JP5018772B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明者は、強誘電体膜に多くの空孔が形成されてしまう原因を究明すべく検討を重ねた結果、酸素ガスの雰囲気中におけるアニール処理の際に、強誘電体膜の露出部分から蒸気圧の高い構成元素が外部に放出されることに起因するということを見出した。
先ず、図1Aに示すように、層間絶縁膜8に形成された導電性プラグ1上に、導電性下部電極構造2を介して下部電極3、強誘電体膜4及び上部電極5を有する強誘電体キャパシタが形成されている。更に、上部電極5上には、導電性下部電極構造2をパターニングする際に用いるハードマスク6が形成されている。
以下、本発明の実施形態について説明する。但し、ここでは、便宜上、強誘電体メモリの各メモリセルの断面構造については、その製造方法と共に説明する。
(Shallow Trench Isolation)法による素子分離構造62を形成し、素子形成領域を画定する。なお、本実施形態では、STI法により素子分離構造を形成するようにしているが、例えば、LOCOS(Local Oxidation of Silicon)法により素子分離構造を形成するようにしてもよい。
以下、本発明の実施形態に係る変形例について説明する。
以下に示す変形例について、本発明の実施形態で開示した構成部材等と同様のものについては同符号を付し、また、その構成部材等の製造方法についても本発明の実施形態で開示したものと同様であるため、その詳しい製造方法の説明は省略する。
Claims (10)
- 半導体基板の上方に導電性プラグを形成する工程と、
前記導電性プラグ上に、導電性下部構造を形成する工程と、
前記導電性下部構造上に、下部電極となる第1の膜、キャパシタ膜となる第2の膜、上部電極となる第3の膜、及び、第1のマスクとなる第4の膜を順次形成する工程と、
前記第4の膜上に、所定の形状を有する第2のマスクを形成する工程と、
前記第2のマスクを用いて、前記第4の膜をパターニングすることによって、前記第1のマスクを形成する工程と、
前記第1のマスクと前記第2のマスクとの2つのマスクを用いて、前記第3の膜、前記第2の膜、及び、前記第1の膜を一括してパターニングすることによって、前記下部電極と前記上部電極との間に前記キャパシタ膜が挟持されてなるキャパシタを形成する工程と、
前記キャパシタを形成した後、前記第2のマスクを除去する工程と、
前記第2のマスクを除去した後、少なくとも前記キャパシタ膜の露出部分を覆う保護膜を形成する工程と、
前記保護膜が形成された状態で、酸化性ガスの雰囲気中で前記キャパシタ膜に対して熱処理を行う工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第3の膜と前記第4の膜の間に、第1の水素拡散防止膜を形成する工程を有し、
前記キャパシタを形成する工程において、前記第3の膜、前記第2の膜、及び、前記第1の膜とともに、前記第1の水素拡散防止膜も一括してパターニングされ、
前記キャパシタ膜に対して熱処理を行う工程の後、
前記第1のマスクを用いて前記導電性下部構造をパターニングする工程と、
前記導電性下部構造をパターニングした後、前記第1のマスクを除去する工程と、
前記第1の水素拡散防止膜の上面と接触する配線層を形成する工程と
を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記保護膜は、アルミニウム酸化物、チタン酸化物及びチタン酸ジルコン酸鉛のうちの少なくともいずれか1種を含有する膜であることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記導電性下部構造は、前記導電性プラグの酸化を防止する酸化防止膜を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記導電性下部構造を形成する工程は、
前記導電性プラグ及び当該導電性プラグが形成された層間絶縁膜上に、導電膜を形成する工程と、
前記導電膜の上面を平坦化する工程と
を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記導電膜の上面を平坦化した後、当該導電膜の上面を、窒素を含有するガスの雰囲気中でプラズマ処理する工程を更に含むことを特徴とする請求項5に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記熱処理を行った後、前記保護膜の全面をエッチングして、当該保護膜を前記キャパシタの側壁にのみ残す工程と、
前記保護膜に対するエッチングを行った後、前記第1のマスクを用いて前記導電性下部構造をパターニングする工程と
を更に含むことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記導電性下部構造をパターニングした後、前記キャパシタ膜への水素の拡散を防止する第2の水素拡散防止膜を形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項7に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記熱処理を行う工程は、前記半導体基板の温度を、550℃乃至700℃の条件下で行うことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記キャパシタ膜は、強誘電体材料からなる膜であることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法。
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