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公開番号2025178747
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-09
出願番号2024085536
出願日2024-05-27
発明の名称半導体装置及びその製造方法
出願人RAMXEED株式会社
代理人個人
主分類H10B 53/30 20230101AFI20251202BHJP()
要約【課題】リーク電流を低減できる半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置100は、イリジウム層12Bと、イリジウム層12B上に設けられ、チタン層、窒化チタン層または窒化酸化チタン層であるチタン含有層12Cと、を含む下部電極12と、前記下部電極12上に設けられたPZT層14と、前記PZT層14上に設けられた上部電極16と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
イリジウム層と、イリジウム層上に設けられ、チタン層、窒化チタン層または窒化酸化チタン層であるチタン含有層と、を含む下部電極と、
前記下部電極上に設けられたＰＺＴ層と、
前記ＰＺＴ層上に設けられた上部電極と、
を備える、半導体装置。
続きを表示（約 870 文字）【請求項２】
前記チタン含有層の厚さは１０ｎｍ以下である、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記チタン含有層は、前記イリジウム層及び前記ＰＺＴ層に接している、請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記下部電極は、窒化チタンアルミニウム層を含み、前記チタン含有層は、前記窒化チタンアルミニウム層上に設けられている、請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項５】
チタン層、窒化チタン層または窒化酸化チタン層であるチタン含有層と、前記チタン含有層上に接して設けられたイリジウム層と、を含む下部電極と、
前記イリジウム層上に接して設けられたＰＺＴ層と、
前記ＰＺＴ層上に設けられた上部電極と、
を備える半導体装置。
【請求項６】
前記イリジウム層の厚さは、１００ｎｍ以下である、請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記下部電極は、窒化チタンアルミニウム層を含み、前記イリジウム層は前記窒化チタンアルミニウム層上に設けられている、請求項５または６に記載の半導体装置。
【請求項８】
イリジウム層と、前記イリジウム層の上または下に設けられ、チタン層、窒化チタン層または窒化酸化チタン層であるチタン含有層と、を含む下部電極を形成し、
前記下部電極上に、前記下部電極上に設けられた第１領域におけるＺｒ濃度とＴｉ濃度の合計に対するＺｒ濃度が前記第１領域上に設けられた第２領域におけるＺｒ濃度とＴｉ濃度の合計に対するＺｒ濃度より高いＰＺＴ層を形成し、
前記ＰＺＴ層を熱処理し、
前記ＰＺＴ層上に上部電極を形成する、
半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記熱処理後における前記第１領域のＺｒ濃度とＴｉ濃度の合計に対するＺｒ濃度は、前記熱処理前における前記第１領域のＺｒ濃度とＴｉ濃度の合計に対するＺｒ濃度より低い、請求項８に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、半導体装置及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
下部電極と上部電極との間に、強誘電体層としてＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ
３
（ＰＺＴ）層を設ける強誘電体キャパシタが知られている（例えば特許文献１及び２）。チタン酸鉛の成長核層上にＰＺＴ層を形成するときに、ＰＺＴ層は下部電極との界面付近が中央部よりＺｒ濃度が低くなる。そこで、ＰＺＴ層における下部電極との界面付近のＺｒ濃度を向上させるため、電極の近くに中央部よりＺｒ濃度の高いＰＺＴ層を下部電極上に形成することが知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００４－２０７６２８号公報
特表２００２－５２１８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
チタン酸鉛の成長核層を用いないときに、下部電極としてイリジウム層を用いて、イリジウム層上にＰＺＴ層を形成すると、下部電極との界面付近におけるＰＺＴ層のＺｒ濃度が、ＰＺＴ層の中央部のＺｒ濃度より高くなる。これにより、下部電極と上部電極との間のリーク電流が増加する。
【０００５】
本開示は、リーク電流を低減できる半導体装置及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】
【０００６】
本開示の実施形態は、イリジウム層と、イリジウム層上に設けられ、チタン層、窒化チタン層または窒化酸化チタン層であるチタン含有層と、を含む下部電極と、前記下部電極上に設けられたＰＺＴ層と、前記ＰＺＴ層上に設けられた上部電極と、を備える、強誘電体キャパシタである。
【０００７】
本開示の実施形態は、チタン層、窒化チタン層または窒化酸化チタン層であるチタン含有層と、前記チタン含有層上に接して設けられたイリジウム層と、を含む下部電極と、前記イリジウム層に接して設けられたＰＺＴ層と、前記ＰＺＴ層上に設けられた上部電極と、を備える強誘電体キャパシタである。
【０００８】
本開示の実施形態は、イリジウム層と、前記イリジウム層の上または下に設けられ、チタン層、窒化チタン層または窒化酸化チタン層であるチタン含有層と、を含む下部電極を形成し、前記下部電極上に、前記下部電極上に設けられた第１領域におけるＺｒ濃度とＴｉ濃度の合計に対するＺｒ濃度が前記第１領域上に設けられた第２領域におけるＺｒ濃度とＴｉ濃度の合計に対するＺｒ濃度より高いＰＺＴ層を形成し、前記ＰＺＴ層を熱処理し、前記ＰＺＴ層上に上部電極を形成する、半導体装置の製造方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、リーク電流を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、第１実施形態に係る強誘電体キャパシタの断面図である。
図２は、比較形態に係る強誘電体キャパシタの断面図である。
図３は、実験１における各サンプルのＺｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）を示す図である。
図４は、第１実施形態の強誘電体キャパシタの製造方法を示すフローチャートである。
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、第１実施形態の製造方法を示す断面図である。
図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、実験２におけるリーク電流の累積確率分布を示す図である。
図７は、第１実施形態の第１変形例に係る強誘電体キャパシタの断面図である。
図８は、第１実施形態の第１変形例の強誘電体キャパシタの製造方法を示すフローチャートである。
図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、第１実施形態の第１変形例の製造方法を示す断面図である。
図１０は、第２実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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