JPH02232973A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH02232973A
JPH02232973A JP1054222A JP5422289A JPH02232973A JP H02232973 A JPH02232973 A JP H02232973A JP 1054222 A JP1054222 A JP 1054222A JP 5422289 A JP5422289 A JP 5422289A JP H02232973 A JPH02232973 A JP H02232973A
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JP
Japan
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ferroelectric film
semiconductor device
electrode
silicide
diffusion layer
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JP1054222A
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English (en)
Inventor
Kazuhiro Takenaka
竹中 計廣
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Priority to DE69021419T priority patent/DE69021419T2/de
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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】 [産業上の利用分野] 本発明は、強誘電体を用いた、電気的に書き換え可能な
不揮発性メモリの構造に関するものである。
[発明の概要] 本発明は、強誘電体膜を用いた、不揮発性メモリの構造
において、半導体基板上に形成されたソース,ドレイン
となる高濃度拡散層の表面に高融点金属を主成分とした
シリサイドを形成し、このシリサイド上に強誘電体膜を
直接形成するようにしたため、工程増が少なく、かつ、
結晶性の優れた強誘電体膜を得るようにしたものである
[従来の技術コ 従来の半導体不揮発性メモリとしては、絶縁ゲート中の
トラップまたは浮遊ゲートにシリコン基板からの電荷を
注入することによりシリコン基板の表面ポテンシャルが
変調される現象を用いた、MlS型トランジスタが一般
K使用されており、KPROM(紫外線消去型不揮発性
メモリ)やEEPROM(電気的書き換え可能型不揮発
性メモリ)などとして実用化されている。
[発明が解決しようとする課題] しかしこれらの不揮発性メモリは、情報の書き換え電圧
が、通常約207前後と高いことや、書き換え時間が非
常に長い(例えばKEFROMの場合数十m sec)
などの欠点を有す。また、情報の書き換え回数が、約1
05回程度であり、非常に少な《、繰り返し使用する場
合Kは問題が多い。
電気的に分極が反転可能である強訪電体を用いた、不揮
発性メモリについては、書き込み時間と読み出し時間が
原理的にほぼ同じであり、また電源を切っても分極は保
持されるため、理想的な不揮発性メモリとなる可能性を
有する。このような強誘電体を用いた不揮発性メモリに
ついては、例えば米国特許414930.2の様に、シ
リFン基板上K強誘電体からなるキャパシタを集積した
構′造や、米国特許5852700のようにMIS型ト
ランジスタのゲート部分に強誘電体膜を配置した不揮発
性メモリなどの提案がなされている。また、最近では、
第3図のようなMOS型半導体装置に積層した構造の不
揮発性メモリが工KDMt87pp・850−851に
提案されている。第3図において、501はP型S1基
板であり、302は素子分離用のLOOOS酸化膜、3
03はソースとなるN型拡散層であり、304はドレイ
ンとなるN型拡散層である。605はゲート電極であり
、306は眉間絶縁膜である。608が強誘電体膜であ
り、電極308と309により挾まれ、キャパシタを構
成している。310は第2層間絶縁膜であり、311が
配線電極となるAtである。このようにMOS型半導体
装置の上部K積層した構造では素子面積はそれほど増え
ないが、製造工程が大幅に増え(通常の半導体装置に対
して、下部電極形成、強誘電体膜形成、上部電極形成、
第2層間膜形成が増える)、仮に特性的に満足がいく強
誘電体膜が得られても、製造工程が、長くなるため、コ
ストが高くなるという課題を有する。そこで本発明はこ
のような課題を解決するもので、その目的とする所は、
強誘電体膜を用いても工程の増加の少な《低コストな、
かつ強誘電体膜の結晶性に優れた半導体装置、特K不揮
発性メモリを提供する所にある。
[課題を解決するための手段] 本発明の半導体装置は、半導体基板上に形成されたソー
ス,ドレインとなる高濃度拡散層の表面に高融点金属を
主成分としたシリサイドを形成しシリサイド上に直接強
訪電体膜が形成されていることを特徴とする。
[実施例] 第1図は、本発明の半導体装置の一実施例に於ける主要
断面図である。以下、第1図K従い、本発明の半導体装
置を説明する。ここでは説明の都合上81基板を用い、
Nチャンネルトランジスタを用いた例Kつき説明する。
101はP型S1基板であり、例えば200hm.an
の比抵抗のウェハな用いる。102は素子分離用の絶縁
膜であり、例えば、従来技術であるLOOOS法により
酸化膜を600OA形成する103はソースとなるN型
拡散層で,あり、例えばリンを8 0KeV5K1 5
cfn−2イオン注入することにより形成する。104
はドレインとなるN型拡敗層であり、103と同時に形
成する。105はゲート電極であり,例えばリンでドー
プされたボリS1を用いる。111,112,113は
それぞれドレイン拡散層上、ゲート電極上、ソース拡散
層上に形成したシリサイドであり、その形成方法として
は、105のゲートN極、103,104の高濃度拡散
層を形成後、ゲート電極表面と、拡散層表面を7ツ酸に
よるウェットエッチングで露出後、例えば、Ti金属を
1 00OA全面にスパッタし、800℃で30分アニ
ールスルこと罠より81と反応させシリサイドを形成し
、その後ウェットエッチングにより反応していないT1
金属を除去することにより形成する。106は層間絶縁
膜であり、例えば気相成長法によりリンガラスを600
OA形成する。109は106の層間絶縁膜に形成した
フンタクトホールであり他の部分においてはく図示せず
)配線電極と、拡散層やボリS1とを接続するコンタク
トホールとなる。107が強誘電体膜であり、113の
シリサイドを介してN型高濃度拡散層上に直接形成され
る。強誘電体膜としては、例えばPbTiO,,PZT
(PbZrO,,PbTiO,,PLZT(La,Pt
+ZrO,,PbTiO,)などを用いる。1日が上部
電極となる例えばAtであり、他の部分においては(図
示せず)配線電極となる。
第1図において、強誘電体膜を用いたキャパシタについ
ては、下部電極が113の高融点金属を主成分としたシ
リサイドとしたため、例えばptを用いた場合、結晶性
の優れた強誘電体膜を得ることが出来た。また高融点金
属であるため、強誘電体膜を形成した後の結晶性の向上
のためのアニ−ルとしても、例えば、900℃前後まで
可能であり、より結晶性の優れた強誘電体膜の形成が可
能である。
工程の増加は、通常のMOS型半導体装置の工程に比較
し、107の強誘電体膜を形成する工程のみであり、低
コストで強誘電体膜を用いた半導体装置が可能となる。
電気的特性Kついては、本発明のように下部電極として
高融点金属のシリサイドとしたため、結晶性の向上によ
り、例えば、Ptシリサイドを電極とした場合、情報の
書き換え回数が、金属電極を設げない場合に対し、10
8回から101°回に改善出来た。同様な効果は、pt
ばかりでなく、Mo,Ti,Pt,Wなどの高融点金属
を用いたシリサイドにおいても、程度の違いはあれ、同
様にあクた。
次に第2図を用い、本発明の半導体装置の製造方法を説
明する。第2図は本発明の主要工程図である。
第2図(α) 101の81基板に102の素子分離膜
、103,104のN型拡散層、105のゲート電極を
形成する。その後、前述したように111,112,1
15のシリサイドを拡散層表面,ゲート電極表面に形成
する。その後106の層間絶縁戻を形成し、109のコ
ンタクトホールな形成する。ここまでは従来技術を用い
ることにより、十分K構成出来る。
第2図Cb)  その後、強誘電体膜として例えばPb
TiO,をスバッタ法により、約500OA形成する。
スパッタ条件としては、例えば、ガスとしてはAr/#
素=90%/10%、ターゲットとしては、Pbを5〜
10%余分に添加したPbTiOsを用い、RFパワー
としては200Wとだ。また、基板温度としては350
℃としたその後、600℃で1時間、N,雰囲気中でア
二一ルを行ない強誘電体膜の結晶性の改善を行なった。
そして、従来技術である露光法を用いて1070強誘電
体膜を所定のパターンに形成した。
強誘電体膜のエッチングとしては、例えば、塩酸と7ツ
酸の混合液を用いた。強誘電体膜のエッチングはArガ
スを用いたイオンミリングでも良いし、適当な反応性ガ
スを用いたドライエッチングでも良い。
第2図CC)  次に、上部電極として、Atを例えば
1μmスパッタ法により形成する。そして、従来技術で
ある露光技術により108の電極パターンを形成する。
以上のようにして、本発明の半導体装置を得る以上の説
明においては、PbTi03について説明したが、他の
強誘電体膜、例えばPZTや、PLZTを用いても本発
明が適用出来ることは言うまでもない。
また、本発明の趣旨は強誘電体膜を直接高濃度拡散層の
上に形成することであるため、下地の構造に関しては、
第1図で説明したような構造ばかりでな《、OMOS構
造、バイボーラトランジスタを用いた構造.、バイボー
ラ/ O M O Sの構造についても本発明が適用出
来ることは言うまでもない。
[発明の効果コ 以上述べてきた様に、本発明の半導体装置によれば、半
導体基板上に形成されたソース,ドレインとなる高濃度
拡散層の表面に高融点金属を主成分としたシリサイドを
形成し、シリサイド上に直接強誘電体膜を形成するよう
にしたため、工程の増加が少な《、低コストの半導体装
置、特に不揮発性メモリが製造出来、かつ、結晶性の優
れた強誘電体膜の形成が可能となると言う効果を有する
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の半導体装置の主要断面図であり、第2
図(α)〜(C)は本発明の半導体装置の主要工程図で
ある。第3図は従来の半導体装置の主要断面図である。 101,301・・・・・・81基板 102,302・・・・・・素子分離膜103,303
,104,304・・・・・・N型拡散層 105,305・・・・・・ゲート電極106,306
・・・−・・層間絶縁膜107,308・・・・・・強
誘電体膜築  1 回 8,311・・・・・・At電極 9・・・・・・コンタクトホール 0・・・・・・At電極の大きさ 1,112,115・・・・・・シリサイ7・・・・・
・下部電極 9・・・・・・上部電極 0・・・・・・第2層間絶縁膜 以

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)強誘電体膜が、能動素子が形成された同一半導体
    基板上に集積された半導体装置において、前記半導体基
    板上に形成された高濃度拡散層の表面に高融点金属を主
    成分としたシリサイドが形成され、前記シリサイド上に
    強誘電体膜が形成されていることを特徴とする半導体装
    置。
  2. (2)前記シリサイドが、Pt、Mo、Ti、W、Ta
    、Ni金属からなるシリサイドのうちの、いずれかであ
    ることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
JP1054222A 1989-02-08 1989-03-07 半導体装置 Pending JPH02232973A (ja)

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DE69021419T DE69021419T2 (de) 1989-02-08 1990-02-08 Halbleiterspeicheranordnung mit einem ferroelektrischen Material.
US07/723,681 US5099305A (en) 1989-02-08 1991-05-30 Platinum capacitor mos memory having lattice matched pzt
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