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JPH11150245A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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Publication number
JPH11150245A
JPH11150245A JP9317498A JP31749897A JPH11150245A JP H11150245 A JPH11150245 A JP H11150245A JP 9317498 A JP9317498 A JP 9317498A JP 31749897 A JP31749897 A JP 31749897A JP H11150245 A JPH11150245 A JP H11150245A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
semiconductor device
manufacturing
capacitor element
capacitor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9317498A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Tokashiki
健 渡嘉敷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP9317498A priority Critical patent/JPH11150245A/ja
Publication of JPH11150245A publication Critical patent/JPH11150245A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 STO膜、BST膜、PZT膜、Y1膜を容
量絶縁膜として、また貴金属を容量電極として用いたキ
ャパシタ素子を有する半導体装置の製造する際、水素ガ
スによる熱処理が引き起こすキャパシタ素子の特性劣化
を低減させ、高い信頼性及び生産性のもとで且つ容易に
半導体装置を製造することができる半導体装置の製造方
法を提供する。 【解決手段】 半導体装置は、下部電極12、高誘電率
の容量絶縁膜13および上部電極14からなるキャパシ
タ素子を有している。このキャパシタ素子を形成する
際、キャパシタ素子の下部電極12に容量絶縁膜13を
形成する工程以前に、少なくとも一回以上、水素を含む
ガスで半導体装置を熱処理する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置の製
造方法に係り、特に高誘電率膜、または強誘電率膜を容
量絶縁膜に、貴金属を容量下部電極に用いるキャパシタ
素子を有する半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、Ru02やIr02に代表される導
電性酸化物やその金属、及び白金等の貴金属をキャパシ
タ素子の電極材料として、またチタン酸ストロンチウム
膜(以下、STO膜という)あるいはチタン酸バリウム
ストロンチウム膜(以下、BST膜という)等の高誘電
率材料をキャパシタ素子の容量絶縁膜として応用したダ
イナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)や、同
様に上記貴金属とチタン酸ジルコニウム鉛(以下、PZ
T膜という)あるいはストロンチウムビスマスタンタル
オキサイド(以下、Y1膜という)等の強誘電率膜を応
用したエフラム(FRAM)等のマイクロデバイス開発
が著しい進展を見せている。このマイクロデバイスの製
造には、前述した貴金属や、容量絶縁膜の微細加工技術
を確立する必要がある。また、一方では既存の半導体装
置の製造技術との整合性がとれるようにしなければなら
ない。
【0003】既存技術のひとつに水素ガスによる熱処理
がある。これは、マイクロデバイスを安定に動作させる
ことを目的としている。すなわち、半導体装置の製造工
程を経ることで、増加したシリコンの界面準位密度を抑
制するため、シリコンのタングリングポンドを水素原子
で終端させる方法である。前記熱処理は、トランジス
タ、キャパシタ素子、アルミ配線を次々と形成した後、
製造工程の最終段階で施される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の半導
体装置の製造方法においては、製造工程の最終段階で水
素ガスによる熱処理工程があるため、STO膜、BST
膜、PZT膜、Y1膜といった高誘電率材料や強誘電率
材料、及び導電性酸化物材料が水素ガスの還元作用を受
けることとなる。ここで、基本的に高誘電率材料や強誘
電率材料は酸化物であるため、還元作用による容量絶縁
膜の膜質劣化やリーク電流増加等の諸問題が発生する。
同様に導電性酸化物である、Ir02やRu02も還元作
用を受けることは明らかである。また、還元作用によ
り、導電性酸化物と容量絶縁膜の界面に水分子が発生
し、水分子の圧力による容量絶縁膜の物理的破壊も生じ
るという問題もある。
【0005】この発明は、以上説明した事情に鑑みてな
されたものであり、STO膜、BST膜、PZT膜、Y
1膜を容量絶縁膜として、また貴金属を容量電極として
用いたキャパシタ素子を有する半導体装置の製造する
際、水素ガスによる熱処理が引き起こすキャパシタ素子
の特性劣化を低減させ、高い信頼性及び生産性のもとで
且つ容易に半導体装置を製造することができる半導体装
置の製造方法を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
高誘電率膜または強誘電率膜を用いたキャパシタ素子を
有する半導体装置の製造方法において、キャパシタ素子
の下部電極に前記高誘電率膜を形成する工程以前に、少
なくとも一回以上、水素を含むガスで半導体装置を熱処
理することを特徴とする半導体装置の製造方法を要旨と
する。
【0007】請求項2に係る発明は、上記高誘電率膜
が、チタン酸ストロンチウム膜、チタン酸バリウムスト
ロンチウム膜、酸化タンタルからなる群より選ばれた少
なくとも一種類から構成された膜であることを特徴とす
る請求項1記載の半導体装置の製造方法を要旨とする。
【0008】請求項3に係る発明は、上記強誘電率膜
が、チタン酸ジルコニウム鉛膜、ストロンチウムビスマ
スタンタルオキサイドからなる群より選ばれた少なくと
も一種類から構成された膜であることを特徴とする請求
項1記載の半導体装置の製造方法を要旨とする。
【0009】請求項4に係る発明は、上記キャパシタ素
子の下部電極が二酸化ルテニウム、ルテニウム、二酸化
イリジウム、イリジウム、白金からなる群より選ばれた
少なくとも一種類から構成された膜であることを特徴と
する請求項1記載の半導体装置の製造方法を要旨とす
る。
【0010】本発明によれば、トランジスタの安定動作
を目的とした水素ガスによる熱処理を、あらかじめ、S
TO膜、BST膜、PZT膜、Y1膜等の容量絶縁膜を
容量下部電極上に形成する前に行うので、原理的に前記
容量絶縁膜が還元作用を受けることはない。また、導電
性酸化物からなる容量電極は還元作用を受けても誘電性
等が変化することはないので、十分容量電極としての役
割を果たす。また、還元作用で生じた水分子は電極表面
上から脱離するため、容量絶縁膜に直接的な影響を与え
ることはない。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明の実
施の形態について説明する。図1は、この発明の一実施
形態に係る製造方法により製造された半導体装置の構成
を示す断面図である。本実施形態では、まず、LOCO
S(Local 0xidation of Sili
con)等、通常の素子分離方法によりシリコン基板1
上に非活性領域であるフィールド酸化膜2を形成し、そ
れらにより取り囲まれる素子活性領域を形成する。
【0012】次に、素子活性領域上にゲート酸化膜を介
したゲート電極3、容量用拡散層4、ビット線用拡散層
5等からなるMOSトランジスタを形成する。このMO
Sトランジスタがメモリセルのトランスファトランジス
タとなる。また、ワード線9をフィールド酸化膜2上に
形成する。このワード線9は隣接メモリセルのトランス
ファトランジスタのゲート電極(図示略)に接続されて
いる。そして、このゲート電極3およびワード線9を被
覆するように層間絶縁膜6を形成する。ここで、層間絶
縁膜6は公知の化学気相成長(CVD)法によるシリコ
ン酸化膜である。
【0013】次に上記MOSトランジスタのビット線用
拡散層5上にコンタクト孔を開口し、このコンタクト孔
にタングステン、窒化チタン、タングステンシリサイド
等の導電性材料を埋設しビット線コンタクトプラグ7を
形成する。そして、タングステン等の導電体膜を堆積し
た後、既知のリソグラフィー及びドライエッチ工程によ
りパターニングしてビット線8を形成する。
【0014】次に、ビット線8を被覆する層間絶縁膜6
として再びシリコン酸化膜をCVD法により成膜し、化
学的機械研磨(CMP)法で平坦化する。そして、容量
拡散層4上の層間絶縁膜を開口しコンタクト孔を形成す
るとともにこのコンタクト孔に燐不純物を含むポリシリ
コンを充填する。このようにして、容量コンタクトプラ
グ20を形成する。
【0015】次に、直流マグネトロン放電を利用したス
パッタ法により、純度99.9%のルテニウム(Ru)
金属をターゲットにして酸素とアルゴンガスの混合ガス
を用いてルテニウム酸化膜10を400nmの膜厚に成
膜する。そして、エッチングマスクとなる有機シリカか
らなるSOG(Spin on Glass)膜を20
0nm塗布成膜し、既知のリソグラフィー及びドライエ
ッチ工程によりパターニングしてSOGマスク11を形
成する。
【0016】次に、電子サイクロトロン共鳴によるプラ
ズマ放電(ECR)を利用したドライエッチング装置を
用いて、ルテニウム酸化膜10を異方性エッチングの条
件でエッチングする。ここで、エッチングに用いるガス
は、塩素と酸素の混合ガスである。本実施形態では、塩
素ガスを5〜50%程度に調整し、ガス流量を240s
ccmとした。このときに得られるルテニウム酸化膜の
エッチング速度は250nm/min程度となった。そ
の後、不必要となった、SOGマスク11を既知のエッ
チバック法を用いて除去することで下部電極12が形成
される(図2参照)。
【0017】次に、窒素ガス希釈の水素を用いた熱処理
を行う。熱処理炉は常圧であり、処理温度は400℃以
上、処理時間は40分以上とする。この熱処理を行うこ
とにより、ルテニウム酸化膜から成る下部電極12は完
全に還元されルテニウム金属に変わる。
【0018】次に、下部電極12の表面を被覆するよう
に容量絶縁膜13を形成する。ここで、この容量絶縁膜
13はプラズマCVD法で堆積される厚さ50nmのB
ST膜である。このBST膜の比誘電率は500程度で
ある。続いて上部電極14として膜厚200nmのルテ
ニウムを成膜する。
【0019】このようにして、シリコン基板1表面のフ
ィールド酸化膜2以外の活性領域にメモリセルを構成す
るトランスファトランジスタのゲート電極3及びソース
・ドレイン領域となる容量用拡散層4、ビット線用拡散
層5、さらに、容量用拡散層4に容量コンタクトプラグ
7を介して電気接続し情報蓄積電極となる下部電極1
2、ビット線用拡散層5にビット線コンタクトプラグ7
を介して電気接続するビット線8が形成される。そし
て、情報蓄積電極の対向電極である上部電極14と容量
絶縁膜13と共にスタック型のキャパシタが構成され
る。
【0020】本実施形態によれば、水素を用いた熱処理
は容量絶縁膜を成膜する前に行われるので容量絶縁膜が
還元されることはなく、従って、容量特性の劣化もな
い。
【0021】図4は本実施形態により容量絶縁膜形成前
に水素による熱処理を行ったキャパシタと、従来の容量
絶縁膜形成後に熱処理を行ったキャパシタの電流−電圧
特性を比較した図である。同図に示すように、容量絶縁
膜形成前に熱処理を行うことでリーク電流を抑制するこ
とができた。
【0022】なお、上記実施形態の構成は単なる例示で
あり、強誘電率膜等の材料も特許請求の範囲に列挙した
材料の中から一例として選択したに過ぎない。本発明の
その製造方法は、上記実施形態の構成から様々の修正及
び変更を加えた半導体装置の製造方法を含むことは当然
である。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、容量絶縁膜を成膜する前に水素ガスによる熱処理を
行うため、STO膜、BST膜、PZT膜、Y1膜を容
量絶縁膜として、また貴金属を容量電極として用いたキ
ャパシタ素子を含む半導体装置を製造する際にキャパシ
タ素子の特性劣化を回避することができ、半導体装置の
歩留まりが向上し、生産性を高めることができるという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施形態に係る製造方法を説明
するための当該半導体装置の断面図である。
【図2】 同実施形態に係る製造方法を説明するための
同半導体装置の断面図である。
【図3】 同実施形態に係る製造方法を説明するための
同半導体装置の断面図である。
【図4】 同実施形態により製造されたキャパシタと従
来技術により製造されたキャパシタのキャパシタの電流
−電圧特性を示す図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 フィールド酸化膜 3 ゲート電極 4 容量用拡散層 5 ビット線用拡散層 6 層間絶縁膜 7 ビット線用コンタクトプラグ 8 ビット線 9 ワード線 10 ルテニウム酸化膜 11 SOGマスク 12 下部電極 13 容量絶縁膜 14 上部電極 20 容量コンタクトプラグ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 29/792

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高誘電率膜または強誘電率膜を用いたキ
    ャパシタ素子を有する半導体装置の製造方法において、
    キャパシタ素子の下部電極に前記高誘電率膜を形成する
    工程以前に、少なくとも一回以上、水素を含むガスで半
    導体装置を熱処理することを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
  2. 【請求項2】 上記高誘電率膜が、チタン酸ストロンチ
    ウム膜、チタン酸バリウムストロンチウム膜、酸化タン
    タルからなる群より選ばれた少なくとも一種類から構成
    された膜であることを特徴とする請求項1記載の半導体
    装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 上記強誘電率膜が、チタン酸ジルコニウ
    ム鉛膜、ストロンチウムビスマスタンタルオキサイドか
    らなる群より選ばれた少なくとも一種類から構成された
    膜であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の
    製造方法。
  4. 【請求項4】 上記キャパシタ素子の下部電極が二酸化
    ルテニウム、ルテニウム、二酸化イリジウム、イリジウ
    ム、白金からなる群より選ばれた少なくとも一種類から
    構成された膜であることを特徴とする請求項1記載の半
    導体装置の製造方法。
JP9317498A 1997-11-18 1997-11-18 半導体装置の製造方法 Pending JPH11150245A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001044377A (ja) * 1999-07-26 2001-02-16 Samsung Electronics Co Ltd 三重金属配線一つのトランジスター/一つのキャパシタ及びその製造方法
JP2001257322A (ja) * 2000-03-13 2001-09-21 Oki Electric Ind Co Ltd 強誘電体を用いた半導体デバイスの構造及び製造方法
KR100319168B1 (ko) * 1999-12-30 2002-01-04 박종섭 반도체소자의 제조방법
EP1326277A2 (en) * 2002-01-08 2003-07-09 Fujitsu Limited Semiconductor device and method of manufacturing the same
US6680251B2 (en) 2001-03-22 2004-01-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of chemical vapor depositing ruthenium by varying chemical vapor deposition parameters
US7700454B2 (en) 2001-07-24 2010-04-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of forming integrated circuit electrodes and capacitors by wrinkling a layer that includes a high percentage of impurities

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001044377A (ja) * 1999-07-26 2001-02-16 Samsung Electronics Co Ltd 三重金属配線一つのトランジスター/一つのキャパシタ及びその製造方法
KR100319168B1 (ko) * 1999-12-30 2002-01-04 박종섭 반도체소자의 제조방법
JP2001257322A (ja) * 2000-03-13 2001-09-21 Oki Electric Ind Co Ltd 強誘電体を用いた半導体デバイスの構造及び製造方法
US6680251B2 (en) 2001-03-22 2004-01-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of chemical vapor depositing ruthenium by varying chemical vapor deposition parameters
US7700454B2 (en) 2001-07-24 2010-04-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of forming integrated circuit electrodes and capacitors by wrinkling a layer that includes a high percentage of impurities
EP1326277A2 (en) * 2002-01-08 2003-07-09 Fujitsu Limited Semiconductor device and method of manufacturing the same
EP1326277A3 (en) * 2002-01-08 2006-06-28 Fujitsu Limited Semiconductor device and method of manufacturing the same
KR100851167B1 (ko) * 2002-01-08 2008-08-08 후지쯔 가부시끼가이샤 반도체 장치 및 그 제조 방법

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Legal Events

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Effective date: 20010515