반도체 장치의 제조 방법 document_id A220623066280

최근, 디지털 기술의 진전에 따라, 대용량의 데이터를 고속으로 처리하거나 보존하는 경향이 높아지고 있다. 이 때문에, 전자 기기에 사용되는 반도체 장치의 고집적화 및 고성능화가 요구되고 있다. 그래서, 반도체 기억 장치에 관해서는, 예컨대 DRAM의 고집적화를 실현하기 위해, DRAM을 구성하는 용량 소자(커패시터)의 용량 절연막으로서, 종래 이용되어 온 규소 산화물이나 규소 질화물 대신에, 강유전체 재료나 고유전률 재료를 이용하는 기술이 널리 연구 개발되기 시작하고 있다. 또한, 보다 저전압이며 고속에서의 기록 동작이나 판독 동작이 가능한 불휘발성 RAM을 실현하기 위해, 용량 절연막으로서, 자발 분극 특성을 갖는 강유전체를 이용하는 기술도 활발히 연구 개발되고 있다. 이러한 반도체 기억 장치는, 강유전체 메모리(FeRAM: Ferroelectric Random Access Memory)라고 칭해진다. 강유전체 메모리에는, 강유전체막이 용량 절연막으로서 1쌍의 전극 사이에 끼워져 구성되는 강유전체 커패시터가 구비되어 있다. 그리고 강유전체 메모리에서는, 강유전체막의 히스테리시스 특성을 이용하여 정보를 기억한다. 이 강유전체막은, 전극 간의 인가 전압에 따라 분극을 일으키고, 인가 전압이 제거되더라도 자발 분극 특성을 갖는다. 또한, 인가 전압의 극성을 반전하면, 강유전체막의 자발 분극의 극성도 반전한다. 따라서, 이 자발 분극을 검출하면, 정보를 판독할 수 있다. 강유전체 메모리는 플래시 메모리에 비해 저전압으로 동작하여, 전력 절약화이며 고속인 기록 동작이 가능하다. 강유전체 메모리는, 그 구조에 의해 플래너형과 스택형으로 크게 구별된다. 전자의 플래너형 강유전체 메모리는, 강유전체 커패시터의 상부 전극 및 하부 전극의 전기적 접속을 상측으로부터 취하는 구조이다. 후자의 스택형 강유전체 메모리는, 강유전체 커패시터의 상부 전극의 전기적 접속을 상측으로부터 취하고, 하부 전극의 전기적 접속을 하측에 위치하는 도전성 플러그를 통해 취하는 구조이다. 최근에는, 강유전체 메모리에 있어서도, 다른 반도체 디바이스와 마찬가지로, 한층 더 고집적화나 고성능화가 요청되고 있고, 금후 더욱 더 메모리 셀의 미세화가 필요해진다. 이 메모리 셀의 미세화에는, 플래너형의 구조 대신에, 스택형의 구조를 채용하는 것이 유효함이 알려져 있다. 또한, 강유전체 커패시터의 커패시터막인 강유전체막에는, 그 결정성이 열화되지 않고서 우수한 강유전체 특성을 갖는 것이 요구되고 있다. 그러나, 스퍼터링법 등을 이용하여 강유전체막 상에 상부 전극을 성막할 때나, 강유전체막을 에칭에 의해 패터닝할 때에는, 강유전체막이 물리적인 손상을 받는다. 이 결과, 강유전체막의 결정 구조의 일부가 파괴되어, 강유전체막 특성이 열화된다. 그래서, 종래의 스택형 강유전체 메모리의 제조 방법에 있어서는, 상부 전극막, 강유전체막 및 하부 전극막 등을 패터닝하여 강유전체 커패시터를 형성한 후에, 강유전체막의 결정 구조의 회복을 도모할 목적으로, 산소 가스의 분위기 중에서 어닐링 처리를 행하도록 하고 있다. 그러나, 스택형 강유전체 메모리의 경우, 도전성 플러그 상에 형성된 각 막에 대하여 일괄적으로 에칭을 행하여 강유전체 커패시터를 형성하기 때문에, 해당 강유전체 커패시터의 형성 후에 전술한 산소 가스의 분위기 중에서 어닐링 처리를 행하면, 층간 절연막의 계면을 통하여 산소가 도전성 플러그에 침입하여, 도전성 플러그가 산화된다고 하는 문제점이 발생한다. 이 도전성 플러그의 산화는, 배선 저항의 증대를 초래하는 요인이 된다. 이 문제점을 해소하기 위해, 하기의 특허 문헌 1에는, 강유전체 커패시터의 패터닝시에, 하부 전극 이하의 막을 패터닝하지 않고서 남겨둔 상태로, 전술한 산소 가스의 분위기 중에서 어닐링 처리를 행하는 기술이 개시되어 있다. [특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2004-356464호 공보