JPH10335597A - 容量素子を有する半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

容量素子を有する半導体装置およびその製造方法

Info

Publication number
JPH10335597A
JPH10335597A JP9146479A JP14647997A JPH10335597A JP H10335597 A JPH10335597 A JP H10335597A JP 9146479 A JP9146479 A JP 9146479A JP 14647997 A JP14647997 A JP 14647997A JP H10335597 A JPH10335597 A JP H10335597A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
ferroelectric
lower electrode
semiconductor device
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
JP9146479A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazushi Amanuma
一志 天沼
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 JP9146479A priority Critical patent/JPH10335597A/ja
Publication of JPH10335597A publication Critical patent/JPH10335597A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 強誘電体容量素子を用いた半導体装置におい
て、強誘電体を容量素子部でエッチングにより加工して
いるために容量素子の絶縁性等の電気的特性が劣化する
こと、および容量素子の上下電極間が短絡しやすいこ
と。 【解決手段】 容量素子部において強誘電体膜8をエッ
チングしていない構造とする。このような構造を形成す
るために、下部電極7加工後に強誘電体膜を成膜する。
また、下部電極7と下地酸化膜の間に拡散防止膜を設け
ることにより、強誘電体を構成する元素の下地酸化膜へ
の拡散を防止する。さらに下部電極がテーパをもった形
状とすることにより、下部電極加工後でも均一な強誘電
体膜形成が容易になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置およびそ
の製造方法に関し、特に強誘電体材料を容量絶縁膜に用
いた容量素子を含む半導体装置およびその製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】近年、Pb(Zr,Ti)O3 やSrB
2 Ta29 などのヒステリシス特性を有する強誘電
体材料を容量絶縁膜に用いた容量素子を有する不揮発性
メモリが開発されている。このような容量素子は、通常
前記強誘電体および強誘電体を挟む上部電極および下部
電極をエッチングにより加工することによって、形成さ
れる。例えば、国際公開第94−10704号には以下
のような方法が述べられている。まず、第1の層間絶縁
膜上に下部電極・容量絶縁膜(強誘電体)・上部電極を
順に成膜する。(図6(A))その後に上部電極をエッ
チングする。(図6(B))次に下部電極をエッチング
する。(図6(C))最後に強誘電体膜をエッチングし
容量素子を形成する。(図6(D))同じく国際公開第
94−10704号には、上部電極をエッチングした
後、強誘電体・下部電極をエッチングすることにより容
量素子を形成する方法も述べられている。このように下
部電極を全面に形成した後に強誘電体を成膜し、パター
ニングにより容量素子を形成する方法は一般的に行われ
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構造および製造方法には下記のような問題点があ
る。
【0004】第1の問題点は、強誘電体を容量素子部で
エッチングにより加工していることである。その理由
は、エッチング時に強誘電体側壁部および内部に欠陥が
生じ、この欠陥により容量素子の絶縁性や残留分極値等
の電気的特性が劣化するからである。また強誘電体の加
工精度が悪いために素子の微細化に適さない。
【0005】第2の問題点は、容量素子の上下電極間が
短絡しやすいことである。その理由は、通常Pt等の貴
金属が電極材料として用いられるが、これらの貴金属は
化学的なエッチングが困難であるため、エッチング時に
レジスト側部に付着物が生成しやすい。そのため下部電
極エッチング時に付着物があると、レジスト除去後に前
記付着物を介して下部電極が上部電極と短絡しやすいか
らである。
【0006】本発明の目的は、強誘電体の劣化を防止
し、かつ電極のエッチング不良による容量の短絡を防止
した、歩留まりのよい高集積な半導体メモリ装置および
その製造方法を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するために、強誘電体膜の構造および形成手段
に着目して検討した結果、本発明に到達した。
【0008】すなわち、本発明の第1の発明は、強誘電
体材料を容量絶縁膜とする容量素子を有する半導体装置
において、容量素子部における強誘電体膜がコンタクト
部を除いてエッチング加工されていない構造であること
を特徴とする半導体装置である。
【0009】上記した本発明においては、前記容量素子
部の強誘電体膜または下部電極と前記容量素子の下地層
間絶縁膜の間に拡散防止膜が設けられていることが好ま
しい。
【0010】また、前記拡散防止膜がTi,Zr,Ta
のいずれか1つまたは複数の元素の酸化物またはSiの
窒化物であることが好ましく、さらに前記容量素子部に
下部電極がテーパをもった構造であることが好ましい。
【0011】本発明の第2の発明は、強誘電体材料を容
量絶縁膜とする容量素子を有する半導体装置において、
前記容量素子の下部電極を加工後に容量絶縁膜となる強
誘電体膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造
方法である。
【0012】上記した本発明においては、パターニング
されたレジストをエッチングにより後退させながら前記
下部電極をエッチングすることが好ましい。
【0013】上記した本発明を後述する図を用いて具体
的かつ簡略に示せば、容量素子部において強誘電体膜
(図1の8)をエッチングしていない構造とすることで
ある。かかる構造による場合は、エッチングによる強誘
電体の劣化を生じないため、良好な電気的特性を有する
容量素子を得ることができる。また、このような構造を
形成するために、下部電極(図1の7)を加工後に強誘
電体膜を成膜する方法が採用される。そのため、下部電
極加工時にレジスト側部に付着物が生成しても、化学的
または機械的な方法により付着物を除去できるため、容
量素子が短絡することがない。
【0014】また、下部電極と下地酸化膜の間に拡散防
止膜を設けることも他の特徴である。これにより強誘電
体膜を形成する際に、強誘電体を構成する元素の下地酸
化膜への拡散を防止することができる。
【0015】さらに下部電極をテーパーの付いた形状と
することも他の特徴である。これにより下部電極加工後
にエッジ部においても均一な強誘電体膜を容易に形成で
きる。
【0016】
【発明の実施の形態】
実施の形態1 本発明の第1の実施の形態について図面を参照して詳述
する。図1は本実施の形態における半導体装置の断面図
である。強誘電体膜8は加工された下部電極7上に形成
され、強誘電体膜上に上部電極9が形成されている。こ
のような容量素子20は加工された下部電極・上部電極
およびエッチングされていない連続した強誘電体膜によ
り形成されており、容量素子部において強誘電体膜のエ
ッチングによる劣化を生じない。
【0017】次に本実施の形態における半導体装置の製
造方法について、図2に示す工程断面図を用いて説明す
る。通常のMOSトランジスタの工程の後に、スパッタ
リング法により下部電極7を形成する。下部電極として
はPt,Ir等の貴金属類、またはIrO2 等の導電性
酸化物が用いられる。下部電極7と第1の層間絶縁膜6
の間に密着層としてTi等の金属膜を用いることもでき
る。下部電極をエッチングにより加工した後に、Pb
(Zr,Ti)O3 ,SrBi2 Ta29 等の強誘電
体膜8を形成する。下部電極のエッチング不良によりレ
ジスト側部に付着物が生成する場合は、強誘電体膜を形
成する前にスクラブ等の機械的方法または強酸による化
学的エッチングにより付着物を除去する。このように強
誘電体膜形成前にレジスト側部付着物を完全に除去でき
るため、下部電極のエッチング不良による上部電極と下
部電極の短絡を防止できる。強誘電体膜は溶液法、スパ
ッタリング法またはCVD法により膜を堆積した後に、
高温で熱処理し強誘電体を結晶化またはアニールする方
法が一般に行われている。しかしながら、通常の電気炉
を用いて高温で熱処理を行うと、熱処理中に強誘電体を
構成する元素が第1の層間絶縁膜6中に拡散し、トラン
ジスタに悪影響を及ぼすことがある。そのために500
〜900℃の温度範囲で10秒から5分間赤外線ランプ
による急速な加熱法により熱処理することが望ましい。
このように強誘電体膜を形成した後に上部電極9を形成
する。上部電極は下部電極と同様な材料が用いられる。
上部電極をエッチングにより加工後、第2の層間絶縁膜
10、配線層11を形成する。
【0018】実施の形態2 次に本発明の第2の実施の形態について図面を参照して
詳述する。図3は本実施の形態における半導体装置の断
面図である。容量素子20が加工された下部電極7・上
部電極9および容量素子部においてエッチングされてい
ない強誘電体膜8により形成されているのは第1の実施
の形態と同様であるが、第1の実施の形態と異なるのは
下部電極7または強誘電体膜8と第1の層間絶縁膜6と
の間に拡散防止膜12を設けたことである。拡散防止膜
としてはSiの窒化物またはTi,Zr,Taの酸化物
またはこれらの複合酸化物が用いられる。このように拡
散防止膜を設けたため、強誘電体を構成する元素の層間
絶縁膜中への拡散を防止できる。拡散防止膜としてSi
の窒化物を用いる場合、700〜900℃で減圧CVD
法により成膜すると良好な膜質が得られ望ましい。T
i,Zr,Taの酸化物を用いる場合、これらの金属を
ターゲットとした酸素を含んだ雰囲気における反応性ス
パッタリング法により良好な膜が得られ望ましい。拡散
防止膜上に第1の実施の形態と同様に下部電極7を形成
し、エッチングにより加工する。この際レジスト付着物
が生成しても除去できるのは第1の実施の形態と同様で
ある。この後強誘電体膜を形成する。本実施の形態にお
いては拡散防止膜により強誘電体の層間絶縁膜への拡散
が防止されるため、500℃以上での強誘電体膜の堆積
および電気炉による熱処理が可能である。上部電極の形
成以降の工程は第1の実施の形態と同様である。
【0019】なお、本実施の形態では拡散防止膜上に下
部電極を形成したが、拡散防止膜と強誘電体または下部
電極との密着性を向上させるために、拡散防止膜上にシ
リコン酸化膜を設けることも可能である。
【0020】実施の形態3 次に本発明の第3の実施の形態について図面を参照して
詳述する。図4(A)は本実施の形態における下部電極
7および強誘電体膜8を示す断面図である。強誘電体膜
を形成する前に下部電極を加工することは第1および第
2の実施の形態と同様であるが、本実施の形態において
はArを含んだ雰囲気において反応性エッチングにより
下部電極をエッチングする。このような方法でエッチン
グを行うことにより、パターニングしたレジストと下部
電極が同時にエッチングされる。そのためエッチング中
にレジストが後退するため図4(A)に示したように加
工後の下部電極がテーパーをもった形状となる。通常の
テーパーをもたない形状の下部電極(図4(B))で
は、下部電極部と層間絶縁膜部の段差が急峻になり、溶
液法では側面に強誘電体膜を堆積することが困難とな
る。またエッジ部において強誘電体膜の熱処理後にクラ
ックや欠陥が生成しやすい。テーパをもった下部電極と
することにより、下部電極上への均一な強誘電体膜の形
成が容易になり、かつ絶縁性等の電気的な特性も向上す
る。下部電極および強誘電体膜以外の構造および製造方
法は第1および第2の実施の形態と同様である。
【0021】
【実施例】本発明の実施例を図5を参照して説明する。
通常のMOSトランジスタの工程の後に、拡散防止膜1
2として700℃で減圧CVD法によりSi34 膜を
成膜した。この拡散防止膜上に密着層13としてSiO
2 膜をCVD法により形成した。その後Ir/IrO2
からなる下部電極7をスパッタリング法により形成し、
レジストのパターニング後Cl2 30%Ar70%の雰
囲気で反応性プラズマエッチングにより加工した。この
後強誘電体膜としてPb(Zr,Ti)O3を常温でス
パッタリングにより堆積後、600℃,1hのアニール
により結晶化を行った。このように強誘電体膜を形成し
た後にIrO2 /Irからなる上部電極9をスパッタリ
ングにより形成した。上部電極を下部電極と同様な方法
により加工後、第2の層間絶縁膜10、TiN/AlS
iCu/TiN/Tiからなる配線層11を形成した。
このような方法により形成した強誘電体容量は、残留分
極値として30μC/cm2 以上が得られ、従来方法に
比較し30%以上増加した。また5V印加時のリーク電
流は10-7A/cm2 以下で、従来方法に比べ1桁低減
した。
【0022】
【発明の効果】第1の効果は、信頼性の向上である。エ
ッチングによる強誘電体の劣化を防止できるため、絶縁
破壊耐性等の容量特性が改善されるからである。
【0023】第2の効果は、歩留まりの向上である。強
誘電体の容量素子の電気的特性が向上することにより動
作マージンが拡大し、かつ短絡による不良を低減できる
からである。
【0024】第3の効果は、製造コストの低減である。
強誘電体の加工による容量素子の作成工程を不要にでき
るからである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す断面図であ
る。
【図2】本発明の第1の実施の形態の製造工程を示す工
程断面図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態を示す断面図であ
る。
【図4】本発明の第2の実施の形態の製造工程を示す工
程断面図である。
【図5】本発明の第3の実施の形態を示す断面図であ
る。
【図6】従来の技術を示す工程断面図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 素子分離酸化膜 3 不純物拡散領域 4 ゲート酸化膜 5 ゲート電極 6 第1の層間絶縁膜 7 下部電極 8 強誘電体膜 9 上部電極 10 第2の層間絶縁膜 11 配線層 12 拡散防止膜 20 容量素子 71 シリコン基板 75 素子分離酸化膜 77 第1の層間絶縁膜 81 下部電極 82 容量絶縁膜 84 上部電極

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 強誘電体材料を容量絶縁膜とする容量素
    子を有する半導体装置において、容量素子部における強
    誘電体膜がコンタクト部を除いてエッチング加工されて
    いない構造であることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 容量素子部の強誘電体膜または下部電極
    と前記容量素子の下地層間絶縁膜の間に拡散防止膜が設
    けられていることを特徴とする請求項1記載の半導体装
    置。
  3. 【請求項3】 前記拡散防止膜がTi,Zr,Taのい
    ずれか1つまたは複数の元素の酸化物またはSiの窒化
    物であることを特徴とする請求項2記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 容量素子部の下部電極がテーパをもった
    構造であることを特徴とする請求項1または2記載の半
    導体装置。
  5. 【請求項5】 強誘電体材料を容量絶縁膜とする容量素
    子を有する半導体装置において、前記容量素子の下部電
    極を加工後に容量絶縁膜となる強誘電体膜を形成するこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 パターニングされたレジストをエッチン
    グにより後退させながら前記下部電極をエッチングする
    ことを特徴とする請求項5記載の半導体装置の製造方
    法。
JP9146479A 1997-06-04 1997-06-04 容量素子を有する半導体装置およびその製造方法 Pending JPH10335597A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9146479A JPH10335597A (ja) 1997-06-04 1997-06-04 容量素子を有する半導体装置およびその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9146479A JPH10335597A (ja) 1997-06-04 1997-06-04 容量素子を有する半導体装置およびその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10335597A true JPH10335597A (ja) 1998-12-18

Family

ID=15408579

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9146479A Pending JPH10335597A (ja) 1997-06-04 1997-06-04 容量素子を有する半導体装置およびその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10335597A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000046856A1 (fr) * 1999-02-04 2000-08-10 Rohm Co., Ltd. Condensateur et son procede de fabrication

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000046856A1 (fr) * 1999-02-04 2000-08-10 Rohm Co., Ltd. Condensateur et son procede de fabrication

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5929475A (en) Capacitor for integrated circuit and its fabrication method
US6204111B1 (en) Fabrication method of capacitor for integrated circuit
KR100355948B1 (ko) 반도체 기억장치 및 그 제조방법
US5714402A (en) Method for fabricating a capacitor of a semiconductor device and the structure of the same
JP2000307081A (ja) 半導体メモリ装置の製造方法
KR20010061333A (ko) 반도체 소자의 강유전체 캐패시터 형성방법
JP2001308287A (ja) 半導体装置、及びその製造方法
JPH09162369A (ja) 半導体メモリ素子の製造方法
JP2002100740A (ja) 半導体記憶素子及びその製造方法
US20010034069A1 (en) Method of fabricating semiconductor device having ferroelectric capacitor
EP1504460B1 (en) Improved electrode for thin film capacitor devices
JPH10335597A (ja) 容量素子を有する半導体装置およびその製造方法
KR20000024713A (ko) 반도체 소자의 캐패시터 형성 방법
JPH10340994A (ja) 半導体装置の製造方法
KR100309818B1 (ko) 페로일렉트릭램소자의축전기제조방법
US6306666B1 (en) Method for fabricating ferroelectric memory device
JPH08293581A (ja) 強誘電体薄膜キャパシタ
US6407419B1 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP3584155B2 (ja) 半導体記憶装置の製造方法
JP3248475B2 (ja) 強誘電体不揮発メモリセル構造の製造方法
JPH10214944A (ja) 半導体装置の製造方法
JP3178867B2 (ja) 半導体素子の製造方法
JP4718193B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP2000260956A (ja) 容量素子、その容量素子の製造方法、半導体記憶素子、および、その半導体記憶素子の製造方法
JPH06188366A (ja) 半導体集積回路用受動素子の製造方法