JP2008141107A - Method of manufacturing ferroelectric element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、強誘電体素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a ferroelectric element.
強誘電体材料は、上部電極と下部電極に挟まれたキャパシタ構造の素子として用いられることが覆い。強誘電体素子は、強誘電体メモリや圧電素子等に適用することができる。このような強誘電体素子を低電圧で駆動することは、極めて重要であり、そのために様々な開発がなされている。たとえば、特開２００４−２１４２７４号公報は、強誘電体膜の配向を制御して分極軸方向を揃えることにより、低電圧駆動を実現することを開示している。 The ferroelectric material covers that it is used as an element of a capacitor structure sandwiched between an upper electrode and a lower electrode. The ferroelectric element can be applied to a ferroelectric memory, a piezoelectric element, or the like. Driving such a ferroelectric element at a low voltage is extremely important, and various developments have been made for this purpose. For example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-214274 discloses that low voltage driving is realized by controlling the orientation of a ferroelectric film to align the polarization axis direction.
また低電圧駆動を可能とするためには、強誘電体と電極との界面を清浄に保つことが必要である。即ち、強誘電体と電極との界面を清浄にできないと、界面層が直列キャパシタ成分となり駆動電圧に対してオフセットがかかるために低電圧駆動の妨げとなる。特に液相法または気相法により強誘電体膜を成膜する場合には、その表面に炭素残渣を含む界面層が形成されやすく、このような界面層は十分に結晶化がなされないために低誘電率層になりやすい。
本発明は、強誘電体と電極との界面を清浄に保つことのできる強誘電体素子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 ferroelectric element that can keep the interface between a ferroelectric and an electrode clean.
本発明にかかる強誘電体素子の製造方法は、
（ａ）基体の上方に強誘電体膜を成膜する工程と、
（ｂ）オゾン、またはｐＫａ＞７であり金属元素を含まない有機液体を用いて、前記強誘電体膜の表面を洗浄する工程と、
（ｃ）前記強誘電体膜の上方に金属層を成膜する工程と、
を含む。
A method for manufacturing a ferroelectric element according to the present invention includes:
(A) forming a ferroelectric film above the substrate;
(B) cleaning the surface of the ferroelectric film using ozone or an organic liquid that has a pKa> 7 and does not contain a metal element;
(C) forming a metal layer above the ferroelectric film;
including.
本発明において、特定のＡ部材（以下、「Ａ部材」という。）の上方に設けられた特定のＢ部材（以下、「Ｂ部材」という。）というとき、Ａ部材の上に直接Ｂ部材が設けられた場合と、Ａ部材の上に他の部材を介してＢ部材が設けられた場合とを含む意味である。 In the present invention, when a specific B member (hereinafter referred to as “B member”) provided above a specific A member (hereinafter referred to as “A member”), the B member is directly on the A member. The meaning includes the case where it is provided and the case where the B member is provided on the A member via another member.
本発明にかかる製造方法によれば、強誘電体膜に悪影響を及ぼさずに、強誘電体膜と電極との界面を清浄に保つことができる。したがって低電圧駆動の可能な強誘電体素子を提供することができる。 According to the manufacturing method of the present invention, the interface between the ferroelectric film and the electrode can be kept clean without adversely affecting the ferroelectric film. Therefore, a ferroelectric element that can be driven at a low voltage can be provided.
本発明にかかる強誘電体素子の製造方法において、
前記工程（ｂ）と（ｃ）の間に、前記強誘電体膜を結晶化するための熱処理を行う工程をさらに含むことができる。
In the method for manufacturing a ferroelectric element according to the present invention,
A step of performing a heat treatment for crystallizing the ferroelectric film may be further included between the steps (b) and (c).
本発明にかかる強誘電体素子の製造方法において、
前記熱処理を行う工程と前記工程（ｃ）との間に、
オゾン、またはｐＫａ＞７であり金属元素を含まない有機液体を用いて、前記強誘電体膜の表面を洗浄する工程をさらに含むことができる。
In the method for manufacturing a ferroelectric element according to the present invention,
Between the step of performing the heat treatment and the step (c),
The method may further include a step of cleaning the surface of the ferroelectric film using ozone or an organic liquid that has pKa> 7 and does not include a metal element.
本発明にかかる強誘電体素子の製造方法において、
前記工程（ａ）と（ｂ）の間に、
前記強誘電体膜を脱脂するための熱処理を施す工程をさらに含むことができる。
In the method for manufacturing a ferroelectric element according to the present invention,
Between the steps (a) and (b),
The method may further include a step of performing a heat treatment for degreasing the ferroelectric film.
本発明にかかる強誘電体素子の製造方法において、
前記有機液体は、アルコール類を含む液体であることができる。
In the method for manufacturing a ferroelectric element according to the present invention,
The organic liquid may be a liquid containing alcohols.
本発明にかかる強誘電体素子の製造方法において、
前記有機液体は、４以上の炭素数を有するアルコール類を含むことができる。
In the method for manufacturing a ferroelectric element according to the present invention,
The organic liquid may include an alcohol having 4 or more carbon atoms.
本発明にかかる強誘電体素子の製造方法において、
前記有機液体は、ブタノールまたはオクタノールを含むことができる。
In the method for manufacturing a ferroelectric element according to the present invention,
The organic liquid may include butanol or octanol.
本発明にかかる強誘電体素子の製造方法において、
前記有機液体は、アミン類を含む液体であることができる。
In the method for manufacturing a ferroelectric element according to the present invention,
The organic liquid may be a liquid containing amines.
本発明にかかる強誘電体素子の製造方法において、
前記工程（ｂ）では、オゾン水を用いて、前記強誘電体膜の表面を洗浄することができる。
In the method for manufacturing a ferroelectric element according to the present invention,
In the step (b), the surface of the ferroelectric film can be cleaned using ozone water.
本発明にかかる強誘電体素子の製造方法は、
基体の上方に第１電極を形成する工程と、
前記下部電極の上方に強誘電体膜を成膜する工程と、
前記強誘電体膜を脱脂するための熱処理を施す工程と、
オゾン水、ブタノールまたはオクタノールを用いて、前記強誘電体膜の表面を洗浄する工程と、
前記強誘電体膜を結晶化するための熱処理を施す工程と、
前記強誘電体膜の上方に上部電極を形成する工程と、
を含む。
A method for manufacturing a ferroelectric element according to the present invention includes:
Forming a first electrode above the substrate;
Forming a ferroelectric film above the lower electrode;
Applying a heat treatment for degreasing the ferroelectric film;
Cleaning the surface of the ferroelectric film with ozone water, butanol or octanol;
Applying a heat treatment for crystallizing the ferroelectric film;
Forming an upper electrode above the ferroelectric film;
including.
以下、本発明に好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
１．強誘電体素子
本実施の形態では、強誘電体素子の一例として強誘電体キャパシタを適用した場合について説明する。
1. Ferroelectric element In this embodiment, a case where a ferroelectric capacitor is applied as an example of a ferroelectric element will be described.
図１は、本実施の形態の強誘電体キャパシタ１００を模式的に示す断面図である。強誘電体キャパシタ１００は、基体１０上に形成され、基体１０側から順に形成されたＴｉＡｌＮ膜１２、第１電極２０、強誘電体膜３０、および第２電極４０とを含む。第１電極２０は、基体１０側から順に形成された、第１のイリジウム膜２２と、第１の酸化イリジウム膜２４と、第１の白金膜２６とを有する。第２電極４０は、強誘電体膜３０側から順に形成された、第２の白金膜４２、第２の酸化イリジウム膜４４、および第２のイリジウム膜４６を有する。 FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a ferroelectric capacitor 100 of the present embodiment. The ferroelectric capacitor 100 includes a TiAlN film 12, a first electrode 20, a ferroelectric film 30, and a second electrode 40 that are formed on the base 10 and are sequentially formed from the base 10 side. The first electrode 20 includes a first iridium film 22, a first iridium oxide film 24, and a first platinum film 26 that are sequentially formed from the substrate 10 side. The second electrode 40 includes a second platinum film 42, a second iridium oxide film 44, and a second iridium film 46, which are sequentially formed from the ferroelectric film 30 side.
基体１０は、基板を含む。基板は、たとえばシリコン、ゲルマニウム等の元素半導体、ＧａＡｓ、ＺｎＳｅ等の化合物半導体等の半導体基板、Ｐｔ等の金属基板、サファイア基板、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３、ガラス等の絶縁性基板が挙げられる。また基体１０は、基板上に単数または複数のトランジスタが含んでもよい。トランジスタは、ソース領域又はドレイン領域となる不純物領域と、ゲート絶縁層と、ゲート電極と、を含む。各トランジスタの間には素子分離領域が形成されていてもよく、これによりトランジスタ間の電気的絶縁が図られている。 The base 10 includes a substrate. Examples of the substrate include elemental semiconductors such as silicon and germanium, semiconductor substrates such as compound semiconductors such as GaAs and ZnSe, metal substrates such as Pt, sapphire substrates, MgO, SrTiO 3 , BaTiO 3 , and insulating substrates such as glass. . The substrate 10 may include one or more transistors on the substrate. The transistor includes an impurity region serving as a source region or a drain region, a gate insulating layer, and a gate electrode. An element isolation region may be formed between the transistors, thereby achieving electrical insulation between the transistors.
ＴｉＡｌＮ膜１２は、期待１０上に形成されている。ＴｉＡｌＮ膜１２は、チタンとアルミニウムの窒化物（ＴｉＡｌＮ）からなり、酸素バリア機能を有する。またＴｉＡｌＮ膜１２は、面心立方型結晶構造を有し、たとえば（１１１）面または（２００）面に優先配向している。ここで「優先配向」とは、Ｘ線回折法のθ−２θスキャンにおいて（１１１）面または（２００）面からの回折ピーク強度が他の結晶面からの回折ピークより大きい状態を意味する。 The TiAlN film 12 is formed on the expectation 10. The TiAlN film 12 is made of titanium and aluminum nitride (TiAlN) and has an oxygen barrier function. The TiAlN film 12 has a face-centered cubic crystal structure, and is preferentially oriented, for example, in the (111) plane or the (200) plane. Here, the “priority orientation” means a state where the diffraction peak intensity from the (111) plane or the (200) plane is larger than the diffraction peaks from other crystal planes in the θ-2θ scan of the X-ray diffraction method.
第１のイリジウム膜２２は、ＴｉＡｌＮ膜１２上に形成されており、第１の酸化イリジウム膜２４は、第１のイリジウム膜２２上に形成されている。第１のイリジウム膜２２および第１の酸化イリジウム膜２４は、その少なくとも一部が（１１１）面に優先配向していることが好ましい。 The first iridium film 22 is formed on the TiAlN film 12, and the first iridium oxide film 24 is formed on the first iridium film 22. The first iridium film 22 and the first iridium oxide film 24 are preferably preferentially oriented in the (111) plane.
第１の白金膜２６は、第１の酸化イリジウム膜２４上に形成されている。第１の白金膜２６は、（１１１）面に優先配向している。これにより、その上に形成される強誘電体膜３０が（１１１）面に優先配向しやすくなる。 The first platinum film 26 is formed on the first iridium oxide film 24. The first platinum film 26 is preferentially oriented in the (111) plane. Thereby, the ferroelectric film 30 formed thereon is easily preferentially oriented in the (111) plane.
なお、第１電極２０は、上述した膜の全てを有してもよいし、第１の白金膜２６のみであってもよいし、第１の白金膜２６と、第１のイリジウム膜２２または第１の酸化イリジウム膜２４とによって構成されていてもよい。 The first electrode 20 may have all of the above-described films, or may be only the first platinum film 26, or the first platinum film 26 and the first iridium film 22 or The first iridium oxide film 24 may be used.
強誘電体膜３０は、第１電極２０の上、即ち第１の白金膜２６の上に形成される。強誘電体膜３０の材質としては、公知の強誘電体材料が用いられるが、たとえば一般式ＡＢＯ３で示されるペロブスカイト酸化物からなることができ、Ａは、Ｐｂを含み、Ｂは、ＺｒおよびＴｉのうちの少なくとも一方を含むことができる。前記Ｂは、例えば、さらに、ニオブ（Ｎｂ）を含むことができる。具体的には、強誘電体膜３０としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ(Ｚｒ，Ｔｉ)Ｏ３：ＰＺＴ）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ）Ｏ３）（以下「ＰＺＴＮ」ともいう）などを用いることができる。なお、ＰＺＴＮは、ＰＺＴにＮｂを添加した強誘電体である。 The ferroelectric film 30 is formed on the first electrode 20, that is, on the first platinum film 26. As the material of the ferroelectric film 30, a known ferroelectric material is used. For example, the ferroelectric film 30 can be made of a perovskite oxide represented by a general formula ABO 3 , where A includes Pb, B includes Zr and At least one of Ti can be included. The B may further contain niobium (Nb), for example. Specifically, as the ferroelectric film 30, for example, lead zirconate titanate (Pb (Zr, Ti) O 3 : PZT), lead titanate (PbTiO 3 ), lead zirconate titanate niobate (Pb) (Zr, Ti, Nb) O 3 ) (hereinafter also referred to as “PZTN”) or the like can be used. PZTN is a ferroelectric material obtained by adding Nb to PZT.
また、前記一般式ＡＢＯ３におけるＡは、例えば、Ｐｂに加えて、Ｂｉ、Ｌａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａを含むことができる。これらの元素は、Ａサイトに例えば２０％以下の割合で含まれることができる。また、前記一般式ＡＢＯ３で示されるペロブスカイト酸化物には、Ｓｉを添加することができる。なお強誘電体膜３０は、良好な分極特性を引き出すために、（１１１）面に優先配向していることができる。 Further, A in the general formula ABO 3 can include, for example, Bi, La, Sr, Ca, and Ba in addition to Pb. These elements can be contained in the A site at a ratio of 20% or less, for example. In addition, Si can be added to the perovskite oxide represented by the general formula ABO 3 . The ferroelectric film 30 can be preferentially oriented in the (111) plane in order to extract good polarization characteristics.
また、強誘電体膜３０としては、例えば、ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９（ＳＢＴ）などを用いることもできる。ＳＢＴには、ＳｉおよびＮｂのうちの少なくとも一方を添加することができる。 Further, as the ferroelectric film 30, for example, SrBi 2 Ta 2 O 9 (SBT) can be used. At least one of Si and Nb can be added to SBT.
第２電極４０を構成する第２の白金膜４２、第２の酸化イリジウム膜４４、および第２のイリジウム膜４６は、それぞれ上述した第１の白金膜２６、第１の酸化イリジウム膜２４、第１のイリジウム膜２２と同様の材質であるので説明を省略する。 The second platinum film 42, the second iridium oxide film 44, and the second iridium film 46 constituting the second electrode 40 are respectively the first platinum film 26, the first iridium oxide film 24, the second Since the material is the same as that of the iridium film 1 of FIG.
なお、第２電極４０は、上述した膜の全てを有してもよいし、第２の白金膜４２のみであってもよいし、第２の白金膜４２と、第２のイリジウム膜４６または第２の酸化イリジウム膜４４とによって構成されていてもよい。 The second electrode 40 may include all of the above-described films, or may be only the second platinum film 42, or the second platinum film 42 and the second iridium film 46 or The second iridium oxide film 44 may be used.
本実施の形態にかかる強誘電体素子の構成は以上のとおりである。 The configuration of the ferroelectric element according to the present embodiment is as described above.
２．強誘電体素子の製造方法
まず、基体１０し、その上方にＴｉＡｌＮ膜１２、第１のイリジウム膜２２、第１の酸化イリジウム膜２４、および第１の白金膜２６を順に形成する。
2. Method for Manufacturing Ferroelectric Element First, the substrate 10 is formed, and a TiAlN film 12, a first iridium film 22, a first iridium oxide film 24, and a first platinum film 26 are formed thereon in that order.
ＴｉＡｌＮ膜１２の成膜方法としては、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法が挙げられる。成膜条件は、たとえばスパッタリング法で成膜する場合、プロセスガスとしてアルゴンと窒素の混合ガスを用いて、混合ガスの窒素の量を調整することにより、ＴｉＡｌＮ膜１２を（２００）面または（１１１）面に優先配向させることができる。 Examples of the method for forming the TiAlN film 12 include a sputtering method and a CVD method. For example, when the film is formed by sputtering, the TiAlN film 12 is formed on the (200) plane or (111) by adjusting the amount of nitrogen in the mixed gas using a mixed gas of argon and nitrogen as a process gas. ) Surface can be preferentially oriented.
第１のイリジウム膜２２、および第１の酸化イリジウム膜２４の成膜方法としては、その材質に応じて適宜選択が可能であるが、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法の他、化学気相成長法（ＣＶＤ）を適用することができる。第１の白金膜２６の成膜方法としては、スパッタリング法、真空蒸着法等を用いることができる。 A method for forming the first iridium film 22 and the first iridium oxide film 24 can be appropriately selected depending on the material, but for example, chemical vapor deposition in addition to sputtering and vacuum deposition. The method (CVD) can be applied. As a method for forming the first platinum film 26, a sputtering method, a vacuum evaporation method, or the like can be used.
以上により、第１のイリジウム膜２２、第１の酸化イリジウム膜２４、第１の白金膜２６によって構成される第１電極２０が形成される。 As a result, the first electrode 20 composed of the first iridium film 22, the first iridium oxide film 24, and the first platinum film 26 is formed.
次に、第１電極２０上に強誘電体膜３０を成膜する。強誘電体膜３０の成膜方法としては、その材質に応じて適宜選択が可能であるが、例えば、溶液塗布法（ゾル・ゲル法、ＭＯＤ法などを含む）、スパッタ法、ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法などを適用することができる。具体的には、強誘電体膜３０が結晶化する前の状態である前駆体を成膜する。 Next, a ferroelectric film 30 is formed on the first electrode 20. A method for forming the ferroelectric film 30 can be selected as appropriate according to the material used. For example, a solution coating method (including a sol-gel method and a MOD method), a sputtering method, a CVD method, and a MOCVD method are used. Laws can be applied. Specifically, a precursor that is in a state before the ferroelectric film 30 is crystallized is formed.
次に、強誘電体膜３０を脱脂するための熱処理を施す。この脱脂工程では、前駆体層中に残存する有機成分をＮＯ２、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ等に熱分解して離脱させることができる。この熱処理工程の温度は、例えば３００度程度であることができる。 Next, heat treatment for degreasing the ferroelectric film 30 is performed. In this degreasing step, the organic components remaining in the precursor layer can be thermally decomposed into NO 2 , CO 2 , H 2 O, and the like and separated. The temperature of this heat treatment step can be, for example, about 300 degrees.
次に、強誘電体膜３０の表面を洗浄する。洗浄液としては、オゾン水、または所定の有機液体を用いる。オゾン水のオゾン濃度としては、適宜選択が可能であるが、たとえば５０ｐｐｍ以上であることができる。所定の有機液体とは、ｐＫａ＞７であり金属元素を含まない有機液体であり、具体的にはアルコール類、アミン類等であることができる。アルコール類としては、４以上の炭素数を有することが好ましく、たとえばｎ−ブタノール、ｎ−オクタノールであることができる。アミン類としては、４以上の炭素数を有することが好ましく、たとえばブチルアミン、トリエチルアミン等であることができる。 Next, the surface of the ferroelectric film 30 is cleaned. As the cleaning liquid, ozone water or a predetermined organic liquid is used. The ozone concentration of ozone water can be selected as appropriate, and can be, for example, 50 ppm or more. The predetermined organic liquid is an organic liquid that has pKa> 7 and does not contain a metal element, and specifically, can be alcohols, amines, and the like. The alcohols preferably have 4 or more carbon atoms, such as n-butanol and n-octanol. The amines preferably have 4 or more carbon atoms, such as butylamine and triethylamine.
次に、強誘電体膜３０を結晶化するための熱処理を施す。これにより、強誘電体膜３０の前駆体を加熱することによって結晶化させることができる。この熱処理工程の温度は、たとえば６００度〜７００度であることができる。熱処理工程に用いる装置は、特に限定されないが、たとえばＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）装置であることができる。 Next, a heat treatment for crystallizing the ferroelectric film 30 is performed. Thereby, the precursor of the ferroelectric film 30 can be crystallized by heating. The temperature of this heat treatment step can be, for example, 600 degrees to 700 degrees. The apparatus used for the heat treatment step is not particularly limited, but can be, for example, an RTA (Rapid Thermal Annealing) apparatus.
次に強誘電体膜３０上に第２電極４０を形成する。具体的には、第２の白金膜４２、第２の酸化イリジウム膜４４、及び第２のイリジウム膜４６の順に成膜する。本実施の形態において第２電極４０は、第２の白金膜４２と、第２の酸化イリジウム膜４４と、第２のイリジウム膜４６とを有し、上述した第１のイリジウム膜２２と、第１の酸化イリジウム膜２４と、第１の白金膜２６のそれぞれと同様の材料を用いて形成される。成膜方法としては、上述した第１電極２０と同様の成膜方法を用いることができる。第２電極４０は、上述したものに限定されず、たとえば、Ｐｔ又はＩｒ等の貴金属や、その酸化物（たとえば、ＩｒＯx等）を材料として用いることができる。また、第２電極４０は、これらの材料の単層でもよいし、複数の材料からなる層を積層した多層構造であってもよい。その後、公知のフォトリソグラフィーおよびエッチング技術により、パターニングを行う。 Next, the second electrode 40 is formed on the ferroelectric film 30. Specifically, the second platinum film 42, the second iridium oxide film 44, and the second iridium film 46 are formed in this order. In the present embodiment, the second electrode 40 includes a second platinum film 42, a second iridium oxide film 44, and a second iridium film 46, and the first iridium film 22 described above, The first iridium oxide film 24 and the first platinum film 26 are formed using the same materials. As a film formation method, a film formation method similar to that of the first electrode 20 described above can be used. The second electrode 40 is not limited to the above-described one, and for example, a noble metal such as Pt or Ir or an oxide thereof (for example, IrO x ) can be used as a material. The second electrode 40 may be a single layer of these materials or a multilayer structure in which layers made of a plurality of materials are stacked. Thereafter, patterning is performed by a known photolithography and etching technique.
以上の工程により、強誘電体キャパシタ１００を製造することができる。本実施の形態にかかる強誘電体キャパシタの製造方法では、強誘電体膜３０の成膜後にオゾン水または所定の有機液体で強誘電体膜３０の表面を洗浄する。オゾン水または所定の有機液体は、炭素化合物を溶解する性質を有することから、この洗浄により、強誘電体膜３０の成膜工程で生じる炭素残渣を除去することができる。 The ferroelectric capacitor 100 can be manufactured through the above steps. In the method for manufacturing a ferroelectric capacitor according to the present embodiment, the surface of the ferroelectric film 30 is cleaned with ozone water or a predetermined organic liquid after the ferroelectric film 30 is formed. Since ozone water or a predetermined organic liquid has a property of dissolving a carbon compound, the carbon residue generated in the film forming process of the ferroelectric film 30 can be removed by this cleaning.
特に、本実施の形態では強誘電体膜３０の結晶化のための熱処理工程の前に洗浄している。これにより、炭素残渣が結晶化する前に洗浄することができるため、より短時間の洗浄で炭素残渣を確実に除去することができる。 In particular, in this embodiment, the cleaning is performed before the heat treatment step for crystallization of the ferroelectric film 30. Thereby, since it can wash | clean before a carbon residue crystallizes, a carbon residue can be removed reliably by a shorter time washing | cleaning.
またオゾン水または所定の有機液体で洗浄することにより、強誘電体膜３０が洗浄工程の際に還元されるのを防止することができる。また、強誘電体膜３０が酸に溶解する強誘電体材料からなる場合に、オゾン水またはｐＫａ＞７の有機液体を用いることにより、強誘電体膜３０が洗浄用の液体に溶解するのを防止することができる。 In addition, by cleaning with ozone water or a predetermined organic liquid, the ferroelectric film 30 can be prevented from being reduced during the cleaning process. Further, when the ferroelectric film 30 is made of a ferroelectric material that dissolves in an acid, the ferroelectric film 30 is dissolved in the cleaning liquid by using ozone water or an organic liquid of pKa> 7. Can be prevented.
３．変形例
３．１．第１の変形例
次に第１の変形例にかかる強誘電体キャパシタの製造方法について説明する。上述した本実施の形態にかかる強誘電体キャパシタの製造方法では、強誘電体膜３０を結晶化するための熱処理工程の前に強誘電体膜３０の表面を洗浄しているが、これにかえて、第１の変形例にかかる強誘電体キャパシタの製造方法では、熱処理工程後に強誘電体膜３０の表面を洗浄する。洗浄工程の詳細および他の製造工程については、上記洗浄工程と同様であるので説明を省略する。
3. Modification 3.1. First Modified Example Next, a method for manufacturing a ferroelectric capacitor according to a first modified example will be described. In the ferroelectric capacitor manufacturing method according to the present embodiment described above, the surface of the ferroelectric film 30 is cleaned before the heat treatment step for crystallizing the ferroelectric film 30. In the ferroelectric capacitor manufacturing method according to the first modification, the surface of the ferroelectric film 30 is cleaned after the heat treatment step. The details of the cleaning process and the other manufacturing processes are the same as the above-described cleaning process, and thus the description thereof is omitted.
３．２．第２の変形例
次に第２の変形例にかかる強誘電体キャパシタの製造方法について説明する。上述した本実施の形態にかかる強誘電体キャパシタの製造方法では、強誘電体膜３０を結晶化するための熱処理工程の前に強誘電体膜３０の表面を洗浄しているが、これにかえて、第２の変形例にかかる強誘電体キャパシタの製造方法では、熱処理工程前および後の双方に強誘電体膜３０の表面を洗浄する。これにより、確実に炭素残渣を除去することができる。洗浄工程の詳細および他の製造工程については、上記洗浄工程と同様であるので説明を省略する。
3.2. Second Modification Next, a method for manufacturing a ferroelectric capacitor according to a second modification will be described. In the method for manufacturing a ferroelectric capacitor according to the above-described embodiment, the surface of the ferroelectric film 30 is cleaned before the heat treatment step for crystallizing the ferroelectric film 30. In the ferroelectric capacitor manufacturing method according to the second modification, the surface of the ferroelectric film 30 is cleaned both before and after the heat treatment step. Thereby, a carbon residue can be removed reliably. The details of the cleaning process and other manufacturing processes are the same as the above-described cleaning process, and thus the description thereof is omitted.
４．実験例
次に本実施の形態にかかる実験例を説明する。
4). Experimental Example Next, an experimental example according to the present embodiment will be described.
４．１．実験例１〜３
実験例１〜３にかかる強誘電体キャパシタの製造方法は以下のとおりである。
4.1. Experimental Examples 1-3
The manufacturing method of the ferroelectric capacitor according to Experimental Examples 1 to 3 is as follows.
まず、シリコン基板の表面を熱酸化し、膜厚４００ｎｍのシリコン酸化膜を形成した。次いでシリコン酸化膜上にＲＦスパッタ法により膜厚１００ｎｍのＴｉＡｌＮ膜を形成した。次いでＴｉＡｌＮ膜上にＤＣスパッタ法により膜厚１００ｎｍのイリジウム膜および膜厚３０ｎｍの酸化イリジウム膜を形成した。次いで、酸化イリジウム膜上に蒸着法により膜厚１００ｎｍの第１の白金膜を形成した。 First, the surface of the silicon substrate was thermally oxidized to form a silicon oxide film having a thickness of 400 nm. Next, a 100 nm thick TiAlN film was formed on the silicon oxide film by RF sputtering. Next, an iridium film with a thickness of 100 nm and an iridium oxide film with a thickness of 30 nm were formed on the TiAlN film by DC sputtering. Next, a first platinum film having a thickness of 100 nm was formed on the iridium oxide film by an evaporation method.
次に第１の白金膜上にスピンコート法によりＰｂＺｒ０．１５Ｔｉ０．７０Ｎｂ０．１５Ｏ３（以下ＰＺＴＮとする）前駆体を成膜して３００℃で脱脂処理を行いアモルファス状のＰＺＴＮ膜を形成した。 Next, a PbZr 0.15 Ti 0.70 Nb 0.15 O 3 (hereinafter referred to as PZTN) precursor film is formed on the first platinum film by spin coating, and degreased at 300 ° C. to form an amorphous material. A PZTN film was formed.
次に所定の洗浄液を用いてＰＺＴＮ表面を洗浄した。所定の洗浄液の種類は下記表１に示すとおりである。 Next, the PZTN surface was cleaned using a predetermined cleaning solution. The types of the predetermined cleaning liquid are as shown in Table 1 below.
次に、６５０℃５分間のランプ加熱により結晶化させて膜厚１００ｎｍのＰＺＴＮ膜層を形成した。 Next, crystallization was performed by lamp heating at 650 ° C. for 5 minutes to form a PZTN film layer having a thickness of 100 nm.
次いでＰＺＴＮ膜上にメタルマスクを用いたＤＣスパッタ法により膜厚１００ｎｍの第２の白金膜を形成した。次いで６５０℃５分間のランプ加熱によりＰＺＴＮ膜の回復処理を行った。 Next, a second platinum film having a thickness of 100 nm was formed on the PZTN film by DC sputtering using a metal mask. Next, the PZTN film was recovered by lamp heating at 650 ° C. for 5 minutes.
以上の工程により強誘電体キャパシタを製造した。 A ferroelectric capacitor was manufactured by the above process.
４．２．実験例４〜６
実験例４〜６にかかる強誘電体キャパシタの製造方法は以下のとおりである。
4.2. Experimental Examples 4-6
The manufacturing method of the ferroelectric capacitor according to Experimental Examples 4 to 6 is as follows.
まず、シリコン基板の表面を熱酸化し、膜厚４００ｎｍのシリコン酸化膜を形成した。次いでシリコン酸化膜上にＲＦスパッタ法により膜厚１００ｎｍのＴｉＡｌＮ膜を形成した。次いでＴｉＡｌＮ膜上にＤＣスパッタ法により膜厚１００ｎｍのイリジウム膜および膜厚３０ｎｍの酸化イリジウム膜を形成した。次いで、酸化イリジウム膜上に蒸着法により膜厚１００ｎｍの第１の白金膜を形成した。 First, the surface of the silicon substrate was thermally oxidized to form a silicon oxide film having a thickness of 400 nm. Next, a 100 nm thick TiAlN film was formed on the silicon oxide film by RF sputtering. Next, an iridium film with a thickness of 100 nm and an iridium oxide film with a thickness of 30 nm were formed on the TiAlN film by DC sputtering. Next, a first platinum film having a thickness of 100 nm was formed on the iridium oxide film by an evaporation method.
次に第１の白金膜上にスピンコート法によりＰｂＺｒ０．１５Ｔｉ０．７０Ｎｂ０．１５Ｏ３（以下ＰＺＴＮとする）前駆体を成膜して３００℃で脱脂処理を行いアモルファス状のＰＺＴＮ膜を形成した。 Next, a PbZr 0.15 Ti 0.70 Nb 0.15 O 3 (hereinafter referred to as PZTN) precursor film is formed on the first platinum film by spin coating, and degreased at 300 ° C. to form an amorphous material. A PZTN film was formed.
次に、６５０℃５分間のランプ加熱により結晶化させて膜厚１００ｎｍのＰＺＴＮ膜層を形成した。 Next, crystallization was performed by lamp heating at 650 ° C. for 5 minutes to form a PZTN film layer having a thickness of 100 nm.
次に所定の洗浄液を用いてＰＺＴＮ表面を洗浄した。所定の洗浄液の種類は下記表１に示すとおりである。 Next, the PZTN surface was cleaned using a predetermined cleaning solution. The types of the predetermined cleaning liquid are as shown in Table 1 below.
次いでＰＺＴＮ膜上にメタルマスクを用いたＤＣスパッタ法により膜厚１００ｎｍの第２の白金膜を形成した。次いで６５０℃５分間のランプ加熱によりＰＺＴＮ膜の回復処理を行った。 Next, a second platinum film having a thickness of 100 nm was formed on the PZTN film by DC sputtering using a metal mask. Next, the PZTN film was recovered by lamp heating at 650 ° C. for 5 minutes.
以上の工程により強誘電体キャパシタを製造した。 A ferroelectric capacitor was manufactured by the above process.
４．３．実験例７
実験例７にかかる強誘電体キャパシタの製造方法は以下のとおりである。
4.3. Experimental Example 7
The manufacturing method of the ferroelectric capacitor according to Experimental Example 7 is as follows.
まず、シリコン基板の表面を熱酸化し、膜厚４００ｎｍのシリコン酸化膜を形成した。次いでシリコン酸化膜上にＲＦスパッタ法により膜厚１００ｎｍのＴｉＡｌＮ膜を形成した。次いでＴｉＡｌＮ膜上にＤＣスパッタ法により膜厚１００ｎｍのイリジウム膜および膜厚３０ｎｍの酸化イリジウム膜を形成した。次いで、酸化イリジウム膜上に蒸着法により膜厚１００ｎｍの第１の白金膜を形成した。 First, the surface of the silicon substrate was thermally oxidized to form a silicon oxide film having a thickness of 400 nm. Next, a 100 nm thick TiAlN film was formed on the silicon oxide film by RF sputtering. Next, an iridium film with a thickness of 100 nm and an iridium oxide film with a thickness of 30 nm were formed on the TiAlN film by DC sputtering. Next, a first platinum film having a thickness of 100 nm was formed on the iridium oxide film by an evaporation method.
次に第１の白金膜上にスピンコート法によりＰｂＺｒ０．１５Ｔｉ０．７０Ｎｂ０．１５Ｏ３（以下ＰＺＴＮとする）前駆体を成膜して３００℃で脱脂処理を行いアモルファス状のＰＺＴＮ膜を形成した。 Next, a PbZr 0.15 Ti 0.70 Nb 0.15 O 3 (hereinafter referred to as PZTN) precursor film is formed on the first platinum film by spin coating, and degreased at 300 ° C. to form an amorphous material. A PZTN film was formed.
次に、６５０℃５分間のランプ加熱により結晶化させて膜厚１００ｎｍのＰＺＴＮ膜層を形成した。 Next, crystallization was performed by lamp heating at 650 ° C. for 5 minutes to form a PZTN film layer having a thickness of 100 nm.
次いでＰＺＴＮ膜上にメタルマスクを用いたＤＣスパッタ法により膜厚１００ｎｍの第２の白金膜を形成した。次いで６５０℃５分間のランプ加熱によりＰＺＴＮ膜の回復処理を行った。 Next, a second platinum film having a thickness of 100 nm was formed on the PZTN film by DC sputtering using a metal mask. Next, the PZTN film was recovered by lamp heating at 650 ° C. for 5 minutes.
以上の工程により強誘電体キャパシタを製造した。 A ferroelectric capacitor was manufactured by the above process.
４．４．評価１
上記実験例１〜７で得られた強誘電体膜の評価を行った。評価は、強誘電体キャパシタの残留分極値の飽和特性について行った。実験例１〜７において用いた各洗浄液の種類および飽和特性の結果の概略を表１に示す。表１の特性欄において、◎が最も特性が良好であった旨を示し、○は特性が良好であった旨を示し、△は基準としての特性を示し、×は特性が基準以下であった旨を示す。
4.4. Evaluation 1
The ferroelectric films obtained in Experimental Examples 1 to 7 were evaluated. The evaluation was performed on the saturation characteristic of the remanent polarization value of the ferroelectric capacitor. Table 1 shows an outline of the results of the types and the saturation characteristics of the cleaning solutions used in Experimental Examples 1 to 7. In the property column of Table 1, ◎ indicates that the property was the best, ○ indicates that the property was good, △ indicates the property as a reference, and x indicates the property is below the reference. Indicate.
図２は、洗浄液としてｎ−ブタノールを用いて製造された強誘電体キャパシタの残留分極値の飽和性を示す図である。図２において、横軸は印加電圧値であり、縦軸は規格化された残留分極値である。図２〜図４では、６Ｖの電圧を強誘電体キャパシタに印加したときの残留分極値で各残留分極値を割った値を示す。図２によれば、ｎ−ブタノールを用いて洗浄を行ったものの特性が洗浄を行わないものの特性より優れていた。特に、ＰＺＴＮ膜の結晶化前に洗浄したものが最も良好な特性を示した。具体的には印加電圧が１．８Ｖのときに特性向上が顕著であった。 FIG. 2 is a diagram showing the saturation of the remanent polarization value of a ferroelectric capacitor manufactured using n-butanol as the cleaning liquid. In FIG. 2, the horizontal axis is the applied voltage value, and the vertical axis is the normalized remanent polarization value. 2 to 4 show values obtained by dividing each residual polarization value by the residual polarization value when a voltage of 6 V is applied to the ferroelectric capacitor. According to FIG. 2, the characteristics of those washed with n-butanol were superior to those of those not washed. In particular, what was washed before crystallization of the PZTN film showed the best characteristics. Specifically, the characteristic improvement was remarkable when the applied voltage was 1.8V.
図３は、洗浄液としてｎ−オクタノールを用いて製造された強誘電体キャパシタの残留分極値の飽和性を示す図である。図３において、横軸は印加電圧値であり、縦軸は規格化された残留分極値である。図３によれば、ｎ−オクタノールを用いて洗浄を行ったものの特性が洗浄を行わないものの特性より優れていた。特に、ＰＺＴＮ膜の結晶化前に洗浄したものが最も良好な特性を示した。具体的には印加電圧が１．８Ｖのときに特性向上が顕著であった。 FIG. 3 is a diagram showing the saturation of the remanent polarization value of a ferroelectric capacitor manufactured using n-octanol as the cleaning liquid. In FIG. 3, the horizontal axis represents the applied voltage value, and the vertical axis represents the normalized remanent polarization value. According to FIG. 3, the characteristics of those washed with n-octanol were superior to those of those not washed. In particular, what was washed before crystallization of the PZTN film showed the best characteristics. Specifically, the characteristic improvement was remarkable when the applied voltage was 1.8V.
図４は、洗浄液として２−エチルヘキサン酸を用いて製造された強誘電体キャパシタの残留分極値の飽和性を示す図である。図４において、横軸は印加電圧値であり、縦軸は規格化された残留分極値である。図４によれば、結晶化前の洗浄および結晶化後の洗浄のいずれを行った場合も、洗浄を行わないものの特性より悪化していた。特に結晶化前の洗浄を行った場合に最も特性が悪化した。これは、２−エチルヘキサン酸は、酸性を有し強誘電体膜を溶融する性質があるからと思われる。具体的には印加電圧が１．８Ｖのときに特性向上が顕著であった。 FIG. 4 is a diagram showing the saturation of the remanent polarization value of a ferroelectric capacitor manufactured using 2-ethylhexanoic acid as a cleaning liquid. In FIG. 4, the horizontal axis represents the applied voltage value, and the vertical axis represents the normalized remanent polarization value. According to FIG. 4, both of the cleaning before crystallization and the cleaning after crystallization performed worse than the characteristics of those that were not cleaned. In particular, the characteristics deteriorated most when washing before crystallization was performed. This is presumably because 2-ethylhexanoic acid has acidity and a property of melting the ferroelectric film. Specifically, the characteristic improvement was remarkable when the applied voltage was 1.8V.
以上の結果から、アルコール類を用いて洗浄を行うことにより、強誘電体膜と電極との界面が清浄化され、低電圧駆動の可能な強誘電体キャパシタを製造することができたことが確認された。 From the above results, it was confirmed that cleaning with alcohols cleans the interface between the ferroelectric film and the electrode, and it is possible to manufacture a ferroelectric capacitor that can be driven at a low voltage. It was done.
４．５．実験例８〜１０
実験例８〜１０にかかる強誘電体キャパシタの製造方法は以下のとおりである。
4.5. Experimental Examples 8-10
The manufacturing method of the ferroelectric capacitor according to Experimental Examples 8 to 10 is as follows.
シリコン基板の表面に熱酸化により膜厚４００ｎｍのシリコン酸化膜を形成した。シリコン酸化膜上にＤＣスパッタ法によりチタン膜を形成し、熱酸化により膜厚４０ｎｍのチタン酸化膜層を形成した。チタン酸化膜上にイオンスパッタ法および蒸着法により膜厚２００ｎｍの第１の白金膜を形成した。次いでスピンコート法によりＰＺＴＮ前駆体を成膜して３００℃で脱脂処理を行いアモルファス状のＰＺＴＮ膜を形成した。 A silicon oxide film having a thickness of 400 nm was formed on the surface of the silicon substrate by thermal oxidation. A titanium film was formed on the silicon oxide film by DC sputtering, and a titanium oxide film layer having a thickness of 40 nm was formed by thermal oxidation. A first platinum film having a thickness of 200 nm was formed on the titanium oxide film by ion sputtering and vapor deposition. Next, a PZTN precursor was formed by spin coating and degreased at 300 ° C. to form an amorphous PZTN film.
次にオゾン水を用いてＰＺＴＮ表面を洗浄した。オゾン水の濃度および洗浄時間は、表２に示すとおりである。 Next, the surface of PZTN was washed with ozone water. The concentration of ozone water and the cleaning time are as shown in Table 2.
次に、６５０℃５分間のランプ加熱により結晶化させて膜厚１００ｎｍのＰＺＴＮ膜層を形成した。 Next, crystallization was performed by lamp heating at 650 ° C. for 5 minutes to form a PZTN film layer having a thickness of 100 nm.
次いでＰＺＴＮ膜上にメタルマスクを用いたＤＣスパッタ法により膜厚１００ｎｍの第２の白金膜を形成した。次いで６５０℃５分間のランプ加熱によりＰＺＴＮ膜の回復処理を行った。 Next, a second platinum film having a thickness of 100 nm was formed on the PZTN film by DC sputtering using a metal mask. Next, the PZTN film was recovered by lamp heating at 650 ° C. for 5 minutes.
以上の工程により強誘電体キャパシタを製造した。 A ferroelectric capacitor was manufactured by the above process.
４．６．実験例１１
実験例１１にかかる強誘電体キャパシタの製造方法は以下のとおりである。
4.6. Experimental Example 11
The manufacturing method of the ferroelectric capacitor according to Experimental Example 11 is as follows.
シリコン基板の表面に熱酸化により膜厚４００ｎｍのシリコン酸化膜を形成した。シリコン酸化膜上にＤＣスパッタ法によりチタン膜を形成し、熱酸化により膜厚４０ｎｍのチタン酸化膜層を形成した。チタン酸化膜上にイオンスパッタ法および蒸着法により膜厚２００ｎｍの第１の白金膜を形成した。次いでスピンコート法によりＰＺＴＮ前駆体を成膜して３００℃で脱脂処理を行いアモルファス状のＰＺＴＮ膜を形成した。 A silicon oxide film having a thickness of 400 nm was formed on the surface of the silicon substrate by thermal oxidation. A titanium film was formed on the silicon oxide film by DC sputtering, and a titanium oxide film layer having a thickness of 40 nm was formed by thermal oxidation. A first platinum film having a thickness of 200 nm was formed on the titanium oxide film by ion sputtering and vapor deposition. Next, a PZTN precursor was formed by spin coating and degreased at 300 ° C. to form an amorphous PZTN film.
次に、６５０℃５分間のランプ加熱により結晶化させて膜厚１００ｎｍのＰＺＴＮ膜層を形成した。 Next, crystallization was performed by lamp heating at 650 ° C. for 5 minutes to form a PZTN film layer having a thickness of 100 nm.
次いでＰＺＴＮ膜上にメタルマスクを用いたＤＣスパッタ法により膜厚１００ｎｍの第２の白金膜を形成した。次いで６５０℃５分間のランプ加熱によりＰＺＴＮ膜の回復処理を行った。 Next, a second platinum film having a thickness of 100 nm was formed on the PZTN film by DC sputtering using a metal mask. Next, the PZTN film was recovered by lamp heating at 650 ° C. for 5 minutes.
以上の工程により強誘電体キャパシタを製造した。 A ferroelectric capacitor was manufactured by the above process.
４．７．評価２
上記実験例８〜１１で得られた強誘電体膜の評価を行った。評価は、強誘電体キャパシタの残留分極値の飽和特性について行った。実験例８〜１１において用いた各オゾン水の濃度、洗浄時間および飽和特性の結果の概略を表２に示す。表２の特性欄において、◎が最も特性が良好であった旨を示し、○は特性が良好であった旨を示し、△は基準としての特性を示す。
4.7. Evaluation 2
The ferroelectric films obtained in Experimental Examples 8 to 11 were evaluated. The evaluation was performed on the saturation characteristic of the remanent polarization value of the ferroelectric capacitor. Table 2 shows an outline of the results of the concentration, cleaning time, and saturation characteristics of each ozone water used in Experimental Examples 8-11. In the characteristic column of Table 2, ◎ indicates that the characteristic was the best, ◯ indicates that the characteristic was good, and Δ indicates the characteristic as a reference.
図５は、洗浄液としてオゾン水を用いて製造された強誘電体キャパシタの残留分極値の飽和性を示す図である。図５において、横軸は印加電圧値であり、縦軸は規格化された残留分極値である。図５では、６Ｖの電圧を強誘電体キャパシタに印加したときの残留分極値で各残留分極値を割った値を示す。図５によれば、オゾン水で洗浄したものの特性が洗浄を行わないものの特性より優れていた。特に、オゾン濃度が１４５ｐｐｍのオゾン水で洗浄したものの特性が最も良好であり、続いてオゾン濃度が８０ｐｐｍであり洗浄時間３分の実験例８にかかるキャパシタの特性が良好であった。具体的には印加電圧が１．８Ｖのときに特性向上が顕著であった。 FIG. 5 is a diagram showing the saturation of the residual polarization value of a ferroelectric capacitor manufactured using ozone water as the cleaning liquid. In FIG. 5, the horizontal axis is the applied voltage value, and the vertical axis is the normalized remanent polarization value. FIG. 5 shows a value obtained by dividing each residual polarization value by the residual polarization value when a voltage of 6 V is applied to the ferroelectric capacitor. According to FIG. 5, the characteristics of those washed with ozone water were superior to those of those not washed. In particular, the characteristics of those washed with ozone water having an ozone concentration of 145 ppm were the best, followed by the characteristics of the capacitor according to Experimental Example 8 having an ozone concentration of 80 ppm and a washing time of 3 minutes. Specifically, the characteristic improvement was remarkable when the applied voltage was 1.8V.
５．適用例
次に、本実施の形態にかかる強誘電体キャパシタを含む強誘電体メモリの一例について、説明する。図６は、適用例にかかる強誘電体メモリを説明するための断面図である。
5. Application Example Next, an example of a ferroelectric memory including the ferroelectric capacitor according to the present embodiment will be described. FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining a ferroelectric memory according to an application example.
図６に示すように、半導体層であるシリコン基板１１０にＭＯＳトランジスタ１１８を形成する。この工程の一例を以下に記す。まず、シリコン基板１１０に活性領域を限定するための素子分離膜１１６を形成する。ついで、画定された活性領域にゲート酸化膜１１１を形成する。ゲート酸化膜１１１上にゲート電極１１３を形成し、ゲート電極１１３の側壁にサイドウォール１１５を形成し、さらに、素子領域に位置するシリコン基板１１０に、ソース及びドレインとなる不純物領域１１７，１１９を形成する。このようにして、シリコン基板１１０にＭＯＳトランジスタ１１８が形成される。 As shown in FIG. 6, a MOS transistor 118 is formed on a silicon substrate 110 which is a semiconductor layer. An example of this process is described below. First, an element isolation film 116 for limiting an active region is formed on the silicon substrate 110. Next, a gate oxide film 111 is formed in the defined active region. A gate electrode 113 is formed on the gate oxide film 111, a sidewall 115 is formed on the side wall of the gate electrode 113, and impurity regions 117 and 119 serving as a source and a drain are formed on the silicon substrate 110 located in the element region. To do. In this way, the MOS transistor 118 is formed on the silicon substrate 110.
次に、ＭＯＳトランジスタ１１８の上に、酸化シリコンを主成分とする第１の層間絶縁膜１２６を形成し、さらに、第１の層間絶縁膜１２６に、不純物領域１１７，１１９へつながるコンタクトホールを形成する。ここでは不純物領域１１９へつながるコンタクトホールのみを図示する。これらコンタクトホールに、密着層（図示せず）及びＷプラグ１２２を埋め込む。ついで、第１の層間絶縁膜１２６の上に、Ｗプラグ１２２に接続する強誘電体キャパシタ１００を形成する。 Next, a first interlayer insulating film 126 containing silicon oxide as a main component is formed on the MOS transistor 118, and contact holes connected to the impurity regions 117 and 119 are formed in the first interlayer insulating film 126. To do. Here, only the contact hole connected to the impurity region 119 is illustrated. An adhesion layer (not shown) and a W plug 122 are embedded in these contact holes. Next, the ferroelectric capacitor 100 connected to the W plug 122 is formed on the first interlayer insulating film 126.
強誘電体キャパシタ１００は、下部電極２０、強誘電体膜３０、上部電極４０をこの順に積層した構造である。強誘電体キャパシタ１００の形成方法は上述した通りである。ついで、強誘電体キャパシタ１００上に、酸化シリコンを主成分とする第２の層間絶縁膜１４０を形成し、強誘電体キャパシタ１００上に位置するビアホールを形成する。ビアホールに、強誘電体キャパシタ１００に接続する密着層及びＷプラグ１３２を埋め込む。第２の層間絶縁膜１４０上に、Ｗプラグ１３２に接続するＡｌ合金配線１３０を形成する。その後、第２の層間絶縁膜１４０上及びＡｌ合金配線１３０上に、パッシベーション膜１４２を形成する。 The ferroelectric capacitor 100 has a structure in which a lower electrode 20, a ferroelectric film 30, and an upper electrode 40 are laminated in this order. The method for forming the ferroelectric capacitor 100 is as described above. Next, a second interlayer insulating film 140 containing silicon oxide as a main component is formed on the ferroelectric capacitor 100, and a via hole located on the ferroelectric capacitor 100 is formed. An adhesion layer and a W plug 132 connected to the ferroelectric capacitor 100 are embedded in the via hole. An Al alloy wiring 130 connected to the W plug 132 is formed on the second interlayer insulating film 140. Thereafter, a passivation film 142 is formed on the second interlayer insulating film 140 and the Al alloy wiring 130.
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。 The present invention includes substantially the same configuration (for example, a configuration having the same function, method, and result, or a configuration having the same purpose and result) as the configuration described in the embodiment. In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that achieves the same effect as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. Further, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.
１０ 基体、１２ ＴｉＡｌＮ膜、２０ 第１電極、２２ 第１のイリジウム膜、２４ 第１の酸化イリジウム膜、２６ 第１の白金膜、３０ 強誘電体膜、４０ 第２電極、４２ 第２の白金膜、４４ 第２の酸化イリジウム膜、４６ 第２のイリジウム膜、１００ 強誘電体キャパシタ、１１０ シリコン基板、１１１ ゲート酸化膜、１１３ ゲート電極、１１５ サイドウォール、１１６ 素子分離膜、１１７ 不純物領域、１１８ ＭＯＳトランジスタ、１１９ 不純物領域、１２２ Ｗプラグ、１２６ 第１の層間絶縁膜、１３０ Ａｌ合金配線、１３２ Ｗプラグ、１４０ 第２の層間絶縁膜、１４２ パッシベーション膜１４２ 10 substrate, 12 TiAlN film, 20 first electrode, 22 first iridium film, 24 first iridium oxide film, 26 first platinum film, 30 ferroelectric film, 40 second electrode, 42 second platinum Film, 44 second iridium oxide film, 46 second iridium film, 100 ferroelectric capacitor, 110 silicon substrate, 111 gate oxide film, 113 gate electrode, 115 sidewall, 116 element isolation film, 117 impurity region, 118 MOS transistor, 119 impurity region, 122 W plug, 126 first interlayer insulating film, 130 Al alloy wiring, 132 W plug, 140 second interlayer insulating film, 142 passivation film 142
Claims (10)
（ｂ）オゾン、またはｐＫａ＞７であり金属元素を含まない有機液体を用いて、前記強誘電体膜の表面を洗浄する工程と、
（ｃ）前記強誘電体膜の上方に金属層を成膜する工程と、
を含む、強誘電体素子の製造方法。 (A) forming a ferroelectric film above the substrate;
(B) cleaning the surface of the ferroelectric film using ozone or an organic liquid that has a pKa> 7 and does not contain a metal element;
(C) forming a metal layer above the ferroelectric film;
A method for manufacturing a ferroelectric element, comprising:
前記工程（ｂ）と（ｃ）の間に、前記強誘電体膜を結晶化するための熱処理を行う工程をさらに含む、強誘電体素子の製造方法。 In claim 1,
A method for manufacturing a ferroelectric element, further comprising a step of performing a heat treatment for crystallizing the ferroelectric film between the steps (b) and (c).
前記熱処理を行う工程と前記工程（ｃ）との間に、
オゾン、またはｐＫａ＞７であり金属元素を含まない有機液体を用いて、前記強誘電体膜の表面を洗浄する工程をさらに含む、強誘電体素子の製造方法。 In claim 2,
Between the step of performing the heat treatment and the step (c),
A method for manufacturing a ferroelectric element, further comprising the step of cleaning the surface of the ferroelectric film using ozone or an organic liquid that has pKa> 7 and does not contain a metal element.
前記工程（ａ）と（ｂ）の間に、
前記強誘電体膜を脱脂するための熱処理を施す工程をさらに含む、強誘電体素子の製造方法。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
Between the steps (a) and (b),
A method for manufacturing a ferroelectric element, further comprising a step of performing a heat treatment for degreasing the ferroelectric film.
前記有機液体は、アルコール類を含む液体である、強誘電体素子の製造方法。 In any of claims 1 to 4,
The method for manufacturing a ferroelectric element, wherein the organic liquid is a liquid containing alcohols.
前記有機液体は、４以上の炭素数を有するアルコール類を含む、強誘電体素子の製造方法。 In claim 5,
The method for manufacturing a ferroelectric element, wherein the organic liquid contains an alcohol having 4 or more carbon atoms.
前記有機液体は、ブタノールまたはオクタノールを含む、強誘電体素子の製造方法。 In claim 6,
The method for manufacturing a ferroelectric element, wherein the organic liquid contains butanol or octanol.
前記有機液体は、アミン類を含む液体である、強誘電体素子の製造方法。 In any of claims 1 to 4,
The method for manufacturing a ferroelectric element, wherein the organic liquid is a liquid containing amines.
前記工程（ｂ）では、オゾン水を用いて、前記強誘電体膜の表面を洗浄する、強誘電体素子の製造方法。 In any of claims 1 to 4,
In the step (b), the surface of the ferroelectric film is cleaned using ozone water, the method for manufacturing a ferroelectric element.
前記下部電極の上方に強誘電体膜を成膜する工程と、
前記強誘電体膜を脱脂するための熱処理を施す工程と、
オゾン水、ブタノールまたはオクタノールを用いて、前記強誘電体膜の表面を洗浄する工程と、
前記強誘電体膜を結晶化するための熱処理を施す工程と、
前記強誘電体膜の上方に上部電極を形成する工程と、
を含む、強誘電体素子の製造方法。 Forming a first electrode above the substrate;
Forming a ferroelectric film above the lower electrode;
Applying a heat treatment for degreasing the ferroelectric film;
Cleaning the surface of the ferroelectric film with ozone water, butanol or octanol;
Applying a heat treatment for crystallizing the ferroelectric film;
Forming an upper electrode above the ferroelectric film;
A method for manufacturing a ferroelectric element, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006328091A JP2008141107A (en) | 2006-12-05 | 2006-12-05 | Method of manufacturing ferroelectric element |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2006328091A JP2008141107A (en) | 2006-12-05 | 2006-12-05 | Method of manufacturing ferroelectric element |
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| Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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| JP (1) | JP2008141107A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8376527B2 (en) | 2010-01-08 | 2013-02-19 | Seiko Epson Corporation | Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus |
-
2006
- 2006-12-05 JP JP2006328091A patent/JP2008141107A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8376527B2 (en) | 2010-01-08 | 2013-02-19 | Seiko Epson Corporation | Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus |
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