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JPH03218680A - 半導体記憶装置とその製造方法 - Google Patents

半導体記憶装置とその製造方法

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JPH03218680A
JPH03218680A JP2012676A JP1267690A JPH03218680A JP H03218680 A JPH03218680 A JP H03218680A JP 2012676 A JP2012676 A JP 2012676A JP 1267690 A JP1267690 A JP 1267690A JP H03218680 A JPH03218680 A JP H03218680A
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JP
Japan
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ferroelectric material
region
ferroelectric
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Hisayo Momose
寿代 百瀬
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Toshiba Corp
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B53/00Ferroelectric RAM [FeRAM] devices comprising ferroelectric memory capacitors

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

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、例えば高密度集積回路に係わり、特に、強
誘電体を使用したE2 FROM装置およびその製造方
法に関する。
(従来の技術) 周知のように、強誘電体が有するヒステリシスによって
電位を蓄積するE2 FROMが開発されている。
第3図は、従来のE2 FROMの製造方法を示すもの
である。
同図(a)に示すごとく、P型シリコン基板1の表面に
は、L−OCOS法によって図示せぬ素子分離領域が形
成された後、塩酸(H(1)あるいはアルゴン(Ar)
希釈酸化により、ゲート絶縁膜2としてのシリコン酸化
膜が形成される。
この後、LPCVD法を用いて前記ゲート絶縁膜2上に
多結晶シリコン膜を堆積した後、パターニングし、ワー
ド線のゲート電極3を形成する。
このゲート電極3としての多結晶シリコン膜をマスクと
して、P型シリコン基板1にリン(P)もしくはヒ素(
As)をイオン注入し、熱拡散することにより、ソース
またはドレイン領域4を形成する。
さらに、CvD法によって層間絶縁膜として、シリコン
酸化膜5を堆積した後、同図(b)に示すごとく、タン
グステン(W)を強誘電体の第1の電極9として蒸着し
パターニングする。この後PZT系セラミックのターゲ
ットを用いて、マグネトロンスパッタにて、強誘電体6
を成膜する。
PZT系セラミックとしては、例えばチタン塩酸,ジル
コン塩酸を生体とした P ’b S r l(YN b) T iZ rlo
,+ S b 203を使用し、300℃に基板を加熱
し、成膜速度600人/ h rで、4500人の厚さ
の強誘電体6を形成する。
この後、同図(C)に示すごとく、タングステン(W)
を強誘電体6の第2の電極10として蒸着し、前記強誘
電体6および電極9,10をパターニングし、第7図に
示すごとく、層間絶縁膜7をCVD法によって堆積する
。その後、同図(d)に示すごとく、ソースまたはドレ
イン領域4、ゲート電極3および強誘電体6上下の電極
9,10にコンタクト孔11を開孔し(電極9のコンタ
クト孔は図示せず)、アルミニウム(AI)をスバッタ
法によって堆積し、バターニングすることによって金属
配線8を形成する。
(発明が解決しようとする課題) ところで、上記強誘電体を有するE2 FROMセルに
おいては、強誘電体6およびその2つの電極9.10を
形成後、上層のAl配線8を用いて、前記強誘電体6の
電極10とトランジスタの拡散層を接続している。この
ように、1つのセル内で強誘電体6の電極10とソース
またはドレイン領域4を構成する拡散層を接続するため
、AI配線8が複雑となり、Ag配線8の線幅およびス
ペース幅によってセルサイズが制約を受けるものであっ
た。
また、強誘電体6をトランジスタのゲート電極3の上方
に形成しているため、セルが厚くなり、Afi配線8の
段差が大きく、AI配線8のオーブン・ショート等の加
工不良の引き起こす問題を有していた。
この発明は、上記従来の強誘電体を使用した半導体装置
が有する課題を解決するものであり、その目的とすると
ころは、金属配線を簡単化することが可能であるととも
に、セルを薄く、平坦化することが可能であり、金属配
線のオープンあるいはショートを防止し得る半導体記憶
装置およびその製造方法を提供しようとするものである
[発明の構成コ (課題を解決するための手段) この発明は、上記課題を解決するため、ゲートがワード
ラインに接続されるトランジスタのソース領域とドレイ
ン領域のいずれか一方の上にコンタクト孔を形成し、こ
のコンタクト孔内に記憶素子としての強誘電体を設けて
いる。
さらに、この発明の製造方法は、P型またはN型半導体
領域上に形成されたゲート絶縁膜上のゲート電極部をマ
スクとしてイオンを注入し、ソースまたはドレイン領域
を形成する工程と、前記ゲート電極部およびソースまた
はドレイン領域の上に層間絶縁膜を堆積する工程と、前
記ゲート電極部およびソースまたはドレイン領域の上に
コンタクト孔を開孔する工程と、前記ソースまたはドレ
イン領域上のコンタクト孔内に強誘電体を堆積する工程
と、前記コンタクト孔および前記強誘電体上に金属配線
を形成する工程とを具備している。
(作用) すなわち、この発明は、トランジスタのソ−スまたはド
レイン領域に対応するコンタクト孔内に記憶素子として
の強誘電体を設けている。したがって、金属配線を使用
することなく、強誘電体とトランジスタのソースまたは
ドレイン領域を接続することができるため、金属配線を
簡単化することができるとともに、セルを薄く平坦化す
ることができ、金属配線のオープンあるいはショートを
防止することができるものである。
(実施例) 以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。
第1図はこの実施例に係るE2 FROMを示すもので
ある。
同図(a)に示すごとく、P型シリコン基板21の表面
には、LOCOS法によって図示せぬ素子分離領域を形
成した後、塩酸CMCI)あるいはアルゴン(A『)希
釈酸化により、ゲート絶縁膜22としてのシリコン酸化
膜が150人の厚みで形成される。
この後、LPCVD法を用いて、ゲート絶縁膜22上に
多結晶シリコン膜を例えば4000人堆積した後、パタ
ー゛ニングし、ワード線として作用するゲート電極23
を形成する。このゲート電極23としての多結晶シリコ
ン膜をマスクとして、P型シリコン基板21にリン(P
)もしくはヒ素(As)をイオン注入し、熱拡散するこ
とにより、ソースまたはドレイン領域24を形成する。
さらに、CVD法によって層間絶縁膜として、シリコン
酸化膜25を例えば5000人堆積する。
この後、同図(b)および第2図に示すごとく、ソース
またはドレイン領域24、およびゲート電極23に対応
するシリコン酸化膜25およびゲート絶縁膜22にRI
E法によってコンタクト孔26.27.28を開孔する
次に、同図(C)に示すごとく、コンタクト孔27のソ
ースまたはドレイン領域24にのみマスクを用いて選択
的にタングステン(W)を約500人蒸着してバターニ
ングし、強誘電体の第1の電極29を形成する。この後
、第1の電極29上にPZT系セラミックのターゲット
を用いて、マグネトロンスバッタにて、強誘電体30を
成膜する。PZT系セラミックとしては、例えばチタン
塩酸,ジルコン塩酸を主体としたP b S r l(
YN b) T iZ r}O,十S b20iを使用
し、300℃に基板を加熱し、成膜速度600人/ h
 rで、4500人の厚さの強誘電体膜30を形成する
次に、強誘電体30上に、この第2の電極30としてタ
ングステン(W)を蒸着し、強誘電体30および電極2
9.31をバターニングした後、同図(d)および第2
図に示すごとく、コンタクト孔26,27.28内にア
ルミニウム(Aj) )をスパッタ法によって堆積し、
バターニングすることによって金属配線32を形成する
上記製造工程によって、強誘電体30を記憶素子とする
E2 FROMを製造することができる。
このE2 FROMは強誘電体30がゲート電極23に
並べて形成されており、強誘電体30の第1の電極29
がトランジスタのソースまたはドレイン領域24に直接
接続された構成とされている。
上記実施例によれば、強誘電体30をゲート電極23の
上方に設けず、トランジスタのソースまたはドレイン領
域24上に形成し、強誘電体30の一方の電極29と、
ソースまたはドレイン領域24とを1配線を使用するこ
となく直接接続している。したがって、コンタクト孔の
数を減少することができ、All配線を簡単化すること
ができるものである。
また、強誘電体30をゲート電極23の上方に設けない
ため、セルの厚みを薄くすることができ、コンタクト孔
26,27.28を浅くすることができる。したがって
、これらコンタクト孔26,27.28内にAlを蒸着
する場合、オーブンやショートを防止することができる
ものである。
なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
、発明の要旨を変えない範囲において種々変形実施可能
なことは勿論である。
[発明の効果] 以上、詳述したようにこの発明によれば、ト・ランジス
タのソースまたはドレイン領域に対応するコンタクト孔
内に記憶素子としての強誘電体を設けている。したがっ
て、金属配線を使用することなくζ強誘電体とトランジ
スタのソースまたはドレイン領域を接続することができ
るため、金属配線を簡単化することができるとともに、
セルを薄く平坦化することができ、金属配線のオーブン
あるいはショートを防止することが可能な半導体記憶装
置およびその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示すものであり、半導体
記憶装置の製造工程を示す断面図、第2図は第1図の要
部を示す平面図、第3図は従来の半導体記憶装置の製造
工程を示す断面図である。 21・・・P型シリコン基板、22・・・ゲート絶縁膜
、23・・・ゲート電極、24・・・ソースまたはドレ
イン領域、25・・・シリコン酸化膜、26,27.2
8・・・コンタクト孔、29.31・・・第1,第2の
電極、30・・・強誘電体、32・・・金属配線。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ゲートがワードラインに接続されるトランジスタ
    と、 このトランジスタのソース領域とドレイン領域上に形成
    されたコンタクト孔と、 これらコンタクト孔のうち一方のコンタクト孔内に記憶
    素子としての強誘電体を設けたことを特徴とする半導体
    記憶装置。
  2. (2)前記強誘電体とソース領域およびドレイン領域の
    いずれか一方との間に金属膜を介在したことを特徴とす
    る請求項1記載の半導体記憶装置。
  3. (3)P型またはN型半導体領域上に形成されたゲート
    絶縁膜上のゲート電極部をマスクとしてイオンを注入し
    、ソースまたはドレイン領域を形成する工程と、 前記ゲート電極部とソース領域およびドレイン領域上に
    層間絶縁膜を堆積する工程と、 前記ゲート電極部とソース領域およびドレイン領域の上
    にコンタクト孔を開孔する工程と、前記ソース領域およ
    びドレイン領域のいずれか一方に対応するコンタクト孔
    内に強誘電体を堆積する工程と、 前記コンタクト孔および前記強誘電体上に金属配線を形
    成する工程と、 を具備したことを特徴とする半導体記憶装置の製造方法
JP2012676A 1990-01-24 1990-01-24 半導体記憶装置とその製造方法 Expired - Lifetime JP2573384B2 (ja)

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