JPH0997877A - 半導体記憶装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体記憶装置およびその製造方法

Info

Publication number
JPH0997877A
JPH0997877A JP7253289A JP25328995A JPH0997877A JP H0997877 A JPH0997877 A JP H0997877A JP 7253289 A JP7253289 A JP 7253289A JP 25328995 A JP25328995 A JP 25328995A JP H0997877 A JPH0997877 A JP H0997877A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
contact
thin film
transistor
film capacitor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7253289A
Other languages
English (en)
Inventor
Osamu Hidaka
修 日高
Hiroyuki Kanetani
宏行 金谷
Hiroshi Mochizuki
博 望月
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP7253289A priority Critical patent/JPH0997877A/ja
Publication of JPH0997877A publication Critical patent/JPH0997877A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

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

Abstract

(57)【要約】 【課題】 設計の自由度を確保できる強誘電体メモリ、
トランジスタの特性が良好となる強誘電体メモリの製造
方法を提供すること。 【解決手段】 Si基板1表面にコンタクト層3を形成
し、これと接するようにTiN膜11・Pt膜12・歪
み誘起BaSrTiO3 膜13・Pt膜14からなる薄
膜キャパシタ部15が形成される。コンタクト層3上に
は導電性層22が設けられ、これと接続するようにかつ
絶縁層21上にトランジスタ部36が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体記憶装置お
よびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体記憶装置として、メモリセ
ルのキャパシタに強誘電体薄膜を使用した強誘電体メモ
リの開発が行なわれており、一部では既に実用化されて
いる。強誘電体メモリは不揮発性であり、電源を落とし
た後も記憶内容が失われず、しかも強誘電体薄膜の膜厚
が薄い場合には残留分極の反転が速く、DRAM(揮発
性メモリ)並みに高速の書き込み・読み出しが可能であ
るなどの特徴を有する。さらに、1つのメモリセルを1
つのトランジスタと1つのキャパシタで作成することが
できるため、大容量化にも適している。また最近、この
強誘電体メモリをDRAM動作させる技術も研究されて
いる。
【0003】従来の強誘電体メモリは以下のような構成
を有する。Si基板の表面にトランジスタが形成されて
おり、このトランジスタ上には絶縁膜が形成されてい
る。トランジスタのドレイン層上部の絶縁膜に開口部が
形成されていて、開口部にはドレイン層の引き出し電極
として多結晶Siが埋め込まれている。この多結晶Si
上には下部電極・強誘電体薄膜・上部電極が積層されて
薄膜キャパシタが構成される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の強誘電体メモリ
には次のような問題点があった。強誘電体薄膜を形成す
る位置がドレイン層の上部に限定されるため、設計の自
由度を確保することが難しい。これに加えて、例えば強
誘電体薄膜として代表的なPZT(PbTiO3とPb
ZrO3 の固溶体)を用いた場合などは、強誘電体薄膜
の結晶化のための高温処理過程において、強誘電体の構
成成分であるPbが下方へと拡散し、この拡散したPb
がトランジスタの特性を低下させてしまう。
【0005】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであって、設計の自由度を確保できる半導体記憶装置
を提供することを目的とする。また、トランジスタの特
性が良好となる半導体記憶装置の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために本発明は請求項1の発明として、半導体基板と、
この半導体基板表面に形成されたコンタクト層と、この
コンタクト層と接するように前記半導体基板上に形成さ
れておりかつ下部電極・強誘電体層・上部電極が積層さ
れた薄膜キャパシタ部と、前記半導体基板上に形成され
た絶縁層と、前記コンタクト層上の前記薄膜キャパシタ
部とは異なる位置に形成された前記絶縁層の開口部に設
けられた導電性層と、この導電性層に接するようにかつ
前記絶縁層上に形成されたトランジスタ部とを備えた半
導体記憶装置を提供する。
【0007】また請求項2の発明として、半導体基板表
面にコンタクト層を形成する工程と、前記半導体基板上
の前記コンタクト層に接する部分に下部電極・強誘電体
層・上部電極を積層し薄膜キャパシタ部を形成する工程
と、前記半導体基板上に絶縁層を形成する工程と、前記
コンタクト層上部の前記薄膜キャパシタ部とは異なる位
置に前記絶縁層の開口部を設ける工程と、前記開口部に
導電性層を堆積する工程と、前記導電性層に接するよう
にかつ前記絶縁層上にトランジスタ部を形成する工程と
を備えた半導体記憶装置の製造方法を提供する。
【0008】従来の半導体記憶装置では、トランジスタ
部は半導体基板の表面に形成され、絶縁層上に形成され
る薄膜キャパシタ部はこのトランジスタ部の直上に形成
されるので、薄膜キャパシタ部とトランジスタ部との位
置は自ずから決まってしまう。
【0009】これに対して本発明の半導体記憶装置で
は、薄膜キャパシタ部が半導体基板上に直接形成され、
この薄膜キャパシタ部は、半導体基板表面に形成された
コンタクト層に接し、コンタクト層、およびコンタクト
層上の薄膜キャパシタ部とは異なる位置に形成された導
電性層を介して、絶縁層上に形成されたトランジスタ部
と電気的に接続する。このため、コンタクト層の長さを
調整することによって、薄膜キャパシタ部とトランジス
タ部との位置を任意に調整でき、設計の自由度が増す。
【0010】また従来の半導体記憶装置の製造方法で
は、半導体基板表面にトランジスタ部を形成後、トラン
ジスタ部上部に導電性層を堆積し、この上に薄膜キャパ
シタ部を形成するので、薄膜キャパシタ部を形成する際
の高温処理によって、薄膜キャパシタ部を構成する物質
がトランジスタ部がトランジスタ部に拡散してしまい、
トランジスタの特性が悪化してしまう。
【0011】これに対して本発明の半導体記憶装置の製
造方法では、半導体基板上に薄膜キャパシタ部を形成
し、その後、コンタクト層上に導電性層を堆積して、最
後にトランジスタ部を形成する。このため、薄膜キャパ
シタ部を形成する際の高温処理によるトランジスタ部へ
の拡散がなくなり、トランジスタの特性が良好なものと
なる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下図面を参照しつつ本発明の実
施の形態を説明する。 (第1の実施の形態)図1〜3は、本発明の第1の実施
の形態に係る、半導体記憶装置としての強誘電体メモリ
の製造工程断面図である。以下これらを製造工程に従っ
て説明する。
【0013】まず図1に示す部分までの製造工程であ
る。[001]配向を持つn型Si基板1上に選択酸化
(LOCOS)法による素子分離酸化膜2を形成する。
次にBをイオン注入して深さ400nm程度のp型のコ
ンタクト層3を形成する。熱酸化によって薄い酸化膜4
を形成した後、パターニングを行ない、薄膜キャパシタ
部となる部分のみ酸化膜を剥離してSi基板1を露出さ
せる。このときコンタクト層3の一部が露出するように
する。
【0014】Si基板1および酸化膜4上にスパッタ法
により、厚さ100nm程度のTiN膜11、100n
m程度のPt膜12、200nm程度のBaSrTiO
3 (BSTO)膜13を連続的に成膜する。Si基板1
上に形成されたこれらの膜は、高温では[100]に配
向し、エピタキシャル成長することになる。この際BS
TO膜13は格子サイズの違いから、歪みを内包する。
これらをフォトレジストによってパターニングした後、
異方性エッチングにより薄膜キャパシタ部となる部分の
TiN膜11、Pt膜12、歪み誘起BSTO膜13の
みを残す。TiN膜11、Pt膜12が下部電極、歪み
誘起BSTO膜13が強誘電体層となる。なお歪み誘起
BSTO膜13を成膜するときの基板温度は約600℃
である。残った歪み誘起BSTO膜13上にスパッタ法
により、上部電極としてPt膜14を堆積して薄膜キャ
パシタ部15が完成する。
【0015】その後、全面にリンガラスなどの絶縁性物
質からなる厚さ800〜1000nm程度の絶縁層21
を堆積する。この絶縁層21は薄膜キャパシタ部15と
トランジスタ部とを分離する層間絶縁膜の役割を果たす
もので、薄膜キャパシタ部15を構成する物質がトラン
ジスタ部に悪影響を及ぼすことを阻止する役割を持つ。
【0016】化学的機械的研磨(CMP)をかけ、表面
を平坦にした後、コンタクト層3上部の絶縁層21に、
RIE法を用いて開口部23を設ける。次に図2に示す
部分までの製造工程である。
【0017】まず開口部23内にWSi2 を埋め込み、
導電性層22とする。この導電性層22および絶縁層2
1上に厚さ200nm程度の非晶質Si層31をエピタ
キシャル成長させ、例えば600℃、1時間のアニール
を行なう。アニールによって非晶質Si層に数μm程度
の結晶粒が形成される。結晶の粒径が数μmと、後に形
成されるトランジスタのチャネル部分の長さに比べて十
分に大きいため、トランジスタの特性は単結晶のものと
ほとんど同じぐらいの良好なものが得られる。
【0018】この結晶化されたSi層を熱酸化して表面
に酸化膜を形成する。酸化膜の上部にLPCVD法によ
り多結晶Si層を堆積し、この多結晶Si層にリンをイ
オン注入、あるいは気相拡散して十分な導電性を持たせ
る。フォトレジストによるパターニングの後に異方性エ
ッチングを行ない、ゲート酸化膜32およびゲート電極
33を形成する。このゲート電極33をマスクとしてB
のイオン注入を行ない、p型のソース層34およびドレ
イン層35を形成する。この結果、ゲート酸化膜32下
の多結晶Si層311 がチャネル領域となり、トランジ
スタ部36が完成する。
【0019】最後に図3に示す部分までの製造工程であ
る。全面にリンガラスなどの絶縁性物質からなる厚さ5
00nm程度の絶縁層41を堆積して表面をCMPによ
って平坦にした後、薄膜キャパシタ部15、トランジス
タ部36のソース層34それぞれの上部にRIE法によ
って開口部43を設ける。この開口部43の各々にAl
合金を埋め込んで引き出し配線42として強誘電体メモ
リが完成する。
【0020】この強誘電体メモリはSi基板1上に直
接、薄膜キャパシタ部15が形成され、トランジスタ部
36は、薄膜キャパシタ部15とSi基板1表面のコン
タクト層3およびコンタクト層3上部の導電性層22を
介して、絶縁層21上に形成されている。このため、コ
ンタクト層3の長さを任意に調整することにより、設計
の自由度が増す。
【0021】またトランジスタ部36を、薄膜キャパシ
タ部15の形成後に形成しているため、薄膜キャパシタ
部15を形成するときの熱処理による、薄膜キャパシタ
部15を構成する物質の拡散によるトランジスタ部36
への悪影響を防止できる。従ってトランジスタ部36の
特性が良好なものとなる。
【0022】(第2の実施の形態)図4に本発明の第2
の実施の形態に係る強誘電体メモリの断面図を示す。こ
の図では図3と同一部分には同一符号を付けてある。
【0023】この強誘電体メモリが図3の強誘電体メモ
リと異なる点は、コンタクト層3上に形成する導電性層
22としてSi基板1と同配向の単結晶Siを用い、こ
の単結晶シリコンがトランジスタ部36のドレイン層3
5を兼ねていることである。
【0024】この単結晶Siは次のようにして作成す
る。まず、開口部23を含む絶縁層21上に多結晶Si
を堆積し、例えば600℃、1時間のアニールを行な
う。多結晶Siは開口部23の底部でSi基板1に接し
ているため、この底部の部分からSi基板1と同配向の
固層成長が起こり、単結晶領域が形成される。この単結
晶領域は数十μmの領域にわたって形成されるので、こ
の部分にトランジスタ36を作成することが可能とな
る。
【0025】この強誘電体メモリでも図3の強誘電体メ
モリと同様な効果が得られる。なお本発明は以上の実施
の形態に限定されるものではない。以上の実施形態にお
ける導電型を逆にすることも可能である。また絶縁層と
してはSi34 、BPSG、TEOS、液相から堆積
したSiO2 など、導電性層としてはドープト多結晶S
i、エピタキシャル成長させたSiなどを用いることも
可能である。さらに薄膜キャパシタ部の下部電極として
はRuO2 、Irなど、強誘電体層としてはPZT、S
rBi2 TaO7 、Y1など、上部電極としてはReO
3 などを用いることもできる。その他、本発明の要旨を
逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、設
計の自由度を確保できる半導体記憶装置を提供すること
ができる。また、トランジスタの特性が良好となる半導
体記憶装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態に係る強誘電体メ
モリの製造工程断面図。
【図2】 本発明の第1の実施の形態に係る強誘電体メ
モリの製造工程断面図。
【図3】 本発明の第1の実施の形態に係る強誘電体メ
モリの製造工程断面図。
【図4】 本発明の第2の実施の形態に係る強誘電体メ
モリの断面図。
【符号の説明】
1;Si基板 3;コンタクト層 11;TiN膜 12;Pt膜 13;歪み誘起BaSrTiO3 膜 14;Pt膜 15;薄膜キャパシタ部 21;絶縁層 22;導電性層 36;トランジスタ部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/788 29/792

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板と、 この半導体基板表面に形成されたコンタクト層と、 このコンタクト層と接するように前記半導体基板上に形
    成されておりかつ下部電極・強誘電体層・上部電極が積
    層された薄膜キャパシタ部と、 前記半導体基板上に形成された絶縁層と、 前記コンタクト層上の前記薄膜キャパシタ部とは異なる
    位置に形成された前記絶縁層の開口部に設けられた導電
    性層と、 この導電性層に接するようにかつ前記絶縁層上に形成さ
    れたトランジスタ部とを備えた半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 半導体基板表面にコンタクト層を形成す
    る工程と、 前記半導体基板上の前記コンタクト層に接する部分に下
    部電極・強誘電体層・上部電極を積層し薄膜キャパシタ
    部を形成する工程と、 前記半導体基板上に絶縁層を形成する工程と、 前記コンタクト層上部の前記薄膜キャパシタ部とは異な
    る位置に前記絶縁層の開口部を設ける工程と、 前記開口部に導電性層を堆積する工程と、 前記導電性層に接するようにかつ前記絶縁層上にトラン
    ジスタ部を形成する工程とを備えた半導体記憶装置の製
    造方法。
JP7253289A 1995-09-29 1995-09-29 半導体記憶装置およびその製造方法 Pending JPH0997877A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7253289A JPH0997877A (ja) 1995-09-29 1995-09-29 半導体記憶装置およびその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7253289A JPH0997877A (ja) 1995-09-29 1995-09-29 半導体記憶装置およびその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0997877A true JPH0997877A (ja) 1997-04-08

Family

ID=17249220

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7253289A Pending JPH0997877A (ja) 1995-09-29 1995-09-29 半導体記憶装置およびその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0997877A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006253540A (ja) * 2005-03-14 2006-09-21 Tohoku Univ 無線信号処理装置
KR100706001B1 (ko) * 2003-10-31 2007-04-11 각코호진 와세다다이가쿠 박막 콘덴서, 박막 콘덴서 내장형 고밀도 실장 기판, 및박막 콘덴서의 제조 방법
JP2022125146A (ja) * 2014-05-30 2022-08-26 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100706001B1 (ko) * 2003-10-31 2007-04-11 각코호진 와세다다이가쿠 박막 콘덴서, 박막 콘덴서 내장형 고밀도 실장 기판, 및박막 콘덴서의 제조 방법
JP2006253540A (ja) * 2005-03-14 2006-09-21 Tohoku Univ 無線信号処理装置
JP2022125146A (ja) * 2014-05-30 2022-08-26 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR950000156B1 (ko) 반도체 장치
JPH04158570A (ja) 半導体装置の構造及びその製造方法
JPH0437170A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2000353790A (ja) 強誘電体アプリケーションのためのPb5Ge3O11薄膜の化学蒸着法
JPH09293869A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JPH08227980A (ja) 半導体装置及びその製造方法
KR100422893B1 (ko) 기판 속으로 금속 산화물 세라믹으로부터의 모빌 이온 확산을 감소시키는 방법
US6291292B1 (en) Method for fabricating a semiconductor memory device
JP2658569B2 (ja) 薄膜トランジスタおよびその製造方法
WO1992002955A1 (en) Semiconductor device
JPH0997877A (ja) 半導体記憶装置およびその製造方法
JP3212194B2 (ja) 半導体装置の製造方法
KR100247884B1 (ko) 강유전 물질의 분극을 이용하는 불휘발성 반도체 메모리
JP4115789B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP2003197874A (ja) 半導体装置の製造方法
JP3116048B2 (ja) 強誘電体層を有する半導体素子及びその製法
JPH08330451A (ja) 半導体記憶装置
JP4004682B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2880039B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP2001244423A (ja) 強誘電体メモリ素子及びその製造方法
JPH08148589A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP3111416B2 (ja) 半導体装置
JP2001102543A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2787170B2 (ja) 半導体記憶装置およびその製造方法
JP2000223667A (ja) 強誘電体メモリおよびその製造方法と非接触型icカード