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公開番号2025058722
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-09
出願番号2023168840
出願日2023-09-28
発明の名称強誘電体メモリーおよびその製造方法
出願人三菱ケミカル株式会社,ジェレスト, インコーポレイテッド
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H10B 53/30 20230101AFI20250402BHJP()
要約【課題】強誘電体層材料としてPZTまたはPLZT材料を用いた場合でも、α線量の発生を抑えた強誘電体メモリーおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】強誘電体層を有するキャパシタとトランジスタとを含有する強誘電体メモリーであって、
前記キャパシタの強誘電体層の材料がPZTまたはPLZTを含み、
前記PZTまたはPLZT中の鉛の同位体²⁰⁸Pbと²⁰⁶Pbとの比(²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb)が2.5以上であり、
前記トランジスタおよび/または前記キャパシタがスズ化合物を有するレジストによりパターン化されている。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
強誘電体層を有するキャパシタとトランジスタとを含有する強誘電体メモリーであって、
前記キャパシタの強誘電体層の材料がＰＺＴまたはＰＬＺＴを含み、
前記ＰＺＴまたはＰＬＺＴ中の鉛の同位体
208
Ｐｂと
206
Ｐｂとの比（
208
Ｐｂ／
206
Ｐｂ）が２．５以上であり、
前記トランジスタおよび／または前記キャパシタがスズ化合物を有するレジストによりパターン化されている、強誘電体メモリー。
続きを表示（約 810 文字）【請求項２】
前記ＰＺＴまたはＰＬＺＴのα線放出量が０．０２ｃｐｈ／ｃｍ
2
以下である、請求項１記載の強誘電体メモリー。
【請求項３】
前記レジスト中の鉛の含有量が１ｐｐｂ以下である、請求項１記載の強誘電体メモリー。
【請求項４】
前記レジスト中のクロム、マンガン、鉄、ニッケル、銅の含有量がそれぞれ１０ｐｐｂ以下である、請求項１記載の強誘電体メモリー。
【請求項５】
前記スズ化合物が、酸化スズ（IV）を含む請求項１に記載の強誘電体メモリー。
【請求項６】
前記スズ化合物の前駆体が、下記の化学式（１）または（２）で示される、請求項１記載の強誘電体メモリー。
（化１）
Ｒ
p
ＳｎＸ
m
…（１）
［前記Ｒはハロゲン原子で置換されていてもよい炭化水素基であり、ｐは０または１である。Ｘは加水分解性置換基であり、ｍは１～４の整数である。ただし、ｍ＋ｐは２または４である。］
（化２）
ＳｎＸａ
4
…（２）
［前記Ｘａが加水分解性置換基であり、好ましくはアルコキシ基かジアルキルアミノ基である。］
【請求項７】
前記スズ化合物の前駆体が、テトラキス（ジメチルアミノ）スズおよび／またはイソプロピルトリス（ジメチルアミノ）スズである、請求項６記載の強誘電体メモリー。
【請求項８】
前記スズ化合物の前駆体の純度がスズ原子換算で９７モル％以上である、請求項１記載の強誘電体メモリー。
【請求項９】
請求項１の強誘電体メモリーの製造方法において、前記レジストをマスクとして前記トランジスタおよび／または前記キャパシタがＥＵＶによって露光されパターン化される工程を含む、強誘電体メモリーの製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に半導体装置の製造に係り、特に鉛由来のα線を生じにくい強誘電体層を有する不揮発性半導体メモリーのキャパシタの製造に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
不揮発性半導体メモリーはコンピューター等の高速主記憶装置として広く使われている。これらは揮発性の記憶装置であり、これに対し、最近では不揮発記憶装置として、フローティングゲート電極に情報を電荷の形で蓄積するフラッシュメモリー等が使われていることが多い。
【０００３】
近年は情報を強誘電体層の自発分極の形で記憶する強誘電体メモリー（Ferroelectric Random Access Memory、以下「ＦｅＲＡＭ」と称することがある）が製造されている。かかるＦｅＲＡＭでは、トランジスタと強誘電体キャパシタとを有するメモリセル構成であり、具体的には、トランジスタがＤＲＡＭの場合と同様に単一のＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）よりなり、キャパシタ中の誘電体層をＰＺＴ：ジルコン酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ
x
・Ｔｉ
x
）Ｏ
3
）あるいはＰＬＺＴ：ランタンドープジルコン酸チタン酸鉛（（Ｐｂ
y
・Ｌａ
y
）（Ｚｒ
x
・Ｔｉ
x
）Ｏ
3
）、さらには、タンタル酸ビスマス酸ストロンチウム：ＳＢＴ（ＳｒＢｉ
2
Ｔａ
2
Ｏ
3
）等の強誘電体に置き換えた構成を有しており、高い集積密度での集積が可能である（なお、前記ｘ、ｙはそれぞれ正数であり、互いに同一であっても異なっていてもよい）。
【０００４】
また、ＦｅＲＡＭは電界の印加により強誘電体キャパシタの自発分極を制御するため、フラッシュメモリー等に比べて書き込み速度が１０００倍あるいはそれ以上速くなり、また消費電力が約１／１０以下に低減される有利な特徴を有している。さらにトンネル酸化膜を使う必要がないため寿命も長く、フラッシュメモリーの１０万倍の書き換え回数を確保できると考えられる。
【０００５】
従来、このようなＦｅＲＡＭに使われる強誘電体層の形成においてスパッタリングやＭＯＣＶＤ法は不可欠の技術であり、特に強誘電体層を形成する場合、ＰｂやＳｒ，Ｚｒ，Ｔｉ等の金属元素を含む原料を供給する必要がある。近年は微細化するためスパッタリングは使用されず、金属元素の有機金属原料を使ったＭＯＣＶＤ法が専ら使用される（例えば、特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
国際公開第２０２２／１９０８１７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、強誘電体層材料として通常のＰＺＴまたはＳＢＴを用いて強誘電体メモリーのデバイスを作製すると、α線の入射によりメモリーが誤動作を引き起こすソフトエラーが問題となっている。
【０００８】
一方、半導体デザインの進化は、半導体基板材上にこれまでにないほど微細なフィーチャを形成する必要性があり、個々のフィーチャは、約２２ナノメータ（ｎｍ）以下であり、場合によっては１０ｎｍ未満でありうる。かかる微細フィーチャを有するデバイスの製造における１つの課題は、十分な解像度を有するフォトリソグラフィマスクを確実に、かつ再現性よく形成する能力である。光の波長より小さいフィーチャサイズを実現することは、マルチパターニング等の複雑な高解像度化技術の使用が必要である。よって、１０ｎｍから１５ｎｍ（例えば、１３．５ｎｍ）の波長を有する極紫外放射線（ＥＵＶ）等のより短い波長光を用いるフォトリソグラフィ技術の開発は重要性を持つ。
【０００９】
従来の有機化学増幅型レジスト（ＣＡＲ）は、特に、ＥＵＶ領域で低吸着係数を有し、光活性化化学種の拡散のぼやけまたはラインエッジの粗さが発生する可能性があるため、ＥＵＶリソグラフィで用いられるときに潜在的な欠点を有する。したがって、薄い厚み、より優れた吸光度、およびより優れたエッチング耐性という特性を有する改良されたＥＵＶフォトレジスト材料の必要性が残る。
【００１０】
そこで、本発明ではこのような背景の下において、強誘電体層材料としてＰＺＴまたはＰＬＺＴを用いた場合でもα線による誤動作が抑制されると共に、高精細化された強誘電体メモリーおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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