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JPH0823079A - Semiconductor integrated circuit device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device and manufacture thereof

Info

Publication number
JPH0823079A
JPH0823079A JP6156849A JP15684994A JPH0823079A JP H0823079 A JPH0823079 A JP H0823079A JP 6156849 A JP6156849 A JP 6156849A JP 15684994 A JP15684994 A JP 15684994A JP H0823079 A JPH0823079 A JP H0823079A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
insulating film
electrode
semiconductor region
forming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6156849A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Kuroda
謙一 黒田
Takuya Fukuda
琢也 福田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP6156849A priority Critical patent/JPH0823079A/en
Publication of JPH0823079A publication Critical patent/JPH0823079A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Abstract

PURPOSE:To easily manufacture a semiconductor integrated circuit device equipped with ferroelectric capacitors high in degree of integration and in characteristics by a method wherein a second insulating film provided with a surface which is kept in contact with the side wall of a first electrode and flush with it is provided onto the selective region of a first insulating film. CONSTITUTION:A second insulating film 8 of a ferroelectric capacitor is provided with a surface flush with that of a first electrode 16 in the selective region of a first insulating film 7. Therefore, even if the first electrode 16 is formed of a single-layered film of platinum or the like hard to process or a laminated film whose surface layer is formed of Pt, the first electrode 16 can be patterned as prescribed in form and size conforming to a groove without an etching process through a method that the first electrode 16 is buried in the groove cut in the second insulating film 8 by fine processing. By this setup, ferroelectric capacitors can be provided high in degree of integration in a region of small area, so that a semiconductor integrated circuit device provided with ferroelectric capacitors high in degree of integration can be easily manufactured.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置お
よびその製造技術に関し、特に、強誘電体キャパシタを
有する不揮発性RAM(Random Access Memory)を備え
ている半導体集積回路装置に適用して有効な技術に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device and a manufacturing technique thereof, and is particularly effective when applied to a semiconductor integrated circuit device provided with a nonvolatile RAM (Random Access Memory) having a ferroelectric capacitor. Related technology.

【0002】[0002]

【従来の技術】不揮発性RAMは、LSI(Large Scal
e Integrated Circuit)メモリの一種であり、読み出
し、書き込みが自由にでき、大量のデータを記憶するこ
とができる。
2. Description of the Related Art Nonvolatile RAM is an LSI (Large Scal).
e Integrated Circuit) A type of memory that can be freely read and written and can store a large amount of data.

【0003】前記不揮発性RAMは、2つの電極とこれ
に挟まれた強誘電体膜からなる強誘電体キャパシタを記
憶素子としているもので、スイッチMISFETと前記
スイッチMISFETに接続された前記強誘電体キャパ
シタから構成されており、1つの前記強誘電体キャパシ
タが1ビットに対応しているものである。
The non-volatile RAM uses a ferroelectric capacitor composed of two electrodes and a ferroelectric film sandwiched between the electrodes as a memory element, and includes a switch MISFET and the ferroelectric substance connected to the switch MISFET. It is composed of a capacitor, and one of the ferroelectric capacitors corresponds to one bit.

【0004】そして、前記強誘電体キャパシタにおける
2つの前記電極に加える電圧の向きによって、前記強誘
電体膜に生ずる自発分極の向きを変えることで“1”と
“0”の情報を記憶する。
Information of "1" and "0" is stored by changing the direction of spontaneous polarization generated in the ferroelectric film according to the direction of voltage applied to the two electrodes in the ferroelectric capacitor.

【0005】また、前記強誘電体膜に生ずる自発分極の
向きは、2つの前記電極に加える電圧を取り去っても残
っているので、不揮発的に前記情報を記憶できる。
Since the direction of the spontaneous polarization generated in the ferroelectric film remains even after the voltage applied to the two electrodes is removed, the information can be stored in a nonvolatile manner.

【0006】日経マイクロデバイスの1991年3月号
の83頁と84頁および日経マイクロデバイスの199
2年1月号の111頁から116頁に記載されている不
揮発性RAMの製造方法は、スイッチMISFETを形
成した後、前記スイッチMISFETの上部に絶縁膜を
介して白金からなる第1の導電膜を堆積後、前記第1の
導電膜をパターニングして第1の電極を形成する。次
に、前記第1の電極の上部にチタン酸ジルコン酸鉛(P
ZT)などからなる強誘電体膜を形成した後、前記強誘
電体膜の上部に第2の導電膜を堆積後、前記第2の導電
膜をパターニングして第2の電極を形成する。
Nikkei Microdevices March 1991 page 83 and 84 and Nikkei Microdevices 199
The method for manufacturing a non-volatile RAM described in pages 111 to 116 of the January 2, 2012 issue is a method of forming a switch MISFET and then forming a first conductive film made of platinum via an insulating film on the switch MISFET. And then the first conductive film is patterned to form a first electrode. Next, lead zirconate titanate (P
After forming a ferroelectric film made of ZT) or the like, a second conductive film is deposited on the ferroelectric film, and then the second conductive film is patterned to form a second electrode.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述した不
揮発性RAMの製造方法では、以下に述べるような種々
の問題点があることを本発明者は見い出した。
However, the present inventor has found that the above-mentioned method for manufacturing a nonvolatile RAM has various problems as described below.

【0008】(1)前記第1の電極が微細化できないと
いう問題点がある。
(1) There is a problem that the first electrode cannot be miniaturized.

【0009】すなわち、前記不揮発性RAMの集積度を
上げるには、ダイナミックRAMの場合と同じように強
誘電体キャパシタの微細化が必要である。前記強誘電体
キャパシタの微細化とは、前記第1の電極と前記第2の
電極の微細加工を行うことである。通常の半導体集積回
路装置の製造工程では、塩素などのハロゲンを含むガス
を使用したドライエッチング法によって電極の加工を行
っている。これは、前記半導体集積回路装置で使用する
シリコンやアルミニウムなどの導電膜にはハロゲン化物
が存在するので、これを利用してエッチングを行う。
That is, in order to increase the degree of integration of the nonvolatile RAM, it is necessary to miniaturize the ferroelectric capacitor as in the case of the dynamic RAM. The miniaturization of the ferroelectric capacitor means microfabrication of the first electrode and the second electrode. In the usual manufacturing process of semiconductor integrated circuit devices, electrodes are processed by a dry etching method using a gas containing halogen such as chlorine. Since halide exists in the conductive film such as silicon or aluminum used in the semiconductor integrated circuit device, etching is performed using this halide.

【0010】ところで、前記強誘電体キャパシタの前記
第1の電極に使用する白金は、前述したようにもともと
他のものと反応しにくいので、前記第1の電極として使
用している。このために、前記半導体集積回路装置の製
造工程のようにハロゲン化物を利用したドライエッチン
グをそのまま使用することができない。そこで、イオン
ミリング法を用いて物理的な衝突によって前記第1の電
極に使用している白金を加工している。このため、前記
第1の電極に使用している白金の微細加工は難しく、さ
らに前記第1の電極の下部の絶縁膜に対するダメージも
生ずるという問題点がある。
By the way, platinum used for the first electrode of the ferroelectric capacitor is used as the first electrode because it is difficult to react with other substances as described above. Therefore, dry etching using a halide cannot be used as it is as in the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device. Therefore, the platinum used for the first electrode is processed by physical collision using the ion milling method. Therefore, it is difficult to finely process the platinum used for the first electrode, and further, there is a problem that the insulating film below the first electrode is damaged.

【0011】さらにハロゲンガスによる反応性イオンエ
ッチング法による試みもあるが、前記第1の電極の側面
および上部に堆積物が形成されるので、前記堆積物を取
り除く必要があるが、前記堆積物の除去の際にゴミが発
生するという問題点がある。
Further, there has been an attempt by a reactive ion etching method using a halogen gas, but since a deposit is formed on the side surface and the upper part of the first electrode, it is necessary to remove the deposit. There is a problem that dust is generated during the removal.

【0012】(2)前記第1の電極の端部における段差
での前記強誘電体膜の膜質の劣化が生ずるという問題点
がある。
(2) There is a problem that the film quality of the ferroelectric film is deteriorated at the step at the end of the first electrode.

【0013】すなわち、前記絶縁膜の上に前記第1の導
電膜を堆積した後に前記第1の電極をパターニングする
製造方法では、前記第1の電極の端部に前記第1の電極
の膜厚に相当する段差ができる。前記段差は通常100
〜200nmである。PZTなどの強誘電体膜は複合材
料であり、前記強誘電体膜はCVD法、ゾル・ゲル法ま
たはスパッタリング法などにより堆積されている。
That is, in the manufacturing method of patterning the first electrode after depositing the first conductive film on the insulating film, the film thickness of the first electrode is formed on the end portion of the first electrode. There is a step corresponding to. The step is usually 100
~ 200 nm. The ferroelectric film such as PZT is a composite material, and the ferroelectric film is deposited by the CVD method, the sol-gel method, the sputtering method, or the like.

【0014】前述した諸方法によって形成された堆積膜
は下地に段差部が存在すると、前記段差部での膜質が平
坦部に比べて劣化するという問題点がある。前記強誘電
体膜における劣化は比誘電率の低下、自発分極の低下、
分局の反転回数の減少およびリーク電流の増加などを生
ずるという問題点がある。
The deposited film formed by the above-mentioned methods has a problem that if there is a stepped portion in the base, the film quality at the stepped portion is deteriorated as compared with the flat portion. Deterioration in the ferroelectric film is a decrease in relative permittivity, a decrease in spontaneous polarization,
There is a problem that the number of times of inversion of the branch is decreased and the leak current is increased.

【0015】本発明の一つの目的は、高集積化されしか
も高特性の強誘電体キャパシタを備えている半導体集積
回路装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device which is highly integrated and is provided with a ferroelectric capacitor having high characteristics.

【0016】本発明の他の目的は、高集積化されしかも
高特性の強誘電体キャパシタを備えている半導体集積回
路装置を容易に製造できる製造技術を提供することにあ
る。
Another object of the present invention is to provide a manufacturing technique capable of easily manufacturing a semiconductor integrated circuit device having a highly integrated and highly-characteristic ferroelectric capacitor.

【0017】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明において開示され
る発明のうち、代表的なものの概要を説明すれば、以下
のとおりである。
The typical ones of the inventions disclosed in the present invention will be outlined below.

【0019】(1)本発明の半導体集積回路装置は、ス
イッチMISFETにおけるソースとなる半導体領域ま
たはドレインとなる半導体領域のいずれか一方に接続さ
れており、表面が平坦な第1の絶縁膜の表面上に設けら
れている表面が平坦な第1の電極と、前記第1の電極の
上に設けられている強誘電体膜と、前記強誘電体膜の上
に設けられている第2の電極とから構成されている強誘
電体キャパシタを有し、前記第1の絶縁膜の上の選択的
な領域に配置されており前記第1の電極の側壁に接触し
て設けられており、前記第1の電極の表面と同一平面と
なっている表面を有する第2の絶縁膜とを備えているも
のである。
(1) In the semiconductor integrated circuit device of the present invention, the surface of the first insulating film, which is connected to either the semiconductor region serving as the source or the semiconductor region serving as the drain in the switch MISFET, and has a flat surface A first electrode having a flat surface provided thereon, a ferroelectric film provided on the first electrode, and a second electrode provided on the ferroelectric film. A ferroelectric capacitor composed of and is arranged in a selective region on the first insulating film, and is provided in contact with a side wall of the first electrode. And a second insulating film having a surface flush with the surface of the first electrode.

【0020】(2)本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、スイッチMISFETを含む半導体基板の上に
第1の絶縁膜を形成する工程と、前記第1の絶縁膜の表
面を平坦にする工程と、前記第1の絶縁膜の上に第2の
絶縁膜を形成した後、前記第2の絶縁膜の選択的な領域
に第1の溝および第2の溝を形成すると共に、前記第1
の溝の下部の前記第1の絶縁膜の一部に前記ソースとな
る前記半導体領域または前記ドレインとなる前記半導体
領域のいずれか一方のコンタクト領域となる第1のコン
タクトホールを形成すると共に、前記第2の溝の下部の
前記第1の絶縁膜の一部に前記ソースとなる前記半導体
領域または前記ドレインとなる前記半導体領域のいずれ
か一方のコンタクト領域となる第2のコンタクトホール
を形成する工程と、前記第1のコンタクトホール、前記
第2のコンタクトホール、前記第1の溝および前記第2
の溝に第1の導電膜を埋め込んだ後、その第1の導電膜
によって、前記第2の絶縁膜の表面と同一平面となって
いる表面を有する前記第1の電極を形成する工程と、前
記第1の溝に埋め込まれている前記第1の電極の上に強
誘電体膜を形成した後、前記強誘電体膜の上に第2の導
電膜を形成する工程とを有するものである。
(2) In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention, a step of forming a first insulating film on a semiconductor substrate including a switch MISFET, and a surface of the first insulating film are made flat. And a step of forming a second insulating film on the first insulating film, forming a first groove and a second groove in a selective region of the second insulating film, and 1
Forming a first contact hole in a part of the first insulating film below the trench of 1 to be a contact region of either the semiconductor region to be the source or the semiconductor region to be the drain, and A step of forming a second contact hole, which is a contact region of either the semiconductor region serving as the source or the semiconductor region serving as the drain, in a part of the first insulating film below the second groove. And the first contact hole, the second contact hole, the first groove, and the second
Forming a first electrode having a surface flush with the surface of the second insulating film by burying the first conductive film in the groove of Forming a ferroelectric film on the first electrode embedded in the first groove, and then forming a second conductive film on the ferroelectric film. .

【0021】[0021]

【作用】前記した本発明の半導体集積回路装置によれ
ば、前記強誘電体キャパシタにおける第1の電極は、ス
イッチMISFETにおけるソースとなる半導体領域ま
たはドレインとなる半導体領域のいずれか一方に接続さ
れており、平坦な第1の絶縁膜の表面上に設けられてい
る表面が平坦な第1の電極となり、前記第1の絶縁膜の
上の選択的な領域に配置されており前記第1の電極の側
壁に接触して設けられており、前記第1の電極の表面と
同一平面となっている表面を有する第2の絶縁膜を備え
ていることより、たとえば前記第1の電極は加工が難し
い白金等からなる単層膜または前記第1の電極の表面部
分が白金からなる積層膜を用いているものであっても、
前記第1の電極を前記第2の絶縁膜に微細加工をもって
設けることができる溝に埋め込むことによりエッチング
することなく前記溝に対応した形状および寸法をもって
パターン化できることより、前記強誘電体キャパシタを
微細加工をもって小面積の領域に高集積度の状態で設け
ることができる。
According to the above-described semiconductor integrated circuit device of the present invention, the first electrode of the ferroelectric capacitor is connected to either the semiconductor region serving as the source or the drain of the switch MISFET. And the surface provided on the surface of the flat first insulating film serves as a flat first electrode, which is arranged in a selective region on the first insulating film. Is provided in contact with the side wall of the first electrode and has a second insulating film having a surface that is flush with the surface of the first electrode. For example, the first electrode is difficult to process. Even if a single layer film made of platinum or the like or a laminated film made of platinum for the surface portion of the first electrode is used,
By embedding the first electrode in a groove that can be provided in the second insulating film by fine processing, it is possible to pattern the shape and size corresponding to the groove without etching. By processing, it can be provided in a small area in a highly integrated state.

【0022】また、前記第2の導電膜の表面と同一平面
となっている表面であると共に、平坦な表面を有する前
記第1の電極と、前記第1の電極の上に設けられている
強誘電体膜と、前記強誘電体膜の上に設けられている第
2の電極とから構成されている強誘電体キャパシタであ
ることより、前記第2の絶縁膜と接触している前記第1
の電極には段差がないため、前記第1の電極の上に設け
られている前記強誘電体膜も段差がなく設けられて、前
記強誘電体膜の膜質の劣化が抑えられ、特性の優れた前
記強誘電体キャパシタを提供することができる。
Further, the first electrode having a flat surface and a surface flush with the surface of the second conductive film, and a strong electrode provided on the first electrode. Since the ferroelectric capacitor includes a dielectric film and a second electrode provided on the ferroelectric film, the first capacitor in contact with the second insulating film can be obtained.
Since the electrode has no step, the ferroelectric film provided on the first electrode is also provided without a step, so that the deterioration of the film quality of the ferroelectric film is suppressed and the characteristics are excellent. It is possible to provide the ferroelectric capacitor.

【0023】前記した本発明の半導体集積回路装置の製
造方法によれば、前記第1の溝および前記第2の溝に第
1の導電膜を埋め込んだ後、その第1の導電膜によっ
て、前記第2の絶縁膜の表面と同一平面となっている表
面を有する前記第1の電極を形成する工程と、前記第1
の溝に埋め込まれている前記第1の電極の上に強誘電体
膜を形成した後、前記強誘電体膜の上に第2の導電膜を
形成する工程とを有することより、前記第1の電極は加
工が難しい白金等からなる単層膜または前記第1の電極
の表面部分が白金からなる積層膜を用いているものであ
っても、前記第1の電極を前記第2の絶縁膜に微細加工
をもって形成することができる前記第1の溝に埋め込む
ことによりエッチングすることなく前記第1の溝に対応
した形状および寸法をもってパターン化できることよ
り、前記強誘電体キャパシタを微細加工をもって小面積
の領域に高集積度の状態で製造することができる。
According to the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention described above, after the first conductive film is embedded in the first groove and the second groove, the first conductive film is used to form the first conductive film. Forming the first electrode having a surface flush with the surface of the second insulating film;
Forming a second conductive film on the ferroelectric film after forming a ferroelectric film on the first electrode embedded in the groove of the first electrode. Even if the electrode is a single layer film made of platinum or the like, which is difficult to process, or a laminated film made of platinum on the surface of the first electrode, the first electrode is made to be the second insulating film. By embedding in the first groove that can be formed by microfabrication, the ferroelectric capacitor can be patterned with a shape and size corresponding to the first groove without etching. Therefore, the ferroelectric capacitor can be microfabricated in a small area. Can be manufactured in a highly integrated state.

【0024】また、前記第2の絶縁膜の表面と同一平面
となっている表面であると共に、平坦な表面を有する前
記第1の電極と、前記第1の電極の上に形成される強誘
電体膜と、前記強誘電体膜の上に形成される第2の電極
とから構成されている強誘電体キャパシタであることよ
り、前記第2の絶縁膜と接触している前記第1の電極を
段差がない状態で形成できることより、前記第1の電極
の上に形成される前記強誘電体膜も段差がなく形成で
き、前記強誘電体膜の膜質の劣化が抑えられ、特性の優
れた前記強誘電体キャパシタを製造することができる。
Further, the first electrode having a flat surface which is flush with the surface of the second insulating film, and a ferroelectric formed on the first electrode. The first electrode that is in contact with the second insulating film because it is a ferroelectric capacitor including a body film and a second electrode formed on the ferroelectric film. Can be formed without a step, so that the ferroelectric film formed on the first electrode can also be formed without a step, the deterioration of the film quality of the ferroelectric film can be suppressed, and the characteristics are excellent. The ferroelectric capacitor can be manufactured.

【0025】[0025]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。なお、実施例を説明するための全図におい
て同一機能を有するものは同一の符号を付し、重複説明
は省略する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. In all the drawings for explaining the embodiments, those having the same function are designated by the same reference numerals, and a duplicate description will be omitted.

【0026】(実施例1)図1〜図5は、本発明の一実
施例である半導体集積回路装置およびその製造工程を示
す断面図であり、具体的には1つのスイッチMOSFE
Tに複数の強誘電体キャパシタが接続されている不揮発
性RAMを備えている半導体集積回路装置およびその製
造工程を示す断面図である。同図を用いて、本発明の半
導体集積回路装置およびその具体的な製造方法について
説明する。なお、図1〜図5において、左に図示してい
る断面図はデータ線に対して平行な方向の断面図であ
り、矢印より右に図示している断面図は前記データ線に
対して垂直な方向の断面図である。
(Embodiment 1) FIGS. 1 to 5 are sectional views showing a semiconductor integrated circuit device and a manufacturing process thereof according to an embodiment of the present invention, specifically, one switch MOSFE.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a semiconductor integrated circuit device including a nonvolatile RAM in which a plurality of ferroelectric capacitors are connected to T and a manufacturing process thereof. A semiconductor integrated circuit device of the present invention and a specific manufacturing method thereof will be described with reference to FIG. 1 to 5, the cross-sectional views shown on the left are parallel to the data lines, and the cross-sectional views shown on the right of the arrows are perpendicular to the data lines. It is sectional drawing of various directions.

【0027】まず、図1に示すように、たとえばp型シ
リコン(Si)単結晶からなる半導体基板1の表面にお
ける素子分離領域に、チャネルストッパ形成用のたとえ
ばn型の不純物をイオン注入した後、半導体基板1の表
面を選択的に熱酸化することにより厚膜の酸化シリコン
膜等からなるフィールド絶縁膜2を形成する。この熱酸
化処理の際、素子分離領域に導入されたn型の不純物が
拡散されることにより、フィールド絶縁膜の下層にチャ
ネルストッパ層(図示せず)が形成される。
First, as shown in FIG. 1, for example, an n-type impurity for forming a channel stopper is ion-implanted into an element isolation region on the surface of a semiconductor substrate 1 made of, for example, p-type silicon (Si) single crystal. By selectively thermally oxidizing the surface of the semiconductor substrate 1, the field insulating film 2 made of a thick silicon oxide film or the like is formed. During this thermal oxidation process, the n-type impurities introduced into the element isolation region are diffused to form a channel stopper layer (not shown) under the field insulating film.

【0028】その後、半導体基板1の表面に酸化シリコ
ン膜からなるゲート絶縁膜3を形成した後、半導体基板
1の上にCVD法により、導電性不純物を含有している
多結晶シリコン膜を形成した後、その多結晶シリコン膜
をフォトリソグラフィ技術により選択的にエッチング除
去することにより、ゲート電極4を形成する。
After that, a gate insulating film 3 made of a silicon oxide film is formed on the surface of the semiconductor substrate 1, and then a polycrystalline silicon film containing a conductive impurity is formed on the semiconductor substrate 1 by the CVD method. After that, the gate electrode 4 is formed by selectively removing the polycrystalline silicon film by photolithography.

【0029】次に、半導体基板1の表面が露出している
領域にn型の不純物をイオン注入し、拡散してソースと
なるn型の半導体領域5およびドレインとなるn型の半
導体領域6を同時に形成し、スイッチMOSFETを製
造する。なお、半導体領域5をドレインとし、半導体領
域6をソースとした場合にも適用できる。
Next, an n-type impurity is ion-implanted into a region where the surface of the semiconductor substrate 1 is exposed and diffused to form an n-type semiconductor region 5 serving as a source and an n-type semiconductor region 6 serving as a drain. Formed at the same time, a switch MOSFET is manufactured. It is also applicable when the semiconductor region 5 is the drain and the semiconductor region 6 is the source.

【0030】図1においては、nチャネルのスイッチM
OSFETを図示しているが、半導体基板1における図
示していない領域にはpチャネルのスイッチMOSFE
Tも形成されており、それらのMOSFETを用いてC
MOS(Complementary MOS)構造のものとしている。
In FIG. 1, an n-channel switch M
Although the OSFET is shown, a p-channel switch MOSFET is provided in a region (not shown) of the semiconductor substrate 1.
T is also formed, and C is formed by using those MOSFETs.
It has a MOS (Complementary MOS) structure.

【0031】スイッチMOSFETの上部を覆うよう
に、半導体基板1の上に絶縁膜(第1の絶縁膜)7を形
成する。
An insulating film (first insulating film) 7 is formed on the semiconductor substrate 1 so as to cover the upper part of the switch MOSFET.

【0032】絶縁膜7は、たとえばCVD法などにより
形成したシリコン酸化膜、リンを含んでいる酸化シリコ
ン膜であるPSG(Phosho Silicate Glass)膜またはホ
ウ素およびリンを含んでいる酸化シリコン膜であるBP
SG(Boron Phosho Silicate Glass)膜からなる単層膜
またはこれらを堆積した積層膜からなり、絶縁膜7を形
成した後、平坦化処理を行い、絶縁膜7の表面を平坦に
する。
The insulating film 7 is, for example, a silicon oxide film formed by a CVD method, a PSG (Phosho Silicate Glass) film which is a silicon oxide film containing phosphorus, or a BP which is a silicon oxide film containing boron and phosphorus.
The insulating film 7 is formed by a single-layer film made of an SG (Boron Phosho Silicate Glass) film or a laminated film in which these are deposited, and then a flattening process is performed to flatten the surface of the insulating film 7.

【0033】この平坦化処理は、高濃度のリン(P)を
含有しているPSG膜またはBPSG膜を高温状態で熱
処理することによりリフロさせて行う。ただし、平坦化
処理としては、絶縁膜7の表面をエッチバック法または
化学機械研磨(CMP)法によって平坦にする態様を採
用することもできる。
This flattening treatment is performed by reflowing the PSG film or BPSG film containing a high concentration of phosphorus (P) by heat treatment at a high temperature. However, as the flattening treatment, a mode in which the surface of the insulating film 7 is flattened by an etch back method or a chemical mechanical polishing (CMP) method can be adopted.

【0034】次に、絶縁膜7の上部に、絶縁膜(第2の
絶縁膜)8を形成する。
Next, an insulating film (second insulating film) 8 is formed on the insulating film 7.

【0035】絶縁膜8は、エッチングストッパ膜として
機能するために形成するものであり、たとえばCVD法
により形成する窒化シリコン膜または酸化アルミニウム
膜等を用いているが、絶縁膜7とは異なるエッチング速
度の材料からなる絶縁膜であれば他の種類の絶縁膜であ
ってもよい。
The insulating film 8 is formed to function as an etching stopper film, and is made of, for example, a silicon nitride film or an aluminum oxide film formed by the CVD method, but the etching rate is different from that of the insulating film 7. Other types of insulating films may be used as long as they are insulating films made of the above material.

【0036】なお、絶縁膜8の平坦化処理を行うことに
より、絶縁膜7の平坦化処理を省略することができる。
本実施例1では絶縁膜7の平坦化処理を行っていること
より、絶縁膜8の平坦化処理を省略している。すなわ
ち、絶縁膜7または絶縁膜8のいずれか一方の平坦化処
理を行なえばよく、平坦化処理により絶縁膜7を形成し
た後の絶縁膜8の表面が平坦となっていればよい。
The flattening process of the insulating film 8 can be omitted by performing the flattening process of the insulating film 8.
In Example 1, since the insulating film 7 is planarized, the insulating film 8 is not planarized. That is, either the insulating film 7 or the insulating film 8 may be planarized, and the surface of the insulating film 8 after the insulating film 7 is formed by the planarizing process may be flat.

【0037】次に、フォトレジスト膜をマスクにしたフ
ォトリソグラフィ技術を用いて、絶縁膜8に開孔9およ
び開孔10を形成する。
Next, the openings 9 and 10 are formed in the insulating film 8 by the photolithography technique using the photoresist film as a mask.

【0038】開孔9は、スイッチMOSFETにおける
半導体領域5と後述する強誘電体キャパシタとを接続す
るためのコンタクトホールを形成する際に使用するもの
である。
The opening 9 is used when forming a contact hole for connecting the semiconductor region 5 in the switch MOSFET and a ferroelectric capacitor described later.

【0039】開孔10は、スイッチMOSFETにおけ
る半導体領域6とデータ線との接続を行うためのコンタ
クトホールを形成する際に使用するものである。
The opening 10 is used to form a contact hole for connecting the semiconductor region 6 in the switch MOSFET to the data line.

【0040】次に、絶縁膜8の上部にたとえば酸化シリ
コン膜からなる絶縁膜(第3の絶縁膜)11を形成す
る。絶縁膜11の膜厚は後述する強誘電体キャパシタの
第1の電極の膜厚と同じにする。絶縁膜11は絶縁膜7
と同様な方法で形成する。
Next, an insulating film (third insulating film) 11 made of, for example, a silicon oxide film is formed on the insulating film 8. The film thickness of the insulating film 11 is the same as the film thickness of the first electrode of the ferroelectric capacitor described later. Insulating film 11 is insulating film 7
It is formed by the same method as.

【0041】次に、図2に示すように、フォトレジスト
膜をマスクにしたフォトリソグラフィ技術を用いて、絶
縁膜11をエッチングすることにより選択的に取り除い
て溝12と溝13とを形成する。この場合、絶縁膜8
は、エッチングストッパ膜となっている。
Next, as shown in FIG. 2, the insulating film 11 is selectively removed by etching using a photolithography technique using a photoresist film as a mask to form a groove 12 and a groove 13. In this case, the insulating film 8
Is an etching stopper film.

【0042】溝12は後述する強誘電体キャパシタの第
1の電極形成領域となり、溝13はスイッチMOSFE
Tのドレイン電極形成領域となる。
The groove 12 becomes a first electrode forming region of a ferroelectric capacitor described later, and the groove 13 is a switch MOSFET.
It becomes the drain electrode formation region of T.

【0043】その後、フォトレジスト膜と絶縁膜8をマ
スクにして、絶縁膜7をエッチング除去することによ
り、半導体領域5,6の一部が露出するようなコンタク
トホール14,15を同時に形成する。この場合にも、
絶縁膜8は、エッチングストッパ膜となっている。
Thereafter, by using the photoresist film and the insulating film 8 as a mask, the insulating film 7 is removed by etching to form contact holes 14 and 15 at the same time so that a part of the semiconductor regions 5 and 6 are exposed. Also in this case,
The insulating film 8 serves as an etching stopper film.

【0044】次に、不要となったフォトレジスト膜を取
り除く作業を行う。
Next, an operation for removing the unnecessary photoresist film is performed.

【0045】次に、図3に示すように、溝12,13内
に、それぞれ後述する強誘電体キャパシタの第1の電極
16と、スイッチMOSFETのドレイン電極17とを
形成する。
Next, as shown in FIG. 3, a first electrode 16 of a ferroelectric capacitor and a drain electrode 17 of the switch MOSFET, which will be described later, are formed in the grooves 12 and 13, respectively.

【0046】第1の電極16は、後述する強誘電体キャ
パシタの下部電極を構成する部分であり、たとえば白金
等のような酸素等との反応性の低い材料によって構成さ
れている。その理由は、仮に第1の電極16の材料とし
て反応性の高い材料を用いた場合、第1の電極16上に
酸化膜が形成される結果、強誘電体キャパシタの容量が
低下してしまうからである。
The first electrode 16 is a portion constituting a lower electrode of a ferroelectric capacitor described later, and is made of a material having a low reactivity with oxygen or the like such as platinum. The reason is that, if a highly reactive material is used as the material of the first electrode 16, an oxide film is formed on the first electrode 16, and as a result, the capacitance of the ferroelectric capacitor decreases. Is.

【0047】すなわち、仮に第1の電極16上に非誘電
率の非常に高い材料を用いたとしても、第1の電極16
上に酸化膜が形成されてしまった場合には、キャパシタ
用の絶縁膜がその酸化膜と非誘電率の高い絶縁膜との2
層構造となり、回路的に見れば、2つの容量が直列接続
された状態となってしまうので、キャパシタ全体の容量
が酸化膜のみからなるキャパシタと実質的に同一とな
り、強誘電体膜を使用する意味がなくなってしまうから
である。
That is, even if a material having a very high non-dielectric constant is used for the first electrode 16, the first electrode 16
When an oxide film is formed on the upper surface, the insulating film for the capacitor is composed of the oxide film and the insulating film having a high non-dielectric constant.
Since it has a layered structure and two capacitors are connected in series in terms of a circuit, the capacitance of the entire capacitor is substantially the same as that of a capacitor including only an oxide film, and a ferroelectric film is used. Because it has no meaning.

【0048】ところで、本実施例1においては、第1の
電極16およびドレイン電極17が、溝12,13に枠
決めされて形成されているとともに、その上面が第3の
絶縁膜11の上面と一致するように形成されている。
By the way, in the first embodiment, the first electrode 16 and the drain electrode 17 are formed by framing the grooves 12 and 13, and the upper surface thereof is the upper surface of the third insulating film 11. It is formed to match.

【0049】すなわち、第1の電極16およびドレイン
電極17の寸法設定を、比較的高い寸法精度で形成でき
る溝12,13の寸法設定によって行っているので、第
1の電極16およびドレイン電極17を、加工寸法精度
の低い白金等のような材料で構成したとしても、それら
を高い寸法精度で形成できるようになっている。
That is, since the dimensions of the first electrode 16 and the drain electrode 17 are set by the dimensions of the grooves 12 and 13 which can be formed with relatively high dimensional accuracy, the first electrode 16 and the drain electrode 17 are set. Even if it is made of a material such as platinum, which has a low processing dimensional accuracy, it can be formed with high dimensional accuracy.

【0050】また、第1の電極16およびドレイン電極
17をパターニングするのに、イオンミリング法等のよ
うな物理的衝突作用によってパターニングするような方
法を用いないので、異物の発生も生じない。
Further, since the method of patterning the first electrode 16 and the drain electrode 17 by a physical collision action such as the ion milling method is not used, no foreign matter is generated.

【0051】しかも、本実施例1においては、後述する
強誘電体キャパシタの第1の電極16と、スイッチMO
SFETのドレイン電極17とを同時に形成することが
できるようになっている。
Moreover, in the first embodiment, the first electrode 16 of the ferroelectric capacitor, which will be described later, and the switch MO.
The drain electrode 17 of the SFET can be formed at the same time.

【0052】これは、本実施例1の場合、ドレイン電極
17も溝13の平面寸法の設定によってその寸法設定が
可能なので、第1の電極16と同一材料の白金としても
寸法精度を確保できるからである。
This is because, in the case of the first embodiment, the drain electrode 17 can also be dimensioned by setting the planar dimension of the groove 13, so that dimensional accuracy can be secured even if platinum, which is the same material as the first electrode 16, is used. Is.

【0053】したがって、本実施例1においては、強誘
電体キャパシタの第1の電極16とスイッチMOSFE
Tのドレイン電極17とを異なる材料によって別々に形
成する場合に比べて、半導体集積回路装置の製造工程を
少なくすることが可能になっている。
Therefore, in the first embodiment, the first electrode 16 of the ferroelectric capacitor and the switch MOSFE are
It is possible to reduce the number of manufacturing steps of the semiconductor integrated circuit device as compared with the case where the drain electrode 17 of T is separately formed of different materials.

【0054】さらに、第1の電極16およびドレイン電
極17の上面と、絶縁膜11の上面とが一致しているの
で、第1の電極16およびドレイン電極17の端部に段
差が形成されない。このため、その段差に起因して、後
述のキャパシタ用の絶縁膜の膜質劣化等のような不具合
を防止することができるようになっている。
Furthermore, since the upper surfaces of the first electrode 16 and the drain electrode 17 and the upper surface of the insulating film 11 are aligned with each other, no step is formed at the ends of the first electrode 16 and the drain electrode 17. Therefore, it is possible to prevent problems such as deterioration of film quality of an insulating film for a capacitor, which will be described later, due to the step.

【0055】このような第1の電極16およびドレイン
電極17を形成するには、たとえば次のようにする。ま
ず、図2に示した半導体基板1上に、たとえばスパッタ
リング法等によって白金等からなる第1の導体膜を、絶
縁膜11を被覆するように絶縁膜11の膜厚よりも厚め
に堆積する。
The first electrode 16 and the drain electrode 17 as described above are formed, for example, as follows. First, on the semiconductor substrate 1 shown in FIG. 2, for example, a first conductor film made of platinum or the like is deposited by a sputtering method or the like so as to cover the insulating film 11 so as to be thicker than the film thickness of the insulating film 11.

【0056】次に、第1の導電膜の上部にフォトレジス
ト膜またはSOG(Spin On Glass)膜をその上面がほぼ
平坦になる程度に堆積した後、エッチバック法によって
絶縁膜11の表面よりも上部の前記第1の導電膜をエッ
チング除去することにより、第1の電極16およびドレ
イン電極17をその表面が絶縁膜11の表面と一致する
ように形成する。なお、フォトレジスト膜はスピンナに
よる回転塗布法により形成するものであり、SOG膜
は、スピンナによる回転塗布法により形成する酸化シリ
コン等からなるものであり、それらの形成後は、前記フ
ォトレジスト膜または前記SOG膜下の形状に凹凸があ
っても、平坦な表面を有するものとなる。
Next, a photoresist film or an SOG (Spin On Glass) film is deposited on the first conductive film to an extent that the upper surface thereof is substantially flat, and then etched back to a level higher than that of the surface of the insulating film 11. By removing the first conductive film on the upper side by etching, the first electrode 16 and the drain electrode 17 are formed so that the surfaces thereof coincide with the surface of the insulating film 11. The photoresist film is formed by a spin coating method using a spinner, and the SOG film is made of silicon oxide or the like formed by a spin coating method using a spinner. After forming them, the photoresist film or Even if the shape under the SOG film has irregularities, it has a flat surface.

【0057】ただし、前記第1の導電膜の平坦化処理の
他の方法として、化学機械研磨(CMP)法によって絶
縁膜11の表面よりも上部の前記第1の導電膜を除去す
ることにより平坦化する手法を採用することができる。
However, as another method of planarizing the first conductive film, a chemical mechanical polishing (CMP) method is used to remove the first conductive film above the surface of the insulating film 11 so as to planarize the surface. It is possible to adopt a method of making

【0058】次に、図4に示すように、半導体基板1上
に強誘電体キャパシタCを形成する。強誘電体キャパシ
タCは、第1の電極16と、その上に強誘電体膜18を
介して形成された第2の電極19とから構成されてい
る。
Next, as shown in FIG. 4, a ferroelectric capacitor C is formed on the semiconductor substrate 1. The ferroelectric capacitor C is composed of a first electrode 16 and a second electrode 19 formed on the first electrode 16 with a ferroelectric film 18 therebetween.

【0059】強誘電体膜18は、たとえばPZT(チタ
ン酸ジルコン酸鉛)等からなる。また、第2の電極19
は、たとえばチタン等のような微細加工が容易な材料か
らなる。第2の電極19の材料として、微細加工可能な
材料を使用できるのは、以下の理由からである。
The ferroelectric film 18 is made of, for example, PZT (lead zirconate titanate) or the like. In addition, the second electrode 19
Is made of a material such as titanium, which is easily microfabricated. The material that can be finely processed can be used as the material of the second electrode 19 for the following reason.

【0060】すなわち、第2の電極19は、たとえばス
パッタリング法等のような非酸化性の雰囲気中で形成す
ることができるので、その形成中に第2の電極19と下
層の強誘電体膜18との間に酸化膜が形成されてしまう
こともないので、第2の電極19の材料として白金等の
ような酸素等との反応性の低い材料を用いる必要性がな
いし、また、強誘電体膜18自体はもともと酸素を含む
複合材料なので、その上面に新たに酸化膜が形成されて
しまうこともないからである。
That is, since the second electrode 19 can be formed in a non-oxidizing atmosphere such as a sputtering method, the second electrode 19 and the lower ferroelectric film 18 are formed during the formation. Since an oxide film is not formed between the second electrode 19 and the second electrode 19, it is not necessary to use a material having a low reactivity with oxygen or the like as platinum or the like, and a ferroelectric material. This is because the film 18 itself is originally a composite material containing oxygen, so that no new oxide film is formed on the upper surface thereof.

【0061】ところで、本実施例1においては、上述し
たように、第1の電極16の上面が絶縁膜11の上面と
一致しているため、第1の電極16の端部に段差が形成
されない。このため、その上面に形成した強誘電体膜1
8もその端部において段差が生じないので、その膜質が
劣化することもない。
By the way, in the first embodiment, as described above, since the upper surface of the first electrode 16 coincides with the upper surface of the insulating film 11, no step is formed at the end of the first electrode 16. . Therefore, the ferroelectric film 1 formed on the upper surface thereof
8 also has no step at its end, so that the film quality does not deteriorate.

【0062】このような強誘電体膜18および第2の電
極19を形成するには、たとえば以下のようにする。
The ferroelectric film 18 and the second electrode 19 as described above are formed, for example, as follows.

【0063】まず、図3に示した半導体基板1上に、た
とえばPZTからなる強誘電体膜を、たとえばCVD
法、スパッタリング法またはゾル・ゲル法を用いて形成
した後、その上面に、たとえばチタンからなる第2の導
電膜をスパッタリング法等によって堆積する。
First, a ferroelectric film made of, for example, PZT is formed on the semiconductor substrate 1 shown in FIG. 3, for example, by CVD.
Method, sputtering method or sol-gel method, a second conductive film made of titanium, for example, is deposited on the upper surface by sputtering method or the like.

【0064】続いて、その第2の導電膜上にフォトレジ
スト膜を形成した後、そのフォトレジス膜をマスクとし
たフォトリソグラフィ技術を用いて、その第2の導電膜
およびその下層の強誘電体膜18を順次エッチング除去
することによって、強誘電体膜18および第2の電極1
9をパターン形成する。
Then, after forming a photoresist film on the second conductive film, a photolithography technique using the photoresist film as a mask is used to form the second conductive film and the ferroelectric material in the lower layer. By sequentially removing the film 18 by etching, the ferroelectric film 18 and the second electrode 1
9 is patterned.

【0065】この際、ドレイン電極17上における強誘
電体膜および導電膜を除去しておく。その理由は、ドレ
イン電極17の上部には、その上層の配線層に形成され
る後述のデータ線が接続されるからである。
At this time, the ferroelectric film and the conductive film on the drain electrode 17 are removed. The reason is that a data line, which will be described later, formed in the upper wiring layer is connected to the upper portion of the drain electrode 17.

【0066】その後、不要となった前記フォトレジスト
膜を取り除く作業を行う。
After that, the work of removing the unnecessary photoresist film is performed.

【0067】次に、図5に示すように、前記強誘電体キ
ャパシタの上部に絶縁膜20を堆積する。
Next, as shown in FIG. 5, an insulating film 20 is deposited on the ferroelectric capacitor.

【0068】絶縁膜20は、たとえばスパッタリング法
またはプラズマCVD法で形成した酸化シリコン膜また
は窒化シリコン膜の単層膜またはそれらを堆積した積層
膜を採用している。
As the insulating film 20, for example, a single layer film of a silicon oxide film or a silicon nitride film formed by a sputtering method or a plasma CVD method or a laminated film in which these are deposited is adopted.

【0069】フォトレジスト膜をマスクにしたフォトリ
ソグラフィ技術を用いて、絶縁膜20にスルーホール2
1を形成する。
Through holes 2 are formed in the insulating film 20 by using a photolithography technique using a photoresist film as a mask.
1 is formed.

【0070】次に、前記フォトレジスト膜を取り除いた
後、上述したデータ線となる第3の導電膜22を堆積す
る。第3の導電膜22は、たとえばスパッタリング法ま
たはCVD法で形成したアルミニウム、チタンまたはタ
ングステンなどの単層膜またはそれらを堆積した積層膜
を採用している。
Next, after removing the photoresist film, the third conductive film 22 to be the above-mentioned data line is deposited. As the third conductive film 22, for example, a single layer film of aluminum, titanium, tungsten or the like formed by a sputtering method or a CVD method or a laminated film in which these are deposited is adopted.

【0071】次に、フォトレジスト膜をマスクにしたフ
ォトリソグラフィ技術を用いて、第3の導電膜22を選
択的にエッチングして所定の形状の配線パターンを形成
する。
Next, the third conductive film 22 is selectively etched by the photolithography technique using the photoresist film as a mask to form a wiring pattern having a predetermined shape.

【0072】その後、不要となった前記フォトレジスト
膜を取り除く作業を行う。
After that, the work of removing the photoresist film which has become unnecessary is performed.

【0073】次に、図示していないが、パッシベーショ
ン膜または第3の導電膜22よりも上層の配線層とパッ
シベーション膜を形成し、前記パッシベーション膜を選
択的に取り除いて、その領域にボンディングパッドを形
成することにより半導体集積回路装置を製造する。
Next, although not shown, a wiring layer and a passivation film above the passivation film or the third conductive film 22 are formed, the passivation film is selectively removed, and a bonding pad is formed in that region. A semiconductor integrated circuit device is manufactured by forming the semiconductor integrated circuit device.

【0074】前述した本実施例1においては、第1の電
極16と第2の電極19と、それらに挟まれた強誘電体
膜18とから構成されている強誘電体キャパシタCを記
憶素子としている不揮発性RAMを備えている半導体集
積回路装置である。またスイッチMOSFETとスイッ
チMOSFETに接続されている前記強誘電体キャパシ
タから構成されており、1つの前記強誘電体キャパシタ
が1ビットに対応しているものである。
In the first embodiment described above, the ferroelectric capacitor C composed of the first electrode 16 and the second electrode 19 and the ferroelectric film 18 sandwiched between them is used as a memory element. And a semiconductor integrated circuit device including a nonvolatile RAM. Further, it is composed of a switch MOSFET and the ferroelectric capacitor connected to the switch MOSFET, and one ferroelectric capacitor corresponds to 1 bit.

【0075】そして、前記強誘電体キャパシタの第1の
電極16と第2の電極19とに加える電圧の向きによっ
て、強誘電体膜18に生ずる自発分極の向きを変えるこ
とで“1”と“0”の情報を記憶する。また、強誘電体
膜18に生ずる自発分極の向きは、第1の電極16と第
2の電極19とに加える電圧を取り去っても残っている
ので、不揮発的に情報を記憶できる。
Then, by changing the direction of the spontaneous polarization generated in the ferroelectric film 18 depending on the direction of the voltage applied to the first electrode 16 and the second electrode 19 of the ferroelectric capacitor, "1" and "1" are obtained. Information of "0" is stored. Further, the direction of the spontaneous polarization generated in the ferroelectric film 18 remains even after the voltage applied to the first electrode 16 and the second electrode 19 is removed, so that information can be stored in a nonvolatile manner.

【0076】(実施例2)本発明の他の実施例である半
導体集積回路装置およびその製造方法は、図6〜図10
に示すように、前述した実施例1におけるコンタクトホ
ール14,15に導電体膜23,24を用いて埋め込ん
だ後に第1の電極16を形成することを特徴とするもの
である。
(Embodiment 2) A semiconductor integrated circuit device and a method of manufacturing the same according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 5, the first electrode 16 is formed after the contact holes 14 and 15 in the first embodiment are filled with the conductor films 23 and 24.

【0077】まず、図6に示すように、たとえばp型の
Si単結晶からなる半導体基板1の表面における素子分
離用のフィールド絶縁膜を形成する領域に、チャネルス
トッパ形成用の第2の導電型たとえばn型の不純物をイ
オン注入した後、半導体基板1の表面の選択的な領域を
熱酸化して厚膜の酸化シリコン膜からなるフィールド絶
縁膜2を形成する。この場合、前記熱処理により、前記
n型の不純物が拡散されて、n型の拡散層からなるチャ
ネルストッパ層(図示していない)が形成される。
First, as shown in FIG. 6, in a region where a field insulating film for element isolation is formed on the surface of a semiconductor substrate 1 made of, for example, p-type Si single crystal, a second conductivity type for forming a channel stopper is formed. For example, after ion implantation of n-type impurities, a selective region on the surface of the semiconductor substrate 1 is thermally oxidized to form a field insulating film 2 made of a thick silicon oxide film. In this case, the heat treatment diffuses the n-type impurities to form a channel stopper layer (not shown) made of an n-type diffusion layer.

【0078】その後、半導体基板1の表面に酸化シリコ
ン膜からなるゲート絶縁膜3を形成した後、半導体基板
1の上にCVD法により、導電性不純物を含有している
多結晶シリコン膜を形成し、フォトリソグラフィ技術に
より前記多結晶シリコン膜を選択的に取り除いて、ゲー
ト電極4を形成する。
After that, a gate insulating film 3 made of a silicon oxide film is formed on the surface of the semiconductor substrate 1, and then a polycrystalline silicon film containing a conductive impurity is formed on the semiconductor substrate 1 by the CVD method. The gate electrode 4 is formed by selectively removing the polycrystalline silicon film by photolithography.

【0079】次に、半導体基板1の表面が露出している
領域にn型の不純物をイオン注入し、拡散してソースと
なるn型の半導体領域5およびドレインとなるn型の半
導体領域6を同時に形成し、スイッチMOSFETを製
造する。
Next, an n-type impurity is ion-implanted into a region where the surface of the semiconductor substrate 1 is exposed and diffused to form an n-type semiconductor region 5 serving as a source and an n-type semiconductor region 6 serving as a drain. Formed at the same time, a switch MOSFET is manufactured.

【0080】図6においては、nチャネルのスイッチM
OSFETを図示しているが、前記半導体基板1におけ
る図示していない領域にはpチャネルのスイッチMOS
FETも形成されており、それらのMOSFETを用い
てCMIS構造のものとしている。
In FIG. 6, an n-channel switch M
Although the OSFET is shown, a p-channel switch MOS is provided in a region (not shown) of the semiconductor substrate 1.
FETs are also formed, and those MOSFETs are used to form a CMIS structure.

【0081】スイッチMOSFETの上部を覆うよう
に、半導体基板1の上に絶縁膜7を形成する。
An insulating film 7 is formed on the semiconductor substrate 1 so as to cover the upper part of the switch MOSFET.

【0082】絶縁膜7は、CVD法などにより形成した
シリコン酸化膜、リンを含んでいる酸化シリコン膜であ
るPSG膜またはホウ素およびリンを含んでいる酸化シ
リコン膜であるBPSG膜からなる単層膜またはこれら
を堆積した積層膜からなり、絶縁膜7を形成した後、平
坦化処理を行い、絶縁膜7の表面を平坦にする。
The insulating film 7 is a single layer film made of a silicon oxide film formed by a CVD method or the like, a PSG film which is a silicon oxide film containing phosphorus, or a BPSG film which is a silicon oxide film containing boron and phosphorus. Alternatively, a flattening process is performed after the insulating film 7 is formed of a laminated film in which these are deposited to flatten the surface of the insulating film 7.

【0083】前記平坦化処理は、高濃度のリン(P)を
含有している前記PSG膜または前記BPSG膜を高温
状態で熱処理することによりリフローさせて行う。な
お、前記平坦化処理としては、絶縁膜7の表面をエッチ
バック法または化学機械研磨法によって平坦にする態様
を採用することもできる。
The planarization process is performed by reflowing the PSG film or the BPSG film containing a high concentration of phosphorus (P) by heat treatment at a high temperature. As the flattening treatment, it is possible to adopt a mode in which the surface of the insulating film 7 is flattened by an etch back method or a chemical mechanical polishing method.

【0084】次に、絶縁膜7の上部に、絶縁膜8を形成
する。
Next, the insulating film 8 is formed on the insulating film 7.

【0085】絶縁膜8は、エッチングストッパ膜として
機能するために形成するものであり、CVD法により形
成する窒化シリコン膜または酸化アルミニウム膜を用い
ているが、絶縁膜7とは異なるエッチング速度の材料か
らなる絶縁膜であれば他の種類の絶縁膜であってもよ
い。
The insulating film 8 is formed so as to function as an etching stopper film, and a silicon nitride film or an aluminum oxide film formed by the CVD method is used, but a material having an etching rate different from that of the insulating film 7 is used. Other types of insulating films may be used as long as the insulating films are made of.

【0086】なお、絶縁膜8の平坦化処理を行うことに
より、絶縁膜7の平坦化処理を省略することができる。
本実施例では絶縁膜7の平坦化処理を行っていることよ
り、絶縁膜8の平坦化処理を省略している。すなわち、
絶縁膜7または絶縁膜8のいずれか一方の平坦化処理を
行えばよく、前記平坦化処理により絶縁膜7を形成した
後の絶縁膜8の表面が平坦となっていればよい。
By performing the flattening process on the insulating film 8, the flattening process on the insulating film 7 can be omitted.
In this embodiment, since the insulating film 7 is flattened, the insulating film 8 is not flattened. That is,
Only one of the insulating film 7 and the insulating film 8 may be flattened, and the surface of the insulating film 8 after the insulating film 7 is formed by the flattening process may be flat.

【0087】次に、フォトレジスト膜をマスクにしたフ
ォトリソグラフィ技術を用いて、絶縁膜8に開孔9およ
び開孔10を形成した後、絶縁膜8をマスクにして、絶
縁膜7をエッチングすることにより選択的に取り除いて
コンタクトホール14とコンタクトホール15とを形成
する。
Next, the openings 9 and 10 are formed in the insulating film 8 by using the photolithography technique using the photoresist film as a mask, and then the insulating film 8 is etched using the insulating film 8 as a mask. By doing so, the contact hole 14 and the contact hole 15 are selectively removed.

【0088】なお、前記ソースとなる半導体領域5と前
記ドレインとなる半導体領域6との関係は、半導体領域
5を前記ドレインとして採用し、半導体領域6を前記ソ
ースとして採用した態様のものとすることができる。
The relation between the semiconductor region 5 serving as the source and the semiconductor region 6 serving as the drain is such that the semiconductor region 5 is adopted as the drain and the semiconductor region 6 is adopted as the source. You can

【0089】次に、図7に示すように、コンタクトホー
ル14,15にたとえばタングステンの選択デポジショ
ン法によって導電膜23と導電膜24とを同時に埋め込
む。これにより、本実施例2によれば、コンタクトホー
ル14,15の微細化が可能となり、素子寸法が縮小可
能となっている。
Next, as shown in FIG. 7, the conductive films 23 and 24 are simultaneously buried in the contact holes 14 and 15 by the selective deposition method of tungsten, for example. As a result, according to the second embodiment, the contact holes 14 and 15 can be miniaturized, and the element size can be reduced.

【0090】次に、絶縁膜8の上部に絶縁膜11を形成
する。絶縁膜11の膜厚は後述する強誘電体キャパシタ
の第1の電極の膜厚と同じにする。絶縁膜11は前記絶
縁膜7と同様な方法で形成する。
Next, the insulating film 11 is formed on the insulating film 8. The film thickness of the insulating film 11 is the same as the film thickness of the first electrode of the ferroelectric capacitor described later. The insulating film 11 is formed by the same method as the insulating film 7.

【0091】次に、フォトレジスト膜をマスクにしたフ
ォトリソグラフィ技術を用いて、絶縁膜11をエッチン
グすることにより選択的に取り除いて溝12,13を形
成する。この場合、前記絶縁膜8は、エッチングストッ
パ膜となっている。
Next, using the photolithography technique using the photoresist film as a mask, the insulating film 11 is etched and selectively removed to form the grooves 12 and 13. In this case, the insulating film 8 serves as an etching stopper film.

【0092】溝12は後述する強誘電体キャパシタの第
1の電極の形成領域となり、溝13は導電膜24の表面
のコンタクトホールの領域つまり第1の電極とスイッチ
MOSFETのドレインとなる半導体領域6とのデータ
線接続用コンタクトホールの領域となるものである。そ
の後、不要となった前記フォトレジスト膜を取り除く作
業を行う。
The trench 12 serves as a region for forming a first electrode of a ferroelectric capacitor described later, and the trench 13 serves as a region of a contact hole on the surface of the conductive film 24, that is, the semiconductor region 6 serving as the first electrode and the drain of the switch MOSFET. This is a region of a contact hole for connecting the data line with. After that, the work of removing the photoresist film that is no longer needed is performed.

【0093】次に、図3に示したように、溝12、溝1
3を埋め込むような形状に第1の電極16およびドレイ
ン電極17を同時に形成し、第1の電極16およびドレ
イン電極17を用いて、強誘電体キャパシタの第1の電
極と導電膜24に接続されたコンタクト電極を形成す
る。
Next, as shown in FIG. 3, the groove 12 and the groove 1
The first electrode 16 and the drain electrode 17 are simultaneously formed in such a shape as to bury 3 and are connected to the first electrode of the ferroelectric capacitor and the conductive film 24 by using the first electrode 16 and the drain electrode 17. Contact electrodes are formed.

【0094】第1の電極16およびドレイン電極17は
スパッタリング法によって堆積する白金などを使用し、
絶縁膜11との接触領域を良好にするために、第1の電
極16およびドレイン電極17の膜厚は絶縁膜11の膜
厚よりも厚くして絶縁膜11の表面に対し盛り上がった
形状のものとしている。
For the first electrode 16 and the drain electrode 17, platinum deposited by a sputtering method is used,
In order to improve the contact area with the insulating film 11, the film thickness of the first electrode 16 and the drain electrode 17 is made larger than the film thickness of the insulating film 11, and the shape is raised to the surface of the insulating film 11. I am trying.

【0095】次に、第1の電極16およびドレイン電極
17の上部にフォトレジスト膜またはSOG膜を形成し
た後、エッチバック法によって絶縁膜11の表面よりも
上部の第1の電極16およびドレイン電極17をエッチ
ングして第1の電極16およびドレイン電極17の表面
と絶縁膜11の表面とが一致するように平坦化する。な
お、前記フォトレジスト膜はスピンナによる回転塗布法
により形成するものであり、前記SOG膜は、スピンナ
による回転塗布法により形成する酸化シリコンからなる
ものであり、それらの形成後は、前記フォトレジスト膜
または前記SOG膜下の形状に凹凸があっても、平坦な
表面を有するものとなる。
Next, after a photoresist film or an SOG film is formed on the first electrode 16 and the drain electrode 17, the first electrode 16 and the drain electrode above the surface of the insulating film 11 are etched back. 17 is flattened by etching so that the surfaces of the first electrode 16 and the drain electrode 17 and the surface of the insulating film 11 are aligned with each other. The photoresist film is formed by a spin coating method using a spinner, the SOG film is made of silicon oxide formed by a spin coating method using a spinner, and after the formation, the photoresist film is formed. Alternatively, even if the shape under the SOG film is uneven, it has a flat surface.

【0096】なお、前記第1の電極16およびドレイン
電極17の平坦化処理においては、化学機械研磨法によ
って前記絶縁膜11の表面よりも上部の第1の電極16
およびドレイン電極17をエッチングして平坦化する手
法を採用することができる。
In the flattening process of the first electrode 16 and the drain electrode 17, the first electrode 16 above the surface of the insulating film 11 is formed by the chemical mechanical polishing method.
Alternatively, a method of etching and flattening the drain electrode 17 can be adopted.

【0097】次に、図9に示すように、第1の電極16
およびドレイン電極17を含む半導体基板1の上に強誘
電体膜18を堆積する。強誘電体膜18はCVD法、ス
パッタリング法またはゾル・ゲル法などにより形成した
PZTなどを用いている。第1の電極16およびドレイ
ン電極17の表面が平坦化されているために、第1の電
極16およびドレイン電極17の端部で強誘電体膜18
の段差は形成されない。
Next, as shown in FIG. 9, the first electrode 16
A ferroelectric film 18 is deposited on the semiconductor substrate 1 including the drain electrode 17. The ferroelectric film 18 uses PZT or the like formed by a CVD method, a sputtering method, a sol-gel method, or the like. Since the surfaces of the first electrode 16 and the drain electrode 17 are flattened, the ferroelectric film 18 is formed at the end portions of the first electrode 16 and the drain electrode 17.
Is not formed.

【0098】次に前記強誘電体キャパシタの第2の電極
となる第2の電極19を形成する。第2の電極19には
前述した白金などを使用する必要がなく、チタンなどの
微細加工のしやすい材料を用いることができる。
Next, a second electrode 19 which will be the second electrode of the ferroelectric capacitor is formed. It is not necessary to use platinum or the like described above for the second electrode 19, and a material such as titanium that is easy to perform fine processing can be used.

【0099】次に、フォトレジスト膜をマスクにしたフ
ォトリソグラフィ技術を用いて、第2の電極19と強誘
電体膜18を順次エッチングすることにより、前記強誘
電体キャパシタを形成することができる。
Next, the second electrode 19 and the ferroelectric film 18 are sequentially etched by using a photolithography technique using a photoresist film as a mask, whereby the ferroelectric capacitor can be formed.

【0100】この場合、後述するデータ線と接続する第
1のドレイン電極17の上部における第2の電極19と
強誘電体膜18は取り除いておく。その後、不要となっ
た前記フォトレジスト膜を取り除く作業を行う。
In this case, the second electrode 19 and the ferroelectric film 18 on the first drain electrode 17 connected to the data line described later are removed. After that, the work of removing the photoresist film that is no longer needed is performed.

【0101】次に、図10に示すように、前記強誘電体
キャパシタの上部に絶縁膜20を堆積する。
Next, as shown in FIG. 10, an insulating film 20 is deposited on the ferroelectric capacitor.

【0102】絶縁膜20はスパッタリング法またはプラ
ズマCVD法で形成した酸化シリコン膜または窒化シリ
コン膜の単層膜またはそれらを堆積した積層膜を採用し
ている。
As the insulating film 20, a single layer film of a silicon oxide film or a silicon nitride film formed by a sputtering method or a plasma CVD method or a laminated film in which these are deposited is adopted.

【0103】フォトレジスト膜をマスクにしたフォトリ
ソグラフィ技術を用いて、絶縁膜20にスルーホール2
1を形成する。
Through holes 2 are formed in the insulating film 20 by using a photolithography technique using a photoresist film as a mask.
1 is formed.

【0104】次に、前記フォトレジスト膜を取り除いた
後、データ線となる第3の導電膜22を堆積する。第3
の導電膜22はスパッタリング法またはCVD法で形成
したアルミニウム、チタンまたはタングステンなどの単
層膜またはそれらを堆積した積層膜を採用している。
Next, after removing the photoresist film, a third conductive film 22 to be a data line is deposited. Third
As the conductive film 22 of, a single layer film of aluminum, titanium, tungsten or the like formed by a sputtering method or a CVD method or a laminated film in which these are deposited is adopted.

【0105】次に、フォトレジスト膜をマスクにしたフ
ォトリソグラフィ技術を用いて、第3の導電膜22を選
択的にエッチングして所定の形状の配線パターンを形成
する。その後、不要となった前記フォトレジスト膜を取
り除く作業を行う。
Next, the third conductive film 22 is selectively etched by the photolithography technique using the photoresist film as a mask to form a wiring pattern having a predetermined shape. After that, the work of removing the photoresist film that is no longer needed is performed.

【0106】次に、図示していないが、パッシベーショ
ン膜または第3の導電膜22よりも上層の配線層とパッ
シベーション膜を形成し、前記パッシベーション膜を選
択的に取り除いて、その領域にボンディングパッドを形
成することにより半導体集積回路装置を製造する。
Next, although not shown, a wiring layer and a passivation film above the passivation film or the third conductive film 22 are formed, the passivation film is selectively removed, and a bonding pad is formed in that region. A semiconductor integrated circuit device is manufactured by forming the semiconductor integrated circuit device.

【0107】(実施例3)本発明の他の実施例である半
導体集積回路装置およびその製造方法は、図11に示す
ように、前述した実施例1における前記強誘電体膜18
を形成した後、エッチング処理を行わずにそのまま残存
させ、強誘電体膜18の表面の一部に選択的に前記第2
の電極19を複数個形成することを特徴とするものであ
る。
(Embodiment 3) As shown in FIG. 11, a semiconductor integrated circuit device and a method of manufacturing the same according to another embodiment of the present invention, as shown in FIG.
After the formation of the film, it is left as it is without performing the etching process, and the second film is selectively formed on a part of the surface of the ferroelectric film 18.
It is characterized in that a plurality of electrodes 19 are formed.

【0108】強誘電体キャパシタにおける強誘電体膜1
8のパターン化のためのエッチング処理を行わないため
に、強誘電体膜のパターニング工程を省くことができる
上、強誘電体膜18の段差部が形成されず、その膜質が
劣化するのを防止できる。
Ferroelectric film 1 in ferroelectric capacitor
Since the etching process for patterning 8 is not performed, the step of patterning the ferroelectric film can be omitted, and the step portion of the ferroelectric film 18 is not formed, and the deterioration of the film quality can be prevented. it can.

【0109】それ以外の工程は、前述した実施例1にお
ける半導体集積回路装置の製造工程と同様であるため、
説明を省略する。
Since the other steps are the same as the manufacturing steps of the semiconductor integrated circuit device in the first embodiment described above,
Description is omitted.

【0110】(実施例4)本発明の他の実施例である半
導体集積回路装置およびその製造方法は、図12に示す
ように、前述した実施例1における1つの前記スイッチ
MOSFETに複数の強誘電体キャパシタを接続した不
揮発性RAMと、DRAM(Dynamic Random Access Me
mory)と同一構成である1つのスイッチMOSFETに
1つの強誘電体キャパシタを接続した不揮発性RAMと
を同一の前記半導体基板1に形成したことを特徴とする
ものである。
(Embodiment 4) As shown in FIG. 12, a semiconductor integrated circuit device and a method of manufacturing the same according to another embodiment of the present invention, as shown in FIG. Non-volatile RAM connected to body capacitors and DRAM (Dynamic Random Access Mem
a non-volatile RAM in which one ferroelectric capacitor is connected to one switch MOSFET having the same structure as that of the above-mentioned (mory) is formed on the same semiconductor substrate 1.

【0111】図12において、右側に示すものがDRA
Mと同一構成である1つのスイッチMOSFETに1つ
の強誘電体キャパシタを接続した不揮発性RAMであ
る。同図において、25はDRAMと同一構成である1
つのスイッチMOSFETにおけるソースとなる半導体
領域である。26は強誘電体キャパシタにおける第1の
電極であり、半導体領域25に接続されている。27は
強誘電体キャパシタの強誘電体膜である。28は前記強
誘電体キャパシタの第2の電極である。
In FIG. 12, the DRA is shown on the right side.
It is a nonvolatile RAM in which one switch MOSFET having the same structure as M is connected to one ferroelectric capacitor. In the figure, 25 is the same structure as the DRAM 1
It is a semiconductor region that serves as a source in one switch MOSFET. Reference numeral 26 is a first electrode in the ferroelectric capacitor, which is connected to the semiconductor region 25. 27 is a ferroelectric film of the ferroelectric capacitor. 28 is a second electrode of the ferroelectric capacitor.

【0112】それ以外は、前述した実施例1における半
導体集積回路装置と構造およびその製造工程において同
様であるため、説明を省略する。
Other than that, the structure and the manufacturing process thereof are the same as those of the semiconductor integrated circuit device in the first embodiment described above, and therefore the description thereof is omitted.

【0113】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the embodiments and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

【0114】[0114]

【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下の通りである。
The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in this application will be briefly described as follows.
It is as follows.

【0115】(1)本発明の半導体集積回路装置によれ
ば、たとえば前記第1の電極は加工が難しい白金からな
る単層膜または前記第1の電極の表面部分が白金からな
る積層膜を用いているものであっても、前記第1の電極
を前記第2の絶縁膜に微細加工をもって設けることがで
きる溝に埋め込むことによりエッチングすることなく前
記溝に対応した形状をもってパターン化できることよ
り、前記第1の電極の形状および寸法を前記第2の絶縁
膜に設けられる微細パターンの形状および寸法によって
規定することができるため、前記強誘電体キャパシタを
微細加工をもって小面積の領域に高集積度の状態で設け
ることができる。
(1) According to the semiconductor integrated circuit device of the present invention, for example, the first electrode is a single layer film made of platinum, which is difficult to process, or a laminated film made of platinum on the surface portion of the first electrode. However, since the first electrode can be patterned into a shape corresponding to the groove without etching by embedding the first electrode in the groove that can be provided in the second insulating film by fine processing, Since the shape and size of the first electrode can be defined by the shape and size of the fine pattern provided in the second insulating film, the ferroelectric capacitor can be highly integrated in a small area by fine processing. It can be provided in the state.

【0116】また、前記第2の絶縁膜の表面と同一平面
となっている表面であると共に、平坦な表面を有する前
記第1の電極と、前記第1の電極の上に設けられている
強誘電体膜と、前記強誘電体膜の上に設けられている第
2の電極とから構成されている強誘電体キャパシタであ
ることより、前記第2の絶縁膜と接触している前記第1
の電極には段差がないため、前記第1の電極の上に設け
られている前記強誘電体膜も段差がなく設けられて、前
記強誘電体膜の膜質の劣化が抑えられ、特性の優れた前
記強誘電体キャパシタを提供することができる。
Further, the first electrode having a flat surface which is flush with the surface of the second insulating film, and the strong electrode provided on the first electrode. Since the ferroelectric capacitor includes a dielectric film and a second electrode provided on the ferroelectric film, the first capacitor in contact with the second insulating film can be obtained.
Since the electrode has no step, the ferroelectric film provided on the first electrode is also provided without a step, so that the deterioration of the film quality of the ferroelectric film is suppressed and the characteristics are excellent. It is possible to provide the ferroelectric capacitor.

【0117】(2)本発明の半導体集積回路装置の製造
方法によれば、第1の溝および第2の溝に第1の導電膜
を埋め込んだ後、その第1の導体膜によって、第2の絶
縁膜の表面と同一平面となっている表面を有する前記第
1の電極を形成する工程と、前記第1の溝に埋め込まれ
ている前記第1の電極の上に強誘電体膜を形成した後、
前記強誘電体膜の上に第2の導電膜を形成する工程とを
有することより、前記第1の電極は加工が難しい白金か
らなる単層膜または前記第1の電極の表面部分が白金か
らなる積層膜を用いているものであっても、前記第1の
電極を前記第2の絶縁膜に微細加工をもって形成するこ
とができる前記第1の溝に埋め込むことにより前記第1
の電極をエッチングすることなく前記第1の溝に対応し
た形状および寸法をもってパターン化できることより、
前記第1の電極の形状および寸法を前記第2の絶縁膜に
設けられる微細パターンの形状および寸法によって規定
することができるため、前記強誘電体キャパシタを微細
加工をもって小面積の領域に高集積度の状態で製造する
ことができる。
(2) According to the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention, after the first conductive film is embedded in the first groove and the second groove, the second conductive film is formed into the second conductive film. Forming the first electrode having a surface flush with the surface of the insulating film, and forming a ferroelectric film on the first electrode embedded in the first groove. After doing
By forming a second conductive film on the ferroelectric film, the first electrode is a single layer film made of platinum which is difficult to process, or the surface portion of the first electrode is made of platinum. Even when using a laminated film of the above, the first electrode is embedded in the first groove that can be formed in the second insulating film by microfabrication.
Since it can be patterned with a shape and dimensions corresponding to the first groove without etching the electrode of
Since the shape and size of the first electrode can be defined by the shape and size of the fine pattern provided on the second insulating film, the ferroelectric capacitor can be highly integrated in a small area by fine processing. It can be manufactured in the state of.

【0118】また、前記第2の絶縁膜の表面と同一平面
となっている表面であると共に、平坦な表面を有する前
記第1の電極と、前記第1の電極の上に形成される強誘
電体膜と、前記強誘電体膜の上に形成される第2の電極
とから構成されている強誘電体キャパシタであることよ
り、前記第2の絶縁膜と接触している前記第1の電極を
段差がない状態で形成できることより、前記第1の電極
の上に形成される前記強誘電体膜も段差がなく形成で
き、前記強誘電体膜の膜質の劣化が抑えられ、特性の優
れた前記強誘電体キャパシタを形成することができる。
Further, the first electrode having a flat surface which is flush with the surface of the second insulating film, and the ferroelectric formed on the first electrode. The first electrode that is in contact with the second insulating film because it is a ferroelectric capacitor including a body film and a second electrode formed on the ferroelectric film. Can be formed without a step, so that the ferroelectric film formed on the first electrode can also be formed without a step, the deterioration of the film quality of the ferroelectric film can be suppressed, and the characteristics are excellent. The ferroelectric capacitor can be formed.

【0119】さらにまた、前記第1の絶縁膜としては、
前記絶縁膜および前記第2の絶縁膜とは異なる材料から
なる酸化シリコン膜または窒化シリコン膜を用いている
ことより、前記第2の絶縁膜に前記第1の溝および前記
第2の溝を形成する際に前記第1の絶縁膜はエッチング
ストッパ膜として機能することができるため、微細加工
ができると共に容易な製造工程を採用することができ
る。
Furthermore, as the first insulating film,
By using a silicon oxide film or a silicon nitride film made of a material different from that of the insulating film and the second insulating film, the first groove and the second groove are formed in the second insulating film. At this time, since the first insulating film can function as an etching stopper film, fine processing can be performed and an easy manufacturing process can be adopted.

【0120】(3)前述した(1)および(2)によ
り、高集積化されしかも高特性でかつまた高信頼度の強
誘電体キャパシタを備えている不揮発性RAMなどの半
導体集積回路装置を提供できると共に、それを容易に製
造できる製造技術を提供できる。
(3) According to the above (1) and (2), a semiconductor integrated circuit device such as a nonvolatile RAM provided with a highly integrated ferroelectric capacitor having high characteristics and high reliability is provided. In addition to being able to do so, it is possible to provide a manufacturing technique that can easily manufacture it.

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

【図1】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
製造工程を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device which is an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
製造工程を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device which is an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
製造工程を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device which is an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
製造工程を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device which is an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
製造工程を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device which is an embodiment of the present invention.

【図6】本発明の他の実施例である半導体集積回路装置
の製造工程を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device which is another embodiment of the present invention.

【図7】本発明の他の実施例である半導体集積回路装置
の製造工程を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device which is another embodiment of the present invention.

【図8】本発明の他の実施例である半導体集積回路装置
の製造工程を示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device which is another embodiment of the present invention.

【図9】本発明の他の実施例である半導体集積回路装置
の製造工程を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device which is another embodiment of the present invention.

【図10】本発明の他の実施例である半導体集積回路装
置の製造工程を示す断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device which is another embodiment of the present invention.

【図11】本発明の他の実施例である半導体集積回路装
置の製造工程を示す断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device which is another embodiment of the present invention.

【図12】本発明の他の実施例である半導体集積回路装
置の製造工程を示す断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device which is another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 フィールド絶縁膜 3 ゲート絶縁膜 4 ゲート電極 5 半導体領域 6 半導体領域 7 絶縁膜(第1の絶縁膜) 8 絶縁膜(第2の絶縁膜) 9 開孔 10 開孔 11 絶縁膜(第3の絶縁膜) 12 溝 13 溝 14 コンタクトホール 15 コンタクトホール 16 第1の電極 17 ドレイン電極 18 強誘電体膜 19 第2の電極 20 絶縁膜 21 スルーホール 22 第3の導電膜 23 導電膜 24 導電膜 25 半導体領域 26 第1の電極 27 強誘電体膜 28 第2の電極 C 強誘電体キャパシタ 1 semiconductor substrate 2 field insulating film 3 gate insulating film 4 gate electrode 5 semiconductor region 6 semiconductor region 7 insulating film (first insulating film) 8 insulating film (second insulating film) 9 opening 10 opening 11 insulating film ( Third insulating film) 12 groove 13 groove 14 contact hole 15 contact hole 16 first electrode 17 drain electrode 18 ferroelectric film 19 second electrode 20 insulating film 21 through hole 22 third conductive film 23 conductive film 24 Conductive film 25 Semiconductor region 26 First electrode 27 Ferroelectric film 28 Second electrode C Ferroelectric capacitor

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/8242 27/108 21/8247 29/788 29/792 H01L 29/78 371 Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI Technical indication location H01L 21/8242 27/108 21/8247 29/788 29/792 H01L 29/78 371

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板に設けられているソースとな
る半導体領域とドレインとなる半導体領域を構成要素と
しているスイッチMISFETと、 前記スイッチMISFETにおける前記ソースとなる前
記半導体領域または前記ドレインとなる前記半導体領域
のいずれか一方に接続されており、表面が平坦な第1の
絶縁膜の表面上に設けられている表面が平坦な第1の電
極と、前記第1の電極の上に設けられている強誘電体膜
と、前記強誘電体膜の上に設けられている第2の電極と
から構成されている強誘電体キャパシタと、 前記第1の絶縁膜の上の選択的な領域に配置されており
前記第1の電極の側壁に接触して設けられており、前記
第1の電極の表面と同一平面となっている表面を有する
第2の絶縁膜とを備えていることを特徴とする半導体集
積回路装置。
1. A switch MISFET including a semiconductor region serving as a source and a semiconductor region serving as a drain, which are provided in a semiconductor substrate, and a semiconductor region serving as the source or the semiconductor serving as the drain in the switch MISFET. A first electrode that is connected to either one of the regions and that is provided on the surface of the first insulating film that has a flat surface; and a first electrode that has a flat surface and that is provided on the first electrode. A ferroelectric capacitor composed of a ferroelectric film and a second electrode provided on the ferroelectric film, and arranged in a selective region on the first insulating film. And a second insulating film which is provided in contact with the sidewall of the first electrode and has a surface flush with the surface of the first electrode. Half Body integrated circuit device.
【請求項2】 半導体基板に設けられているソースとな
る半導体領域とドレインとなる半導体領域を構成要素と
しているスイッチMISFETと、 前記スイッチMISFETにおける前記ソースとなる半
導体領域または前記ドレインとなる前記半導体領域のい
ずれか一方に接続されており、表面が平坦な第1の絶縁
膜の表面上に設けられている表面が平坦な第1の電極
と、前記第1の電極の上に設けられている強誘電体膜
と、前記強誘電体膜の上の選択的な領域に設けられてい
る複数個の第2の電極とから構成されている強誘電体キ
ャパシタと、 前記第1の絶縁膜の上の選択的な領域に配置されており
前記第1の電極の側壁に接触して設けられており、前記
第1の電極の表面と同一平面となっている表面を有する
第2の絶縁膜とを備えていることを特徴とする半導体集
積回路装置。
2. A switch MISFET having a semiconductor region serving as a source and a semiconductor region serving as a drain provided on a semiconductor substrate, and a semiconductor region serving as the source or the semiconductor region serving as the drain in the switch MISFET. A first electrode having a flat surface provided on the surface of a first insulating film having a flat surface, and a strong electrode provided on the first electrode. A ferroelectric capacitor composed of a dielectric film and a plurality of second electrodes provided in selective regions on the ferroelectric film; and a ferroelectric capacitor on the first insulating film. A second insulating film, which is arranged in a selective region, is provided in contact with the sidewall of the first electrode, and has a surface flush with the surface of the first electrode. ing The semiconductor integrated circuit device according to claim and.
【請求項3】 半導体基板に設けられているソースとな
る半導体領域とドレインとなる半導体領域を構成要素と
しているスイッチMISFETと、 前記スイッチMISFETにおける前記ソースとなる前
記半導体領域または前記ドレインとなる前記半導体領域
のいずれか一方に接続されており、表面が平坦な第1の
絶縁膜の表面上に設けられている表面が平坦な第1の電
極と、前記第1の電極の上の選択的な領域に設けられて
いる複数個の強誘電体膜と、複数個の前記強誘電体膜の
上にそれぞれ設けられている複数個の第2の電極とから
構成されている強誘電体キャパシタと、 前記第1の絶縁膜の上の選択的な領域に配置されており
前記第1の電極の側壁に接触して設けられており、前記
第1の電極の表面と同一平面となっている表面を有する
第2の絶縁膜とを備えていることを特徴とする半導体集
積回路装置。
3. A switch MISFET having a semiconductor region serving as a source and a semiconductor region serving as a drain provided in a semiconductor substrate, and a semiconductor region serving as the source or the semiconductor serving as the drain in the switch MISFET. A first electrode having a flat surface provided on the surface of a first insulating film having a flat surface, which is connected to either one of the regions; and a selective region on the first electrode. A ferroelectric capacitor including a plurality of ferroelectric films provided on the plurality of ferroelectric films and a plurality of second electrodes provided on the plurality of ferroelectric films, respectively; It has a surface that is arranged in a selective region on the first insulating film, is provided in contact with the side wall of the first electrode, and is flush with the surface of the first electrode. You The semiconductor integrated circuit device, characterized in that a second insulating film.
【請求項4】 前記スイッチMISFETにおける前記
ソースとなる前記半導体領域または前記ドレインとなる
前記半導体領域のいずれか一方に接続されている前記強
誘電体キャパシタと、 前記強誘電体キャパシタが接続されていない前記ソース
となる前記半導体領域または前記ドレインとなる前記半
導体領域のいずれか一方に接続されている配線膜であっ
て、前記第2の電極の上に第3の絶縁膜を介して設けら
れている第3の導電膜を備えていることを特徴とする請
求項1、2または3記載の半導体集積回路装置。
4. The ferroelectric capacitor connected to one of the semiconductor region serving as the source and the semiconductor region serving as the drain in the switch MISFET, and the ferroelectric capacitor is not connected. A wiring film connected to either one of the semiconductor region serving as the source or the semiconductor region serving as the drain, which is provided on the second electrode via a third insulating film. 4. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, further comprising a third conductive film.
【請求項5】 前記第1の電極は、白金からなる単層膜
または前記第1の電極の表面部分が白金からなる積層膜
を用いていることを特徴とする請求項1、2、3または
4記載の半導体集積回路装置。
5. The first electrode is a single-layer film made of platinum or a laminated film made of platinum on the surface of the first electrode. 4. The semiconductor integrated circuit device according to 4.
【請求項6】 半導体基板にソースとなる半導体領域と
ドレインとなる半導体領域とを同時に形成し、前記ソー
スとなる前記半導体領域および前記ドレインとなる前記
半導体領域を構成要素とするスイッチMISFETを形
成する工程と、 前記スイッチMISFETを含む前記半導体基板の上に
第1の絶縁膜を形成する工程と、 前記第1の絶縁膜の表面を平坦にする工程と、 前記第1の絶縁膜の上に第2の絶縁膜を形成する工程
と、 前記第2の絶縁膜の選択的な領域に第1の溝および第2
の溝を形成すると共に、前記第1の溝の下部の前記第1
の絶縁膜の一部に前記ソースとなる前記半導体領域また
は前記ドレインとなる前記半導体領域のいずれか一方の
コンタクト領域となる第1のコンタクトホールを形成す
ると共に、前記第2の溝の下部の前記第1の絶縁膜の一
部に前記ソースとなる前記半導体領域または前記ドレイ
ンとなる前記半導体領域のいずれか一方のコンタクト領
域となる第2のコンタクトホールを形成する工程と、 前記第1のコンタクトホール、前記第2のコンタクトホ
ール、前記第1の溝および前記第2の溝に第1の導電膜
を埋め込んだ後、その第1の導電膜によって、前記第2
の絶縁膜の表面と同一平面となっている表面を有する前
記第1の電極を形成する工程と、 前記第1の溝に埋め込まれている前記第1の電極の上に
強誘電体膜を形成した後、前記強誘電体膜の上に第2の
導電膜を形成する工程とを有することを特徴とする半導
体集積回路装置の製造方法。
6. A semiconductor region serving as a source and a semiconductor region serving as a drain are simultaneously formed on a semiconductor substrate, and a switch MISFET having the semiconductor region serving as the source and the semiconductor region serving as the drain as constituent elements is formed. A step of forming a first insulating film on the semiconductor substrate including the switch MISFET, a step of flattening a surface of the first insulating film, and a step of forming a first insulating film on the first insulating film. Forming a second insulating film, and forming a first groove and a second groove in a selective region of the second insulating film.
Forming a groove of the first groove, and forming the groove of the first groove in the lower part of the first groove.
Forming a first contact hole which is a contact region of either the semiconductor region serving as the source or the semiconductor region serving as the drain in a part of the insulating film of Forming a second contact hole in a part of the first insulating film to be a contact region of either the semiconductor region to be the source or the semiconductor region to be the drain; and the first contact hole After filling the second contact hole, the first groove and the second groove with the first conductive film, the second conductive film is used to form the second conductive film.
Forming the first electrode having a surface flush with the surface of the insulating film, and forming a ferroelectric film on the first electrode embedded in the first groove. And a step of forming a second conductive film on the ferroelectric film, the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device.
【請求項7】 半導体基板にソースとなる半導体領域と
ドレインとなる半導体領域とを同時に形成し、前記ソー
スとなる前記半導体領域および前記ドレインとなる前記
半導体領域を構成要素とするスイッチMISFETを形
成する工程と、 前記スイッチMISFETを含む前記半導体基板の上に
第1の絶縁膜を形成する工程と、 前記第1の絶縁膜の表面を平坦にする工程と、 前記第1の絶縁膜の上に第2の絶縁膜を形成する工程
と、 前記第2の絶縁膜の選択的な領域に第1の溝および第2
の溝を形成すると共に、前記第1の溝の下部の前記第1
の絶縁膜の一部に前記ソースとなる前記半導体領域また
は前記ドレインとなる前記半導体領域のいずれか一方の
コンタクト領域となる第1のコンタクトホールを形成す
ると共に、前記第2の溝の下部の前記第1の絶縁膜の一
部に前記ソースとなる前記半導体領域または前記ドレイ
ンとなる前記半導体領域のいずれか一方のコンタクト領
域となる第2のコンタクトホールを形成する工程と、 前記第1のコンタクトホール、前記第2のコンタクトホ
ール、前記第1の溝および前記第2の溝に第1の導電膜
を埋め込んだ後、その第1の導電膜によって、前記第2
の絶縁膜の表面と同一平面となっている表面を有する前
記第1の電極を形成する工程と、 前記第1の溝に埋め込まれている前記第1の電極の上に
強誘電体膜を形成した後、前記強誘電体膜の上に第2の
導電膜を形成する工程と、 前記第2の導電膜を選択的に取り除いて複数個の第2の
電極を形成する工程とを有することを特徴とする半導体
集積回路装置の製造方法。
7. A semiconductor region serving as a source and a semiconductor region serving as a drain are simultaneously formed on a semiconductor substrate, and a switch MISFET having the semiconductor region serving as the source and the semiconductor region serving as the drain as constituent elements is formed. A step of forming a first insulating film on the semiconductor substrate including the switch MISFET, a step of flattening a surface of the first insulating film, and a step of forming a first insulating film on the first insulating film. Forming a second insulating film, and forming a first groove and a second groove in a selective region of the second insulating film.
Forming a groove of the first groove, and forming the groove of the first groove in the lower part of the first groove.
Forming a first contact hole which is a contact region of either the semiconductor region serving as the source or the semiconductor region serving as the drain in a part of the insulating film of Forming a second contact hole in a part of the first insulating film to be a contact region of either the semiconductor region to be the source or the semiconductor region to be the drain; and the first contact hole After filling the second contact hole, the first groove and the second groove with the first conductive film, the second conductive film is used to form the second conductive film.
Forming the first electrode having a surface flush with the surface of the insulating film, and forming a ferroelectric film on the first electrode embedded in the first groove. And then forming a second conductive film on the ferroelectric film, and selectively removing the second conductive film to form a plurality of second electrodes. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device having a feature.
【請求項8】 前記第2の絶縁膜の表面と同一平面とな
っている表面を有する前記第1の電極を形成する際に、
前記第1の導電膜の表面を化学機械研磨法により研磨す
ることを特徴とする請求項6または7記載の半導体集積
回路装置の製造方法。
8. When forming the first electrode having a surface flush with the surface of the second insulating film,
8. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 6, wherein the surface of the first conductive film is polished by a chemical mechanical polishing method.
【請求項9】 前記第1の絶縁膜としては、前記絶縁膜
および前記第2の絶縁膜とは異なる材料からなる酸化シ
リコン膜または窒化シリコン膜を用いていることを特徴
とする請求項6、7または8記載の半導体集積回路装置
の製造方法。
9. The silicon oxide film or the silicon nitride film made of a material different from that of the insulating film and the second insulating film is used as the first insulating film. 7. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to 7 or 8.
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