JP2003046064A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に、強誘電体材料の結晶性を向上し、強
誘電体特性を向上することができる強誘電体メモリ(Fe
RAM:Ferro-electric RAM)の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a ferroelectric memory (Fe) capable of improving the crystallinity of a ferroelectric material and the ferroelectric characteristics.
RAM: Ferro-electric RAM).
【0002】[0002]
【従来の技術】強誘電体メモリは、低電力、高速処理、
及び不揮発性を有するメモリとして注目されている。こ
のメモリは、強誘電体材料の残留分極を利用したメモリ
であり、従来のEEPROM(Electrically Erasable Progra
mmable ROM)に比べて書き換えが速く、書き換え回数も
3〜7桁ぐらい多くすることができる利点がある。した
がって、FeRAMの実用化は、ストレージメモリとワーキ
ングメモリの両方の働きをすることができることから、
システム設計に非常に有利となる。2. Description of the Related Art Ferroelectric memories are low power, high speed processing,
Also, it is attracting attention as a non-volatile memory. This memory uses the remanent polarization of a ferroelectric material, and is a conventional EEPROM (Electrically Erasable Program).
Rewriting is faster than mmable ROM) and the number of rewriting can be increased by 3 to 7 digits. Therefore, FeRAM can be used as both a storage memory and a working memory in practical application.
It is very advantageous for system design.
【0003】図1は、従来のFeRAMのデバイス構造を説
明する図である。このFeRAM10は、p型又はn型のシ
リコン基板111上に形成されるメモリセルトランジス
タを含んでいる。FIG. 1 is a diagram for explaining the device structure of a conventional FeRAM. The FeRAM 10 includes memory cell transistors formed on a p-type or n-type silicon substrate 111.
【0004】図1にはかかるセル構造の断面が示されて
おり、この構造は通常のCMOSプロセスと同様なプロ
セスにより形成できる。すなわち、シリコン基板111
上にp型ウェル111Aが形成され、p型ウェル111
Aの上にはフィールド酸化膜112により画定される活
性領域が形成されている。また、シリコン基板111上
には、先の活性領域に対応してゲート電極113が設け
られており、FeRAMのワード線を構成している。FIG. 1 shows a cross section of such a cell structure, which can be formed by a process similar to a conventional CMOS process. That is, the silicon substrate 111
The p-type well 111A is formed on the p-type well 111
An active region defined by the field oxide film 112 is formed on A. Further, on the silicon substrate 111, a gate electrode 113 is provided corresponding to the above active region, and constitutes a word line of FeRAM.
【0005】さらに、シリコン基板111とゲート電極
113との間にはゲート酸化膜(図示せず)が設けられ
ている。p型ウェル111A内には、n+型の拡散領域
111B及び111Cがメモリセルのソース領域及びド
レイン領域として、ゲート電極113の両側に形成され
ている。したがって、チャネル領域は、拡散領域111
B及び拡散領域111Cの間のp型ウェル111Aにお
いて形成される。Further, a gate oxide film (not shown) is provided between the silicon substrate 111 and the gate electrode 113. In the p-type well 111A, n + -type diffusion regions 111B and 111C are formed on both sides of the gate electrode 113 as a source region and a drain region of a memory cell. Therefore, the channel region is the diffusion region 111.
It is formed in the p-type well 111A between B and the diffusion region 111C.
【0006】なお、ゲート電極113は、活性領域に対
応して、シリコン基板111の表面を覆うように設けら
れるCVD酸化膜114により覆われている。CVD酸
化膜114上にはPt/Ti構造を有する下側電極11
5が形成されている。下側電極115は、FeRAMの
ドライブ線を構成する。The gate electrode 113 is covered with a CVD oxide film 114 provided so as to cover the surface of the silicon substrate 111, corresponding to the active region. The lower electrode 11 having a Pt / Ti structure is formed on the CVD oxide film 114.
5 is formed. The lower electrode 115 constitutes a drive line of FeRAM.
【0007】下側電極115上にはPZT(Pb(Z
r,Ti)O3)あるいはPLZT((Pb,La)
(Zr,Ti)O3)よりなる強誘電体膜116が形成
されており、強誘電体膜116上にはPt等よりなる上
側電極117が形成されている。下側電極115、強誘
電体膜116及び上側電極117は、強誘電体キャパシ
タを形成しており、強誘電体キャパシタ全体は別の層間
絶縁膜118により覆われる。On the lower electrode 115, PZT (Pb (Z
r, Ti) O 3 ) or PLZT ((Pb, La)
A ferroelectric film 116 made of (Zr, Ti) O 3 ) is formed, and an upper electrode 117 made of Pt or the like is formed on the ferroelectric film 116. The lower electrode 115, the ferroelectric film 116, and the upper electrode 117 form a ferroelectric capacitor, and the entire ferroelectric capacitor is covered with another interlayer insulating film 118.
【0008】層間絶縁膜118上には上側電極117を
露出するコンタクトホール118Aが形成されており、
さらに、拡散領域111B,111Cを露出するコンタ
クトホール118B,118Cがそれぞれ形成されてい
る。また、層間絶縁膜118上にはコンタクトホール1
18Aとコンタクトホール118Bとを電気的に接続す
るように、Al合金よりなるローカル配線パターン11
9Aが形成されている。A contact hole 118A exposing the upper electrode 117 is formed on the interlayer insulating film 118,
Further, contact holes 118B and 118C exposing the diffusion regions 111B and 111C are formed, respectively. In addition, the contact hole 1 is formed on the interlayer insulating film 118.
Local wiring pattern 11 made of Al alloy so as to electrically connect 18A and contact hole 118B.
9A is formed.
【0009】さらに、コンタクトホール118Cで拡散
領域111Cと電気的にコンタクトするように、層間絶
縁膜118上には、Al合金よりなるビット線パターン
119Bが形成されている。ローカル配線パターン11
9Aとビット線パターン119Bとはパッシベーション
膜120により覆われている。図1に示すように、従来
のFeRAMでは、イリジウムIrを含む下側電極115上
にチタン酸ジルコン酸鉛Pb(Ti,Zr)O3(以
下、PZTと呼ぶ)を主体とする強誘電体薄膜を堆積さ
せてキャパシタを構成している。Further, a bit line pattern 119B made of an Al alloy is formed on the interlayer insulating film 118 so as to make electrical contact with the diffusion region 111C through the contact hole 118C. Local wiring pattern 11
9A and the bit line pattern 119B are covered with a passivation film 120. As shown in FIG. 1, in a conventional FeRAM, a ferroelectric thin film mainly composed of lead zirconate titanate Pb (Ti, Zr) O 3 (hereinafter referred to as PZT) is formed on a lower electrode 115 containing iridium Ir. Are deposited to form a capacitor.
【0010】このキャパシタに関して、強誘電体結晶の
緻密性の低下、及び強誘電体の疲労を抑制する提案がこ
れまでなされている。特開平8−335676号公報、
特開平10−12832号公報、特開平10−5096
0号公報及び特開平10−173140号公報等では、
PZTと下側電極の間にTi又はTiOxからなる核形
成層を設けることにより、PZTの結晶性を向上し、強
誘電体特性を向上する技術が開示されている。With respect to this capacitor, proposals have been made so far for suppressing the deterioration of the denseness of the ferroelectric crystal and the fatigue of the ferroelectric. Japanese Patent Laid-Open No. 8-335676,
JP-A-10-12832, JP-A-10-5096
No. 0 and Japanese Patent Laid-Open No. 10-173140,
There is disclosed a technique of improving crystallinity of PZT and improving ferroelectric characteristics by providing a nucleation layer made of Ti or TiOx between the PZT and the lower electrode.
【0011】一方、特開平7−99252号公報、特開
平6−349324号公報、及び特開2000−442
39号公報には、上記核形成層としてチタン酸鉛PbT
iO 3(以下、PTOと呼ぶ)結晶を用いる技術が開示
されている。On the other hand, JP-A-7-99252 and JP-A-7-99252.
Japanese Patent Laid-Open No. 6-349324 and Japanese Patent Laid-Open No. 2000-442.
No. 39 discloses lead titanate PbT as the nucleation layer.
iO ThreeDisclosed is a technology using a crystal (hereinafter, referred to as PTO).
Has been done.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】上記公知技術に関し
て、核形成層の厚さは、Tiを使用した場合で1〜10
nm、TiOxを使用した場合で0.01〜10nmで
あり、最適には2〜3nm程度である。Regarding the above-mentioned known technique, the thickness of the nucleation layer is 1 to 10 when Ti is used.
nm and 0.01 to 10 nm when TiOx is used, and optimally about 2 to 3 nm.
【0013】このTi又はTiOx層が薄い場合には、
この上に堆積されるPZT中のPbがTi又はTiOx
層へ拡散し、Ti又はTiOx層はPZT層に変化す
る。しかし、Ti又はTiOx層が厚い場合には、下側
電極とPZTとの間にTiOx層が残る。この場合、P
ZT成膜後に通常雰囲気中でアニール処理されるので、
Ti層の場合もTiOx層になる。このTiOx層は、
常誘電体であるために強誘電体キャパシタとしての特性
が著しく劣化する。したがって、ウェハ全体でTi層又
はTiOx層の厚さ厳密に制御することが必要となる。If the Ti or TiOx layer is thin,
Pb in PZT deposited on this is Ti or TiOx.
Diffuse into the layer and the Ti or TiOx layer is transformed into a PZT layer. However, when the Ti or TiOx layer is thick, the TiOx layer remains between the lower electrode and the PZT. In this case, P
After the ZT film is formed, it is annealed in a normal atmosphere.
In the case of a Ti layer, it also becomes a TiOx layer. This TiOx layer is
Since it is a paraelectric material, the characteristics as a ferroelectric capacitor are significantly deteriorated. Therefore, it is necessary to strictly control the thickness of the Ti layer or the TiOx layer over the entire wafer.
【0014】一方、PTOを使用した核形成層は、これ
まで主にCSD(Chemical Solution Deposition)法、
MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Depositio
n)法により作成されている。PZTの成膜では、スパ
ッタリング法が用いられる場合があるが、スパッタリン
グ法に従うPTOターゲットを作成することができない
という問題がある。これは、作製時にはPTO多結晶タ
ーゲットを高温で作製するものの、室温に冷却する時に
キュリー点温度で結晶の相転移が起こり、ターゲットが
割れてしまうことによる。このために、スパッタリング
法では、PTO核形成層を堆積することはできなかっ
た。On the other hand, the nucleation layer using PTO has hitherto been mainly used in the CSD (Chemical Solution Deposition) method,
MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Depositio)
n) Created by law. A sputtering method may be used for forming the PZT film, but there is a problem that a PTO target according to the sputtering method cannot be prepared. This is because although the PTO polycrystal target is produced at a high temperature during the production, a phase transition of the crystal occurs at the Curie point temperature when the PTO polycrystal target is cooled to room temperature and the target is cracked. For this reason, the PTO nucleation layer could not be deposited by the sputtering method.
【0015】本発明の目的は、PZTの結晶性を向上す
ることにより、強誘電体特性を向上することができる半
導体装置の製造方法を提供することにある。An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of improving the ferroelectric characteristics by improving the crystallinity of PZT.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の強誘電体キャパシタを有する半導体装置の
製造方法は、下部電極の上にチタンと鉛を含む物質層を
堆積する工程と、前記堆積された物質層を酸化する工程
と、前記酸化された物質層の上にチタン酸ジルコル酸鉛
層を設ける工程と、前記チタン酸ジルコル酸鉛層の上に
上部電極を設ける工程と、を備えるものである。In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor device having a ferroelectric capacitor according to the present invention comprises a step of depositing a material layer containing titanium and lead on a lower electrode. A step of oxidizing the deposited material layer, a step of providing a lead zircolate titanate layer on the oxidized material layer, a step of providing an upper electrode on the lead zircolate titanate layer, It is equipped with.
【0017】また、他の観点において、上記堆積工程及
び酸化工程として、下部電極の上にチタン、ジルコン及
び鉛を含む物質層を堆積する工程、及び前記堆積された
物質層を酸化する工程、を備えていてもよい。In another aspect, as the depositing step and the oxidizing step, a step of depositing a material layer containing titanium, zircon and lead on the lower electrode, and a step of oxidizing the deposited material layer. You may have it.
【0018】さらに、他の観点において、上記堆積工程
及び酸化工程として、下部電極の上にチタンを含む物質
層を堆積する工程、前記堆積された物質層を酸化する工
程、前記酸化された物質層の上に鉛を含む物質層を堆積
する工程、及び前記堆積された物質層を酸化する工程、
を備えていてもよい。Further, in another aspect, as the depositing step and the oxidizing step, a step of depositing a material layer containing titanium on the lower electrode, a step of oxidizing the deposited material layer, and the oxidized material layer. Depositing a layer of material containing lead on top, and oxidizing the deposited layer of material,
May be provided.
【0019】上記製造方法において、前記チタンと鉛を
含む物質層、又は前記チタン、ジルコン及び鉛を含む物
質層、又は前記チタンを含む物質層及び前記鉛を含む物
質層は、スパッタリングにより堆積される。In the above manufacturing method, the material layer containing titanium and lead, the material layer containing titanium, zircon and lead, or the material layer containing titanium and the material layer containing lead are deposited by sputtering. .
【0020】本発明は、PbTi合金、あるいはPtZ
rTiがスパッタリング法でも簡単に成膜することがで
きる点に着目している。PbTi合金の酸化物又はチタ
ンリッチなPbZrTiの酸化物を核形成層とすること
で、Ti層が厚い場合でもTiOxがPTZ層と下部電
極間に生じることがなく、その後のプロセスに弊害をも
たらすこともない。The present invention is based on a PbTi alloy or PtZ.
Attention is paid to the fact that rTi can be easily formed by a sputtering method. By using a PbTi alloy oxide or a titanium-rich PbZrTi oxide as the nucleation layer, TiOx does not occur between the PTZ layer and the lower electrode even when the Ti layer is thick, and it causes a harmful effect on the subsequent process. Nor.
【0021】上記核形成層を用いることによりPZTは
結晶性が緻密化する。この結晶性は核形成層の厚さ等に
依存するものであり、膜厚に対してマージンが大きく、
ウェハ全体に結晶性の良いPZTを再現性良く堆積する
ことができる。By using the nucleation layer, the crystallinity of PZT becomes dense. This crystallinity depends on the thickness of the nucleation layer, etc., and has a large margin with respect to the film thickness.
PZT having good crystallinity can be deposited on the entire wafer with good reproducibility.
【0022】[0022]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面と対応して詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
【0023】図2は、本発明の第1実施の形態による強
誘電体キャパシタの構造を説明する図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the structure of the ferroelectric capacitor according to the first embodiment of the present invention.
【0024】本強誘電体キャパシタは、シリコン(S
i)基板1上にシリコン酸化膜層(SiO2)2が設け
られている。本実施の形態では、SiO2膜層2は、約
500nmの膜厚に形成される。This ferroelectric capacitor is made of silicon (S
i) A silicon oxide film layer (SiO 2 ) 2 is provided on the substrate 1. In the present embodiment, the SiO 2 film layer 2 is formed to have a film thickness of about 500 nm.
【0025】SiO2膜層2の上には、本強誘電体キャ
パシタの下部電極の一部を構成するイリジウム(Ir)
又は酸化イリジウム(IrOx)層3が設けられてい
る。本実施の形態では、Ir又はIrOxは、DCスパ
ッタリング法によりスパッタリングパワー1〜5kWで
堆積される。このスパッタリングでは、Ir層を形成す
る場合にはアルゴン分圧は0.1〜1Pa、IrOx層
を形成する場合には酸素及びアルゴンのトータル分圧は
0.1〜1Paである。On the SiO 2 film layer 2, iridium (Ir) forming a part of the lower electrode of the present ferroelectric capacitor is formed.
Alternatively, the iridium oxide (IrO x ) layer 3 is provided. In the present embodiment, Ir or IrO x is deposited with a sputtering power of 1 to 5 kW by the DC sputtering method. In this sputtering, the partial pressure of argon is 0.1 to 1 Pa when forming the Ir layer, and the total partial pressure of oxygen and argon is 0.1 to 1 Pa when forming the IrO x layer.
【0026】Ir又はIrOx層3の上には、下部電極
の一部を構成する白金(Pt)層4が設けられている。
本実施の形態では、Ptは、DCスパッタリング法によ
り堆積され、100〜200nmの膜厚に形成される。On the Ir or IrO x layer 3, a platinum (Pt) layer 4 forming a part of the lower electrode is provided.
In the present embodiment, Pt is deposited by the DC sputtering method to have a film thickness of 100 to 200 nm.
【0027】Pt層4の上には、後述するチタン酸ジル
コル酸鉛(PZT)層6の核成長を助長するためのチタ
ン酸鉛(PbTiOx)核形成層5が設けられている。
TiPbは、チタン鉛(TiPb)合金をターゲットに
してDCスパッタリング法によりスパッタリングパワー
1〜5kWで堆積され、1〜30nmの膜厚(典型的に
は2〜10nm)に形成される。このスパッタリングに
おけるアルゴン分圧は0.1〜1Paである。TiPb
合金のスパッタリング後、アニーリングによる酸化処理
が行われる。この処理はランプ加熱炉で行われ、酸素雰
囲気中で温度650〜750℃、0.5〜3分間行われ
る。これによりTiPb層は、PbTiOx核形成層と
なる。On the Pt layer 4, there is provided a lead titanate (PbTiOx) nucleation layer 5 for promoting the nucleus growth of a lead zirconate titanate (PZT) layer 6 described later.
TiPb is deposited with a sputtering power of 1 to 5 kW by a DC sputtering method using a titanium lead (TiPb) alloy as a target, and is formed to have a film thickness of 1 to 30 nm (typically 2 to 10 nm). The argon partial pressure in this sputtering is 0.1 to 1 Pa. TiPb
After sputtering the alloy, an oxidation treatment by annealing is performed. This treatment is performed in a lamp heating furnace, and is performed in an oxygen atmosphere at a temperature of 650 to 750 ° C. for 0.5 to 3 minutes. As a result, the TiPb layer becomes a PbTiOx nucleation layer.
【0028】PbTiOx核形成層5の上には、PZT
層6が設けられている。PZTは、RFスパッタリング
法によりスパッタリングパワー1〜5kWで堆積され、
50〜200nm(典型的には100〜150nm)の
膜厚に形成される。このスパッタリングにおけるアルゴ
ン分圧は0.5〜3Paである。On the PbTiOx nucleation layer 5, PZT is formed.
A layer 6 is provided. PZT is deposited at a sputtering power of 1 to 5 kW by the RF sputtering method,
It is formed to a film thickness of 50 to 200 nm (typically 100 to 150 nm). The argon partial pressure in this sputtering is 0.5 to 3 Pa.
【0029】該PZT層6の上には、Ir,IrOx又
はPt層7が上部電極として設けられている。Ir,I
rOx又はPtは、DCスパッタリング法により堆積さ
れ、次いでアニーリング処理される。この処理はランプ
加熱炉又は電熱炉(furnace)で行われ、酸素雰囲気中
で温度650〜750℃で行われる。On the PZT layer 6, an Ir, IrO x or Pt layer 7 is provided as an upper electrode. Ir, I
rO x or Pt is deposited by the DC sputtering method and then annealed. This treatment is carried out in a lamp heating furnace or an electric furnace, and is carried out in an oxygen atmosphere at a temperature of 650 to 750 ° C.
【0030】このように、本実施の形態による強誘電体
キャパシタは、下部電極の一部を形成するPt層4とP
ZT層6の間に、スパッタリング法により核形成層5を
設けることで、PZT層6における強誘電体材料の疲労
特性を向上することができる。これにより、スパッタリ
ング法を一貫して採用する効率的な製造プロセスによ
り、本強誘電体キャパシタを実現することができる。As described above, the ferroelectric capacitor according to the present embodiment has the Pt layer 4 and the P layer 4 which form a part of the lower electrode.
By providing the nucleation layer 5 between the ZT layers 6 by the sputtering method, the fatigue characteristics of the ferroelectric material in the PZT layer 6 can be improved. As a result, the present ferroelectric capacitor can be realized by an efficient manufacturing process that consistently adopts the sputtering method.
【0031】図3〜図6は、本発明の第2実施の形態に
よる半導体装置の製造工程を説明する図である。本実施
の形態による半導体装置は、第1実施の形態で示した強
誘電体キャパシタ(図1参照)を有する強誘電体メモリ
である。なお、図3〜図6における同じ構成には同じ符
号を付して説明を省略する。3 to 6 are views for explaining the manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. The semiconductor device according to the present embodiment is a ferroelectric memory having the ferroelectric capacitor (see FIG. 1) shown in the first embodiment. It should be noted that the same components in FIGS.
【0032】図3(A)は、通常のCMOS工程、CV
D法によりSiON膜15及びSiO2膜16を順に設
ける工程、さらにはWプラグ17A〜17Eを設ける工
程が終了した状態を示しており、いわば、本実施の形態
による製造方法の前提となる構造を示している。FIG. 3A shows a normal CMOS process, CV.
It shows a state in which the step of sequentially providing the SiON film 15 and the SiO 2 film 16 by the D method, and further the step of providing the W plugs 17A to 17E are completed. Shows.
【0033】はじめに、CMOS工程に関して簡単に説
明する。p型又はn型のSi基板11上にはp型ウェル
11A及びn型ウェル11Bが形成されている。さら
に、Si基板11は、各ウェル11A及び11Bの活性
領域を画定するフィールド酸化膜12により覆われてい
る。p型ウェル11A及びn型ウェル11Bの各活性領
域上にはゲート酸化膜13が形成されている。p型ウェ
ル11Aにおいてゲート酸化膜13上にはp型ポリシリ
コンゲート電極14Aが形成されており、n型ウェル1
1Bにおいてゲート酸化膜13上にはn型ポリシリコン
ゲート電極14Bが形成されている。ポリシリコンゲー
ト電極14A又は14Bと同様に、フィールド酸化膜1
2上にはポリシリコン配線パターン14C,14Dが延
在している。また、p型ウェル11Aの活性領域中には
n型の不純物をイオン注入することにより、n型拡散領
域11a,11bが形成されており、n型ウェル11B
の活性領域中にはp型拡散領域11c,11dが形成さ
れている。First, the CMOS process will be briefly described. A p-type well 11A and an n-type well 11B are formed on a p-type or n-type Si substrate 11. Further, the Si substrate 11 is covered with the field oxide film 12 that defines the active region of each well 11A and 11B. A gate oxide film 13 is formed on each active region of the p-type well 11A and the n-type well 11B. In the p-type well 11A, the p-type polysilicon gate electrode 14A is formed on the gate oxide film 13, and the n-type well 1 is formed.
In 1B, an n-type polysilicon gate electrode 14B is formed on the gate oxide film 13. Like the polysilicon gate electrode 14A or 14B, the field oxide film 1
Polysilicon wiring patterns 14C and 14D extend on the wiring 2. Further, n-type diffusion regions 11a and 11b are formed by ion-implanting n-type impurities into the active region of the p-type well 11A, and the n-type well 11B is formed.
P-type diffusion regions 11c and 11d are formed in the active region.
【0034】つぎに、SiON膜15及びSiO2膜1
6を順に設ける工程に関して説明する。上記CMOS工
程後の構造上に、CVD法によりSiON膜15を堆積
し、さらにその上にCVD法によりSiO2膜16を堆
積する。ここで、CMP法により、SiON膜15をス
トッパとしてSiO2膜16を研磨して平坦化する。次
いで、平坦化されたSiO2膜16中に、コンタクトホ
ール(図示せず)をそれぞれ拡散領域11a,11b,
11c及び11dが露出されるように形成する。Next, the SiON film 15 and the SiO 2 film 1
The process of sequentially providing 6 will be described. A SiON film 15 is deposited on the structure after the CMOS process by the CVD method, and a SiO 2 film 16 is further deposited thereon by the CVD method. Here, the SiO 2 film 16 is polished and planarized by the CMP method using the SiON film 15 as a stopper. Next, in the flattened SiO 2 film 16, contact holes (not shown) are formed in the diffusion regions 11a, 11b, respectively.
It is formed so that 11c and 11d are exposed.
【0035】最後に、上記工程後の構造上に、上記コン
タクトホールを埋めるようにW層(図示せず)を堆積
し、さらに、SiO2膜16をストッパとしてCMP法
により該W層を研磨して平坦化する。これにより、各コ
ンタクトホールにそれぞれ対応してWプラグ17A〜1
7Eが形成される。Finally, a W layer (not shown) is deposited on the structure after the above step so as to fill the contact hole, and the W layer is polished by the CMP method using the SiO 2 film 16 as a stopper. Flatten. As a result, the W plugs 17A to 1A corresponding to the respective contact holes are formed.
7E is formed.
【0036】つぎに、図3(B)の工程では、図3
(A)の構造上に、SiONからなる酸化防止膜18及
びSiO2膜19を形成し、さらにN2雰囲気中で熱処
理を行い、脱ガスを十分に行う。Next, in the step of FIG.
An antioxidant film 18 and a SiO 2 film 19 made of SiON are formed on the structure of (A), and heat treatment is further performed in an N 2 atmosphere to sufficiently degas.
【0037】つぎに、図3(C)の工程では、図3
(B)の構造上に、DCスパッタリングにより、Ir又
はIrOx膜20及びPt膜21を堆積し、強誘電体キ
ャパシタの下部電極として形成する。さらに、Pt膜2
1の堆積の後、TiPb合金をターゲットとしてスパッ
タリングを行い、次いで堆積されたTiPb膜に対して
アニーリングによる酸化処理を行う。これにより該Ti
Pb膜が酸化され核形成層22が形成される。その後、
該核形成層22上に強誘電体キャパシタ絶縁膜としての
PZT膜23を形成する。Next, in the step of FIG.
On the structure of (B), an Ir or IrOx film 20 and a Pt film 21 are deposited by DC sputtering to form a lower electrode of the ferroelectric capacitor. Furthermore, the Pt film 2
After the deposition of No. 1, sputtering is performed using a TiPb alloy as a target, and then the deposited TiPb film is subjected to an oxidation treatment by annealing. As a result, the Ti
The Pb film is oxidized to form the nucleation layer 22. afterwards,
A PZT film 23 as a ferroelectric capacitor insulating film is formed on the nucleation layer 22.
【0038】さらに、PZT膜23の堆積後、酸素雰囲
気中で急速熱処理工程を行い、PZT膜23を結晶化す
ると同時に、酸素欠損の補償を行う。上記急速熱処理工
程の後、DCスパッタリング法により、PZT膜23上
にIr、IrO2又はPt膜24を堆積して上部電極層
を形成する。Further, after the PZT film 23 is deposited, a rapid thermal annealing process is performed in an oxygen atmosphere to crystallize the PZT film 23 and at the same time compensate for oxygen deficiency. After the rapid thermal processing, the Ir, IrO 2 or Pt film 24 is deposited on the PZT film 23 by the DC sputtering method to form the upper electrode layer.
【0039】つぎに、図4(D)の工程では、上部電極
層24上にレジストパターンを形成し、該パターンをマ
スクにして上部電極層24をドライエッチングする。こ
れにより、上部電極層24に対応した上部電極パターン
24AがPZT膜23上に形成される。さらに、上部電
極パターン24Aの形成の後、酸素雰囲気中でアニール
処理を行い、上部電極層24のスパッタリング及びパタ
ーニングの際にPZT膜23に生じた損傷を消滅させ
る。Next, in the step of FIG. 4D, a resist pattern is formed on the upper electrode layer 24, and the upper electrode layer 24 is dry-etched using the pattern as a mask. Thereby, the upper electrode pattern 24A corresponding to the upper electrode layer 24 is formed on the PZT film 23. Further, after forming the upper electrode pattern 24A, an annealing process is performed in an oxygen atmosphere to eliminate damage caused to the PZT film 23 during sputtering and patterning of the upper electrode layer 24.
【0040】つぎに、図4(E)の工程では、強誘電体
キャパシタのキャパシタ絶縁膜パターンに対応したレジ
ストパターンをPZT膜23及び核形成層22上に形成
し、該パターンをマスクにしてPZT膜23及び核形成
層22をドライエッチングする。これにより、PZT膜
23及び核形成層22の各々に対応したPZTパターン
23A、核形成パターン22Aが形成される。Next, in the step of FIG. 4E, a resist pattern corresponding to the capacitor insulating film pattern of the ferroelectric capacitor is formed on the PZT film 23 and the nucleation layer 22, and the pattern is used as a mask for PZT. The film 23 and the nucleation layer 22 are dry-etched. As a result, the PZT pattern 23A and the nucleation pattern 22A corresponding to the PZT film 23 and the nucleation layer 22 are formed.
【0041】さらに、Ir又はIrO2膜上にPZTパ
ターン23Aを覆うように、PZT層23と同じ材料か
らなるエンキャップ層25を形成する。このエンキャッ
プ層25は、PZT層23と同じ条件でのスパッタリン
グにより堆積し、さらに、酸素雰囲気中での急速熱処理
により形成する。このエンキャップ層25により、PZ
Tパターン23Aを還元作用から保護することができ
る。Further, an encap layer 25 made of the same material as the PZT layer 23 is formed on the Ir or IrO 2 film so as to cover the PZT pattern 23A. The encap layer 25 is deposited by sputtering under the same conditions as the PZT layer 23, and is further formed by rapid thermal processing in an oxygen atmosphere. With this encap layer 25, PZ
The T pattern 23A can be protected from the reducing action.
【0042】つぎに、図4(F)の工程では、下部電極
層20,21上、すなわちエンキャップ層25上に下部
電極パターンの形状に対応したレジストパターンを形成
し、該レジストパターンをマスクにしてエンキャップ層
25及び下部電極20,21をドライエッチングにより
パターニングしてエンキャップパターン25A及び下部
電極パターン22Aを形成する。Next, in the step of FIG. 4F, a resist pattern corresponding to the shape of the lower electrode pattern is formed on the lower electrode layers 20 and 21, that is, the encap layer 25, and the resist pattern is used as a mask. Then, the encap layer 25 and the lower electrodes 20 and 21 are patterned by dry etching to form an encap pattern 25A and a lower electrode pattern 22A.
【0043】さらに、下部電極20,21のパターニン
グの後、レジストパターンを除去する。次いで、酸素雰
囲気中での熱処理を行うことにより、上記ドライエッチ
ング時にPZTパターン23A中に生じた損傷を解消す
る。After patterning the lower electrodes 20 and 21, the resist pattern is removed. Then, heat treatment is performed in an oxygen atmosphere to eliminate the damage caused in the PZT pattern 23A during the dry etching.
【0044】つぎに、図5(G)の工程では、図4
(F)の構造上に、CVD法によりSiO2膜26を堆
積し、さらに該SiO2膜26上にSOG膜27を堆積
して段差を緩和する。このSiO2膜26及びSOG膜
27は層間絶縁膜28を構成する。Next, in the step of FIG.
A SiO 2 film 26 is deposited on the structure (F) by a CVD method, and an SOG film 27 is further deposited on the SiO 2 film 26 to reduce the step. The SiO 2 film 26 and the SOG film 27 form an interlayer insulating film 28.
【0045】つぎに、図5(H)の工程では、図5
(G)の構造上に、層間絶縁膜28を貫通して、上部電
極パターン24Aを露出するコンタクトホール29A、
及び下部電極パターン21Aを露出するコンタクトホー
ル29Bを形成する。さらに、コンタクトホールのドラ
イエッチングの後、酸素雰囲気中で熱処理を行うことに
より、ドライエッチングに伴ってPZTパターン23A
に生じた欠陥を解消する。Next, in the step of FIG.
On the structure of (G), a contact hole 29A penetrating the interlayer insulating film 28 and exposing the upper electrode pattern 24A,
Also, a contact hole 29B exposing the lower electrode pattern 21A is formed. Further, after dry etching of the contact hole, heat treatment is performed in an oxygen atmosphere, so that the PZT pattern 23A is formed along with the dry etching.
To eliminate the defects that occurred in.
【0046】つぎに、図5(I)の工程では、層間絶縁
膜28、SiO2膜19及びSiON酸化防止膜18を
貫通して、Wプラグ17B及び17Dを露出するコンタ
クトホール29C及び29Dを形成する。Next, in the step of FIG. 5I, contact holes 29C and 29D are formed which penetrate the interlayer insulating film 28, the SiO 2 film 19 and the SiON oxidation preventing film 18 and expose the W plugs 17B and 17D. To do.
【0047】つぎに、図6(J)の工程では、コンタク
トホール29Aとコンタクトホール29Cとを電気的に
接続するローカル配線パターン30AをTiN膜により
形成する。同様にして、コンタクトホール29B,29
Dの上にも、ローカル配線パターン30B,30Dを形
成する。Next, in the process of FIG. 6J, a local wiring pattern 30A for electrically connecting the contact hole 29A and the contact hole 29C is formed by a TiN film. Similarly, the contact holes 29B, 29
Local wiring patterns 30B and 30D are also formed on D.
【0048】最後に、図6(K)の工程では、図6
(J)の構造上にSiO2膜31を形成する。次いで、
図6(L)の工程では、SiO2膜31を貫通して、W
プラグ17A、ローカル配線パターン30B及びWプラ
グ17Cを露出するコンタクトホール32A,32B及
び32Cを形成する。Finally, in the process of FIG.
A SiO 2 film 31 is formed on the structure (J). Then
In the step of FIG. 6L, the SiO 2 film 31 is penetrated and W
Contact holes 32A, 32B and 32C exposing the plug 17A, the local wiring pattern 30B and the W plug 17C are formed.
【0049】図6(L)の工程の後、コンタクトホール
32A,32B及び32Cにそれぞれ対応して、電極
(図示せず)を形成する。以上に説明した工程につい
て、必要に応じて層間絶縁膜及びローカル配線パターン
を形成する工程を繰り返すことにより、多層配線構造を
形成することができる。After the step of FIG. 6L, electrodes (not shown) are formed corresponding to the contact holes 32A, 32B and 32C, respectively. With respect to the steps described above, a step of forming an interlayer insulating film and a local wiring pattern is repeated as necessary, whereby a multilayer wiring structure can be formed.
【0050】以上、本発明の実施の形態を説明してきた
が、本発明は上記実施の形態に限定されず、デバイス構
造の変更及び/又は製造プロセスにおける設定パラメー
タ等の変更等があってもよい。以下、これらの点につい
て説明する。Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and the device structure may be changed and / or the setting parameters and the like in the manufacturing process may be changed. . Hereinafter, these points will be described.
【0051】たとえば、上記第1及び第2実施の形態で
は、核形成層5及び核形成パターン22AとしてTiP
bを使用している。本発明はこれに限定されず、強誘電
体材料の結晶性の向上に寄与することができる物質であ
ればよい。たとえば、PbTi合金のターゲットの替わ
りにPbTiZr合金のターゲットを使用してチタンリ
ッチなPbTiZr核形成層を成膜してもよい。また、
Ti又はTiZr層を1〜20nmの膜厚に堆積した後
に、Pb層を1〜20nmの膜厚(典型的には5nm)
に堆積してもよい。For example, in the first and second embodiments, TiP is used as the nucleation layer 5 and nucleation pattern 22A.
b is used. The present invention is not limited to this, and may be any substance as long as it can contribute to improving the crystallinity of the ferroelectric material. For example, a titanium-rich PbTiZr nucleation layer may be deposited using a PbTiZr alloy target instead of a PbTi alloy target. Also,
After depositing a Ti or TiZr layer to a film thickness of 1 to 20 nm, a Pb layer to a film thickness of 1 to 20 nm (typically 5 nm)
May be deposited on.
【0052】また、上記第1及び第2実施の形態では、
核形成層は、下部電極の界面の安定を図るために、下部
電極とPZT膜又はPZTパターンの間に設けられてい
る。本発明はこれに限定されず、上部電極の界面の安定
を図るために、上部電極7とPZT膜6又はPZTパタ
ーン23Aの間に設ける構造としてもよい。Further, in the above-mentioned first and second embodiments,
The nucleation layer is provided between the lower electrode and the PZT film or PZT pattern in order to stabilize the interface of the lower electrode. The present invention is not limited to this, and may be provided between the upper electrode 7 and the PZT film 6 or the PZT pattern 23A in order to stabilize the interface of the upper electrode.
【0053】図7は、本発明の他の実施の形態による強
誘電体キャパシタの構造を説明する図である。図7は図
2に対応しており、図2に示した構成と同じ構成には同
じ符号を付して説明を省略する。FIG. 7 is a diagram for explaining the structure of a ferroelectric capacitor according to another embodiment of the present invention. FIG. 7 corresponds to FIG. 2, and the same configurations as those shown in FIG.
【0054】本実施の形態では、PZT膜6上には、T
iPb合金をスパッタリングのターゲットにしてTiP
bが堆積され、アニーリングによりTiPb核形成層8
が形成される。このTiPb核形成層8により、上部電
極界面が安定してPZT膜6中に結晶欠陥ができ難くな
るため、PZT膜6の疲労特性等が向上する。上述した
ように、この場合にも核形成層8には、チタンリッチな
PbTiZr核形成層を設けてもよいし、また、Ti又
はTiZr層を堆積した後に、Pb層を堆積してもよ
い。
(付記1) 強誘電体キャパシタを有する半導体装置の
製造方法であり、下部電極の上にチタンと鉛を含む物質
層を堆積する堆積工程と、前記堆積工程により堆積され
た物質層を酸化する酸化工程と、前記酸化工程により酸
化された物質層の上にチタン酸ジルコル酸鉛層を設ける
工程と、前記工程により設けられたチタン酸ジルコル酸
鉛層の上に上部電極を設ける工程と、を備える半導体装
置の製造方法。
(付記2) 強誘電体キャパシタを有する半導体装置の
製造方法であり、 下部電極の上にチタン、ジルコン及
び鉛を含む物質層を堆積する堆積工程と、前記堆積工程
により堆積された物質層を酸化する酸化工程と、前記酸
化工程により酸化された物質層の上にチタン酸ジルコル
酸鉛層を設ける工程と、前記工程により設けられたチタ
ン酸ジルコル酸鉛層の上に上部電極を設ける工程と、を
備える半導体装置の製造方法。
(付記3) 強誘電体キャパシタを有する半導体装置の
製造方法であり、下部電極の上にチタンを含む物質層を
堆積する第1堆積工程と、前記第1堆積工程により堆積
された物質層を酸化する第1酸化工程と、前記第1酸化
工程により酸化された物質層の上に鉛を含む物質を堆積
する第2堆積工程と、前記第2堆積工程により堆積され
た物質層を酸化する第2酸化工程と、前記第2酸化工程
により酸化された物質層の上にチタン酸ジルコル酸鉛層
を設ける工程と、前記工程により設けられたチタン酸ジ
ルコル酸鉛層の上に上部電極を設ける工程と、を備える
半導体装置の製造方法。
(付記4) 強誘電体キャパシタを有する半導体装置の
製造方法であり、下部電極の上にチタンと鉛を含む物質
層を堆積する第1堆積工程と、前記第1堆積工程により
堆積された物質層を酸化する第1酸化工程と、前記第1
酸化工程により酸化された物質層の上にチタン酸ジルコ
ル酸鉛層を設ける工程と、前記工程により設けられたチ
タン酸ジルコル酸鉛層の上にチタンと鉛を含む物質層を
堆積する第2堆積工程と、前記第2堆積工程により堆積
された物質層を酸化する第2酸化工程と、前記第2酸化
工程により酸化された物質層の上に上部電極を設ける工
程と、を備える半導体装置の製造方法。In this embodiment, the TZ is formed on the PZT film 6.
TiP using iPb alloy as sputtering target
b is deposited, and the TiPb nucleation layer 8 is annealed by annealing.
Is formed. The TiPb nucleation layer 8 stabilizes the interface of the upper electrode and makes it difficult for crystal defects to occur in the PZT film 6, so that the fatigue characteristics of the PZT film 6 are improved. As described above, also in this case, the nucleation layer 8 may be provided with a titanium-rich PbTiZr nucleation layer, or the Pb layer may be deposited after depositing the Ti or TiZr layer. (Supplementary Note 1) A method of manufacturing a semiconductor device having a ferroelectric capacitor, comprising a deposition step of depositing a material layer containing titanium and lead on a lower electrode, and an oxidation step of oxidizing the material layer deposited by the deposition step. A step of providing a lead zircolate titanate layer on the material layer oxidized by the oxidation step, and a step of providing an upper electrode on the lead zircolate titanate layer provided by the step. Manufacturing method of semiconductor device. (Supplementary Note 2) A method of manufacturing a semiconductor device having a ferroelectric capacitor, comprising a deposition step of depositing a material layer containing titanium, zircon and lead on a lower electrode, and oxidizing the material layer deposited by the deposition step. An oxidizing step, a step of providing a lead zirconate titanate layer on the material layer oxidized by the oxidizing step, and a step of providing an upper electrode on the lead zircolate titanate layer provided by the step, A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: (Supplementary Note 3) A method of manufacturing a semiconductor device having a ferroelectric capacitor, comprising a first deposition step of depositing a material layer containing titanium on a lower electrode, and oxidizing the material layer deposited by the first deposition step. A first oxidation step, a second deposition step of depositing a substance containing lead on the material layer oxidized by the first oxidation step, and a second oxidation step of oxidizing the material layer deposited by the second deposition step. An oxidation step, a step of providing a lead zirconate titanate layer on the material layer oxidized by the second oxidation step, and a step of providing an upper electrode on the lead zirconate titanate layer provided by the step. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: (Supplementary Note 4) A method of manufacturing a semiconductor device having a ferroelectric capacitor, comprising: a first deposition step of depositing a material layer containing titanium and lead on a lower electrode; and a material layer deposited by the first deposition step. A first oxidation step of oxidizing the
A step of providing a lead zircolate titanate layer on the material layer oxidized by the oxidation step, and a second deposition for depositing a material layer containing titanium and lead on the lead zircolate titanate layer provided by the step Manufacturing a semiconductor device comprising: a step, a second oxidation step of oxidizing the material layer deposited by the second deposition step, and a step of providing an upper electrode on the material layer oxidized by the second oxidation step. Method.
【0055】(付記5) 強誘電体キャパシタを有する
半導体装置の製造方法であり、下部電極の上にチタン、
ジルコン及び鉛を含む物質層を堆積する第1堆積工程
と、前記第1堆積工程により堆積された物質層を酸化す
る第1酸化工程と、前記第1酸化工程により酸化された
物質層の上にチタン酸ジルコル酸鉛層を設ける工程と、
前記工程により設けられたチタン酸ジルコル酸鉛層の上
にチタン、ジルコン及び鉛を含む物質層を堆積する第2
堆積工程と、前記第2堆積工程により堆積された物質層
を酸化する第2酸化工程と、前記第2酸化工程のより酸
化された物質層の上に上部電極を設ける工程と、を備え
る半導体装置の製造方法。(Supplementary Note 5) A method of manufacturing a semiconductor device having a ferroelectric capacitor, wherein titanium is formed on the lower electrode,
A first deposition step of depositing a material layer containing zircon and lead, a first oxidation step of oxidizing the material layer deposited by the first deposition step, and a material layer oxidized by the first oxidation step A step of providing a lead zircolate titanate layer,
A second step of depositing a material layer containing titanium, zircon and lead on the lead zircolate titanate layer provided by the above step;
A semiconductor device comprising: a deposition step; a second oxidation step of oxidizing the material layer deposited by the second deposition step; and a step of providing an upper electrode on the material layer further oxidized in the second oxidation step. Manufacturing method.
【0056】(付記6) 強誘電体キャパシタを有する
半導体装置の製造方法であり、下部電極の上にチタンを
含む物質層を堆積する第1堆積工程と、前記第1堆積工
程により堆積された物質層を酸化する第1酸化工程と、
前記第1酸化工程により酸化された物質層の上に鉛を含
む物質層を堆積する第2堆積工程と、前記第2堆積工程
により堆積された物質層を酸化する第2酸化工程と、前
記第2酸化工程により酸化された物質層の上にチタン酸
ジルコル酸鉛層を設ける工程と、前記工程により設けら
れた物質層の上にチタンを含む物質層を堆積する第3堆
積工程と、前記第3堆積工程により堆積された物質層を
酸化する第3酸化工程と、前記第3酸化工程により酸化
された物質層の上に鉛を含む物質層を堆積する第4堆積
工程と、前記第4堆積工程により堆積された物質層を酸
化する第4酸化工程と、前記第4酸化工程により酸化さ
れた物質層の上に上部電極を設ける工程と、を備える半
導体装置の製造方法。(Supplementary Note 6) A method of manufacturing a semiconductor device having a ferroelectric capacitor, comprising: a first deposition step of depositing a material layer containing titanium on a lower electrode; and a material deposited by the first deposition step. A first oxidation step of oxidizing the layer,
A second deposition step of depositing a material layer containing lead on the material layer oxidized by the first oxidation step; a second oxidation step of oxidizing the material layer deposited by the second deposition step; A step of providing a lead zirconate titanate layer on the material layer oxidized by the second oxidation step; a third deposition step of depositing a material layer containing titanium on the material layer provided by the step; A third oxidation step of oxidizing the material layer deposited by the third deposition step, a fourth deposition step of depositing a material layer containing lead on the material layer oxidized by the third oxidation step, and the fourth deposition A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a fourth oxidation step of oxidizing a material layer deposited by the step; and a step of providing an upper electrode on the material layer oxidized by the fourth oxidation step.
【0057】(付記7) 前記チタンと鉛を含む物質
層、又は前記チタン、ジルコン及び鉛を含む物質層、又
は前記チタンを含む物質層及び前記鉛を含む物質層は、
スパッタリングにより堆積される、請求項1乃至3のい
ずれか記載の半導体装置の製造方法。
(付記8) 前記下部電極は、イリジウム又はイリジウ
ム酸化物を含む、請求項1乃至3、付記4乃至7のいず
れか記載の半導体装置の製造方法。(Supplementary Note 7) The material layer containing titanium and lead, the material layer containing titanium, zircon and lead, or the material layer containing titanium and the material layer containing lead,
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the method is a deposition by sputtering. (Supplementary note 8) The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of Supplementary notes 1 to 3 and Supplementary notes 4 to 7, wherein the lower electrode contains iridium or iridium oxide.
【0058】[0058]
【発明の効果】本発明によれば、下部電極とPZT層の
間、さらにはPZT層と上部電極の間に核形成層をスパ
ッタリング法により設けることで、PZT層における強
誘電体材料の疲労特性を向上することができる。また、
スパッタリング法のみを採用する効率的な製造プロセス
により、本強誘電体キャパシタを実現することができ
る。According to the present invention, by providing the nucleation layer between the lower electrode and the PZT layer, and further between the PZT layer and the upper electrode by the sputtering method, the fatigue characteristics of the ferroelectric material in the PZT layer can be improved. Can be improved. Also,
The present ferroelectric capacitor can be realized by an efficient manufacturing process employing only the sputtering method.
【図1】従来の従来のFeRAMのデバイス構造を説明する
図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a conventional FeRAM device structure.
【図2】本発明の第1実施の形態による強誘電体キャパ
シタの構造を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a structure of a ferroelectric capacitor according to the first embodiment of the present invention.
【図3】(A)〜(C)は、本発明の第2実施の形態に
よる半導体装置の製造プロセスを説明する図(その1)
である。3A to 3C are views for explaining the manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention (No. 1).
Is.
【図4】(D)〜(F)は、本発明の第2実施の形態に
よる半導体装置の製造プロセスを説明する図(その2)
である。4 (D) to (F) are views for explaining the manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention (No. 2).
Is.
【図5】(G)〜(I)は、本発明の第2実施の形態に
よる半導体装置の製造プロセスを説明する図(その3)
である。5 (G) to (I) are views for explaining the manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention (No. 3).
Is.
【図6】(J)〜(L)は、本発明の第2実施の形態に
よる半導体装置の製造プロセスを説明する図(その4)
である。6 (J) to (L) are views for explaining the manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention (No. 4).
Is.
【図7】本発明の他の実施の形態による強誘電体キャパ
シタの構造を説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a structure of a ferroelectric capacitor according to another embodiment of the present invention.
1,11,111 シリコン(Si)基板
2,12,112 シリコン酸化膜(SiO2)層
3 イリジウム(Ir)又は酸化イリジウム(Ir
Ox)層
4 白金(Pt)層
5,8 PbTiOx核形成層
6 チタン酸ジルコル酸鉛(PZT)層
7 Ir、IrO2又はPt層(下部電極)
11A,111A p型ウェル
11B n型ウェル
11a,11b,111B,111C n型拡散領域
11c,11d p型拡散領域
12 フィールド酸化膜
13,113 ゲート電極
14A,14B ポリシリコンゲート電極
14C,14D ポリシリコン配線パターン
15 SiON膜
16 SiO2膜
17A〜17D Wプラグ
18 SiON酸化防止膜
19 SiO2膜
20 Ir又はIrOx膜
21 Pt膜
22 核形成層
23 PZT膜
24 上部電極層
25 エンキャップ層
26,114 SiO2膜
27 SOG膜
28,118 層間絶縁膜
29A〜29D,118A,118B コンタクトホー
ル
30A〜30D,119A ローカル配線パターン
120 パッシベーション膜
119B ビット線パターン1, 11, 111 Silicon (Si) substrate 2, 12, 112 Silicon oxide film (SiO 2 ) layer 3 Iridium (Ir) or iridium oxide (Ir)
Ox) layer 4 Platinum (Pt) layer 5, 8 PbTiOx nucleation layer 6 Lead zircorate titanate (PZT) layer 7 Ir, IrO 2 or Pt layer (lower electrode) 11A, 111A p-type well 11B n-type well 11a, 11b, 111B, 111C n-type diffusion regions 11c, 11d p-type diffusion region 12 field oxide films 13, 113 gate electrodes 14A, 14B polysilicon gate electrodes 14C, 14D polysilicon wiring pattern 15 SiON film 16 SiO 2 films 17A to 17D W Plug 18 SiON antioxidant film 19 SiO 2 film 20 Ir or IrOx film 21 Pt film 22 Nucleation layer 23 PZT film 24 Upper electrode layer 25 Encap layer 26, 114 SiO 2 film 27 SOG film 28, 118 Interlayer insulating film 29A to 29D, 118A, 118B Contact holes 30A-30 , 119A local interconnection pattern 120 a passivation film 119B bit line pattern
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F083 FR02 GA21 JA15 JA38 JA39 JA40 JA43 MA06 MA17 NA08 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F-term (reference) 5F083 FR02 GA21 JA15 JA38 JA39 JA40 JA43 MA06 MA17 NA08
Claims (4)
の製造方法であり、 下部電極の上にチタンと鉛を含む物質層を堆積する堆積
工程と、 前記堆積工程により堆積された物質層を酸化する酸化工
程と、 前記酸化工程により酸化された物質層の上にチタン酸ジ
ルコル酸鉛層を設ける工程と、 前記工程により設けられたチタン酸ジルコル酸鉛層の上
に上部電極を設ける工程と、を備える半導体装置の製造
方法。1. A method of manufacturing a semiconductor device having a ferroelectric capacitor, comprising: a deposition step of depositing a material layer containing titanium and lead on a lower electrode; and an oxidation of the material layer deposited by the deposition step. An oxidation step, a step of providing a lead zircolate titanate layer on the material layer oxidized by the oxidation step, and a step of providing an upper electrode on the lead zircolate titanate layer provided by the step, A method of manufacturing a semiconductor device comprising.
の製造方法であり、 下部電極の上にチタン、ジルコン及び鉛を含む物質層を
堆積する堆積工程と、 前記堆積工程により堆積された物質層を酸化する酸化工
程と、 前記酸化工程により酸化された物質層の上にチタン酸ジ
ルコル酸鉛層を設ける工程と、 前記工程により設けられたチタン酸ジルコル酸鉛層の上
に上部電極を設ける工程と、を備える半導体装置の製造
方法。2. A method of manufacturing a semiconductor device having a ferroelectric capacitor, comprising: a deposition step of depositing a material layer containing titanium, zircon and lead on a lower electrode; and a material layer deposited by the deposition step. An oxidation step of oxidizing, a step of providing a lead zirconate titanate layer on the material layer oxidized by the oxidation step, and a step of providing an upper electrode on the lead zirconate titanate layer provided by the step; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
の製造方法であり、 下部電極の上にチタンを含む物質層を堆積する第1堆積
工程と、 前記第1堆積工程により堆積された物質層を酸化する第
1酸化工程と、 前記第1酸化工程により酸化された物質層の上に鉛を含
む物質を堆積する第2堆積工程と、 前記第2堆積工程により堆積された物質層を酸化する第
2酸化工程と、 前記第2酸化工程により酸化された物質層の上にチタン
酸ジルコル酸鉛層を設ける工程と、 前記工程により設けられたチタン酸ジルコル酸鉛層の上
に上部電極を設ける工程と、を備える半導体装置の製造
方法。3. A method of manufacturing a semiconductor device having a ferroelectric capacitor, comprising: a first deposition step of depositing a material layer containing titanium on a lower electrode; and a material layer deposited by the first deposition step. A first oxidation step of oxidizing, a second deposition step of depositing a substance containing lead on the material layer oxidized by the first oxidation step, and a second oxidation step of oxidizing the material layer deposited by the second deposition step A second oxidation step, a step of providing a lead zirconate titanate layer on the material layer oxidized by the second oxidation step, and a step of providing an upper electrode on the lead zircolate titanate layer provided by the step A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
チタン、ジルコン及び鉛を含む物質層、又は前記チタン
を含む物質層及び前記鉛を含む物質層は、スパッタリン
グにより堆積される、請求項1乃至3のいずれか記載の
半導体装置の製造方法。4. The material layer containing titanium and lead, the material layer containing titanium, zircon and lead, or the material layer containing titanium and the material layer containing lead are deposited by sputtering. 4. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of 1 to 3.
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JP2005183842A (en) * | 2003-12-22 | 2005-07-07 | Fujitsu Ltd | Manufacturing method of semiconductor device |
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JP2000044239A (en) * | 1998-07-28 | 2000-02-15 | Yamaha Corp | Ferroelectric memory |
JP2000082796A (en) * | 1991-09-25 | 2000-03-21 | Seiko Epson Corp | Semiconductor device |
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