專利名稱：半導(dǎo)體裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有電容元件的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。其中的電容元件具有由鐵電材料或者高介電常數(shù)材料構(gòu)成的電容絕緣膜。
因此，為了實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置(動(dòng)態(tài)RAM)的高度集成化，替代現(xiàn)有的硅氧化物或者硅氮化物，采用高介電常數(shù)膜作為電容絕緣膜的技術(shù)被廣泛研究開(kāi)發(fā)。
另外，為了使現(xiàn)有技術(shù)中沒(méi)有的、低工作電壓、可以高速讀寫的非易失性RAM實(shí)用化，作為電容絕緣膜，采用具有自極化特性的鐵電膜的技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)也十分盛行。
一般講，作為這些高介電常數(shù)膜或者鐵電膜的材料，廣泛使用鈦酸鋇鍶、五氧化鉭、鈦酸硅酸鉛或者鉭酸鉍鍶等具有鉍層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的化合物。
另外，作為高介電常數(shù)膜或者鐵電膜的堆積方法，周知有MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Depositon)法等各種各樣的方法，在任一種方法中，在堆積高介電常數(shù)膜或者鐵電膜之后，需要在600℃～800℃左右的高溫下并且在氧氣氣氛中進(jìn)行熱處理，使高介電常數(shù)膜或者鐵電膜結(jié)晶化。
另一方面，作為具有由高介電常數(shù)膜或者鐵電膜構(gòu)成的電容元件的DRAM或者非易失性RAM的存儲(chǔ)單元的結(jié)構(gòu)，對(duì)于半導(dǎo)體裝置的更加高度集成化的要求，提出了迭式(stack)存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)。迭式存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)是采用導(dǎo)電性的接觸插栓(contact plug)將構(gòu)成存儲(chǔ)單元的晶體管與配置在該晶體管的上方的電容元件連接的結(jié)構(gòu)。依據(jù)迭式存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)，在確保存儲(chǔ)保持所需要的大小的容量的情況下，可以縮小存儲(chǔ)單元的面積，是半導(dǎo)體裝置高度集成化所必須的結(jié)構(gòu)。
以下，參照

圖12說(shuō)明具有迭式存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體裝置。
如圖12所示，現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體裝置，在半導(dǎo)體基板10的表面部上形成元件分離區(qū)域11、由源極區(qū)域和漏極區(qū)域構(gòu)成的一對(duì)雜質(zhì)擴(kuò)散層12。在半導(dǎo)體基板10上一對(duì)雜質(zhì)擴(kuò)散層12之間，通過(guò)柵極絕緣膜13形成柵極14，同時(shí)在柵極絕緣膜13以及柵極14的兩側(cè)形成側(cè)壁15。由一對(duì)雜質(zhì)擴(kuò)散層12、柵極絕緣膜13以及柵極14構(gòu)成晶體管。
在半導(dǎo)體基板10上為覆蓋晶體管而形成層間絕緣膜16，在該層間絕緣膜16上，依次形成具有密接層功能的第1導(dǎo)電性勢(shì)壘層18、第2導(dǎo)電性勢(shì)壘層19以及下部電極20，在這些第1導(dǎo)電性勢(shì)壘層18、第2導(dǎo)電性勢(shì)壘層19以及下部電極20的周圍設(shè)置由硅氧化膜或者硅氮化膜構(gòu)成的絕緣膜21。在下部電極20以及絕緣膜21上，依次形成電容絕緣膜22以及上部電極23，由這些下部電極20、電容絕緣膜22以及上部電極23構(gòu)成電容元件。
在電容元件的上部電極23上形成絕緣性氫勢(shì)壘層24，同時(shí)使第1導(dǎo)電型勢(shì)壘層18與一對(duì)雜質(zhì)擴(kuò)散層12中的一方，通過(guò)埋入在層間絕緣膜16中的導(dǎo)電性插栓(plug)25進(jìn)行電連接。
第1導(dǎo)電性勢(shì)壘層18，是為了防止在使電容絕緣膜22結(jié)晶化的氧氣氣氛下的熱處理工藝中，導(dǎo)電型插栓25的構(gòu)成材料向電容元件擴(kuò)散造成密接性降低的情況而設(shè)置，采用氮化鈦、氮化鉭、氮化鈦鋁或者氮化鉭鋁等導(dǎo)電性的氮化物材料。
第2導(dǎo)電性勢(shì)壘層19，是為了防止在使電容絕緣膜22結(jié)晶化的氧氣氣氛下的熱處理工藝中，從上方向朝第1導(dǎo)電性勢(shì)壘層18和導(dǎo)電型插栓25擴(kuò)散氧氣，由第1導(dǎo)電性勢(shì)壘層18和導(dǎo)電型插栓25的氧化造成接觸電阻提高而設(shè)置，采用銥、氧化銥、釕或者氧化釕等構(gòu)成的膜，可以單獨(dú)使用，也可以作為積層膜使用。
作為層間絕緣膜16的材料，采用包含硼或者磷的硅氧化膜(以下稱為BPSG膜)。
然而，在上述現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體裝置中，存在以下說(shuō)明的2個(gè)問(wèn)題。
在現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體裝置中，在層間絕緣膜16和第2導(dǎo)電性勢(shì)壘層19之間，設(shè)置了作為密接層的功能的第1導(dǎo)電性勢(shì)壘層18，雖然可以確保第1導(dǎo)電性勢(shì)壘層18和第2導(dǎo)電性勢(shì)壘層19之間的密接性，但存在不能確保第1導(dǎo)電性勢(shì)壘層18和層間絕緣膜16之間的密接性的問(wèn)題。即，在使電容絕緣膜22結(jié)晶化的氧氣氣氛下的高溫?zé)崽幚砉に囍?，容易將層間絕緣膜16和第1導(dǎo)電性勢(shì)壘層18剝離，存在不能確保層間絕緣膜16和電容元件之間的密接性的問(wèn)題。以下采用圖13(a)、(b)說(shuō)明其理由。
如圖13(a)所示，由于第1導(dǎo)電性勢(shì)壘層18的側(cè)面由第2導(dǎo)電性勢(shì)壘層19所覆蓋，如果為了使電容絕緣膜22結(jié)晶化而在650℃～800℃的溫度下進(jìn)行熱處理，環(huán)境氣體中的氧擴(kuò)散到第1導(dǎo)電性勢(shì)壘層18的內(nèi)部，使第1導(dǎo)電性勢(shì)壘層18氧化。
第1導(dǎo)電性勢(shì)壘層18，如果氧化則具有膨脹的性質(zhì)，如圖13(b)所示，使第1導(dǎo)電性勢(shì)壘層18的邊緣部的膜厚增加。因此，降低第1導(dǎo)電性勢(shì)壘層18的中央部和導(dǎo)電性插栓25之間密接性，因而降低電容元件和導(dǎo)電性插栓25之間的密接性，存在增大電容元件和導(dǎo)電性插栓25之間的接觸電阻的問(wèn)題。
第2個(gè)問(wèn)題是，絕緣性的氫勢(shì)壘層24不能將氫完全遮斷。氫勢(shì)壘層24采用CVD法或者濺射法等堆積，但由任一種成膜方法獲得的氫勢(shì)壘層24也不能完全遮斷氫。
采用CVD法形成氫勢(shì)壘層24時(shí)，在成膜氣體中多包含SiH4或者H2等，在成膜環(huán)境氣體中的氫勢(shì)必過(guò)剩，不可避免使成膜環(huán)境變成還原性氣體環(huán)境。因此，使電容絕緣膜22暴露在氫氣環(huán)境中，環(huán)境氣體中的氫使電容絕緣膜22還原，造成電容絕緣膜112中缺氧，這樣，產(chǎn)生電容絕緣膜112的殘留極化顯著降低等電特性劣化的情況。
另外，在成膜中采用不存在氫的濺射法形成氫勢(shì)壘層24時(shí)，雖然可以獲得包含Al2O3的各種氧化物構(gòu)成的膜，由于這些膜具有不能稱為完全的氧化物的性質(zhì)，在膜中產(chǎn)生結(jié)晶粒界。因此，在為恢復(fù)晶體管特性的氫環(huán)境中的熱處理工藝中，存在環(huán)境氣體中的氫氣通過(guò)氫勢(shì)壘層24的結(jié)晶粒界向電容絕緣膜22擴(kuò)散的問(wèn)題。
為了達(dá)到上述第1目的，有關(guān)本發(fā)明的第1半導(dǎo)體裝置，包括在形成了晶體管的半導(dǎo)體基板上形成的層間絕緣膜、在層間絕緣膜上形成的、由沒(méi)有取向的氧化金屬構(gòu)成的密接層、由在密接層上從下側(cè)依次形成的下部電極、高介電常數(shù)材料或者鐵電材料構(gòu)成的電容絕緣膜、上部電極所構(gòu)成的電容元件、在層間絕緣膜以及密接層的內(nèi)部形成的、將晶體管和電容元件電連接的導(dǎo)電性插栓。
依據(jù)有關(guān)本發(fā)明的第1半導(dǎo)體裝置，由于在層間絕緣膜和電容元件之間設(shè)置了由沒(méi)有取向的氧化金屬構(gòu)成的密接層，提高了層間絕緣膜和電容元件之間的密接性，可以降低電容元件和導(dǎo)電性插栓之間的接觸電阻。
在第1半導(dǎo)體裝置中，密接層最好是非晶質(zhì)。
這樣，可以可靠提高層間絕緣膜和電容元件之間的密接性。
在第1半導(dǎo)體裝置中，理想的是，構(gòu)成密接層的氧化金屬包含氧化鈦鋁。
這樣，可以可靠提高層間絕緣膜和電容元件之間的密接性。
在第1半導(dǎo)體裝置中，理想的是，還包括在密接層以及導(dǎo)電性插栓、和下部電極之間形成的導(dǎo)電性勢(shì)壘層，導(dǎo)電性插栓，將晶體管和導(dǎo)電性勢(shì)壘層連接。
這樣，由于密接層抑制了導(dǎo)電性勢(shì)壘層的體積膨脹，不容易發(fā)生層間絕緣膜和導(dǎo)電性勢(shì)壘層之間的剝離，這樣可以可靠提高層間絕緣膜和電容元件之間的密接性。
為了達(dá)到上述第2目的，有關(guān)本發(fā)明的第2半導(dǎo)體裝置，包括在形成了晶體管的半導(dǎo)體基板上形成的層間絕緣膜、在層間絕緣膜上從下側(cè)依次形成的下部電極、高介電常數(shù)材料或者鐵電材料構(gòu)成的電容絕緣膜、上部電極所構(gòu)成的電容元件、在層間絕緣膜的內(nèi)部形成的、將晶體管和電容元件電連接的導(dǎo)電性插栓、覆蓋電容元件的上面而形成的、沒(méi)有取向的氧化金屬構(gòu)成的絕緣性上方勢(shì)壘層。
依據(jù)有關(guān)本發(fā)明的第2半導(dǎo)體裝置，在為恢復(fù)晶體管特性而在氫氣環(huán)境下進(jìn)行熱處理時(shí)，由于氫氣環(huán)境中的氫很難通過(guò)上方勢(shì)壘層，可以防止電容絕緣膜被氫還原后造成特性劣化的事態(tài)發(fā)生。
在第2半導(dǎo)體裝置中，理想的是，上方勢(shì)壘層是非晶質(zhì)。
這樣，可以可靠防止環(huán)境氣體中的氫通過(guò)上方勢(shì)壘層的事態(tài)發(fā)生。
在第2半導(dǎo)體裝置中，理想的是，構(gòu)成上方勢(shì)壘層的氧化金屬包含氧化鈦鋁。
這樣，可以可靠防止環(huán)境氣體中的氫通過(guò)上方勢(shì)壘層的事態(tài)發(fā)生。
在第2半導(dǎo)體裝置中，理想的是，還包括在層間絕緣膜和下部電極之間形成的、沒(méi)有取向的氧化金屬構(gòu)成的絕緣性下方勢(shì)壘層。
這樣，在為恢復(fù)晶體管特性而在氫氣環(huán)境下進(jìn)行熱處理時(shí)，由于氫氣環(huán)境中的氫很難通過(guò)下方勢(shì)壘層，可以阻止氫在層間絕緣膜中擴(kuò)散到達(dá)電容元件，因而可以防止電容絕緣膜被氫還原后造成特性劣化的事態(tài)發(fā)生。
當(dāng)?shù)?半導(dǎo)體裝置包括下方勢(shì)壘層時(shí)，理想的是，下方勢(shì)壘層是非晶質(zhì)。
這樣，可以可靠防止環(huán)境氣體中的氫通過(guò)下方勢(shì)壘層的事態(tài)發(fā)生。
當(dāng)?shù)?半導(dǎo)體裝置包括下方勢(shì)壘層時(shí)，理想的是，構(gòu)成下方勢(shì)壘層的氧化金屬包含氧化鈦鋁。
這樣，可以可靠防止環(huán)境氣體中的氫通過(guò)下方勢(shì)壘層的事態(tài)發(fā)生。
當(dāng)?shù)?半導(dǎo)體裝置包括下方勢(shì)壘層時(shí)，理想的是，還包括在下方勢(shì)壘層以及導(dǎo)電性插栓、和下部電極之間形成的導(dǎo)電性勢(shì)壘層，導(dǎo)電性插栓，將晶體管和導(dǎo)電性勢(shì)壘層連接。
這樣，由于下方勢(shì)壘層抑制了導(dǎo)電性勢(shì)壘層的在膜厚方向上的體積膨脹，不容易發(fā)生層間絕緣膜和導(dǎo)電性勢(shì)壘層之間的剝離，這樣可以提高層間絕緣膜和電容元件之間的密接性。
當(dāng)?shù)?半導(dǎo)體裝置包括下方勢(shì)壘層以及導(dǎo)電性勢(shì)壘層時(shí)，理想的是，還包括覆蓋導(dǎo)電性勢(shì)壘層的側(cè)面而形成的、由沒(méi)有取向的氧化金屬構(gòu)成的絕緣性側(cè)方勢(shì)壘層。
這樣，由于側(cè)方勢(shì)壘層抑制了導(dǎo)電性勢(shì)壘層的在膜厚方向上的體積膨脹，不容易發(fā)生層間絕緣膜和導(dǎo)電性勢(shì)壘層之間的剝離，這樣可以提高層間絕緣膜和電容元件之間的密接性。
為了達(dá)到上述第1目的，有關(guān)本發(fā)明的第1半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括在形成了晶體管的半導(dǎo)體基板上形成層間絕緣膜的工藝、在所述層間絕緣膜及所述密接層的內(nèi)部形成一端連接所述晶體管的導(dǎo)電性插栓的工藝、在層間絕緣膜上形成由沒(méi)有取向的氧化金屬構(gòu)成的密接層的工藝、形成由在密接層上從下側(cè)依次形成的下部電極、高介電常數(shù)材料或者鐵電材料構(gòu)成的電容絕緣膜、上部電極所構(gòu)成的電容元件的工藝、在氧氣氣氛中進(jìn)行熱處理、使電容絕緣膜結(jié)晶化的工藝。
依據(jù)有關(guān)本發(fā)明的第1半導(dǎo)體裝置的制造方法，由于在層間絕緣膜和電容元件之間設(shè)置了由沒(méi)有取向的氧化金屬構(gòu)成的密接層，提高了層間絕緣膜和電容元件之間的密接性，可以降低電容元件和導(dǎo)電性插栓之間的接觸電阻。
在第1半導(dǎo)體裝置的制造方法中，優(yōu)選密接層是通過(guò)在0.6Pa以上處理室壓力并且12KW以下的直流功率的條件下實(shí)施的濺射法所形成。
這樣，在層間絕緣膜和電容元件之間可以可靠形成由沒(méi)有取向的氧化金屬構(gòu)成的密接層。
為了達(dá)到上述第2目的，有關(guān)本發(fā)明的第2半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括在形成了晶體管的半導(dǎo)體基板上形成層間絕緣膜的工藝、在層間絕緣膜的內(nèi)部形成其一端與晶體管連接的導(dǎo)電性插栓的工藝、形成由在密接層上從下側(cè)依次形成的下部電極、高介電常數(shù)材料或者鐵電材料構(gòu)成的電容絕緣膜、上部電極所構(gòu)成的、與導(dǎo)電性插栓的另一端電連接的電容元件的工藝、覆蓋電容元件的上面而形成由沒(méi)有取向的氧化金屬構(gòu)成的絕緣性上方勢(shì)壘層的工藝、在氧氣氣氛中進(jìn)行熱處理、使晶體管特性恢復(fù)的工藝。
依據(jù)有關(guān)本發(fā)明的第2半導(dǎo)體裝置的制造方法，在為恢復(fù)晶體管特性而在氫氣環(huán)境下進(jìn)行熱處理時(shí)，由于氫氣環(huán)境中的氫很難通過(guò)上方勢(shì)壘層，可以防止電容絕緣膜被氫還原后造成特性劣化的事態(tài)發(fā)生。
在第2半導(dǎo)體裝置的制造方法中，優(yōu)選上方勢(shì)壘層是通過(guò)在0.6Pa以上處理室壓力并且12kW以下的直流功率的條件下實(shí)施的濺射法所形成。
這樣，可以可靠形成由沒(méi)有取向的氧化金屬構(gòu)成的上方勢(shì)壘層。
有關(guān)本發(fā)明的第2半導(dǎo)體裝置的制造方法，優(yōu)選在形成層間絕緣膜的工藝和形成導(dǎo)電性插栓的工藝之間，進(jìn)包括在層間絕緣膜上形成由沒(méi)有取向的氧化金屬構(gòu)成的覆蓋電容元件的下面的絕緣性下方勢(shì)壘層，形成導(dǎo)電性插栓的工藝，包含在層間絕緣膜以及下方勢(shì)壘層的內(nèi)部形成導(dǎo)電性插栓的工藝。
這樣，在為恢復(fù)晶體管特性而在氫氣環(huán)境下進(jìn)行熱處理時(shí)，由于氫氣環(huán)境中的氫很難通過(guò)下方勢(shì)壘層，由于可以阻止氫在層間絕緣膜中擴(kuò)散到達(dá)電容元件，可以防止電容絕緣膜被氫還原后造成特性劣化的事態(tài)發(fā)生。
當(dāng)?shù)?半導(dǎo)體裝置的制造方法包括形成下方勢(shì)壘層的工藝時(shí)，優(yōu)選下方勢(shì)壘層是通過(guò)在0.6Pa以上處理室壓力并且12kW以下的直流功率的條件下實(shí)施的濺射法所形成。
這樣，可以可靠形成由沒(méi)有取向的氧化金屬構(gòu)成的下方勢(shì)壘層。
當(dāng)?shù)?半導(dǎo)體裝置的制造方法包括形成下方勢(shì)壘層的工藝時(shí)，優(yōu)選在形成導(dǎo)電性插栓的工藝和形成電容元件的工藝之間，還包括在下方勢(shì)壘層以及導(dǎo)電性插栓上形成導(dǎo)電性勢(shì)壘層的工藝。
這樣，由于下方勢(shì)壘層抑制了導(dǎo)電性勢(shì)壘層的在膜厚方向上的體積膨脹，不容易發(fā)生層間絕緣膜和導(dǎo)電性勢(shì)壘層之間的剝離，這樣可以提高層間絕緣膜和電容元件之間的密接性。
當(dāng)?shù)?半導(dǎo)體裝置的制造方法包括形成下方勢(shì)壘層以及導(dǎo)電性勢(shì)壘層的工藝時(shí)，優(yōu)選形成電容元件的工藝包含由沒(méi)有取向的氧化金屬構(gòu)成的覆蓋導(dǎo)電性勢(shì)壘層的側(cè)面的絕緣性側(cè)方勢(shì)壘層的工藝。
這樣，由于側(cè)方勢(shì)壘層抑制了導(dǎo)電性勢(shì)壘層的在膜厚方向上的體積膨脹，不容易發(fā)生層間絕緣膜和導(dǎo)電性勢(shì)壘層之間的剝離，這樣可以提高層間絕緣膜和電容元件之間的密接性。
圖2(a)、(b)表示有關(guān)第1實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法的各工藝的剖視圖。
圖3(a)、(b)表示有關(guān)第1實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法的各工藝的剖視圖。
圖4表示有關(guān)第1實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置以及現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體裝置中導(dǎo)電性插栓的不良產(chǎn)生率的圖。
圖5表示有關(guān)第2實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
圖6(a)～(c)表示有關(guān)第2實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法的各工藝的剖視圖。
圖7(a)、(b)表示有關(guān)第2實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法的各工藝的剖視圖。
圖8(a)表示現(xiàn)有技術(shù)的氫勢(shì)壘層的截面示意圖，(b)表示有關(guān)第2實(shí)施例的氫勢(shì)壘層的剖面示意圖。
圖9表示現(xiàn)有技術(shù)以及有關(guān)第2實(shí)施例的氫勢(shì)壘層的殘留極化值的圖。
圖10表示在第2實(shí)施例中形成氧化鈦率膜時(shí)的參數(shù)和取向性之間的關(guān)系圖。
圖11(a)表示在500℃的溫度下成膜的氧化鈦鋁膜的X光衍射強(qiáng)度，(b)表示在室溫下成膜的氧化鈦鋁膜的X光衍射強(qiáng)度。
圖12表示現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
圖13(a)、(b)表示說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體裝置的問(wèn)題點(diǎn)的剖視圖。其中100-半導(dǎo)體基板、101-元件分離區(qū)域、102-雜質(zhì)擴(kuò)散層、103-柵極絕緣膜、104-柵極、105-側(cè)壁、106-層間絕緣膜、107-密接層、108-第1導(dǎo)電性勢(shì)壘層、108A-第1導(dǎo)電膜、109-第2導(dǎo)電性勢(shì)壘層、109A-第2導(dǎo)電膜、110-下部電極、110A-第1金屬膜、111-電容絕緣膜、111A-金屬氧化物電介質(zhì)膜、112-上部電極、112A-第2金屬膜、113-導(dǎo)電性插栓、200-半導(dǎo)體基板、201-元件分離區(qū)域、202-雜質(zhì)擴(kuò)散層、203-柵極絕緣膜、204-柵極、205-側(cè)壁、206-層間絕緣膜、207-下方勢(shì)壘層、208-第1導(dǎo)電性勢(shì)壘層、208A-第1導(dǎo)電膜、209-第2導(dǎo)電性勢(shì)壘層、209A-第2導(dǎo)電膜、210-下部電極、210A-第1金屬膜、211-電容絕緣膜、211A-金屬氧化物電介質(zhì)膜、212-上部電極、212A-第2金屬膜、213-側(cè)方勢(shì)壘層、214-絕緣層、215-上方勢(shì)壘層、216-導(dǎo)電性插栓。
圖1表示有關(guān)第1實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置主要部位的截面結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示，在半導(dǎo)體基板100的表面部上形成元件分離區(qū)域101、由源極區(qū)域和漏極區(qū)域構(gòu)成的一對(duì)雜質(zhì)擴(kuò)散層102。在半導(dǎo)體基板100上一對(duì)雜質(zhì)擴(kuò)散層102之間，介入柵極絕緣膜103后形成柵極104，同時(shí)在柵極絕緣膜103以及柵極104的兩側(cè)形成側(cè)壁105。由一對(duì)雜質(zhì)擴(kuò)散層102、柵極絕緣膜103以及柵極104構(gòu)成晶體管。
在半導(dǎo)體基板100上為覆蓋晶體管而形成由BPSG構(gòu)成的層間絕緣膜106，在該層間絕緣膜106上，形成由沒(méi)有取向的氧化金屬例如氧化鈦鋁構(gòu)成的具有5～60nm厚度的密接層107。
在密接層107上，形成例如由氮化鈦鋁構(gòu)成的第1導(dǎo)電性勢(shì)壘層108，和例如由銥以及氧化銥的積層膜構(gòu)成的第2導(dǎo)電性勢(shì)壘層109。
在第2導(dǎo)電性勢(shì)壘層109，依次形成例如由白金構(gòu)成的下部電極110、例如由Sr2Bi2(Ta2-xNbx)O9(式中2＞X＞0)構(gòu)成的電容絕緣膜111、和例如由白金構(gòu)成的上部電極112，由這些下部電極110、電容絕緣膜111以及上部電極112構(gòu)成電容元件。
在層間絕緣膜106以及密接層107上，埋入例如由鎢構(gòu)成的導(dǎo)電性插栓113，通過(guò)導(dǎo)電性插栓113使第1導(dǎo)電型勢(shì)壘層108與一對(duì)雜質(zhì)擴(kuò)散層102中的一方電連接。
以下參照?qǐng)D2(a)、(b)以及圖3(a)、(b)說(shuō)明有關(guān)第1實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法。
首先，如圖2(a)所示，在半導(dǎo)體基板100的表面部上形成元件分離區(qū)域101。然后，在半導(dǎo)體基板100的表面部上介入柵極絕緣膜103后形成柵極104，然后在柵極絕緣膜103以及柵極104的側(cè)面上形成側(cè)壁105，然后，在半導(dǎo)體基板100的表面部上形成成為源極和漏極的一對(duì)雜質(zhì)擴(kuò)散層102。這樣，由一對(duì)雜質(zhì)擴(kuò)散層102、柵極絕緣膜103以及柵極104構(gòu)成晶體管。
然后，在半導(dǎo)體基板100上，為覆蓋晶體管，形成由BPSG構(gòu)成的層間絕緣膜106，然后，在該層間絕緣膜106上，采用濺射法形成沒(méi)有取向的由氧化金屬例如氧化鈦鋁構(gòu)成的具有5～60nm厚度的密接層107。
然后，如圖2(b)所示，采用RIE(Reactive ion Etching)法等在密接層107以及層間絕緣膜106的給定區(qū)域上形成到達(dá)雜質(zhì)擴(kuò)散層102的開(kāi)口部，然后采用CVD法在開(kāi)口部中埋入鎢膜，然后，采用CMP法將鎢膜中露出密接層107之上的部分去除，形成由鎢構(gòu)成的導(dǎo)電性插栓113。
然后，如圖3(a)所示，在密接層107和導(dǎo)電性插栓113上，采用CVD法或者濺射法，依次堆積具有40nm～60nm厚度的由氮化鈦鋁構(gòu)成的第1導(dǎo)電膜108A、具有50nm～100nm厚度的銥?zāi)ず途哂?0nm～100nm厚度的氧化銥?zāi)さ姆e層膜構(gòu)成的第2導(dǎo)電膜109A、具有50nm～100nm厚度的由白金構(gòu)成的第1金屬膜110A、具有50nm～100nm厚度的由Sr2Bi2(Ta2-xNbx)O9(式中2＞X＞0)構(gòu)成的金屬氧化物電介質(zhì)膜111A，以及具有50nm～100nm厚度的由白金構(gòu)成的第2金屬膜112A。
然后，采用RIE法等，依次對(duì)第2金屬膜112A、金屬氧化物電介質(zhì)膜111A、第1金屬膜110A、第2導(dǎo)電膜109A以及第1導(dǎo)電膜108A圖案化，形成由第2金屬膜112A構(gòu)成的上部電極112、由金屬氧化物電介質(zhì)膜111A構(gòu)成的電容絕緣膜111、由第1金屬膜110A構(gòu)成的下部電極110、由第2導(dǎo)電膜109A構(gòu)成的第2導(dǎo)電性勢(shì)壘層109以及由第1導(dǎo)電膜108A構(gòu)成的第1導(dǎo)電性勢(shì)壘層108。
然后，在氧氣氣氛中在650℃～800℃的溫度下實(shí)施熱處理，使電容絕緣膜111結(jié)晶化，由下部電極110、電容絕緣膜111以及上部電極112構(gòu)成電容元件。然后，在氫氣環(huán)境中實(shí)施熱處理，恢復(fù)晶體管特性。
另外，由沒(méi)有取向的氧化金屬構(gòu)成的密接層107的特性以及成膜方法將在后面說(shuō)明。
依據(jù)有關(guān)第1實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置及其制造方法，為了在第1導(dǎo)電性勢(shì)壘層108的下面與該第1導(dǎo)電性勢(shì)壘層108連接，由于設(shè)置了由沒(méi)有取向的氧化金屬構(gòu)成的具有剛性的密接層107，在使電容絕緣膜111結(jié)晶化的氧氣氣氛下的熱處理工藝中，即使第1導(dǎo)電性勢(shì)壘層108被氧化，密接層107可以抑制第1導(dǎo)電性勢(shì)壘層108的體積膨脹。因此，第1導(dǎo)電性勢(shì)壘層108和層間絕緣膜106之間不容易剝離，可以抑制電容元件和導(dǎo)電性插栓113之間的接觸電阻的上升，同時(shí)可以提高電容元件的機(jī)械強(qiáng)度以及可靠性。
另外，在第1實(shí)施例中，作為氧化金屬，也可以采用氧化鉭鋁替代氧化鈦鋁。另外，作為由沒(méi)有取向的氧化金屬構(gòu)成的密接層107，優(yōu)選采用非晶質(zhì)。
以下，對(duì)有關(guān)第1實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置及其制造方法進(jìn)行評(píng)價(jià)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。在圖1所示的有關(guān)第1實(shí)施例以及圖12所示的現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)中，形成具有0.24μm的接觸尺寸的導(dǎo)電性插栓，同時(shí)在800℃的溫度下實(shí)施1小時(shí)熱處理。
圖4表示有關(guān)第1實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置以及現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體裝置中導(dǎo)電性插栓的不良產(chǎn)生率。
圖4表明，在現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體裝置中，導(dǎo)電性插栓25的不良產(chǎn)生率為75％，接觸電阻的平均值在500Ω。這時(shí)因?yàn)榈?導(dǎo)電性勢(shì)壘層18由于氧化在膜厚度方向上產(chǎn)生體積膨脹，將第1導(dǎo)電性勢(shì)壘層18和層間絕緣膜16剝離，由此增大了電容元件和導(dǎo)電性插栓25之間的接觸電阻。
對(duì)此，在有關(guān)第1實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置中，導(dǎo)電性插栓113的不良產(chǎn)生率為0％，接觸電阻的平均值在40Ω。并且顯著改善了接觸電阻的分散。這時(shí)因?yàn)榧词沟?導(dǎo)電性勢(shì)壘層108被氧化也難以引起體積膨脹，不容易將第1導(dǎo)電性勢(shì)壘層108和層間絕緣膜106剝離，從而降低了電容元件和導(dǎo)電性插栓113之間的接觸電阻。
(第2實(shí)施例)以下說(shuō)明有關(guān)本發(fā)明第2實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
圖5表示有關(guān)第2實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置主要部位的截面結(jié)構(gòu)圖，如圖5所示，在半導(dǎo)體基板200的表面部上形成元件分離區(qū)域201、由源極區(qū)域和漏極區(qū)域構(gòu)成的一對(duì)雜質(zhì)擴(kuò)散層202。在半導(dǎo)體基板200上一對(duì)雜質(zhì)擴(kuò)散層202之間，介入柵極絕緣膜203后形成柵極204，同時(shí)在柵極絕緣膜203以及柵極204的兩側(cè)形成側(cè)壁205。由一對(duì)雜質(zhì)擴(kuò)散層202、柵極絕緣膜203以及柵極204構(gòu)成晶體管。
在半導(dǎo)體基板200上為覆蓋晶體管而形成由BPSG構(gòu)成的層間絕緣膜206，在該層間絕緣膜206上，形成由沒(méi)有取向的氧化金屬例如氧化鈦鋁構(gòu)成的具有5～60nm厚度的絕緣性下方勢(shì)壘層207。
在下方勢(shì)壘層207上，依次形成例如由氮化鈦鋁構(gòu)成的第1導(dǎo)電性勢(shì)壘層208，例如由銥以及氧化銥的積層膜構(gòu)成的第2導(dǎo)電性勢(shì)壘層209、和例如由白金構(gòu)成的下部電極110。在這些第1導(dǎo)電性勢(shì)壘層208、第2導(dǎo)電性勢(shì)壘層209以及下部電極210的側(cè)面和下方勢(shì)壘層207的上面，形成由沒(méi)有取向的氧化金屬例如氧化鈦鋁構(gòu)成的絕緣性的側(cè)方勢(shì)壘層213，在該側(cè)方勢(shì)壘層213的外側(cè)形成例如由硅氧化膜構(gòu)成的絕緣膜214。
在下部電極210以及絕緣膜214上，依次形成、例如由Sr2Bi2(Ta2-xNbx)O9(式中2＞X＞0)構(gòu)成的電容絕緣膜211、和例如由白金構(gòu)成的上部電極212，由這些下部電極210、電容絕緣膜211以及上部電極212構(gòu)成電容元件。在上部電極212的上面、上部電極212、電容絕緣膜211以及絕緣膜214的側(cè)面、以及下方勢(shì)壘層207的上面，形成由沒(méi)有取向的氧化金屬例如氧化鈦鋁構(gòu)成的絕緣性的上方勢(shì)壘層215。另外，上方勢(shì)壘層215在絕緣膜214外側(cè)的區(qū)域、即下方勢(shì)壘層207的上面也可以不形成。
在層間絕緣膜206以及下方勢(shì)壘層207上，埋入例如由鎢構(gòu)成的導(dǎo)電性插栓216，通過(guò)導(dǎo)電性插栓216使第1導(dǎo)電型勢(shì)壘層208與一對(duì)雜質(zhì)擴(kuò)散層202中的一方電連接。
以下參照?qǐng)D6(a)～(c)以及圖7(a)、(b)說(shuō)明有關(guān)第2實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法。
首先，如圖6(a)所示，在半導(dǎo)體基板200的表面部上形成元件分離區(qū)域201。然后，在半導(dǎo)體基板200的表面部上介入柵極絕緣膜203后形成柵極204，然后在柵極絕緣膜203以及柵極204的側(cè)面上形成側(cè)壁205，然后，在半導(dǎo)體基板200的表面部上形成成為源極和漏極的一對(duì)雜質(zhì)擴(kuò)散層202。這樣，由一對(duì)雜質(zhì)擴(kuò)散層202、柵極絕緣膜203以及柵極204構(gòu)成晶體管。
然后，在半導(dǎo)體基板200上，為覆蓋晶體管，形成由BPSG構(gòu)成的層間絕緣膜206，然后，在該層間絕緣膜206上，采用濺射法形成沒(méi)有取向的由氧化金屬例如氧化鈦鋁構(gòu)成的具有5nm～60nm厚度的絕緣性下方勢(shì)壘層207。
然后，如圖6(b)所示，采用RIE法等在下方勢(shì)壘層207以及層間絕緣膜206的給定區(qū)域上形成到達(dá)雜質(zhì)擴(kuò)散層202的開(kāi)口部，然后采用CVD法在開(kāi)口部中埋入鎢膜，然后，采用CMP法將鎢膜中露出下方勢(shì)壘層207之上的部分去除，形成由鎢構(gòu)成的導(dǎo)電性插栓216。
然后，如圖6(c)所示，在下方勢(shì)壘層207和導(dǎo)電性插栓216上，采用CVD法或者濺射法，依次堆積具有40nm～60nm厚度的由氮化鈦鋁構(gòu)成的第1導(dǎo)電膜208A、具有50nm～100nm厚度的銥?zāi)ず途哂?0nm～100nm厚度的氧化銥?zāi)さ姆e層膜構(gòu)成的第2導(dǎo)電膜209A、以及具有50nm～100nm厚度的由白金構(gòu)成的第1金屬膜210A。
然后，如圖7(a)所示，采用RIE法等，依次對(duì)第1金屬膜210A、第2導(dǎo)電膜209A以及第1導(dǎo)電膜208A圖案化，形成由第1金屬膜210A構(gòu)成的下部電極210、由第2導(dǎo)電膜209A構(gòu)成的第2導(dǎo)電性勢(shì)壘層209以及由第1導(dǎo)電膜208A構(gòu)成的第1導(dǎo)電性勢(shì)壘層208。
然后，采用濺射法，在下部電極210以及下方勢(shì)壘層207的上面的整個(gè)面上，堆積由沒(méi)有取向的氧化金屬例如氧化鈦鋁構(gòu)成的具有60nm～120nm厚度的絕緣性側(cè)方勢(shì)壘層213，然后采用CVD法，在側(cè)方勢(shì)壘層213上堆積例如由硅氧化膜構(gòu)成的具有300nm～500nm厚度的絕緣膜214。然后，對(duì)絕緣膜214以及側(cè)方勢(shì)壘層213實(shí)施CMP法，使下部電極210的上面露出。
然后，如圖7(b)所示，在下部電極210以及絕緣膜214上，依次堆積由Sr2Bi2(Ta2-xNbx)O9(式中2＞X＞0)構(gòu)成的金屬氧化物電介質(zhì)膜以及由白金構(gòu)成的第2金屬膜，對(duì)這些金屬氧化物電介質(zhì)膜和第2金屬膜圖案化，形成由金屬氧化物電介質(zhì)膜構(gòu)成的電容絕緣膜211，由第2金屬膜構(gòu)成的上部電極212。然后，在氧氣氣氛中在650℃～800℃的溫度下實(shí)施熱處理，使電容絕緣膜211結(jié)晶化，由下部電極210、電容絕緣膜211以及上部電極212構(gòu)成電容元件。
然后，采用RIE法，對(duì)側(cè)方勢(shì)壘層213以及絕緣膜214進(jìn)行圖案化，使側(cè)方勢(shì)壘層213以及絕緣膜214只在電容元件的周邊部上殘存，然后，采用濺射法，在上部電極212的上面、上部電極212、電容絕緣膜211以及絕緣膜214的側(cè)面、以及下方勢(shì)壘層207的上面，堆積由沒(méi)有取向的氧化金屬例如氧化鈦鋁構(gòu)成的具有5nm～60nm厚度的絕緣性上方勢(shì)壘層215。然后，在氫氣環(huán)境中實(shí)施熱處理，恢復(fù)晶體管特性。
另外，由沒(méi)有取向的氧化金屬構(gòu)成的下方勢(shì)壘層207、側(cè)方勢(shì)壘層213、上方勢(shì)壘層215的特性以及成膜方法將在后面說(shuō)明。
依據(jù)有關(guān)第2實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置及其制造方法，由于在第1導(dǎo)電性勢(shì)壘層208的下面設(shè)置了具有剛性的下方勢(shì)壘層207，并且在第1導(dǎo)電性勢(shì)壘層208的側(cè)面設(shè)置了具有剛性的側(cè)方勢(shì)壘層213，在使電容絕緣膜211結(jié)晶化的氧氣氣氛下的熱處理工藝中，即使第1導(dǎo)電性勢(shì)壘層208被氧化，下方勢(shì)壘層207以及側(cè)方勢(shì)壘層213可以抑制第1導(dǎo)電性勢(shì)壘層208在膜厚方向上的體積膨脹。因此，第1導(dǎo)電性勢(shì)壘層208和層間絕緣膜206之間不容易剝離，可以抑制電容元件和導(dǎo)電性插栓216之間的接觸電阻的上升，同時(shí)可以提高電容元件的機(jī)械強(qiáng)度以及可靠性。
另外，由于下方勢(shì)壘層207以及上方勢(shì)壘層215由有取向的氧化金屬構(gòu)成，具有優(yōu)異的氫勢(shì)壘性，即使在氫氣環(huán)境下進(jìn)行熱處理，由于通過(guò)下方勢(shì)壘層207可以阻止從下方通過(guò)層間絕緣層206趨近的氫，并且通過(guò)上方勢(shì)壘層215可以阻止從上方和側(cè)方趨近的氫，可以可靠防止由氫使電容絕緣膜211的特性劣化的事態(tài)發(fā)生。
另外，在第2實(shí)施例中，作為氧化金屬，也可以采用氧化鉭鋁替代氧化鈦鋁。另外，作為由沒(méi)有取向的氧化金屬構(gòu)成的下方勢(shì)壘層207、側(cè)方勢(shì)壘層213、上方勢(shì)壘層215，優(yōu)選采用非晶質(zhì)。
(沒(méi)有取向的氧化金屬構(gòu)成的膜的特性)以下對(duì)在第1以及第2實(shí)施例中采用的，沒(méi)有取向的氧化鈦鋁膜的特性進(jìn)行說(shuō)明。
在現(xiàn)有技術(shù)中，作為氫勢(shì)壘層，采用由CVD法或者濺射法堆積的Al2O3膜，該Al2O3膜有取向。因此，如果沒(méi)有剛性，如圖8(a)所示，氫將通過(guò)Al2O3的結(jié)晶粒界。對(duì)此，由于沒(méi)有取向的氧化鈦鋁膜(TiAlOx)是非晶質(zhì)，具有剛性，如圖8(b)所示，氫不能通過(guò)膜中。
圖9表示設(shè)置了Al2O3構(gòu)成的下方勢(shì)壘層以及上方勢(shì)壘層時(shí)(現(xiàn)有技術(shù)例的情況)熱處理后的電容絕緣膜的殘留極化值、和設(shè)置了TiAlOx構(gòu)成的下方勢(shì)壘層以及上方勢(shì)壘層時(shí)(第2實(shí)施例的情況)熱處理前以及熱處理后的電容絕緣膜的殘留極化值。另外，圖9所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，作為熱處理，是在氫氣100％的環(huán)境中在400℃的溫度下實(shí)施10分鐘后的情況。另外，作為有關(guān)第2實(shí)施例的下方勢(shì)壘層以及上方勢(shì)壘層，采用在以下條件下堆積成40nm厚度的勢(shì)壘層。即，在處理室壓力0.5Pa，氬氣以及氧氣流量8ml/min(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))以及90ml/min(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))、直流電源功率12KW，基板溫度25℃，生長(zhǎng)率8nm/min，處理時(shí)間300sec的條件下實(shí)施濺射法。
圖9表明，在現(xiàn)有例中，熱處理后的電容絕緣膜的自發(fā)極化值為5μC/cm2的程度，而在第2實(shí)施例中，熱處理前以及熱處理后的電容絕緣膜的自發(fā)極化值實(shí)際上相等，并且自發(fā)極化值為16μC/cm2的程度。這些結(jié)果表明，依據(jù)第2實(shí)施例，可以可靠阻止氫向電容絕緣膜的侵入。
(沒(méi)有取向的氧化金屬構(gòu)成的膜的成膜方法)以下對(duì)在第1以及第2實(shí)施例中采用的氧化鈦鋁膜的成膜方法進(jìn)行說(shuō)明。
沒(méi)有取向的氧化鈦鋁通過(guò)采用TiAl構(gòu)成的靶、和Ar氣體與O2氣體形成的混合氣體的反應(yīng)性濺射進(jìn)行成膜。
圖10表示以濺射時(shí)的成膜溫度、壓力以及直流功率為參數(shù)進(jìn)行成膜時(shí)，這些參數(shù)與X光衍射強(qiáng)度比之間的關(guān)系。另外，在圖10中，圓柱的高度表示氧化鈦鋁的取向程度。
圖10表明，如果增大直流功率，從沒(méi)有取向的氧化鈦鋁膜向取向的氧化鈦鋁膜變化。另外，如果將直流功率設(shè)定在12KW以下，可以獲得沒(méi)有取向的氧化鈦鋁。
另外，如果將濺射用氣體的組成，即Ar氣體與O2氣體的流量恒定控制在8ml/min(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))以及90ml/min(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))上，而使處理室壓力變化，根據(jù)X光衍射強(qiáng)度比表明，當(dāng)壓力高時(shí)可以獲得沒(méi)有取向的氧化鈦鋁膜，另外，當(dāng)降低壓力，從沒(méi)有取向的氧化鈦鋁膜向取向的氧化鈦鋁膜變化。另外，如果壓力在0.6Pa以上時(shí)，可以獲得沒(méi)有取向的氧化鈦鋁膜。
然后，對(duì)沒(méi)有取向的氧化鈦鋁膜的成膜溫度和膜質(zhì)的影響進(jìn)行考察。根據(jù)使氧化鈦鋁的濺射時(shí)的基板溫度變化時(shí)的X光衍射強(qiáng)度比表明，從室溫(23℃)到500℃的高溫范圍內(nèi)，可以獲得沒(méi)有取向的氧化鈦鋁膜。
圖11(a)表示在500℃下成膜的氧化鈦鋁膜的X光衍射強(qiáng)度，圖11(b)表示在室溫下成膜的氧化鈦鋁膜的X光衍射強(qiáng)度。圖11(a)、(b)表明，無(wú)論是在室溫下成膜還是在500℃下成膜，都可以獲得沒(méi)有取向的氧化鈦鋁膜。
依據(jù)有關(guān)第1實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置及其制造方法，由于在層間絕緣膜和電容元件之間設(shè)置了由沒(méi)有取向的氧化金屬構(gòu)成的密接層，提高了層間絕緣膜和電容元件之間的密接性，可以降低電容元件和導(dǎo)電性插栓之間的接觸電阻。
依據(jù)有關(guān)第2實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置及其制造方法，在為恢復(fù)晶體管特性而在氫氣環(huán)境下進(jìn)行熱處理時(shí)，由于氫氣環(huán)境中的氫很難通過(guò)上方勢(shì)壘層，可以防止電容絕緣膜被氫還原后造成特性劣化的事態(tài)發(fā)生。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征是包括在形成了晶體管的半導(dǎo)體基板上形成的層間絕緣膜；在所述層間絕緣膜上形成的、由沒(méi)有取向的氧化金屬構(gòu)成的密接層；由在所述密接層上從下側(cè)依次形成的下部電極、高介電常數(shù)材料或者鐵電材料構(gòu)成的電容絕緣膜、及上部電極所構(gòu)成的電容元件；以及在所述層間絕緣膜以及密接層的內(nèi)部形成的、將所述晶體管和所述電容元件電連接的導(dǎo)電性插栓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是所述密接層是非晶質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是所述氧化金屬包含氧化鈦鋁。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是還包括在所述密接層以及所述導(dǎo)電性插栓、與所述下部電極之間形成的導(dǎo)電性勢(shì)壘層，所述導(dǎo)電性插栓，將所述晶體管與所述導(dǎo)電性勢(shì)壘層連接。
5.一種半導(dǎo)體裝置，其特征是包括在形成了晶體管的半導(dǎo)體基板上形成的層間絕緣膜；在所述層間絕緣膜上從下側(cè)依次形成的下部電極、高介電常數(shù)材料或者鐵電材料構(gòu)成的電容絕緣膜、及上部電極所構(gòu)成的電容元件；在所述層間絕緣膜的內(nèi)部形成的、將所述晶體管和所述電容元件電連接的導(dǎo)電性插栓；以及覆蓋所述電容元件的上面而形成的、沒(méi)有取向的氧化金屬構(gòu)成的絕緣性上方勢(shì)壘層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是所述上方勢(shì)壘層是非晶質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是構(gòu)成所述上方勢(shì)壘層的所述氧化金屬包含氧化鈦鋁。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是還包括在所述層間絕緣膜和所述下部電極之間形成的、沒(méi)有取向的氧化金屬構(gòu)成的絕緣性下方勢(shì)壘層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是所述下方勢(shì)壘層是非晶質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是構(gòu)成所述下方勢(shì)壘層的所述氧化金屬包含氧化鈦鋁。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是還包括在所述下方勢(shì)壘層以及所述導(dǎo)電性插栓、與所述下部電極之間形成的導(dǎo)電性勢(shì)壘層，所述導(dǎo)電性插栓，將所述晶體管與所述導(dǎo)電性勢(shì)壘層連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是還包括覆蓋所述導(dǎo)電性勢(shì)壘層的側(cè)面而形成的、由沒(méi)有取向的氧化金屬構(gòu)成的絕緣性側(cè)方勢(shì)壘層。
13.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是包括在形成了晶體管的半導(dǎo)體基板上形成層間絕緣膜的工藝；在所述層間絕緣膜上形成由沒(méi)有取向的氧化金屬構(gòu)成的密接層的工藝；在所述層間絕緣膜及所述密接層的內(nèi)部，形成一端連接所述晶體管的導(dǎo)電性插栓的工藝；在所述密接層上，形成由從下側(cè)依次形成的下部電極、高介電常數(shù)材料或者鐵電材料構(gòu)成的電容絕緣膜及上部電極所構(gòu)成的、與所述導(dǎo)電性插栓的另一端電連接的電容元件的工藝；以及在氧氣氣氛中進(jìn)行熱處理、使所述電容絕緣膜結(jié)晶化的工藝。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是所述密接層是通過(guò)在0.6Pa以上處理室壓力并且12kW以下的直流功率的條件下實(shí)施的濺射法所形成。
15.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是包括在形成了晶體管的半導(dǎo)體基板上形成層間絕緣膜的工藝；在所述層間絕緣膜的內(nèi)部形成其一端與所述晶體管連接的導(dǎo)電性插栓的工藝；在所述密接層上，形成由從下側(cè)依次形成的下部電極、高介電常數(shù)材料或者鐵電材料構(gòu)成的電容絕緣膜及上部電極所構(gòu)成的、與所述導(dǎo)電性插栓的另一端電連接的電容元件的工藝；形成覆蓋所述電容元件的上面、由沒(méi)有取向的氧化金屬構(gòu)成的絕緣性上方勢(shì)壘層的工藝；以及在氧氣氣氛中進(jìn)行熱處理的工藝。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是所述上方勢(shì)壘層是通過(guò)在0.6Pa以上處理室壓力并且12kW以下的直流功率的條件下實(shí)施的濺射法所形成。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是在形成所述層間絕緣膜的工藝和形成所述導(dǎo)電性插栓的工藝之間，具有在所述層間絕緣膜上形成由沒(méi)有取向的氧化金屬構(gòu)成的覆蓋所述電容元件的下面的絕緣性下方勢(shì)壘層，形成所述導(dǎo)電性插栓的工藝，包含在所述層間絕緣膜以及所述下方勢(shì)壘層的內(nèi)部形成所述導(dǎo)電性插栓的工藝。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是所述下方勢(shì)壘層是通過(guò)在0.6Pa以上處理室壓力并且12kW以下的直流功率的條件下實(shí)施的濺射法所形成。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是在形成所述導(dǎo)電性插栓的工藝與形成所述電容元件的工藝之間，還包括在所述下方勢(shì)壘層以及所述導(dǎo)電性插栓上形成導(dǎo)電性勢(shì)壘層的工藝。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是形成所述電容元件的工藝包含由沒(méi)有取向的氧化金屬構(gòu)成的覆蓋所述導(dǎo)電性勢(shì)壘層的側(cè)面的絕緣性側(cè)方勢(shì)壘層的工藝。
全文摘要
一種半導(dǎo)體裝置，在半導(dǎo)體基板(100)上，為覆蓋一對(duì)雜質(zhì)擴(kuò)散層(102)、柵極絕緣膜(103)以及柵極(104)構(gòu)成的晶體管而形成層間絕緣膜(106)，在該層間絕緣膜(106)上，形成由沒(méi)有取向的氧化鈦鋁構(gòu)成的密接層(107)。在密接層(107)上，介入第1導(dǎo)電性勢(shì)壘層(108)以及第2導(dǎo)電性勢(shì)壘層(109)后，形成由下部電極(110)、電容絕緣膜(111)以及上部電極(112)構(gòu)成電容元件。晶體管和電容元件，通過(guò)在層間絕緣膜(106)以及密接層(107)中埋入的導(dǎo)電性插栓(113)進(jìn)行連接?？梢蕴岣咴趯娱g絕緣膜的內(nèi)部形成導(dǎo)電性插栓與在層間絕緣膜上形成的電容元件之間的密接性。
文檔編號(hào)H01L27/105GK1469479SQ0314235
公開(kāi)日2004年1月21日 申請(qǐng)日期2003年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月10日
發(fā)明者久都內(nèi)知惠 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社