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CN1469477A - 容量元件及其制造方法 - Google Patents

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CN1469477A
CN1469477A CNA031362915A CN03136291A CN1469477A CN 1469477 A CN1469477 A CN 1469477A CN A031362915 A CNA031362915 A CN A031362915A CN 03136291 A CN03136291 A CN 03136291A CN 1469477 A CN1469477 A CN 1469477A
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CN
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dielectric film
high dielectric
hydrogen
ferroelectric
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CNA031362915A
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三河巧
十代勇治
林慎一郎
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

提供一种容量元件及其制造方法。所述容量元件是在半导体基板100形成的层间绝缘膜101上形成容量元件,是由白金组成的下面电极102、吸留氢气的元素比如钛元素包含在结晶粒界面、晶格间的位置或空穴的SBT(SrTaBiO)组成的容量绝缘膜103、由白金组成的上面电极104等的层叠体所组成。即使是对强电介质电容实施氢气气氛中的热处理,构成容量绝缘膜的强电介质膜或高电介质膜的极化特性不降低。

Description

容量元件及其制造方法
技术领域
本发明涉及具有强电介质膜或高电介质膜所组成的容量绝缘膜的容量元件,尤其涉及作为强电介质存储器或高电介质存储器利用的容量元件及其制造方法。
背景技术
作为强电介质存储器已经开始批量生产平面型结构的1千位~64千位(Kbit)的小容量的存储器,最近是使用堆栈型结构的256千位~4兆位(Mbit)的大容量成为开发研究的中心。为了实现堆栈型的强电介质存储器,必须大幅度地提高集成度进而实现强电介质存储器的微细化,为此,形成强电介质电容器的工序、形成晶体管的工序和形成配置电线工序的工序之间的互相匹配是重要的。
为此,例如利用W-CVD的埋入触点技术、或为了恢复晶体管特性而进行的氢气气氛中的热处理技术所代表一样,多在氢气气氛中处理的半导体工序中,强电介质电容器会不会被还原、强电介质膜的极化特性是否维持,成为课题。
图18是表示对由Pt组成的下面电极、SBT组成的容量绝缘膜以及具有Pt上面电极的强电介质电容器进行半导体装置的配置电线工序中经常使用的氢气气氛中的400℃以下的热处理情形时的极化量降低程度。图18中,纵坐标表示极化量2Pr(μC/cm2),横坐标表示氢气的混合比率。
从图18可以清楚,氢气的混合比率在0.001%时开始恶化,氢气的混合比率变为0.5%时,完全短路。由此可以知道:强电介质膜对氢气多么敏感。
以往,如特开平11-8355号公报所公开,一般采用氢气阻挡膜来覆盖强电介质电容器的结构。这是利用Al2O3为代表的氢气阻挡膜,可以遮断形成强电介质电容器以后,半导体工序中产生的氢气的扩散,从而可以防止降低强电介质膜极化量的技术。作为利用氢气阻挡膜的强电介质电容器的被覆技术,强电介质电容器完全被覆的结构,其效果最大。这样,可以防止由于氢气的强电介质电容器的极化特性的降低,实现高度集成的强电介质存储器或高电介质存储器。
下面,结合图19说明周围完全被覆结构的以往的强电介质电容器。
如图19所示,形成有存储单元晶体管(省略图示)的半导体基板200上形成第一层间绝缘膜201,在该第一层间绝缘膜201上形成第一氢气阻挡膜202。在第一氢气阻挡膜202上形成下面电极203、由强电介质膜组成的容量绝缘膜204和上面电极205所构成的强电介质电容器,该强电介质电容器的上表面和侧面利用第二氢气阻挡膜206来覆盖。这样,强电介质电容器的周围由第一氢气阻挡膜202和第二氢气阻挡膜206完全覆盖。
覆盖第二氢气阻挡膜206以形成第二层间绝缘膜207,该第二层间绝缘膜207上通过阻挡层208形成金属配线209。穿通第一层间绝缘膜201和第一氢气阻挡膜202,并延伸形成第一触点插头211,该第一触点插头211连接存储单元晶体管和下面电极203。另外,穿通第二层间绝缘膜207第二氢气阻挡膜206,并延伸形成第二触点插头212,该第二触点插头212连接上面电极205和金属配线209。
因为以往的强电介质电容器的周围是被第一氢气阻挡膜202和第二氢气阻挡膜206完全覆盖,所以即使是对强电介质电容器实施还原性气氛中的热处理,也可以抑制氢气扩散到容量绝缘膜14,可以减少构成容量绝缘膜204的强电介质膜的极化特性的恶化。
在所述的以往的例子中,强电介质电容器是完全被氢气阻挡层覆盖,但是,为了削减工序数目、降低成本和集成化的简单,也有利用氢气阻挡膜来只覆盖强电介质电容器的上表面的结构。
但是,本发明人对所述的、周围被氢气阻挡膜覆盖的强电介质电容器实施了还原性气氛中的热处理,结果发现:不能完全防止构成容量绝缘膜的强电介质膜的极化特性的恶化。
图20是表示对周围被氢气阻挡膜覆盖的强电介质电容器实施氢气气氛中的热处理前后的强电介质电容器特性的测定结果。这个实验是在图19所示的结构中,对于下面电极13为利用Pt/IrOx/Ir/TiAlN的叠层膜、容量绝缘膜14为SBTN膜、上面电极15为Pt膜、第一氢气阻挡膜12为等离子氮化硅膜、第二氢气阻挡膜16为 氧化钛铝膜的强电介质电容器实施了4%氢气气氛中的热处理的结果。图20中,2Pr是表示极化量(μC/cm2),Pnv是表示没有施加电压的状态延续充分长时间时的饱和极化量(μC/cm2),BVF是表示强电介质电容器上通过10-7A/cm2的电流时的击穿电压(V)。
考虑图18所示的实验结果,在图20所示的实验中可以知道:0.001%以下的氢气进入到强电介质膜、并进入到强电介质膜的氢气的浓度被稀释为氢气阻挡膜浓度的四千分之一。另外,在图20所示的实验中可以知道:即使是利用氢气阻挡膜覆盖强电介质电容器,也不能完全防止强电介质膜的恶化。
发明内容
因此,本发明人研究氢气进入强电介质膜的路线的结果,就知道:氢气通过三个通路扩散到强电介质膜,既,这三个通路是通过第一触点插头(conduct plug)211和第二触点插头212的第一扩散通路、通过第一氢气阻挡膜202与第二氢气阻挡膜206的邻接面形成的第二扩散通路、以及由于第一氢气阻挡膜202对底子的台阶所引起的结晶性变坏的第一氢气阻挡膜202的结晶粒界面形成的第三通路。
特别是对于通过触点插头的第一扩散通路,在上面电极的正上方和下面电极的正下方可以设置导电性氢气阻挡膜,但其以外的部分中,提高阶差部位的结晶性以及细密的氢气阻挡膜之间提高密接性是非常难于解决的问题。
如所述,即使是利用氢气阻挡膜完全覆盖强电介质电容器的周围,如果实施对强电介质电容器的还原性气氛中的热处理,不能完全防止构成容量绝缘膜的强电介质膜的极化特性恶化。
鉴于所述,本发明的目的在于:即使是对于强电介质电容器实施还原性气氛中的热处理,可以可靠地防止构成容量绝缘膜的强电介质膜或高电介质膜的极化特性恶化。
为了达到所述目的,有关本发明的容量元件是由下面电极、形成在下面电极的强电介质膜或高电介质膜所组成的容量绝缘膜、形成在容量绝缘膜上的下面电极所组成的层叠体,在容量绝缘膜中包含吸留氢气的元素。
根据本发明的容量元件,对于下面电极、强电介质膜或高电介质膜组成的容量绝缘膜、上面电极的层叠体所组成的容量元件,实施氢气气氛中的热处理,如果氢气进入到容量绝缘膜,因为进入的氢气被吸留氢气的元素所吸留,所以可以防止由于氢气的容量绝缘膜的极化特性的恶化。
有关本发明的容量元件中,吸留氢气的元素最好是被包含在容量绝缘膜的结晶粒界面、晶格之间位置或空穴。
如果这样的话,进入到容量绝缘膜的氢气可靠地吸留在吸留氢气的元素,因此,可以可靠地防止由于氢气的容量绝缘膜的极化特性的恶化。
有关本发明的容量元件中,吸留氢气的元素最好是和氧结合的元素的状态。
如果这样的话,因为进入到容量绝缘膜的氢气首先离解氧气,还原吸留氢气的元素,氢气消耗在还原吸留氢气的元素,更有效地防止由于氢气的容量绝缘膜的极化特性的恶化。
有关本发明的容量元件中,容量绝缘膜是由SBT(SrTaBiO)而成,吸留氢气的元素最好是Sc、Ti、V、Y、Zr、Nb和La中的至少一种。
如果这样的话,因为这些元素的吸留氢气的能力高,所以如果包含在SBT组成的容量绝缘膜内时,可以更有效地防止由于氢气而引起的容量绝缘膜的极化特性的恶化。
有关本发明的容量元件最好是还包括覆盖层叠体的至少一部分的氢气阻挡膜。
如果这样的话,气氛中的大部分氢气被氢气阻挡膜所阻止,不能进入到容量元件,同时因为通过氢气阻挡膜中的被覆形状不好的地点中产生的结晶粒界面、或通过氢气阻挡膜之间的接合面而进入容量绝缘膜的氢气被吸留氢气的元素所吸留,所以可以更有效地防止由于氢气的容量绝缘膜的极化特性的恶化。
有关本发明第一容量元件的制造方法包括:在半导体基板上形成层叠体的形成工序,其中所述层叠体由下面电极、所述下面电极上形成的包含吸留氢气元素的强电介质膜或高电介质膜所组成的容量绝缘膜、形成在所述容量绝缘膜上的上面电极所组成;对所述容量绝缘膜实施热处理,使所述强电介质膜或所述高电介质膜结晶化的同时,使所述吸留氢气的元素布置在所述强电介质膜或所述高电介质膜的结晶粒界面、晶格之间位置或空穴的工序。
有关本发明第二容量元件的制造方法包括:在半导体基板上形成下面电极或成为下面电极的第一导电膜之后,在下面电极或第一导电膜上沉积包含吸留氢气元素的强电介质膜或高电介质膜的工序;对强电介质膜或高电介质膜实施热处理,使强电介质膜或所述高电介质膜结晶化的同时,使吸留氢气的元素布置在所述强电介质膜或所述高电介质膜的结晶粒界面、晶格之间位置或空穴的工序;在结晶化的强电介质膜或高电介质膜上沉积第二导电膜的工序;对第二导电膜进行图案形成,形成上面电极的工序;对结晶化的强电介质膜或高电介质膜进行图案形成,形成容量绝缘膜的工序。
有关本发明第三容量元件的制造方法包括:在半导体基板上形成下面电极或成为下面电极的第一导电膜之后,在下面电极或第一导电膜上沉积包含吸留氢气元素的强电介质膜或高电介质膜的工序;在强电介质膜或高电介质膜上沉积第二导电膜的工序;对强电介质膜或高电介质膜实施热处理,使强电介质膜或高电介质膜结晶化的同时,使吸留氢气的元素布置在强电介质膜或所述高电介质膜的结晶粒界面、晶格之间位置或空穴的工序;把第二导电膜进行图案形成,形成上面电极的工序;把结晶化的强电介质膜或高电介质膜进行图案形成,形成容量绝缘膜的工序。有关本发明第四容量元件的制造方法包括:在半导体基板上形成下面电极或成为下面电极的第一导电膜之后,在下面电极或第一导电膜上沉积包含吸留氢气元素的强电介质膜或高电介质膜的工序;对强电介质膜或高电介质膜实施热处理,使强电介质膜或高电介质膜结晶化的同时,使吸留氢气的元素布置在强电介质膜或高电介质膜的结晶粒界面、晶格之间位置或空穴的工序;把结晶化的强电介质膜或高电介质膜进行图案形成,形成容量绝缘膜的工序;在容量绝缘膜上沉积第二导电膜的工序;把第二导电膜进行图案形成,形成上面电极的工序。
有关本发明第五容量元件的制造方法包括:在半导体基板上形成下面电极或成为下面电极的第一导电膜之后,在下面电极或第一导电膜上沉积包含吸留氢气元素的强电介质膜或高电介质膜的工序;把强电介质膜或高电介质膜进行图案形成,形成容量绝缘膜的工序;对容量绝缘膜实施热处理,使强电介质膜或高电介质膜结晶化的同时,使吸留氢气的元素布置在强电介质膜或高电介质膜的结晶粒界面、晶格之间位置或空穴的工序;在结晶化的强电介质膜或高电介质所在的容量绝缘膜上沉积第二导电膜的工序;把第二导电膜进行图案形成,形成上面电极的工序。
有关本发明第六容量元件的制造方法包括:在半导体基板上形成层叠体的工序,其中所述层叠体由下面电极、下面电极上形成的包含吸留氢气的元素层、形成在吸留氢气元素层上的强电介质膜或高电介质膜所组成的容量绝缘膜、形成在容量绝缘膜的上面电极所组成;对容量绝缘膜实施热处理,使强电介质膜或高电介质膜结晶化的同时,使吸留氢气的元素布置在强电介质膜或所述高电介质膜的结晶粒界面、晶格之间位置或空穴的工序。
有关本发明第七容量元件的制造方法包括:在半导体基板上形成下面电极或成为下面电极的第一导电膜之后,在下面电极或第一导电膜上沉积包含吸留氢气元素的吸留氢气的元素层的工序;在吸留氢气的元素层上沉积强电介质膜或高电介质膜的工序;对强电介质膜或高电介质膜实施热处理,使强电介质膜或高电介质膜结晶化的同时,使吸留氢气元素层所包含的吸留氢气元素布置在强电介质膜或高电介质膜的结晶粒界面、晶格之间位置或空穴的工序;在结晶化的强电介质膜七或高电介质膜上沉积第二导电膜的工序;把第二导电膜进行图案形成,形成上面电极的工序;把结晶化的强电介质膜或高电介质膜进行图案形成,形成容量绝缘膜的工序。
有关本发明第八容量元件的制造方法包括:在半导体基板上形成下面电极或成为下面电极的第一导电膜之后,在下面电极或第一导电膜上沉积包含吸留氢气元素的吸留氢气的元素层的工序;在吸留氢气的元素层上沉积强电介质膜或高电介质膜的工序;在强电介质膜或高电介质膜上形成第二导电膜的工序;对强电介质膜或高电介质膜实施热处理,使强电介质膜或高电介质膜结晶化的同时,使吸留氢气元素层所包含的吸留氢气元素布置在强电介质膜或高电介质膜的结晶粒界面、晶格之间位置或空穴的工序;把第二导电膜进行图案形成,形成上面电极的工序;把结晶化的强电介质膜或高电介质膜进行图案形成,形成容量绝缘膜的工序。
有关本发明第九容量元件的制造方法包括:在半导体基板上形成下面电极或成为下面电极的第一导电膜之后,在下面电极或第一导电膜上沉积包含吸留氢气元素的吸留氢气的元素层的工序;在吸留氢气的元素层上沉积强电介质膜或高电介质膜的工序;对强电介质膜或高电介质膜实施热处理,使强电介质膜或高电介质膜结晶化的同时,使吸留氢气元素层所包含的吸留氢气的元素布置在强电介质膜或高电介质膜的结晶粒界面、晶格之间位置或空穴的工序;把结晶化的强电介质膜或高电介质膜进行图案形成,形成容量绝缘膜的工序;在容量绝缘膜上沉积第二导电膜的工序;把第二导电膜进行图案形成,形成上面电极的工序。
有关本发明第十容量元件的制造方法包括:在半导体基板上形成下面电极或成为下面电极的第一导电膜之后,在下面电极或第一导电膜上沉积包含吸留氢气元素的吸留氢气的元素层的工序;在吸留氢气的元素层上沉积强电介质膜或高电介质膜的工序;把强电介质膜进行图案形成,形成容量绝缘膜的工序;对容量绝缘膜实施热处理,使强电介质膜或高电介质膜结晶化的同时,使吸留氢气元素层所包含的吸留氢气的元素布置在强电介质膜或高电介质膜的结晶粒界面、晶格之间位置或空穴的工序;在结晶化的强电介质膜或高电介质膜所在的容量绝缘膜上沉积第二导电膜的工序;把第二导电膜进行图案形成,形成上面电极的工序。
有关本发明第十一容量元件的制造方法包括:在半导体基板上形成层叠体的工序,其中所述层叠体由下面电极、形成在下面电极的强电介质膜或高电介质膜所组成的容量绝缘膜、在容量绝缘膜上形成的包含吸留氢气元素的吸留氢气的元素层、在吸留氢气的元素层上形成的上面电极所组成;对容量绝缘膜实施热处理,使强电介质膜或高电介质膜结晶化的同时,使吸留氢气元素层所包含的吸留氢气的元素布置在强电介质膜或高电介质膜的结晶粒界面、晶格之间位置或空穴的工序。
有关本发明第十二容量元件的制造方法包括:在半导体基板上形成下面电极或成为下面电极的第一导电膜之后,在下面电极或第一导电膜上沉积强电介质膜或高电介质膜的工序;在强电介质膜或高电介质膜上沉积包含吸留氢气元素的吸留氢气的元素层的工序;对强电介质膜或高电介质膜实施热处理,使强电介质膜或高电介质膜结晶化的同时,使吸留氢气元素层所包含的吸留氢气的元素布置在强电介质膜或高电介质膜的结晶粒界面、晶格之间位置或空穴的工序;在结晶化的强电介质膜或高电介质膜上沉积第二导电膜的工序;把二导电膜进行图案形成,形成上面电极的工序;把结晶化的强电介质膜或高电介质膜进行图案形成,形成容量绝缘膜的工序。
有关本发明第十三容量元件的制造方法包括:在半导体基板上形成下面电极或成为下面电极的第一导电膜之后,在下面电极或第一导电膜上沉积强电介质膜或高电介质膜的工序;在强电介质膜或高电介质膜上沉积包含吸留氢气元素的吸留氢气的元素层的工序;在吸留氢气的元素层上沉积第二导电膜的工序;对强电介质膜或高电介质膜实施热处理,使强电介质膜或高电介质膜结晶化的同时,使吸留氢气的元素层所包含的吸留氢气的元素布置在强电介质膜或高电介质膜的结晶粒界面、晶格之间位置或空穴的工序;把第二导电膜进行图案形成,形成上面电极的工序;把结晶化的强电介质膜或高电介质膜进行图案形成,形成容量绝缘膜的工序。
有关本发明第十四容量元件的制造方法包括:在半导体基板上形成下面电极或成为下面电极的第一导电膜之后,在下面电极或第一导电膜上沉积强电介质膜或高电介质膜的工序;在强电介质膜或高电介质膜上沉积包含吸留氢气元素的吸留氢气的元素层的工序;对强电介质膜或高电介质膜实施热处理,使强电介质膜或所述高电介质膜结晶化的同时,使吸留氢气的元素层所包含的吸留氢气的元素布置在强电介质膜或高电介质膜的结晶粒界面、晶格之间位置或空穴的工序;把结晶化的所述强电介质膜或高电介质膜进行图案形成,形成容量绝缘膜的工序;在容量绝缘膜上沉积第二导电膜的工序;把第二导电膜进行图案形成,形成上面电极的工序。
有关本发明第十五容量元件的制造方法包括:在半导体基板上形成下面电极或成为下面电极的第一导电膜之后,在下面电极或第一导电膜上沉积强电介质膜或高电介质膜的工序;在强电介质膜或高电介质膜上沉积包含吸留氢气元素的吸留氢气的元素层的工序;把强电介质膜或高电介质膜进行图案形成,形成容量绝缘膜的工序;对容量绝缘膜实施热处理,使强电介质膜或所述高电介质膜结晶化的同时,使吸留氢气的元素层所包含的吸留氢气的元素布置在强电介质膜或高电介质膜的结晶粒界面、晶格之间位置或空穴的工序;在强电介质膜或高电介质膜的结晶化所在的容量绝缘膜上沉积第二导电膜的工序;把第二导电膜进行图案形成,形成上面电极的工序。
有关本发明第十六容量元件的制造方法包括:在半导体基板上形成层叠体的工序,其中所述层叠体由下面电极、形成在下面电极上的强电介质膜或高电介质膜所组成的容量绝缘膜、形成在容量绝缘膜上的上面电极所组成;覆盖层叠体地沉积包含吸留氢气元素的吸留氢气的元素层的工序;对容量绝缘膜实施热处理,使强电介质膜或高电介质膜结晶的同时,使吸留氢气的元素布置在强电介质膜或高电介质膜的结晶粒界面、晶格之间位置或空穴的工序。
根据有关本发明第一~第十六容量元件的制造方法,对容量绝缘膜实施热处理,使强电介质膜或高电介质膜结晶化的同时,使吸留氢气的元素层所包含的吸留氢气的元素布置在强电介质膜或高电介质膜的结晶粒界面、晶格之间位置或空穴,因此,如果对由下面电极、强电介质膜或高电介质膜组成的容量绝缘膜、上面电极所组成的层叠体容量元件实施氢气气氛中的热处理,而氢气进入到容量绝缘膜时,进入的氢气就被吸留氢气的元素所吸留,所以可以防止由于氢气的容量绝缘膜的极化特性恶化。
有关本发明第一~第十六容量元件的制造方法最好是还包括形成氢气阻挡层的工序,该氢气阻挡层覆盖下面电极、容量绝缘膜和上面电极所组成的层叠体的至少一部分。
如果这样的话,利用氢气阻挡层可以阻止气氛中的大部分氢气,不能进入到容量元件,并且,通过氢气阻挡膜的被覆形状不好的地点产生的结晶粒界面、或通过氢气阻挡膜之间接合界面而进入到容量绝缘膜的氢气被吸留氢气的元素所吸留,因此,更有效地防止由于氢气的容量绝缘膜的极化特性恶化。
附图说明
图1是有关实施例1的容量元件的剖面图。
图2是表示对有关实施例1的容量元件实施0.01%氢气浓度气氛中的热处理以后的极化特性图。
图3是有关实施例2的容量元件的剖面图。
图4(a)~(d)是表示有关实施例3的容量元件制造方法的图。
图5(a)~(c)是表示有关实施例3的容量元件制造方法的图。
图6(a)~(d)是表示有关实施例4的容量元件制造方法的图。
图7(a)~(c)是表示有关实施例4的容量元件制造方法的图。
图8(a)~(c)是表示有关实施例5的容量元件制造方法的图。
图9(a)~(c)是表示有关实施例5的容量元件制造方法的图。
图10(a)~(e)是表示有关实施例6的容量元件制造方法的图。
图11(a)~(c)是表示有关实施例7的容量元件制造方法的图。
图12(a)~(c)是表示有关实施例7的容量元件制造方法的图。
图13(a)~(e)是表示有关实施例8的容量元件制造方法的图。
图14(a)~(c)是表示有关实施例9的容量元件制造方法的图。
图15(a)~(c)是表示有关实施例9的容量元件制造方法的图。
图16(a)~(c)是表示有关实施例10的容量元件制造方法的图。
图17(a)~(c)是表示有关实施例10的容量元件制造方法的图。
图18是对具有由Pt组成的下面电极、由SBT组成的容量绝缘膜和由Pt组成的上面电极的强电介质电容实施氢气气氛中的400℃热处理之后,表示极化特性降低比例的图。
图19是以往强电介质电容的剖面图。
图20是表示对周围被氢气阻挡层覆盖的强电介质电容实施氢气气氛中的热处理前后的强电介质电容的极化特性。
图中,
10、半导体基板            11、层间绝缘膜
12、触点插头              13A、下面电极
14、绝缘膜                15、强电介质膜
15A、容量绝缘膜           16B、结晶化的容量绝缘膜
16、第二导电膜            16A、上面电极
17、氢气阻挡膜            20、半导体基板
21、层间绝缘膜            22、第一氢气阻挡膜
23、触点插头              24A、下面电极
25、绝缘膜                26、强电介质膜
26A、容量绝缘膜           26B、结晶化的容量绝缘膜
27、第二导电膜            27A、下面电极
28、第二氢气阻挡膜        30、半导体基板
31、层间绝缘膜            32触点插头
33A、下面电极             34、绝缘膜
35、强电介质膜            35A、容量绝缘膜
35B、结晶化的容量绝缘膜   36、第二导电膜
36A、上面电极             40、半导体基板
41、层间绝缘膜            42、触点插头
43A、下面电极             44、绝缘膜
45、吸留氢气元素含有膜    46、强电介质膜
46A、容量绝缘膜           46B、结晶化的容量绝缘膜
47、第二导电膜            47A、上面电极
50、半导体基板            51、层间绝缘膜
52、触点插头              53A、下面电极
54、绝缘膜                55、吸留氢气元素含有膜
56、强电介质膜            56A、容量绝缘膜
56B、结晶化的容量绝缘膜   57、第二导电膜
57A、上面电极             60、半导体基板
61、层间绝缘膜            62、触点插头
63A、下面电极             64、绝缘膜
65、强电介质膜            65A、容量绝缘膜
65B、结晶化的容量绝缘膜   66、吸留氢气元素含有膜
67、第二导电膜            67A、上面电极
70、半导体基板            71、层间绝缘膜
72、触点插头              73A、下面电极
74、绝缘膜                75、强电介质膜
75A、容量绝缘膜           75B、结晶化的容量绝缘膜
76、吸留氢气元素含有膜    76A、图形化的吸留氢气元素含有膜
77、第二导电膜            77A、上面电极
100、半导体基板           101、层间绝缘膜
102、下面电极             103、容量绝缘膜
104、上面电极             106、触点插头
110、半导体基板           111、第一层间绝缘膜
112、第一氢气阻挡膜       113、下面电极
114、容量绝缘膜           115、上面电极
116、第二氢气阻挡膜       117、第二层间绝缘膜
118、阻挡膜               119、金属配线
121、第一触点插头         122、第二触点插头
具体实施方式
[实施例1]
下面,结合图1和2说明有关本发明实施例1的容量元件。图1表示实施例1的容量元件的断面结构。
如图1所示,形成有存储器单元晶体管(省略图示)的半导体基板100的上面形成如BPSG膜组成的层间绝缘膜101,其中所述层间绝缘膜101上面形成由层叠体等所组成的容量元件,其中所述层叠体由白金组成的下面电极102、在结晶界面或晶格间的位置或空穴里包含例如重量比25%的钛(Ti)的SBT(SrTaBiO)组成的容量绝缘膜103、以及如由白金组成的上面电极104所组成。
层间绝缘膜101上埋入例如由钨(W)制作的触点插头106,该触点插头106是连接半导体基板100的存储器单元晶体管和容量元件的下面电极102。
图2表示对有关实施例1的容量元件实施氢气浓度为0.01%的氢气气氛中的热处理之后的极化特性。而且,图2是在上面电极104和下面电极102上分别接触探测器针的方法测定极化量的变化的。
从图2可以清楚:作为容量绝缘膜103如果利用包含重量比25%的Ti的SBT,则滞后特性没有恶化的同时,上面电极104和下面电极102不在短路。这就意味着强电介质膜的结晶粒界面上存在的Ti吸留氢气,可以抑制强电介质膜的还原。
根据实施例1,因为在构成容量绝缘膜103的强电介质膜上包含吸留氢气的元素,进入到容量绝缘膜103的氢气吸留在吸留氢气的元素,不会还原强电介质膜,因此,可以防止由于氢气的容量绝缘膜103的极化特性的恶化。
但是,如果在容量绝缘膜103里包含吸留氢气的元素的金属,则有容量元件的漏泄电流增加的可能。从而,吸留氢气的元素最好是和氧结合的状态即氧化物的状态包含在容量绝缘膜103为好。
这样的话,吸留氢气的元素不仅可以稳定的状态存在于容量绝缘膜103内部,还在氢气进入到容量绝缘膜103时,氢气消耗在离解结合在吸留氢气的元素的氧,因此,更有效地防止由于氢气的容量绝缘膜103的极化特性的恶化。
另外,在实施例1中作为吸留氢气的元素利用了单独的Ti,但替代这个,也可以利用Ti、Sc、V、Zr、Nb和La中的至少一个。
(实施例2)
下面,结合图3说明本发明实施例2的容量元件。图3表示实施例2的容量元件的断面结构。
如图3所示,形成有存储器单元晶体管(省略图示)的半导体基板110的上面,形成如由BPSG膜组成的第一层间绝缘膜111,在第一层间绝缘膜111的上面形成由SiN膜、SiON膜、TiAlO膜或Al2O3膜组成的第一氢气阻挡膜112。第一氢气阻挡膜112的上面形成下面电极113、容量绝缘膜114以及上面电极115的层叠体组成的容量元件。下面电极113是由如IrO膜、Ir膜、TiAlN膜以及TiN膜中的任何一种所组成的单层膜或这些的叠层膜组成的下层阻挡层和如由Pt膜组成的上层金属膜所组成。容量绝缘膜114是Ti、Sc、V、Zr、Nb和La中的至少一种组成的包含吸留氢气的元素的强电介质膜组成。上面电极115是由Pt膜、Ir膜、IrO膜中的任何一个组成的单层膜或这些的叠层膜所组成。
覆盖由下面电极113、容量绝缘膜114和上面电极115所组成的容量元件地形成由SiN膜、SiON膜、TiAlO膜或Al2O3膜组成的第二氢气阻挡膜116,第二氢气阻挡膜116的边缘部连接在第一氢气阻挡膜112的边缘部。由此,容量元件被第一氢气阻挡膜112和第二氢气阻挡膜116所覆盖。
在第一层间绝缘膜111上面,形成例如,由硅氧化膜或臭氧TEOS膜组成的第二层间绝缘膜117,以便覆盖第二氢气阻挡膜116,在第二层间绝缘膜117上面通过阻挡膜118,形成Al/TiN/Ti的叠层结构的金属配线119。
穿通第一层间绝缘膜111和第一氢气阻挡膜112,延伸形成由钨或多晶硅组成的第一触点插头121,该第一触点插头121是连接形成在半导体基板110的存储器单元晶体管和容量元件的下面电极113。另外,穿通第二层间绝缘膜117和第二氢气阻挡膜116,延伸形成由钨组成的第二触点插头122,该第二触点插头122是连接容量元件的上面电极115和金属配线119的阻挡层118。
根据实施例2,因为构成容量绝缘膜114的强电介质膜上包含吸留氢气的元素,进入到容量绝缘膜114的氢气被吸留氢气的元素所吸留,不会还原强电介质膜,因此,可以防止由于氢气的容量绝缘膜114的极化特性的恶化。
另外,在实施例2中,因为容量元件是被第一氢气阻挡膜112和第二氢气阻挡膜116覆盖,在氢气气氛中进行热处理时,气氛中的大部分氢气被第一氢气阻挡膜112、第二氢气阻挡膜116所阻止,不能进入到容量元件的同时,通过第一氢气阻挡膜112、第二氢气阻挡膜116中的被覆状态不好的地点产生的结晶粒界面、或通过第一氢气阻挡膜112和第二氢气阻挡膜116的接合界面进入到容量绝缘膜的氢气被吸留氢气的元素吸留,因此,更有效地防止由于氢气的容量绝缘膜114的极化特性的恶化。
但是,包含在容量绝缘膜114的吸留氢气的元素最好是和氧结合的状态即氧化物的状态被包含为好。如果这样的话,吸留氢气的元素不仅可以以稳定的状态存在于容量绝缘膜114的内部,并且,氢气进入到容量绝缘膜114时,氢气消耗在离解结合在吸留氢气的元素中的氧,因此,更有效地防止由于氢气的容量绝缘膜114的极化特性的恶化。
另外,在实施例2中,上面电极115成为容量规定口的结构即上面电极115小于下面电极113,但是,下面电极113成为容量规定口的结构,也是可以的。
另外,在实施例2中,容量元件是被第一氢气阻挡膜112和第二氢气阻挡膜116完全覆盖,但是,部分覆盖也是可以的。
(实施例3)
下面,结合图4(a)~(d)和图5(a)~(c)说明有关本发明实施例3的容量元件的制造方法。
如图4(a)所示,首先,形成有存储器单元晶体管(省略图示)的半导体基板10上面形成如由BPSG膜组成的层间绝缘膜11之后,在该层间绝缘膜11上形成由钨膜或多晶硅膜组成的、下端部连接在存储器单元晶体管的触点插头12。接着,在该层间绝缘膜11上,通过由IrO/Ir/TiAlN层叠体所组成的氧阻挡层,沉积促进强电介质膜结晶成长的由Pt膜组成的第一导电膜之后,把第一导电膜和氧阻挡层进行图案形成,形成连接触点插头12上端部的下面电极13A。
接着,如图4(b)所示,下面电极13A和层间绝缘膜11的全面上,沉积如由臭氧TEOS膜而成的绝缘膜14之后,对该绝缘膜14进行CMP,使下面电极13A表面露出的同时,在下面电极13A的周围留存绝缘膜14。在这里是把下面电极13A埋在绝缘膜14的结构,但也可以将其替换为下面电极13A形成在绝缘膜14的结构。
接着,如图4(c)所示,利用旋转涂层法,将包含Ti、Sc、V、Zr、Nb和La中的至少一个的吸留氢气元素的强电介质溶液涂敷在下面电极13A和层间绝缘膜11的全面上,之后,在溶剂挥发的温度(150~300℃)下进行晶片烘烤,形成包含吸留氢气元素的强电介质膜15,然后,对强电介质膜15实施为了形成结晶成长基点核的RTP,进行临时烧结。RTP的温度随强电介质材料的种类不同而不同,但强电介质膜15为SBT时,大约650℃。然后,在强电介质膜15上沉积白金组成的第二导电膜16。
接着,如图4(d)所示,把第二导电膜16和强电介质膜15进行图案形成,形成由第二导电膜16所组成的上面电极16A的同时,形成由强电介质膜15所组成的容量绝缘膜15A。
接着,对容量绝缘膜15A实施氧气气氛中的高温热处理的方法,使构成容量绝缘膜15A的强电介质膜结晶化的同时,使吸留氢气的元素布置在强电介质膜的结晶粒界面、晶格间的位置或空穴。由此,如图5(a)所示,获得结晶化的容量绝缘膜15B。作为高温热处理,强电介质膜是SBT时,大约650℃~800℃温度范围。这时,因为对容量绝缘膜15A实施了氧气气氛中的热处理,吸留氢气的元素成为和氧结合的稳定的状态。
接着,如图5(b)所示,在上面电极16A和绝缘膜14全面上沉积氢气阻挡膜17之后,如图5(c)所示,把氢气阻挡膜17进行图案形成。
根据实施例3,因为对容量绝缘膜15A实施了热处理,使强电介质膜结晶化的同时,使吸留氢气的元素布置在强电介质膜的结晶粒界面、晶格间的位置或空穴,对由下面电极13A、容量绝缘膜15B、上面电极16A的层叠体所组成的容量元件实施氢气气氛中的热处理时,即使是氢气进入到容量绝缘膜15B,进入的氢气吸留在吸留氢气的元素,可以防止由于氢气的容量绝缘膜15B的极化特性的恶化。
另外,根据实施例3,因为容量元件被覆盖在氢气阻挡膜17,实施氢气气氛中的热处理时,气氛中的大部分氢气被氢气阻挡膜17阻止,不能进入到容量元件的同时,通过氢气阻挡膜17的被覆状态不好的地点所产生的结晶粒界面、或通过氢气阻挡膜17与绝缘膜14的接合界面进入的氢气被吸留氢气的元素吸留,因此,更有效地防止由于氢气的容量绝缘膜15B的极化特性的恶化。
另外,在实施例3中,对被图案形成的由强电介质膜组成的容量绝缘膜15A实施了高温热处理,但是,将其替换为,在强电介质膜进行图案形成之前(如图4(c)所示状态),对强电介质膜15进行也是可以的。这时,高温热处理可以在沉积第二导电膜16之前或之后均可以。
另外,实施例3中获得的容量元件是下面电极13A成为容量规定口的结构,但将其替换为,上面电极16A成为容量规定口的结构,也是可以的。
(实施例4)
下面,结合图6(a)~(d)和图7(a)~(c)说明有关本发明实施例4的容量元件的制造方法。
如图6(a)所示,首先,形成有存储器单元晶体管(省略图示)的半导体基板20上面形成如BPSG膜组成的层间绝缘膜21之后,该层间绝缘膜21上沉积由SiN膜、SiON膜、TiAlO膜或Al2O3膜组成的第一氢气阻挡膜22。然后,在第一氢气阻挡膜22和层间绝缘膜21上形成由钨膜或多晶硅膜组成的、下端部连接存储器单元晶体管的触点插头23。
接着,如图6(b)所示,在第一氢气阻挡膜22上通过由IrO/Ir/TiAlN层叠体组成的氧气阻挡层,沉积促进强电介质膜的结晶成长的由Pt膜组成的第一导电膜之后,把第一导电膜和氧气阻挡层进行图案形成,形成连接在触点插头23的上端部的下面电极24A。接着,在下面电极24A和第一氢气阻挡膜22全面上沉积如由臭氧TEOS膜组成的绝缘膜25之后,对该绝缘膜25进行CMP,使下面电极24A表面露出的同时,在下面电极24A的周围留存绝缘膜25。另外,在这里是下面电极24A埋在绝缘膜25的结构,但是,将其替换为下面电极24A形成在绝缘膜25的结构也是可以的。
接着,如图6(c)所示,在下面电极24A和绝缘膜25的全面上利用旋转涂层法,涂敷Ti、Sc、V、Zr、Nb和La中的至少一个的包含吸留氢气元素的强电介质溶液之后,在溶剂挥发的温度(150~300℃)下进行晶片烘烤,形成包含吸留氢气元素的强电介质膜26,然后,对强电介质膜26实施为了形成结晶成长基点核的RTP,进行临时烧结。RTP的温度随着强电介质材料的种类不同而不同,但强电介质膜26为SBT时,大约为650℃。之后,在强电介质膜26上沉积白金组成的第二导电膜27。
接着,如图6(d)所示,把第二导电膜27和强电介质膜26进行图案形成,形成由第二导电膜27组成的下面电极27A的同时,形成由强电介质膜26组成的容量绝缘膜26A。
接着,对容量绝缘膜26A实施氧气气氛中的高温热处理的方法,使构成容量绝缘膜26A的强电介质膜结晶化的同时,使吸留氢气的元素布置在强电介质膜的结晶粒界面、晶格间的位置或空穴。由此,如图7(a)所示,获得结晶化的容量绝缘膜26B。作为高温热处理,如果强电介质膜是SBT组成时,大约在650℃~800℃温度范围。这时,因为对容量绝缘膜26A实施了氧气气氛中的热处理,吸留氢气的元素成为和氧气结合的稳定状态。
接着,如图7(b)所示,在上面电极27A和第一氢气阻挡膜22全面上沉积第二氢气阻挡膜28之后,如图8(c)所示,把第二氢气阻挡膜28进行图案形成。
根据实施例4,对容量绝缘膜26A实施热处理,使强电介质膜结晶化的同时,使吸留氢气的元素布置在强电介质膜的结晶粒界面、晶格间的位置或空穴,因此,对下面电极24A、容量绝缘膜26A和上面电极27A的层叠体组成的容量元件实施氢气气氛中的热处理时,即使是氢气进入到容量绝缘膜26B,进入的氢气被吸留氢气的元素所吸留,可以防止由于氢气的容量绝缘膜26B的极化特性的恶化。
另外,根据实施例4,因为容量元件被第一氢气阻挡膜22和第二氢气阻挡膜28覆盖,在氢气气氛中实施热处理时,气氛中的大部分氢气被第一氢气阻挡膜22和第二氢气阻挡膜28阻止,不能进入到容量元件的同时,通过第一氢气阻挡膜22和第二氢气阻挡膜28的被覆状态不好的地点所产生的结晶粒界面、或通过第一氢气阻挡膜22和第二氢气阻挡膜28的接合界面进入到容量绝缘膜26B的氢气,吸留在吸留氢气的元素,更有效地防止由于氢气的容量绝缘膜26B的极化特性的恶化。
另外,在实施例4中,对制定模式的强电介质膜组成的容量绝缘膜26A实施了高温热处理,但是,把这个改为把强电介质膜26进行图案形成之前(图6(c)所示的状态),对强电介质膜26实施高温热处理,也是可以的。这时,高温热处理在沉积第二导电膜27之前或之后均可以。
另外,实施例4中获得的容量元件是下面电极24A成为容量规定口的结构,但是,将其替换为,上面电极27A成为容量规定口的结构,也是可以的。
(实施例5)
下面,结合图8(a)~(c)和图9(a)~(c)说明有关本发明实施例5的容量元件的制造方法。
如图8(a)所示,首先,形成有存储器单元晶体管(省略图示)的半导体基板30上面形成如由BPSG膜组成的层间绝缘膜31之后,该层间绝缘膜31上形成由钨膜或多晶硅膜组成的、下端部连接存储器单元晶体管的触点插头32。接着,在层间绝缘膜31上通过由IrO/Ir/TiAlN层叠体组成的氧气阻挡层,沉积促进强电介质膜的结晶成长的Pt膜组成的第一导电膜之后,把第一导电膜和氧气阻挡层进行图案形成,形成与触点插头32的上端部连接的下面电极33A。
接着,如图8(b)所示,在下面电极33A和层间绝缘膜31的全面上沉积如由臭氧TEOS膜组成的绝缘膜34之后,对该绝缘膜34进行CMP,使下面电极33A表面露出的同时,在下面电极33A的周围留存绝缘膜34。在这里是下面电极33A埋在绝缘膜33的结构,但是,将其替换为下面电极33A形成在绝缘膜34的结构,也是可以的。
接着,如图8(c)所示,在下面电极33A和绝缘膜34的全面上利用旋转涂层法,涂敷由Ti、Sc、V、Zr、Nb和La中的至少一个而成的包含吸留氢气元素的强电介质溶液之后,在溶剂挥发的温度(150~300℃)下进行晶片烘烤,形成包含吸留氢气元素的强电介质膜35,然后,对强电介质膜35实施为了形成结晶成长基点核的RTP,进行临时烧结。RTP的温度随着强电介质材料的种类不同而不同,但强电介质膜35为SBT时,大约为650℃。
接着,如图9(a)所示,把强电介质膜35进行图案形成,形成容量绝缘膜35A之后,在该容量绝缘膜35A上沉积由白金所组成的第二导电膜36,之后,如图9(b)所示,把第二导电膜36进行图案形成,形成上面电极36A。
接着,对容量绝缘膜35A实施氧气气氛中的高温热处理的方法,使构成容量绝缘膜35A的强电介质膜结晶化的同时,使吸留氢气的元素布置在强电介质膜的结晶粒界面、晶格间的位置或空穴。由此,如图9(c)所示,获得结晶化的容量绝缘膜35B。作为高温热处理温度,如果强电介质膜是由SBT组成时,大约在650℃~800℃温度范围。这时,因为对容量绝缘膜35A实施了氧气气氛中的热处理,吸留氢气的元素成为和氧气结合的稳定状态。
根据实施例5,对容量绝缘膜35A实施热处理,使强电介质膜结晶化的同时,使吸留氢气的元素布置在强电介质膜的结晶粒界面、晶格间的位置或空穴,因此,对下面电极33A、容量绝缘膜35B和上面电极36A的层叠体所组成的容量元件实施氢气气氛中的热处理时,即使是氢气进入到容量绝缘膜35B,进入的氢气被吸留氢气的元素吸留,可以防止由于氢气的容量绝缘膜35B的极化特性的恶化。
另外,在实施例5中,把第二导电膜36进行图案形成,形成上面电极36之后,对容量绝缘膜35A实施了高温热处理,但是,将其替换为在进行图案形成第二导电膜36之前(图12(a)所示的状态),对容量绝缘膜35A实施高温热处理也可以,在沉积第二导电膜36之前(图11(c)所示的状态),对容量绝缘膜35A实施高温热处理也可以,把强电介质膜35进行图案形成之前(图11(b)所示的状态),对强电介质膜35实施高温热处理,也是可以的。
另外,实施例5中获得的容量元件是下面电极33A成为容量规定口的结构,但是,将其替换为,上面电极36A成为容量规定口的结构,也是可以的。
(实施例6)
下面,结合图10(a)~(e)说明有关本发明实施例6的容量元件的制造方法。
如图10(a)所示,首先,形成有存储器单元晶体管(省略图示)的半导体基板40上面形成如由BPSG膜组成的层间绝缘膜41之后,该层间绝缘膜41上形成由钨膜或多晶硅膜组成的、下端部连接存储器单元晶体管的触点插头42。接着,在层间绝缘膜41上通过由IrO/Ir/TiAlN层叠体组成的氧气阻挡层,沉积促进强电介质膜的结晶成长的由Pt膜组成的第一导电膜之后,把第一导电膜和氧气阻挡层进行图案形成,形成连接在触点插头42的上端部连接的下面电极43A。
接着,如图10(b)所示,在下面电极43A和层间绝缘膜41的全面上沉积如臭氧TEOS膜组成的绝缘膜44之后,对该绝缘膜44进行CMP,使下面电极43A表面露出的同时,在下面电极43A的周围留存绝缘膜44。在这里是下面电极43A埋在绝缘膜44的结构,但是,将其替换为下面电极43A形成在绝缘膜44上的结构,也是可以的。
接着,如图10(c)所示,在下面电极43A和绝缘膜44的全面上利用旋转涂层法涂敷由Ti、Sc、V、Zr、Nb和La中的至少一个而成的、包含吸留氢气元素的强电介质溶液之后,在溶剂挥发的温度(150~300℃)下进行晶片烘烤,形成吸留氢气的元素含有膜45。可以利用包含吸留氢气元素的溅射靶的溅射法来替代旋转涂层法而形成吸留氢气的元素含有膜45,也可以利用含有吸留氢气元素的处理气体的CVD法形成。为了防止施加在容量元件的电压的降低,吸留氢气的元素含有膜45的厚度,越薄越好,5nm以下也可以。利用旋转涂层法在吸留氢气的元素含有膜45上,涂敷强电介质膜溶液之后,在溶剂挥发的温度(150~300℃)下进行晶片烘烤,形成强电介质膜46,之后,对强电介质膜46实施为了形成结晶成长基点核的RTP,进行临时烧结。RTP的温度随着强电介质材料的种类不同而不同,但强电介质膜46为SBT时,大约为650℃。之后,在强电介质膜46上沉积由白金组成的第二导电膜47。
接着,如图10(d)所示,把第二导电膜47和强电介质膜46进行图案形成,形成由第二导电膜47组成的上面电极47A的同时,形成由强电介质膜46组成的容量绝缘膜46A。
接着,对容量绝缘膜46A实施氧气气氛中的高温热处理的方法,使构成容量绝缘膜46A的强电介质膜结晶化的同时,使吸留氢气的元素含有膜45所含有的吸留氢气的元素布置在强电介质膜的结晶粒界面、晶格间的位置或空穴。由此,如图10(e)所示,获得结晶化的容量绝缘膜46B。作为高温热处理,如果强电介质膜是由SBT组成时,大约在650℃~800℃温度范围。这时,因为对容量绝缘膜46A实施了氧气气氛中的热处理,吸留氢气的元素成为和氧气结合的稳定状态。
根据实施例6,对容量绝缘膜46A实施热处理,使强电介质膜结晶化的同时,使吸留氢气的元素含有膜45所包含的吸留氢气的元素布置在强电介质膜的结晶粒界面、晶格间的位置或空穴,因此,对由下面电极43A、容量绝缘膜46B和上面电极47A的层叠体所组成的容量元件实施氢气气氛中的热处理时,即使是氢气进入到容量绝缘膜46B,进入的氢气被吸留氢气的元素吸留,可以防止由于氢气的容量绝缘膜46B的极化特性的恶化。
另外,在实施例6中,对进行图案形成的强电介质膜组成的容量绝缘膜46A实施了高温热处理,但是,把这个改为把强电介质膜46进行图案形成之前(图10(c)所示的状态),对强电介质膜46实施高温热处理,也是可以的。这时,高温热处理在沉积第二导电膜47之前或之后均可以。
另外,实施例6中获得的容量元件是下面电极43A成为容量规定口的结构,但是,将其替换为,上面电极46A成为容量规定口的结构,也是可以的。
(实施例7)
下面,结合图11(a)~(c)和图12(a)~(c)说明有关本发明实施例7的容量元件的制造方法。
如图11(a)所示,首先,形成有存储器单元晶体管(省略图示)的半导体基板50上面形成如由BPSG膜组成的层间绝缘膜51之后,该层间绝缘膜51上形成由钨膜或多晶硅膜组成的、下端部连接存储器单元晶体管的触点插头52。接着,在层间绝缘膜51上通过由IrO/Ir/TiAlN层叠体组成的氧气阻挡层,沉积促进强电介质膜的结晶成长的由Pt膜组成的第一导电膜之后,把第一导电膜和氧气阻挡层进行图案形成,形成连接在触点插头52的上端部的下面电极53A。
接着,如图11(b)所示,在下面电极53A和层间绝缘膜51的全面上沉积如由此而来臭氧TEOS膜组成的绝缘膜54之后,对该绝缘膜54进行CMP,使下面电极53A表面露出的同时,在下面电极53A的周围留存绝缘膜54。在这里是下面电极53A埋在绝缘膜54的结构,但是,将其替换为下面电极53A形成在绝缘膜54上的结构,也是可以的。
接着,如图11(c)所示,在下面电极53A和绝缘膜54的全面上,利用旋转涂层法,涂敷由Ti、Sc、V、Zr、Nb和La中的至少一个而成的、包含吸留氢气元素的强电介质溶液之后,在溶剂挥发的温度(150~300℃)下进行晶片烘烤,形成吸留氢气的元素含有膜55。这里,也可以利用含有吸留氢气元素的溅射靶的溅射法来替代旋转涂层法而形成吸留氢气的元素含有膜55,也可以利用含有吸留氢气元素的处理气体的CVD法来形成。为了防止施加在容量元件的电压的降低,吸留氢气的元素含有膜55的厚度,越薄越好,可以为5nm以下。接着,在吸留氢气的元素含有膜55上,利用旋转涂层法,涂敷强电介质溶液之后,在溶剂挥发的温度(150~300℃)下进行晶片烘烤,形成强电介质膜56,然后,对强电介质膜56实施为了形成结晶成长基点核的RTP,进行临时烧结。RTP的温度随着强电介质材料的种类不同而不同,但强电介质膜56为SBT时,大约为650℃。
接着,如图11(c)所示,把强电介质膜56和吸留氢气的元素含有膜55进行图案形成,形成由强电介质膜56组成的容量绝缘膜56A的同时,形成图案被形成的吸留氢气的元素含有膜55A。
接着,如图12(a)所示,在容量绝缘膜56A和绝缘膜54全面上形成由白金组成的第二导电膜57之后,如图12(b)所示,把第二导电膜57进行图案形成,形成上面电极57A。
接着,对容量绝缘膜56A实施氧气气氛中的高温热处理的方法,使构成容量绝缘膜56A的强电介质膜结晶化的同时,使吸留氢气的元素含有膜55所含有的吸留氢气的元素布置在强电介质膜的结晶粒界面、晶格间的位置或空穴。由此,如图12(c)所示,获得结晶化的容量绝缘膜56B。作为高温热处理温度,如果强电介质膜是由SBT组成时,大约在650℃~800℃温度范围。这时,因为对容量绝缘膜56A实施了氧气气氛中的热处理,吸留氢气的元素成为和氧气结合的稳定状态。
根据实施例7,对容量绝缘膜56A实施热处理,使强电介质膜结晶化的同时,使吸留氢气的元素含有膜55所含有的吸留氢气的元素布置在强电介质膜的结晶粒界面、晶格间的位置或空穴,因此,对由下面电极53A、容量绝缘膜56B和上面电极57A的层叠体所组成的容量元件实施氢气气氛中的热处理时,即使是氢气进入到容量绝缘膜56B,进入的氢气被吸留氢气的元素吸留,可以防止由于氢气的容量绝缘膜56B的极化特性的恶化。
另外,在实施例7中,把第二导电膜57进行图案形成,形成上面电极57A之后,对形成图案的强电介质膜组成的容量绝缘膜56A实施了高温热处理,但是,将其替换为进行图案形成第二导电膜57之前(图12(a)所示的状态),也可以对图案被形成的强电介质膜所组成的容量绝缘膜56A实施高温热处理,也可以在沉积第二导电膜57之前(图11(c)所示的状态),对形成图案的强电介质膜所组成的容量绝缘膜56A实施高温热处理,也可以把强电介质膜56进行图案形成之前(图11(b)所示的状态),对强电介质膜56实施高温热处理。
另外,实施例7中获得的容量元件是下面电极53A成为容量规定口的结构,但是,将其替换为,上面电极56A成为容量规定口的结构,也是可以的。
(实施例8)
下面,结合图13(a)~(e)说明有关本发明实施例8的容量元件的制造方法。
如图13(a)所示,首先,形成有存储器单元晶体管(省略图示)的半导体基板60上面形成如由BPSG膜组成的层间绝缘膜61之后,该层间绝缘膜61上形成由钨膜或多晶硅膜组成的、下端部连接存储器单元晶体管的触点插头62。接着,在层间绝缘膜61上,通过由IrO/Ir/TiAlN层叠体组成的氧气阻挡层,沉积促进强电介质膜的结晶成长的由Pt膜组成的第一导电膜之后,把第一导电膜和氧气阻挡层进行图案形成,形成连接在触点插头62的上端部的下面电极63A。
接着,如图13(b)所示,在下面电极63A和层间绝缘膜61的全面上沉积如由臭氧TEOS膜组成的绝缘膜64之后,对该绝缘膜64进行CMP,使下面电极63A表面露出的同时,在下面电极63A的周围留存绝缘膜64。在这里是下面电极63A埋在绝缘膜64里的结构,但是,将其替换为下面电极63A形成在绝缘膜64上的结构,也是可以的。
接着,如图13(c)所示,在下面电极63A和绝缘膜64的全面上,利用旋转涂层法,涂敷强电介质膜溶液之后,在溶剂挥发的温度(150~300℃)下进行晶片烘烤,形成强电介质膜65,之后,对强电介质膜65实施为了形成结晶成长基点核的RTP,接着临时烧结。RTP的温度随着强电介质材料的种类不同而不同,但强电介质膜65为SBT时,大约为650℃。
接着,利用旋转涂层法,包含Ti、Sc、V、Zr、Nb和La中的至少一个的、包含吸留氢气元素的强电介质溶液涂敷在强电介质膜65全面上之后,在溶剂挥发的温度(150~300℃)下进行晶片烘烤,形成吸留氢气的元素含有膜66。可以利用包含吸留氢气元素的溅射靶的溅射法来替代旋转涂层法而形成吸留氢气的元素含有膜66,也可以利用含有吸留氢气元素的处理气体的CVD法来形成。为了防止施加在容量元件的电压的降低,吸留氢气的元素含有膜66的厚度,越薄越好,可以为5nm以下。然后,吸留氢气的元素含有膜66上沉积白金组成的第二导电膜67。
接着,如图13(d)所示,把第二导电膜67、吸留氢气的元素含有膜66和强电介质膜65进行图案形成,形成由第二导电膜67组成的上面电极67A,和已经进行图案形成的吸留氢气的元素含有膜66A和强电介质膜65所组成的容量绝缘膜65A。
接着,对容量绝缘膜65A实施氧气气氛中的高温热处理的方法,使构成容量绝缘膜65A的强电介质膜结晶化的同时,使吸留氢气的元素含有膜66A所含有的吸留氢气的元素布置在强电介质膜的结晶粒界面、晶格间的位置或空穴。由此,如图13(e)所示,获得结晶化的容量绝缘膜65B。作为高温热处理温度,如果强电介质膜是SBT组成时,大约在650℃~800℃温度范围。这时,因为对容量绝缘膜65A实施了氧气气氛中的热处理,吸留氢气的元素成为和氧气结合的稳定状态。
根据实施例8,对容量绝缘膜65A实施热处理,使强电介质膜结晶化的同时,使吸留氢气的元素含有膜66A所包含的吸留氢气的元素布置在强电介质膜的结晶粒界面、晶格间的位置或空穴,因此,对下面电极63A、容量绝缘膜65B和上面电极67A的层叠体所组成的容量元件实施氢气气氛中的热处理时,即使是氢气进入到容量绝缘膜65B,进入的氢气被吸留氢气的元素吸留,可以防止由于氢气的容量绝缘膜65B的极化特性的恶化。
另外,在实施例8中,对由已经进行图案形成的强电介质膜组成的容量绝缘膜65A实施了高温热处理,但是,把这个改为在进行图案形成强电介质膜65之前(图13(c)所示的状态),对强电介质膜65实施高温热处理,也是可以的。这时,高温热处理在沉积第二导电膜67之前或之后均可以。
另外,实施例8中获得的容量元件是下面电极63A成为容量规定口的结构,但是,将其替换为,上面电极67A成为容量规定口的结构,也是可以的。
(实施例9)
下面,结合图14(a)~(c)和图15(a)~(c)说明有关本发明实施例9的容量元件的制造方法。
如图14(a)所示,首先,形成有存储器单元晶体管(省略图示)的半导体基板70上面形成如由BPSG膜组成的层间绝缘膜71之后,该层间绝缘膜71上形成由钨膜或多晶硅膜组成的、下端部连接存储器单元晶体管的触点插头72。接着,在层间绝缘膜71上,通过由IrO/Ir/TiAlN层叠体组成的氧气阻挡层,沉积促进强电介质膜的结晶成长的由Pt膜组成的第一导电膜之后,把第一导电膜和氧气阻挡层进行图案形成,形成与触点插头72的上端部连接的下面电极73A。接着,在下面电极73A和层间绝缘膜71的全面上沉积如臭氧TEOS膜组成的绝缘膜74之后,对该绝缘膜44进行CMP,使下面电极73A表面露出的同时,在下面电极73A的周围留存绝缘膜74。但是,将其替换为下面电极73A形成在绝缘膜74上的结构,也是可以的。
接着,如图14(b)所示,在下面电极73A形成在绝缘膜74上,利用旋转涂层法,涂敷强电介质溶液之后,在溶剂挥发的温度(150~300℃)下进行晶片烘烤,形成强电介质膜75,之后,对强电介质膜75实施为了形成结晶成长基点核的RTP,进行临时烧结。RTP的温度随着强电介质的材料的种类不同而不同,但强电介质膜75为SBT时,大约为650℃。
接着,在强电介质膜75的全面上,利用旋转涂层法,涂敷由Ti、Sc、V、Zr、Nb和La中的至少一个而成的、包含吸留氢气元素的强电介质溶液之后,在溶剂挥发的温度(150~300℃)下进行晶片烘烤,形成吸留氢气元素含有膜76。另外,可以利用包含吸留氢气元素的溅射靶的溅射法来替代旋转涂层法而形成吸留氢气的元素含有膜76,也可以利用含有吸留氢气元素的处理气体的CVD法来形成。为了防止施加在容量元件的电压的降低,吸留氢气的元素含有膜76的厚度,越薄越好,可以为5nm以下。
接着,如图14(c)所示,把吸留氢气的元素含有膜76和强电介质膜75进行图案形成,形成由已经进行图案形成的吸留氢气的元素含有膜76A和强电介质膜75所组成的容量绝缘膜75A。
接着,如图15(a)所示,在已经进行图案形成的吸留氢气的元素含有膜76A和绝缘膜74的全面上沉积由白金组成的第二导电膜77之后,如图15(b)所示,把第二导电膜77进行图案形成,形成上面电极77A。
接着,对容量绝缘膜75A实施氧气气氛中的高温热处理的方法,使构成容量绝缘膜75A的强电介质膜结晶化的同时,使吸留氢气的元素含有膜76A所含有的吸留氢气的元素布置在强电介质膜的结晶粒界面、晶格间的位置或空穴。由此,如图15(e)所示,获得结晶化的容量绝缘膜75B。作为高温热处理温度,如果强电介质膜是由SBT组成时,大约在650℃~800℃温度范围。这时,因为对容量绝缘膜75A实施了氧气气氛中的热处理,吸留氢气的元素成为和氧气结合的稳定状态。
根据实施例9,对容量绝缘膜75A实施热处理,使强电介质膜结晶化的同时,使吸留氢气的元素含有膜76A所包含的吸留氢气的元素布置在强电介质膜的结晶粒界面、晶格间的位置或空穴,因此,对由下面电极73A、容量绝缘膜75B和上面电极77A的层叠体所组成的容量元件实施氢气气氛中的热处理时,即使是氢气进入到容量绝缘膜75B,进入的氢气被吸留氢气的元素所吸留,可以防止由于氢气的容量绝缘膜75B的极化特性的恶化。
另外,在实施例9中,把第二导电膜77进行图案形成,形成上面电极77A之后,对已经进行图案形成的强电介质膜所组成的容量绝缘膜75A实施了高温热处理,但是,把这个改为在进行图案形成第二导电膜77之前(图15(a)所示的状态),对已经进行图案形成的强电介质膜所组成的容量绝缘膜75A实施高温热处理,也可以在沉积第二导电膜77之前(图14(c)所示的状态),对已经进行图案形成的强电介质膜所组成的容量绝缘膜75A实施高温热处理,也可以在进行图案形成强电介质膜75之前(图14(b)所示的状态),对强电介质膜75实施高温热处理。
另外,实施例9中获得的容量元件是下面电极73A成为容量规定口的结构,但是,将其替换为,上面电极77A成为容量规定口的结构,也是可以的。
(实施例10)
下面,结合图16(a)~(c)和图17(a)~(c)说明有关本发明实施例10的容量元件的制造方法。
如图16(a)所示,首先,形成有存储器单元晶体管(省略图示)的半导体基板80上面形成如由BPSG膜组成的层间绝缘膜81之后,该层间绝缘膜81上形成由钨膜或多晶硅膜组成的、下端部连接存储器单元晶体管的触点插头82。接着,在层间绝缘膜81上,通过由此看来IrO/Ir/TiAlN层叠体组成的氧气阻挡层,沉积促进强电介质膜的结晶成长的由Pt膜组成的第一导电膜之后,把第一导电膜和氧气阻挡层进行图案形成,形成与触点插头82的上端部连接的下面电极83A。
接着,如图16(b)所示,在下面电极83A和层间绝缘膜81的全面上沉积如臭氧TEOS膜组成的绝缘膜84之后,对该绝缘膜84进行CMP,使下面电极83A表面露出的同时,在下面电极83A的周围留存绝缘膜84。在这里是下面电极83A埋在绝缘膜84的结构,但是,将其替换为下面电极83A形成在绝缘膜84上的结构也是可以的。
接着,如图16(c)所示,在下面电极83A和绝缘膜84的全面上,利用旋转涂层法,涂敷强电介质溶液之后,在溶剂挥发的温度(150~300℃)下进行晶片烘烤,形成强电介质膜85,之后,对强电介质膜85实施为了形成结晶成长基点核的RTP,进行临时烧结。RTP的温度随着强电介质材料的种类不同而不同,但强电介质膜85是SBT时,大约为650℃。之后,在强电介质膜85上沉积白金组成的第二导电膜86。
接着,图17(a)所示,把第二导电膜86和强电介质膜85进行图案形成,形成由第二导电膜86组成的上面电极86A的同时,形成由强电介质膜85组成的容量绝缘膜85A。
接着,在上面电极86A和绝缘膜84全面上利用旋转涂层法,涂敷由Ti、Sc、V、Zr、Nb和La中的至少一个而成的、包含吸留氢气元素的强电介质溶液之后,在溶剂挥发的温度(150~300℃)下进行晶片烘烤,形成吸留氢气的元素含有膜87。另外,可以利用包含吸留氢气元素的溅射靶的溅射法来替代旋转涂层法而形成吸留氢气的元素含有膜87,也可以利用含有吸留氢气元素的处理气体的CVD法来形成。为了防止施加在容量元件的电压的降低,吸留氢气的元素含有膜87的厚度,与实施例外~9不同,没有特别的限制。
接着,对容量绝缘膜85A实施氧气气氛中的高温热处理的方法,使构成容量绝缘膜85A的强电介质膜结晶化的同时,使吸留氢气的元素含有膜87所含有的吸留氢气的元素布置在强电介质膜的结晶粒界面、晶格间的位置或空穴。由此,如图17(c)所示,获得结晶化的容量绝缘膜85B。作为高温热处理温度,如果强电介质膜是由SBT组成时,大约在650℃~800℃温度范围。这时,因为对容量绝缘膜85A实施了氧气气氛中的热处理,吸留氢气的元素成为和氧气结合的稳定状态。
根据实施例10,对容量绝缘膜85A实施热处理,使强电介质膜结晶化的同时,使吸留氢气的元素含有膜87所包含的吸留氢气的元素布置在强电介质膜的结晶粒界面、晶格间的位置或空穴,因此,对由下面电极83A、容量绝缘膜85B和上面电极86A的层叠体所组成的容量元件实施氢气气氛中的热处理时,即使是氢气进入到容量绝缘膜85B,进入的氢气被吸留氢气的元素吸留,可以防止由于氢气的容量绝缘膜85B的极化特性的恶化。
另外,在实施例10中获得的容量元件是下面电极83A成为容量规定口的结构,但是,将其替换为,上面电极86A成为容量规定口的结构,也是可以的。
另外,实施例1~10中,容量绝缘膜是SBT(SrTaBiO),但可以利用PZT(PbZrTiO)、BLT(BaLaTiO)或BST(BaSrTiO)来替代,也可以利用高电介质膜。
根据本发明的容量元件及其制造方法,对由下面电极、强电介质膜或高电介质膜组成的容量绝缘膜、上面电极的层叠体所组成的容量元件实施氢气气氛中的热处理,如果氢气进入到容量绝缘膜,则进入的氢气被吸留氢气的元素所吸留,所以可以防止由于氢气的容量绝缘膜的极化特性的减低。

Claims (22)

1、一种容量元件,其特征在于:由下面电极、形成在所述下面电极上的强电介质膜或高电介质膜组成的容量绝缘膜、形成在所述容量绝缘膜上的上面电极的层叠体构成,而所述容量绝缘膜中包含吸留氢气的元素。
2、根据权利要求1所述的容量元件,其特征在于:所述吸留氢气的元素是被包含在所述容量绝缘膜的结晶粒界面、晶格之间位置或空穴里。
3、根据权利要求1所述的容量元件,其特征在于:所述吸留氢气的元素是和氧结合在一起。
4、权利要求1所述的容量元件,其特征在于:所述容量绝缘膜是由SBT组成,所述吸留氢气的元素是Sc、Ti、V、Zr、Nb和La中的至少一种元素。
5、根据权利要求1所述的容量元件,其特征在于:还包括覆盖所述的层叠体的至少一部分的氢气阻挡膜。
6、一种容量元件的制造方法,其特征在于包括:在半导体基板上形成层叠体的形成工序,其中所述层叠体由下面电极、形成在所述下面电极上形成的包含吸留氢气元素的强电介质膜或高电介质膜所组成的容量绝缘膜、以及形成在所述容量绝缘膜上的上面电极所组成;
对所述容量绝缘膜实施热处理,使所述强电介质膜或所述高电介质膜结晶化的同时,使所述吸留氢气的元素布置在所述强电介质膜或所述高电介质膜的结晶粒界面、晶格之间位置或空穴的工序。
7、一种容量元件的制造方法,其特征在于包括:在半导体基板上形成下面电极或成为下面电极的第一导电膜之后,在所述下面电极或第一导电膜上沉积包含吸留氢气元素的强电介质膜或高电介质膜的工序;
对所述强电介质膜或高电介质膜实施热处理,使所述强电介质膜或所述高电介质膜结晶化的同时,使所述吸留氢气的元素布置在所述强电介质膜或所述高电介质膜的结晶粒界面、晶格之间位置或空穴的工序;
在结晶化的所述强电介质膜或高电介质膜上沉积第二导电膜的工序;把所述的第二导电膜进行图案形成,形成上面电极的工序;
把结晶化的所述强电介质膜或高电介质膜进行图案形成,形成容量绝缘膜的工序。
8、一种容量元件的制造方法,其特征在于包括:在半导体基板上形成下面电极或成为下面电极的第一导电膜之后,在所述下面电极或第一导电膜上沉积包含吸留氢气元素的强电介质膜或高电介质膜的工序;
在所述容量绝缘膜或高电介质膜上沉积第二导电膜的工序;
对所述强电介质膜或高电介质膜实施热处理,使所述强电介质膜或所述高电介质膜结晶的同时,使所述吸留氢气的元素布置在所述强电介质膜或所述高电介质膜的结晶粒界面、晶格之间位置或空穴的工序;
把所述第二导电膜进行图案形成,形成上面电极的工序;以及,
把结晶化的所述强电介质膜或高电介质膜进行图案形成,形成容量绝缘膜的工序。
9、一种容量元件的制造方法,其特征在于包括:在半导体基板上形成下面电极或成为下面电极的第一导电膜之后,在所述下面电极或第一导电膜上沉积包含吸留氢气元素的强电介质膜或高电介质膜的工序;
对所述强电介质膜或高电介质膜实施热处理,使所述强电介质膜或所述高电介质膜结晶化的同时,使所述吸留氢气的元素布置在所述强电介质膜或所述高电介质膜的结晶粒界面、晶格之间位置或空穴的工序;
把结晶化的所述强电介质膜或高电介质膜进行图案形成,形成容量绝缘膜的工序;
在所述容量绝缘膜上沉积第二导电膜的工序;以及,
把所述第二导电膜进行图案形成,形成上面电极的工序。
10、一种容量元件的制造方法,其特征在于包括:在半导体基板上形成下面电极或成为下面电极的第一导电膜之后,在所述下面电极或第一导电膜上沉积包含吸留氢气元素的强电介质膜或高电介质膜的工序;
把所述强电介质膜或所述高电介质膜进行图案形成,形成容量绝缘膜的工序;
对所述容量绝缘膜实施热处理,使所述强电介质膜或所述高电介质膜结晶化的同时,使所述吸留氢气的元素布置在所述强电介质膜或所述高电介质膜的结晶粒界面、晶格之间位置或空穴的工序;
在结晶化的所述强电介质膜或高电介质膜所在的所述容量绝缘膜上沉积第二导电膜的工序;以及,
把所述第二导电膜进行图案形成,形成上面电极的工序。
11、一种容量元件的制造方法,其特征在于包括:在半导体基板上形成层叠体的工序,其中所述层叠体由下面电极、形成在所述下面电极上的包含吸留氢气的元素层、形成在所述吸留氢气元素层上的强电介质膜或高电介质膜所组成的容量绝缘膜、以及形成在所述容量绝缘膜的上面电极所组成;
对所述容量绝缘膜实施热处理,使所述强电介质膜或所述高电介质膜结晶化的同时,使所述吸留氢气的元素布置在所述强电介质膜或所述高电介质膜的结晶粒界面、晶格之间位置或空穴的工序。
12、一种容量元件的制造方法,其特征在于包括:在半导体基板上形成下面电极或成为下面电极的第一导电膜之后,在所述下面电极或第一导电膜上沉积包含吸留氢气元素的吸留氢气的元素层的工序;
在所述吸留氢气的元素层上沉积所述强电介质膜或所述高电介质膜的工序;对所述强电介质膜或高电介质膜实施热处理,使所述强电介质膜或所述高电介质膜结晶化的同时,使所述吸留氢气的元素层所包含的吸留氢气的元素布置在所述强电介质膜或高电介质膜的结晶粒界面、晶格之间位置或空穴的工序;
在结晶化的所述强电介质膜或高电介质膜上沉积第二导电膜的工序;
把所述第二导电膜进行图案形成,形成上面电极的工序;以及,
把结晶化的所述强电介质膜或高电介质膜进行图案形成,形成容量绝缘膜的工序。
13、一种容量元件的制造方法,其特征在于包括:在半导体基板上形成下面电极或成为下面电极的第一导电膜之后,在所述下面电极或第一导电膜上沉积包含吸留氢气的元素的吸留氢气的元素层的工序;
在所述吸留氢气的元素层上沉积所述强电介质膜或所述高电介质膜的工序;
在所述强电介质膜或所述高电介质膜上形成第二导电膜的工序;
对所述强电介质膜或高电介质膜实施热处理,使所述强电介质膜或所述高电介质膜结晶化的同时,使所述吸留氢气的元素层所包含的吸留氢气的元素布置在所述强电介质膜或高电介质膜的结晶粒界面、晶格之间位置或空穴的工序;
把所述第二导电膜进行图案形成,形成上面电极的工序;以及
把结晶化的所述强电介质膜或高电介质膜进行图案形成,形成容量绝缘膜的工序。
14、一种容量元件的制造方法,其特征在于包括:在半导体基板上形成下面电极或成为下面电极的第一导电膜之后,在所述下面电极或第一导电膜上沉积包含吸留氢气元素的吸留氢气的元素层的工序;
在所述吸留氢气的元素层上沉积所述强电介质膜或所述高电介质膜的工序;
对所述强电介质膜或高电介质膜实施热处理,使所述强电介质膜或所述高电介质膜结晶化的同时,使所述吸留氢气的元素层所包含的吸留氢气的元素布置在所述强电介质膜或高电介质膜的结晶粒界面、晶格之间位置或空穴的工序;
把结晶化的所述强电介质膜或高电介质膜进行图案形成,形成容量绝缘膜的工序;在所述容量绝缘膜上沉积第二导电膜的工序;以及
把所述第二导电膜进行图案形成,形成上面电极的工序。
15、一种容量元件的制造方法,其特征在于包括:在半导体基板上形成下面电极或成为下面电极的第一导电膜之后,在所述下面电极或第一导电膜上沉积包含吸留氢气元素的吸留氢气的元素层的工序;在所述吸留氢气的元素层上沉积所述强电介质膜或所述高电介质膜的工序;所述强电介质膜进行图案形成,形成容量绝缘膜的工序;
对所述容量绝缘膜实施热处理,使所述强电介质膜或所述高电介质膜结晶化的同时,使所述吸留氢气的元素层所包含的吸留氢气的元素布置在所述强电介质膜或高电介质膜的结晶粒界面、晶格之间位置或空穴的工序;
在结晶化的所述强电介质膜或高电介质膜所在的所述容量绝缘膜上沉积第二导电膜的工序;以及,
把所述第二导电膜进行图案形成,形成上面电极的工序。
16、一种容量元件的制造方法,其特征在于包括:在半导体基板上形成层叠体的工序,其中所述层叠体由下面电极、形成在所述下面电极的强电介质膜或高电介质膜所组成的容量绝缘膜、形成在所述容量绝缘膜上的包含吸留氢气元素的吸留氢气的元素层、以及形成在所述吸留氢气的元素层上的上面电极所组成;
对所述容量绝缘膜实施热处理,使所述强电介质膜或所述高电介质膜结晶化的同时,使所述吸留氢气的元素层所包含的吸留氢气的元素布置在所述强电介质膜或高电介质膜的结晶粒界面、晶格之间位置或空穴的工序。
17、一种容量元件的制造方法,其特征在于包括:在半导体基板上形成下面电极或成为下面电极的第一导电膜之后,在所述下面电极或第一导电膜上沉积强电介质膜或高电介质膜的工序;
在所述强电介质膜或高电介质膜上沉积包含吸留氢气元素的吸留氢气的元素层的工序;
对所述强电介质膜或高电介质膜实施热处理,使所述强电介质膜或所述高电介质膜结晶化的同时,使所述吸留氢气的元素层所包含的吸留氢气的元素布置在所述强电介质膜或高电介质膜的结晶粒界面、晶格之间位置或空穴的工序;
结晶化的所述强电介质膜或高电介质膜上沉积第二导电膜的工序;
把所述第二导电膜进行图案形成,形成上面电极的工序;以及,
把结晶化的所述强电介质膜或高电介质膜进行图案形成,形成容量绝缘膜的工序。
18、一种容量元件的制造方法,其特征在于包括:在半导体基板上形成下面电极或成为下面电极的第一导电膜之后,在所述下面电极或第一导电膜上沉积强电介质膜或高电介质膜的工序;
在所述强电介质膜或高电介质膜上形成包含吸留氢气元素的吸留氢气的元素层的工序;
在所述吸留氢气的元素层上沉积第二导电膜的工序;对所述强电介质膜或高电介质膜实施热处理,使所述强电介质膜或所述高电介质膜结晶化的同时,使所述吸留氢气的元素层所包含的吸留氢气的元素布置在所述强电介质膜或高电介质膜的结晶粒界面、晶格之间位置或空穴的工序;
把所述第二导电膜进行图案形成,形成上面电极的工序;以及,
把结晶化的所述强电介质膜或高电介质膜进行图案形成,形成容量绝缘膜的工序。
19、一种容量元件的制造方法,其特征在于包括:在半导体基板上形成下面电极或成为下面电极的第一导电膜之后,在所述下面电极或第一导电膜上沉积强电介质膜或高电介质膜的工序;
在所述强电介质膜或高电介质膜上沉积包含吸留氢气元素的吸留氢气的元素层的工序;
对所述强电介质膜或高电介质膜实施热处理,使所述强电介质膜或所述高电介质膜结晶化的同时,使所述吸留氢气的元素层所包含的吸留氢气的元素布置在所述强电介质膜或高电介质膜的结晶粒界面、晶格之间位置或空穴的工序;
结晶化的所述强电介质膜或高电介质膜进行图案形成,形成容量绝缘膜的工序;在所述容量绝缘膜上沉积第二导电膜的工序;以及,
把所述第二导电膜进行图案形成,形成上面电极的工序。
20、一种容量元件的制造方法,其特征在于包括:在半导体基板上形成下面电极或成为下面电极的第一导电膜之后,在所述下面电极或第一导电膜上沉积强电介质膜或高电介质膜的工序;
在所述强电介质膜或高电介质膜上沉积包含吸留氢气元素的吸留氢气的元素层的工序;把所述强电介质膜或高电介质膜进行图案形成,形成容量绝缘膜的工序;
对所述容量绝缘膜实施热处理,使所述强电介质膜或所述高电介质膜结晶化的同时,使所述吸留氢气的元素层所包含的吸留氢气的元素布置在所述强电介质膜或高电介质膜的结晶粒界面、晶格之间位置或空穴的工序;
在结晶化的所述强电介质膜或高电介质膜所在的所述容量绝缘膜上沉积第二导电膜的工序;以及,
把所述二导电膜进行图案形成,形成上面电极的工序。
21、一种容量元件的制造方法,其特征在于包括:在半导体基板上形成层叠体的工序,其中所述层叠体由下面电极、形成在所述下面电极上的强电介质膜或高电介质膜所组成的容量绝缘膜、以及形成在所述容量绝缘膜上的上面电极所组成;
覆盖所述层叠体沉积包含吸留氢气元素的吸留氢气的元素层的工序;
对所述容量绝缘膜实施热处理,使所述强电介质膜或所述高电介质膜结晶的同时,使所述吸留氢气的元素布置在所述强电介质膜或所述高电介质膜的结晶粒界面、晶格之间位置或空穴的工序。
22、根据权利要求6至21所述的容量元件的制造方法,其特征在于还包括:覆盖所述下面电极、所述容量绝缘膜和所述上面电极所组成的层叠体的至少一部分的形成阻挡层的工序。
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