JP4164700B2 - 強誘電体メモリおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
(a)導電層を形成する工程と、
(b)前記導電層の表面を、窒素を含有する雰囲気において加熱する工程と、
(c)前記導電層の上方に配向制御層を形成する工程と、
(d)前記配向制御層の上方に第1電極を形成する工程と、
(e)前記第1電極の上方に強誘電体層を形成する工程と、
(f)前記強誘電体層の上方に第2電極を形成する工程と、
を含む。
前記工程(b)では、窒素を含有する雰囲気において加熱することにより、前記導電層の表面を平坦化することができる。
前記配向制御層は、チタンの窒化物を含むことができる。
前記工程(c)は、
(c1)前記チタン層を形成する工程と、
(c2)前記チタン層を窒化する工程と、
を含むことができる。
前記工程(c2)は、窒素雰囲気で前記チタン層を加熱することにより窒化することができる。
前記工程(c1)の前に、アンモニアガスのプラズマを励起して、前記チタン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。
前記配向制御層は、チタンおよびアルミニウムの窒化物を含むことができる。
前記工程(c)は、
(c1)前記チタンアルミニウム層を形成する工程と、
(c2)前記チタンアルミニウム層を窒化する工程と、
を含むことができる。
前記工程(c2)は、窒素雰囲気で前記チタンアルミニウム層を加熱することにより窒化することができる。
前記工程(c1)の前に、アンモニアガスのプラズマを励起して、前記チタンアルミニウム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。
前記工程(c)と(d)の間に、前記配向制御層の上方にバリア層を形成する工程をさらに含むことができる。
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であることができる。
構成元素としてXを含む導電層と、
前記導電層の上面に形成された窒化X層と、
前記窒化X層の上面に形成された配向制御層と、
前記配向制御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、
を含む。
前記配向制御層と前記第1電極との間に形成されたバリア層をさらに含むことができる。
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、
前記配向制御層の結晶は、前記第1電極および前記強誘電体層の結晶の配向と等しい配向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の結晶は、(111)配向を有することができる。
前記配向制御層は、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、
前記配向制御層の結晶および前記バリア層の結晶は、前記第1電極および前記強誘電体層の結晶の配向と等しい配向を有することができる。
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の結晶は、(111)配向を有することができる。
前記配向制御層は、チタンの窒化物であり、
前記バリア層は、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。
前記導電層と電気的に接続されたスイッチングトランジスタをさらに含むことができる。
基板上に形成された絶縁層と、
前記絶縁層を貫通するコンタクトホールと、をさらに含み、
前記導電層は、前記コンタクトホールに形成されていることができる。
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、第1バリア層25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。
次に、実験例を用いて本実施の形態の強誘電体メモリ100について具体的に説明する。
実験例1では、窒化X層24の有無が表面の平滑性に与える影響について調べた。
実験例2では、配向制御層12の形成領域における平滑性が配向制御層12の結晶配向性に与える影響について調べた。以下の(1)〜(3)で得られたチタン層のXRDパターンから、結晶質のチタンに由来する002ピークの強度を調べた。
Claims (21)
- (a)プラグを形成する工程と、
(b)前記プラグの表面を、窒素を含有する雰囲気において加熱する工程と、
(c)前記プラグの上方に配向制御層を形成する工程と、
(d)前記配向制御層の上方に第1電極を形成する工程と、
(e)前記第1電極の上方に強誘電体層を形成する工程と、
(f)前記強誘電体層の上方に第2電極を形成する工程と、
を含み、
前記工程(b)では、窒素を含有する雰囲気において加熱することにより、前記プラグの表面を平坦化する、強誘電体メモリの製造方法。 - 請求項1において、
前記配向制御層は、チタンの窒化物を含む、強誘電体メモリの製造方法。 - 請求項2において、
前記工程(c)は、
(c1)前記チタン層を形成する工程と、
(c2)前記チタン層を窒化する工程と、
を含む、強誘電体メモリの製造方法。 - 請求項3において、
前記工程(c2)は、窒素雰囲気で前記チタン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3または4において、
前記工程(c1)の前に、アンモニアガスのプラズマを励起して、前記チタン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。 - 請求項1において、
前記配向制御層は、チタンおよびアルミニウムの窒化物を含む、強誘電体メモリの製造方法。 - 請求項6において、
前記工程(c)は、
(c1)前記チタンアルミニウム層を形成する工程と、
(c2)前記チタンアルミニウム層を窒化する工程と、
を含む、強誘電体メモリの製造方法。 - 請求項7において、
前記工程(c2)は、窒素雰囲気で前記チタンアルミニウム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7または8において、
前記工程(c1)の前に、アンモニアガスのプラズマを励起して、前記チタンアルミニウム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。 - 請求項1ないし9のいずれかにおいて、
前記工程(c)と(d)の間に、前記配向制御層の上方にバリア層を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10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である、強誘電体メモリの製造方法。 - 構成元素としてXを含むプラグと、
前記プラグの上面に形成された窒化X層と、
前記窒化X層の上面に形成された配向制御層と、
前記配向制御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、
前記窒化X層の上面は、前記プラグの上面に比べて平坦である、強誘電体メモリ。 - 請求項12において、
前記配向制御層と前記第1電極との間に形成されたバリア層をさらに含む、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、
前記配向制御層の結晶は、前記第1電極および前記強誘電体層の結晶の配向と等しい配向を有する、強誘電体メモリ。 - 請求項14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の結晶は、(111)配向を有する、強誘電体メモリ。 - 請求項15において、
前記配向制御層は、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である、強誘電体メモリ。 - 請求項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、
前記配向制御層の結晶および前記バリア層の結晶は、前記第1電極および前記強誘電体層の結晶の配向と等しい配向を有する、強誘電体メモリ。 - 請求項17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の結晶は、(111)配向を有する、強誘電体メモリ。 - 請求項18において、
前記配向制御層は、チタンの窒化物であり、
前記バリア層は、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。 - 請求項12ないし19のいずれかにおいて、
前記プラグと電気的に接続されたスイッチングトランジスタをさらに含む、強誘電体メモリ。 - 請求項12ないし20のいずれかにおいて、
基板上に形成された絶縁層と、
前記絶縁層を貫通するコンタクトホールと、をさらに含み、
前記プラグは、前記コンタクトホールに形成されている、強誘電体メモリ。
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