專(zhuān)利名稱：強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法、強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器、強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器的制造方法、半導(dǎo)體裝置及半 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法、強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器、強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器的制造方法、半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置制造方法背景技術(shù)強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器(FeRAM)，在電容器部分采用強(qiáng)電介質(zhì)膜，利用其自發(fā)極化保持?jǐn)?shù)據(jù)。此外，近年來(lái)，采用此種強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器的半導(dǎo)體裝置倍受矚目。
以往，在形成顯示良好特性的強(qiáng)電介質(zhì)膜時(shí)，通過(guò)在高溫下實(shí)施熱處理，使強(qiáng)電介質(zhì)材料結(jié)晶化。例如，對(duì)于Pb(Zr、Ti)O3(PZT)，結(jié)晶化需要600～700℃的高溫?zé)崽幚?；?duì)于SrBi2Ta2O9(SBT)，結(jié)晶化需要700～800℃的高溫?zé)崽幚?。另外，?qiáng)電介質(zhì)材料的結(jié)晶化，例如，采用熱處理爐進(jìn)行。
但是，高溫的熱處理對(duì)元件的損傷大，例如，原子擴(kuò)散導(dǎo)致電極等周邊部件的特性劣化。此外，當(dāng)在強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器上集成晶體管其他半導(dǎo)體器件時(shí)，由于高溫?zé)崽幚碓斐傻臒嶝?fù)荷，也有時(shí)劣化晶體管等的特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法，能夠降低強(qiáng)電介質(zhì)的結(jié)晶化時(shí)的熱負(fù)荷。此外，本發(fā)明的另一目的是提供一種采用本發(fā)明的強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器的制造方法及采用此法形成的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器。另外，本發(fā)明的又一目的是提供一種采用本發(fā)明的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器的制造方法的半導(dǎo)體裝置的制造方法及采用此法形成的半導(dǎo)體裝置。
本發(fā)明的強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法，包括對(duì)形成在基板上的非晶質(zhì)的氧化物膜，照射脈沖狀的激光或燈光，形成氧化物的微結(jié)晶核的工序；在含有微結(jié)晶核的氧化物膜上形成光透過(guò)/吸收膜的工序；從光透過(guò)/吸收膜的上部，照射脈沖狀的激光或燈光，使氧化物結(jié)晶化，形成強(qiáng)電介質(zhì)的工序。


圖1A～圖1D是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器的制造工序的圖。
圖2A是模式表示在本發(fā)明的實(shí)施方式1的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器的制造工序中使用的激光照射裝置的圖。
圖2B是模式表示在本發(fā)明的實(shí)施方式1的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器的制造工序中使用的燈光照射裝置的圖。
圖3A～圖3D是模式表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的實(shí)施例1～4的強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成工序的圖。
圖4A～圖4D是模式表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的實(shí)施例5的強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成工序的圖。
圖5A～圖5D是模式表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的實(shí)施例6的強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成工序的圖。
圖6A～圖6D是模式表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的實(shí)施例7的強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成工序的圖。
圖7A～圖7D是模式表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的實(shí)施例8的強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成工序的圖。
圖8A～圖8D是模式表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器的制造工序的圖。
圖9A是模式表示本發(fā)明的實(shí)施方式3的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元的一制造工序的圖。
圖9B是圖9A的a-a′剖面圖。
圖10A是模式表示本發(fā)明的實(shí)施方式3的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元的一制造工序的圖。
圖10B是圖10A的b-b′剖面圖。
圖11是模式表示本發(fā)明的實(shí)施方式4的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元陣列的剖面圖。
圖12A及圖12B是模式表示本發(fā)明的實(shí)施方式4的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元陣列的一制造工序的圖。
圖13A是模式表示本發(fā)明的實(shí)施方式5的半導(dǎo)體裝置的圖。
圖13B是模式表示本發(fā)明的實(shí)施方式5的半導(dǎo)體裝置的一制造工序的圖。
具體實(shí)施例方式
(1)本發(fā)明的強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法，包括對(duì)形成在基板上的非晶質(zhì)的氧化物膜，照射脈沖狀的激光或燈光，形成氧化物的微結(jié)晶核的工序；在含有微結(jié)晶核的氧化物膜上形成光透過(guò)/吸收膜的工序；從光透過(guò)/吸收膜的上部，照射脈沖狀的激光或燈光，使氧化物結(jié)晶化，形成強(qiáng)電介質(zhì)的工序。
在該強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法中，分多個(gè)階段進(jìn)行形成在基板上的非晶質(zhì)的氧化物膜的結(jié)晶化。此外，在該強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法中，在氧化物膜上形成光透過(guò)/吸收膜后，進(jìn)行氧化物的最終的結(jié)晶化。首先，對(duì)氧化物膜照射脈沖狀的激光或燈光，利用激光或燈光的熱能去除雜質(zhì)，同時(shí)，形成氧化物的微結(jié)晶核。然后，在該氧化物膜上，形成對(duì)于激光或燈光，具有透過(guò)及吸收中的至少一方性質(zhì)的光透過(guò)/吸收膜。之后，從光透過(guò)/吸收膜的上部，再照射脈沖狀的激光或燈光。于是，由于激光或燈光的熱能，借助光透過(guò)/吸收膜，傳遞給氧化物膜，所以，能夠使氧化物結(jié)晶化，形成強(qiáng)電介質(zhì)膜。
所以，如果采用本發(fā)明的強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法，通過(guò)脈沖狀照射能夠瞬間給予高能量的激光或燈光，能夠進(jìn)行短時(shí)間加熱。因此，如果采用該強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法，能夠降低結(jié)晶化部分以外的熱負(fù)荷。此外，通過(guò)在氧化物的結(jié)晶化之前照射脈沖狀的激光或燈光，能夠去除雜質(zhì)。另外，通過(guò)在氧化物的結(jié)晶化之前形成光透過(guò)/吸收膜，氧化物不會(huì)受到為結(jié)晶化而照射的激光或燈光的熱能而蒸發(fā)或升華。因此，在結(jié)晶化的強(qiáng)電介質(zhì)中不產(chǎn)生晶格偏移等造成的變形，能夠形成高質(zhì)量的強(qiáng)電介質(zhì)膜。
此處，本說(shuō)明書(shū)中的所謂“形成在……的上面”，并不限于直接形成在其上面的情況，包括借助規(guī)定的層形成的情況。此外，本說(shuō)明書(shū)中的所謂“脈沖狀”，指的是按規(guī)定的間隔多次照射激光或燈光的狀態(tài)，間隔可以是固定的，也可以是不固定的。
(2)此外，本發(fā)明的實(shí)施方式的強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法，包括只對(duì)形成在基板上的非晶質(zhì)的氧化物膜的規(guī)定部分，照射脈沖狀的激光，形成氧化物的微結(jié)晶核的工序；在含有微結(jié)晶核的氧化物膜上形成光透過(guò)/吸收膜的工序；從光透過(guò)/吸收膜的上部，照射脈沖狀的燈光，使規(guī)定部分的氧化物結(jié)晶化，形成強(qiáng)電介質(zhì)的工序。
在本實(shí)施方式的強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法中，分多個(gè)階段進(jìn)行非晶質(zhì)的氧化物膜的結(jié)晶化，此點(diǎn)與上述(1)的情況相同。但是，在本實(shí)施方式的強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法中，在形成氧化物的微結(jié)晶核時(shí)，只對(duì)膜的規(guī)定部分照射脈沖狀的激光，去除雜質(zhì)等，同時(shí)，形成微結(jié)晶核，此點(diǎn)與上述(1)的情況不同。于是，在形成強(qiáng)電介質(zhì)的工序中，通過(guò)對(duì)膜照射脈沖狀的燈光，能夠只使照射激光和燈光雙方的規(guī)定部分結(jié)晶化。
所以，如果采用本實(shí)施方式的強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法，能夠具有與(1)的情況相同的作用效果。此外，如果采用本實(shí)施方式的強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法，由于只對(duì)規(guī)定部分照射激光，能夠降低熱負(fù)荷，同時(shí)，能夠只高效率結(jié)晶化所要求的部分。
(3)此外，本發(fā)明的實(shí)施方式的強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法，包括對(duì)形成在基板上的非晶質(zhì)的氧化物膜，照射脈沖狀的燈光，形成氧化物的微結(jié)晶核的工序；在含有微結(jié)晶核的氧化物膜上形成光透過(guò)/吸收膜的工序；從光透過(guò)/吸收膜的上部，只對(duì)規(guī)定部分照射脈沖狀的激光，使規(guī)定部分的氧化物結(jié)晶化，形成強(qiáng)電介質(zhì)的工序。
即使在本強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法中，也能夠具有與(1)的情況相同的作用效果。此外，如果采用本實(shí)施方式的強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法，通過(guò)只對(duì)規(guī)定部分照射脈沖狀的激光，能夠只結(jié)晶化照射燈光和激光雙方的部分。所以，能夠進(jìn)一步降低熱負(fù)荷，同時(shí)能夠只高效率結(jié)晶化所要求的部分。
(4)此外，本發(fā)明的強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法，包括對(duì)形成在基板上的非晶質(zhì)的氧化物膜，照射脈沖狀的激光或燈光的工序；之后，在氧化物膜上形成光透過(guò)/吸收膜的工序；從光透過(guò)/吸收膜的上部，照射脈沖狀的激光或燈光，使氧化物結(jié)晶化，形成強(qiáng)電介質(zhì)的工序。
即使在該強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法中，也能夠降低對(duì)結(jié)晶化部分以外的熱負(fù)荷。此外，在本強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法中，能夠通過(guò)光透過(guò)/吸收膜防止強(qiáng)電介質(zhì)材料的蒸發(fā)或升華，能夠形成高質(zhì)量的強(qiáng)電介質(zhì)膜。
本發(fā)明的實(shí)施方式的強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法，能采取以下方式。
(A)能夠包括在配置在與氧化物膜的規(guī)定部分不同的部分上的光透過(guò)/吸收膜上形成光遮擋膜的工序。
如果采用本方式，通過(guò)用光遮擋膜覆蓋規(guī)定部分以外的部分，不對(duì)使強(qiáng)電介質(zhì)膜結(jié)晶化的部分以外的其它部分照射光。因此，能夠大幅度降低對(duì)其他部分的熱負(fù)荷。
(B)能夠包括，只在氧化物膜的規(guī)定部分的上面形成光透過(guò)/吸收膜，在與氧化物膜的規(guī)定部分不同的部分上形成光遮擋膜的工序。
如果采用本方式，通過(guò)用光遮擋膜覆蓋規(guī)定部分以外的部分，由于也不對(duì)使強(qiáng)電介質(zhì)膜結(jié)晶化的部分以外的部分照射光，所以，也能夠大幅度降低對(duì)其他部分的熱負(fù)荷。
(C)能夠相對(duì)于基板，至少借助光反射膜形成非晶質(zhì)的氧化物膜。
如果采用本方式，由于在照射激光或燈光時(shí)，能夠通過(guò)用光反射膜反射，將通過(guò)氧化物膜的光用于熱處理，所以，能夠以更短的時(shí)間高效率進(jìn)行強(qiáng)電介質(zhì)膜的結(jié)晶化。
(5)此外，本發(fā)明的實(shí)施方式的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器的制造方法，包括采用上述的強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法，形成強(qiáng)電介質(zhì)層。
如果采用本發(fā)明的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器的制造方法，能夠降低形成強(qiáng)電介質(zhì)層時(shí)的熱負(fù)荷，同時(shí)能夠防止結(jié)晶化的氧化物的蒸發(fā)或升華。因此，能夠謀求提高器件的特性及器件的成品率，從而提高生產(chǎn)性。
此外，在本實(shí)施方式的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器的制造方法中，在形成強(qiáng)電介質(zhì)層時(shí)，至少包括腐蝕含有微結(jié)晶核的氧化物膜的工序，能夠至少在使氧化物結(jié)晶化之前，進(jìn)行腐蝕工序。
如果采用本方式，在通過(guò)結(jié)晶化氧化物形成強(qiáng)電介質(zhì)層之前，至少將微結(jié)晶核形成后的氧化物膜腐蝕成規(guī)定的形狀。此時(shí)，也能夠腐蝕電極等。其后，通過(guò)夾持光透過(guò)/吸收膜對(duì)氧化物膜照射激光或燈光，能夠在恢復(fù)氧化物膜的腐蝕損傷的同時(shí)進(jìn)行結(jié)晶化。
此外，在本實(shí)施方式的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器的制造方法中，在形成強(qiáng)電介質(zhì)層時(shí)，能夠作為電極形成設(shè)在強(qiáng)電介質(zhì)層上的光透過(guò)/吸收膜。
(6)此外，本發(fā)明的實(shí)施方式的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器，利用上述的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器的制造方法形成。
此外，本發(fā)明的實(shí)施方式的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器，是含有多層疊層在基板上的存儲(chǔ)單元陣列的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)單元陣列包括，形成條紋狀而且交叉地配置的多個(gè)下部電極和上部電極，以及在下部電極和上部電極之間，配置在下部電極和上部電極的至少交叉部分的強(qiáng)電介質(zhì)層，以相鄰的存儲(chǔ)單元陣列間的交叉部分不重疊的方式配置各存儲(chǔ)單元陣列的下部電極和上部電極。
該強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器，具有在相鄰的存儲(chǔ)單元間，各存儲(chǔ)單元陣列的下部電極和上部電極不重疊的交叉部分的新型結(jié)構(gòu)。
此外，該強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器優(yōu)選采用后述的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器的制造方法。
即，在該強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器的制造方法中，能夠作為光透過(guò)/吸收膜形成多個(gè)存儲(chǔ)單元陣列的上部電極，利用上述的強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法形成強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器的強(qiáng)電介質(zhì)層。
如果采用該強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器的制造方法，從上部照射的激光或燈光，借助各存儲(chǔ)單元陣列的上部電極，使氧化物結(jié)晶化，由此能夠形成強(qiáng)電介質(zhì)層。因此，如果采用該強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器的制造方法，能夠防止氧化物的蒸發(fā)或升華，能夠得到良好特性的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器。
此外，在該強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器的制造方法中，在至少疊層2個(gè)以上存儲(chǔ)單元陣列后，在各存儲(chǔ)單元陣列中，能夠使氧化物膜結(jié)晶化而形成強(qiáng)電介質(zhì)層。
如果采用該強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器的制造方法，由于在疊層多個(gè)存儲(chǔ)單元陣列后的狀態(tài)下使氧化物膜結(jié)晶化，能夠提高生產(chǎn)效率。
(7)此外，本發(fā)明的實(shí)施方式的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器的制造方法，適用于含有具有強(qiáng)電介質(zhì)層的存儲(chǔ)單元區(qū)域和其他電路區(qū)域的半導(dǎo)體裝置的制造方法。該半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括在基板上的規(guī)定區(qū)域形成存儲(chǔ)單元區(qū)域的工序；在基板上的與存儲(chǔ)單元區(qū)域不同的部分形成電路區(qū)域的工序；在形成電路區(qū)域時(shí)，包括在電路區(qū)域上形成光遮擋膜的工序；在形成存儲(chǔ)單元區(qū)域時(shí)，至少在形成光遮擋膜后，利用上述強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器的制造方法形成強(qiáng)電介質(zhì)層。
如果采用本半導(dǎo)體裝置的制造方法，由于能夠通過(guò)光遮擋膜，降低對(duì)含有強(qiáng)電介質(zhì)層的存儲(chǔ)單元區(qū)域以外的其他電路區(qū)域的熱負(fù)荷，所以，制造工藝的自由度高。此外，如果采用本半導(dǎo)體裝置的制造方法，其他電路區(qū)域的熱負(fù)荷小。因此，如果采用本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法，例如，不因結(jié)晶化所需的熱而劣化金屬配線等，能夠良好地維持制作的器件的特性及器件的成品率。
(8)此外，本發(fā)明的實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置，含有具有強(qiáng)電介質(zhì)層的存儲(chǔ)單元區(qū)域和配置在基板上的與存儲(chǔ)單元區(qū)域不同區(qū)域上的其他電路區(qū)域，能夠采用上述半導(dǎo)體裝置的制造方法形成。
以下，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
1.實(shí)施方式1圖1A～圖1D是模式表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器1000的一例制造工序的圖。
首先，如圖1A所示，在基板11上形成晶體管16的基體10上，依次疊層形成下部電極20、強(qiáng)電介質(zhì)材料的氧化物膜30。晶體管16是由源極及漏極12、15、柵絕緣膜13、柵極14構(gòu)成的MOS晶體管。另外，晶體管16可用眾所周知的方法形成。
下面，如圖1B所示，對(duì)氧化物膜30照射脈沖狀的激光或燈光，形成氧化物的微結(jié)晶核40。然后，在含有該微結(jié)晶核40的膜上形成上部電極22。作為對(duì)于在后述的氧化物的結(jié)晶化時(shí)照射的激光或燈光，至少具有透過(guò)/吸收中一方性質(zhì)的光透過(guò)/吸收膜，形成該上部電極22。另外，也能夠由氧化物導(dǎo)電體形成該上部電極22。作為其具體例有，ITO(Indium TinOxide:In2O3-SnO2)、SRO(SrRuOx)、LSCO(LaxSr1-xCoO3)、YBCO(YBa2Cu3O7)、IrOx等。這些材料由于具有透過(guò)及吸收中的至少一方的性質(zhì)，因此，即使在形成上部電極22后，也能夠進(jìn)行利用激光或燈光的氧化物的結(jié)晶化。
下面，如圖1C所示，通過(guò)從上部電極22的上部照射脈沖狀的激光或燈光，通過(guò)完全使氧化物結(jié)晶化，形成強(qiáng)電介質(zhì)膜50。
上述的圖1A～圖1C中的工序以下稱為膜形成工序。另外，在膜形成工序中，通過(guò)結(jié)晶化氧化物30形成強(qiáng)電介質(zhì)膜50的部分，可以是膜整體，也可以只是與后述的腐蝕工序的關(guān)系中所需部分。
下面，通過(guò)腐蝕下部電極20、強(qiáng)電介質(zhì)膜50及上部電極22，形成強(qiáng)電介質(zhì)電容器100。在上述腐蝕工序中，可以采用眾所周知的腐蝕方法。
另外，圖1C所示的氧化物的結(jié)晶化工序也可以在上述腐蝕工序后進(jìn)行。此時(shí)，在通過(guò)結(jié)晶化氧化物形成強(qiáng)電介質(zhì)膜50之前，將微結(jié)晶核40形成后的氧化物膜、上部電極20、下部電極22腐蝕成規(guī)定的形狀。此時(shí)，只要至少腐蝕氧化物膜就可以。其后，通過(guò)借助上部電極22向氧化物膜照射脈沖狀的激光或燈光，能夠在恢復(fù)氧化物膜的腐蝕損傷的同時(shí)，進(jìn)行結(jié)晶化。
另外，當(dāng)在該強(qiáng)電介質(zhì)電容器100上形成絕緣膜23后，通過(guò)用配線層24連接晶體管16和強(qiáng)電介質(zhì)電容器100，形成圖1D所示的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器1000。
另外，當(dāng)在基板11上形成多個(gè)強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器1000時(shí)，各強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器1000，通過(guò)形成元件分離區(qū)域17，能夠與其他的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器1000進(jìn)行元件分離。此外，強(qiáng)電介質(zhì)電容器100和晶體管16，如果形成在基體10上，通過(guò)由氧化硅等構(gòu)成的層間絕緣膜18，能夠在配線層24以外電絕緣。
以下，說(shuō)明本實(shí)施方式的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器1000的制造方法中的膜形成工序的實(shí)施例。
在各實(shí)施例中，例如，采用如圖2A及圖2B所示的光照射裝置，進(jìn)行氧化物的結(jié)晶化。
圖2A是模式表示一例激光照射裝置的圖。在該激光照射裝置中，借助反射鏡5、透鏡6，能夠向搭載在載物臺(tái)2上的靶子1照射從輸出規(guī)定波長(zhǎng)的激光器4輸出的激光。載物臺(tái)2及激光器4，由控制裝置3控制，按規(guī)定間隔反復(fù)進(jìn)行激光的輸出及非輸出，對(duì)靶子1的所要求的部分照射脈沖狀的光，如此形成。
圖2B是模式表示一例燈光照射裝置的圖。在該燈光照射裝置中，能夠向搭載在載物臺(tái)2上的靶子1照射由燈7輸出的燈光。燈4，由控制裝置3控制，按規(guī)定間隔反復(fù)進(jìn)行燈光的輸出及非輸出，向靶子1照射脈沖狀的光，如此形成。
1-1.實(shí)施例1在實(shí)施例1中，參照?qǐng)D3A～圖3D說(shuō)明膜形成工序。
首先，作為形成強(qiáng)電介質(zhì)的氧化物膜30的原料，采用在溶劑正辛烷和醋酸正丁酯中，溶解了2-乙基己酸鍶、2-乙基己酸鉍、2-乙基己酸鉭的溶液。如圖3A所示，例如，用旋轉(zhuǎn)涂布法涂布該溶液，160℃、90秒，260℃、4分鐘干燥，形成非晶質(zhì)的氧化物膜30。然后，如圖3B所示，對(duì)該氧化物膜30，用1msec的脈沖寬度，按10μJ/cm2的強(qiáng)度，使氙燈發(fā)光10次，照射燈光，形成氧化物的微結(jié)晶核40。然后，如圖3C所示，在含有微結(jié)晶核40的膜上，作為由氧化物導(dǎo)電體構(gòu)成的光透過(guò)/吸收膜，形成上部電極22。然后，如圖3D所示，再?gòu)纳喜侩姌O22的上部，按20μJ/cm2的強(qiáng)度，10次發(fā)光，照射燈光，使氧化物結(jié)晶化，能夠形成具有層狀鈣鈦礦型晶格結(jié)構(gòu)的SBT強(qiáng)電介質(zhì)膜50。
1-2.實(shí)施例2在實(shí)施例2中，參照?qǐng)D3A～圖3D說(shuō)明膜形成工序。
首先，作為形成強(qiáng)電介質(zhì)的氧化物膜30的原料，采用在溶劑正辛烷和醋酸正丁酯中，溶解了2-乙基己酸鍶、2-乙基己酸鉍、2-乙基己酸鉭的溶液。如圖3A所示，例如，用旋轉(zhuǎn)涂布法涂布該溶液，160℃、90秒，260℃、4分鐘干燥，形成非晶質(zhì)的氧化物膜30。然后，如圖3B所示，對(duì)該氧化物膜30，按50mJ/cm2的強(qiáng)度，100次掃描照射波長(zhǎng)248nm的受激準(zhǔn)分子激光，形成氧化物的微結(jié)晶核40。然后，如圖3C所示，在含有微結(jié)晶核40的膜上，作為由氧化物導(dǎo)電體構(gòu)成的光透過(guò)/吸收膜，形成上部電極22。然后，如圖3D所示，再?gòu)纳喜侩姌O22的上部，按200mJ/cm2的強(qiáng)度，200次掃描照射248nm的受激準(zhǔn)分子激光，使氧化物結(jié)晶化，能夠形成具有層狀鈣鈦礦型晶格結(jié)構(gòu)的SBT強(qiáng)電介質(zhì)膜50。
1-3.實(shí)施例3在實(shí)施例3中，參照?qǐng)D3A～圖3C說(shuō)明膜形成工序。
首先，作為形成強(qiáng)電介質(zhì)的氧化物膜30的原料，采用在溶劑正辛烷和醋酸正丁酯中，溶解了2-乙基己酸鍶、2-乙基己酸鉍、2-乙基己酸鉭的溶液。如圖3A所示，例如，用旋轉(zhuǎn)涂布法涂布該溶液，160℃、90秒，260℃、4分鐘干燥，形成非晶質(zhì)的氧化物膜30。然后，如圖3B所示，對(duì)該氧化物膜30，按50mJ/cm2的強(qiáng)度，100次掃描照射波長(zhǎng)248nm的受激準(zhǔn)分子激光，形成氧化物的微結(jié)晶核40。然后，如圖3C所示，在含有微結(jié)晶核40的膜上，作為由氧化物導(dǎo)電體構(gòu)成的光透過(guò)/吸收膜，形成上部電極22。然后，如圖3D所示，再?gòu)纳喜侩姌O22的上部，以1msec的脈沖寬度，按20μJ/cm2的強(qiáng)度，10次使氙燈發(fā)光，照射燈光，使氧化物結(jié)晶化，能夠形成具有層狀鈣鈦礦型晶格結(jié)構(gòu)的SBT強(qiáng)電介質(zhì)膜50。
1-4.實(shí)施例4在實(shí)施例4中，參照?qǐng)D3A～圖3C說(shuō)明膜形成工序。
首先，作為形成強(qiáng)電介質(zhì)的氧化物膜30的原料，采用在溶劑正辛烷和醋酸正丁酯中溶解2-乙基己酸鍶、2-乙基己酸鉍、2-乙基己酸鉭的溶液。如圖3A所示，例如，用旋轉(zhuǎn)涂布法涂布該溶液，160℃、90秒，260℃、4分鐘干燥，形成非晶質(zhì)的氧化物膜30。然后，如圖3B所示，對(duì)該氧化物膜30，按50mJ/cm2的強(qiáng)度，100次掃描照射波長(zhǎng)248nm的受激準(zhǔn)分子激光，形成氧化物的微結(jié)晶核40。然后，如圖3C所示，在含有微結(jié)晶核40的膜上，作為由氧化物導(dǎo)電體構(gòu)成的光透過(guò)/吸收膜，形成上部電極22。然后，如圖3D所示，再?gòu)纳喜侩姌O22的上部，以1msec的脈沖寬度，按20μJ/cm2的強(qiáng)度，10次使氙燈發(fā)光，照射燈光，使氧化物結(jié)晶化，能夠形成具有層狀鈣鈦礦型晶格結(jié)構(gòu)的SBT強(qiáng)電介質(zhì)膜50。
1-5.實(shí)施例1～4的效果如果采用實(shí)施例1～4的膜形成工序，通過(guò)脈沖狀照射能夠瞬間給予高能量的激光或燈光，能夠進(jìn)行短時(shí)間加熱。因此，能夠降低對(duì)結(jié)晶化部分以外，例如下部電極20等的熱負(fù)荷。此外，通過(guò)在氧化物的結(jié)晶化前照射脈沖狀的激光或燈光，能夠去除雜質(zhì)。另外，通過(guò)在氧化物的結(jié)晶化之前形成成為光透過(guò)/吸收膜的上部電極22，為結(jié)晶化而照射的激光或燈光的熱能不蒸發(fā)或升華氧化物。因此，在結(jié)晶化的強(qiáng)電介質(zhì)中不產(chǎn)生晶格偏移等造成的變形，能夠形成高質(zhì)量的強(qiáng)電介質(zhì)膜50。
1-6.實(shí)施例5在實(shí)施例5中，參照?qǐng)D4A～圖4D說(shuō)明膜形成工序。
首先，作為形成強(qiáng)電介質(zhì)的氧化物膜30的原料，采用以Pb(CH3COO)2·3H2O、Zr(n-OC4H9)、Ti(i-OC3H7)4的2-甲氧基乙醇作為溶劑的溶液。如圖4A所示，例如，用旋轉(zhuǎn)涂布法涂布該溶液，160℃、90秒，400℃、60秒干燥，形成非晶質(zhì)的氧化物膜30。然后，如圖4B所示，在該氧化物膜30，按50mJ/cm2的強(qiáng)度，只對(duì)成為強(qiáng)電介質(zhì)電容器100的部分，50次掃描照射波長(zhǎng)248nm的受激準(zhǔn)分子激光，形成氧化物的微結(jié)晶核40。然后，如圖4C所示，在含有微結(jié)晶核40的膜上，作為由氧化物導(dǎo)電體構(gòu)成的光透過(guò)/吸收膜，形成上部電極22。然后，如圖4D所示，再?gòu)纳喜侩姌O22的上部，以1msec的脈沖寬度，按15μJ/cm2的強(qiáng)度，10次使氙燈發(fā)光，向膜整面照射燈光。結(jié)果，只結(jié)晶化同時(shí)照射激光和燈光的部分，能夠形成具有鈣鈦礦型晶格結(jié)構(gòu)的PZT強(qiáng)電介質(zhì)膜50。
1-7.實(shí)施例6在實(shí)施例6中，參照?qǐng)D5A～圖5D說(shuō)明膜形成工序。
首先，作為形成強(qiáng)電介質(zhì)的氧化物膜30的原料，采用以Pb(CH3COO)2·3H2O、Zr(n-OC4H9)、Ti(i-OC3H7)4的2-甲氧基乙醇作為溶劑的溶液。如圖5A所示，例如，用旋轉(zhuǎn)涂布法涂布該溶液，160℃、90秒，400℃、60秒干燥，形成非晶質(zhì)的氧化物膜30。然后，如圖5B所示，對(duì)該氧化物膜30，以1msec的脈沖寬度，按10μJ/cm2的強(qiáng)度，10次使氙燈發(fā)光，向膜整面照射燈光，形成氧化物的微結(jié)晶核40。然后，如圖5D所示，在含有微結(jié)晶核40的膜上，作為由氧化物導(dǎo)電體構(gòu)成的光透過(guò)/吸收膜，形成上部電極22。然后，如圖5D所示，再?gòu)纳喜侩姌O22的上部，以按150mJ/cm2的強(qiáng)度，僅對(duì)成為強(qiáng)電介質(zhì)電容器100的部分，200次掃描照射波長(zhǎng)248nm的受激準(zhǔn)分子激光。結(jié)果，只結(jié)晶化同時(shí)照射激光和燈光的部分，能夠形成具有鈣鈦礦型晶格結(jié)構(gòu)的PZT強(qiáng)電介質(zhì)膜50。
1-8.實(shí)施例5、6的效果如果采用實(shí)施例5、6的膜形成工序，能夠具有與實(shí)施例1～4時(shí)同樣的效果。此外，如果采用實(shí)施例5、6的膜形成工序，由于只對(duì)規(guī)定部分照射脈沖狀的激光，只結(jié)晶化照射燈光和激光雙方的部分，所以，例如，能夠進(jìn)一步降低對(duì)下部電極20等的其它部位的熱負(fù)荷，同時(shí)能夠只高效率結(jié)晶化所要求的部分。
此外，在實(shí)施例5、6中，作為強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器1000的絕緣層23的一部分，也能夠采用結(jié)晶化的規(guī)定部分以外的氧化物膜40。如果采用本方式，能夠降低形成強(qiáng)電介質(zhì)電容器100的腐蝕工序中對(duì)強(qiáng)電介質(zhì)膜50的損傷，同時(shí)能夠簡(jiǎn)化絕緣層23的形成工序。
1-9.實(shí)施例7在實(shí)施例7中，參照?qǐng)D6A～圖6C說(shuō)明膜形成工序。
首先，作為形成強(qiáng)電介質(zhì)的氧化物膜30的原料，采用以Pb(CH3COO)2·3H2O、Zr(n-OC4H9)、Ti(i-OC3H7)4的2-甲氧基乙醇作為溶劑的溶液。如圖6A所示，例如，用旋轉(zhuǎn)涂布法涂布該溶液，160℃、90秒，400℃、60秒干燥，形成非晶質(zhì)的氧化物膜30。然后，如圖6B所示，在該氧化物膜30，按50mJ/cm2的強(qiáng)度，只對(duì)成為強(qiáng)電介質(zhì)電容器100的部分，50次掃描照射波長(zhǎng)248nm的受激準(zhǔn)分子激光，形成氧化物的微結(jié)晶核40。此時(shí)，光遮擋膜60下面的氧化物膜30由于未被照射光，還是非晶質(zhì)原狀。然后，如圖6C所示，在該氧化物膜30上，作為由氧化物導(dǎo)電體構(gòu)成的光透過(guò)/吸收膜，依次疊層形成上部電極22，和，例如由Al、Au、Ag、Cu、Pt、Ir等金屬構(gòu)成的光遮擋膜60。然后，如圖6D所示，以1msec的脈沖寬度，按15μJ/cm2的強(qiáng)度，10次使氙燈發(fā)光，對(duì)膜整面照射燈光。結(jié)果，只結(jié)晶化同時(shí)照射激光和燈光的部分，能夠形成具有鈣鈦礦型晶格結(jié)構(gòu)的PZT強(qiáng)電介質(zhì)膜50。
另外，在本實(shí)施方式中，在形成上部電極22和光遮擋膜60的工序中，只在形成微結(jié)晶核40的規(guī)定部分上形成上部電極22，也可以在其他非晶質(zhì)的氧化物膜30上直接形成光遮擋膜60。
1-10.實(shí)施例8在實(shí)施例8中，參照?qǐng)D7A～圖7D說(shuō)明膜形成工序。
首先，作為形成強(qiáng)電介質(zhì)的氧化物膜30的原料，采用以Pb(CH3COO)2·3H2O、Zr(n-OC4H9)、Ti(i-OC3H7)4的2-甲氧基乙醇作為溶劑的溶液。如圖7A所示，例如，用旋轉(zhuǎn)涂布法涂布該溶液，160℃、90秒，400℃、60秒干燥，形成非晶質(zhì)的氧化物膜30。此外，在該氧化物膜30上，形成例如由Al、Au、Ag、Cu、Pt、Ir等金屬構(gòu)成的光遮擋膜60。然后，如圖7B所示，以1msec的脈沖寬度，按10μJ/cm2的強(qiáng)度，10次使氙燈發(fā)光，對(duì)氧化膜30膜整面照射燈光，形成氧化物的微結(jié)晶核40。此時(shí)，光遮擋膜60下面的氧化物膜30由于未被照射光，還是非晶質(zhì)原狀。然后，如圖7B所示，在通過(guò)例如腐蝕等去除光遮擋膜60后，在該整個(gè)膜上，作為由氧化物導(dǎo)電體構(gòu)成的光透過(guò)/吸收膜，形成上部電極22。然后，再如圖6D所示，從上部電極22的上部，按150mJ/cm2的強(qiáng)度，只對(duì)成為強(qiáng)電介質(zhì)電容器100的部分，200次掃描照射波長(zhǎng)248nm的受激準(zhǔn)分子激光。結(jié)果，只結(jié)晶化同時(shí)照射激光和燈光的部分，能夠形成具有鈣鈦礦型晶格結(jié)構(gòu)的PZT強(qiáng)電介質(zhì)膜50。
另外，在本實(shí)施方式中，在形成上部電極22的工序中，也可以不去除形成在非晶質(zhì)的氧化物膜30上的光遮擋膜60，只在形成微結(jié)晶核40的規(guī)定部分上形成上部電極22。
1-11.實(shí)施例7、8的效果如果采用實(shí)施例7、8的膜形成工序，能夠具有與實(shí)施例1～4時(shí)同樣的效果。此外，如果采用實(shí)施例7、8的膜形成工序，通過(guò)用光遮擋膜60覆蓋規(guī)定部分以外的部分，由于除結(jié)晶化強(qiáng)電介質(zhì)的部分以外，不照射光，所以，例如，能夠進(jìn)一步降低對(duì)下部電極20等的其它部位的熱負(fù)荷。
此外，在實(shí)施例7、8中，也與實(shí)施例5、6時(shí)一樣，作為強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器1000的絕緣層23的一部分，也能夠采用結(jié)晶化的規(guī)定部分以外的氧化物膜30。如果采用本方式，能夠降低形成強(qiáng)電介質(zhì)電容器100的腐蝕工序中對(duì)強(qiáng)電介質(zhì)膜50的損傷，同時(shí)能夠簡(jiǎn)化絕緣層23的形成工序。
1-12.其他實(shí)施例也可以根據(jù)實(shí)施例1～8所示以外的方式，實(shí)施本實(shí)施方式的膜形成工序。
例如，在實(shí)施例1～8中，通過(guò)用反射激光或燈光的材料(例如，Ir、Pt等金屬)形成在基體10上形成的下部電極20，在照射光時(shí)，可以用光反射膜反射通過(guò)氧化物膜30(或40)的光并用于熱處理。如果采用本方式，能夠更短時(shí)間地高效率進(jìn)行強(qiáng)電介質(zhì)的結(jié)晶化。另外，在不將下部電極20用作光反射膜時(shí)，也可以以另外的用途在氧化物膜30下面形成光反射膜。
此外，例如，能夠相同地或增大結(jié)晶化的光照射強(qiáng)度地，設(shè)定照射非晶質(zhì)的氧化物膜30的光的強(qiáng)度和其后為結(jié)晶化氧化物所照射光的強(qiáng)度。所以，在多階段照射的光的強(qiáng)度，不局限于實(shí)施例1～8所示的情況，可根據(jù)強(qiáng)電介質(zhì)材料的結(jié)晶化溫度，設(shè)定最佳的強(qiáng)度。
此外，例如，能夠相同地或增大結(jié)晶化的光脈沖數(shù)地，設(shè)定照射非晶質(zhì)的氧化物膜30的光的脈沖數(shù)(照射次數(shù))和其后為結(jié)晶化的氧化物所照射光的脈沖數(shù)(照射次數(shù))。所以，在多階段照射的光的脈沖數(shù)，不局限于實(shí)施例1～8所示的情況，可根據(jù)強(qiáng)電介質(zhì)材料的結(jié)晶化溫度，設(shè)定最佳的脈沖數(shù)。
此外，在實(shí)施例1～4中說(shuō)明了形成SBT強(qiáng)電介質(zhì)膜時(shí)的情況，在實(shí)施例5～8中說(shuō)明了形成PZT強(qiáng)電介質(zhì)膜時(shí)的情況，但在膜形成工序中，能夠采用各實(shí)施例所示的方法，由眾所周知的強(qiáng)電介質(zhì)材料形成任意的強(qiáng)電介質(zhì)膜。作為如上所示以外的強(qiáng)電介質(zhì)材料，例如，有在PZT、SBT中添加鈮或鎳、鎂等金屬的強(qiáng)電介質(zhì)材料。此外，作為其他的強(qiáng)電介質(zhì)材料的具體例，可以采用鈦酸鉛(PbTiO3)、鋯酸鉛(PbZrO3)、鈦酸鉛鑭((Pb、La)TiO3)、鋯酸鈦鉛鑭((Pb、La)(Zr、Ti)O3)或鎂鈮酸鋯鈦酸鉛(Pb(Zr、Ti)(Mg、Nb)O3)等。
此外，作為上述的實(shí)施例中的氧化物膜30的形成方法，例如，可以采用利用溶膠凝膠原料或MOD材料的旋轉(zhuǎn)涂敷法或浸漬法等、濺射法、MOCVD法、激光燒蝕法等眾所周知的成膜方法。
此外，在上述的實(shí)施例中，下部電極20的材料及成膜方法不特別限定，可以采用眾所周知的材料及成膜方法。作為電極材料，例如，舉例有Ir、IrOx、Pt、Ru、RuOx、SrRuOx、LaSrCoOx等。此外，作為電極膜的成膜方法，例如，可以采用氣相法、液相法等。
如上所述，如果采用本實(shí)施方式的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器1000的制造方法，能夠降低形成強(qiáng)電介質(zhì)層50的工序中的熱負(fù)荷。此外，如果采用本實(shí)施方式的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器1000的制造方法，能夠防止被結(jié)晶化的氧化物的蒸發(fā)或升華。因此，能夠提高器件的特性及成品率，能夠提高生產(chǎn)性。
2.實(shí)施方式2圖8A～圖8D是模式表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器1100的一例制造工序的圖。對(duì)于具有實(shí)質(zhì)上與圖1A～圖1D所示的部件相同的功能的部件，附加相同的符號(hào)，省略詳細(xì)的說(shuō)明。
首先，如圖8A所示，在基板11上形成晶體管16及插塞電極26的基體10上，依次疊層形成下部電極20、強(qiáng)電介質(zhì)材料的氧化物膜30。
下面，如圖8B所示，對(duì)非晶質(zhì)的氧化物膜30照射脈沖狀的激光或燈光，形成氧化物的微結(jié)晶核40。然后，在含有該微結(jié)晶核40的膜上形成上部電極22。
下面，如圖8C所示，通過(guò)從上部電極22的上部，照射脈沖狀的激光或燈光，使結(jié)晶化，形成強(qiáng)電介質(zhì)膜50。之后，在強(qiáng)電介質(zhì)膜50上，作為光透過(guò)/吸收膜，形成由氧化物導(dǎo)電體構(gòu)成的上部電極22。另外，在圖8A～圖8C所示的膜形成工序中，通過(guò)結(jié)晶化氧化物膜30形成強(qiáng)電介質(zhì)膜50的部分，可以是膜整體，也可以只是在與后述的腐蝕工序的關(guān)系中所要求的部分。在膜形成工序中，能夠形成根據(jù)在實(shí)施方式1中說(shuō)明的實(shí)施例而結(jié)晶化的強(qiáng)電介質(zhì)膜50。
下面，如圖8D所示，通過(guò)腐蝕下部電極20、強(qiáng)電介質(zhì)膜50及上部電極22，形成強(qiáng)電介質(zhì)電容器100。此時(shí)，強(qiáng)電介質(zhì)電容器100和晶體管16，通過(guò)插塞電極26連接。其后，當(dāng)在該強(qiáng)電介質(zhì)電容器100上形成絕緣膜23后，能夠通過(guò)形成與外部接觸的配線層24，形成強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器1100。
因此，如果采用本實(shí)施方式的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器1100的制造方法，能夠降低形成強(qiáng)電介質(zhì)層50的工序中的熱負(fù)荷。此外，如果采用本實(shí)施方式的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器1100的制造方法，能夠防止被結(jié)晶化的氧化物的蒸發(fā)或升華。因此，能夠提高器件的特性及成品率，能夠提高生產(chǎn)性。
另外，圖8C所示的氧化物的結(jié)晶化工序，也可以在上述腐蝕工序后進(jìn)行。此時(shí)，在通過(guò)結(jié)晶化氧化物形成強(qiáng)電介質(zhì)膜50之前，將微結(jié)晶核40形成后的氧化物膜、上部電極20、下部電極22腐蝕成規(guī)定的形狀。此時(shí)，只要至少腐蝕氧化物膜就可以。其后，通過(guò)借助上部電極22向氧化物膜照射脈沖狀的激光或燈光，能夠在恢復(fù)氧化物膜的腐蝕損傷的同時(shí)進(jìn)行結(jié)晶化。
3.實(shí)施方式3圖9A、圖9B、圖10A及圖10B是模式表示本發(fā)明的實(shí)施方式3的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元陣列1200的一例制造工序的圖。上述強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元陣列1200，通過(guò)與選擇、驅(qū)動(dòng)各存儲(chǔ)單元的周邊電路組合，構(gòu)成強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)裝置，關(guān)于此點(diǎn)，由于能夠采用眾所周知的結(jié)構(gòu)及制造方法，省略圖示及詳細(xì)說(shuō)明。此外，對(duì)于與在實(shí)施方式1或?qū)嵤┓绞?中說(shuō)明的部件具有相同功能的部件，附加相同符號(hào)，并省略其說(shuō)明。此外，在圖9A及圖10A中，為方便說(shuō)明，省略未結(jié)晶化的氧化物膜30(或40)的圖示。
在本實(shí)施方式的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元陣列1200的制造方法中，如圖9A及圖9B所示，在基體10上形成條紋狀的多個(gè)下部電極20。然后，如圖9A及圖9B所示，采用實(shí)施方式1中說(shuō)明的實(shí)施例的膜形成工序，在下部電極20上形成氧化物膜30后，通過(guò)只對(duì)規(guī)定的部分照射激光，形成氧化物的微結(jié)晶核40。另外，通過(guò)對(duì)氧化物膜30的整體照射激光或燈光，也能夠在膜整體上形成氧化物的微結(jié)晶核40。
下面，如圖10A及圖10B所示，至少在規(guī)定的部分，在含有氧化物的微結(jié)晶核40的膜上，與下部電極20直交地形成條紋狀的多個(gè)上部電極22。該上部電極22，可由具有透過(guò)及吸收中的至少一方性質(zhì)的氧化物導(dǎo)電體形成。另外，通過(guò)從該上部電極22的上部照射激光或燈光，使氧化物結(jié)晶化，至少在下部電極20和上部電極22相交的部分形成強(qiáng)電介質(zhì)50。
通過(guò)以上工序，能夠在下部電極20和上部電極22之間形成夾持強(qiáng)電介質(zhì)膜50的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元陣列1200。另外，在上述強(qiáng)電介質(zhì)膜形成工序中未結(jié)晶化的非晶質(zhì)的氧化物膜30(或含有微結(jié)晶核40的氧化物膜)，能夠形成絕緣各電極間的絕緣膜。通過(guò)如此的構(gòu)成，能夠省略強(qiáng)電介質(zhì)膜50的腐蝕工序或絕緣膜的形成工序，能夠簡(jiǎn)化制造工藝。
如上所述，如果采用本實(shí)施方式的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元陣列1200的制造方法，能夠降低形成強(qiáng)電介質(zhì)層50的工序中的熱負(fù)荷，同時(shí)，能夠防止被結(jié)晶化的氧化物的蒸發(fā)或升華。因此，能夠提高器件的特性及成品率，能夠提高生產(chǎn)性。
另外，絕緣各電極間的絕緣膜，也可以另外設(shè)置，但需要腐蝕工序。因此，此時(shí)，在通過(guò)結(jié)晶化氧化物形成強(qiáng)電介質(zhì)膜50之前，至少將微結(jié)晶核40形成后的氧化物膜腐蝕成規(guī)定形狀。之后，通過(guò)借助上部電極22，對(duì)氧化物膜照射脈沖狀的激光或燈光，能夠恢復(fù)氧化物膜的腐蝕損傷，同時(shí)進(jìn)行結(jié)晶化。如果在結(jié)束該結(jié)晶化工序后形成絕緣膜，能夠得到優(yōu)良的強(qiáng)電介質(zhì)膜50。
4.實(shí)施方式4圖11是模式表示本發(fā)明的實(shí)施方式4的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器1300的剖面圖。對(duì)于與在實(shí)施方式1、實(shí)施方式2及實(shí)施方式3中說(shuō)明的部件具有相同功能的部件，附加相同符號(hào)，并省略其說(shuō)明。該強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器1300，作為基本構(gòu)成，具有疊層強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元陣列1310、1320的結(jié)構(gòu)，該強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元陣列1310、1320矩陣狀配置如圖12A及圖12B所示的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元。此外，強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元陣列1310、1320各自采用與實(shí)施方式3的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元1200相同的構(gòu)成。此外，在強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器1300中，另外含有選擇、驅(qū)動(dòng)該強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元陣列1310、1320的周邊電路部，關(guān)于此點(diǎn)，由于能夠采用眾所周知的構(gòu)成，省略圖示及詳細(xì)說(shuō)明。
在該強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器1300中，采用以相鄰的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元陣列1310、1320間的電極的交叉部分不重疊地，配置各強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元陣列1310、1320的下部電極35(或37)和上部電極36(或38)的新型結(jié)構(gòu)。該強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器1300，也可以采用在實(shí)施方式3中說(shuō)明的方法，通過(guò)形成各強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元陣列1310、1320，依次疊層，但也可以通過(guò)后述的制造方法形成。
以下，參照?qǐng)D11、圖12A及圖12B，說(shuō)明上述強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器1300的其他一例制造方法。
首先，如圖11、圖12A所示，通過(guò)夾持絕緣膜34，在基體10上形成下部電極35、非晶質(zhì)的氧化物膜(圖示省略)。之后，采用在實(shí)施方式1中說(shuō)明的實(shí)施例中記載的方法，至少在交叉下部電極35和后述的上部電極36的部分，形成氧化物的微結(jié)晶核(圖示省略)。另外，形成在基體10上的絕緣膜34不是必需的構(gòu)成要素，可根據(jù)需要設(shè)置。
然后，作為由氧化物導(dǎo)電體構(gòu)成的光透過(guò)/吸收膜，在含有該微結(jié)晶核的膜上，形成上部電極22，另外，在整個(gè)膜上，例如，利用SiO2等形成層間絕緣膜33。該層間絕緣膜33可由透光材料形成。由此，形成強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元陣列1310。另外，此時(shí)，在下部電極35和上部電極36的交叉部位，氧化物不結(jié)晶化。
下面，利用與上述相同的方法，在強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元陣列1310上形成強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元陣列1320。此時(shí)，形成在強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元陣列1320上的層間絕緣膜39可由透光材料形成。在形成上述強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元陣列1320時(shí)，如圖12A及圖12B所示，不重疊強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元陣列1310的下部電極35及上部電極36的交叉部分和強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元陣列1320的下部電極37及上部電極38的交叉部分地，形成下部電極37及上部電極38。
然后，通過(guò)從元件的上部照射脈沖狀的激光或燈光，使配置在各強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元陣列1310、1320的電極的交叉部分的氧化物，形成強(qiáng)電介質(zhì)層50。
此時(shí)，不重疊地配置各強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元陣列1310、1320的電極的交叉部分。因此，在強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元陣列1320的電極的交叉部分，夾持上部電極38進(jìn)行結(jié)晶化。此外，在強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元陣列1310的電極的交叉部分，夾持層間絕緣膜33、39及上部電極36進(jìn)行結(jié)晶化。
因此，如果采用本實(shí)施方式的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器1300的制造方法，能夠防止強(qiáng)電介質(zhì)材料的氧化物的蒸發(fā)或升華，能夠得到良好特性的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器。此外，如果采用本實(shí)施方式的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器1300的制造方法，由于能夠在疊層多個(gè)強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元陣列1310、1320的狀態(tài)下，同時(shí)使氧化物結(jié)晶化，所以能夠簡(jiǎn)化制造工藝，能夠提高生產(chǎn)效率。
另外，在本實(shí)施方式中，說(shuō)明了2層疊層強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元陣列時(shí)的情況，但并不局限于此，也可以疊層3層以上。此外，在疊層了3層以上強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元陣列時(shí)，能夠至少采用上述制造方法，使2層以上的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元陣列的強(qiáng)電介質(zhì)層50結(jié)晶化。
此外，在形成絕緣強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元陣列1310、1320間的層間絕緣膜33、39時(shí)，有時(shí)需要腐蝕工序。因此，此時(shí)，在通過(guò)結(jié)晶化氧化物形成強(qiáng)電介質(zhì)膜50之前，至少與電極的交叉部分的形狀對(duì)照地腐蝕微結(jié)晶核形成后的氧化物膜。其后，通過(guò)夾持上部電極36、38照射脈沖狀的激光或燈光，能夠恢復(fù)氧化物膜的腐蝕損傷，同時(shí)進(jìn)行結(jié)晶化。通過(guò)在該結(jié)晶化工序結(jié)束后形成層間絕緣膜33、39，能夠得到優(yōu)質(zhì)的強(qiáng)電介質(zhì)膜50。
5.實(shí)施方式5圖13A是模式表示本發(fā)明的實(shí)施方式5的半導(dǎo)體裝置2000的圖。該半導(dǎo)體裝置，通過(guò)在同一基板上形成由含有強(qiáng)電介質(zhì)電容器的存儲(chǔ)單元區(qū)域1500、半導(dǎo)體電路200、300、400構(gòu)成的其他電路區(qū)域500而構(gòu)成。在存儲(chǔ)單元區(qū)域1500上，例如，配置多個(gè)在第1及實(shí)施方式2中說(shuō)明的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器1000、1100，或由在實(shí)施方式3及實(shí)施方式4中說(shuō)明的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元陣列1200、1310、1320等構(gòu)成。作為半導(dǎo)體電路200、300、400，例如，有存儲(chǔ)單元區(qū)域1500用的驅(qū)動(dòng)電路或運(yùn)算電路、其他存儲(chǔ)裝置等。
在具有此構(gòu)成的半導(dǎo)體裝置2000中，在強(qiáng)電介質(zhì)電容器的形成中，為進(jìn)行高溫的熱處理，如果在存儲(chǔ)單元100之前在基板上形成電路區(qū)域500，存在劣化電路區(qū)域500中的各半導(dǎo)體電路200、300、400的特性的問(wèn)題。
為此，在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置2000中，如圖13B所示，在形成電路區(qū)域500后，在該電路區(qū)域500上形成例如由金屬構(gòu)成的光遮擋膜60后，在基板上形成存儲(chǔ)單元100。此時(shí)，包括在存儲(chǔ)單元區(qū)域1500內(nèi)的強(qiáng)電介質(zhì)電容器，可以采用在實(shí)施方式1的實(shí)施例中說(shuō)明的強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法形成。
即，為使氧化物結(jié)晶化而照射的激光或燈光，通過(guò)光遮擋膜60，不影響該膜下面的電路區(qū)域500。因此，如果采用本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置2000的制造方法，由于能夠通過(guò)光遮擋膜60降低對(duì)包括強(qiáng)電介質(zhì)層的存儲(chǔ)單元區(qū)域1500以外的其他電路區(qū)域500的熱負(fù)荷，所以制造工藝的自由度高。此外，如果采用上述制造方法，由于對(duì)其他電路區(qū)域500的熱負(fù)荷小，所以，例如，不因熱而劣化電路中的金屬配線等，能夠保證半導(dǎo)體電路200、300、400的特性，同時(shí)，能夠提高半導(dǎo)體裝置2000的成品率。
以上，介紹了本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不局限于此，在本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)能采用各種方式。
權(quán)利要求
1.一種強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法，包括對(duì)形成在基板上的非晶質(zhì)的氧化物膜，照射脈沖狀的激光或燈光，形成氧化物的微結(jié)晶核的工序；在含有微結(jié)晶核的氧化物膜上形成光透過(guò)/吸收膜的工序；從光透過(guò)/吸收膜的上部，照射脈沖狀的激光或燈光，使氧化物結(jié)晶化，形成強(qiáng)電介質(zhì)的工序。
2.一種強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法，包括只對(duì)形成在基板上的非晶質(zhì)的氧化物膜的規(guī)定部分，照射脈沖狀的激光，形成氧化物的微結(jié)晶核的工序；在含有微結(jié)晶核的氧化物膜上形成光透過(guò)/吸收膜的工序；從光透過(guò)/吸收膜的上部，照射脈沖狀的燈光，使規(guī)定部分的氧化物結(jié)晶化，形成強(qiáng)電介質(zhì)的工序。
3.一種強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法，包括對(duì)形成在基板上的非晶質(zhì)的氧化物膜，照射脈沖狀的燈光，形成氧化物的微結(jié)晶核的工序；在含有微結(jié)晶核的氧化物膜上形成光透過(guò)/吸收膜的工序；從光透過(guò)/吸收膜的上部，只對(duì)規(guī)定部分照射脈沖狀的激光，使規(guī)定部分的氧化物結(jié)晶化，形成強(qiáng)電介質(zhì)的工序。
4.一種強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法，包括對(duì)形成在基板上的非晶質(zhì)的氧化物膜，照射脈沖狀的激光或燈光的工序；之后，在氧化物膜上形成光透過(guò)/吸收膜的工序；從光透過(guò)/吸收膜的上部，照射脈沖狀的激光或燈光，使氧化物結(jié)晶化，形成強(qiáng)電介質(zhì)的工序。
5.如權(quán)利要求2或3所述的強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法，包括在配置在與氧化物膜的規(guī)定部分不同的部分上的光透過(guò)/吸收膜上形成光遮擋膜的工序。
6.如權(quán)利要求2或3所述的強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法，包括光透過(guò)/吸收膜只形成在氧化物膜的規(guī)定部分上，并且在配置在與氧化物膜的規(guī)定部分不同的部分上形成光遮擋膜的工序。
7.如權(quán)利要求1～4中任何一項(xiàng)所述的強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法，其中采用氧化物導(dǎo)電體形成光透過(guò)/光吸收膜。
8.如權(quán)利要求1～4中任何一項(xiàng)所述的強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法，其中相對(duì)于基板，至少通過(guò)夾持光反射膜形成非晶質(zhì)的氧化物膜。
9.如權(quán)利要求1～4中任何一項(xiàng)所述的強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法，其中照射在非晶質(zhì)的氧化物膜的光的強(qiáng)度與為使氧化物結(jié)晶化所照射的光的強(qiáng)度不同。
10.如權(quán)利要求1～4中任何一項(xiàng)所述的強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法，其中照射在非晶質(zhì)的氧化物膜的光的脈沖數(shù)與為使氧化物結(jié)晶化所照射的光的脈沖數(shù)不同。
11.如權(quán)利要求1～4中任何一項(xiàng)所述的強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法，其中上述強(qiáng)電介質(zhì)具有鈣鈦礦型晶格結(jié)構(gòu)。
12.如權(quán)利要求1～4中任何一項(xiàng)所述的強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法，其中上述強(qiáng)電介質(zhì)具有層狀鈣鈦礦型晶格結(jié)構(gòu)。
13.一種強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器的制造方法，包括采用如權(quán)利要求1～12中任何一項(xiàng)所述的強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法，形成強(qiáng)電介質(zhì)層。
14.如權(quán)利要求13所述的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器的制造方法，其中在形成強(qiáng)電介質(zhì)層時(shí)，包括至少腐蝕含有微結(jié)晶核的氧化物膜的工序；至少在使氧化物結(jié)晶化之前進(jìn)行腐蝕。
15.如權(quán)利要求13所述的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器的制造方法，其中在形成強(qiáng)電介質(zhì)層時(shí)，作為電極形成設(shè)在強(qiáng)電介質(zhì)層上的光透過(guò)/吸收膜。
16.一種強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器，采用如權(quán)利要求13～15中任何一項(xiàng)所述的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器的制造方法形成。
17.如權(quán)利要求16所述的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器，其中配置在強(qiáng)電介質(zhì)層周邊的絕緣層具有氧化物的微結(jié)晶核。
18.如權(quán)利要求16所述的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器，其中配置在強(qiáng)電介質(zhì)層下的電極具有反射光的性質(zhì)。
19.一種強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器，含有多個(gè)疊層在基板上的存儲(chǔ)單元陣列，其中存儲(chǔ)單元陣列，具有形成條形狀且交叉地配置的多個(gè)下部電極及上部電極、以及在下部電極及上部電極之間的配置于下部電極與上部電極的至少交叉部分的強(qiáng)電介質(zhì)層；以相鄰的存儲(chǔ)單元陣列間的交叉部分不重疊的方式配置各存儲(chǔ)單元陣列的下部電極及上部電極。
20.一種強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器的制造方法，其中，作為光透過(guò)/吸收膜，形成權(quán)利要求19所述的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器中含有的多個(gè)存儲(chǔ)單元陣列的上部電極，利用權(quán)利要求1～12中任何一項(xiàng)所述的強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法，形成強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器的強(qiáng)電介質(zhì)層。
21.如權(quán)利要求20所述的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器的制造方法，其中，在疊層至少2個(gè)以上存儲(chǔ)單元陣列后，在各存儲(chǔ)單元陣列中，使氧化物膜結(jié)晶化，形成強(qiáng)電介質(zhì)層。
22.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，是含有具有強(qiáng)電介質(zhì)層的存儲(chǔ)單元區(qū)域和其他電路區(qū)域的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，包括在基板上的規(guī)定區(qū)域形成存儲(chǔ)單元區(qū)域的工序、在不同于基板上的存儲(chǔ)單元區(qū)域的部分形成電路區(qū)域的工序；在形成電路區(qū)域時(shí)，包括在電路區(qū)域的上面形成光遮擋膜的工序；在形成存儲(chǔ)單元區(qū)域時(shí)，至少在形成光遮擋膜后，采用權(quán)利要求13～15、20及21中任何一項(xiàng)所述的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器的制造方法，形成上述強(qiáng)電介質(zhì)層。
23.一種半導(dǎo)體裝置，其中含有具有強(qiáng)電介質(zhì)層的存儲(chǔ)單元區(qū)域及配置在基板上的與存儲(chǔ)單元區(qū)域不同區(qū)域上的其他電路區(qū)域，采用如權(quán)利要求22所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法形成。
全文摘要
一種強(qiáng)電介質(zhì)膜的形成方法，對(duì)形成在基板(10)上的非晶質(zhì)的氧化物膜(30)照射脈沖狀的激光或燈光，形成氧化物的微結(jié)晶核(40)。然后，在含有微結(jié)晶核(40)的氧化物膜上形成光透過(guò)/吸收膜(22)。再?gòu)墓馔高^(guò)/吸收膜(22)的上部照射脈沖狀的激光或燈光，使氧化物結(jié)晶化，形成強(qiáng)電介質(zhì)(50)。
文檔編號(hào)H01L21/8246GK1545734SQ0380086
公開(kāi)日2004年11月10日 申請(qǐng)日期2003年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月29日
發(fā)明者澤崎立雄 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社