JP4697437B2 - 強誘電体メモリおよびその製造方法 - Google Patents
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(a)基体の上方にチタンを構成元素として含む第1の金属層を形成する工程と、
(b)前記第1の金属層の上方に第1電極を形成する工程と、
(c)前記第1電極の上方に強誘電体層を形成する工程と、
(d)前記強誘電体層の上方に第2電極を形成する工程と、
(e)前記第1の金属層、前記第1電極、前記強誘電体層、および前記第2電極をパターニングする工程と、
(f)前記第1の金属層の側面を窒化する工程と、
を含む。
前記工程(a)と(b)の間に、チタンの窒化物またはチタンおよびアルミニウムの窒化物からなるバリア膜を前記第1の金属層の上方に形成する工程をさらに含むことができる。
前記第1の金属層は、チタン層であり、
前記バリア膜は、チタンおよびアルミニウムの窒化物であることができる。
前記工程(f)では、窒素を含有する雰囲気で前記第1の金属層を加熱することにより窒化することができる。
前記第1の金属層は、チタン層またはチタンアルミニウム層であることができる。
前記工程(a)と(b)の間に、チタンを構成元素として含む第2の金属層を前記第1の金属層の上方に形成する工程をさらに含むことができる。
前記工程(f)では、窒素を含有する雰囲気で前記第1の金属層および第2の金属層を加熱することにより、前記第1の金属層および前記第2の金属層の側面を窒化することができる。
前記第1の金属層は、チタン層であり、
前記第2の金属層は、チタンアルミニウム層であることができる。
前記工程(a)の前に、アンモニアガスのプラズマを励起して、前記第1の金属層の形成領域の表面に、当該プラズマを照射することができる。
基体の上方に形成され、チタンを構成元素として含む配向制御層と、
前記第1の金属層の上方に形成された第1電極と、
前記第1電極の上方に形成された強誘電体層と、
前記強誘電体層の上方に形成された第2電極と、
を含み、
前記配向制御層は、チタン層またはチタンアルミニウム層からなる配向制御領域と、その側面に形成されたチタンの窒化物またはチタンおよびアルミニウムの窒化物からなるバリア領域とを有する。
前記配向制御層の上面に形成されたバリア層をさらに有することができる。
前記バリア層は、チタンの窒化物またはチタンおよびアルミニウムの窒化物からなることができる。
前記配向制御層は、チタン層からなる配向制御領域と、当該チタン層の側面に形成されたチタンの窒化物からなるバリア領域とを有し、
前記バリア層は、チタンおよびアルミニウムの窒化物からなることができる。
前記配向制御層の上面に形成され、チタン層またはチタンアルミニウム層からなる配向制御領域と、その側面に形成されたチタンの窒化物またはチタンおよびアルミニウムの窒化物からなる第2の配向制御層をさらに含むことができる。
前記配向制御層は、チタン層からなる配向制御領域と、当該チタン層の側面に形成されたチタンの窒化物からなるバリア領域とを有し、
前記第2の配向制御層は、チタンアルミニウム層からなる配向制御領域と、その側面に形成されたチタンおよびアルミニウムの窒化物からなるバリア領域とを有することができる。
前記配向制御層、前記第1電極、および前記強誘電体層は、結晶質であり、
前記配向制御層の前記配向制御領域に含まれる結晶は、(001)配向であり、
前記第1電極および前記強誘電体層に含まれる結晶は、(111)配向であることができる。
前記配向制御層の前記バリア領域に含まれる結晶は、(111)配向であることができる。
前記配向制御層、前記バリア層、前記第1電極、および前記強誘電体層は、結晶質であり、
前記配向制御層の前記配向制御領域に含まれる結晶は、(001)配向であり、
前記バリア層、前記第1電極および前記強誘電体層に含まれる結晶は、(111)配向であることができる。
前記配向制御層、前記第2の配向制御層、前記第1電極、および前記強誘電体層は、結晶質であり、
前記配向制御層および前記第2の配向制御層の前記配向制御領域に含まれる結晶は、(001)配向であり、
前記第1電極および前記強誘電体層に含まれる結晶は、(111)配向であることができる。
前記バリア層の前記バリア領域に含まれる結晶は、(111)配向であることができる。
前記基体は、絶縁層と、前記絶縁層を貫通するコンタクトホールと、前記コンタクトホールに形成された導電層と、前記導電層を介して前記第1電極と電気的に接続されたスイッチングトランジスタとを有することができる。
図1は、本実施の形態の強誘電体メモリ100を模式的に示す断面図である。図1に示すように、強誘電体メモリ100は、強誘電体キャパシタ30と、配向制御層12と、絶縁層26と、プラグ20と、強誘電体キャパシタ30のスイッチングトランジスタ18とを含む。なお、本実施形態においては、1T/1C型のメモリセルについて説明するが、本発明が適用されるのは1T/1C型のメモリセルに限定されない。
次に、図1に示す強誘電体メモリ100の製造方法について、図面を参照して説明する。図2〜図10はそれぞれ、図1に示される強誘電体メモリ100の一製造工程を模式的に示す断面図である。
以下に、第1の変形例にかかる強誘電体メモリ200について図面を参照しながら説明する。変形例にかかる強誘電体メモリ200は、第2バリア層25をさらに含む点で、本実施の形態にかかる強誘電体メモリ100と異なる。
図11は、変形例にかかる強誘電体メモリ200を模式的に示す断面図である。
次に、図11に示す強誘電体メモリ200の製造方法について説明する。
以下に、第2の変形例にかかる強誘電体メモリ300について図面を参照しながら説明する。強誘電体メモリ300は、第2の配向制御層14をさらに含む点で、本実施の形態にかかる強誘電体メモリ100と異なる。
図12は、第2の変形例にかかる強誘電体メモリ300を模式的に示す断面図である。
次に、図12に示す強誘電体メモリ300の製造方法について説明する。
Claims (21)
- (a)基体の上方にチタンを構成元素として含む第1の金属層を形成する工程と、
(b)前記第1の金属層の上方に第1電極を形成する工程と、
(c)前記第1電極の上方に強誘電体層を形成する工程と、
(d)前記強誘電体層の上方に第2電極を形成する工程と、
(e)前記第1の金属層、前記第1電極、前記強誘電体層、および前記第2電極をパターニングする工程と、
(f)前記第1の金属層の側面を窒化する工程と、
をこの順に行うことを含む、強誘電体メモリの製造方法。 - 請求項1において、
前記工程(a)と(b)の間に、チタンの窒化物またはチタンおよびアルミニウムの窒化物からなるバリア膜を前記第1の金属層の上方に形成する工程をさらに含む、強誘電体メモリの製造方法。 - 請求項2において、
前記第1の金属層は、チタン層であり、
前記バリア膜は、チタンおよびアルミニウムの窒化物である、強誘電体メモリの製造方法。 - 請求項1ないし3のいずれかにおいて、
前記工程(f)では、窒素を含有する雰囲気で前記第1の金属層を加熱することにより窒化する、強誘電体メモリの製造方法。 - 請求項1または2において、
前記第1の金属層は、チタン層またはチタンアルミニウム層である、強誘電体メモリの製造方法。 - 請求項1において、
前記工程(a)と(b)の間に、チタンを構成元素として含む第2の金属層を前記第1の金属層の上方に形成する工程をさらに含む、強誘電体メモリの製造方法。 - 請求項6において、
前記工程(f)では、窒素を含有する雰囲気で前記第1の金属層および第2の金属層を加熱することにより、前記第1の金属層および前記第2の金属層の側面を窒化する、強誘電体メモリの製造方法。 - 請求項6または7において、
前記第1の金属層は、チタン層であり、
前記第2の金属層は、チタンアルミニウム層である、強誘電体メモリの製造方法。 - 請求項1ないし8のいずれかにおいて、
前記工程(a)の前に、アンモニアガスのプラズマを励起して、前記第1の金属層の形成領域の表面に、当該プラズマを照射する、強誘電体メモリの製造方法。 - 基体の上方に形成され、チタンを構成元素として含む配向制御層と、
前記第1の金属層の上方に形成された第1電極と、
前記第1電極の上方に形成された強誘電体層と、
前記強誘電体層の上方に形成された第2電極と、
を含み、
前記配向制御層は、チタン層またはチタンアルミニウム層からなる配向制御領域と、その側面に形成されたチタンの窒化物またはチタンおよびアルミニウムの窒化物からなるバリア領域とを有する、強誘電体メモリ。 - 請求項10において、
前記配向制御層の上面に形成されたバリア層をさらに有する、強誘電体メモリ。 - 請求項11において、
前記バリア層は、チタンの窒化物またはチタンおよびアルミニウムの窒化物からなる、強誘電体メモリ。 - 請求項12において、
前記配向制御層は、チタン層からなる配向制御領域と、当該チタン層の側面に形成されたチタンの窒化物からなるバリア領域とを有し、
前記バリア層は、チタンおよびアルミニウムの窒化物からなる、強誘電体メモリ。 - 請求項10において、
前記配向制御層の上面に形成され、チタン層またはチタンアルミニウム層からなる配向制御領域と、その側面に形成されたチタンの窒化物またはチタンおよびアルミニウムの窒化物からなるバリア領域とを有する第2の配向制御層をさらに含む、強誘電体メモリ。 - 請求項14において、
前記配向制御層は、チタン層からなる配向制御領域と、当該チタン層の側面に形成されたチタンの窒化物からなるバリア領域とを有し、
前記第2の配向制御層は、チタンアルミニウム層からなる配向制御領域と、その側面に形成されたチタンおよびアルミニウムの窒化物からなるバリア領域とを有する、強誘電体メモリ。 - 請求項10ないし15のいずれかにおいて、
前記配向制御層、前記第1電極、および前記強誘電体層は、結晶質であり、
前記配向制御層の前記配向制御領域に含まれる結晶は、(001)配向であり、
前記第1電極および前記強誘電体層に含まれる結晶は、(111)配向である、強誘電体メモリ。 - 請求項16において、
前記配向制御層の前記バリア領域に含まれる結晶は、(111)配向である、強誘電体メモリ。 - 請求項12または13において、
前記配向制御層、前記バリア層、前記第1電極、および前記強誘電体層は、結晶質であり、
前記配向制御層の前記配向制御領域に含まれる結晶は、(001)配向であり、
前記バリア層、前記第1電極および前記強誘電体層に含まれる結晶は、(111)配向である、強誘電体メモリ。 - 請求項14または15において、
前記配向制御層、前記第2の配向制御層、前記第1電極、および前記強誘電体層は、結晶質であり、
前記配向制御層および前記第2の配向制御層の前記配向制御領域に含まれる結晶は、(
001)配向であり、
前記第1電極および前記強誘電体層に含まれる結晶は、(111)配向である、強誘電体メモリ。 - 請求項19において、
前記配向制御層および前記第2の配向制御層の前記バリア領域に含まれる結晶は、(111)配向である、強誘電体メモリ。 - 請求項10ないし20のいずれかにおいて、
前記基体は、絶縁層と、前記絶縁層を貫通するコンタクトホールと、前記コンタクトホールに形成された導電層と、前記導電層を介して前記第1電極と電気的に接続されたスイッチングトランジスタとを有する、強誘電体メモリ。
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