(57)【要約】【課題】向上された特性を有する強誘電体構造物、これの製造方法、これを含む半導体装置及びそれの製造方法が開示される。【解決手段】イリジウムを含む下部電極を形成した後、下部電極上に有機金属化学気相蒸着工程で形成されたＰＺＴを含む強誘電体層を形成する。強誘電体層上に銅、鉛、又はビスマスが約２〜５原子量％の濃度でドープされたストロンチウムルテニウム酸化物及びイリジウムを含む上部電極を形成する。ストロンチウムルテニウム酸化物などの金属酸化物を上部電極及び／又は下部電極に適用することで、上部と下部電極との間に位置する強誘電体層の誘電特性を大きく改善することができ、上部電極及び下部電極を形成する間に発生する工程上のパーティクル問題を解決することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１金属を含む下部電極と、
前記下部電極上に形成された強誘電体層と、
前記強誘電体層上に形成され、第２金属がドープされた第１金属酸化物及び第３金属を含む上部電極と、を具備することを特徴とする強誘電体構造物。
【請求項２】
前記強誘電体層は、有機金属化学気相蒸着工程で形成され、ジルコニウム及びチタニウムを２５：７５〜４０：６０の重量割合で含有するＰＺＴを含むことを特徴とする請求項１記載の強誘電体構造物。
【請求項３】
前記第１金属及び第３金属は、それぞれイリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、及び金（Ａｕ）からなる群より選択されたいずれか一つを含み、
前記第２金属は、銅（Ｃｕ）、鉛（Ｐｂ）、及びビスマス（Ｂｉ）からなる群より選択されたいずれか一つを含み、
前記第１金属酸化物は、ストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）、ストロンチウムチタニウム酸化物（ＳＴＯ）、ランタンニッケル酸化物（ＬＮＯ）、及びカルシウムルテニウム酸化物（ＣＲＯ）からなる群より選択されたいずれか一つを含むことを特徴とする請求項１記載の強誘電体構造物。
【請求項４】
前記第２金属は、前記第１金属酸化物に対して２〜５原子量％の濃度でドープされることを特徴とする請求項１記載の強誘電体構造物。
【請求項５】
前記上部電極は、
前記強誘電体層上に形成され、前記第２金属がドープされた前記第１金属酸化物を含む第１上部電極層と、
前記第１上部電極層上に形成され、前記第３金属を含む第２上部電極層と、を具備することを特徴とする請求項１記載の強誘電体構造物。
【請求項６】
前記下部電極は、
第１下部電極層と、
前記第１下部電極層上に形成され、前記第１金属を含む第２下部電極層と、を具備することを特徴とする請求項５記載の強誘電体構造物。
【請求項７】
前記第１下部電極層は、チタニウムアルミニウム窒化物（ＴｉＡｌＮ）、アルミニウム窒化物（ＡｌＮ）、チタニウム窒化物（ＴｉＮ）、チタニウムシリコン窒化物（ＴｉＳｉＮ）、タンタル窒化物（ＴａＮ）、タンタルシリコン窒化物（ＴａＳｉＮ）、及びタングステン窒化物（ＷＮ）からなる群より選択されたいずれか一つを含むことを特徴とする請求項６記載の強誘電体構造物。
【請求項８】
前記下部電極は、前記第２下部電極層上に形成され、第４金属がドープされた第２金属酸化物を含む第３下部電極層を更に具備することを特徴とする請求項６記載の強誘電体構造物。
【請求項９】
前記第３下部電極層は、前記第４金属が２〜５原子量％の濃度でドープされた前記第２金属酸化物を含むことを特徴とする請求項８記載の強誘電体構造物。
【請求項１０】
下部電極上に形成された強誘電体層と、
前記強誘電体層上に形成され、金属及び金属酸化物を含む上部電極と、を具備する強誘電体キャパシタ。
【請求項１１】
前記金属は、前記金属酸化物に含まれた金属と異なることを特徴とする請求項１０記載の強誘電体キャパシタ。
【請求項１２】
前記上部電極内の前記金属の総量は、前記金属酸化物の全体原子量の２〜５原子量％であることを特徴とする請求項１０記載の強誘電体キャパシタ。
【請求項１３】
前記金属酸化物は、ストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）、ストロンチウムチタニウム酸化物（ＳＴＯ）、ランタンニッケル酸化物（ＬＮＯ）、及びカルシウムルテニウム酸化物（ＣＲＯ）からなる群より選択されたいずれか一つを含むことを特徴とする請求項１２記載の強誘電体キャパシタ。
【請求項１４】
前記金属は第１金属を含み、前記上部電極は前記第１金属と異なる第２金属を更に含むことを特徴とする請求項１０記載の強誘電体キャパシタ。
【請求項１５】
前記第２金属は、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、及び金（Ａｕ）からなる群より選択されたいずれか一つを含むことを特徴とする請求項１４記載の強誘電体キャパシタ。
【請求項１６】
第１上部電極層は、前記金属酸化物及び前記第１金属を含み、前記上部電極は、前記第１上部電極上に形成され、前記第２金属を含む第２上部電極層を更に具備することを特徴とする請求項１４記載の強誘電体キャパシタ。
【請求項１７】
前記下部電極は、前記第２金属と同一であるか異なる第３金属を含むことを特徴とする請求項１６記載の強誘電体キャパシタ。
【請求項１８】
前記第３金属は、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、及び金（Ａｕ）からなる群より選択されたいずれか一つを含むことを特徴とする請求項１７記載の強誘電体キャパシタ。
【請求項１９】
前記下部電極は、第１下部電極層内に前記第３金属を更に含み、前記金属酸化物は第１金属酸化物を含み、前記キャパシタは、前記第１下部電極層上に形成され、第２金属酸化物及び第４金属を含む第２下部電極層を更に含むことを特徴とする請求項１７記載の強誘電体キャパシタ。
【請求項２０】
前記第２金属酸化物は、前記第１金属酸化物と同一であるか異なる金属酸化物を含み、前記第４金属は第１金属と同一であるか異なる金属を含むことを特徴とする請求項１９記載の強誘電体キャパシタ。
【請求項２１】
前記第４金属は、前記第２金属酸化物の全体原子量の２〜５原子量％の原子量を有することを特徴とする請求項２０記載の強誘電体キャパシタ。
【請求項２２】
前記第２金属酸化物は、ストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）、ストロンチウムチタニウム酸化物（ＳＴＯ）、ランタンニッケル酸化物（ＬＮＯ）、及びカルシウムルテニウム酸化物（ＣＲＯ）からなる群より選択されたいずれか一つを含み、前記第４金属は、銅、鉛、及びビスマスからなる群より選択されたいずれか一つを含むことを特徴とする請求項１９記載の強誘電体キャパシタ。
【請求項２３】
前記第１下部電極層の下に形成され、金属窒化物を含む第３下部電極層を更に具備することを特徴とする請求項１９記載の強誘電体キャパシタ。
【請求項２４】
前記第３下部電極層は、チタニウムアルミニウム窒化物（ＴｉＡｌＮ）、アルミニウム窒化物（ＡｌＮ）、チタニウム窒化物（ＴｉＮ）、チタニウムシリコン窒化物（ＴｉＳｉＮ）、タンタル窒化物（ＴａＮ）、タンタルシリコン窒化物（ＴａＳｉＮ）、及びタングステン窒化物（ＷＮ）からなる群より選択されたいずれか一つを含むことを特徴とする請求項２３記載の強誘電体キャパシタ。
【請求項２５】
前記下部電極と前記下部電極の下の基板との間に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜と前記下部電極との間に形成された接着層を更に含むことを特徴とする請求項１０記載の強誘電体キャパシタ。
【請求項２６】
前記接着層は、チタニウム（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、チタニウム窒化物（ＴｉＮ）、タンタル窒化物（ＴａＮ）、アルミニウム窒化物（ＡｌＮ）、及びタングステン窒化物（ＷＮ）からなる群より選択されたいずれか一つを含むことを特徴とする請求項２５記載の強誘電体キャパシタ。
【請求項２７】
下部電極上に強誘電体層を形成する段階と、
前記誘電体層上に金属酸化物及び金属を含む上部電極を形成する段階と、を含むことを特徴とする強誘電体キャパシタの製造方法。
【請求項２８】
前記金属及び金属酸化物を含む上部電極を形成する段階は、前記金属がドープされた金属酸化物ターゲットを用いるスパッタリング工程、原子層成長工程、またはパルスレーザー蒸着工程を用いて行われることを特徴とする請求項２７記載の強誘電体キャパシタの製造方法。
【請求項２９】
前記金属は第１金属を含み、前記方法は、前記第１金属上に前記第１金属と異なる第２金属を形成する段階を更に含むことを特徴とする請求項２７記載の強誘電体キャパシタの製造方法。
【請求項３０】
第１上部電極層は、前記金属酸化物及び第１金属を含み、前記方法は、前記第１上部電極層上に原子層成長工程、パルスレーザー蒸着工程またはスパッタリング工程を用いて前記第２金属を含む第２上部電極層を形成する段階を更に具備することを特徴とする請求項２７記載の強誘電体キャパシタの製造方法。
【請求項３１】
前記下部電極を形成する段階は、原子層成長工程、パルスレーザー蒸着工程、またはスパッタリング工程を用いて前記第２金属と同一であるか異なる第３金属を形成する段階を更に含むことを特徴とする請求項３０記載の強誘電体キャパシタの製造方法。
【請求項３２】
前記下部電極は、第１下部電極層内に前記第３金属を含み、前記金属酸化物は第１金属酸化物を含み、前記方法は、前記第１下部電極層上に第２金属酸化物及び第４金属を含む第２下部電極層を形成する段階を更に具備することを特徴とする請求項３１記載の強誘電体キャパシタの製造方法。
【請求項３３】
前記第１下部電極層の下に金属窒化物を含む第３下部電極層を形成する段階を更に具備することを特徴とする請求項３２記載の強誘電体キャパシタの製造方法。
【請求項３４】
前記下部電極及び前記下部電極の下の基板との間に絶縁層を形成する段階と、
前記絶縁層と前記下部電極との間に接着層を形成する段階と、を更に含むことを特徴とする請求項２７記載の強誘電体キャパシタの製造方法。
【請求項３５】
コンタクト領域を含む半導体基板と、
前記半導体基板上に形成された絶縁層と、
前記絶縁層を貫通して前記コンタクト領域に接触されるパッドと、
前記パッド及び前記絶縁層上に形成され、第１金属を含む下部電極と、
前記下部電極上に形成された強誘電体層パターンと、
前記強誘電体層パターン上に形成され、第２金属がドープされた第１金属酸化物及び第３金属を含む上部電極と、を含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項３６】
前記上部電極は、
前記強誘電体層パターン上に形成され、第３金属を含む第１上部電極層パターンと、
前記第１上部電極層パターン上に形成され、前記第２金属がドープされた前記第１金属酸化物を含む第２上部電極層パターンと、を更に具備することを特徴とする請求項３５記載の半導体装置。
【請求項３７】
前記下部電極は、
前記パッド及び前記絶縁層上に形成され、金属窒化物を含む第１下部電極層パターンと、
前記第１下部電極層パターン上に形成され、前記第１金属を含む第２下部電極層パターンと、を更に具備することを特徴とする請求項３６記載の半導体装置。
【請求項３８】
前記下部電極は、前記第２下部電極層パターン上に形成され、第４金属がドープされた第２金属酸化物を含む第３下部電極層パターンを更に具備することを特徴とする請求項３７記載の半導体装置。
【請求項３９】
半導体基板上にコンタクト領域を形成する段階と、
前記絶縁層を貫通して前記コンタクト領域に接触されるパッドを形成する段階と、
前記パッド及び前記絶縁層上に第１金属を含む下部電極を形成する段階と、
前記下部電極上に強誘電体層パターンを形成する段階と、
前記強誘電体層パターン上に第２金属がドープされた第１金属酸化物及び第３金属を含む上部電極を形成する段階と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４０】
前記上部電極を形成する段階は、
前記強誘電体層パターン上に第３金属を含む第１上部電極層パターンを形成する段階と、
前記第１上部電極層パターン上に前記第２金属がドープされた第１金属酸化物を含む第２上部電極層パターンを形成する段階と、を更に具備することを特徴とする請求項３９記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４１】
前記下部電極を形成する段階は、
前記パッド及び前記絶縁層上に金属窒化物を含む第１下部電極層パターンを形成する段階と、
前記第１下部電極層パターン上に前記第１金属を含む第２下部電極層パターンを形成する段階と、を更に具備することを特徴とする請求項４０記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４２】
前記下部電極を形成する段階は、前記第２下部電極層パターン上に第４金属がドープされた第２金属酸化物を含む第３下部電極層パターンを形成する段階を更に具備することを特徴とする請求項４１記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強誘電体構造物、これの製造方法、これを含む半導体装置及びその製造方法に係わり、より詳細には、向上された特性を有する強誘電体構造物、これの製造方法、このような強誘電体構造物を含む半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、揮発性半導体メモリ素子は、ＤＲＡＭやＳＲＡＭのように電源供給が中断したときに保存されたデータが喪失されるメモリ素子である。これに対して、電源供給が中断しても保存されたデータを消失しない不揮発性半導体メモリ素子であるＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、及びＦｌａｓｈ  ＥＥＰＲＯＭなども広く使われている。しかし、前記ＤＲＡＭ又はＳＲＡＭなどのような揮発性半導体メモリ素子の場合、揮発性によって使用に制限がある。また、前記ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、Ｆｌａｓｈ  ＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性半導体メモリ素子の場合にも、その集積度が低く、動作速度が遅く、高電圧を必要とする短所によってその使用が制限的であるか、そのうち限界に到達することと予想している。現在、このような問題点を解決するために、新しい半導体メモリ素子を製造するために強誘電性物質を用いた半導体メモリ素子の製作に関する研究が活発に進行しつつある。
【０００３】
大体、強誘電体とは、誘電分極（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）が加えられる電界によって履歴曲線（ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ  ｌｏｏｐ）を形成する非線形誘電体を称する。このような強誘電体を用いたＦＲＡＭ素子は強誘電体の二重安定的な分極状態を用いた不揮発性メモリ素子である。前記ＦＲＡＭ素子は、ＤＲＡＭ素子において誘電体を強誘電体に代替した構造を有し、電源が継続印加されなくても記録された情報を維持する特性を有する。また、前記ＦＲＡＭ素子は速い動作速度、低電圧動作及び高い耐久性によって次世代不揮発性半導体メモリ素子として脚光を浴びている。現在、強誘電性物質としてＰＺＴ［Ｐｔ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３］、ＳＢＴ[Ｓｒ（Ｂｉ，Ｔｉ）Ｏ３]又はＢＬＴ[Ｂｉ（Ｌａ，Ｔｉ）Ｏ３]などが活発に研究されている。
【０００４】
前述した強誘電体を含むキャパシタは、Ｙａｍａｋａｗａなどに許与された特許文献１、Ｆｕｊｉｋｉなどに許与された特許文献２、及び特許文献３などに開示されている。
【０００５】
図１は、前記特許文献１に開示された従来の強誘電体キャパシタの断面図を示したものである。
図１を参照すると、従来の強誘電体キャパシタは、第１白金層１９及び第１ストロンチウムルテニウム酸化物（ＳｒＲｕＯ３；ＳＲＯ）層２２を含む下部電極２５、ＰＺＴ層２８、そして第２ストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）層３１及び第２白金層３４を含む上部電極３７を具備する。
【０００６】
下部電極２５は、シリコン酸化物からなる第１層間絶縁膜１３が形成された半導体基板１０上に位置する。下部電極２５と第１層間絶縁膜１３との間にはチタニウムからなる接着層１６が介在される。
【０００７】
ＰＺＴ層２８及び上部電極３７は下部電極２５上に順次形成される。下部電極２５及び第１層間絶縁膜１３上にはＰＺＴ層２８及び上部電極３７をカバーするように第２層間絶縁膜４０が形成される。
【０００８】
第２層間絶縁膜４０には、上部電極３７の第２白金層３４を露出させる所定のホール（図示せず）が形成される。露出した第２白金層３４及び前記ホールの内壁上にはチタニウム窒化物からなる障壁層４３が形成される。障壁層４３上には、前記ホールを埋め、かつアルミニウムからなる配線４７が形成され、上部電極３７に電気的に連結される。
【０００９】
前述した従来の強誘電体キャパシタによると、ストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）を含む電極を用いてＰＺＴ層のような強誘電体層の残留分極値及び信頼性評価の基準である劣化特性及び疲労特性を改善することができる。しかし、ストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）をそのまま電極に適用するか、微少量の金属がドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）を電極として採用するので、電極を製造する間に除去しにくいパーティクルが発生し、上部電極又は下部電極の密度が低下して強誘電体キャパシタの特性が劣化される問題点がある。
【００１０】
また、上部電極及び下部電極がそれぞれ水素触媒として作用する白金を含むので、ＰＺＴ層の特性が更に劣化されるだけでなく、上部電極及び下部電極の両方ともが下地膜の酸化を防止しにくいという短所がある。
【００１１】
一方、白金の代わりにイリジウム酸化物（ＩｒＯ２）を用いて上部電極又は下部電極を形成する場合には、上部電極又は下部電極を熱処理する熱処理工程の時間、温度及び雰囲気などのような工程条件に多くの制約が伴い、上部電極又は下部電極から発生する漏洩電流が大きいので強誘電体キャパシタの特性が劣化される問題が発生する。
【特許文献１】米国特許第６，３５１，００６号明細書
【特許文献２】米国特許第６，１９４，２２８号明細書
【特許文献３】米国特許出願公報第２００３／０１０２５００号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の第１目的は、向上された特性を有する強誘電体構造物を提供することにある。
本発明の第２目的は、向上された特性を有する強誘電体構造物に特に適合した強誘電体構造物の製造方法を提供することにある。
本発明の第３目的は、向上された特性を有する強誘電体構造物を具備する強誘電体キャパシタ提供することにある。
本発明の第４目的は、向上された特性を有する強誘電体構造物を具備する強誘電体キャパシタに特に適合した強誘電体キャパシタの製造方法を提供する製造方法を提供することにある。
本発明の第５目的は、向上された特性を有する強誘電体キャパシタを具備する半導体装置を提供することにある。
本発明の第６目的は、向上された特性を有する強誘電体キャパシタを具備する半導体装置に特に適合する半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前述した本発明の第１目的を達成するために、本発明の望ましい実施例によると、第１金属を含む下部電極、前記下部電極上に形成された強誘電体層、および前記強誘電体層上に形成され、第２金属がドープされた第１金属酸化物及び第３金属を含む上部電極を具備する強誘電体構造物が提供される。ここで、前記上部電極は、前記強誘電体層上に形成され、前記第２金属がドープされた前記第１金属酸化物を含む第１上部電極層及び、前記第１上部電極層上に形成され、前記第３金属を含む第２上部電極層を具備する。
【００１４】
本発明の一実施例によると、前記下部電極は、第１下部電極層、及び前記第１下部電極層上に形成され、前記第１金属を含む第２下部電極層を具備する。
【００１５】
本発明の他の実施例によると、前記下部電極は、前記第２下部電極層上に形成され、第４金属がドープされた第２金属酸化物を含む第３下部電極層を更に具備する。
【００１６】
前述した本発明の第２目的を達成するために、本発明の望ましい実施例による強誘電体構造物の製造方法において、第１金属を含む下部電極を形成し、前記下部電極上に強誘電体層を形成した後、前記強誘電体層上に第２金属がドープされた第１金属酸化物及び第３金属を含む上部電極を形成する。前記強誘電体層は、前記下部電極上に有機金属前駆体を導入し、前記下部電極上に酸化剤を導入した後、前記有機金属前駆体と前記酸化剤とを反応させて前記下部電極上に形成する。前記上部電極を形成する段階において、前記強誘電体層上に前記第３金属を含む第１上部電極層を形成した後、前記第１上部電極層上に前記第２金属がドープされた前記第１金属酸化物を含む第２上部電極層を形成する。前記上部電極及び前記強誘電体層は、急速熱処理工程で熱処理することができる。
【００１７】
本発明の一実施例によると、前記下部電極を形成する段階において、第１下部電極層を形成した後、前記第１下部電極上に前記第１金属を含む第２下部電極層を形成する。
【００１８】
本発明の他の実施例によると、前記下部電極を形成する段階において、前記第２下部電極層上に第４金属がドープされた第２金属酸化物を含む第３下部電極層を更に形成する。
【００１９】
前述した本発明の第３目的を達成するために、本発明の望ましい実施例によると、導電性構造物を有する半導体基板、前記導電性構造物に電気的に連結され、第１金属を含む下部電極、前記下部電極上に形成された強誘電体層パターン、および前記強誘電体層パターン上に形成され、第２金属がドープされた第１金属酸化物及び第３金属を含む上部電極を具備する強誘電体キャパシタが提供される。この場合、前記上部電極は、前記強誘電体層パターン上に形成され、前記第２金属がドープされた前記第１金属酸化物を含む第１上部電極層パターン、および前記第１上部電極層パターン上に形成され、前記第３金属を含む第２上部電極層パターンを具備する。
【００２０】
本発明の一実施例によると、前記下部電極は、前記導電性構造物に電気的に連結される第１下部電極層パターン、および前記第１下部電極層パターン上に形成され、前記第１金属を含む第２下部電極層パターンを具備する。
【００２１】
本発明の他の実施例によると、前記下部電極は、前記第２下部電極層パターン上に形成され、第４金属がドープされた第２前記金属酸化物を含む第３下部電極層パターンを更に具備する。
【００２２】
前述の本発明の第４目的を達成するために、本発明の望ましい実施例による強誘電体キャパシタの製造方法において、半導体基板上に導電性構造物を形成した後、前記導電性構造物に電気的に連結され、第１金属を含む下部電極を形成する。前記下部電極上に強誘電体層パターンを形成した後、前記強誘電体層パターン上に第２金属がドープされた第１金属酸化物及び第３金属を含む上部電極を形成する。前記強誘電体層パターン上に前記第３金属を含む第１上部電極層パターンを形成した後、前記第１上部電極層パターン上に前記第２金属がドープされた前記第１金属酸化物を含む第２上部電極層パターンを形成することで、前記強誘電体層パターン上に前記上部電極を形成する。
【００２３】
本発明の一実施例によると、前記下部電極を形成する段階において、前記導電性構造物に電気的に連結され、金属窒化物を含む第１下部電極層パターンを形成した後、前記第１下部電極層パターン上に前記第１金属を含む第２下部電極層パターンを形成する。
【００２４】
本発明の他の実施例によると、前記下部電極を形成する段階において、前記第２下部電極層パターン上に第４金属がドープされた第２金属酸化物を含む第３下部電極層パターンを形成する。
【００２５】
前述の本発明の第５目的を達成するために、本発明の望ましい実施例によると、コンタクト領域が形成された半導体基板、前記半導体基板上に形成された絶縁膜、前記絶縁膜を貫通して前記コンタクト領域に接触されるパッド、前記パッド及び前記絶縁膜上に形成され、第１金属を含む下部電極、前記下部電極上に形成された強誘電体層パターン、および前記強誘電体層パターン上に形成され、第２金属がドープされた第１金属酸化物及び第３金属を含む上部電極を具備する半導体装置が提供される。この場合、前記上部電極は、前記強誘電体層パターン上に形成され、前記第２金属がドープされた前記第１金属酸化物を含む第１上部電極層パターン、そして前記第１上部電極層パターン上に形成され、前記第３金属を含む第２上部電極層パターンを具備する。
【００２６】
本発明の一実施例によると、前記下部電極は、前記絶縁膜及び前記パッド上に形成され、金属窒化物を含む第１下部電極層パターン、および前記第１下部電極層パターン上に形成され、前記第１金属を含む第２下部電極層パターンを具備する。
【００２７】
本発明の他の実施例によると、前記下部電極は、前記第２下部電極層パターン上に形成され、第４金属がドープされた第２金属酸化物を含む第３下部電極層パターンを更に具備する。
【００２８】
前述の本発明の第６目的を達成するために、本発明の望ましい実施例による半導体装置の製造方法において、半導体基板上にコンタクト領域を形成し、前記半導体基板上に絶縁膜を形成した後、前記絶縁膜を貫通して前記コンタクト領域に接触されるパッドを形成する。前記パッド及び前記絶縁膜上に第１金属を含む下部電極を形成した後、前記下部電極上に強誘電体層パターンを形成する。前記強誘電体層パターン上に第２金属がドープされた第１金属酸化物及び第３金属を含む上部電極を形成する。前記上部電極を形成する段階において、前記強誘電体層パターン上に前記第３金属を含む第１上部電極層パターンを形成した後、前記第１上部電極層パターン上に前記第２金属がドープされた前記第１金属酸化物を含む第２上部電極層を形成する。
【００２９】
本発明の一実施例によると、前記下部電極を形成する段階において、前記パッド及び前記絶縁膜上に金属窒化物を含む第１下部電極層パターンを形成した後、前記第１下部電極層パターン上に前記第１金属を含む第２下部電極層パターンを形成する。
本発明の他の実施例によると、前記下部電極を形成する段階において、前記第２下部電極層パターン上に第４金属がドープされた第２金属酸化物を含む第３下部電極層パターンを形成する。
【００３０】
本発明によると、銅、鉛、またはビスマスが約２〜５原子量％程度の濃度でドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）などの金属酸化物を上部電極及び／または下部電極に適用することで、上部電極と下部電極との間に形成される強誘電体層の誘電特性を大きく改善することができ、前記上部電極及び下部電極を形成する間に発生する工程上のパーティクルの問題を解決することができる。特に、このように銅、鉛、またはビスマスが約２〜５原子量％程度の濃度でドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）などの金属酸化物を用いて上部電極及び／または下部電極を形成する場合、有機金属化学気相蒸着工程で製造されたＰＺＴを含む強誘電体層の厚さを非常に薄く維持することができ、このような強誘電体層を含む強誘電体キャパシタの特性を顕著に向上させることができる。更に、イリジウム及びストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）を含む複合構造の上部電極／または下部電極を適用することで、後続の熱処理工程時の温度及び雰囲気などのような工程条件のマージンを十分確保することができる。特に、有機金属化学気相蒸着工程で製造されたＰＺＴを含む強誘電体層の上部及び／または下部にイリジウム及びストロンチウムルテニウム（ＳＲＯ）を含む複合構造の電極を形成することで、このような強誘電体構造物を含む半導体素子を約１．６Ｖ以下の低い電圧でも十分な信頼性で駆動させることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によると、銅、鉛、又はビスマスが約２〜５原子量％程度の濃度でドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）などの金属酸化物を上部電極及び／又は下部電極に適用することで、上部電極と下部電極との間に形成される強誘電体層の誘電特性を大きく改善することができ、前記上部電極及び下部電極を形成する間に発生される工程上のパーティクル問題を解決することができる。特に、このように、銅、鉛、又はビスマスが約２〜５原子量％濃度でドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）などの金属酸化物を用いて上部電極及び／又は下部電極を形成する場合、有機金属化学気相蒸着工程で製造されたＰＺＴを含む強誘電体層の厚さを非常に薄く維持することができ、このような強誘電体層を含む強誘電体キャパシタの特性を顕著に向上させることができる。更に、イリジウム及びストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）を含む複合構造の上部電極及び／又は下部電極を適用することで、後続熱処理工程時の温度及び雰囲気などのような工程条件のマージンが十分確保可能である。特に、有機金属化学蒸着工程で製造されたＰＺＴを含む強誘電体層の上部及び／又は下部にイリジウム及びストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）を含む複合構造の電極を形成することで、このような強誘電体構造物を含む半導体素子を約１．６Ｖ以下の低い電圧でも十分な信頼性で駆動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明による望ましい実施例による強誘電体構造物、これの製造方法、これを含む半導体装置及びその製造方法を添付した図面を参照して詳細に説明したが、本発明は下記の実施例に限定されず、他の形態に具現することができる。ここで紹介される実施例は、開示された内容が徹底して完全になるように、そして当業者に本発明の思想と特徴が十分伝達されるようにするために提供されるものである。図面において、各装置または膜（層）及び領域の厚さは、本発明の明確性のために誇張したものである。また、各装置は、本明細書に説明されない多様な付加装置を具備することができ、膜（層）が他の膜（層）または基板上に位置すると言及される場合、他の膜（層）または基板上に直接形成するか、または、それらの間に追加的な膜（層）が介在されることも可能である。
【００３３】
強誘電体構造物及びそれの製造方法
図２は、本発明の一実施例による強誘電体構造物の断面図を示したものである。
図２を参照すると、本実施例による強誘電体構造物１００は下部電極１０９、下部電極１０９上に形成された強誘電体層１１２、および強誘電体層１１２上に形成された上部電極１２１を具備する。
【００３４】
下部電極１０９はシリコンウエハー又はＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板などのような半導体基板上に形成することができる。前記半導体基板上には、コンタクト領域、パッド、プラグ、導電性配線、導電性パターン及びトランジスタなどを具備する導電性構造物を形成することができる。
【００３５】
下部電極１０９は、前記半導体基板上に順次形成された第１下部電極層１０３及び第２下部電極層１０６を含む。本発明の一実施例によると、下部電極１０９と前記絶縁膜との間には前記下部構造物をカバーする絶縁膜を介在することができる。本発明の他の実施例によると、下部電極１０９と前記絶縁膜との間、又は下部電極１０９と前記半導体基板との間には、下部電極１０９と前記絶縁膜又は半導体基板との接着力を向上させるための接着層を追加的に形成することができる。この場合、前記接着層は金属又は導電性金属窒化物からなる。例えば、前記接着層は、チタニウム（Ｔｉ）、チタニウム窒化物（ＴｉＮ）、タンタル（Ｔａ）、タンタル窒化物（ＴａＮ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム窒化物（ＡｌＮ）、タングステン（Ｗ）又はタングステン窒化物（ＷＮ）などからなる。
【００３６】
第１下部電極層１０３は、強誘電体層１１２から酸素が拡散されることを防止する拡散障壁層の役割を果たし、第２下部電極層１０６は強誘電体の結晶性を向上させる機能を果たす。また、第１下部電極層１０３は前記半導体基板又は絶縁膜と下部電極１０９との間に前記接触層が形成されない場合、前記絶縁膜又は半導体基板と第２下部電極層１０６との接着力を向上させる役割も遂行するようになる。即ち、第１下部電極層１０３は、拡散障壁層及び接着層の機能を同時に遂行することができる。
【００３７】
第１下部電極層１０３は、金属窒化物を用いて形成される。例えば、第１下部電極層は、チタニウムアルミニウム窒化物（ＴｉＡｌＮ）、アルミニウム窒化物（ＡｌＮ）、チタニウム窒化物（ＴｉＮ）、チタニウムシリコン窒化物（ＴｉＳｉＮ）、タンタル窒化物（ＴａＮ）、タンタルシリコン窒化物（ＴａＳｉＮ）、又はタングステン窒化物（ＷＮ）などからなる。また、第１下部電極層１０３は化学気相蒸着（ＣＶＤ）工程、原子層成長（ＡＬＤ）工程又はスパッタリング工程を用いて形成する。望ましくは、第１下部電極層１０３はチタニウム−アルミニウム窒化物を用いて原子層成長工程で形成される。この場合、第１下部電極層１０３は約５０〜３００Å程度の厚さを有する。
【００３８】
第２下部電極層１０６は、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）又は金（Ａｕ）などのような第１金属で構成される。また、第２下部電極層１０６は、スパッタリング工程、パルスレーザー蒸着工程又は原子層成長工程を用いて形成される。望ましくは、第２下部電極層１０６は、イリジウムを用いてスパッタリング工程で形成される。第２下部電極層１０６は約３００〜１０００Å程度の厚さを有する。
【００３９】
強誘電体層１１２は、第２下部電極層１０６上に形成される。本発明の一実施例によると、強誘電体層１１２はＰＺＴ［Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３］、ＳＢＴ［Ｓｒ（Ｂｉ，Ｔｉ）Ｏ３］、ＢＬＴ［Ｂｉ（Ｌａ，Ｔｉ）Ｏ３］、ＰＬＺＴ［Ｐｂ（Ｌａ，Ｚｒ）ＴｉＯ３］、又はＢＳＴ[Ｂｉ（Ｓｒ，Ｔｉ）Ｏ３]などのような強誘電性物質からなる。強誘電体層１１２がＰＺＴを含む場合、ＰＺＴにはジルコニウム（Ｚｒ）及びチタニウム（Ｔｉ）が約２５：７５〜４０：６０程度の割合で含有される。本発明の他の実施例によると、強誘電体層１１２は、カルシウム（Ｃａ）、ランタン（Ｌａ）、マンガン（Ｍｎ）乃至ビスマス（Ｂｉ）などの金属がドープされたＰＺＴ、ＳＢＴ、ＢＬＴ、ＰＬＺＴ、又はＢＳＴなどの強誘電性物質を含むことができる。本発明の更に他の実施例によると、強誘電体層１１２はチタニウム酸化物（ＴｉＯｘ）、タンタル酸化物（ＴａＯｘ）、アルミニウム酸化物（ＡｌＯｘ）、亜鉛酸化物（ＺｎＯｘ）、又はハフニウム酸化物（ＨｆＯｘ）などの金属酸化物を含むこともできる。また、強誘電体層１１２は、有機金属化学気相蒸着（ＭＯＣＶＤ）工程、ゾルゲル（ｓｏｌ−ｇｅｌ）工程又は原子層成長工程を用いて形成される。望ましくは、強誘電体層１１２はＰＺＴを用いて有機金属化学気相蒸着（ＭＯＣＶＤ）工程で形成される。ここで、強誘電体層１１２を構成するＰＺＴはジルコニウム及びチタニウムを約３５：６５程度の割合で含有し、強誘電体層１１２は第２下部電極層１０６の上面から約２００〜１０００Å程度の厚さを有する。
【００４０】
上部電極１２１は、強誘電体層１１２上に順に形成された第１上部電極層１１５及び第２上部電極層１１８を具備する。第１上部電極層１１５は第２金属がドープされた第１金属酸化物を用いて形成される。例えば、第１上部電極層１１５は、銅（Ｃｕ）、ビスマス（Ｂｉ）、又は鉛（Ｐｂ）などのような第２金属が約２〜５原子量％程度の濃度でドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳｒＲｕＯ３：ＳＲＯ）、ストロンチウムチタニウム酸化物（ＳｒＴｉＯ３：ＳＴＯ）、ランタンニッケル酸化物（ＬａＮｉＯ３：ＬＮＯ）又はカルシウムルテニウム酸化物（ＣａＲｕＯ３：ＣＲＯ）などの第１金属酸化物で構成される。また、第１上部電極層１１５は、スパッタリング工程、パルスレーザー蒸着（ＰＬＤ）工程又は原子層成長工程を用いて形成される。望ましくは、第１上部電極層１１５は、前記第２金属が約２〜５原子量％程度の濃度でドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）を用いてスパッタリング工程で形成する。第１上部電極層１１５は強誘電体層１１２の上面から約１０〜３００Å程度の厚さを有する。
【００４１】
第２上部電極層１１８は、イリジウム、白金、ルテニウム、パラジウム、又は金などのような貴金属である第３金属からなる。また、第２上部電極層１１８は、スパッタリング工程、パルスレーザー蒸着工程又は原子層成長工程で形成される。望ましくは、第２上部電極層１１８は、イリジウムを用いてスパッタリング工程で形成される。この場合、第２上部電極層１１８は、第１上部電極層１１５の上面を基準として約３００〜１０００Å程度の厚さを有する。本発明の一実施例において、第２下部電極層１０６を構成する前記第１金属と第２上部電極層１１８を構成する前記第３金属は実質的に同じである。本発明の他の実施例によると、第２下部電極層１０６を構成する前記第１金属と第２上部電極層１１８を構成する前記第３金属は互いに異なることができる。例えば、第２下部電極層１０６及び第２上部電極層１１８は全てイリジウム、白金、ルテニウム、パラジウム、又は金のうち、いずれか一つの金属を用いて形成することができる。また、第２下部電極層１０６をイリジウム、白金、ルテニウム、パラジウム、又は金のうち、いずれか一つの金属を用いて形成し、第２上部電極層１１８はイリジウム、白金、ルテニウム、パラジウム又は金のうち、他の一つの金属を用いて形成することができる。
【００４２】
第２上部電極層１１８を形成した後、強誘電体層１１２及び第１上部電極層１１５を含む強誘電体構造物１００を熱処理することで、第１上部電極層１１８及び強誘電体層１１２を構成する物質を結晶化させる。望ましくは、第１上部電極層１１５及び強誘電体層１１２は、酸素ガス、窒素ガス、又はこれらの混合ガス雰囲気下で急速熱処理工程（ＲＴＰ）で熱処理される。ここで、前記急速熱処理工程は約５００〜６５０℃程度の温度で約３０秒〜３分間遂行される。
【００４３】
図３は、本発明の他の実施例による強誘電体構造物の断面図を示したものである。
図３を参照すると、本実施例による強誘電体構造物１３０は、第１下部電極層１３３、第２下部電極層１３６及び第３下部電極層１３９を含む下部電極１４２、下部電極１４２上に形成された強誘電体層１４５、そして強誘電体層１４５上に順次形成された第１上部電極層１４８及び第２上部電極層１５１を含む上部電極１５４を具備する。本実施例において、第２下部電極層１３６は第１金属からなり、第１上部電極層１４８は、第２金属がドープされた第１金属酸化物からなる。また、第２上部電極層１５１は第３金属からなり、第３下部電極層１３９は第４金属がドープされた第２金属酸化物からなる。
【００４４】
前述したように、下部電極１４２はシリコンウエハー又はＳＯＩ基板などのような半導体基板上に形成することができ、前記半導体基板上にはコンタクト領域、パッド、プラグ、導電性配線、導電性パターン、及びトランジスタなどを具備する導電性構造物を形成することができる。
【００４５】
第１下部電極層１３３、第２下部電極層１３６及び第３下部電極層１３９は、このような半導体基板上に順次形成される。また、下部電極１４２と前記半導体基板との間には前記導電性構造物をカバーする絶縁膜を介在することができ、下部電極１４２と前記半導体基板との間、又は下部電極１４２と前記絶縁膜との間には、下部電極１４２と前記半導体基板又は絶縁膜との接着力を向上させるための接着層を更に形成することができる。この場合、前記接着層は金属又は金属窒化物からなる。
【００４６】
第１下部電極層１３３は、強誘電体層１４５から酸素が拡散されることを防止する機能を果たし、第２下部電極層１３６は強誘電体の結晶性を向上させる役割を果たす。また、第３下部電極層１３９は、第１上部電極層１４８と共に強誘電層１４５の特性を向上させる役割を果たす。一方、第１下部電極層１３３は、前記絶縁膜又は半導体基板と下部電極１４２との間に接着層が形成されない場合、前記絶縁膜又は半導体基板と第２下部電極層１３６との接着力を向上させる機能も遂行する。
【００４７】
第１下部電極層１３３は、チタニウムアルミニウム窒化物、アルミニウム窒化物、チタニウム窒化物、チタニウムシリコン窒化物、タンタル窒化物、タンタルシリコン窒化物、又はタングステン窒化物などのような金属窒化物からなる。また、第１下部電極層１３３は化学気相蒸着工程、原子層成長工程又はスパッタリング工程を用いて形成される。望ましくは、第１下部電極層１３３はチタニウムアルミニウム窒化物を用いて原子層成長工程で形成される。第１下部電極層１３３は約５０〜３００Å程度の厚さを有する。
【００４８】
第２下部電極層１３６は、イリジウム、白金、ルテニウム、パラジウム、又は金などのような第１金属からなる。また、第２下部電極層１３６は、スパッタリング工程、パルスレーザー蒸着工程又は原子層成長工程を用いて形成される。望ましくは、第２下部電極層１３６はイリジウムを用いてスパッタリング工程で形成される。第２下部電極層１３６は約３００〜１０００Å程度の厚さを有する。
【００４９】
第３下部電極層１３９は、前記第４金属が約２〜５原子量％の濃度でドープされた前記第２金属酸化物を用いて形成される。例えば、第３下部電極層１３９は、銅、又は砒素などの前記第４金属がドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）、ストロンチウムチタニウム酸化物（ＳＴＯ）、ランタンニッケル酸化物（ＬＮＯ）又はカルシウムルテニウム酸化物（ＣＲＯ）などの前記第２金属酸化物からなる。また、この場合、第３下部電極層１３９はスパッタリング工程、パルスレーザー蒸着工程又は原子層成長工程を用いて形成される。望ましくは、第３下部電極層１３９は前記第４金属が約２〜５原子量％の濃度でドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）を用いてスパッタリング工程で形成する。第３下部電極層１３９は、強誘電体層１４５の上面から約１０〜５００Å程度の厚さを有する。
【００５０】
強誘電体層１４５は、第３下部電極層１３９上に形成される。強誘電体層１４５は、ＰＺＴ、ＳＢＴ、ＢＬＴ、ＰＬＺＴ、又はＢＳＴなどの強誘電性物質からなる。強誘電体層１４５がＰＺＴを含む場合、ＰＺＴにはジルコニウム及びチタニウムが約２５：７５〜４０：６０程度の重量割合で含有される。本発明の他の実施例によると、強誘電体層１４５は、カリウム、ランタン、マンガン乃至ビスマスなどがドープされたＰＺＴ、ＳＢＴ、ＢＬＴ、ＰＬＺＴ、又はＢＳＴなどの強誘電性物質を含むことができる。本発明の更に他の実施例によると、強誘電体層１４５は、チタニウム酸化物、タンタル酸化物、アルミニウム酸化物、亜鉛酸化物、又はハフニウム酸化物などの金属酸化物を含むこともできる。また、強誘電体層１４５は有機金属化学気相蒸着工程、ゾルゲル工程又は原子層成長工程を用いて形成される。望ましくは、強誘電体層１４５は、ＰＺＴを用いて有機金属化学気相蒸着工程で形成される。ここで、強誘電体層１４５を構成するＰＺＴはジルコニウム及びチタニウムを約３５：６５程度の割合で含有し、第３下部電極層１３９の上面から約２００〜１０００Å程度の厚さを有する。
【００５１】
第１上部電極層１４８は、強誘電体層１４５上に形成され、前記第２金属がドープされた前記第１金属酸化物からなる。例えば、第１上部電極層１４８は、銅、鉛、又は砒素などの前記第２金属が約２〜５原子量％程度のドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）、ランタンニケル酸化物（ＬＮＯ）、ストロンチウムチタニウム酸化物（ＳＴＯ）又はカルシウムルテニウム酸化物（ＣＲＯ）などのような前記第１金属酸化物からなる。また、第１上部電極層１４８は、スパッタリング工程、パルスレーザー蒸着工程又は原子層成長工程を用いて形成される。望ましくは、第１上部電極層１４８は前記第２金属がストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）の原子量を基準として約２〜５原子量％程度の濃度でドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）を用いてスパッタリング工程で形成される。第１上部電極層１４８は強誘電体層１４５の上面から約１０〜３００Å程度の厚さを有する。
【００５２】
本発明の一実施例において、第３下部電極層１３９を構成する前記第４金属がドープされた前記第２金属酸化物と、第１上部電極層１４８を構成する前記第２金属がドープされた前記第１金属酸化物とは実質的に同じである。本発明の他の実施例によると、第３下部電極層１３９を構成する前記第４金属がドープされた前記第２金属酸化物と、第１上部電極層１４８を構成する前記第２金属がドープされた前記第１金属酸化物とは互いに異なる場合もある。例えば、第３下部電極層１３９及び第１上部電極層１４８は、共に、銅、鉛、又は砒素のうち、いずれか一つの金属がドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）、ストロンチウムチタニウム酸化物（ＳＴＯ）、ランタンニケル酸化物（ＬＮＯ）又はカルシウムルテニウム酸化物（ＣＲＯ）を用いて形成することができる。また、第３下部電極層１３９を、銅、鉛又は砒素のうち、いずれか一つの金属がドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）、ストロンチウムチタニウム酸化物（ＳＴＯ）又はカルシウムルテニウム酸化物（ＣＲＯ）を用いて形成し、第１上部電極層１４８は銅、鉛、又は砒素のうち、異なる一つの金属がドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）、ストロンチウムチタニウム酸化物（ＳＴＯ）、ランタンニケル酸化物（ＬＮＯ）又はカルシウムルテニウム酸化物（ＣＲＯ）を用いて形成することができる。
【００５３】
第２上部電極層１５１は、イリジウム、白金、ルテニウム、パラジウム、又は金などのような第３金属からなる。第２上部電極層１５１はスパッタリング工程、パルスレーザー蒸着工程又は原子層成長工程で形成される。望ましくは、第２上部電極層１５１はイリジウムを用いてスパッタリング工程で形成される。ここで、第２上部電極層１５１は、第１上部電極層１４８の上面を基準として約３００〜１０００Å程度の厚さを有する。
【００５４】
前述したように、本発明において、第２下部電極層１３６を構成する前記第１金属と第２上部電極層１５１を構成する前記第３金属とは互いに同じであるか異なる。例えば、第２下部電極層１３６及び第２上部電極層１５１は、イリジウム、白金、ルテニウム、パラジウム、又は金のうち、同じ金属を含む。また、第２下部電極層１３６は、イリジウム、白金、ルテニウム、パラジウム、又は金のうち、いずれか一つの金属からなり、第２上部電極層１５１は、イリジウム、白金、ルテニウム、パラジウム、又は金のうち、他の一つの金属からなることができる。
【００５５】
第２上部電極層１５１を形成した後、強誘電体層１４５及び第１上部電極層１４８を含む強誘電体構造物１３０を熱処理することによって、第１上部電極層１４８及び強誘電体層１４５を構成する物質を結晶化させる。望ましくは、第１上部電極層１４８及び強誘電体層１４５は酸素ガス、窒素ガス、又はこれらの混合ガス雰囲気下で急速熱処理工程（ＲＴＰ）で熱処理される。ここで、前記急速熱処理工程は約５００〜６５０℃程度の温度で約３０秒〜３分間遂行される。
【００５６】
強誘電体キャパシタ及びそれの製造方法
図４は、本発明の一実施例による強誘電体キャパシタの断面図を示す。
図４を参照すると、本実施例による強誘電体キャパシタ１７０は、絶縁膜１７９上に形成された下部電極２１５、下部電極２１５上に形成された強誘電体層パターン２１８、および強誘電体層パターン２１８上に形成された上部電極２２７を具備する。
【００５７】
絶縁膜１７９は、シリコンウエハー又はＳＯＩ基板である半導体基板１７３上に形成される。その場合、半導体基板１７３上にはトランジスタ、コンタクト領域、パッド、導電性パターン、導電性配線乃至プラグなどを含む導電性構造物１７６が形成される。絶縁膜１７９は酸化物を含む。例えば、絶縁膜１７９はＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏ−Ｐｈｏｓｐｈｏｒ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）、ＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏｒ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）、ＵＳＧ（Ｕｎｄｏｐｅｄ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）、ＦＯＸ（Ｆｌｏｗａｂｌｅ  Ｏｘｉｄｅ）、ＰＥ−ＴＥＯＳ（Ｐｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ−Ｔｅｔｒａ  Ｅｔｈｙｌ  Ｏｒｔｈｏ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ）、ＨＤＰ−ＣＶＤ（Ｈｉｇｈ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｐｌａｓｍａ−Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）酸化物などを含む。
【００５８】
絶縁膜１７９を貫通して下部電極２１５を導電性構造物１７６に電気的に連結させるパッド１８５又はコンタクトが形成される。パッド１８５は金属又は導電性金属窒化物を含む。例えば、パッド１８５は、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、チタニウム（Ｔｉ）、タングステン窒化物（ＷＮ）、アルミニウム窒化物（ＡｌＮ）、又はチタニウム窒化物（ＴｉＮ）などを含む。
【００５９】
下部電極２１５は、絶縁膜１７９及びパッド１８５上に順に形成された第１下部電極層パターン２０９及び第２下部電極層パターン２１２を具備する。この場合、絶縁膜１７９と第１下部電極層パターン２０９との接着力を向上させるために、金属又は金属窒化物からなる接着層（図示せず）を絶縁膜１７９と第１下部電極層パターン２０９との間に形成することができる。例えば、前記接着層はチタニウム、タンタル、アルミニウム、タングステン、チタニウム窒化物、タンタル窒化物、アルミニウム窒化物又はタングステン窒化物を含む。本発明の一実施例によると、前記接着層及びパッド１８５は、同じ金属又は導電性金属窒化物を含むことができる。本発明の他の実施例によると、前記接着層及びパッド１８５は前述した金属窒化物のうち、互いに異なる物質を含むことができる。
【００６０】
下部電極２１５は、半導体基板１７３に水平な方向に対して所定角度に傾いた側壁を有する。例えば、下部電極２１５の側壁は半導体基板１７３に水平な方向に対して約５０〜８０°程度の傾斜を有する。これによって、第１下部電極層パターン２０９は第２下部電極層パターン２１２より少し広い面積を有する。
【００６１】
第１下部電極層パターン２０９は、強誘電体層パターン２１８から酸素が拡散されることを防止し、第２下部電極層パターン２１２は強誘電体層パターン２１８を構成する物質の結晶性を向上させる役割を果たす。また、第１下部電極層パターン２０９は絶縁膜１７９及びパッド１８５上に前記接着層が形成されない場合、絶縁膜１７９と下部電極２１５との接着力を向上させる機能も遂行する。
【００６２】
第１下部電極層パターン２０９は、チタニウムアルミニウム窒化物、アルミニウム窒化物、チタニウム窒化物、チタニウムシリコン窒化物、タンタル窒化物、タングステン窒化物又はタンタルシリコン窒化物などのような金属窒化物を含む。第１下部電極層パターン２０９は絶縁膜１７９又は前記接着層の上面を基準として約５０〜３００Å程度の厚さを有する。第２下部電極層パターン２１２は、イリジウム、白金、ルテニウム、パラジウム、又は金などのような第１金属を含む。第２下部電極層パターン２１２は、第１下部電極層パターン２０９の上面から約３００〜１０００Å程度の厚さを有する。望ましくは、第１下部電極層２０９及び第２下部電極層パターン２１２はそれぞれチタニウムアルミニウム窒化物及びイリジウムを含む。
【００６３】
強誘電体層パターン２１８は、下部電極２１５より若干小さい面積で下部電極２１５上に形成される。下部電極２１５と同様に、強誘電体層パターン２１８も半導体基板１７３に水平な方向に対して所定の角度、例えば、約５０〜８０°程度の角度に傾いた側壁を有する。強誘電体層パターン２１８は、ＰＺＴ、ＳＢＴ、ＢＬＴ、ＰＬＺＴ又はＢＳＴなどのような強誘電体を含む。本発明の他の実施例によると、強誘電体層パターン２１８は、カルシウム、ランタン、マンガン、又はビスマスなどがドープされたＰＺＴ、ＳＢＴ、ＢＬＴ、ＰＬＺＴ又はＢＳＴなどのような強誘電体を含むことができる。本発明の更に他の実施例によると、強誘電体層パターン２１８は、チタニウム酸化物、タンタル酸化物、アルミニウム酸化物、亜鉛酸化物、又はハフニウム酸化物などのような金属酸化物を含むことができる。望ましくは、強誘電体層パターン２１８は、ジルコニウム及びチタニウムを約２５：７５〜４０：６０程度の割合で含有するＰＺＴを含む。強誘電体層パターン２１８は第２下部電極層パターン２１２の上面を基準として約２００〜１０００Å程度の厚さを有する。
【００６４】
上部電極２２７は、強誘電体層パターン２１８上に順次形成された第１上部電極層パターン２２１及び第２上部電極層パターン２２４を具備する。上部電極２２７は強誘電体層パターン２１８より若干小さい面積を有する。前述したように、上部電極２２７もまた半導体基板１７３に水平方向に対して約５０〜８０°程度の角度に傾いた側壁を有する。したがって、下部電極２１５、強誘電体層パターン２１８、及び上部電極２２７を具備する強誘電体キャパシタ１７０の側壁は全体的に半導体基板１７３に水平な方向に対して約５０〜８０°程度の傾斜に傾くようになる。
【００６５】
第１上部電極層パターン２２１は強誘電体層パターン２１８より若干小さい面積を有し、第２金属がドープされた第１金属酸化物を含む。ここで、前記第２金属は、銅、ビスマス、又は鉛などを含み、前記第１金属酸化物はストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）、ストロンチウムチタニウム酸化物（ＳＴＯ）、ランタンニッケル酸化物（ＬＮＯ）、又はカルシウムルテニウム酸化物（ＣＲＯ）などを含む。前記第２金属は前記第３金属酸化物に対して約２〜５原子量％程度の濃度でドープされる。望ましくは、第１上部電極層パターン２２１は前記第２金属が約２〜５原子量％程度の濃度でドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）を含む。第１上部電極層パターン２２１は強誘電体層パターン２１８の上面から約１０〜３００Å程度の厚さを有する。
【００６６】
第２上部電極層２２４は、第１上部電極層パターン２２１より若干小さい面積を有し、第１上部電極層パターン２２１上に形成される。第２上部電極層パターン２２４は第１上部電極層パターン２２１の上面を基準として約３００〜１０００Å程度の厚さを有する。第２上部電極層パターン２２４は、イリジウム、白金、ルテニウム、パラジウム、又は金などのような第３金属を含む。望ましくは、第２上部電極層パターン２２４はイリジウムを含む。前述したように、前記第１金属と前記第３金属はイリジウム、白金、ルテニウム、パラジウム、又は金のうち、実質的に同じ金属であるか或いは互いに異なる金属であることができる。例えば、第２下部電極層パターン２１２と第２上部電極層パターン２２４はイリジウム、白金、ルテニウム、パラジウム、又は金のうち、同じ金属を含むことができる。また、第２上部電極層パターン２２４及び第２下部電極層パターン２１２はイリジウム、白金、ルテニウム、パラジウム、又は金のうち、互いに異なる金属を含むことができる。
【００６７】
図５乃至図８は、図４に示した強誘電体キャパシタの製造方法を説明するための断面図である。図５乃至図８において、図４と同じ部材に対しては同じ参照符号を付与する。
【００６８】
図５を参照すると、シリコンウエハー又はＳＯＩ基板である半導体基板１７３上に導電性構造物１７６を形成する。導電性構造物１７６は半導体基板１７３上に形成されたコンタクト領域、導電性配線、導電性パターン、パッド、プラグ又はトランジスタなどを含む。
【００６９】
導電性構造物１７６を覆うように半導体基板１７３上に絶縁膜１７９を形成する。絶縁膜１７９は酸化物を化学気相蒸着（ＣＶＤ）工程、プラズマ促進化学気相蒸着（ＰＥ−ＣＶＤ）工程又は高密度プラズマ化学気相蒸着（ＨＤＰ−ＣＶＤ）工程で蒸着して形成される。例えば、絶縁膜１７９は、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＵＳＧ、ＳＯＧ、ＦＯＸ、ＰＥ−ＴＥＯＳ又はＨＤＰ−ＣＶＤ酸化物を用いて形成される。
【００７０】
絶縁膜１７９上に第１フォトレジストパターン（図示せず）を形成した後、前記第１フォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いて絶縁膜１７９を部分的にエッチングすることで、絶縁膜１７９に導電性構造物１７６を露出させるホール１８２を形成する。
【００７１】
図６を参照すると、スパッタリング工程、化学気相蒸着工程又は原子層成長工程を用いてホール１８２を埋め、かつ絶縁膜１７９上に導電膜を形成する。この場合、前記導電膜はタングステン、アルミニウム、銅、又はチタニウムなどのような金属やタングステン窒化物、アルミニウム窒化物、又はチタニウム窒化物などのような導電性金属窒化物を用いて形成される。
【００７２】
化学機械的研磨（ＣＭＰ）工程、エッチバック工程又は化学機械的研磨とエッチバックを組み合わせた工程を用いて、絶縁膜１７９が露出されるまで前記導電膜を除去することで、ホール１８２を埋め立てるパッド１８５又はコンタクトを形成する。ここで、パッド１８５は露出された導電性構造物１７６上に形成される。
【００７３】
絶縁膜１７９及びパッド１８５上に第１下部電極層１８８を形成する。第１下部電極層１８８は、金属窒化物を化学気相蒸着工程、スパッタリング工程、又は原子層成長工程で蒸着して形成される。例えば、第１下部電極層１８８は、チタニウムアルミニウム窒化物、アルミニウム窒化物、チタニウム窒化物、チタニウムシリコン窒化物、タンタル窒化物、タンタルシリコン窒化物を用いて約５０〜３００Å程度の厚さで形成される。望ましくは、第１下部電極層１８８は絶縁膜１７９及びパッド１８５上にチタニウムアルミニウム窒化物を原子層成長工程で蒸着することによって形成される。
【００７４】
本発明の他の実施例によると、第１下部電極層１８８を形成する前に、絶縁膜１７９及びパッド１８５上に金属又は導電性金属窒化物を用いて接着層を形成することができる。例えば、前記接着層は、チタニウム、タンタル、アルミニウム、タングステン、チタニウム窒化物、タンタル窒化物、アルミニウム窒化物、又はタングステン窒化物などを用いて形成される。前記接着層は下部電極２１５と絶縁膜１７９との接着力を改善する役割を遂行し、化学気相蒸着工程、又は原子層成長工程を用いて形成される。
【００７５】
第１下部電極層１８８上には第２下部電極層１９１が形成される。第２下部電極層１９１は、第１金属をスパッタリング工程、パルスレーザー蒸着工程、又は原子層成長工程で形成される。例えば、第２下部電極層１９１は、イリジウム、白金、ルテニウム、パラニウム、又は金などの第１金属を用いて約３００〜１０００Å程度の厚さで形成する。望ましくは、第２下部電極層１９１はイリジウムをスパッタリング工程で積層して形成される。第２下部電極層１９１を形成する間、半導体基板１７３が位置する反応チャンバーは約２０〜３５０℃程度の温度及び約３〜１０ｍＴｏｒｒの低い圧力で維持される。また、第２下部電極層１９１は前記反応チャンバー内で不活性ガス雰囲気下で約３００〜１０００Ｗ程度の電力を印加することによって形成される。ここで、前記不活性ガスとしては、アルゴンガス、窒素ガス、又はヘリウムガスを含む。望ましくは、前記不活性ガスはアルゴンガスのみを含み、ここで前記アルゴンガスの流量は約１０〜１００ｓｃｃｍ程度である。
【００７６】
図７を参照すると、有機金属化学気相蒸着工程、ゾルゲル工程又は原子層成長工程を用いて第２下部電極層１９１上に強誘電体層１９７を形成する。強誘電体層１９７はＰＺＴ、ＳＢＴ、ＢＬＴ、ＰＬＺＴ又はＢＳＴのような強誘電性物質やチタニウム酸化物、タンタル酸化物、アルミニウム酸化物、亜鉛酸化物、又はハフニウム酸化物などのような金属酸化物を用いて形成される。また、強誘電体層１９７は、カルシウム、ランタン、マンガン、又はビスマスなどの金属がドープされたＰＺＴ、ＳＢＴ、ＢＬＴ、ＰＬＺＴ、又はＢＳＴのような強誘電性物質を用いて形成することもできる。強誘電体層１９７は第２下部電極層１９１の上面を基準として約２００〜１０００Å程度の厚さを有する。望ましくは、強誘電体層１９７はジルコニウム及びチタニウムを約２５：７５〜４０：６０程度の重量割合で含有するＰＺＴを含み、強誘電体層１９７は有機金属化学気相蒸着装置を用いて形成される。このような強誘電体層１９７を形成する過程を詳細に説明すると、下記のようである。
【００７７】
図９は、本発明の一実施例による強誘電体層を形成するための有機金属化学気相蒸着装置の概略的な断面図を示したものである。
図７及び図９を参照すると、第２下部電極層１９１が形成された半導体基板１７３を工程チャンバー２５０内に配置されたサセプタ（ｓｕｓｃｅｐｔｏｒ）１５３上に位置させる。半導体基板１７３上に強誘電体層１９７を形成する間、半導体基板１７３は約３５０〜６５０℃程度の温度で維持され、工程チャンバー２５０の内部は約１〜１０Ｔｏｒｒ程度の圧力で維持される。
【００７８】
工程チャンバー２５０の上部には第１噴射部２５９及び第２噴射部２６５を具備するシャワーヘッド２７１が配置される。第１噴射部２５９及び第２噴射部２６５はそれぞれ複数の第１ノズル２６２及び第２ノズル２６８を具備する。第１ノズル２６２及び第２ノズル２６８はそれぞれ互いに交互に配置される。
【００７９】
有機金属前駆体ソース２７４から気化器２８０内に有機金属前駆体が供給されて加熱され、キャリアガスソース２７７からはキャリアガスが気化器２８０内に供給されて加熱される。前記有機金属前駆体は、鉛又は鉛を含む第１化合物、ジルコニウム、又はジルコニウムを含む第２化合物、そしてチタニウム又はチタニウムを含む第３化合物からなる。また、前記キャリアガスは窒素ガス、ヘリウムガス、又はアルゴンガスなどのような不活性ガスで構成される。加熱された有機金属前駆体及びキャリアガスは気化器２８０から第１噴射部２５９の第１ノズル２６２を通じて半導体基板１７３上に供給される。
【００８０】
一方、酸化剤ソース２８３から酸化剤が加熱器２８６内に供給され、加熱された後、加熱された酸化剤は第２噴射部２６５の第２ノズル２６８を通じて半導体基板１７３上に供給される。前記酸化剤は酸素、オゾン、二酸化窒素、酸化二窒素などを含む。ここで、加熱された有機金属前駆体及び加熱された酸化剤の温度は実質的に同じである。前記有機金属前駆体及び酸化剤を反応させ、第２下部電極層１９１上に強誘電体層１９７を形成する間、第１バルブ２９２及び第２バルブ２９５を用いて前記有機金属前駆体及び酸化剤の流量を調節する。例えば、前記酸化剤の流量は約１０００〜１５００ｓｃｃｍ程度に調節される。これによって、第２下部電極層１９１上にはジルコニウム及びチタニウムを約２５：７５〜４０：６０程度の重量割合で含有するＰＺＴからなる強誘電体層１９７が形成される。
【００８１】
再び図７を参照すると、スパッタリング工程、パルスレーザー蒸着工程、又は原子層成長工程を用いて強誘電体層１９７上に第１上部電極層２００を形成する。第１上部電極層２００は、銅、鉛、又はビスマスのような第２金属が約２〜５原子量％程度の濃度でドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）、ストロンチウムチタニウム酸化物（ＳＴＯ）、ランタンニッケル酸化物（ＬＮＯ）又はカルシウムルテニウム酸化物（ＣＲＯ）などの第１金属酸化物を用いて形成される。望ましくは、第１上部電極層２００は強誘電体層１９７上に前記第２金属が約２〜５原子量％程度の濃度でドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）をスパッタリング工程で蒸着して形成される。
【００８２】
第１上部電極層２００を形成する間、半導体基板１７３が位置する反応チャンバーは約２０〜３５０℃程度の温度及び約３〜１０ｍＴｏｒｒの低い圧力で維持される。この場合、第１上部電極層２００は前記反応チャンバー内で不活性ガス雰囲気下で、約３００〜１０００Ｗ程度の電力を印加することによって形成される。前記不活性ガスはアルゴンガス、窒素ガス、又はヘリウムガスを含む。望ましくは、前記不活性ガスはアルゴンガスのみを含む。ここで、前記アルゴンガスの流量は約１０〜１００ｓｃｃｍ程度である。これによって、第１上部電極層２００は約１０〜３００Å程度の厚さで強誘電体層１９７上に形成される。
【００８３】
第１上部電極層２００上にイリジウム、白金、ルテニウム、パラジウム、又は金などの第３金属を用いて第２上部電極層２０３を形成する。第２上部電極層２０３はスパッタリング工程、パルスレーザー蒸着工程又は原子層成長工程を用いて約３００〜１０００Å程度の厚さで形成される。望ましくは、第２上部電極層２０３はイリジウムをスパッタリング工程で積層して形成される。前述したように、前記第１金属と前記第３金属は、イリジウム、白金、ルテニウム、パラジウム、又は金のうち、実質的に同じ金属であるか、或いは互いに異なる金属であることができる。
【００８４】
第２上部電極層２０３を形成する間、半導体基板１７３が位置する反応チャンバーもまた約２０〜３５０℃程度の温度及び約３〜１０ｍＴｏｒｒの低い圧力で維持される。ここで、第２上部電極層２０３は前記反応チャンバー内で不活性ガス雰囲気下で、約３００〜１０００Ｗ程度の電力を印加することで形成される。前述したように、前記不活性ガスは、アルゴンガス、窒素ガス、又はヘリウムガスを含む。望ましくは、前記不活性ガスはアルゴンガスのみを含み、この場合、前記アルゴンガスの流量は約１０〜１００ｓｃｃｍ程度である。
【００８５】
第２上部電極層２０３を形成した後、強誘電体層１９７及び第１上部電極層２００を含む半導体基板１７３を熱処理することで、第１上部電極層２００及び強誘電体層１９７を構成する物質を結晶化させる。望ましくは、第１上部電極層２００及び強誘電体層１９７は、酸素ガス、窒素ガス、又はこれらの混合ガス雰囲気下で急速熱処理工程（ＲＴＰ）で熱処理される。ここで、前記急速熱処理工程は約５００〜６５０℃程度の温度で約３０秒〜３分の間遂行される。
【００８６】
図８を参照すると、第２上部電極層２０３上に第２フォトレジストパターン（図示せず）を形成した後、前記第２フォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いて、第２上部電極層２０３、第１上部電極層２００、強誘電体層１９７、第２下部電極層１９１、及び第１下部電極層１８８を順次エッチングすることで、図４に示したように、下部電極２１５、強誘電体層パターン２１８、及び上部電極２２７を含む強誘電体キャパシタ１７０を完成する。下部電極２１５は、絶縁膜１７９及びパッド１８５上に順に形成された第１下部電極層パターン２０９及び第２下部電極層パターン２１２を含み、上部電極２２７は強誘電体パターン２１８上に順次形成された第１上部電極層パターン２２１及び第２上部電極層パターン２２４を含む。前述したエッチング工程を通じて強誘電体キャパシタ１７０は半導体基板１７３に水平な方向に対して約５０〜８０°程度の角度に傾いた側壁を有する。
【００８７】
図１０は、本発明の他の実施例における他の強誘電体キャパシタの断面図を示したものである。
図１０を参照すると、本実施例による強誘電体キャパシタ３００は、絶縁膜３０９上に形成され、第１乃至第３下部電極層パターン３３６、３３９、３４２を有する下部電極３４５、下部電極３４５上に形成された強誘電体層パターン３４８、そして強誘電体層パターン３４８上に形成され、第１上部電極層３５１及び第２上部電極層パターン３５４を有する上部電極３５７を具備する。
【００８８】
本発明において、第２下部電極層パターン３３９は、第１金属を含み、第１上部電極層パターン３５１は、第２金属がドープされた第１金属酸化物を含む。また、第２上部電極層パターン３５４は第３金属を含み、第３下部電極層パターン３４２は第４金属がドープされた第２金属酸化物を含む。この場合、前記第１金属と前記第３金属はイリジウム、白金、ルテニウム、パラジウム、又は金のうち、同一であるか或いは異なる金属であることができる。また、前記第２金属及び前記第４金属は、銅、鉛、又は砒素のうち、同じあるか或いは異なる金属であることができる。更に、前記第１金属酸化物及び第２金属酸化物はストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）、ストロンチウムチタニウム酸化物（ＳＴＯ）、ランタンニケル酸化物（ＬＮＯ）又はカルシウムルテニウム酸化物（ＣＲＯ）のうち、同じであるか或いは異なる金属であることができる。
【００８９】
絶縁膜３０９は、トランジスタ、コンタクト領域、パッド、導電性パターン、導電性配線乃至プラグなどを含む導電性構造物３０６が形成された半導体基板３０３上に形成される。絶縁膜３０９は、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＵＳＧ、ＳＯＧ、ＦＯＸ、ＰＥ−ＴＥＯＳ、又はＨＤＰ−ＣＶＤ酸化物などのような酸化物を含む。
【００９０】
絶縁膜３０９を貫通して下部電極３４５を導電性構造物３０６に電気的に連結させるパッド３１５が形成される。パッド３１５は、タングステン、アルミニウム、銅、チタニウム、タングステン窒化物、アルミニウム窒化物又はチタニウム窒化物などのような金属又は導電性金属窒化物を含む。
【００９１】
下部電極３４５は絶縁膜３０９及びパッド３１５上に順に形成された第１下部電極層パターン３３６、第２下部電極層３３９及び第３下部電極層パターン３４２を具備する。第１下部電極層パターン３３６は強誘電体層パターン３４８から酸素が拡散されることを防止し、第２下部電極層パターン３３９及び第３下部電極層パンーン３４２は強誘電体層パターン３４８を構成する物質の結晶性を向上させる役割を果たす。また、第１下部電極層パターン３３６は絶縁膜３０９及びパッド３１５上に接着層が形成されない場合、絶縁膜３０９と下部電極３４５との接着力を向上させる機能も遂行する。
【００９２】
第１下部電極層パターン３３６は、チタニウムアルミニウム窒化物、アルミニウム窒化物、チタニウム窒化物、チタニウムシリコン窒化物、タンタル窒化物、タングステン窒化物又はタンタルシリコン窒化物などのような金属窒化物を含む。第１下部電極層パターン３３６は絶縁膜３０９又は前記接着層の上面を基準として約５０〜３００Å程度の厚さを有する。第２下部電極層パターン３３９は、イリジウム、白金、ルテニウム、パラジウム、又は金などのような前記第１金属を含む。第２下部電極層パターン３３９は第１下部電極層パターン３３６の上面から約３００〜１０００Å程度の厚さを有する。第３下部電極層パターン３４２は、銅、鉛、又は砒素などのような前記第４金属が約２〜５原子量％程度の濃度でドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）、ストロンチウムチタニウム酸化物（ＳＴＯ）、ランタンニッケル酸化物（ＬＮＯ）又はカルシウムルテニウム酸化物（ＣＲＯ）などの前記第２金属酸化物を含む。第３下部電極層パターン３４２は第２下部電極層パターン３３９の上面の基準として約１０〜５００Å程度の厚さを有する。望ましくは、第１下部電極層パターン３３６及び第２下部電極層パターン３３９はそれぞれチタニウムシリコン窒化物及びイリジウムを含み、前記第３下部電極層パターン３４２は、銅、鉛、又は砒素が約２〜５原子量％程度の濃度でドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）を含む。
【００９３】
強誘電体層パターン３４８は、下部電極３４５より若干小さい面積で下部電極３４５上に形成される。強誘電体層パターン３４８は、ＰＺＴ、ＳＢＴ、ＢＬＴ、ＰＬＺＴ、又はＢＳＴなどのような強誘電体、カルシウム、ランタン、マンガン、又はビスマスなどがドープされたＰＺＴ、ＳＢＴ、ＢＬＴ、ＰＬＺＴ、又はＢＳＴなどのような強誘電体、又はチタニウム酸化物、タンタル酸化物、アルミニウム酸化物、亜鉛酸化物、又はハフニウム酸化物などのような金属酸化物を含むことができる。望ましくは、強誘電体層パターン３４８は、ジルコニウム及びチタニウムを約２５：７５〜４０：６０程度の割合で含有するＰＺＴを含む。強誘電体層パターン３４８は第２下部電極層パターン３４２の上面を基準として約２００〜１０００Å程度の厚さを有する。
【００９４】
上部電極３５７は、強誘電体層パターン３４８上に順次形成された第１上部電極層パターン３５１及び第２上部電極層パターン３５４を具備する。上部電極３５７は強誘電体層パターン３４８より若干小さい面積を有する。
【００９５】
第１上部電極層パターン３５１は、強誘電体層パターン３４８より若干小さい面積を有し、銅、鉛、又は砒素などのような前記第２金属が約２〜５原子量％程度の濃度でドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）、ストロンチウムチタニウム酸化物（ＳＴＯ）、ランタンニッケル酸化物（ＬＮＯ）又はカルシウムルテニウム酸化物（ＣＲＯ）などの前記第１金属酸化物を含む。望ましくは、第１上部電極層パターン３５１は、前記第２金属が約２〜５原子量％程度の濃度でドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）を含む。第１上部電極層パターン３５１は強誘電体層パターン３４８の上面から約１０〜３００Å程度の厚さを有する。
【００９６】
第２上部電極層パターン３５４は、第１上部電極層パターン３５１より若干小さい面積を有し、第１上部電極層パターン３５１上に形成される。第２上部電極層パターン３５４は、第１上部電極層パターン３５１の上面を基準として約３００〜１０００Å程度の厚さを有する。第２上部電極層パターン３５４は、イリジウム、白金、ルテニウム、パラジウム、又は金などのような前記第３金属を含む。望ましくは、第２上部電極層パターン３５４はイリジウムを含む。
【００９７】
図１１乃至図１３は、図１０に示した強誘電体キャパシタの製造方法を説明するための断面図である。図１１乃至図１３において、図１０と同じ部材に対しては同じ参照符号を付与する。
図１１を参照すると、半導体基板３０３上にコンタクト領域、導電性配線、導電性パターン、パッド、プラグ又はトランジスタなどを含む導電性構造物３０６を形成する。
【００９８】
導電性構造物３０６を覆うように半導体基板３０３上にＰＳＧ、ＵＳＧ、ＳＯＧ、ＦＯＸ、ＰＥ−ＴＥＯＳ又はＨＤＰ−ＣＶＤ酸化物などを用いて絶縁膜３０９を形成する。絶縁膜３０９は化学気相蒸着工程、プラズマ促進化学気相蒸着工程又は高密度プラズマ化学気相蒸着工程で形成される。
【００９９】
絶縁膜３０９上に第１フォトレジストパターン（図示せず）を形成した後、前記第１フォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いて絶縁膜３０９を部分的にエッチングすることで、絶縁膜３０９上に導電性構造物３０６を露出させるホール３１２を形成する。
【０１００】
スパッタリング工程、化学気相蒸着工程又は原子層成長工程を用いてホール３１２を埋め、かつ、絶縁膜３０９上にタングステン、アルミニウム、銅、又はチタニウムなどのような金属やタングステン窒化物、アルミニウム窒化物、又はチタニウム窒化物などのような導電性金属窒化物を用いて導電膜を形成する。
【０１０１】
化学機械的研磨工程、エッチバック工程又は化学機械的研磨とエッチバックを組み合わせた工程を用いて、絶縁膜３０９が露出するまで前記導電膜を除去することで、ホール３１２を埋め立てて露出した導電性構造物３０６に接触されるパッド３１５を形成する。
【０１０２】
絶縁膜３０９及びパッド３１５上に約５０〜３００Å程度の厚さを有する第１下部電極層３１８を形成する。第１下部層３１８は金属窒化物を化学気相蒸着工程、スパッタリング工程又は原子層成長工程で蒸着して形成される。
【０１０３】
第１下部電極層３１８上には、約３００〜１０００Å程度の厚さを有する第２下部電極層３２１が形成される。第２下部電極層３２１はイリジウム、白金、ルテニウム、パラジウム、又は金などの第１金属をスパッタリング工程、パルスレーザー蒸着工程又は原子層成長工程で形成する。第２下部電極層３２１を形成する間、半導体基板３０３が位置する反応チャンバーは約２０〜３５０℃程度の温度及び約３〜１０ｍＴｏｒｒの低い圧力で維持される。第２下部電極層３２１はアルゴンガス、窒素ガス、又はヘリウムガスを含む不活性ガス雰囲気下で約３００〜１０００Ｗ程度の電力を印加することで形成される。この場合、前記アルゴンガスの流量は約１０〜１００ｓｃｃｍ程度である。
【０１０４】
第２下部電極層３２１上に約１０〜５００Å程度の厚さを有する第３下部電極層３２４を形成する。第３下部電極層３２４は、銅、鉛、又は砒素などの第４金属が約２〜５原子量％程度の濃度でドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）、ストロンチウムチタニウム酸化物（ＳＴＯ）、ランタンニッケル酸化物（ＬＮＯ）又はカルシウムルテニウム酸化物（ＣＲＯ）などの第２金属酸化物を用いて形成する。第３下部電極層３２４を形成する間、半導体基板３０３が位置する反応チャンバーは約２０〜６００℃程度の温度及び約３〜１０ｍＴｏｒｒの低い圧力で維持される。第３下部電極層３２４は、アルゴンガス、窒素ガス、又はヘリウムガスを含む不活性ガス雰囲気下で約３００〜１０００Ｗ程度の電力を印加することで形成される。ここで、アルゴンガスの流量は約１０〜１００ｓｃｃｍ程度である。
【０１０５】
図１２を参照すると、有機金属化学蒸着工程、ゾルゲル工程又は原子層成長工程を用いて第３下部電極層３２４上に約２００〜１０００Å程度の厚さを有する強誘電体層３２７を形成する。強誘電体層３２７は強誘電性物質やカルシウム、ランタン、マンガン、又はビスマスなどの金属がドープされた強誘電性物質乃至金属酸化物を用いて形成される。前述したように、強誘電体層３２７は図９に示した有機金属化学気相蒸着装置を用いて形成される。これによって、強誘電体層３２７はジルコニウム及びチタニウムを約２５：７５〜４０：６０程度の重量割合で含有するＰＺＴを含む。
【０１０６】
スパッタリング工程、パルスレーザー蒸着工程又は原子層成長工程を用いて強誘電体層３２７上に約１０〜３００Å程度の厚さを有する第１上部電極層３３０を形成する。第１上部電極層３３０は銅、鉛、又はビスマスのような第２金属が約２〜５原子量％程度の濃度でドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）、ストロンチウムチタニウム酸化物（ＳＴＯ）、ランタンニッケル酸化物（ＬＮＯ）又はカルシウムルテニウム酸化物（ＣＲＯ）などの第２金属酸化物を用いて形成される。第１上部電極層３３０を形成する間、半導体基板３０３が位置する反応チャンバーは約２０〜３５０℃程度の温度及び約３〜１０ｍＴｏｒｒの低い圧力で維持される。第１上部電極層３３０は、アルゴンガス、窒素ガス、又はヘリウムガスを含む不活性ガス雰囲気下で約３００〜１０００Ｗ程度の電極を印加することで形成される。この場合、前記アルゴンガスの流量は約１０〜１００ｓｃｃｍ程度である。
【０１０７】
第１上部電極層３３０上にイリジウム、白金、ルテニウム、パラジウム又は金などの第３金属を用いて第２上部電極層３３３を形成する。第２上部電極層３３３はスパッタリング工程、パルスレーザー蒸着工程又は原子層成長工程を用いて約３００〜１０００Å程度の厚さで形成される。第２上部電極層３３３を形成する間、半導体基板３０３が位置する反応チャンバーもまた約２０〜３５０℃程度の温度及び約３〜１０ｍＴｏｒｒの低い圧力で維持される。第２上部電極層３３３は前記反応チャンバー内で不活性ガス雰囲気下で約３００〜１０００Ｗ程度の電力を印加することによって形成される。前述したように、前記不活性ガスはアルゴンガス、窒素ガス、又はヘリウムガスを含む。この場合、前記アルゴンガスの流量は約１０〜１００ｓｃｃｍ程度である。
【０１０８】
第２上部電極層３３３を形成した後、強誘電体層３２７及び第１上部電極層３３０を含む半導体基板３０３を酸素ガス、窒素ガス、又はこれらの混合ガス雰囲気下で急速熱処理工程（ＲＴＰ）で熱処理することによって、第１上部電極層３３０及び強誘電体層３２７を構成する物質を結晶化させる。前記急速熱処理工程は約５００〜６５０℃程度の温度で約３０秒〜３分間遂行される。
【０１０９】
図１３を参照すると、第２上部電極層３３３上に第２フォトレジストパターン（図示せず）を形成した後、前記第２フォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いて、第２上部電極層３３３、第１上部電極層３３０、強誘電体層３２７、第３下部電極層３２４、第２下部電極層３２１及び第１下部電極層３１８を順次エッチングすることで、図１０に示したように、下部電極３４５、強誘電体層パターン３４８及び上部電極３５７を含む強誘電体キャパシタ３００を完成する。下部電極３４５は、絶縁膜３０９及びパッド３１５上に次第に形成された第１乃至第３下部電極層パターン３３６、３３９、３４２を含み、上部電極３５７は強誘電体パターン３４８上に順次形成された第１上部電極層３５１及び第２上部電極層３５４を含む。このようなエッチング工程を通じて強誘電体パターン３００は半導体基板３０３に水平な方向に対して約５０〜８０℃程度の角度に傾いた側壁を有する。
【０１１０】
強誘電体キャパシタの特性測定
以下、添付した図面を参照して本発明の多様な実験例及び比較例によって製造された強誘電体キャパシタの特性を測定した結果を説明する。
実験例１
チタニウムアルミニウム窒化物からなる第１下部電極層パターンを形成した後、前記第１下部電極層パターン上にイリジウムからなる第２下部電極層パターンを形成した。前記第１下部電極層パターン及び第２下部電極層パターンの厚さはそれぞれ約５０Å及び３００Å程度であった。
【０１１１】
前記第２下部電極層パターン上にジルコニウム及びチタニウムを約３５：６５程度の割合で含有するＰＺＴを用いて強誘電体層パターンを形成した。前記強誘電体層パターンの厚さは約１０００Å程度であった。
【０１１２】
前記強誘電体層パターン上に銅が約３原子量％程度の濃度でドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）からなる第１上部電極層パターンを形成した後、前記第１上部電極層パターン上にイリジウムからなる第２上部電極層パターンを形成した。前記第１上部電極パターン及び第２上部電極層パターンはそれぞれ約３００Ｗ程度の電力を印加して形成された。前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンの厚さは、それぞれ約５０Å及び約６００Å程度であった。
前記誘電体層パターンと前記第１上部電極パターン及び第２上部電極層パターンを約５５０℃程度の温度で急速熱処理工程で約１分間熱処理した。
【０１１３】
実験例２
チタニウムアルミニウム窒化物からなる第１下部電極層パターンを形成した後、前記第１下部電極層パターン上にイリジウムからなる第２下部電極層パターンを形成した。前記第１下部電極層パターン及び第２下部電極層パターンの厚さはそれぞれ約５０Å及び３００Å程度であった。
【０１１４】
前記第２下部電極層パターン上にジルコニウム及びチタニウムを約３５：６５程度の割合で含有するＰＺＴを用いて強誘電体層パターンを形成した。前記強誘電体層パターンの厚さは約１０００Åであった。
【０１１５】
前記強誘電体層パターン上に鉛が約３原子量％程度の濃度でドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）からなる第１上部電極層パターンを形成した後、前記第１上部電極層パターン上にイリジウムからなる第２上部電極層パターンを形成した。前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンはそれぞれ約３００Ｗ程度の電力を印加して形成された。前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンの厚さはそれぞれ約５０Å及び約６００Å程度であった。
【０１１６】
前記強誘電体層パターンと前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンを約６００℃程度の温度で急速熱処理工程で約１分間熱処理した。
実験例３
チタニウムアルミニウム窒化物からなる第１下部電極層パターンを形成した後、前記第１下部電極層パターン上にイリジウムからなる第２下部電極層パターンを形成した。前記第１下部電極層パターン及び第２下部電極層パターンの厚さはそれぞれ約１００Å及び４００Å程度であった。
【０１１７】
前記第２下部電極層パターン上にジルコニウム及びチタニウムを約３５：６５程度の割合で含有するＰＺＴを用いて強誘電体層パターンを形成した。前記強誘電体層パターンの厚さは約１１００Å程度であった。
【０１１８】
前記強誘電体層パターン上にビスマスが約３原子量％程度の濃度でドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）からなる第１上部電極層パターンを形成した後、前記第１上部電極層パターン上にイリジウムからなる第２上部電極層パターンを形成した。前記第１上部電極パターン及び第２上部電極層パターンはそれぞれ約３００Ｗ程度の電力を印加して形成された。前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンの厚さはそれぞれ約１００Å及び約５００程度であった。
前記強誘電体層パターンと前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンを約５５０℃程度の温度で急速熱処理工程で約１分間熱処理した。
【０１１９】
実験例４
チタニウムアルミニウム窒化物からなる第１下部電極層パターンを形成した後、前記第１下部電極層パターン上にイリジウムからなる第２下部電極層パターンを形成した。前記第１下部電極層パターン及び第２下部電極層パターンの厚さはそれぞれ約１００Å及び４００Å程度であった。
前記第２下部電極層パターン上にジルコニウム及びチタニウムを約３５：６５程度の割合で含有するＰＺＴを用いて強誘電体層パターンを形成した。前記強誘電体層パターンの厚さは約１１００Åであった。
【０１２０】
前記強誘電体層パターン上にビスマスが約３原子量％程度の濃度でドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）からなる第１上部電極層パターンを形成した後、前記第１上部電極層パターン上にイリジウムからなる第２上部電極層パターンを形成した。前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンはそれぞれ約３００Ｗ程度の電力を印加して形成された。前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンの厚さはそれぞれ約１００Å及び約５００Åであった。
前記強誘電体層パターンと前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンを約６００℃程度の温度で急速熱処理工程で約１分間熱処理した。
【０１２１】
実験例５
チタニウムアルミニウム窒化物からなる第１下部電極層パターンを形成した後、前記第１下部電極層パターン上にイリジウムからなる第２下部電極層パターンを形成した。前記第１下部電極層パターン及び第２下部電極層パターンの厚さはそれぞれ約５０Å及び６００Å程度であった。
【０１２２】
前記第２下部電極層パターン上にジルコニウム及びチタニウムを約３５：６５程度の割合で含有するＰＺＴを用いて強誘電体層パターンを形成した。前記強誘電体層パターンの厚さは約１０００Å程度であった。
【０１２３】
前記強誘電体層パターン上にビスマスが約５原子量％程度の濃度でドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）からなる第１上部電極層パターンを形成した後、前記第１上部電極層パターン上にイリジウムからなる第２上部電極層パターンを形成した。前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンはそれぞれ約３００Ｗ程度の電力を印加して形成された。前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンの厚さはそれぞれ約５０Å及び約６００Åであった。
前記強誘電体層パターンと前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンを約６００℃程度の温度で急速熱処理工程で約１分間熱処理した。
【０１２４】
実験例６
チタニウムアルミニウム窒化物からなる第１下部電極層パターンを形成した後、前記第１下部電極層パターン上にイリジウムからなる第２下部電極層パターンを形成した。前記第１下部電極層パターン及び第２下部電極層パターンの厚さはそれぞれ約１５０Å及び５００Å程度であった。
【０１２５】
前記第２下部電極層パターン上にジルコニウム及びチタニウムを約３５：６５程度の割合で含有するＰＺＴを用いて強誘電体層パターンを形成した。前記強誘電体層パターンの厚さは約１０００Åであった。
【０１２６】
前記強誘電体層パターン上にビスマスが約３原子量％程度の濃度でドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）からなる第１上部電極層パターンを形成した後、前記第１上部電極層パターン上にイリジウムからなる第２上部電極層パターンを形成した。前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンはそれぞれ約３００Ｗ程度の電力を印加して形成された。前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンの厚さはそれぞれ約１００Å及び約５００Åであった。
前記強誘電体層パターンと前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンを約６００℃程度の温度で急速熱処理工程で約１分間熱処理した。
【０１２７】
実験例７
チタニウムアルミニウム窒化物からなる第１下部電極層パターンを形成した後、前記第１下部電極層パターン上にイリジウムからなる第２下部電極層パターンを形成した。前記第１下部電極層パターン及び第２下部電極層パターンの厚さはそれぞれ約５０Å及び６００Å程度であった。
【０１２８】
前記第２下部電極層パターン上にジルコニウム及びチタニウムを約３５：６５程度の割合で含有するＰＺＴを用いて強誘電体層パターンを形成した。前記強誘電体層パターンの厚さは約６００Å程度であった。
【０１２９】
前記強誘電体層パターン上にビスマスが約４原子量％程度の濃度でドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）からなる第１上部電極層パターンを形成した後、前記第１上部電極層パターン上にイリジウムからなる第２上部電極層パターンを形成した。前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンはそれぞれ約６００Ｗ程度の電力を印加して形成された。前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンの厚さはそれぞれ約５０Å及び約６００Åであった。
前記強誘電体層パターンと前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンを約６００℃程度の温度で急速熱処理工程で約１分間熱処理した。
【０１３０】
実験例８
チタニウムアルミニウム窒化物からなる第１下部電極層パターンを形成した後、前記第１下部電極層パターン上にイリジウムからなる第２下部電極層パターンを形成した。前記第１下部電極層パターン及び第２下部電極層パターンの厚さはそれぞれ約１５０Å及び５００Å程度であった。
【０１３１】
前記第２下部電極層パターン上にジルコニウム及びチタニウムを約３５：６５程度の割合で含有するＰＺＴを用いて強誘電体層パターンを形成した。前記強誘電体層パターンの厚さは約１１００Å程度であった。
【０１３２】
前記強誘電体層パターン上に鉛が約４原子量％程度の濃度でドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）からなる第１上部電極層パターンを形成した後、前記第１上部電極層パターン上にイリジウムからなる第２上部電極層パターンを形成した。前記第１上部電極パターン及び第２上部電極層パターンはそれぞれ約６００Ｗ程度の電力を印加して形成された。前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンはそれぞれ約１００Å及び約５００Åであった。
前記強誘電体層パターンと前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンを約６００℃程度の温度で急速熱処理工程で約１分間熱処理した。
【０１３３】
実験例９
チタニウムアルミニウム窒化物からなる第１下部電極層パターンを形成した後、前記第１下部電極層パターン上にイリジウムからなる第２下部電極層パターンを形成した。前記第１下部電極層パターン及び第２下部電極層パターンの厚さはそれぞれ約５０Å及び６００Å程度であった。
【０１３４】
前記第２下部電極層パターン上にジルコニウム及びチタニウムを約３５：６５程度の割合で含有するＰＺＴを用いて強誘電体層パターンを形成した。前記強誘電体層パターンの厚さは約５００Åであった。
【０１３５】
前記強誘電体層パターン上にビスマスが約４原子量％程度の濃度でドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）からなる第１上部電極層パターンを形成した後、前記第１上部電極層パターン上にイリジウムからなる第２上部電極層パターンを形成した。前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンはそれぞれ約１０００Ｗ程度の電力を印加して形成された。前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンはそれぞれ約５０Å及び約６００Åであった。
前記強誘電体層パターンと前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンを約６００℃程度の温度で急速熱処理工程で約１分間熱処理した。
【０１３６】
実験例１０
チタニウムアルミニウム窒化物からなる第１下部電極層パターンを形成した後、前記第１下部電極層パターン上にイリジウムからなる第２下部電極層パターンを形成した。前記第１下部電極層パターン及び第２下部電極層パターンの厚さはそれぞれ約１００Å及び５００Å程度であった。
【０１３７】
前記第２下部電極層パターン上にジルコニウム及びチタニウムを約３５：６５程度の割合で含有するＰＺＴを用いて強誘電体層パターンを形成した。前記強誘電体層パターンの厚さは約１１００Å程度であった。
【０１３８】
前記強誘電体層パターン上にビスマスが約４原子量％程度の濃度でドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）からなる第１上部電極層パターンを形成した後、前記第１上部電極層パターン上にイリジウムからなる第２上部電極層パターンを形成した。前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンはそれぞれ約１０００Ｗ程度の電力を印加して形成された。前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンはそれぞれ約１００Å及び約５００Åであった。
前記強誘電体層パターンと前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンを約６００℃程度の温度で急速熱処理工程で約１分間熱処理した。
【０１３９】
実験例１１
チタニウムアルミニウム窒化物からなる第１下部電極層パターンを形成した後、前記第１下部電極層パターン上にイリジウムからなる第２下部電極層パターンを形成した。前記第１下部電極層パターン及び第２下部電極層パターンの厚さはそれぞれ約５０Å及び６００Å程度であった。
【０１４０】
前記第２下部電極層パターン上にジルコニウム及びチタニウムを約３５：６５程度の割合で含有するＰＺＴを用いて強誘電体層パターンを形成した。前記強誘電体層パターンの厚さは約１０００Åであった。
【０１４１】
前記強誘電体層パターン上にビスマスが約４原子量％程度の濃度でドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）からなる第１上部電極層パターンを形成した後、前記第１上部電極層パターン上にイリジウムからなる第２上部電極層パターンを形成した。前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンはそれぞれ約１０００Ｗ程度の電力を印加して形成された。前記第１上部電極パターン及び第２上部電極層パターンの厚さはそれぞれ約５０Å及び約６００Åであった。
前記強誘電体層パターンと前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンを約６００℃程度の温度で急速熱処理工程で約１分間熱処理した。
【０１４２】
実験例１２
チタニウムアルミニウム窒化物からなる第１下部電極層パターンを形成した後、前記第１下部電極層パターン上にイリジウムからなる第２下部電極層パターンを形成した。前記第１下部電極層パターン及び第２下部電極層パターンの厚さはそれぞれ約１００Å及び６００Å程度であった。
【０１４３】
前記第２下部電極層パターン上にジルコニウム及びチタニウムを約３５：６５程度の割合で含有するＰＺＴを用いて強誘電体層パターンを形成した。前記強誘電体層パターンの厚さは約１０００Åであった。
【０１４４】
前記強誘電体層パターン上にビスマスが約４原子量％程度の濃度でドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）からなる第１上部電極層パターンを形成した後、前記第１上部電極層パターン上にイリジウムからなる第２上部電極層パターンを形成した。前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンはそれぞれ約１０００Ｗ程度の電力を印加して形成された。前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンはそれぞれ約１００Å及び約５００Åであった。
前記強誘電体層パターンと前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンを約６００℃程度の温度で急速熱処理工程で約１分間熱処理した。
【０１４５】
比較例１
チタニウムアルミニウム窒化物からなる第１下部電極層パターンを形成した後、前記第１下部電極層パターン上にイリジウムからなる第２下部電極層パターンを形成した。前記第１下部電極層パターン及び第２下部電極層パターンの厚さはそれぞれ約５０Å及び３００Å程度であった。
【０１４６】
前記第２下部電極層パターン上にジルコニウム及びチタニウムを約３５：６５程度の割合で含有するＰＺＴを用いて強誘電体層パターンを形成した。前記強誘電体層パターンの厚さは約１０００Åであった。
【０１４７】
前記強誘電体層パターン上にイリジウム酸化物（ＩｒＯ２）からなる第１上部電極層パターンを形成した後、前記第１上部電極層パターン上にイリジウムからなる第２上部電極層パターンを形成した。 前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンは、それぞれ約３００Ｗ程度の電力を印加して形成された。前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンの厚さは、それぞれ約２３００Å約４００Å程度であった。
前記強誘電体層パターンと前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンを約６００℃程度の温度で急速熱処理工程で約１分間熱処理した。
【０１４８】
図１４乃至図２５は、本発明の各実験例１乃至実験例１２による強誘電体キャパシタの印加された電圧に対する分極を測定したＰ−Ｖ（分極−電圧）履歴曲線を示すグラフである。図２６は、本発明の比較例１による強誘電体キャパシタの印加された電圧に対する分極を測定したＰ−Ｖ履歴曲線を示すグラフである。
【０１４９】
図１４及び図１５を参照すると、前記実験例１及び実施例２による強誘電体キャパシタの２Ｐｒはそれぞれ約５０．７７μＣ／ｃｍ２、約５３．６７μＣ／ｃｍ２程度であり、−２Ｐｒはそれぞれ約−５０．４１８μＣ／ｃｍ２及び約−５３．３６μＣ／ｃｍ２程度であった。この場合、＋Ｖｃはそれぞれ約０．６９８Ｖ及び約０．６０Ｖ程度であり、−Ｖｃはそれぞれ約０．４３２Ｖ及び約−０．４５Ｖ程度であった。
【０１５０】
これに対して、図１６に示したように、前記実験例３による強誘電体キャパシタは正常的な履歴曲線を有せず、劣化された特性を示した。
図１７乃至１９を参照すると、前記実験例４乃至実験例６による強誘電体キャパシタの２Ｐｒは、それぞれ約５２．０９８μＣ／ｃｍ２、約５２．６５８μＣ／ｃｍ２及び約５１．８６μＣ／ｃｍ２程度であり、−２Ｐｒはそれぞれ約−５１．７６４μＣ／ｃｍ２、約−５２．３２２μＣ／ｃｍ２及び約−５１．４１μＣ／ｃｍ２程度であった。ここで、＋Ｖｃは、それぞれ約０．７Ｖ、約０．６８４Ｖ、及び約０．６８２Ｖ程度であり、−Ｖｃは、それぞれ約−０．４４８Ｖ及び約−０．４３６Ｖ程度であった。
【０１５１】
図２０乃至図２２に示したように、前記実験例７乃至実験例９による強誘電体キャパシタの２Ｐｒは、それぞれ約５２．１３μＣ／ｃｍ２、約５１．６０２μＣ／ｃｍ２及び約５２．３０６μＣ／ｃｍ２程度であり、−２Ｐｒは、それぞれ約−５１．８１μＣ／ｃｍ２、約−５２．３９４μＣ／ｃｍ２及び約−５２．２９μＣ／ｃｍ２程度であった。ここで、＋Ｖｃは、それぞれ約０．６８４Ｖ、約０．６８Ｖ、及び約０．６９４Ｖ程度であり、−Ｖｃは、それぞれ約−０．４２２Ｖ、約０．４２２Ｖ及び約−０．４５８Ｖ程度であった。
【０１５２】
また、図２４を参照すると、前記実験例１１による強誘電体キャパシタ２Ｐｒは、約５１．９２２μＣ／ｃｍ２程度あり、−Ｐｒは、約−５１．６６程度μＣ／ｃｍ２であった。ここで、＋Ｖｃは、約０．６８６Ｖ程度であり、−Ｖｃは、約−０．４４６Ｖ程度であった。
【０１５３】
反面、図２３及び図２５に示したように、前記実験例１０及び実験例１２による強誘電体キャパシタは、それぞれ正常的な履歴曲線を有せず、劣化された特性を示した。
【０１５４】
一方、図２６に示したように、前記比較例１による強誘電体キャパシタの２Ｐｒは、約４１．８３６μＣ／ｃｍ２程度あり、−２Ｐｒは、約−４１．８１μＣ／ｃｍ２程度であった。ここで、＋Ｖｃは、約０．７３Ｖ程度であり、−Ｖｃは、約−０．３２６Ｖ程度であった。
したがって、前記実験例３、１０、及び１２の場合を除いては、本発明による強誘電体キャパシタは比較例１による強誘電体キャパシタに比べて優秀な分極特性を有することがわかる。
【０１５５】
図２７は、本発明の実験例１及び実験例２、実験例４乃至実験例９、及び実験例１１と比較例１による強誘電体キャパシタのＱ−Ｖ（電荷−電圧）特性を示すグラフである。
図２７を参照すると、本発明の実験例１及び実験例２、実験例４乃至実験例９、及び実験例１１による強誘電体キャパシタは全て最小約５０μＣ／ｃｍ２以上の高いＰｒを示す反面、比較例１による強誘電体キャパシタは最大約４０μＣ／ｃｍ２以下の低いＰｒを示した。したがって、本発明の実験例による強誘電体キャパシタは、比較例１による強誘電体キャパシタに比べて優秀な誘電特性を有することが確認できた。
【０１５６】
図２８及び図２９は、本発明の実験例１及び実験例７と、比較例１による強誘電体キャパシタの劣化特性を示すグラフである。
図２８は、本発明の実験例１及び実験例７と比較例１による強誘電体キャパシタの時間による分極の劣化を示すグラフであり、図２９は、本発明の実験例１及び実験例７と比較例１による強誘電体キャパシタの時間に対する２Ｐｒの減少率を示すグラフである。
【０１５７】
図２８に示したように、本発明の実験例１及び実験例７による強誘電体キャパシタは、約１５０℃程度の温度で、約１００時間が経過した後にも、それぞれＰｒが約４３．４８μＣ／ｃｍ２及び約４１．４９μＣ／ｃｍ２程度で誘電特性に大きい変化がない反面、比較例１による強誘電体キャパシタは約１００時間が経過した後にＰｒが約１６．６３μＣ／ｃｍ２程度で誘電特性が大きく低下することがわかった。
【０１５８】
また、図２９を参照すると、本発明の実験例１及び実験例７による強誘電体キャパシタは、約１５０℃の温度で約１００時間が経過した後にも２Ｐｒの減少率が最初の２Ｐｒに比べて、それぞれ約９０．２％、及び約８７．６％程度を維持することから明らかなように誘電特性に大きく変化がなかった。これに比べて、比較例１による強誘電体キャパシタは、約１００時間が経過した後に２Ｐｒの減少率が最初の２Ｐｒに比べて約４７．０％程度に大きく減少して誘電特性が顕著に低下することを確認することができた。
【０１５９】
実験例１３
強誘電体層パターン上に銅が約４原子量％程度の濃度でドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）からなる第１上部電極層パターンを形成した後、前記第１上部電極層パターン上にイリジウムからなる第２上部電極層パターンを形成した。前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンはそれぞれ約６００Ｗ程度の電力を印加し、約４０ｓｃｃｍ程度の流量でアルゴンガスを供給して形成された。前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンの厚さはそれぞれ約５０Å及び約６００Åであった。
【０１６０】
前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンを形成した後、前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターン、及び強誘電体層パターンを酸素雰囲気下の約６００℃程度の温度で約１分間急速熱処理をした。
【０１６１】
実験例１４
強誘電体層パターン上に銅が約４原子量％程度の濃度でドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）からなる第１上部電極層パターンを形成した後、前記第１上部電極層パターン及び強誘電体層パターンを酸素雰囲気下の約６５０℃程度の温度で約１分間急速熱処理した。前記第１上部電極層パターンは約６００Ｗ程度の電力を印加し、約４０ｓｃｃｍ程度の流量でアルゴンガスを供給して形成され、前記第１上部電極層パターンの厚さは約５０Å程度であった。
【０１６２】
前記熱処理された第１上部電極層パターン上にイリジウムからなる第２上部電極層パターンを形成した。前記第２上部電極層パターンは、約６００Ｗ程度の電力を印加し、約４０ｓｃｃｍ程度の流量でアルゴンガスを供給して形成された。前記第２上部電極層パターンの厚さは約６００Å程度であった。
【０１６３】
実験例１５
強誘電体層パターン上に銅が約４原子量％程度の濃度でドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）からなる第１上部電極層パターンを形成した後、前記第１上部電極層パターン上にイリジウムからなる第２上部電極層パターンを形成した。前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンはそれぞれ約６００Ｗ程度の電力を印加し、約４０ｓｃｃｍ程度の流量でアルゴンガスを供給して形成された。前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンの厚さはそれぞれ約５０Å及び約６００Åであった。
【０１６４】
前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンを形成した後、前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターン、及び強誘電体層パターンを酸素雰囲気下の約６００℃程度の温度で約１分間急速熱処理をした。
【０１６５】
実験例１６
強誘電体層パターン上に銅が約４原子量％程度の濃度でドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）からなる第１上部電極層パターンを形成した後、前記第１上部電極層パターン上にイリジウムからなる第２上部電極層パターンを形成した。前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンはそれぞれ約６００Ｗ程度の電力を印加し、約４０ｓｃｃｍ程度の流量でアルゴンガスを供給して形成された。前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンはそれぞれ約５０Å及び約６００Åであった。
前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンを形成した後、前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターン、及び強誘電体層パターンを酸素雰囲気下の約６００℃程度の温度で約３分間急速熱処理をした。
【０１６６】
実験例１７
強誘電体層パターン上に銅が約４原子量％程度の濃度でドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）からなる第１上部電極層パターンを形成した後、前記第１上部電極層パターン上にイリジウムからなる第２上部電極層パターンを形成した。前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンはそれぞれ約６００Ｗ程度の電力を印加し、約４０ｓｃｃｍ程度の流量でアルゴンガスを供給して形成された。前記第１上部電極パターン及び第２上部電極層パターンはそれぞれ約５０Å及び約６００Åであった。
前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターンを形成した後、前記第１上部電極層パターン及び第２上部電極層パターン、及び強誘電体層パターンを酸素雰囲気下の約６５０℃程度の温度で約１分間急速熱処理をした。
【０１６７】
比較例２
強誘電体層パターン上に銅が約４原子量％程度の濃度でドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）からなる第１上部電極層パターンを形成した後、前記第１上部電極層パターン上にイリジウムからなる第２上部電極層パターン及びイリジウムからなる第３上部電極層パターンを順次形成した。前記第１上部電極層パターン乃至第３上部電極層パターンはそれぞれ約６００Ｗ程度の電力を印加し、約４０ｓｃｃｍ程度の流量でアルゴンガスを供給して形成された。前記第１上部電極層パターン乃至第３上部電極層パターンの厚さはそれぞれ約５０Å、約３００Å、及び約４００Åであった。
【０１６８】
前記第１上部電極層パターン乃至第３上部電極層パターンを形成した後、前記第１上部電極層パターン乃至第３上部電極層パターン、及び強誘電体層パターンを酸素雰囲気下の約６００℃程度の温度で約１分間急速熱処理をした。
【０１６９】
前記実験例１３乃至１７、及び比較例２において、第１下部電極層パターン及び第２下部電極層パターンと、強誘電体層パターンを形成する過程は、前述した実験例１乃至実験例１２、及び比較例１のうち、任意の一つを選択しても実質的に同じ結果を得ることができる。
【０１７０】
図３０乃至図３４は、本発明の実験例１３乃至実験例１７による強誘電体キャパシタの印加された電圧に対する分極を測定したＰ−Ｖ履歴曲線を示すグラフである。図３５は、本発明の比較例２による強誘電体キャパシタに印加された電圧に対する分極を測定したＰ−Ｖ履歴曲線を示すグラフである。
【０１７１】
図３０乃至図３４を参照すると、前記実験例１３乃至実験例１７による強誘電体キャパシタの２Ｐｒはそれぞれ最小に約５０μＣ／ｃｍ２以上であり、−Ｐｒもそれぞれ最小約−５０μＣ／ｃｍ２以上であった。特に、前記実験例１６による強誘電体キャパシタの２Ｐｒは約５３．７μＣ／ｃｍ２程度で一番優秀であった。これに対して、図３５に示したように、前記比較例２による強誘電体キャパシタの２Ｐｒは最大で約４５μＣ／ｃｍ２未満であり、−２Ｐｒも最大で約−４５μＣ／ｃｍ２未満であった。したがって、実験例１３乃至実験例１７による強誘電体キャパシタが前記比較例２による強誘電体キャパシタに比べて優秀な誘電特性を有することがわかる。
【０１７２】
図３６は、本発明の実験例１３乃至実験例１７、と比較例２による強誘電体キャパシタの劣化特性を示すグラフである。図３６において、Ｉは前記実験例１３及び実験例１４によって、酸素雰囲気下で約１分間熱処理した強誘電体キャパシタの２Ｐｒを示し、ＩＩは、前記実験例１５及び実験例１７によって、窒素雰囲気下で約１分間熱処理した強誘電体キャパシタの２Ｐｒを示す。また、ＩＩＩは、前記実験例１６によって、酸素雰囲気下で約３分間熱処理した強誘電体キャパシタの２Ｐｒを示し、ＩＶは、前記比較例２によって、酸素雰囲気下で約１分間熱処理した強誘電体キャパシタの２Ｐｒを示す。
【０１７３】
図３６に示したように、前記比較例２による強誘電体キャパシタの２Ｐｒは最大で約４３μＣ／ｃｍ２程度で非常に低い反面、前記実験例１３乃至実験例１７による強誘電体キャパシタの２Ｐｒは全て最小で約５０μＣ／ｃｍ２以上の高い値を有することがわかった。
【０１７４】
図３７は、本発明の実験例１３乃至実験例１７と比較例２による強誘電体キャパシタの印加された電圧に対する分極を測定したＱ−Ｖ特性を示すグラフである。
図３７に示したように、本発明の実験例１３乃至実験例１７による強誘電体キャパシタは全て最小約５０μＣ／ｃｍ２以上の高いＰｒを示すことに比べ、比較例２による強誘電体キャパシタは最大約４５μＣ／ｃｍ２以下の低いＰｒを示した。
【０１７５】
図３８は、本発明の実験例１３乃至実験例１７と比較例２による強誘電体キャパシタの時間に対する分極の劣化を示すグラフである。
図３８を参照すると、本発明の実験例１３乃至実験例１７による強誘電体キャパシタは、約１５０℃程度の温度で約１００時間が経過した後にもＰｒがそれぞれ約４０μＣ／ｃｍ２以上で誘電特性に大きい変化がないことに比べ、比較例２による強誘電体キャパシタは約１００時間が経過した後にＰｒが約３３μＣ／ｃｍ２程度で誘電特性が大きく低下することがわかった。
【０１７６】
強誘電体構造物を含む半導体装置及びその製造方法
図３９乃至図４５は、本発明の一実施例による半導体装置の製造工程を説明するための断面図である。
図３９を参照すると、シャロートレンチ素子分離（ＳＴＩ）工程又はシリコン部分酸化法（ＬＯＣＯＳ）などのような素子分離工程を用いて半導体基板４００上に素子分離膜４０３を形成することで、半導体基板４００にアクティブ領域及びフィールド領域を定義する。
【０１７７】
熱酸化法や化学気相蒸着工程で素子分離膜４０３が形成された半導体基板４００上に薄い厚さのゲート酸化膜を形成する。
前記ゲート酸化膜上に第１導電膜及び第１マスク層を順次形成する。前記第１導電膜及び第１マスク層は、それぞれゲート導電膜及びゲートマスク層に該当する。前記第１導電膜は不純物でドープされたポリシリコンからなり、後にゲート導電膜パターン４０９にパターニングされる。また、前記第１導電膜は、ドープされたポリシリコン及び金属シリサイドからなるポリサイド構造で形成することができる。前記第１マスク層は、後にゲートマスクパターン４１２にパターニングされ、後続して形成される第１層間絶縁膜４２７（図４０参照）に対してエッチング選択比を有する物質を用いて形成される。例えば、第１層間絶縁膜４２７が酸化物からなる場合に前記第１マスク層はシリコン窒化物のような窒化物からなる。
【０１７８】
前記第１マスク層上に第１フォトレジストパターン（図示せず）を形成した後、前記第１フォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いて前記第１マスク層、第１導電膜及びゲート酸化膜を順次パターニングすることによって、半導体基板４００上にそれぞれゲート酸化膜パターン４０６、ゲート導電膜パターン４０９及びゲートマスクパターン４１２を含むゲート構造物４１５を形成する。本発明の他の実施例によると、前記第１フォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いて前記第１マスク層をパターニングすることによって、前記第１導電膜上にゲートマスクパターン４１２を先に形成する。アッシング工程及び／又はストリッピング工程でゲートマスクパターン４１２上の第１フォトレジストパターンを除去した後、ゲートマスクパターン４１２をエッチングマスクとして用いて前記第１導電膜及びゲート酸化膜を順次パターニングし、半導体基板４００上にそれぞれゲート酸化膜パターン４０６、ゲート導電膜パターン４０９、及びゲートマスクパターン４１２を含むゲート構造物４１５を形成することができる。
【０１７９】
前記ゲート構造物４１５が形成された半導体基板４００上にシリコン窒化物のような窒化物からなる第１絶縁膜を形成した後、前記第１絶縁膜を異方性エッチングして各ゲート構造物４１５の側面にゲートスペーサ４１８を形成する。
【０１８０】
図４０において、ゲートスペーサ４１８が形成されたゲート構造物４１５をイオン注入マスクとして用いてゲート構造物４１５の間に露出される半導体基板４００にイオン注入工程で不純物を注入した後、熱処理工程を遂行することで半導体基板４００にソース／ドレイン領域である第１コンタクト領域４２１及び第２コンタクト領域４２４を形成する。前記ソース／ドレイン領域である第１コンタクト領域４２１及び第２コンタクト領域４２４は、強誘電体キャパシタ４８４（図４３参照）のための第１パッド４３０とビットライン４３９（図４１参照）のための第２パッド４３３がそれぞれ接触されるキャパシタコンタクト領域及びビットラインコンタクト領域に区分する。例えば、ソース／ドレイン領域のうち、第１コンタクト領域４２１は第１パッド４３０が接触されるキャパシタコンタクト領域に該当し、第２コンタクト領域４２４は第２パッド４３３が接触されるビットラインコンタクト領域に該当する。これによって、半導体基板４００上にはそれぞれゲート構造物４１５、ゲートスペーサ４１８及びコンタクト領域４２１、４２４を含むトランジスタが形成される。
【０１８１】
本発明の他の実施例によると、各ゲート構造物４１５の側壁にゲートスペーサ４１８を形成する前に、ゲート構造物４１５の間に露出される半導体基板４００に低い濃度の不純物を１次にイオン注入する。その後、ゲート構造物４１５の側壁にゲートスペーサ４１８を形成した後、前記第１次イオン注入された半導体基板４００に高い濃度の不純物を２次にイオン注入してＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ）構造を有するソース／ドレイン領域である第１コンタクト領域４２１及び第２コンタクト領域４２４を形成することができる。
【０１８２】
再び、図４０を参照すると、前記ゲート構造物４１５を覆うように半導体基板４００の全面に酸化物からなる第１層間絶縁膜４２７を形成する。第１層間絶縁膜４２７は、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＳＯＧ、ＰＥ−ＴＥＯＳ、ＵＳＧ、又はＨＤＰ−ＣＶＤ酸化物を化学気相蒸着工程、プラズマ促進化学気相蒸着工程、高密度プラズマ気相蒸着工程又は原子層積層工程を用いて形成する。
【０１８３】
化学機械的研磨工程、エッチバック工程又は化学機械的研磨とエッチバックを組み合わせた工程を用いて第１層間絶縁膜４２７の上部を除去することで、第１層間絶縁膜４２７の上面を平坦化させる。この場合、第１層間絶縁膜４２７はゲートマスクパターン４１２の上面から所定高さを有するように形成される。本発明の他の実施例によると、ゲートマスクパターン４１２の上面が露出されるまで第１層間絶縁膜４２７をエッチングして第１層間絶縁膜４２７の上面を平坦化させることができる。
【０１８４】
平坦化された第１層間絶縁膜４２７上に第２フォトレジストパターン（図示せず）を形成した後、前記第２フォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いて第１層間絶縁膜４２７を部分的に異方性エッチングすることで、第１層間絶縁膜４２７に半導体基板４００に形成された第１コンタクト領域４２１及び第２コンタクト領域４２４を露出させる第１コンタクトホール（図示せず）を形成する。望ましくは、酸化物からなる第１層間絶縁膜４２７をエッチングするとき、窒化物からなるゲートマスクパターン４１２及びゲートスペーサ４１８に対して高いエッチング選択比を有するエッチングガスを用いて第１層間絶縁膜４２７をエッチングする。したがって、前記第１コンタクトホールはゲート構造物４１５に対して自己整列（ｓｅｌｆ−ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）されながら第１コンタクト領域４２１及び第２コンタクト領域４２４を露出させる。この場合、前記第１コンタクトホールのうち、一部はキャパシタコンタクト領域である第１コンタクト領域４２１を露出させ、前記第１コンタクトホールのうち、他の部分はビットラインコンタクト領域である第２コンタクト領域４２４を露出させる。
【０１８５】
前記第２フォトレジストパターンをアッシング及び／又はストリップ工程を通じて除去した後、第１コンタクト領域４２１及び第２コンタクト領域４２４を露出させる前記第１コンタクトホールを埋め、かつ第１層間絶縁膜４２７上に第２導電膜を形成する。ここで、前記第２導電膜は高濃度の不純物でドープされたポリシリコン又は金属を用いて形成する。
【０１８６】
化学機械的研磨工程、エッチバック工程又は化学機械的研磨とエッチバックを組み合わせた工程を用いて平坦化された第１層間絶縁膜４２７の上面が露出されるまで、前記第２導電膜を部分的に除去することで、それぞれ前記第１コンタクトホールを埋め立てる自己整列されたコンタクト（ＳＡＣ）パッドである第１パッド４３０及び第２パッド４３３を形成する。この場合、第１パッド４３０は、キャパシタコンタクト領域である第１コンタクト領域４２１上に形成され、第２パッド４３３はビットラインコンタクト領域である第２コンタクト領域４２４上に形成される。即ち、第１パッド４３０はキャパシタコンタクト領域に接触され、第２パッド４３３はビットラインコンタクト領域に接触される。
【０１８７】
本発明の他の実施例によると、第１層間絶縁膜４２７をゲートマスクパターン４１２の上面が露出されるまで平坦化させる場合には、前記第２導電膜をゲートマスクパターン４１２の上面が露出されるまで除去して第１コンタクト領域４２１及び第２コンタクト領域４２４にそれぞれ接触される自己整列された（ＳＡＣ）パッドである第１パッド４３０及び第２パッド４３３を形成することができる。ここで、第１パッド４３０及び第２パッド４３３は、実質的にゲートマスクパターン４１２と同じ高さを有するようになる。
【０１８８】
第１パッド４３０及び第２パッド４３３を含む第１層間絶縁膜４２７上に第２層間絶縁膜４３６を形成する。第２層間絶縁膜４３６は後続形成されるヒットライン４３９（図４１参照）と第１パッド４３０を電気的に絶縁させる役割を果たす。第２層間絶縁膜４３６は、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＳＯＧ、ＰＥ−ＴＥＯＳ、ＵＳＧ又はＨＤＰ−ＣＶＤ酸化物を化学気相蒸着工程、プラズマ促進化学気相蒸着工程、高密度プラズマ化学気相蒸着工程又は原子層成長工程を用いて形成する。本発明の一実施例によると、第１層間絶縁膜４２７及び第２層間絶縁膜４３６は、前述した酸化物のうち、同じ物質を用いて形成することができる。本発明の他の実施例によると、第１層間絶縁膜４２７及び第２層間絶縁膜４３６は前記酸化物のうち、互いに異なる物質を用いて形成することもできる。
【０１８９】
後続進行されるフォトリソグラフィ工程の工程マージンを確保するために、化学機械的研磨工程、エッチバック工程又は化学機械的研磨とエッチバックを組み合わせた工程を用いて第２層間絶縁膜４３６を部分的に除去することで、第２層間絶縁膜４３６の上面を平坦化させる。
【０１９０】
平坦化された第２層間絶縁膜４３６上に第３フォトレジストパターン（図示せず）を形成した後、前記第３フォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いて第２層間絶縁膜４３６を部分的にエッチングすることで、第２層間絶縁膜４３６に第１層間絶縁膜４２７に埋め立てられた第２パッド４３３を露出させる第２コンタクトホール４３７を形成する。第２コンタクトホール４３７は後続形成されるビットライン４３９と第２パッド４３３を互いに電気的に連結するためのビットラインコンタクトホールに該当する。
【０１９１】
本発明の他の実施例において、前述したフォトリソグラフィ工程の工程マージンを確保するために、第２層間絶縁膜４２７と前記第３フォトレジストパターンとの間にシリコン酸化物、シリコン窒化物、又はシリコン酸窒化物を用いて第１反射防止膜（ＡＲＬ）を追加的に形成した後、前述したフォトリソグラフィ工程を進行して第２コンタクトホール４３７を形成することができる。
【０１９２】
図４１を参照すると、前記第３フォトレジストパターンをアッシング及び／又はストリップ工程を用いて除去した後、第２コンタクトホール４３７を埋め、かつ第２層間絶縁膜４３６上に第３導電膜を形成する。
【０１９３】
前記第３導電膜上に第４フォトレジストパターン（図示せず）を形成した後、前記第４フォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いて前記第３導電膜をパターニングすることで、第２コンタクトホール４３７を埋め、かつ第２層間絶縁膜４３６上にビットライン４３９を形成する。ビットライン４３９は、大体金属／金属化合物からなる第１層及び金属からなる第２層で構成される。例えば、前記第１層は、チタニウム／チタニウム窒化物（Ｔｉ／ＴｉＮ）からなり、前記第２層はタングステン（Ｗ）からなる。
【０１９４】
化学気相蒸着工程、プラズマ化学気相蒸着工程、高密度プラズマ化学気相蒸着工程又は原子層成長工程を用いてビットライン４３９を覆うように第２層間絶縁膜４３６上に第３層間絶縁膜４４２を形成する。第３層間絶縁膜４４２は、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＳＯＧ、ＰＥ−ＴＥＯＳ、ＵＳＧ、又はＨＤＰ−ＣＶＤ酸化物を用いて形成される。前述したように、第３層間絶縁膜４４２は、第２層間絶縁膜４３６と同じ物質を用いるか或いは異なる物質を用いて形成することができる。望ましくは、低温で蒸着され、かつボイドなしにビットライン４３９間のギャップを埋め立てることができるＨＤＰ−ＣＶＤ酸化物を用いて第３層間絶縁膜４４２を形成する。
【０１９５】
化学機械的研磨工程、エッチバック工程又は化学機械的研磨とエッチバックを組み合わせた工程で第３層間絶縁膜４４２を部分的に除去することで、第３層間絶縁膜４４２の上面を平坦化させる。本発明の他の実施例によると、隣接するビットライン４３９の間に位置する第３層間絶縁膜４４２内にボイドが発生する現象を防止するために、ビットライン４３９及び第２層間絶縁膜４３６上に窒化物からなる追加絶縁膜を形成した後、このような追加絶縁膜上に第３層間絶縁膜４４２を形成することもできる。
【０１９６】
前述したように、平坦化された第３層間絶縁膜４４２上に第５フォトレジストパターン（図示せず）を形成した後、前記第５フォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いて第３層間絶縁膜４４２及び第２層間絶縁膜４３６を部分的にエッチングすることで、第１パッド４３０を露出させる第３コンタクトホール４４３を形成する。第３コンタクトホール４４３はそれぞれキャパシタホールに該当する。本発明の他の実施例によると、後続フォトリソグラフィ工程の工程マージンを確保することができるよう、第３層間絶縁膜４４２上に第２反射防止膜（ＡＲＬ）を追加に形成した後、前述したフォトリソグラフィ工程を進行することができる。本発明の他の実施例によると、キャパシタコンタクトホールである第３コンタクトホール４４３を形成した後、追加的な洗浄工程を行って第３コンタクトホール４４３を通じて露出される第１パッド４３０の表面に存在する自然酸化膜やポリマー又は各種異物などを除去することができる。
【０１９７】
図４２を参照すると、第３コンタクトホール４４３を埋め、かつ、第３層間絶縁膜４４２上に第３導電膜を形成した後、化学機械的研磨、エッチバック又はこれらを組み合わせた工程を用いて第３層間絶縁膜４４２の上面が露出されるまで前記第４導電膜を部分的に除去することによって、第３コンタクトホール４４３内にそれぞれ第３パッド４４５を形成する。第３パッド４４５は大体不純物でドープされたポリシリコンからなり、第１パッド４３０と後続形成される下部電極４６９（図４３参照）を互いに連結させる役割を果たす。即ち、下部電極４６９は第３パッド４４５及び第１パッド４３０を通じて第１コンタクト領域４２１に電気的に連結される。
【０１９８】
第３パッド４４５及び第３層間絶縁膜４４２上に約５０〜３００Å程度の厚さを有する第１下部電極層４４８及び約３００〜１０００Å程度の厚さを有する第２下部電極層４５１を順次形成する。第１下部電極層４４８は、金属窒化物を化学気相蒸着工程、スパッタリング工程又は原子層成長工程で積層して形成され、第２下部電極層４５１は、第１金属をスパッタリング工程、パルスレーザー工程又は原子層成長工程で積層して形成する。第２下部電極層４５１は約２０〜３５０℃程度の温度、約３〜１０ｍＴｏｒｒの低い圧力及び不活性ガス雰囲気下で、約３００〜１０００Ｗ程度の電力を印加して形成する。
【０１９９】
第２下部電極層４５１上には、約２００〜１０００Å程度の厚さを有する強誘電体層４５４を形成する。強誘電体層４５４は、強誘電性物質やカルシウム、ランタン、マンガン、又はビスマスなどの金属がドープされた強誘電性物質乃至金属酸化物を有機金属化学気相蒸着工程、ゾル−ゲル工程、又は原子層成長工程で積層して形成される。
【０２００】
本発明の他の実施例によると、強誘電体層４５４を形成する前に、第２下部電極層４５１上に約１０〜５００Å程度の厚さを有する第３下部電極層（図示せず）を形成することができる。ここで、前記第３下部電極層は、銅、鉛、又は砒素などのような金属が約２〜５原子量％程度の濃度でドープされたストロンチウムルテニウム酸化物（ＳＲＯ）、ストロンチウムチタニウム酸化物（ＳＴＯ）、ランタンニッケル酸化物（ＬＮＯ）、又はカルシウムルテニウム酸化物（ＣＲＯ）などの金属酸化物を用いて形成する。前記第３下部電極層は、約２０〜６００℃程度の温度、約３〜１０ｍＴｏｒｒの低い圧力及び不活性ガス雰囲気下で約３００〜１０００Ｗ程度の電力を印加して形成される。
【０２０１】
強誘電体層４５４上に約１０〜３００Å程度の厚さを有する第１上部電極層４５７を形成する。第１上部電極層４５７は、第２金属が約２〜５原子量％程度の濃度でドープされた第１金属酸化物をスパッタリング工程、パルスレーザー蒸着工程又は原子層成長工程で積層して形成される。第１上部電極層４５７は、約２０〜３５０℃程度の温度、約３〜１０ｍＴｏｒｒの低い圧力及び不活性ガス雰囲気下で約３００〜１０００Ｗ程度の電力を印加して形成する。
【０２０２】
第１上部電極層４５７上には、約３００〜１０００Å程度の厚さを有する第２上部電極層４６０が形成される。第２上部電極層４６０は、第３金属をスパッタリング工程、パルスレーザー蒸着工程又は原子層成長工程で積層して形成される。第２上部電極層４６０は、約２０〜３５０℃程度の温度、約３〜１０ｍＴｏｒｒの低い圧力及び不活性ガス雰囲気下で約３００〜１０００Ｗ程度の電力を印加することによって形成される。
【０２０３】
第２上部電極層４６０を形成した後、強誘電体層４５４及び第１上部電極層４５７を含む半導体基板４００を酸素ガス、窒素ガス、又はこれらの混合ガス雰囲気下で急速熱処理工程（ＲＴＰ）で熱処理する。ここで、前記急速熱処理工程は、約５００〜６５０℃程度の温度で約３０秒〜３分間遂行される。
【０２０４】
図４３を参照すると、第２上部電極層４６０上に第６フォトレジストパターン（図示せず）を形成した後、前記第６フォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いて第２上部電極層４６０、第１上部電極層４５７、強誘電体層４５４、第２下部電極層４５１、及び第１下部電極層４４８を順次パターニングすることで、下部電極４６９、強誘電体層パターン４７２、及び上部電極４８１を含む強誘電体キャパシタ４８４を完成する。下部電極４６９は、第３層間絶縁膜４４２及び第３パッド４４５上に順に形成された第１下部電極層パターン４６３及び第２下部電極層パターン４６６を含み、上部電極４８１は強誘電体パターン４７２上に順次形成された第１上部電極層パターン４７５及び第２上部電極層パターン４７８を含む。前述したエッチング工程を通じて強誘電体キャパシタ４８４は全体的に半導体基板４００に水平な方向に対して約５０〜８０°程度に傾いた側壁を有する。
【０２０５】
強誘電体キャパシタ４８４を覆うように第３層間絶縁膜４４２上に障壁層４８７を形成する。障壁層４８７は、金属酸化物又は金属窒化物を化学気相蒸着工程、原子層成長工程、又はスパッタリング工程で積層して形成される。例えば、障壁層４８７はアルミニウム酸化物、チタニウム窒化物、又はシリコン窒化物を用いて形成される。障壁層４８７は、水素の拡散を抑制して強誘電体層パターン４７２の特性が低下することを防止する役割を果たす。しかし、このような障壁層４８７は場合によって形成されない可能性もある。
【０２０６】
図４４を参照すると、障壁層４８７上に第４層間絶縁膜４９０を形成する。第４層間絶縁膜４９０は、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＳＯＧ、ＰＥ−ＴＥＯＳ、ＵＳＧ、又はＨＤＰ−ＣＶＤ酸化物を化学気相蒸着工程、プラズマ促進化学気相蒸着工程、高密度プラズマ化学気相蒸着工程又は原子層成長工程で積層して形成する。
【０２０７】
化学機械的研磨工程、エッチバック工程又は化学機械的研磨とエッチバックを組み合わせた工程を用いて上部電極４８１が露出されるまで第４層間絶縁膜４９０及び障壁層４８７を部分的に除去する。
【０２０８】
第４層間絶縁膜４９０及び露出された上部電極４８１上に化学気相蒸着工程、スパッタリング工程又は原子層成長工程を用いて第５導電膜を形成する。前記第５導電膜は金属、導電性金属酸化物又は導電性金属窒化物を用いて形成する。例えば、前記第５導電膜は、チタニウムアルミニウム窒化物、アルミニウム、チタニウム、チタニウム窒化物、イリジウム、イリジウム酸化物、白金、ルテニウム、又はルテニウム酸化物などを用いて形成される。
【０２０９】
前記第５導電膜上に第７フォトレジストパターン（図示せず）を形成した後、前記第７フォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いて前記第５導電膜をパターニングすることで、上部電極４８１に接触されるローカルプレートライン４９３を形成する。この場合、ローカルプレートライン４９３は、隣接する強誘電体キャパシタ４８４の上部電極４８１に共通に接触される。
【０２１０】
ローカルプレートライン４９３及び第４層間絶縁膜４９０上に第５層間絶縁膜４９６を形成する。第５層間絶縁膜４９６は、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＳＯＧ、ＰＥ−ＴＥＯＳ、ＵＳＧ、又はＨＤＰ−ＣＶＤ酸化物を化学気相蒸着工程、プラズマ促進化学気相蒸着工程、高密度プラズマ化学気相蒸着工程又は原子層成長工程で積層して形成する。
【０２１１】
図４５を参照すると、第５層間絶縁膜４９６上に金属又は導電性金属窒化物を用いて第６導電膜を形成する。例えば、前記第６導電膜は、アルミニウム、チタニウム、タングステン、チタニウム窒化物、チタニウムアルミニウム窒化物などを用いて形成される。前記第６導電膜はスパッタリング工程、原子層成長工程、又は化学気相蒸着工程を用いて形成される。
【０２１２】
前記第６導電膜上に第８フォトレジストパターン（図示せず）を形成した後、前記第８フォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いて前記第６導電膜をパターニングすることで、第５層間絶縁膜４９６上に部分的に第１上部配線４９９を形成する。
【０２１３】
第１上部配線及び第５層間絶縁膜４９６上に第６層間絶縁膜５０２を形成した後、前記第６層間絶縁膜５０２上に第９フォトレジストパターン（図示せず）を形成する。第６層間絶縁膜５０２は、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＳＯＧ、ＰＥ−ＴＥＯＳ、ＵＳＧ、又はＨＤＰ−ＣＶＤ酸化物を化学気相蒸着工程、プラズマ促進化学気相蒸着工程、高密度プラズマ化学気相蒸着工程、又は原子層成長工程で積層して形成する。
【０２１４】
前記第９フォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いて第６層間絶縁膜５０２及び第５層間絶縁膜４９６を部分的にエッチングすることで、ローカルプレートライン４９３を露出させる。
【０２１５】
露出されたローカルプレートライン４９３上に第７導電膜を形成する。前記第７導電膜は、アルミニウム、チタニウム、タングステン、チタニウム窒化物、チタニウムアルミニウム窒化物などをスパッタリング工程、原子層成長工程又は化学気相蒸着工程で蒸着して形成される。
【０２１６】
前記第７導電膜上に第１０フォトレジストパターン（図示せず）を形成した後、前記第１０フォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いて前記第７導電膜をパターニングすることで、ローカルプレートライン４９３に接触されるメインプレートライン５０５を形成する。これによって、半導体基板４００上には強誘電体キャパシタ４８４を含む半導体装置が形成される。
【産業上の利用可能性】
【０２１７】
以上、本発明の実施例によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神から離れることなく、本発明を修正または変更できる。
【図面の簡単な説明】
【０２１８】
【図１】従来の強誘電体キャパシタの断面図である。
【図２】本発明の一実施例による強誘電体構造物の断面図である。
【図３】本発明の他の実施例による強誘電体構造物の断面図である。
【図４】本発明の一実施例による強誘電体キャパシタの断面図である。
【図５】図４に示した強誘電体キャパシタの製造方法を説明するための断面図である。
【図６】図４に示した強誘電体キャパシタの製造方法を説明するための断面図である。
【図７】図４に示した強誘電体キャパシタの製造方法を説明するための断面図である。
【図８】図４に示した強誘電体キャパシタの製造方法を説明するための断面図である。
【図９】本発明による強誘電体層を形成するための有機金属化学気相蒸着装置の概略的な構成図である。
【図１０】本発明の他の実施例による強誘電体キャパシタの断面図である。
【図１１】図１０に示した強誘電体キャパシタの製造方法を説明するための断面図である。
【図１２】図１０に示した強誘電体キャパシタの製造方法を説明するための断面図である。
【図１３】図１０に示した強誘電体キャパシタの製造方法を説明するための断面図である。
【図１４】本発明の実験例１による強誘電体キャパシタのＰ−Ｖ履歴曲線を示すグラフである。
【図１５】本発明の実験例２による強誘電体キャパシタのＰ−Ｖ履歴曲線を示すグラフである。
【図１６】本発明の実験例３による強誘電体キャパシタのＰ−Ｖ履歴曲線を示すグラフである。
【図１７】本発明の実験例４による強誘電体キャパシタのＰ−Ｖ履歴曲線を示すグラフである。
【図１８】本発明の実験例５による強誘電体キャパシタのＰ−Ｖ履歴曲線を示すグラフである。
【図１９】本発明の実験例６による強誘電体キャパシタのＰ−Ｖ履歴曲線を示すグラフである。
【図２０】本発明の実験例７による強誘電体キャパシタのＰ−Ｖ履歴曲線を示すグラフである。
【図２１】本発明の実験例８による強誘電体キャパシタのＰ−Ｖ履歴曲線を示すグラフである。
【図２２】本発明の実験例９による強誘電体キャパシタのＰ−Ｖ履歴曲線を示すグラフである。
【図２３】本発明の実験例１０による強誘電体キャパシタのＰ−Ｖ履歴曲線を示すグラフである。
【図２４】本発明の実験例１１による強誘電体キャパシタのＰ−Ｖ履歴曲線を示すグラフである。
【図２５】本発明の実験例１２による強誘電体キャパシタのＰ−Ｖ履歴曲線を示すグラフである。
【図２６】本発明の比較例１による強誘電体キャパシタのＰ−Ｖ履歴曲線を示すグラフである。
【図２７】本発明の実験例１及び実験例２、実験例４〜実験例９、実験例１１と比較例１による強誘電体キャパシタのＱ−Ｖ特性を示すグラフである。
【図２８】本発明の実験例１及び実験例７と比較例１による強誘電体キャパシタの劣化特性を示すグラフである。
【図２９】本発明の実験例１及び実験例７と比較例１による強誘電体キャパシタの劣化特性を示すグラフである。
【図３０】本発明の実験例１３による強誘電体キャパシタのＰ−Ｖ履歴曲線を示すグラフである。
【図３１】本発明の実験例１４による強誘電体キャパシタのＰ−Ｖ履歴曲線を示すグラフである。
【図３２】本発明の実験例１５による強誘電体キャパシタのＰ−Ｖ履歴曲線を示すグラフである。
【図３３】本発明の実験例１６による強誘電体キャパシタのＰ−Ｖ履歴曲線を示すグラフである。
【図３４】本発明の実験例１７による強誘電体キャパシタのＰ−Ｖ履歴曲線を示すグラフである。
【図３５】本発明の比較例２による強誘電体キャパシタＰ−Ｖ履歴曲線を示すグラフである。
【図３６】本発明の実験例１３〜実験例１７と比較例２による強誘電体キャパシタの劣化特性を示すグラフである。
【図３７】本発明の実験例１３〜実験例１７と比較例２による強誘電体キャパシタのＱ−Ｖ特性を示すグラフである。
【図３８】本発明の実験例１３〜実験例１７と比較例２による強誘電体キャパシタの劣化特性を示すグラフである。
【図３９】本発明の一実施例による半導体装置の製造工程を説明するための断面図である。
【図４０】本発明の一実施例による半導体装置の製造工程を説明するための断面図である。
【図４１】本発明の一実施例による半導体装置の製造工程を説明するための断面図である。
【図４２】本発明の一実施例による半導体装置の製造工程を説明するための断面図である。
【図４３】本発明の一実施例による半導体装置の製造工程を説明するための断面図である。
【図４４】本発明の一実施例による半導体装置の製造工程を説明するための断面図である。
【図４５】本発明の一実施例による半導体装置の製造工程を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【０２１９】
１００、１３０  強誘電体構造物
１０３、１３３、１８８、３１８、４４８  第１下部電極層
１０６、１３６、１９１、３２１、４５１  第２下部電極層
１０９、１４２、２１５、３４５、４６９  下部電極
１１２、１４５、１９７、３２７、４５４  強誘電体層
１１５、１４８、２００、３３０、４５７  第１上部電極層
１１８、１５１、２０３、３３３、４６０  第２上部電極層
１２１、１５４、２２７、３５７、４８１  上部電極
１３９、３２４  第３下部電極層
１５３  サセプタ
１７０、３００、４８４  強誘電体キャパシタ
１７３、３０３、４０４  半導体基板
１７６、３０６  導電性構造物
１７９、３０９  絶縁膜
１８２、３１２  ホール
１８５、３１５  パッド
２０９、３３６  第１下部電極層パターン
２１２、３３９  第２下部電極層パターン
２１８、３４８  強誘電体層パターン
２２１、３５１  第１上部電極層パターン
２２４、３５４  第２上部電極層パターン
２５０  工程チャンバー
２５９  第１噴射部
２６２  第１ノズル
２６５  第２噴射部
２６８  第２ノズル
２７１  シャワーヘッド
２７４  有機金属前駆体ソース
２７７  キャリアガスソース
２８０  気化器
２８３  酸化剤ソース
２８６  加熱器
２９２  第１バルブ
２９５  第２バルブ
３４２  第３下部電極層パターン
４０３  素子分離膜
４０６  ゲート酸化膜パターン
４０９  ゲート導電膜パターン
４１２  ゲートマスクパターン
４１５  ゲート構造物
４１８  ゲートスペーサ
４２１  第１コンタクト領域
４２４  第２コンタクト領域
４２７  第１層間絶縁膜
４３０  第１パッド
４３３  第２パッド
４３６  第２層間絶縁膜
４３９  ビットライン
４４２  第３層間絶縁膜
４４５  第３パッド
【図１】
2006270095.tif 000003
【図２】
2006270095.tif 000004
【図３】
2006270095.tif 000005
【図４】
2006270095.tif 000006
【図５】
2006270095.tif 000007
【図６】
2006270095.tif 000008
【図７】
2006270095.tif 000009
【図８】
2006270095.tif 000010
【図９】
2006270095.tif 000011
【図１０】
2006270095.tif 000012
【図１１】
2006270095.tif 000013
【図１２】
2006270095.tif 000014
【図１３】
2006270095.tif 000015
【図２８】
2006270095.tif 000016
【図２９】
2006270095.tif 000017
【図３６】
2006270095.tif 000018
【図３７】
2006270095.tif 000019
【図３８】
2006270095.tif 000020
【図３９】
2006270095.tif 000021
【図４０】
2006270095.tif 000022
【図４１】
2006270095.tif 000023
【図４２】
2006270095.tif 000024
【図４３】
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【図４４】
2006270095.tif 000026
【図４５】
2006270095.tif 000027
【図１４】
2006270095.tif 000028
【図１５】
2006270095.tif 000029
【図１６】
2006270095.tif 000030
【図１７】
2006270095.tif 000031
【図１８】
2006270095.tif 000032
【図１９】
2006270095.tif 000033
【図２０】
2006270095.tif 000034
【図２１】
2006270095.tif 000035
【図２２】
2006270095.tif 000036
【図２３】
2006270095.tif 000037
【図２４】
2006270095.tif 000038
【図２５】
2006270095.tif 000039
【図２６】
2006270095.tif 000040
【図２７】
2006270095.tif 000041
【図３０】
2006270095.tif 000042
【図３１】
2006270095.tif 000043
【図３２】
2006270095.tif 000044
【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
2006270095.tif 000047