JPH046867A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH046867A JPH046867A JP2108019A JP10801990A JPH046867A JP H046867 A JPH046867 A JP H046867A JP 2108019 A JP2108019 A JP 2108019A JP 10801990 A JP10801990 A JP 10801990A JP H046867 A JPH046867 A JP H046867A
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- Pending
Links
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B53/00—Ferroelectric RAM [FeRAM] devices comprising ferroelectric memory capacitors
Landscapes
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Memories (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。
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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、メモリ、中でも特に、容
量に電荷をためることにより信号を記憶する、ダイナミ
ックＲＡＭの構造に関するものである。
量に電荷をためることにより信号を記憶する、ダイナミ
ックＲＡＭの構造に関するものである。
本発明は、強誘電体膜を用いた、メモリの構造において
、強誘電体膜が、電極に挟まれて形成され、電極のうち
のとちらか一方と、高濃度拡散層との間に、酸化Ｓ１が
、窒化Ｓｉ膜か形成することにより、比誘電率の大きい
、かつ、絶縁耐圧の高いキャパシタを集積化させたメモ
リを得るようにしたものである。
、強誘電体膜が、電極に挟まれて形成され、電極のうち
のとちらか一方と、高濃度拡散層との間に、酸化Ｓ１が
、窒化Ｓｉ膜か形成することにより、比誘電率の大きい
、かつ、絶縁耐圧の高いキャパシタを集積化させたメモ
リを得るようにしたものである。
従来の半導体メモリＤＲＡＭとしては、高濃度拡散層上
に５ｉ０２をキャパシタの絶縁膜としてもちいていた。
に５ｉ０２をキャパシタの絶縁膜としてもちいていた。
しかし、近年、微細化が進み、素子面積を小さくする努
力がされている。微細化を進めると、キャパシタを形成
する面積も小さく成り、電荷を貯えるに必要な容量を確
保出来なくなってきた。そこで、例えば、キャパシタの
面積を大きく取るために、トレンチ型のキャパシタや、
キャパシタをトランジスタの上部にまで集積化させたス
タック型のキャパシタなどのように、構造によりキャパ
シタの面積を大きくする試みや、ＳｉＮや、ＴａＯ２な
どのように比誘電率か大きい材料を用いてキャパシタの
容量を増やす試みなどがされてきた。
力がされている。微細化を進めると、キャパシタを形成
する面積も小さく成り、電荷を貯えるに必要な容量を確
保出来なくなってきた。そこで、例えば、キャパシタの
面積を大きく取るために、トレンチ型のキャパシタや、
キャパシタをトランジスタの上部にまで集積化させたス
タック型のキャパシタなどのように、構造によりキャパ
シタの面積を大きくする試みや、ＳｉＮや、ＴａＯ２な
どのように比誘電率か大きい材料を用いてキャパシタの
容量を増やす試みなどがされてきた。
しかし、これらのいずれの方法も十分な容量を得るまで
にはいたっていない。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、比誘電率が桁違
いに大きい強誘電体膜を用いて、容量の大きいキャパシ
タを持ち、かつ、絶縁耐圧の十分なりＲＡＭなどの半導
体メモリを提供する所にある。
にはいたっていない。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、比誘電率が桁違
いに大きい強誘電体膜を用いて、容量の大きいキャパシ
タを持ち、かつ、絶縁耐圧の十分なりＲＡＭなどの半導
体メモリを提供する所にある。
本発明は、強誘電体膜を用いたメモリの構造において、
強誘電体膜が、電極に挾まれて形成され、電極のうちの
どちらか一方と、高濃度拡散層との間に、酸化Ｓｉが、
窒化Ｓ１膜か形成したことを特徴とする。
強誘電体膜が、電極に挾まれて形成され、電極のうちの
どちらか一方と、高濃度拡散層との間に、酸化Ｓｉが、
窒化Ｓ１膜か形成したことを特徴とする。
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図に従い、本発明の半導体装
置を説明する。ここでは説明の都合上Ｓｉ基板を用い、
Ｎチャンネルトランジスタを用いた例につき説明する。
断面図である。以下、第１図に従い、本発明の半導体装
置を説明する。ここでは説明の都合上Ｓｉ基板を用い、
Ｎチャンネルトランジスタを用いた例につき説明する。
（１０１）はＰ型Ｓｉ基板であり、例えば２００ｈｍ、
ｃｍの比抵抗のウエノ＼を用いる。（１０２）は素子分
離用の絶縁膜であり、例えば、従来技術であるＬＯＣＯ
５法により酸化膜を６００ＯＡ形成する。（１０３）は
ソースとなるＮ型拡散層でアリ、例エバリンを８０Ｋｅ
Ｖ５Ｅ１５ｃｍ２イオン注入することにより形成する。
ｃｍの比抵抗のウエノ＼を用いる。（１０２）は素子分
離用の絶縁膜であり、例えば、従来技術であるＬＯＣＯ
５法により酸化膜を６００ＯＡ形成する。（１０３）は
ソースとなるＮ型拡散層でアリ、例エバリンを８０Ｋｅ
Ｖ５Ｅ１５ｃｍ２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型拡散層であり、（１０
３）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ポリＳｔを用いる。（１０
６）が本発明の構成要素となる、強誘電体膜であるＰ
ｂ Ｔ ｉ Ｏ３、Ｐ Ｚ Ｔ （Ｐ ｂ Ｚ ｒ０３
、ＰｂＴ ｉＯ，、ＰＬＺＴ （Ｌａ、ＰｂＺ ｒ０
３ 、Ｐ ｂ Ｔ ｉ ０３ ）であり、例えばスパッ
タ法なとにより１００ＯＡ形成する。（１１１）か本発
明の構成要素である電極であり、例えばｐｔを１０００
Ａ、スパッタ法により形成する。（１０７）は強誘電体
膜の電極となる例えばポリＳｉであり、例えばＣＶＤ法
により１５００Ａの膜厚て形成する。（１０８）は（１
０７）の電極とドレインへの配線電極である（１０９）
を分離する絶縁膜であり、ここでは、ＣＶＤ法により５
ｉ０２膜を４０００Ａ形成する。そして（１１０）か本
発明のもう一つの構成要素となる酸化Ｓｉ膜であり、例
えば、酸素を含む雰囲気中でのランプアニールにより、
１５Ａの均一な酸化Ｓｉ膜を（１０６）の強誘電体膜の
形成前に形成する。
３）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ポリＳｔを用いる。（１０
６）が本発明の構成要素となる、強誘電体膜であるＰ
ｂ Ｔ ｉ Ｏ３、Ｐ Ｚ Ｔ （Ｐ ｂ Ｚ ｒ０３
、ＰｂＴ ｉＯ，、ＰＬＺＴ （Ｌａ、ＰｂＺ ｒ０
３ 、Ｐ ｂ Ｔ ｉ ０３ ）であり、例えばスパッ
タ法なとにより１００ＯＡ形成する。（１１１）か本発
明の構成要素である電極であり、例えばｐｔを１０００
Ａ、スパッタ法により形成する。（１０７）は強誘電体
膜の電極となる例えばポリＳｉであり、例えばＣＶＤ法
により１５００Ａの膜厚て形成する。（１０８）は（１
０７）の電極とドレインへの配線電極である（１０９）
を分離する絶縁膜であり、ここでは、ＣＶＤ法により５
ｉ０２膜を４０００Ａ形成する。そして（１１０）か本
発明のもう一つの構成要素となる酸化Ｓｉ膜であり、例
えば、酸素を含む雰囲気中でのランプアニールにより、
１５Ａの均一な酸化Ｓｉ膜を（１０６）の強誘電体膜の
形成前に形成する。
さて、第１図のような構造のキャパシタの容量について
考えてみると、強誘電体膜の比誘電率は、仮に強誘電体
膜としてＰＺＴを用いた場合、約１０００であるため、 １／Ｃ＝１／Ｃ（Ｓ １０２）＋１／Ｃ（ＰＺＴ）とな
り、前述した膜厚で計算すると、５ｉ０２換算て１．４
Ａのキャパシタが形成出来る。この換算膜厚は、（１
１０）の酸化Ｓｉ膜の膜厚とほぼかわりはないが、（１
１０）の様に、１５Ａの膜厚の酸化Ｓｉ膜のみを直接キ
ャパシタの絶縁膜とした場合には、絶縁耐圧が数ボルト
しかなく、素子は構成出来なかった。それに対し、第１
図のように酸化Ｓｉ膜と強誘電体膜を積層化させること
により、絶縁耐圧としては２０Ｖの値が得られ、絶縁耐
圧としても十分であり、かつ容量としても、非常に単位
面積当たりの容量値が大きいキャパシタが得られた。ま
た、強誘電体膜の電極として、ｐｔなとの強誘電体膜（
ＰＺＴ、ＰＬＺＴＳＰｂＴｉ０３など）と格子定数の近
い金属を用いることにより、結晶性の優れ、また比誘電
率などの電気特性も優れた強誘電体膜が形成出来る。実
際に（１１１）の電極を用いない場合には比誘電率が８
００ （ＰＺＴの場合）に対し、（１１１）の電極を用
いることにより、比誘電率として１５００の値が得られ
た。このような効果はｐｔばかりでなく、白金属の他の
金属、Ｒｅや、Ｒｕなと、また高融点金属ＭｏやＴｉｔ
ども効果の差はあれ、効果があることも分かった。
考えてみると、強誘電体膜の比誘電率は、仮に強誘電体
膜としてＰＺＴを用いた場合、約１０００であるため、 １／Ｃ＝１／Ｃ（Ｓ １０２）＋１／Ｃ（ＰＺＴ）とな
り、前述した膜厚で計算すると、５ｉ０２換算て１．４
Ａのキャパシタが形成出来る。この換算膜厚は、（１
１０）の酸化Ｓｉ膜の膜厚とほぼかわりはないが、（１
１０）の様に、１５Ａの膜厚の酸化Ｓｉ膜のみを直接キ
ャパシタの絶縁膜とした場合には、絶縁耐圧が数ボルト
しかなく、素子は構成出来なかった。それに対し、第１
図のように酸化Ｓｉ膜と強誘電体膜を積層化させること
により、絶縁耐圧としては２０Ｖの値が得られ、絶縁耐
圧としても十分であり、かつ容量としても、非常に単位
面積当たりの容量値が大きいキャパシタが得られた。ま
た、強誘電体膜の電極として、ｐｔなとの強誘電体膜（
ＰＺＴ、ＰＬＺＴＳＰｂＴｉ０３など）と格子定数の近
い金属を用いることにより、結晶性の優れ、また比誘電
率などの電気特性も優れた強誘電体膜が形成出来る。実
際に（１１１）の電極を用いない場合には比誘電率が８
００ （ＰＺＴの場合）に対し、（１１１）の電極を用
いることにより、比誘電率として１５００の値が得られ
た。このような効果はｐｔばかりでなく、白金属の他の
金属、Ｒｅや、Ｒｕなと、また高融点金属ＭｏやＴｉｔ
ども効果の差はあれ、効果があることも分かった。
以上の説明においては、強誘電体膜を積層する絶縁膜と
して、酸化Ｓｉ膜を用いた場合について説明したが、窒
化Ｓｉ膜や、酸化Ｓｉ膜と窒化Ｓｉ膜の積層膜を用いて
も良いことはいうまでもない。
して、酸化Ｓｉ膜を用いた場合について説明したが、窒
化Ｓｉ膜や、酸化Ｓｉ膜と窒化Ｓｉ膜の積層膜を用いて
も良いことはいうまでもない。
本発明のように、強誘電体膜を用いた、メモリの構造に
おいて、強誘電体膜が、電極に挟まれて形成され、電極
のうちのどちらか一方と、高濃度拡散層との間に、酸化
Ｓｔが、窒化Ｓｉ膜を形成したため、絶縁耐圧が高く、
かつ容量としても、非常に単位面積当たりの容量値が大
きいキャパシタが集積化出来るという効果を有する。
おいて、強誘電体膜が、電極に挟まれて形成され、電極
のうちのどちらか一方と、高濃度拡散層との間に、酸化
Ｓｔが、窒化Ｓｉ膜を形成したため、絶縁耐圧が高く、
かつ容量としても、非常に単位面積当たりの容量値が大
きいキャパシタが集積化出来るという効果を有する。
Ｓｉ基板
素子分離絶縁膜
ソース拡散層
ドレイン拡散層
ゲート電極
強誘電体膜
電極
層間絶縁膜
配線電極
キャパシタ絶縁膜
電極
出願人 セイコーエプソン株式会社
代理人 弁理士 鈴 木 喜三部（他１名）
第１図は本発明の主要断面図である。
Claims (2)
- （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、前記強誘電
体膜が電極に挟まれて形成され、前記電極のうちのどち
らか一方と、前記半導体主表面上に形成された高濃度拡
散層との間の少なくとも一部分に、酸化Ｓｉか、窒化Ｓ
ｉ膜のいずれかの絶縁膜が形成されてることを特徴とす
る半導体装置。 - （２）前記電極がＰｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｍｏ、Ｔｉ
、Ｗのうちのいずれかの金属を主成分とした電極である
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2108019A JPH046867A (ja) | 1990-04-24 | 1990-04-24 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2108019A JPH046867A (ja) | 1990-04-24 | 1990-04-24 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH046867A true JPH046867A (ja) | 1992-01-10 |
Family
ID=14473920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2108019A Pending JPH046867A (ja) | 1990-04-24 | 1990-04-24 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH046867A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5939744A (en) * | 1995-03-22 | 1999-08-17 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device with x-ray absorption layer |
| US6281536B1 (en) | 1998-04-08 | 2001-08-28 | Nec Corporation | Ferroelectric memory device with improved ferroelectric capacity characteristic |
| US6384440B1 (en) | 1999-11-10 | 2002-05-07 | Nec Corporation | Ferroelectric memory including ferroelectric capacitor, one of whose electrodes is connected to metal silicide film |
-
1990
- 1990-04-24 JP JP2108019A patent/JPH046867A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5939744A (en) * | 1995-03-22 | 1999-08-17 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device with x-ray absorption layer |
| US6049103A (en) * | 1995-03-22 | 2000-04-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor capacitor |
| US6281536B1 (en) | 1998-04-08 | 2001-08-28 | Nec Corporation | Ferroelectric memory device with improved ferroelectric capacity characteristic |
| US6384440B1 (en) | 1999-11-10 | 2002-05-07 | Nec Corporation | Ferroelectric memory including ferroelectric capacitor, one of whose electrodes is connected to metal silicide film |
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