專利名稱：鐵電電容器的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的電容器的制造方法，更具體的是，涉及降低接觸電阻和增加其存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的抗氧化性的鐵電電容器的制造方法。
背景技術(shù)：
隨著便攜式信息和通訊裝置的發(fā)展，人們?nèi)找嫘枰且资源鎯?chǔ)器，其中儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)即使在斷電時(shí)也不會(huì)丟失。滿足該需求的代表性電子器件是鐵電RAM(隨機(jī)儲(chǔ)存器)(FRAM)器件。FRAM器件的優(yōu)點(diǎn)在于，信息高速寫入，耗電少，且存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不易失。
包括鐵電薄膜和分別在鐵電薄膜兩面上的上部電極和下部電極的鐵電電容器是FRAM裝置的基本裝置。該鐵電電容器有時(shí)形成在設(shè)置在FRAM裝置中的晶體管上方，以便提高集成度。在該情形下，通常使用多晶硅插塞將鐵電電容器連接至晶體管上。
圖1至5示出了逐步制造鐵電電容器的傳統(tǒng)方法。
參照?qǐng)D1，柵極4和位線6在襯底2上形成得彼此分開一適當(dāng)距離。層間絕緣層8形成在襯底2上，使柵極4和位線6由層間絕緣層8覆蓋。接觸孔10形成在柵極4和位線6之間，露出襯底2的一部分。接觸孔10填充有硅插塞12。
參照?qǐng)D2，鈷(Co)膜14形成在層間絕緣層8和多晶硅插塞12的頂部。在此，硅化鈷層16形成在多晶硅插塞12和鈷膜14之間的接觸部分。硅化鈷層16用作防氧化層。防氧化層防止多晶硅插塞12在隨后的600-800℃高溫下的鐵電層的熱處理過程中被氧化。
如圖3所示，鈷膜16從層間絕緣層8上去除。此后，如圖4所示，鈦(Ti)膜18形成在層間絕緣層8上，使得硅化鈷層16由鈦膜18覆蓋。鈦膜18用作粘接膜。鈦膜18增強(qiáng)了具有陶瓷材料特性的層間絕緣層8和下部電極之間的粘著力。
參照?qǐng)D5，下部電極20、鐵電層22和上部電極24順序地形成在鈦膜18的表面上，由此形成鐵電電容。鐵電層22通常在高溫下進(jìn)行熱處理以改進(jìn)薄膜特性。在熱處理期間，鈦膜18會(huì)被氧化，導(dǎo)致其中多晶硅插塞12與下部電極20電隔離的不良接觸。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種制造鐵電電容的方法，通過該方法存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)和下部電極之間的接觸面積和抗氧化性得以增加。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，提供了一種制造鐵電電容器的方法。該方法包括在具有晶體管和位線的襯底上形成層間絕緣層，從而晶體管和位線由層間絕緣層覆蓋；在層間絕緣層上形成接觸孔，以部分地露出襯底；在層間絕緣層上形成具有預(yù)定厚度的導(dǎo)電層，導(dǎo)電層填充接觸孔；在導(dǎo)電層上形成防氧化層；順序地在防氧化層上形成下部電極、鐵電層、上部電極。
導(dǎo)電層是摻雜的多晶硅層和鎢層。
防氧化層是CoSi2層、TiN層、TiAlN層、或TiSiN層。
下部電極由Ir層、IrO2/Ir層、或Pt/IrO2/Ir層構(gòu)成。鐵電層是PZT(PbZrXTi1-XO3)層，SBT(SrBi2Ta2O9)層，或LBT(LaXBi4-xTi3O12)層。
根據(jù)本發(fā)明，彼此面對(duì)的電容器儲(chǔ)存節(jié)點(diǎn)和下部電極的界面的抗氧化性增加，因此形成鐵電薄層的溫度也得以提高。因而，可以得到具有優(yōu)良特性的鐵電薄層。


通過參照附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見，附圖中圖1至5是傳統(tǒng)的鐵電電容器制造方法的各步驟的截面圖；圖6至8是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的鐵電電容器制造方法的各步驟的截面圖；以及圖9是針對(duì)采用傳統(tǒng)方法制造的鐵電電容器和采用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法制造的鐵電電容器所測量的電阻值的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
下文，將參照附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的制造鐵電電容器的方法。
參照?qǐng)D6，柵極34和位線36形成在襯底32上。盡管未示出，但摻雜有導(dǎo)電雜質(zhì)的源極區(qū)和漏極區(qū)形成在柵極34的兩側(cè)。層間絕緣層38形成在襯底32上，使得柵極34和位線36由層間絕緣層38覆蓋。接觸孔40形成在層間絕緣層38中以露出襯底32的一部分，即，晶體管的漏極區(qū)。之后，導(dǎo)電層42形成在層間絕緣層38上，以填充接觸孔40。導(dǎo)電層42優(yōu)選地由導(dǎo)電多晶硅層形成，但是也可以由鎢層形成。
參照?qǐng)D7，防氧化層44形成在導(dǎo)電性多晶硅層42上。防氧化層44防止導(dǎo)電性多晶硅層42在隨后的600-800℃高溫下的鐵電層的熱處理過程中被氧化。防氧化層44優(yōu)選地由硅化鈷(CoSi2)層形成，但是也可以由TiN層、TiAlN層、TiSiN層形成。
接著，如圖8所示，下部電極46、鐵電層48和上部電極50順序地形成在防氧化層44上，由此形成鐵電電容52。在此，下部電極46由Ir層、IrO2/Ir層、或Pt/IrO2/Ir層形成。鐵電層48由PZT(PbZrXTi1-XO3)層，SBT(SrBi2Ta2O9)層，或LBT(LaXBi4-xTi3O12)層形成。
(試驗(yàn)示例)作為鐵電層48的PZT層形成在下部電極46上。此時(shí)，在700℃在氧氣氣氛中進(jìn)行熱處理10分鐘。在熱處理過程中，導(dǎo)電層42由于防氧化層44而防止被氧化，因此不會(huì)在下部電極46和導(dǎo)電層42之間發(fā)生不良接觸。
圖9示出針對(duì)采用傳統(tǒng)方法制造的鐵電電容器和采用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法制造的鐵電電容器所測量的電阻值的結(jié)果。在此，兩個(gè)鐵電電容器遵循0.6μm的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和4M位集成度。圖9中，“o”表示采用傳統(tǒng)方法制造的鐵電電容器，而“·”表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法制造的鐵電電容器。
參照?qǐng)D9，在傳統(tǒng)方法制造的鐵電電容器的情形中，接觸電阻平均值大約為260Ω，并在150-450Ω的較寬范圍內(nèi)。在采用本發(fā)明實(shí)施例的方法制造的鐵電電容器的情形中，接觸電阻平均值大約為75Ω，并在50-140Ω的較窄范圍內(nèi)。
在傳統(tǒng)方法中，接觸電阻因粘接膜(如，鈦膜)的氧化而增加，因此在鐵電層的熱處理過程中發(fā)生電隔離，如上所述。然而，在本發(fā)明中，不僅沒有使用傳統(tǒng)粘接膜，而且形成有防止導(dǎo)電層被氧化的額外的防氧化層，在改進(jìn)鐵電層薄膜特性的熱處理過程中沒有形成氧化層。結(jié)果，如上所述，接觸電阻低，而且沒有發(fā)生電隔離。
因而，由于傳統(tǒng)方法中粘接膜的氧化，故難以在高溫下對(duì)鐵電層進(jìn)行熱處理，但是在本發(fā)明中高溫?zé)崽幚硎强尚械?，以提高鐵電層的薄膜特性。
盡管已經(jīng)參照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了具體示出和描述，但優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明性的目的。例如，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員可以將本發(fā)明的技術(shù)思想應(yīng)用于下部電極和上部電極以三維形狀如圓柱形形狀形成的情形，或者應(yīng)用于半球形晶粒形成在下部電極的表面上的情形。因此，本發(fā)明的范圍不是由上述實(shí)施例限定的，而是由所附權(quán)利要求書的技術(shù)思想確定的。
如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的制造鐵電電容器的方法中，額外的防氧化層44形成在用作存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的導(dǎo)電層42和下部電極46之間，因此導(dǎo)電層42和下部電極46之間的抗氧化性得以提高。結(jié)果，形成鐵電層的溫度可以提高，從而可以形成具有優(yōu)良特性的鐵電薄層。其意味著可以形成具有優(yōu)良特性的鐵電電容器。
權(quán)利要求
1.一種制造鐵電電容器的方法，該方法包括步驟在具有晶體管和位線的襯底上形成層間絕緣層，從而晶體管和位線由層間絕緣層覆蓋；在層間絕緣層中形成接觸孔，以部分地露出襯底；在層間絕緣層上形成具有預(yù)定厚度的導(dǎo)電層，該導(dǎo)電層填充接觸孔；在導(dǎo)電層上形成防氧化層；以及在防氧化層上順序地形成下部電極、鐵電層和上部電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述導(dǎo)電層是導(dǎo)電多晶硅層和鎢層中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述防氧化層是從由CoSi2層、TiN層、TiAlN層和TiSiN層組成的組中選取的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述下部電極是從由Ir層、IrO2/Ir層和Pt/IrO2/Ir層組成的組中選取的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述鐵電層是從由PbZrXTi1-XO3層，SrBi2Ta2O9層，和LaXBi4-xTi3O12層組成的組中選取的一種。
全文摘要
鐵電電容器的制造方法。該方法包括在具有晶體管和位線的襯底上形成層間絕緣層，從而晶體管和位線由層間絕緣層覆蓋；在層間絕緣層上形成接觸孔，以部分地露出襯底；在層間絕緣層上形成具有預(yù)定厚度的導(dǎo)電層，導(dǎo)電層填充接觸孔；在導(dǎo)電層上形成防氧化層；順序地在防氧化層上形成下部電極、鐵電層、上部電極。因而，彼此面對(duì)的用作存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的導(dǎo)電層與下部電極的界面的抗氧化性增加，因此形成鐵電薄膜的溫度也有所增加。因而，可以得到具有優(yōu)良特性的鐵電薄層。
文檔編號(hào)H01L27/105GK1417849SQ02130549
公開日2003年5月14日 申請(qǐng)日期2002年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月10日
發(fā)明者李俊冀, 樸永洙 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社