜
をO3TEOS−CVDにより形成した後、容量上部コ
ンタクト17及びプレート線コンタクト19をエッチン
グにより開孔した。After a silicon oxide film was formed as the fourth interlayer insulating film 16 by O 3 TEOS-CVD, the capacitor upper contact 17 and the plate line contact 19 were opened by etching.
【0177】次いで、エッチングによるPZT容量30
の劣化を回復するため、窒素雰囲気の下で400℃の温
度で10分間アニールを行なった。Next, the PZT capacitor 30 is formed by etching.
Annealing was performed at a temperature of 400 ° C. for 10 minutes in a nitrogen atmosphere in order to recover the deterioration.
【0178】第3メタル配線18としてWSi、Ti
N、AlCu、TiNをこの順にスパッタリングにより
成膜した後、エッチングにより加工した。As the third metal wiring 18, WSi, Ti
N, AlCu, and TiN were formed in this order by sputtering, and then processed by etching.
【0179】この上にパッシベーション膜(図示せず)
としてプラズマCVDによりシリコン酸化膜及びSiO
N膜を形成した後、さらに、ポリイミド膜を形成した。
この後、配線パッド部を開孔し、電気的特性の評価を行
った。その結果を以下に示す。On this, a passivation film (not shown)
Silicon oxide film and SiO by plasma CVD
After forming the N film, a polyimide film was further formed.
Thereafter, the wiring pad portions were opened, and the electrical characteristics were evaluated. The results are shown below.
【0180】1μm角のPZT容量を5000個並列に
接続し、その特性を測定したところ、反転と非反転電荷
の差として10μC/cm2以上の値が得られ、良好な
強誘電体特性を示した。疲労特性及び保持特性等も良好
であった。When 5000 PZT capacitors of 1 μm square were connected in parallel and their characteristics were measured, a value of 10 μC / cm 2 or more was obtained as a difference between inversion and non-inversion charges, showing good ferroelectric characteristics. Was. The fatigue characteristics and retention characteristics were also good.
【0181】また、ゲート長0.26μmのトランジス
タにおける特性を評価したところ、p型、n型ともにし
きい値Vtのばらつきはウェハー全面で10%以下であ
り、良好であった。When the characteristics of a transistor having a gate length of 0.26 μm were evaluated, the variation of the threshold value Vt was 10% or less over the entire surface of both the p-type and n-type transistors, which was good.
【0182】さらに、0.4μm角の容量下部コンタク
ト12を介して接続された下部電極13と第2メタル配
線10との間の抵抗をコンタクト・チェーンにより測定
したところ、コンタクト1個あたりの抵抗は10Ω以下
であり、良好であった。Further, the resistance between the lower electrode 13 connected through the 0.4 μm square capacitance lower contact 12 and the second metal wiring 10 was measured by a contact chain, and the resistance per contact was found to be: 10 Ω or less, which was good.
【0183】(第二の実施形態)次に、本発明の第二の
実施形態を図9及び図10を用いて説明する。図9は本
実施形態に係る強誘電体メモリまたはDRAMのメモリ
セルの断面図であり、図10はプレート線がその末端部
において第2メタル配線と接続する部分の断面図であ
る。(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a cross-sectional view of a memory cell of a ferroelectric memory or a DRAM according to the present embodiment, and FIG. 10 is a cross-sectional view of a portion where a plate line is connected to a second metal wiring at an end thereof.
【0184】本実施形態においては、第一の実施形態と
は異なり、セラミック薄膜容量30の上部電極15はセ
ラミック薄膜14及び下部電極13よりも小さい面積を
有している。セラミック薄膜容量30をこのような構造
とすることにより、セラミック薄膜14及び下部電極1
3のエッチング不良により、上部電極15と下部電極1
3が容量側壁部で短絡するという不良を防止することが
できる。In the present embodiment, unlike the first embodiment, the upper electrode 15 of the ceramic thin film capacitor 30 has a smaller area than the ceramic thin film 14 and the lower electrode 13. With the ceramic thin film capacitor 30 having such a structure, the ceramic thin film 14 and the lower electrode 1 are formed.
3, the upper electrode 15 and the lower electrode 1
3 can be prevented from short-circuiting at the capacitor side wall.
【0185】また、第3メタル配線18は下部電極13
及び容量下部コンタクト12を介して第2メタル配線1
0と接続している。このような構造とすることにより、
容量上部コンタクト17とプレート線コンタクト19は
ほぼ同じ深さとなり、それらを同時に形成することが容
易になる。また、第3メタル配線18を接続する対象の
上部電極15と下部電極13とには同種の導電体を用い
ることができるため、それぞれに対するコンタクト抵抗
を制御しやすいという利点もある。The third metal wiring 18 is connected to the lower electrode 13
And the second metal wiring 1 via the capacitor lower contact 12
0 is connected. By adopting such a structure,
The capacitor upper contact 17 and the plate line contact 19 have substantially the same depth, and it is easy to form them simultaneously. Further, since the same type of conductor can be used for the upper electrode 15 and the lower electrode 13 to which the third metal wiring 18 is connected, there is an advantage that the contact resistance for each of them can be easily controlled.
【0186】次に、本実施形態に係るメモリの製造方法
を説明する。Next, a method of manufacturing the memory according to the present embodiment will be described.
【0187】セラミック薄膜14の上に上部電極15を
形成するまでの過程は第一の実施形態の場合と全く同様
である。その後、上部電極15をエッチングにより加工
する。この際、図10に示したプレート線コンタクト1
9の領域では、上部電極はエッチングにより除去され
る。この後、第4層間絶縁膜16を形成し、さらに、容
量上部コンタクト17とプレート線コンタクト19を開
孔した後に、第3メタル配線18を形成する。The process up to the formation of the upper electrode 15 on the ceramic thin film 14 is exactly the same as in the first embodiment. After that, the upper electrode 15 is processed by etching. At this time, the plate line contact 1 shown in FIG.
In region 9, the upper electrode is removed by etching. Thereafter, a fourth interlayer insulating film 16 is formed, and further, a capacitor upper contact 17 and a plate line contact 19 are opened, and then a third metal wiring 18 is formed.
【0188】(第三の実施形態)次に、図11乃至図1
4を参照して、本発明の第三の実施形態に係る強誘電体
メモリまたはDRAMを説明する。図11は本実施形態
に係る強誘電体メモリまたはDRAMのメモリセルを示
した平面図である。なお、第1メタル配線よりも下方の
構造は図1(A)に示した構造と同一である。図12は
図11のB−B線における断面図である。図13及び図
14は、プレート線をその末端部において第2メタル配
線と接続する部分の断面図である。(Third Embodiment) Next, FIGS.
4, a ferroelectric memory or a DRAM according to the third embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 is a plan view showing a memory cell of a ferroelectric memory or a DRAM according to the present embodiment. The structure below the first metal wiring is the same as the structure shown in FIG. FIG. 12 is a sectional view taken along line BB of FIG. FIG. 13 and FIG. 14 are cross-sectional views of a portion connecting the plate line to the second metal wiring at the end.
【0189】第三の実施形態は、メタル配線とビアとを
接続したプラグ構造によりセラミック薄膜容量を拡散層
に電気的に接続している点については第一の実施形態と
同様であるが、セラミック薄膜容量の構造及びその製造
方法が第一の実施形態とは異なっている。The third embodiment is similar to the first embodiment in that a ceramic thin film capacitor is electrically connected to a diffusion layer by a plug structure in which a metal wiring and a via are connected. The structure of the thin film capacitor and its manufacturing method are different from those of the first embodiment.
【0190】本実施形態におけるセラミック薄膜容量3
0は、図12に示すように、第3層間絶縁膜11上に間
隔をあけて形成された複数の下部電極13と、第3層間
絶縁膜11と下部電極13の双方の全面を覆うセラミッ
ク薄膜14と、下部電極13の少なくとも一部を覆うよ
うにセラミック薄膜14上に形成されている上部電極1
5とからなっている。上部電極15は図3におけるプレ
ート線34を兼ねている。The ceramic thin film capacitor 3 in this embodiment
Reference numeral 0 denotes a plurality of lower electrodes 13 formed at intervals on the third interlayer insulating film 11 as shown in FIG. 12, and a ceramic thin film covering the entire surface of both the third interlayer insulating film 11 and the lower electrode 13 14 and the upper electrode 1 formed on the ceramic thin film 14 so as to cover at least a part of the lower electrode 13.
It consists of five. The upper electrode 15 also serves as the plate line 34 in FIG.
【0191】セラミック薄膜容量30をこのような構造
とすることにより、セラミック薄膜容量30上にプレー
ト線34とのコンタクトを形成する必要がなくなるた
め、セラミック薄膜容量の構造が単純化され、デバイス
の微細化を容易に行うことができる。Since the ceramic thin-film capacitor 30 has such a structure, it is not necessary to form a contact with the plate line 34 on the ceramic thin-film capacitor 30, so that the structure of the ceramic thin-film capacitor is simplified and the device can be miniaturized. Can be easily performed.
【0192】また、下部電極13を直方体や筒型等の立
体的な形状とすることにより、セルの面積を増加させる
ことなく、セラミック薄膜容量30の実効面積を増加さ
せることもできる。By forming the lower electrode 13 in a three-dimensional shape such as a rectangular parallelepiped or a cylinder, the effective area of the ceramic thin film capacitor 30 can be increased without increasing the cell area.
【0193】次に本実施形態に係るメモリの製造方法を
説明する。Next, a method for manufacturing a memory according to the present embodiment will be described.
【0194】セラミック薄膜容量30以外の構造につい
ての製造方法は第一の実施形態において述べた方法と同
様である。このため、セラミック薄膜容量30の製造方
法のみを以下に述べる。The manufacturing method for the structure other than the ceramic thin film capacitor 30 is the same as the method described in the first embodiment. Therefore, only the method of manufacturing the ceramic thin film capacitor 30 will be described below.
【0195】容量下部コンタクト12を形成した後に、
第3層間絶縁膜11上に下部電極13をスパッタリング
法等により成膜し、エッチングにより加工する。良好な
セラミック薄膜14を得るには、加工した下部電極13
の表面をエッチング残さ等がない清浄な状態にする必要
がある。そのため、エッチング後に、有機溶媒等により
下部電極13の表面を洗浄処理することが望ましい。下
部電極13の上に、CVD法等によりPZT、BST等
のセラミック薄膜14を形成する。After forming the lower capacitor contact 12,
The lower electrode 13 is formed on the third interlayer insulating film 11 by a sputtering method or the like, and is processed by etching. In order to obtain a good ceramic thin film 14, the processed lower electrode 13
It is necessary to keep the surface of the substrate clean so that no etching residue remains. Therefore, it is desirable to wash the surface of the lower electrode 13 with an organic solvent or the like after the etching. On the lower electrode 13, a ceramic thin film 14, such as PZT or BST, is formed by a CVD method or the like.
【0196】図13に示したように、プレート線34と
して機能する上部電極15を第2メタル配線10と接続
させる場合には、セラミック薄膜14の形成後、プレー
ト線コンタクト19を開孔する。As shown in FIG. 13, when the upper electrode 15 functioning as the plate line 34 is connected to the second metal wiring 10, the plate line contact 19 is opened after the formation of the ceramic thin film 14.
【0197】図13においては、プレート線コンタクト
19はセラミック薄膜14を突き抜けて第3層間絶縁膜
11の内部に達しているが、セラミック薄膜14は第3
層間絶縁膜11と同条件ではエッチングできない場合が
ある。そのような場合は、プレート線コンタクト19の
周辺部のセラミック薄膜14を、予めエッチングにより
除去することが望ましい。In FIG. 13, the plate line contact 19 penetrates through the ceramic thin film 14 and reaches the inside of the third interlayer insulating film 11, but the ceramic thin film 14
Etching may not be performed under the same conditions as the interlayer insulating film 11. In such a case, it is desirable to remove the ceramic thin film 14 around the plate line contact 19 by etching in advance.
【0198】次いで、上部電極15をスパッタリング法
等により成膜した後、エッチングにより加工し、セラミ
ック薄膜容量30及びプレート線34が形成される。こ
の上にパッシベーション膜(図示せず)を形成する。Next, after the upper electrode 15 is formed by sputtering or the like, it is processed by etching to form the ceramic thin film capacitor 30 and the plate line 34. A passivation film (not shown) is formed thereon.
【0199】図14に示したように、上部電極15を下
部電極13を介して第2メタル配線10と接続させるこ
ともできる。この場合は、セラミック薄膜14を形成し
た後、プレート線コンタクト19を開孔し、その上に上
部電極15を成膜した後、エッチングにより加工する。As shown in FIG. 14, the upper electrode 15 can be connected to the second metal wiring 10 via the lower electrode 13. In this case, after the ceramic thin film 14 is formed, the plate line contact 19 is opened, the upper electrode 15 is formed thereon, and then processed by etching.
【0200】上述した2種類の方法では、ともに、上部
電極15を形成する前に、セラミック薄膜14をエッチ
ングする必要がある。しかしながら、特に、強誘電体メ
モリの場合、電極と強誘電体膜の界面は容量の電気的特
性に大きく影響する。そのため、セラミック薄膜14を
エッチングした後にレジストを剥離する方法としては、
アッシングではなく、有機溶媒で剥離する方法がセラミ
ック薄膜14にダメージを与えないため、好ましい。In both of the above two methods, the ceramic thin film 14 needs to be etched before the upper electrode 15 is formed. However, particularly in the case of a ferroelectric memory, the interface between the electrode and the ferroelectric film greatly affects the electrical characteristics of the capacitor. Therefore, as a method of removing the resist after etching the ceramic thin film 14,
A method of peeling with an organic solvent instead of ashing is preferable because it does not damage the ceramic thin film 14.
【0201】また、レジストを容易に剥離するため、プ
レート線コンタクト19もウェットエッチングにより開
孔することが好ましい。Further, in order to easily remove the resist, it is preferable that the plate line contact 19 is also opened by wet etching.
【0202】このような方法によらずに、第一の実施形
態と同様に、第3メタル配線18を介して上部電極15
を第2メタル配線10と接続させることも可能である。[0202] Instead of such a method, as in the first embodiment, the upper electrode 15 via the third metal interconnection 18 is provided.
Can be connected to the second metal wiring 10.
【0203】本実施形態においては、下部電極13を加
工した後にセラミック薄膜14を形成するため、セラミ
ック薄膜14とその下の第3層間絶縁膜11が反応した
り、セラミック薄膜14を構成する元素が第3層間絶縁
膜11中に拡散する等の好ましくない影響が出るおそれ
がある。そのような場合には、第3層間絶縁膜11上に
拡散バリア膜(図示せず)を設けることが好ましい。拡
散バリア膜としては、TaO2、TiO2、ZrO2等の
絶縁性の金属酸化物がセラミック薄膜14との密着性が
良いため、好ましい。In this embodiment, since the ceramic thin film 14 is formed after the lower electrode 13 is processed, the ceramic thin film 14 and the third interlayer insulating film 11 thereunder react with each other, or the elements constituting the ceramic thin film 14 Undesirable effects such as diffusion into the third interlayer insulating film 11 may occur. In such a case, it is preferable to provide a diffusion barrier film (not shown) on the third interlayer insulating film 11. As the diffusion barrier film, an insulating metal oxide such as TaO 2 , TiO 2 , or ZrO 2 is preferable because of good adhesion to the ceramic thin film 14.
【0204】また、本実施形態においては、上部電極1
5をプレート線34として使用するため、上部電極15
の材料によっては、プレート線34の抵抗が高くなるお
それがある。特に、強誘電体メモリにおいては、メモリ
セルの書き込み・読み出しのためにプレート線を駆動す
ることが一般的であるため、プレート線34を十分に低
抵抗にする必要がある。このような場合は、図15
(B)に示したように、プレート裏打ち配線23(プレ
ート線34の直下にあるため、図15(B)には表れて
いない)を用いれば良い。プレート裏打ち配線23は、
低抵抗のメタルから形成することができるため、プレー
ト線34の抵抗を十分に低くすることができる。In this embodiment, the upper electrode 1
5 is used as the plate line 34, the upper electrode 15
Depending on the material, the resistance of the plate wire 34 may increase. In particular, in a ferroelectric memory, it is common to drive a plate line for writing / reading of a memory cell, so that the plate line 34 needs to have a sufficiently low resistance. In such a case, FIG.
As shown in FIG. 15B, the plate backing wiring 23 (not shown in FIG. 15B since it is directly below the plate line 34) may be used. Plate-backed wiring 23
Since the plate line 34 can be formed of a low-resistance metal, the resistance of the plate line 34 can be sufficiently reduced.
【0205】次に、本実施形態を強誘電体メモリに適用
した場合の具体的な実施例を図12を用いて説明する。Next, a specific example in which the present embodiment is applied to a ferroelectric memory will be described with reference to FIG.
【0206】強誘電体容量30の形成よりも前の製造過
程は、第一の実施形態の実施例の場合と同様である。The manufacturing process prior to the formation of the ferroelectric capacitor 30 is the same as that in the example of the first embodiment.
【0207】第3層間絶縁膜11の上に、PZT容量を
以下の方法により製作した。A PZT capacitor was manufactured on the third interlayer insulating film 11 by the following method.
【0208】先ず、下部電極13として、厚さ50nm
のTiN、厚さ50nmのPt、厚さ50nmのIrを
この順にスパッタリングにより成膜した。この上にレジ
ストを塗布した後、パターンニングし、ArとCl2を
反応ガスとして下部電極13をエッチングした。その
後、アッシングによりレジストを除去し、さらに、ジメ
チルスルホキシドと水の混合溶液により洗浄処理した。First, as the lower electrode 13, a thickness of 50 nm
Of TiN, 50 nm of Pt, and 50 nm of Ir were formed in this order by sputtering. After a resist was applied thereon, patterning was performed, and the lower electrode 13 was etched using Ar and Cl 2 as reaction gases. Thereafter, the resist was removed by ashing, and further, a cleaning treatment was performed with a mixed solution of dimethyl sulfoxide and water.
【0209】この上に、厚さ200nmのPZT薄膜1
4を、第一の実施形態の実施例の場合と同様に成膜し
た。ただし、PZTの成膜時間を1200秒とした。On top of this, a 200 nm thick PZT thin film 1
4 was formed in the same manner as in the example of the first embodiment. However, the deposition time of PZT was 1200 seconds.
【0210】次いで、PZT薄膜14の上にレジストを
塗布・パターニングした後、PZT膜14をフッ硝酸に
よりウェットエッチングし、プレート線コンタクト19
を形成した。Next, after applying and patterning a resist on the PZT thin film 14, the PZT film 14 is wet-etched with hydrofluoric nitric acid to form a plate line contact 19.
Was formed.
【0211】この後、レジストを有機溶媒により剥離
し、酸素100%の雰囲気の下で400℃の温度で10
分間のアニールを行なった。Thereafter, the resist was stripped off using an organic solvent, and the resist was removed at a temperature of 400 ° C. in an atmosphere of 100% oxygen.
The annealing was performed for minutes.
【0212】次いで、PZT膜14の上に上部電極15
として膜厚50nmのIrO2及び膜厚100nmのI
rをこの順にスパッタリング法により成膜した。Next, the upper electrode 15 is formed on the PZT film 14.
50 nm thick IrO 2 and 100 nm thick I
r was formed in this order by a sputtering method.
【0213】この後、酸素100%の雰囲気の下で40
0℃の温度で10分間のアニールを行い、PZT容量3
0とした。Thereafter, 40% oxygen atmosphere is used.
Anneal at a temperature of 0 ° C. for 10 minutes to obtain a PZT capacity of 3
0 was set.
【0214】第4層間絶縁膜16としてシリコン酸化膜
をO3TEOS−CVDにより形成した。この上にパッ
シベーション膜(図示せず)としてプラズマCVDによ
りSiON膜を形成した後、さらにポリイミド膜を形成
した。最後に、配線パッド部を開孔した。As the fourth interlayer insulating film 16, a silicon oxide film was formed by O 3 TEOS-CVD. An SiON film was formed thereon by plasma CVD as a passivation film (not shown), and then a polyimide film was further formed. Finally, the wiring pad portion was opened.
【0215】上記の方法により、図3に示したメモリセ
ルを約1万6千個集積したセルアレイと、センスアン
プ、デコーダ等を備える強誘電体メモリを製作した。こ
の強誘電体メモリは、電源電圧2.5V、サイクル時間
100nsec以下で動作することを確認した。By the above method, a cell array in which about 16,000 memory cells shown in FIG. 3 were integrated, and a ferroelectric memory including a sense amplifier, a decoder, and the like were manufactured. It has been confirmed that this ferroelectric memory operates at a power supply voltage of 2.5 V and a cycle time of 100 nsec or less.
【0216】(第四の実施形態)次に、本発明の第四の
実施形態に係る強誘電体メモリまたはDRAMを図15
及び図16を参照して説明する。図15(A)は第2メ
タル配線を形成した後までのメモリセルの平面図であ
り、図15(B)は拡散層4以外の第1メタル配線7以
前に形成したデバイスを省略した平面図である。図16
は図15(A)のC−C線における断面図である。(Fourth Embodiment) Next, a ferroelectric memory or a DRAM according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. FIG. 15A is a plan view of the memory cell before the second metal wiring is formed, and FIG. 15B is a plan view omitting devices formed before the first metal wiring 7 other than the diffusion layer 4. It is. FIG.
FIG. 16 is a sectional view taken along line CC in FIG.
【0217】本実施形態では、セラミック薄膜容量30
を拡散層4に接続するプラグにおけるメタル配線とビア
の構造が第一の実施形態とは異なっている。すなわち、
第一の実施形態ではビア9の直上に容量下部コンタクト
12が形成されているが、本実施形態では、図16に示
すように、ビア9と容量下部コンタクト12は第2メタ
ル配線10の長さ方向において一定の間隔をあけて配置
されている。すなわち、容量下部コンタクト12はビア
9の直上には形成されていない。In this embodiment, the ceramic thin film capacitor 30
The structure of the metal wiring and the via in the plug that connects to the diffusion layer 4 is different from that of the first embodiment. That is,
In the first embodiment, the capacitor lower contact 12 is formed immediately above the via 9. However, in the present embodiment, as shown in FIG. They are arranged at regular intervals in the direction. That is, the capacitor lower contact 12 is not formed immediately above the via 9.
【0218】ビア9及び第2メタル配線10の形成プロ
セスによっては、ビア9上の第2メタル配線10にへこ
み等が生じることがある。このようにへこみが生じた平
坦でない第2メタル配線10上に容量下部コンタクト1
2や第2ビア20等を形成すると、良好な電気的接続が
得られないおそれがある。このため、このような場合に
は、本実施形態のように、ビア9の直上ではなく、ビア
9から一定の間隔だけ離れた位置に容量下部コンタクト
12等を形成することが望ましい。Depending on the process of forming the vias 9 and the second metal wirings 10, dents and the like may occur in the second metal wirings 10 on the vias 9. The capacitor lower contact 1 is formed on the uneven second metal wiring 10 having the dent.
If the second and second vias 20 are formed, good electrical connection may not be obtained. For this reason, in such a case, it is desirable to form the capacitor lower contact 12 and the like at a position separated from the via 9 by a certain distance, not directly above the via 9 as in the present embodiment.
【0219】また、図16に示したように、容量下部コ
ンタクト12はセラミック薄膜容量30の中央に位置し
ていない。また、セラミック薄膜容量30と第3メタル
配線18とを接続している容量上部コンタクト17は容
量下部コンタクト12の直上に配置されていない。容量
下部コンタクト12及び容量上部コンタクト17をこの
ように配置することにより、容量下部コンタクト12上
にへこみ等が生じても、セラミック薄膜容量30の特性
に悪影響を与えることはない。さらには、第3メタル配
線18と上部電極15との間の電気的接続にも悪影響を
与えることはない。また、セル面積を増加させることも
ない。As shown in FIG. 16, the lower capacitor contact 12 is not located at the center of the ceramic thin film capacitor 30. Further, the capacitor upper contact 17 connecting the ceramic thin film capacitor 30 and the third metal wiring 18 is not disposed immediately above the capacitor lower contact 12. By arranging the capacitor lower contact 12 and the capacitor upper contact 17 in this way, even if a dent or the like occurs on the capacitor lower contact 12, the characteristics of the ceramic thin film capacitor 30 are not adversely affected. Further, the electrical connection between the third metal wiring 18 and the upper electrode 15 is not adversely affected. Also, the cell area is not increased.
【0220】本実施形態に係るメモリは第一の実施形態
に係るメモリと同様な方法により製造することができ
る。The memory according to the present embodiment can be manufactured by the same method as the memory according to the first embodiment.
【0221】(第五の実施形態)次に、本発明の第五の
実施形態に係る強誘電体メモリまたはDRAMを図17
及び図18を参照して説明する。図17は本実施形態に
係る強誘電体メモリまたはDRAMのメモリセルを示し
た平面図であり、第2コンタクト21より下方の構造を
示したものである。第2コンタクト21よりも上方の構
造は図1(B)に示した構造と同様である。図18は図
17のD−D線における断面図である。(Fifth Embodiment) Next, a ferroelectric memory or a DRAM according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
18 and FIG. FIG. 17 is a plan view showing a memory cell of the ferroelectric memory or the DRAM according to the present embodiment, and shows a structure below the second contact 21. The structure above the second contact 21 is the same as the structure shown in FIG. FIG. 18 is a cross-sectional view taken along line DD of FIG.
【0222】本実施形態においては、セラミック薄膜容
量30と拡散層4とを接続するプラグにおいて、セラミ
ック薄膜容量30と第1メタル配線7とを接続せずに、
第2コンタクト21を介して第2メタル配線10と拡散
層4とを直接に接続している。In the present embodiment, in the plug for connecting the ceramic thin film capacitor 30 and the diffusion layer 4, the ceramic thin film capacitor 30 and the first metal wiring 7 are not connected.
The second metal wiring 10 and the diffusion layer 4 are directly connected via the second contact 21.
【0223】第一の実施形態では、セラミック薄膜容量
30と拡散層4とを接続する容量プラグとビット線の両
方に第1メタル配線7が用いられているため、容量プラ
グとビット線とは第1メタル配線7がエッチングにより
加工可能な間隔で離れている必要がある。これに対し
て、本実施形態では、セル内において第1メタル配線7
はビット線35としてのみ用いられているため、容量プ
ラグとビット線とが上記のような間隔で離れている必要
がなく、従って、セル面積を縮小させることが可能であ
る。In the first embodiment, since the first metal wiring 7 is used for both the capacitor plug connecting the ceramic thin film capacitor 30 and the diffusion layer 4 and the bit line, the capacitor plug and the bit line are not connected to each other. It is necessary that one metal wiring 7 is separated by an interval that can be processed by etching. On the other hand, in the present embodiment, the first metal wiring 7
Is used only as the bit line 35, the capacitor plug and the bit line do not need to be separated from each other at the above-described intervals, and therefore, the cell area can be reduced.
【0224】次に、本実施形態にかかるメモリの製造方
法を説明する。Next, a method for manufacturing a memory according to the present embodiment will be described.
【0225】先ず、第一の実施形態と同様に第1メタル
配線7及び第2層間絶縁膜8までを形成する。ただし、
容量を接続するためのコンタクトは形成しない。次に、
第2コンタクト21をエッチングにより開孔する。この
後、Ti、TiN等のバリアメタルを形成するが、第2
コンタクト21は特にアスペクト比が大きくなるため、
コリメータ・スパッタリングやCVD法のように埋め込
み性の良い成膜法により成膜することが望ましい。First, as in the first embodiment, the first metal wiring 7 and the second interlayer insulating film 8 are formed. However,
No contact for connecting the capacitor is formed. next,
The second contact 21 is opened by etching. Thereafter, a barrier metal such as Ti or TiN is formed.
Since the contact 21 has a particularly large aspect ratio,
It is desirable to form a film by a film forming method with good embedding property such as collimator sputtering or CVD method.
【0226】次に、コンタクト6を形成する場合と同様
に、タングステンプラグを形成する。第2コンタクト2
1と他の多層メタル配線におけるビアを同時に形成する
こともできる。このようにして形成した第2コンタクト
21の上に第2メタル配線10を形成する。以降の工程
は、第一の実施形態と同様である。Next, a tungsten plug is formed in the same manner as when the contact 6 is formed. Second contact 2
Vias for the first and other multi-layer metal wirings can be formed simultaneously. The second metal wiring 10 is formed on the second contact 21 thus formed. The subsequent steps are the same as in the first embodiment.
【0227】(第六の実施形態)次に本発明の第六の実
施形態に係る強誘電体メモリまたはDRAMを図19を
参照して説明する。(Sixth Embodiment) Next, a ferroelectric memory or a DRAM according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【0228】本実施形態に係るメモリセルは、セラミッ
ク薄膜容量30と拡散層4とを接続するプラグにおい
て、セラミック薄膜容量30と第1メタル配線7とを接
続しないことは第五の実施形態と同様であるが、図19
に示したように、第2メタル配線10はビア9とコンタ
クト6を介して拡散層4に接続している。The memory cell according to the present embodiment is similar to the fifth embodiment in that the plug connecting the ceramic thin film capacitor 30 and the diffusion layer 4 does not connect the ceramic thin film capacitor 30 and the first metal wiring 7. FIG. 19
2, the second metal wiring 10 is connected to the diffusion layer 4 via the via 9 and the contact 6.
【0229】本実施形態においても、第五の実施形態と
同様に、セル内において第1メタル配線7はビット線3
5としてのみ用いられているため、セル面積を縮小させ
ることが可能である。しかも、第五の実施形態とは異な
り第2コンタクト21を用いていないため、製造過程を
簡略化することができる。In this embodiment, as in the fifth embodiment, the first metal wiring 7 is connected to the bit line 3 in the cell.
Since only 5 is used, the cell area can be reduced. In addition, unlike the fifth embodiment, the second contact 21 is not used, so that the manufacturing process can be simplified.
【0230】次に、本実施形態に係るメモリの製造方法
を説明する。Next, a method for manufacturing a memory according to the present embodiment will be described.
【0231】第一の実施形態と同様に第1層間絶縁膜5
までを形成する。次に、第1メタル配線7を形成する
が、容量プラグの第1メタル配線7は形成しない(すな
わち、図19に示すように、拡散層4上には第1メタル
配線7は形成しない)。As in the first embodiment, the first interlayer insulating film 5
Form up to. Next, the first metal wiring 7 is formed, but the first metal wiring 7 of the capacitor plug is not formed (that is, the first metal wiring 7 is not formed on the diffusion layer 4 as shown in FIG. 19).
【0232】次いで、第1層間絶縁膜5及び第1メタル
配線7の上に、第2層間絶縁膜8を形成後、ビア9をエ
ッチングにより開孔する。Next, after forming the second interlayer insulating film 8 on the first interlayer insulating film 5 and the first metal wiring 7, the via 9 is opened by etching.
【0233】メモリセル以外の多層メタル配線において
は、第2層間絶縁膜8は第1メタル配線7までしかエッ
チングされないが、メモリセルでは第1層間絶縁膜5ま
でオーバーエッチングされる。In a multi-layer metal wiring other than a memory cell, the second interlayer insulating film 8 is etched only up to the first metal wiring 7, but in a memory cell, it is over-etched up to the first interlayer insulating film 5.
【0234】次に、コンタクト6を形成する場合と同様
に、タングステンプラグを形成する。このようにして形
成したビア9の上に第2メタル配線10を形成する。以
降の工程は、第一の実施形態と同様である。Next, a tungsten plug is formed in the same manner as when the contact 6 is formed. The second metal wiring 10 is formed on the via 9 thus formed. The subsequent steps are the same as in the first embodiment.
【0235】(第七の実施形態)次に、本発明の第七の
実施形態に係る強誘電体メモリまたはDRAMを図20
乃至図23を参照して説明する。図20は本実施形態に
おける強誘電体メモリまたはDRAMのメモリセルを示
した平面図であり、第1メタル配線よりも下方の構造を
示している。図21は図20のE−E線における断面図
である。(Seventh Embodiment) Next, a ferroelectric memory or a DRAM according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
23 will be described with reference to FIG. FIG. 20 is a plan view showing a memory cell of the ferroelectric memory or the DRAM in the present embodiment, and shows a structure below the first metal wiring. FIG. 21 is a sectional view taken along line EE in FIG.
【0236】本実施形態では、ビット線35としてシリ
サイド配線22を用いており、第1メタル配線7はセラ
ミック薄膜容量30と拡散層4とを接続するプラグにお
いてのみ用いている。このため、第五の実施形態と同様
に、セル面積を縮小させることが可能である。In the present embodiment, the silicide wiring 22 is used as the bit line 35, and the first metal wiring 7 is used only in the plug connecting the ceramic thin film capacitor 30 and the diffusion layer 4. Therefore, as in the fifth embodiment, the cell area can be reduced.
【0237】また、本実施形態では、第1メタル配線7
と第2メタル配線10をワード線33の裏打ち配線とし
て用いている。In this embodiment, the first metal wiring 7
And the second metal wiring 10 are used as a backing wiring for the word line 33.
【0238】図22は裏打ち配線とワード線33の接続
を示す回路図であり、図23は第1メタル配線7とワー
ド線33の接続部の平面図である。FIG. 22 is a circuit diagram showing the connection between the backing wiring and the word line 33. FIG. 23 is a plan view of the connection between the first metal wiring 7 and the word line 33.
【0239】ワード線33は主にポリシリコンからなる
ため、抵抗が高い。そのため、ワード線33に低抵抗の
メタル配線を裏打ちし、ワード線33の抵抗を下げるこ
とが一般に行われている。このような裏打ち配線は、通
常、1層のメタル配線を用いている。これに対して、本
実施形態においては、2層のメタル配線を裏打ち配線と
して用いることにより、セル面積を増加させることな
く、ワード線33の裏打ちを行なっている。The word line 33 has high resistance because it is mainly made of polysilicon. Therefore, it is common practice to lower the resistance of the word line 33 by backing a low-resistance metal wiring to the word line 33. Such a backing wiring usually uses a one-layer metal wiring. On the other hand, in the present embodiment, the word lines 33 are backed without increasing the cell area by using two layers of metal wirings as backing wirings.
【0240】さらに、図22に示したように、ワード線
33につながるアレイを2分割し、裏打ちするメタル配
線を分割したアレイで対称な構造とすることにより、雑
音を低減している。Further, as shown in FIG. 22, the array connected to the word line 33 is divided into two, and the metal wiring to be lined is divided into an array having a symmetrical structure to reduce noise.
【0241】次に、本実施形態に係るメモリの製造方法
を説明する。Next, a method for manufacturing a memory according to the present embodiment will be described.
【0242】先ず、第一の実施形態の場合と同様に、シ
リコン基板1上にトランジスタ部を形成する。層間絶縁
膜(図示せず)を形成した後、コンタクト6を開孔し、
WSi等でシリサイド配線22を形成する。この層間絶
縁膜上に第1層間絶縁膜5を形成し、その後、第2コン
タクト21を拡散層4上に開孔する。以降の過程は第一
の実施形態と同様である。First, as in the first embodiment, a transistor section is formed on a silicon substrate 1. After forming an interlayer insulating film (not shown), a contact 6 is opened,
The silicide wiring 22 is formed of WSi or the like. A first interlayer insulating film 5 is formed on this interlayer insulating film, and then a second contact 21 is opened on the diffusion layer 4. Subsequent processes are the same as in the first embodiment.
【0243】[0243]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
セラミック薄膜容量が、多層メタル配線の形成と同時に
形成されたビアとメタル配線とを積層した構造からなる
プラグを介して拡散層と接続される。このため、このよ
うな基本構成に基づき、容易に多層メタル配線を形成す
ることができ、かつ、容量素子の劣化も生じないセラミ
ック薄膜容量を用いた半導体装置を提供することができ
る。As described above, according to the present invention,
The ceramic thin film capacitor is connected to the diffusion layer via a plug having a structure in which a via and a metal wiring formed simultaneously with the formation of the multilayer metal wiring are stacked. Therefore, a semiconductor device using a ceramic thin film capacitor that can easily form a multilayer metal wiring based on such a basic structure and does not cause deterioration of the capacitor element can be provided.
【0244】その理由は、多層メタル配線形成後にセラ
ミック薄膜容量を形成するため、該セラミック薄膜容量
による高低差のために、多層メタル配線の形成が妨げら
れることがないからである。The reason is that since the ceramic thin film capacitor is formed after the formation of the multilayer metal wiring, the height difference due to the ceramic thin film capacitance does not hinder the formation of the multilayer metal wiring.
【0245】さらに、セラミック薄膜容量形成後にメタ
ル配線と基板との間のコンタクトの形成や、タングステ
ンプラグによるビアの形成の必要がないため、セラミッ
ク薄膜容量の劣化がない。Further, since there is no need to form a contact between the metal wiring and the substrate or to form a via with a tungsten plug after the formation of the ceramic thin film capacitor, there is no deterioration of the ceramic thin film capacitance.
【0246】また、多層メタル配線を形成後、かつ、セ
ラミック薄膜容量を形成する前に、水素アニールを行う
ことにより、トランジスタの劣化を低減することができ
る。By performing hydrogen annealing after the formation of the multilayer metal wiring and before the formation of the ceramic thin film capacitor, the deterioration of the transistor can be reduced.
【0247】また、本発明によれば、セラミック薄膜容
量を用いたメモリと大規模な論理回路とを低コストで同
一チップ上に混載した半導体装置が提供される。論理回
路部のプロセス・デバイスを何ら変更することなくセラ
ミック薄膜容量を形成できるため、既存の設計パラメー
タを使用できるからである。Further, according to the present invention, there is provided a semiconductor device in which a memory using a ceramic thin film capacitor and a large-scale logic circuit are mixed on the same chip at low cost. This is because the ceramic thin film capacitor can be formed without any change in the process device of the logic circuit portion, and the existing design parameters can be used.
【図1】図1(A)及び(B)は本発明の第1の実施形
態に係るメモリセルを示す平面図である。FIGS. 1A and 1B are plan views showing a memory cell according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1(A)のA−A線に沿った断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.
【図3】図1に示した第1の実施形態に係るメモリの回
路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of the memory according to the first embodiment shown in FIG. 1;
【図4】本発明の第1の実施形態に係るメモリの製造方
法を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing the method for manufacturing the memory according to the first embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第1の実施形態に係るメモリの製造方
法を示す断面図である。FIG. 5 is a sectional view showing the method of manufacturing the memory according to the first embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第1の実施形態に係るメモリの製造方
法を示す断面図である。FIG. 6 is a sectional view showing the method of manufacturing the memory according to the first embodiment of the present invention.
【図7】本発明の第1の実施形態に係るメモリにおける
プレート線の末端部の構造の一例を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating an example of a structure of a terminal portion of a plate line in the memory according to the first embodiment of the present invention.
【図8】本発明の第1の実施形態に係るメモリにおける
プレート線の末端部の構造の他の例を示す断面図であ
る。FIG. 8 is a cross-sectional view showing another example of the structure of the terminal portion of the plate line in the memory according to the first embodiment of the present invention.
【図9】本発明の第2の実施形態に係るメモリの断面図
である。FIG. 9 is a cross-sectional view of a memory according to a second embodiment of the present invention.
【図10】本発明の第2の実施形態に係るメモリにおけ
るプレート線の末端部の構造の一例を示す断面図であ
る。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating an example of a structure of a terminal portion of a plate line in a memory according to a second embodiment of the present invention.
【図11】本発明の第3の実施形態に係るメモリを示す
平面図である。FIG. 11 is a plan view showing a memory according to a third embodiment of the present invention.
【図12】図11のB−B線における断面図である。FIG. 12 is a sectional view taken along line BB in FIG. 11;
【図13】本発明の第3の実施形態に係るメモリにおけ
るプレート線の末端部の構造の一例を示す断面図であ
る。FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating an example of a structure of a terminal portion of a plate line in a memory according to a third embodiment of the present invention.
【図14】本発明の第3の実施形態に係るメモリにおけ
るプレート線の末端部の構造の他の例を示す断面図であ
る。FIG. 14 is a cross-sectional view showing another example of the structure of the terminal portion of the plate line in the memory according to the third embodiment of the present invention.
【図15】図15(A)及び(B)は本発明の第4の実
施形態に係るメモリを示す平面図である。FIGS. 15A and 15B are plan views showing a memory according to a fourth embodiment of the present invention.
【図16】図15(A)のC−C線における断面図であ
る。FIG. 16 is a cross-sectional view taken along line CC of FIG.
【図17】本発明の第5の実施形態に係るメモリを示す
平面図である。FIG. 17 is a plan view showing a memory according to a fifth embodiment of the present invention.
【図18】図17のD−D線における断面図である。18 is a sectional view taken along line DD in FIG.
【図19】本発明の第6の実施形態に係るメモリを示す
断面図である。FIG. 19 is a sectional view showing a memory according to a sixth embodiment of the present invention.
【図20】本発明の第7の実施形態に係るメモリを示す
平面図である。FIG. 20 is a plan view showing a memory according to a seventh embodiment of the present invention.
【図21】図20のE−E線における断面図である。21 is a sectional view taken along line EE in FIG. 20.
【図22】本発明の第7の実施形態に係るメモリの回路
ブロック図である。FIG. 22 is a circuit block diagram of a memory according to a seventh embodiment of the present invention.
【図23】本発明の第7の実施形態に係るメモリのワー
ド線とワード線裏打ち配線である第1メタル配線との接
続部を示す平面図である。FIG. 23 is a plan view showing a connection portion between a word line of a memory according to a seventh embodiment of the present invention and a first metal wiring serving as a word line backing wiring.
1 シリコン基板 2 シリコン酸化膜 3 ゲート 4 拡散層 5 第1層間絶縁膜 6 コンタクト 7 第1メタル配線 8 第2層間絶縁膜 9 ビア 10 第2メタル配線 11 第3層間絶縁膜 12 容量下部コンタクト 13 下部電極 14 セラミック薄膜 15 上部電極 16 第4層間絶縁膜 17 容量上部コンタクト 18 第3メタル配線 19 プレート線コンタクト 20 第2ビア 21 第2コンタクト 22 シリサイド配線 30 セラミック薄膜容量 31 選択トランジスタ 32 メモリセル 33 ワード線 34 プレート線 35 ビット線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 2 Silicon oxide film 3 Gate 4 Diffusion layer 5 1st interlayer insulation film 6 Contact 7 1st metal wiring 8 2nd interlayer insulation film 9 Via 10 2nd metal wiring 11 3rd interlayer insulation film 12 Capacitance lower contact 13 Lower part Electrode 14 Ceramic thin film 15 Upper electrode 16 Fourth interlayer insulating film 17 Capacitor upper contact 18 Third metal wiring 19 Plate line contact 20 Second via 21 Second contact 22 Silicide wiring 30 Ceramic thin film capacitor 31 Selection transistor 32 Memory cell 33 Word line 34 Plate line 35 Bit line
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 27/108 29/788 29/792 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/822 H01L 21/8242 H01L 21/8247 H01L 27/04 H01L 27/10 H01L 27/108 H01L 29/788 H01L 29/792 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 identification code FI H01L 27/108 29/788 29/792 (58) Investigated field (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/822 H01L 21 / 8242 H01L 21/8247 H01L 27/04 H01L 27/10 H01L 27/108 H01L 29/788 H01L 29/792
Claims (37)
と、セラミック薄膜容量を有する半導体装置において、 前記セラミック薄膜容量は、下部電極、セラミック薄
膜、上部電極がこの順に積層されてなり、 前記下部電極、前記セラミック薄膜及び前記上部電極が
前記メタル配線よりも上部に形成されており、 前記セラミック薄膜容量の下部電極と前記セラミック薄
膜容量の下方に位置するメタル配線とを接続するコンタ
クトと、前記メタル配線の下方に形成されているビアと
は、前記メタル配線を介して、間隔をあけて配置されて
いる半導体装置。1. A semiconductor device having a substrate, at least one layer of metal wiring, and a ceramic thin film capacitor, wherein the ceramic thin film capacitor is formed by stacking a lower electrode, a ceramic thin film, and an upper electrode in this order. A contact connecting the lower electrode of the ceramic thin film capacitor and a metal wire located below the ceramic thin film capacitor, wherein the ceramic thin film and the upper electrode are formed above the metal wiring; And a via formed below the semiconductor device is spaced from the via via the metal wiring.
と、セラミック薄膜容量を有する半導体装置において、 前記セラミック薄膜容量は、下部電極、セラミック薄
膜、上部電極がこの順に積層されてなり、 前記下部電極、前記セラミック薄膜及び前記上部電極が
前記メタル配線よりも上部に形成されており、 前記セラミック薄膜容量と前記基板との間には少なくと
も二層のメタル配線が形成されており、上方のメタル配
線はコンタクトを介して前記基板と直接接続されている
半導体装置。2. A semiconductor device having a substrate, at least one layer of metal wiring, and a ceramic thin film capacitor, wherein the ceramic thin film capacitor is formed by laminating a lower electrode, a ceramic thin film, and an upper electrode in this order. The ceramic thin film and the upper electrode are formed above the metal wiring, at least two layers of metal wiring are formed between the ceramic thin film capacitor and the substrate, and the upper metal wiring is A semiconductor device directly connected to the substrate via a contact;
と、セラミック薄膜容量を有する半導体装置において、 前記セラミック薄膜容量は、下部電極、セラミック薄
膜、上部電極がこの順に積層されてなり、 前記下部電極、前記セラミック薄膜及び前記上部電極が
前記メタル配線よりも上部に形成されており、 前記セラミック薄膜容量の上方にプレート線裏打ち配線
が形成されている半導体装置。3. A semiconductor device having a substrate, at least one layer of metal wiring, and a ceramic thin film capacitor, wherein the ceramic thin film capacitor is formed by laminating a lower electrode, a ceramic thin film, and an upper electrode in this order. A semiconductor device, wherein the ceramic thin film and the upper electrode are formed above the metal wiring, and a plate line backing wiring is formed above the ceramic thin film capacitor.
と、セラミック薄膜容量を有する半導体装置において、 前記セラミック薄膜容量は、下部電極、セラミック薄
膜、上部電極がこの順に積層されてなり、 前記下部電極、前記セラミック薄膜及び前記上部電極が
前記メタル配線よりも上部に形成されており、 ワード線の裏打ち配線が、前記セラミック薄膜容量より
も下方のメタル配線により形成されている半導体装置。4. A semiconductor device having a substrate, at least one layer of metal wiring, and a ceramic thin film capacitor, wherein the ceramic thin film capacitor is formed by laminating a lower electrode, a ceramic thin film, and an upper electrode in this order. , the ceramic thin film and said upper electrode are formed in the upper than the metal wiring, backing lines of the word lines, the ceramic thin film capacitor semiconductor device which is formed by a metal wiring lower than.
とも2層のメタル配線により形成されていることを特徴
とする請求項4に記載の半導体装置。5. The semiconductor device according to claim 4, wherein the backing wiring of the adjacent word line is formed by at least two layers of metal wiring.
のメタル配線が、メモリアルアレイ内において少なくと
も1箇所で交差されていることを特徴とする請求項5に
記載の半導体装置。6. The semiconductor device according to claim 5, wherein two layers of metal wiring forming the word line backing wiring cross at least one point in the memorial array.
と、セラミック薄膜容量を有する半導体において前記セ
ラミック薄膜容量は、下部電極、セラミック薄膜、上部
電極がこの順に積層されてなり、 前記下部電極、前記セラミック薄膜及び前記上部電極が
前記メタル配線よりも上部に形成されており、 前記セラミック薄膜容量の上方には層間絶縁膜を介して
メタル配線が形成されており、前記メタル配線は、その
末端において、前記層間絶縁膜及び前記セラミック薄膜
容量の下方に形成された層間絶縁膜の双方にわたって形
成された凹部を介して、前記セラミック薄膜容量の下方
に形成されたメタル配線または基板と接続されている半
導体装置。7. A semiconductor having a substrate, at least one layer of metal wiring, and a ceramic thin film capacitor, wherein the ceramic thin film capacitor is formed by stacking a lower electrode, a ceramic thin film, and an upper electrode in this order. A ceramic thin film and the upper electrode are formed above the metal wiring; a metal wiring is formed above the ceramic thin film capacitor via an interlayer insulating film; A semiconductor device connected to a metal wiring or a substrate formed below the ceramic thin film capacitor via a recess formed over both the interlayer insulating film and the interlayer insulating film formed below the ceramic thin film capacitor; .
と、セラミック薄膜容量を有する半導体装置において、 前記セラミック薄膜容量は、下部電極、セラミック薄
膜、上部電極がこの順に積層されてなり、 前記下部電極、前記セラミック薄膜及び前記上部電極が
前記メタル配線よりも上部に形成されており、 前記セラミック薄膜容量の上方には層間絶縁膜を介して
メタル配線が形成されており、前記メタル配線は、その
末端において、前記層間絶縁膜に形成された凹部を介し
て、前記セラミック薄膜容量の下方に形成されたビアに
接続され、前記ビアを介して、前記セラミック薄膜容量
の下方に形成されたメタル配線または前記基板と接続さ
れている半導体装置。8. A semiconductor device having a substrate, at least one layer of metal wiring, and a ceramic thin film capacitor, wherein the ceramic thin film capacitor is formed by stacking a lower electrode, a ceramic thin film, and an upper electrode in this order. The ceramic thin film and the upper electrode are formed above the metal wiring; a metal wiring is formed above the ceramic thin film capacitor via an interlayer insulating film; In the method described above, the semiconductor device is connected to a via formed below the ceramic thin film capacitor via a concave portion formed in the interlayer insulating film, and a metal wiring or the metal wire formed below the ceramic thin film capacitor via the via. A semiconductor device connected to a substrate.
と、セラミック薄膜容量を有する半導体装置において、 前記セラミック薄膜容量は、下部電極、セラミック薄
膜、上部電極がこの順に積層されてなり、 前記下部電極、前記セラミック薄膜及び前記上部電極が
前記メタル配線よりも上部に形成されており、 前記セラミック薄膜容量の上方には層間絶縁膜を介して
メタル配線が形成されており、前記メタル配線は、その
末端において、前記層間絶縁膜及び前記セラミック薄膜
容量のセラミック薄膜の双方にわたって形成された凹部
を介して、前記セラミック薄膜容量の下部電極に接続さ
れ、前記下部電極を介して、前記セラミック薄膜容量の
下方に形成されたビアに接続され、前記ビアを介して、
前記セラミック薄膜容量の下方に形成されたメタル配線
または前記基板と接続されている半導体装置。9. A semiconductor device having a substrate, at least one layer of metal wiring, and a ceramic thin film capacitor, wherein the ceramic thin film capacitor is formed by laminating a lower electrode, a ceramic thin film, and an upper electrode in this order. The ceramic thin film and the upper electrode are formed above the metal wiring; a metal wiring is formed above the ceramic thin film capacitor via an interlayer insulating film; At a lower portion of the ceramic thin film capacitor, connected to a lower electrode of the ceramic thin film capacitor via a concave portion formed over both the interlayer insulating film and the ceramic thin film of the ceramic thin film capacitor. Connected to the formed via, via said via,
A semiconductor device connected to the metal wiring formed under the ceramic thin film capacitor or the substrate.
と、セラミック薄膜容量を有する半導体装置において、 前記セラミック薄膜容量は、下部電極、セラミック薄
膜、上部電極がこの順に積層されてなり、 前記下部電極、前記セラミック薄膜及び前記上部電極が
前記メタル配線よりも上部に形成されており、 前記セラミック薄膜容量の上部電極は、その末端におい
て、前記セラミック薄膜容量のセラミック薄膜及び前記
セラミック薄膜容量の下方に形成された層間絶縁膜の双
方にわたって形成された凹部を介して、前記セラミック
薄膜容量の下方に形成されたメタル配線または前記基板
と接続されている半導体装置。10. A semiconductor device having a substrate, at least one layer of metal wiring, and a ceramic thin film capacitor, wherein the ceramic thin film capacitor is formed by stacking a lower electrode, a ceramic thin film, and an upper electrode in this order. The ceramic thin film and the upper electrode are formed above the metal wiring, and the upper electrode of the ceramic thin film capacitor is formed at its end below the ceramic thin film of the ceramic thin film capacitor and the ceramic thin film capacitor. A semiconductor device connected to a metal wiring formed below the ceramic thin film capacitor or to the substrate via a concave portion formed over both of the formed interlayer insulating films.
と、セラミック薄膜容量を有する半導体装置において、 前記セラミック薄膜容量は、下部電極、セラミック薄
膜、上部電極がこの順に積層されてなり、 前記下部電極、前記セラミック薄膜及び前記上部電極が
前記メタル配線よりも上部に形成されており、 前記セラミック薄膜容量の上部電極は、その末端におい
て、前記セラミック薄膜容量のセラミック薄膜に形成さ
れた凹部を介して、前記セラミック薄膜容量の下部電極
に接続され、前記下部電極を介して、前記セラミック薄
膜容量の下方に形成されたビアに接続され、前記ビアを
介して、前記セラミック薄膜容量の下方に形成されたメ
タル配線または前記基板と接続されている半導体装置。11. A semiconductor device having a substrate, at least one layer of metal wiring, and a ceramic thin film capacitor, wherein the ceramic thin film capacitor is formed by laminating a lower electrode, a ceramic thin film, and an upper electrode in this order. The ceramic thin film and the upper electrode are formed above the metal wiring, and the upper electrode of the ceramic thin film capacitor is formed at a terminal thereof through a recess formed in the ceramic thin film of the ceramic thin film capacitor. Metal connected to the lower electrode of the ceramic thin film capacitor, connected to the via formed below the ceramic thin film capacitor via the lower electrode, and formed below the ceramic thin film capacitor via the via A semiconductor device connected to a wiring or the substrate;
極のうち、少なくとも一方の電極が配線を介して前記基
板と接続されており、前記配線が少なくとも1層のメタ
ル配線を含むことを特徴とする請求項1乃至11の何れ
か一項に記載の半導体装置。12. The method according to claim 1, wherein at least one of the electrodes constituting the ceramic thin film capacitor is connected to the substrate via a wiring, and the wiring includes at least one metal wiring. 12. The semiconductor device according to any one of items 1 to 11.
配線と介して接続されており、 前記配線は、メタル配線と前記基板とを接続するコンタ
クト、メタル配線、該メタル配線と前記セラミック薄膜
容量の1つの電極とを接続するビアを積層した構造、ま
たは、メタル配線と前記セラミック薄膜容量の一つの電
極との間に少なくとも1つのメタル配線及びビアが積層
された構造を有することを特徴とする請求項1乃至11
の何れか一項に記載の半導体装置。13. The ceramic thin film capacitor is connected to the substrate via a wiring, wherein the wiring is a contact connecting a metal wiring to the substrate, a metal wiring, and one of the metal wiring and the ceramic thin film capacitor. A structure having a structure in which vias connecting two electrodes are stacked, or a structure in which at least one metal wiring and a via are stacked between a metal wiring and one electrode of the ceramic thin film capacitor. 1 to 11
The semiconductor device according to claim 1.
一方の電極が配線を介して前記基板と接続されており、 前記配線は、 少なくとも1層のメタル配線と、 前記メタル配線よりも後に形成されたコンタクトであっ
て、前記セラミック薄膜容量の電極の1つまたは前記の
メタル配線の何れか一方と前記基板とを接続するコンタ
クトと、 を含む構造であることを特徴とする請求項11乃至13
の何れか一項に記載の半導体装置。14. At least one electrode of the ceramic thin film capacitor is connected to the substrate via a wiring, wherein the wiring is at least one layer of metal wiring and a contact formed after the metal wiring. 14. A structure comprising: a contact for connecting one of the electrodes of the ceramic thin film capacitor or the metal wiring to the substrate.
The semiconductor device according to claim 1.
一方の電極が配線を介して前記基板と接続されており、 前記配線は、少なくとも一つのコンタクトまたはビアを
直接積層した構造を有することを特徴とする請求項1乃
至14の何れか一項に記載の半導体装置。15. The method according to claim 1, wherein at least one electrode of the ceramic thin film capacitor is connected to the substrate via a wiring, and the wiring has a structure in which at least one contact or via is directly laminated. 15. The semiconductor device according to any one of items 1 to 14.
くとも一層のメタル配線がさらに形成されていることを
特徴とする請求項1乃至15の何れか一項に記載の半導
体装置。16. The semiconductor device according to claim 1, wherein at least one layer of metal wiring is further formed above the ceramic thin film capacitor.
されたメタル配線は、少なくとも前記セラミック薄膜容
量を含むメモリセルを備えたメモリのプレート線として
のみ用いられることを特徴とする請求項1乃至16の何
れか一項に記載の半導体装置。17. The method according to claim 1, wherein the metal wiring formed above the ceramic thin film capacitor is used only as a plate line of a memory having at least a memory cell including the ceramic thin film capacitor. The semiconductor device according to claim 1.
を前記メタル配線または前記基板と接続するビアまたは
コンタクトが前記セラミック薄膜容量の中央から偏心し
て配置されていることを特徴とする請求項1乃至17の
何れか一項に記載の半導体装置。18. The semiconductor device according to claim 1, wherein a via or a contact for connecting one of the electrodes of the ceramic thin film capacitor to the metal wiring or the substrate is eccentrically arranged from the center of the ceramic thin film capacitor. 18. The semiconductor device according to claim 17.
されているコンタクトは前記セラミック薄膜容量の下部
に形成されているコンタクトとは偏心して配置されてい
ることを特徴とする請求項1乃至18の何れか一項に記
載の半導体装置。19. The method according to claim 1, wherein the contact formed on the upper portion of the ceramic thin film capacitor is eccentrically arranged with respect to the contact formed on the lower portion of the ceramic thin film capacitor. The semiconductor device according to claim 1.
部電極は下部電極よりも小さい面積を有して積層されて
いることを特徴とする請求項1乃至19の何れか一項に
記載の半導体装置。20. The semiconductor device according to claim 1, wherein the upper electrode forming the ceramic thin film capacitor is stacked with a smaller area than the lower electrode.
と、 前記層間絶縁膜と前記下部電極の双方の全面を覆うセラ
ミック薄膜と、 前記下部電極の少なくとも一部を覆うように、前記セラ
ミック薄膜上に形成されている上部電極と、 からなるものであることを特徴とする請求項1乃至19
の何れか一項に記載の半導体装置。21. A ceramic thin film capacitor comprising: a plurality of lower electrodes formed at intervals on an interlayer insulating film; a ceramic thin film covering an entire surface of both the interlayer insulating film and the lower electrode; 20. An upper electrode formed on the ceramic thin film so as to cover at least a part of the ceramic thin film.
The semiconductor device according to claim 1.
層間絶縁膜との間に拡散バリア膜が形成されていること
を特徴とする請求項1乃至21の何れか一項に記載の半
導体装置。22. The semiconductor device according to claim 1, wherein a diffusion barrier film is formed between the ceramic thin film capacitor and an interlayer insulating film therebelow.
銅を主成分とするものであることを特徴とする請求項1
乃至22の何れか一項に記載の半導体装置。23. The method according to claim 1, wherein the metal wiring is mainly composed of aluminum or copper.
23. The semiconductor device according to claim 22.
を前記メタル配線または前記基板と接続するビアまたは
コンタクトがタングステンを主成分とするものであるこ
とを特徴とする請求項1乃至23の何れか一項に記載の
半導体装置。24. The method according to claim 1, wherein a via or a contact for connecting one of the electrodes of the ceramic thin film capacitor to the metal wiring or the substrate is mainly made of tungsten. A semiconductor device according to claim 1.
導電性窒化物を含むものであることを特徴とする請求項
1乃至24の何れか一項に記載の半導体装置。25. The semiconductor device according to claim 1, wherein the lower electrode of the ceramic thin film capacitor contains a conductive nitride.
タンタルまたは窒化タングステンであることを特徴とす
る請求項25に記載の半導体装置。26. The semiconductor device according to claim 25, wherein the conductive nitride is titanium nitride, tantalum nitride, or tungsten nitride.
前記導電性窒化物を含む層と貴金属層とを積層したもの
であることを特徴とする請求項25または26に記載の
半導体装置。27. The semiconductor device according to claim 25, wherein the lower electrode of the ceramic thin film capacitor is formed by laminating a layer containing the conductive nitride and a noble metal layer.
ルテニウムもしくはこれらの合金、またはこれらを積層
したものであることを特徴とする請求項27に記載の半
導体装置。28. The method according to claim 28, wherein the noble metal layer is formed of platinum, iridium,
28. The semiconductor device according to claim 27, wherein the semiconductor device is ruthenium, an alloy thereof, or a laminate thereof.
る第一の過程と、 前記第一の過程の後にセラミック薄膜容量を形成する第
二の過程と、 を含む半導体装置の製造方法であって、 前記セラミック薄膜容量は下部電極を形成する第一の過
程と、 前記下部電極上にセラミック薄膜を形成する第二の過程
と、 前記セラミック薄膜上に上部電極を形成する第三の過程
と、 前記下部電極、前記セラミック薄膜及び前記上部電極を
エッチングする第四の過程と、 から形成されるものである半導体装置の製造方法。29. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a first step of forming at least one layer of metal wiring; and a second step of forming a ceramic thin film capacitor after the first step. A first step of forming a lower electrode on the ceramic thin film capacitor; a second step of forming a ceramic thin film on the lower electrode; a third step of forming an upper electrode on the ceramic thin film; A fourth step of etching the electrode, the ceramic thin film, and the upper electrode.
る第一の過程と、 前記第一の過程の後にセラミック薄膜容量を形成する第
二の過程と、 を含む半導体装置の製造方法であって、 前記セラミック薄膜容量は、 下部電極を成膜し、これをエッチングする第一の過程
と、 前記下部電極上にセラミック薄膜を形成する第二の過程
と、 前記セラミック薄膜上に上部電極を成膜し、これをエッ
チングする第三の過程と、 から形成されるものであり、 前記セラミック薄膜は化学的気相成長により摂氏500
度以下の温度で形成されるものである半導体装置の製造
方法。30. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a first step of forming at least one layer of metal wiring; and a second step of forming a ceramic thin film capacitor after the first step. The ceramic thin film capacitor comprises: a first step of forming a lower electrode and etching the lower electrode; a second step of forming a ceramic thin film on the lower electrode; and forming an upper electrode on the ceramic thin film. And a third step of etching the same. The ceramic thin film is formed by chemical vapor deposition at 500 degrees Celsius.
A method for manufacturing a semiconductor device, which is formed at a temperature equal to or lower than a temperature.
間絶縁膜との間に拡散バリア膜を形成する第三の過程を
さらに備えることを特徴とする請求項30に記載の半導
体装置の製造方法。31. A lower electrode and a layer below said lower electrode
The third process of forming a diffusion barrier film between
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 30, further comprising :
くとも1層のメタル配線をさらに形成する第三の過程を
さらに備えることを特徴とする請求項30に記載の半導
体装置の製造方法。32. A small capacitor is provided above the ceramic thin film capacitor.
At least the third process to further form one layer of metal wiring
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 30, further comprising :
される前記メタル配線は還元性の弱い雰囲気で形成され
ることを特徴とする請求項32に記載の半導体装置の製
造方法。33. The method according to claim 32, wherein the metal wiring formed above the ceramic thin film capacitor is formed in an atmosphere having a low reducing property.
る第一の過程と、 前記第一の過程の後にセラミック薄膜容量を形成する第
二の過程と、 前記セラミック薄膜容量上に層間絶縁膜を形成する第三
の過程と、 前記層間絶縁膜を介して前記セラミック薄膜容量に接続
する第一のメタル配線を形成する第四の過程とを備え、 前記第一のメタル配線は、その末端においては、前記層
間絶縁膜及び前記セラミック薄膜容量の下方に形成され
た層間絶縁膜の双方にわたって、前記セラミック薄膜容
量の下方に形成された第二のメタル配線に至る凹部を形
成した後に、前記凹部内に形成されるものである半導体
装置の製造方法。34. A first step of forming at least one layer of metal wiring, a second step of forming a ceramic thin film capacitor after the first step, and forming an interlayer insulating film on the ceramic thin film capacitor And a fourth step of forming a first metal wiring connected to the ceramic thin-film capacitor via the interlayer insulating film, wherein the first metal wiring has After forming a recess reaching the second metal wiring formed below the ceramic thin film capacitor over both the interlayer insulating film and the interlayer insulating film formed below the ceramic thin film capacitor, it is formed in the recess. Of manufacturing a semiconductor device.
る第一の過程と、 前記第一の過程の後にセラミック薄膜容量を形成する第
二の過程と、 前記セラミック薄膜容量上に層間絶縁膜を形成する第三
の過程と、 前記層間絶縁膜を介して前記セラミック薄膜容量に接続
する第一のメタル配線を形成する第四の過程と、を備
え、 前記第一のメタル配線は、その末端においては、前記層
間絶縁膜に凹部を形成した後に、前記凹部内に形成さ
れ、前記第一のメタル配線は、前記セラミック薄膜の下
方に形成された第二のメタル配線と接続されている半導
体装置の製造方法。35. A first step of forming at least one layer of metal wiring, a second step of forming a ceramic thin film capacitor after the first step, and forming an interlayer insulating film on the ceramic thin film capacitor And a fourth step of forming a first metal wiring connected to the ceramic thin film capacitor via the interlayer insulating film, wherein the first metal wiring has Manufacturing a semiconductor device formed in the recess after forming a recess in the interlayer insulating film, wherein the first metal wiring is connected to a second metal wiring formed below the ceramic thin film; Method.
る第一の過程と、 前記第一の過程の後にセラミック薄膜容量を形成する第
二の過程と、 を含む半導体装置の製造方法であって、 前記セラミック薄膜容量の上部電極は、その末端におい
ては、前記セラミック膜及び前記セラミック薄膜容量の
下方に形成された層間絶縁膜の双方にわたって、前記セ
ラミック薄膜容量の下方に形成された第二のメタル配線
に至る凹部を形成した後に、前記凹部内に形成されるも
のである半導体装置の製造方法。36. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a first step of forming at least one layer of metal wiring; and a second step of forming a ceramic thin film capacitor after the first step. The upper electrode of the ceramic thin film capacitor has a second metal wiring formed below the ceramic thin film capacitor at both ends of the upper electrode over both the ceramic film and the interlayer insulating film formed below the ceramic thin film capacitor. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the semiconductor device is formed in the concave portion after forming the concave portion leading to.
る第一の過程と、 前記第一の過程の後にセラミック薄膜容量を形成する第
二の過程と、 を含む半導体装置の製造装置であって、 前記セラミック薄膜容量の上部電極は、その末端におい
ては、前記セラミック膜に凹部を形成した後に、前記凹
部内に形成され、前記上部電極は、前記セラミック薄膜
容量の下部電極及び前記下部電極の下方に形成されたビ
アを介して、前記セラミック薄膜容量の下方に形成され
た第二のメタル配線と接続されているものである半導体
の製造方法。37. An apparatus for manufacturing a semiconductor device, comprising: a first step of forming at least one layer of metal wiring; and a second step of forming a ceramic thin film capacitor after the first step. The upper electrode of the ceramic thin film capacitor is formed in the end after forming a concave portion in the ceramic film at the end thereof, and the upper electrode is formed below the lower electrode and the lower electrode of the ceramic thin film capacitor. A method of manufacturing a semiconductor, wherein the semiconductor is connected to a second metal wiring formed below the ceramic thin film capacitor via the formed via.
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JPH11317500A (en) | 1999-11-16 |
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