(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセッサチャンバに少なくとも一つの金属前駆体の気体を提供する段階と、
前記プロセッサチャンバに前記少なくとも一つの金属前駆体の気体とは別個に酸素ガスを提供する段階と、
前記プロセッサチャンバ内のウェーハ上に少なくとも一つの金属前駆体の気体と前記酸素ガスとから金属化合物膜を形成する段階と、
を含み、
前記酸素ガスを前記少なくとも一つの金属前駆体の気体の温度と同一、またはそれよりも高く加熱する段階をさらに含み、
前記プロセッサチャンバ内のウェーハの温度は５２０℃乃至５８０℃であり、
前記金属化合物膜はＰＺＴであることを特徴とする金属化合物膜の蒸着方法。
【請求項２】
前記プロセッサチャンバに前記少なくとも一つの金属前駆体の気体とは別個に酸素ガスを提供する段階は、前記金属前駆体の気体と前記酸素ガスとの気相反応を減少させるか、抑制することを特徴とする請求項１に記載の金属化合物膜の蒸着方法。
【請求項３】
前記金属前駆体の気体と前記酸素ガスとはプリミックスされないことを特徴とする請求項１に記載の金属化合物膜の蒸着方法。
【請求項４】
前記プロセッサチャンバに前記少なくとも一つの金属前駆体の気体とは別個に酸素ガスを提供する段階は、前記少なくとも一つの金属前駆体の気体を噴射する噴射部と、前記酸素ガスを噴射する噴射部と、を含む二重噴射シャワーヘッドを使用することを特徴とする請求項１に記載の金属化合物膜の蒸着方法。
【請求項５】
前記二重噴射シャワーヘッドと前記ウェーハとの間の距離は前記金属化合物膜の均一度を改善するために調整可能なことを特徴とする請求項４に記載の金属化合物膜の蒸着方法。
【請求項６】
前記プロセッサチャンバ内の前記ウェーハの温度は前記少なくとも一つの金属前駆体の気体の分解温度に依存することを特徴とする請求項１に記載の金属化合物膜の蒸着方法。
【請求項７】
前記プロセッサチャンバの壁の温度は前記少なくとも一つの金属前駆体の気体の気化温度よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の金属化合物膜の蒸着方法。
【請求項８】
前記酸素ガスの温度は３００℃以下であることを特徴とする請求項１に記載の金属化合物膜の蒸着方法。
【請求項９】
前記プロセッサチャンバの壁の温度は６００℃以下であることを特徴とする請求項１に記載の金属化合物膜の蒸着方法。
【請求項１０】
前記プロセッサチャンバ内のウェーハの温度は５４０℃乃至５８０℃であることを特徴とする請求項１に記載の金属化合物膜の蒸着方法。
【請求項１１】
前記少なくとも一つの金属前駆体の気体の温度は３００℃以下であることを特徴とする請求項１に記載の金属化合物膜の蒸着方法。
【請求項１２】
前記プロセッサチャンバ内の圧力は前記金属化合物膜の質及び蒸着速度を制御するのに利用されることを特徴とする請求項１に記載の金属化合物膜の蒸着方法。
【請求項１３】
前記プロセッサチャンバ内の圧力は１００Ｔｏｒｒ以下であることを特徴とする請求項１に記載の金属化合物膜の蒸着方法。
【請求項１４】
前記プロセッサチャンバ内の圧力は４Ｔｏｒｒ以下であることを特徴とする請求項１３に記載の金属化合物膜の蒸着方法。
【請求項１５】
前記プロセッサチャンバ内の圧力は３Ｔｏｒｒ以下であることを特徴とする請求項１４に記載の金属化合物膜の蒸着方法。
【請求項１６】
前記プロセッサチャンバ内の圧力は２．５Ｔｏｒｒ以下であることを特徴とする請求項１５に記載の金属化合物膜の蒸着方法。
【請求項１７】
前記プロセッサチャンバ内の圧力は２Ｔｏｒｒ以下であることを特徴とする請求項１６に記載の金属化合物膜の蒸着方法。
【請求項１８】
少なくとも一つの金属ソースを供給する段階と、
少なくとも一つのソルベントを供給する段階と、
前記少なくとも一つの金属ソースと前記ソルベントとを混合する段階と、
キャリアガスを供給する段階と、
前記少なくとも一つの金属ソースと前記少なくとも一つのソルベントとの混合物を気化させて少なくとも一つの金属化合物気体を生成させる段階と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の金属化合物膜の蒸着方法。
【請求項１９】
前記キャリアガスは不活性ガスであることを特徴とする請求項１８に記載の金属化合物膜の蒸着方法。
【請求項２０】
前記不活性ガスはアルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ２）またはヘリウム（Ｈｅ）であることを特徴とする請求項１９に記載の金属化合物膜の蒸着方法。
【請求項２１】
前記金属化合物膜は強誘電体メモリ素子の強誘電膜であることを特徴とする請求項１に記載の金属化合物膜の蒸着方法。
【請求項２２】
第１上部電極と、強誘電膜と、下部電極と、バリヤ膜と、を含む強誘電体メモリ素子のキャパシタ積層物を一つのマスクで形成することを特徴とする請求項２１に記載の金属化合物膜の蒸着方法。
【請求項２３】
Ｔｉバリヤ膜とＴｉＡｌＮバリヤ膜とを形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の金属化合物膜の蒸着方法。
【請求項２４】
前記ＴｉＡｌＮバリヤ膜は前記強誘電膜の結晶構造を向上させることを特徴とする請求項２３に記載の金属化合物膜の蒸着方法。
【請求項２５】
前記ＴｉＡｌＮバリヤ膜は前記下部電極の結晶構造を向上させることを特徴とする請求項２３に記載の金属化合物膜の蒸着方法。
【請求項２６】
前記ＴｉＡｌＮバリヤ膜は埋没コンタクトプラグを保護する能力を向上させることを特徴とする請求項２３に記載の金属化合物膜の蒸着方法。
【請求項２７】
カプセル化膜を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の金属化合物膜の蒸着方法。
【請求項２８】
前記カプセル化膜は前記強誘電膜への水素拡散を減少させることを特徴とする請求項２７に記載の金属化合物膜の蒸着方法。
【請求項２９】
第２上部電極を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の金属化合物膜の蒸着方法。
【請求項３０】
ビットラインを形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の金属化合物膜の蒸着方法。
【請求項３１】
埋没コンタクトプラグを形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の金属化合物膜の蒸着方法。
【請求項３２】
前記強誘電膜は実質的に（１１１）面、または（１００）面に配向されたＰＺＴであることを特徴とする請求項２２に記載の金属化合物膜の蒸着方法。
【請求項３３】
前記キャリアガスはアルゴンであることを特徴とする請求項１８に記載の金属化合物膜の蒸着方法。
【請求項３４】
前記少なくとも一つの金属ソースは金属原子を含むことを特徴とする請求項１８に記載の金属化合物膜の蒸着方法。
【請求項３５】
前記プロセッサチャンバに前記少なくとも一つの金属前駆体の気体とは別個に酸素ガスを提供する段階は、再液化および熱分解からなる群から選択される一つ以上を減少させるか、抑制することを特徴とする請求項１に記載の金属化合物膜の蒸着方法。
【請求項３６】
前記プロセッサチャンバのサブセプタの温度は６００℃であり、前記プロセッサチャンバの外壁の温度は６００℃以下であることを特徴とする請求項１に記載の金属化合物膜の蒸着方法。
【請求項３７】
前記金属化合物膜はオキサイド、ナイトライド、およびカーバイドのうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項１に記載の金属化合物膜の蒸着方法。
【請求項３８】
プロセッサチャンバに少なくとも一つの前駆体気体を提供する段階と、
前記プロセッサチャンバに前記少なくとも一つの前駆体気体とは別個に酸素ガスを提供する段階と、
前記プロセッサチャンバ内のウェーハ上に前記少なくとも一つの前駆体気体と前記酸素ガスとから化合物膜を形成する段階と、
を含み、
前記酸素ガスを前記少なくとも一つの前駆体気体の温度と同一、またはそれよりも高く加熱する段階をさらに含み、
前記プロセッサチャンバ内のウェーハの温度は５２０℃乃至５８０℃であり、
前記化合物膜はＰＺＴであることを特徴とする蒸着方法。
【請求項３９】
前記蒸着方法は金属有機化学気相蒸着（ＭＯＣＶＤ）方法であることを特徴とする請求項３８に記載の蒸着方法。
【請求項４０】
前記蒸着方法は化学気相蒸着（ＣＶＤ）方法であることを特徴とする請求項３８に記載の蒸着方法。
【請求項４１】
前記蒸着方法は原子層蒸着（ＡＬＤ）方法であることを特徴とする請求項３８に記載の蒸着方法。
【請求項４２】
前記化合物膜はオキサイド、ナイトライド、およびカーバイドのうちの少なくともいずれか一つであることを特徴とする請求項３８に記載の蒸着方法。
【請求項４３】
前記酸素ガスの分圧は前記キャリアガスの分圧の二倍以上であることを特徴とする請求項１８に記載の蒸着方法。
【請求項４４】
前記酸素ガスの分圧は前記キャリアガスの分圧の２倍乃至５倍であることを特徴とする請求項１８に記載の蒸着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は強誘電膜の形成方法および強誘電膜の形成装置に関するものであり、より詳細には、有機金属化学気相法（ＭＯＣＶＤ）を利用して強誘電体メモリ素子の強誘電膜を形成する方法および強誘電膜の形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
強誘電体メモリ素子は従来のＤＲＡＭ素子に比べて、揮発性と耐久性と判読／書き込み時間と動作電圧との面で優れている。強誘電膜と電極とからなる従来の強誘電体メモリのキャパシタ構造は化学溶液蒸着法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）や物理気相蒸着法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）で作られる。
【０００３】
ビットライン上に一つのトランジスタと一つのキャパシタ１Ｔ１Ｃ〜ＣＯＢを形成して集積度を向上させるか、または信頼性が改善されれば、強誘電体メモリ素子は他のメモリ素子に比べてさらに競争力を備えるであろう。このために、有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ）で強誘電膜を成長させることが役立つ。
【０００４】
強誘電膜蒸着温度が高くなれば、強誘電膜の結晶性が改善されて、リテンション（ｒｅｔｅｎｓｉｏｎ）特性が向上すると知られている。しかし、高温工程は接触抵抗を増加させる。
【０００５】
図１（または図２４）は本発明の代表的な強誘電体メモリ素子の断面を示したものである。図１を参照すると、強誘電体メモリ素子にはゲート酸化膜１０４とゲート電極１０６とハードマスク１０８とゲートスペーサ１１０とソース１１２ａとドレイン１１２ｂとを含むトランジスタ１１４が形成されている。また、強誘電体メモリ素子には第１コンタクトパッド１１８ａと第２コンタクトパッド１１８ｂとが形成されている。さらに、強誘電体メモリ素子には第１コンタクトホール１２１、ビットライン１２２、第２コンタクトホール１２５、コンタクトプラグ１２６、層間絶縁膜２０４、局部プレートライン２０６、ビアホール２１４およびメインプレートライン２１６が形成されている。下部電極１３０ａ、強誘電膜１４０ａ、および上部電極１５０ａは強誘電体キャパシタ２００を形成する。
【０００６】
高密度強誘電体メモリ素子を実現することに対してはいくらかのイシューがある。埋没コンタクトプラグの酸化、下部電極のヒルロック（ｈｉｌｌｏｃｋ）形成、ベーキングリテンション（ｂａｋｉｎｇ  ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ）、バックエンド工程の劣化、および／またはＰＺＴ、すなわちＰｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３薄膜特性などがそれである。
【０００７】
埋没コンタクトプラグ上に形成されるキャパシタは強誘電膜蒸着の時、酸化して劣化され得る。一般的に、高い蒸着温度はＰＺＴ膜の結晶性を改善させて強誘電体メモリ素子の性能を向上させる。しかし、高い蒸着温度は埋没コンタクトプラグを酸化させるか、下部電極のヒルロックを形成するなどの劣化現像を伴うことがある。下部電極とプラグとの間に形成されるバリヤ膜は接触抵抗及び結合力を改善させ、ＰＺＴ蒸着の時、これらを酸化させないようにする。
【０００８】
強誘電膜の特性は素子の特性（たとえば、電荷とリテンション）を向上させ、このような特性は強誘電膜の下に形成される下部電極に依存する。例えば、ＰｔはＩｒＯｘ／Ｉｒバリヤ膜上に形成されるＣＳＤ  ＰＺＴを１１１面に配向させる。しかし、Ｐｔ／ＩｒＯｘ／Ｉｒ下部電極は製造費用が高く、エッチングが難しい。したがって、Ｉｒ下部電極上に結晶質ＰＺＴを形成することは高密度素子を形成するのにイシューになっている。
【０００９】
強誘電膜蒸着法と蒸着条件を決めることにおいて、サーマルバジェット（ｔｈｅｒｍａｌ  ｂｕｄｇｅｔ）と結晶特性（ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ）が考慮されなければならない。ＰＺＴの組成と結晶特性もバックエンド工程、例えばＩＬＤ（層間絶縁膜）、ＩＭＤ（金属配線間絶縁膜）、ＳｉＯｘ、金属工程（Ａｌ、Ｃｕ工程）などの応力耐久性の劣化（ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｔｒｅｓｓ  ｅｎｄｕｒａｎｃｅ）に影響を及ぼすことがある。
【００１０】
強誘電体は電場が印加されれば、ペロブスカイト構造（Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）のボディー位置にある原子（ｂｏｄｙ−ｃｅｎｔｅｒｅｄ  ａｔｏｍ）が変位（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）して、自発分極（ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）を帯びる。したがって、図２に示したように、ボディーＢ原子は外部電場によって移動することによって、内部双極子（すなわち、自発分極されたＢ原子の変位）が生成される。
【００１１】
外部電場が除去されても分極状態は維持される。反対方向の外部電場が印加されなければ、内部双極子の残留分極（ｒｅｍｎａｎｔ  Ｐｒ）はそのまま維持される。図３は強誘電体の二つの安定した状態を示し、図４はヒステリシス曲線を示す。
【００１２】
一般的に、メモリ製品は一定の寿命が保障される。メモリ素子の標準保障寿命は５０℃乃至１００℃の範囲から数年、例えば、８５℃／１０年である。１０年の間メモリ素子をテストすることは実用的ではなくて、シミュレーションテストが用いられる。標準的なシミュレーションテストはメモリ素子を短時間の間高温の環境に露出させる加速テストである。破壊は高温で加速されるので、破壊反応に必要な活性化エネルギーを温度（例えば、５０、７５、１００、１２５、１５０、２００℃など）に従って測定する。
【００１３】
このような活性化エネルギーデータからメモリ素子のリテンション特性を「使用温度での使用時間」で予め予測可能である。すべての活性化エネルギーデータを完成せず、破壊メカニズムを基づいて素子のリテンションを一つの温度と比較することができる。１２５℃と１５０℃のテストが典型的である。図５は初期ヒステリシス曲線とベーキングヒステリシス曲線とを示したものである。図５に示したように、ベーキングの後には、リテンションは最小センシングマージン以下に低下する。強誘電体メモリ素子において、残留分極（２Ｐｒ、ここで２Ｐｒ＞１０μＣ／ｃｍ２）消失が典型的な破壊モードである。
【００１４】
図６は従来の技術による強誘電体キャパシタの走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の写真である。これに関しては非特許文献１に記載されている。
【００１５】
図６を参照すると、６００℃の蒸着温度でＭＯＣＶＤ−ＰＺＴ工程で生成された強誘電膜が１１１と１００の複合配向で成長したことを示す。図６に示したＭＯＣＶＤ−ＰＺＴ蒸着法は、２００℃の金属有機ソースと常温２５℃の酸素とをプリミックスさせるものである。従来の強誘電体キャパシタは強誘電膜の下部にＩｒ／ＴｉＡＩＮ／Ｗを有する。ＴｉＡＩＮ下部バリヤ膜はＰＺＴ蒸着の時、酸素拡散を塞いでタングステンＷプラグを保護する。ＴｉＡＩＮはバリヤの役割を果たして接触抵抗を減少させる。
【００１６】
図７Ａは従来の強誘電体キャパシタを形成する方法を説明するものである。図７Ａを参照すると、接触抵抗の劣化を避けるために二重イリジウムＩｒ膜を形成する。イリジウムは高価材料であり、エッチングし難くて、二重イリジウム膜の形成は費用面で不利である。図７Ｄを参照すると、高品質の１１１面に配向されたＰＺＴ薄膜を形成するためには、ＰＺＴ蒸着温度を６２０℃まで上げることが必要である。高いＰＺＴ蒸着温度はチャンバ維持に難しい点がある。
【００１７】
図７Ｂおよび図７Ｃは図７Ａの強誘電体キャパシタと強誘電膜の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の写真とを各々示す。
【００１８】
凹んだイリジウムＩｒバリヤ膜がタングステンＷプラグとキャパシタ下部電極との間に形成されて強誘電膜蒸着の時、タングステン酸化を抑制する。強誘電体キャパシタはＩｒＯｘ上部電極と、１２０ｎｍの厚さのＭＯＣＶＤ  ＰＺＴ膜と、イリジウムＩｒ下部電極と、を含む。高温マスクエッチング技術として、強誘電体キャパシタが形成され、その側壁は図７Ｂに示したように、７５°の急傾斜をなす。強誘電体キャパシタを形成した後に、カプセル化膜と蒸着絶縁膜とが蒸着され、既存の金属工程が続く。図７Ａおよび図７Ｂはタングステンプラグ上にキャパシタが形成されたことを示す。
【００１９】
凹んだイリジウムＩｒバリヤが形成されるので、高温マスクエッチング工程の以後にも上部電極の面積が広く維持される。ＩｒＯｘ上部電極の蒸着の以後に４００℃の高温マスクエッチング工程によってアスペクト比が高いキャパシタが形成される。
【００２０】
しかし、上述の方法においては、次のような問題点がある。イリジウム下部電極は凹んだイリジウムバリヤ膜形成の以後に形成される。凹んだイリジウムバリヤ膜形成の複雑な工程として、イリジウムの蒸着とＣＭＰ工程とが必要である。素子の高集積化によってキャパシタの面積が減ることによって、フォトリソグラフィ工程を利用して下部電極と凹んだイリジウムバリヤ膜との形成の時誤整列が生じることがある。また、１１１面に配向されたＰＺＴを蒸着するためには、高温（約６２０℃）が必要である。このように、工程温度が高くて、有機金属オキサイドＣＶＤ設備の維持が難しい問題がある。
【００２１】
図７Ｄは無作為配向したＰＺＴと１１１面に配向されたＰＺＴとの結晶構造と電気的な性質とを比較したものである。１１１面に配向されたＰＺＴは結晶質が優れているので、スイッチングチャージが大きく、リテンション特性が優れており、インプリント特性が優れている。
【００２２】
図８は５８０℃及び６２０℃でイリジウム下部電極上に形成された１２０ｎｍの厚さのＭＯＣＶＤ  ＰＺＴのＸレイ回折パターンを示したものである。１１１面に配向されたＰＺＴは６２０℃でシード層がある状態で成長し、無作為に配向されたＰＺＴは５８０℃でシード層なしに成長することがわかる。
【００２３】
図９は信頼性テストの結果を示す。図９には、リテンションテストにおいて、１５０℃ベーキングの間に１１１面に配向されたＰＺＴキャパシタのスイッチング電荷の変化（円で表示）と無作為配向されたＰＺＴキャパシタのスイッチング電荷の変化（正方形で表示）とが示されている。無作為配向したＰＺＴキャパシタのスイッチング電荷（同一な状態のデータ判読）は時間が経過するにつれて多少減少したが、１１１面に配向されたＰＺＴキャパシタのスイッチング電荷は時間が経過しても安定した状態を維持している。
【００２４】
図１０は前記と異なる種類の信頼性テストの結果を示す。図１０にはインプリントテストにおいて、１５０℃ベーキングの間に１１１面に配向されたＰＺＴキャパシタのスイッチング電荷の変化（円で表示）と無作為に配向されたＰＺＴキャパシタのスイッチング電荷の変化（正方形で表示）とが示されている。無作為配向されたＰＺＴキャパシタは急激に減少するが、１１１面に配向されたＰＺＴキャパシタは優れたインプリント特性を示す。図面に示したように、１１１面に配向されたＰＺＴキャパシタのスイッチング電荷（反対状態のデータ判読）は安定であるが、無作為配向されたＰＺＴキャパシタはほとんど０に減少する。すなわち、１１１面に配向したＰＺＴキャパシタは無作為配向したＰＺＴキャパシタに比べてリテンション及びインプリント特性が優れている。
【００２５】
図１１乃至図１３はＭＯＣＶＤ−ＰＺＴを実現する従来の装備を示したものである。図１１乃至図１３に示した装備にはいくらかのイシューがある。第一には、金属有機ソースと酸素との均一な混合にフォーカスが合っている。図１１に示した装備はプリミックスを使用し、図１２の装備はブローカを使用し、図１３の装備はミックスボールを使用する。第二には、分解または安定した中間生成物の形成による化学的イシューとして、気化した金属ソース（約２００℃）＋Ｏ２―＞ＭＯ結合状態（約３００℃）およびプリミックスを有し、ここで混合温度は分解温度よりも低くなければならず、プリミックスゾーン（ｐｒｅｍｉｘｉｎｇ  ｚｏｎｅ）のためのプロセッサウィンドウは２００℃乃至２５０℃の温度（二重シャワーヘッドを使用する場合は、３００℃の以上に温度が適用される）に制限される。第三には、シャワーヘッドとウェーハとの間の空間で分解が起こり、その空間はハードウエア的な調整によって減少し、ウェーハの温度が減少する。
【特許文献１】米国特許出願第１０／７８４，７７２号
【非特許文献１】Ｙｏｓｈｉｍａｓａ  ｅｔ  ａｌ．“４Ｍｂｉｔ  ｅｍｂｅｄｄｅｄ  ＦＲＡＭ  ｆｏｒ  ｈｉｇｈ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｏｎ  Ｃｈｉｐ（ＳｏＣ）ｗｉｔｈ  ｌａｒｇｅ  ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  ｃｈａｒｇｅ，  ｒｅｌｉａｂｌｅ  ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｈｉｇｈ  ｉｍｐｒｉｎｔ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ”，ＩＥＥＥ２００２論文
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
本発明は上述の従来技術上の問題点を解決するために案出されたものである。本発明の目的は、強誘電膜を低温工程で、特定面に優先配向させて形成することによって、強誘電体キャパシタの信頼性を改善させる膜を蒸着する方法に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明の実施の形態による膜蒸着方法は、少なくとも一つの前駆体気体をプロセッサチャンバに提供し、前記プロセッサチャンバにガスを前駆体気体とは別個に提供し、前記プロセッサチャンバ内のウェーハ上に前記前駆体気体と前記ガスとから化合物膜を形成することを含む。
【００２８】
前記本発明の実施の形態において、蒸着方法は、金属有機化学気相蒸着法（ＭＯＣＶＤ）、化学気相蒸着法（ＣＶＤ）、原子層蒸着法（ＡＬＤ）、またはこれと類似の蒸着法である。
【００２９】
前記本発明の実施の形態において、前記化合物膜はオキサイド、ナイトライド、その他の類似の膜のうちの少なくともいずれか一つである。
【００３０】
本発明の実施の形態による膜蒸着方法は、プロセッサチャンバに少なくとも一つの金属有機前駆体気体を提供し、前記プロセッサチャンバにガスを前記金属有機前駆体気体とは別個に提供し、前記プロセッサチャンバ内のウェーハ上に前記金属有機前駆体気体と前記ガスとから金属化合物膜を形成することを含む。
【００３１】
前記本発明の実施の形態において、前記プロセッサチャンバ内の前記ウェーハの温度は約５８０℃以下であり、相対的に低い。
【００３２】
前記本発明の実施の形態において、前記プロセッサチャンバ内の前記ウェーハの温度は約５２０℃乃至５８０℃、望ましくは５４０℃乃至５６０℃である。
【００３３】
前記本発明の実施の形態において、前記金属化合物膜は強誘電体メモリ素子の強誘電膜の部分である。
【００３４】
前記本発明の実施の形態において、強誘電体メモリは第１上部電極と強誘電膜と下部電極とバリヤ膜とを含むキャパシタ構造物を含む。
【００３５】
前記本発明の実施の形態において、前記第１上部電極と前記強誘電膜と前記下部電極と前記バリヤ膜とは一つのマスクで形成される。
【００３６】
前記本発明の実施の形態において、前記バリヤ膜はＴｉＡＩＮバリヤ膜を含む。
【００３７】
前記本発明の実施の形態において、前記ＴｉＡＩＮバリヤ膜は前記強誘電膜の結晶構造を向上させる。
【００３８】
前記本発明の実施の形態において、前記強誘電膜はＰｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３、（ＰＺＴ）、ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９（ＳＢＴ）、またはＢｉ３．２５Ｌａ０．７５Ｔｉ３Ｏ１２（ＢＬＴ）、ドーピングされたＰＺＴ、ドーピングされたＳＢＴ、またはドーピングされたＢＬＴである。
【００３９】
前記本発明の実施の形態において、前記強誘電膜は実質的に１１１または１００面に配向されたＰＺＴである。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によると、有機金属化学気相蒸着装置は、５８０℃、またはこれよりも低い５２０℃乃至５８０℃、望ましくは５４０℃乃至５６０℃の温度と加熱された酸化剤（酸素ガス）とを適用してＰＺＴを１１１面、または１００面に優先配向させて結晶成長させ得る。したがって、ＰＺＴを１１１面、または１００面に優先配向させるために、有機金属化学気相装置の工程温度を６００℃以上の高温に設定しなくてもよくて、装置の構造的、運用的側面で有利な効果がある。
【００４１】
また、このような有機金属化学気相蒸着装置を使用するようになれば、たとえば１１１面に優先配向されて、結晶成長した優れた電気的特性を有する強誘電膜を有する強誘電体キャパシタおよび強誘電体メモリ素子を、従来よりも低い温度で製造し得る。これとともに、従来のように凹んだイリジウムバリヤを形成しなくてもよくて、フォト工程の誤整列および工程単純化をなすことができる効果もある。
【００４２】
本発明の範囲を逸脱しない限り、上述の実施の形態の変更及び修正は当業者において自明であり、上述の実施の形態に含まれたすべてのものは本発明を例示したことに過ぎず、本発明をこれに限定しようとする意図ではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
図１４は本発明の実施の形態による装置を示したものである。図１４を参照すると、前記装置はプロセッサチャンバ５００、サセプタ５１０、シャワーヘッド５２０、第１ガス噴射部５４０、第２ガス噴射部５６０、およびパージガス噴射部５７０を含む。前記シャワーヘッド５２０は第１噴射部５２０ａおよび第２噴射部５２０ｂを含む。前記第１ガス噴射部５４０はキャリアガスと液状の金属有機ソースとを受け入れてその混合物を気化させる気化器５３０と、混合して気化したガスを前記シャワーヘッド５２０に供給するバルブ５４２と、を含む。前記第２ガス噴射部５６０は酸素ガスのようなガスを受け入れる外部ヒータ５５０と、前記シャワーヘッド５２０の第２噴射部５２０ｂで加熱された酸素ガスの流れを制御するバルブ５６２と、を含む。前記パージガス噴射部５７０は前記シャワーヘッド５２０の第１噴射部５２０ａに流入されるパージガスの流れを制御するバルブ５７２を含む。
【００４４】
本発明の実施の形態において、ウェーハ１００と前記シャワーヘッド５２０との間の間隔は調整可能であるので、形成される薄膜の均一度を向上させ得る。ここでの薄膜はオキサイド、ナイトライド、カーバイトのうちのいずれか一つである。
【００４５】
前記第１噴射部５２０ａと前記第２噴射部５２０ｂとは各々ノズル５２０ａ′、５２０ｂ′を含む。図１４に示したように、前記装置は外部加熱ガスラインに付着した外部ヒータ５５０を具備した金属有機化学気相蒸着ＭＯＣＶＤ装置であり得る。
【００４６】
図１５は本発明の他の実施の形態を説明したものである。図１５に示した本発明の他の実施の形態も金属有機化学気相蒸着ＭＯＣＶＤ装置を構成し得る。前記装置は内部ヒータ５６４を含む。
【００４７】
図１５の装置と図１４の装置とは互いに共通される要素を含み、これに関する説明は省略する。図１５を参照すると、前記プロセッサチャンバ５００は、例えば、前記プロセッサチャンバ５００の壁と底に内蔵された内部ヒータ５６４を含む。前記第２ガス噴射部５６０は前記内部ヒータ５６４に酸素ガスを供給するバルブ５６２を含む。前記ウェーハ１００と前記シャワーヘッド５２０との間の間隔は調整可能であるので、薄膜の均一度を向上させ得る。
【００４８】
前記本発明の実施の形態による装置と、その装置の変形例は多様な蒸着法を実施するのに使用され得る。このようなことは特許文献１に記載されており、この特許出願のすべての内容は本明細書に参考文献として結合する。
【００４９】
前記第１ガス噴射部５４０から出る混合して気化したガスは少なくとも一つの金属前駆体を含み、前記第２ガス噴射部５６０から出る前記ガスは酸素ガスを含む。前記少なくとも一つの金属前駆体の気体と前記酸素ガスとは前記プロセッサチャンバ５００に各々別個に分離されて供給される。前記少なくとも一つの金属前駆体の気体と前記酸素ガスとを各々別個に供給すれば、前記少なくとも一つの金属前駆体の気体と前記酸素ガスとの間の気状反応が減少、または抑制される。
【００５０】
前記少なくとも一つの金属前駆体の気体と前記酸素ガスとは前記プロセッサチャンバ５００に前記第１ガス噴射部５４０と前記第２ガス噴射部５６０とを通じて供給されるので、プリミックスされない。
【００５１】
前記少なくとも一つの金属前駆体の気体と前記酸素ガスとを各々別個に供給すれば、再液化および／または熱分解が減少、または抑制される。
【００５２】
前記金属前駆体の気体を含む、混合して気化したガスは前記第１ガス噴射部５４０の前記気化器５３０で生成される。少なくとも一つの金属ソース（例えば、液状金属ソース）はキャリアガスと混合し、選択的には少なくとも一つのソルベントと混合する。
【００５３】
前記少なくとも一つの金属ソースと前記少なくとも一つのソルベントとは混合して、少なくとも一つの金属前駆体の気体が生成される。前記キャリアガスはアルゴンＡｒ、窒素Ｎ２、またはヘリウムＨｅのような不活性ガスである。
【００５４】
前記酸素ガスと前記キャリアガスとは少なくとも３：１の比率で供給される。
【００５５】
前記酸素ガスは前記少なくとも一つの金属前駆体の気体の温度以上で加熱される。
【００５６】
前記プロセッサチャンバ５００内の前記ウェーハ１００の温度は前記少なくとも一つの金属前駆体の分解温度に依存する。例えば、前記プロセッサチャンバ５００の壁の温度は前記少なくとも一つの金属前駆体の気化温度以上である。例えば、前記金属前駆体の気体の温度と前記酸素ガスの温度とは３００℃以下である。
【００５７】
前記プロセッサチャンバ５００内の前記ウェーハ１００の温度は５８０℃以下、例えば、５２０℃乃至５８０℃、望ましくは５４０℃乃至５６０℃である。
【００５８】
前記プロセッサチャンバ５００内の前記サセプタ５１０の温度は６００℃であり、前記プロセッサチャンバ５００の外側壁の温度は６００℃以下である。
【００５９】
前記プロセッサチャンバ５００内の圧力は蒸着薄膜の質（ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｑｕａｌｉｔｙ）と薄膜の蒸着速度とを制御するのに利用される。前記プロセッサチャンバ５００内の圧力は１００Ｔｏｒｒ以下、３Ｔｏｒｒ以下、２．５Ｔｏｒｒ以下、または２Ｔｏｒｒ以下である。
【００６０】
図１６乃至図２３は本発明の実施の形態による強誘電体メモリ素子の製造方法を説明したものである。前記製造方法は、図１４に示した装置、図１５に示した装置、特許文献１に開示された装置、これら装置の変形例、またはこれら装置の組み合わせ例を利用して実現し得る。
【００６１】
図１６はトランジスタ１１４を形成する一例を示す。本発明の実施の形態による強誘電体メモリ素子の製造方法において、従来のメモリ素子を製造する周知された方法と類似の方法でトランジスタ１１４を形成し得る。図１６を参照すると、前記製造方法はゲートオキサイド１０４と、ゲート電極１０６と、ハードマスク１０８と、ゲートスペーサ１１０と、ソース１１２ａと、ドレイン１１２ｂと、を形成することを含むことができる。シリコン基板１００及び素子分離膜１０２も図１６に示している。
【００６２】
図１７は本発明の実施の形態によるビットライン１２２を形成する一例を示す。本発明の実施の形態による強誘電体メモリ素子の製造方法において、従来のメモリ素子を製造する周知された方法と類似の方法でビットライン１２２を形成し得る。図１７を参照すると、前記製造方法は、第１層間絶縁膜１１６と、第１コンタクトパッド１１８ａと、第２コンタクトパッド１１８ｂと、第２層間絶縁膜１２０と、第１コンタクトホール１２１と、を形成することをさらに含むことができる。
【００６３】
図１８は本発明の実施の形態による埋没コンタクトＢＣプラグを形成することを示す。本発明の実施の形態による強誘電体メモリ素子の製造方法において、従来のメモリ素子を製造する周知された方法と類似の方法で埋没コンタクトプラグ１２６を形成することができる。図１８を参照すると、前記製造方法は、第３層間絶縁膜１２４と、第２コンタクトホール１２５と、前記埋没コンタクトプラグ１２６と、を形成することをさらに含むことができる。前記埋没コンタクトプラグ１２６はポリシリコンまたはタングステンで形成することができる。
【００６４】
図１９は本発明の実施の形態による工程段階を示す。図１９を参照すると、前記製造方法は、下部電極１３０と、強誘電膜１４０と、上部電極１５０と、を形成することをさらに含むことができる。前記下部電極１３０はチタン膜１３２とバリヤ膜１３４とイリジウム膜１３６とを含むことができる。前記上部電極１５０はイリジウム金属酸化膜１５２とイリジウム膜１５４とを含むことができる。前記チタン膜１３２は５乃至１０ｎｍの厚さであり得る。前記バリヤ膜１３４は１乃至３０ｎｍの厚さのＴｉＡＩＮ膜であることができ、前記強誘電膜１４０の配向性（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）を向上させることができる。他の例として、前記バリヤ膜１３４はＴｉＡＩＮ／Ｔｉ、ＴｉＮ、および／Ｔｉ膜を含むことができる。ここで、前記バリヤ膜１３４は前記強誘電膜１４０の配向性を向上させ得る。
【００６５】
前記イリジウム膜１３６は５０乃至１５０ｎｍの厚さであり得る。前記イリジウム膜１３６の厚さは前記バリヤ膜１３４の酸化を抑制、または減少させるために、および／または前記強誘電膜１４０の結晶特性を改善させるために選択的であり得る。
【００６６】
前記バリヤ膜１３４はＴｉバリヤ膜及びＴｉＡＩＮバリヤ膜を含むことができる。前記ＴｉＡＩＮバリヤ膜は前記強誘電膜１４０の結晶構造を改善させる。前記ＴｉＡＩＮバリヤ膜は前記埋没コンタクトプラグ１２６を保護する能力を改善させる。
【００６７】
前記強誘電膜１４０はＭＯＣＶＤ  ＰＺＴ膜であり得る。前記ＰＺＴ膜の結晶特性は前記バリヤ膜１３４によって向上し得る。また、前記ＰＺＴ膜の結晶特性はイリジウムＩｒの結晶特性によって、および／または前記ＴｉＡＩＮバリヤ膜１３４と前記ＰＺＴ強誘電膜１４０との間のチタンＴｉの拡散によって向上し得る。
【００６８】
前記強誘電膜１４０はＰＺＴ、ＳＢＴ、ＢＬＴ、ドーピングされたＰＺＴ、ドーピングされたＳＢＴ、ドーピングされたＢＬＴのうちのいずれか一つであり得る。前記強誘電膜１４０は実質的に１１１面、または１００面に優先配向されたＰＺＴ膜である。
【００６９】
前記イリジウム金属オキサイド１５２はＩｒＯｘであり得る。前記イリジウム金属オキサイド１５２は強誘電膜１４０で酸素を提供してメモリ素子の疲労（ｆａｔｉｇｕｅ）特性を改善させ得る。しかし、イリジウムオキサイドは相対的に機械的強度が弱い（ＩｒＯｘは脆性を有することができる）。したがって、機械的強度の改善のためにイリジウム膜１５４を前記イリジウムオキサイド１５２上に蒸着し得る。
【００７０】
図２０は本発明の実施の形態による工程段階を示す。図２０を参照すると、キャパシタ２００は下部電極１３０ａと強誘電膜１４０ａと上部電極１５０ａとを含み、これらの各々は一つのマスク、または多数のマスクによってパターニングされてエッチングされ得る。
【００７１】
図２１は本発明の実施の形態による工程段階を示す。図２１を参照すると、カプセル化バリヤ膜ＥＢＬおよび／または水素バリヤ膜（２０２：ＨＢＬ）を前記パターニングされたキャパシタ２００上に形成し、第４層間絶縁膜２０４を形成する。水素拡散は前記強誘電膜１４０ａの劣化を招来する。前記水素バリヤ膜２０２は水素が前記強誘電膜１４０ａに拡散されることを減らすか、抑制する。前記水素バリヤ膜２０２はＡｌ２Ｏ３、ＴｉＯ３、Ｓｉ３Ｎ４、またはこれらの組み合わせで形成する。
【００７２】
図２２は本発明の実施の形態による工程段階を示す。図２２を参照すると、前記第４層間絶縁膜２０４を一部除去して、孤立オキサイド膜２０４′を形成し、その上に局部プレートライン２０６と第５層間絶縁膜２０８と第１金属ワイヤリングライン２１０および／または第６層間絶縁膜２１２を形成し得る。前記第１金属ワイヤリングライン２１０はアルミニウムで形成し得る。
【００７３】
前記第４層間絶縁膜２０４と前記水素バリヤ膜２０２とは従来の化学的機械的研磨および／または従来のエッチバック工程でエッチングし得る。前記強誘電体キャパシタ２００の間の孤立オキサイド膜２０４′は水素バリヤ膜２０２上に形成し得る。前記上部電極１５０ａは露出し得る。前記水素バリヤ膜２０２は前記強誘電体キャパシタ２００の側壁、すなわち、前記強誘電膜１４０ａの側壁をカバーして水素の前記強誘電膜１４０ａへの拡散を減らすか、抑制する。水素原子が前記強誘電膜１４０ａに浸透するようになれば、残留分極および／または漏洩電流のような前記強誘電体キャパシタ２００の特性は劣化され得る。
【００７４】
前記局部プレートライン２０６は金属膜、伝導性ある金属オキサイド膜、伝導性ある金属ナイトライド膜、および／または化合物膜を含むことができる。前記化合物膜はＴｉＡＩＮ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｉｒ、ＩｒＯｘ、Ｐｔ、Ｒｕ、ＲｕＯ２、Ａｌおよび／またはこれらの組み合わせを含むことができる。前記局部プレートライン２０６は二つの隣接する上部電極１５０ａと共通に接触することができる。蒸着及びパターニングで前記第１金属ワイヤリングライン２１０を形成し、例えば、シリコンオキサイドを化学気相蒸着法ＣＶＤで蒸着して第６層間絶縁膜２１２を形成する。
【００７５】
図２３は本発明の実施の形態による工程段階を示す。図２３を参照すると、第５層間絶縁膜２０８と前記第６層間絶縁膜２１２とを選択的にエッチングすることができる。前記局部プレートライン２０６が露出し、ビアホール２１４が形成されることができる。前記ビアホール２１４の形成の時、前記局部プレートライン２０６は過度エッチングされ得る。例えば、アルミニウムで、前記ビアホール２１４を通じて前記ローカルプレートライン２０６と電気的に導通するメインプレートライン２１６を形成し得る。
【００７６】
図２４乃至図３１は本発明の実施の形態によって形成された結果物から得た結果を示したものである。図２４はイリジウムＩｒの基底層上に成長したＭＯＣＶＤ  ＰＺＴの走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の写真である。図２４を参照すると、イリジウム基底層上には非強磁性体相（ｎｏｎ−ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｐｈａｓｅ）が形成されない限り、実質的に均一なＰＺＴ薄膜が成長されている。
【００７７】
図２５は蒸着温度及び酸素温度によるＭＯＣＶＤ  ＰＺＴの結晶パターンを示したものである。（ａ）ラインは常温酸素及び６００℃以上で蒸着されたＭＯＣＶＤ  ＰＺＴの結晶パターンを示す。図２５に示したように、１００面と１１０面と１１１面とに配向されたＰＺＴのＸレイ強度は同一である。これは無作為に配向されたＰＺＴが成長したことを意味する。（ｂ）ラインは加熱酸素及び６００℃以下（例えば、５８０℃以下、望ましくは５２０℃乃至５８０℃、さらに望ましくは、５４０℃乃至５６０℃）で蒸着されたＭＯＣＶＤ  ＰＺＴの結晶パターンを示す。図２５に示したように、１１１面に配向されたＰＺＴは１００及び１１０面に配向されたＰＺＴに比べて９０％以上を占める。これは１１１面に優先配向されたＰＺＴが成長したことを意味する。一方、工程条件が異なっていれば、１００面に優先配向されたＰＺＴが成長され得る。
【００７８】
図２６Ａは蒸着温度と酸素温度とＴｉＡＩＮバリヤ膜の有無とによるＭＯＣＶＤ  ＰＺＴの結晶パターンを示したものである。（ａ）ラインは常温酸素及び６００℃以上の温度とＩｒ／Ｔｒバリヤ膜とである場合を示し、（ｂ）ラインは加熱酸素及び６００℃以下（例えば、５８０℃以下、望ましくは５２０℃乃至５８０℃、さらに望ましくは、５４０℃乃至５６０℃）の温度とＩｒ／Ｔｉバリヤ膜とである場合を示す。（ｃ）ラインは加熱酸素及び６００℃以下（例えば、５８０℃以下、望ましくは５２０℃乃至５８０℃、さらに望ましくは５４０℃乃至５６０℃）の温度とＩｒ／ＴｉＡＩＮ／Ｔｉバリヤ膜とである場合を示す。図２６Ｂは図２６Ａで（ａ）、（ｂ）、（ｃ）ラインで識別される三つのＭＯＣＶＤ  ＰＺＴ薄膜の特性を比較したものである。
【００７９】
図２７は５８０℃以下、望ましくは５２０℃乃至５８０℃、さらに望ましくは、５４０℃乃至５６０℃の温度条件で蒸着された１１１面に配向された柱状組織のＰＺＴのインプリントテスト結果を示したものである。インプリント特性は長時間のエイジングの以後に反対の状態に貯蔵されたデータを判読する能力尺度を意味する。図２７に示したように、ベーキングタイム（ｂａｋｉｎｇ  ｔｉｍｅ）が１００時間になっても残留分極特性が初期値の８０％以上を占める。長期間の間エイジング（ａｇｉｎｇ）乃至ベーキング（ｂａｋｉｎｇ）を経ても残留分極特性が初期値に比べて約８０％程度以上を維持すれば、強誘電体キャパシタの信頼性は優れていると判別し得る。低温工程で成長したＰＺＴ薄膜から得られたリテンション特性もこれと類似である。
【００８０】
図２８は本発明の実施の形態によるＰＺＴキャパシタの初期アクセス電荷分布とサイクリングの後のアクセス電荷分布とを示したものである。図２８に示したように、初期アクセス電荷分布とサイクリングの後のアクセス電荷分布とはほとんど差がない。
【００８１】
図２９は本発明によるＰＺＴキャパシタの改善したリテンション特性を示し、図３０は従来のゾル−ゲルＰＺＴキャパシタと比較した本発明の実施の形態によるＰＺＴキャパシタバックエンドプロセッサ劣化の改善を示したものである。
【００８２】
図３１はタングステンプラグと下部電極との間の一定の接触抵抗を示したものである。図３１は約５８０℃で相対的に長時間の間ＰＺＴ蒸着を進行しても、Ｉｒ／ＴｉＡＩＮバリヤ膜は酸素の拡散を効果的に塞ぐことによって、タングステンプラグと下部電極との間には酸化膜が生成されないことを意味する。低温工程でＰＺＴを蒸着すれば、安定した接触抵抗を得るための付加的な工程（例えば、凹んだイリジウム膜の形成）が不要であることを意味する。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の代表的なＳＲＡＭ素子の断面を示した図である。
【図２】従来の強誘電体のヒステリシス曲線を示した図である。
【図３】従来の強誘電体物質において、二つの安定した状態を説明するための図である。
【図４】従来の強誘電体物質のヒステリシス曲線のサイクルを示した図である。
【図５】従来の加速実験において、初期およびベーキングヒステリシス曲線を示した図である。
【図６】ＭＯＣＶＤ−ＰＺＴ工程で形成された従来の強誘電体キャパシタの走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【図７Ａ】従来の強誘電体キャパシタの製造工程を説明するための図である。
【図７Ｂ】図７Ａの強誘電体キャパシタを示した図である。
【図７Ｃ】図７Ａの強誘電体キャパシタの走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の写真である。
【図７Ｄ】無作為配向されたＰＺＴと１１１面に配向されたＰＺＴ結晶構造の電気的性質を示した図である。
【図８】イリジウム下部電極上に５８０℃と６２０℃とで形成された１２０ｎｍの厚さのＭＯＣＶＤ  ＰＺＴのＸレイ回折パターンを示した図である。
【図９】無作為配向されたＰＺＴと１１１面に配向されたＰＺＴとの信頼性テストの結果を示した図である。
【図１０】無作為配向されたＰＺＴと１１１面に配向されたＰＺＴとの信頼性テストの結果を示した図である。
【図１１】従来のＭＯＣＶＤ  ＰＺＴを実現するための装備を示す図である。
【図１２】従来のＭＯＣＶＤ  ＰＺＴを実現するための装備を示す図である。
【図１３】従来のＭＯＣＶＤ  ＰＺＴを実現するための装備を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態による外部ヒータを具備したＭＯＣＶＤ装置を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態による内部ヒータを具備したＭＯＣＶＤ装置を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態による強誘電体キャパシタを具備した強誘電体メモリ素子の製造方法を説明するための図である。
【図１７】本発明の実施の形態による強誘電体キャパシタを具備した強誘電体メモリ素子の製造方法を説明するための図である。
【図１８】本発明の実施の形態による強誘電体キャパシタを具備した強誘電体メモリ素子の製造方法を説明するための図である。
【図１９】本発明の実施の形態による強誘電体キャパシタを具備した強誘電体メモリ素子の製造方法を説明するための図である。
【図２０】本発明の実施の形態による強誘電体キャパシタを具備した強誘電体メモリ素子の製造方法を説明するための図である。
【図２１】本発明の実施の形態による強誘電体キャパシタを具備した強誘電体メモリ素子の製造方法を説明するための図である。
【図２２】本発明の実施の形態による強誘電体キャパシタを具備した強誘電体メモリ素子の製造方法を説明するための図である。
【図２３】本発明の実施の形態による強誘電体キャパシタを具備した強誘電体メモリ素子の製造方法を説明するための図である。
【図２４】本発明の実施の形態において、イリジウム基底上に成長したＭＯＣＶＤ  ＰＺＴの走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の写真である。
【図２５】本発明の実施の形態において、酸素温度と蒸着温度とによるＭＯＣＶＤ  ＰＺＴ薄膜の結晶パターンを説明するための図である。
【図２６Ａ】本発明の実施の形態において、酸素温度と蒸着温度とＴｉＡｌＮ膜の有無とによるＭＯＣＶＤ  ＰＺＴ薄膜の結晶パターンを説明するための図である。
【図２６Ｂ】図２６Ａの三つのＭＯＣＶＤ  ＰＺＴ薄膜の特性を比較した図である。
【図２７】本発明の実施の形態において、強誘電膜のインプリント特性を示した図である。
【図２８】本発明の実施の形態によるＰＺＴキャパシタと従来のゾル−ゲルＰＺＴキャパシタのアクセス電荷分布を示した図である。
【図２９】本発明の実施の形態によるＰＺＴキャパシタと従来のゾル−ゲルＰＺＴキャパシタとのリテンション特性を示した図である。
【図３０】本発明の実施の形態によるＰＺＴキャパシタと従来のゾル−ゲルキャパシタとのバックエンドプロセッサ劣化を示した図である。
【図３１】本発明の実施の形態において、タングステンプラグと下部電極との間の接触抵抗を示した図である。
【符号の説明】
【００８４】
１００  ウェーハ
１２２  ビットライン
１２６  埋没コンタクトプラグ
１３０  下部電極
１３４  バリヤ膜
１４０  強誘電膜
１５０  上部電極
５００  プロセッサチャンバ
５４０  第１ガス噴射部
５６０  第２ガス噴射部
５７０  パージガス噴射部
【図１】
0004643196.tif 000002
【図２】
0004643196.tif 000003
【図３】
0004643196.tif 000004
【図４】
0004643196.tif 000005
【図５】
0004643196.tif 000006
【図６】
0004643196.tif 000007
【図７Ａ】
0004643196.tif 000008
【図７Ｂ】
0004643196.tif 000009
【図７Ｃ】
0004643196.tif 000010
【図７Ｄ】
0004643196.tif 000011
【図８】
0004643196.tif 000012
【図９】
0004643196.tif 000013
【図１０】
0004643196.tif 000014
【図１１】
0004643196.tif 000015
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0004643196.tif 000020
【図１７】
0004643196.tif 000021
【図１８】
0004643196.tif 000022
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
0004643196.tif 000028
【図２５】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
0004643196.tif 000031
【図２７】
0004643196.tif 000032
【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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