專利名稱：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件，特別涉及具有電容器的半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
在最近幾年，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出鐵電存儲(chǔ)器(FeRAM鐵電隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)，其中一個(gè)鐵電膜被用作為電容器的介電膜。
用于鐵電存儲(chǔ)器中的典型鐵電膜的例子包括Pb(Pb(ZrxTi1-x)O3膜(PZT膜)和SrBi2Ta2O9膜(SBT膜)。PZT是一種鈣鈦礦(perovskite)組合物，并且SBT膜是具有偽鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的一個(gè)Bi aurivillius相組合物。
當(dāng)PZT膜被用作為該鐵電膜時(shí)，從改進(jìn)疲勞特性的觀點(diǎn)來(lái)看，例如SrRuO3膜(SRO膜)這樣的導(dǎo)電鈣鈦礦金屬氧化物膜被用于一個(gè)電極。例如，在日本專利申請(qǐng)No.2000-208725和2000-260954中描述一種鐵電電容器，其中疊層的SRO和Pt膜被用于該電極。
另一方面，在最近幾年，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出具有插塞上電容器(COP)結(jié)構(gòu)的鐵電存儲(chǔ)器。由于在COP結(jié)構(gòu)中連接到一個(gè)晶體管的插塞被被置于該電容器的正下方，可以準(zhǔn)備具有更高密度的鐵電存儲(chǔ)器，利用該COP結(jié)構(gòu)，在制備該鐵電存儲(chǔ)器的基本操作中，在氧環(huán)境下進(jìn)行熱處理容易使得該插塞被氧化。因此，需要使用貴金屬，例如Ir膜，其對(duì)電極具有良好的阻擋特性。
在此，假設(shè)SRO和Ir膜的疊層結(jié)構(gòu)被用于在COP結(jié)構(gòu)中的電極。在這種情況中，通過(guò)熱處理，Ir與包含在SRO膜中的Sr反應(yīng)，并且出現(xiàn)SRO膜的結(jié)晶度顯著下降的問(wèn)題。結(jié)果，該電容器的特性和可靠性顯著下降。該問(wèn)題通常是在導(dǎo)電鈣鈦礦金屬氧化物膜和貴金屬膜(或貴金屬氧化物膜)的組合中造成的。按照這種方式，當(dāng)導(dǎo)電鈣鈦礦金屬氧化物膜和貴金屬膜(貴金屬氧化物膜)的疊層結(jié)構(gòu)被用于該電容器的電極時(shí)，存在該電容器的性能和可靠性顯著下降的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面在此提供一種半導(dǎo)體器件，其中包括半導(dǎo)體基片；以及電容器，其提供在該半導(dǎo)體基片上并且包括底電極、頂電極和置于該底電極和頂電極之間的介電膜，底電極和頂電極中的至少一個(gè)包括選自貴金屬膜和貴金屬氧化物膜的導(dǎo)電膜；金屬氧化物膜，其具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，提供在該介電膜和導(dǎo)電膜之間，由ABO3所表示，并且包含作為B位置元素的第一金屬元素；以及金屬膜，其提供在該導(dǎo)電膜和金屬氧化物膜之間，并且包含作為具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的金屬氧化物的B位置元素的第二金屬元素，當(dāng)?shù)诙饘僭匦纬裳趸飼r(shí)的吉布斯自由能減小量比在第一金屬元素形成氧化物時(shí)的吉布斯自由能減小量更大。
根據(jù)本發(fā)明第二方面，在此提供一種半導(dǎo)體器件，其中包括半導(dǎo)體基片；以及電容器，其提供在該半導(dǎo)體基片上并且包括底電極、頂電極和提供在該底電極和頂電極之間的介電膜，該底電極和頂電極中的至少一個(gè)包括選自貴金屬膜和貴金屬氧化物膜的導(dǎo)電膜；以及金屬氧化物膜，其具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，提供在該介電膜和導(dǎo)電膜之間，由ABO3所表示，并且包括作為B位置元素的第一和第二金屬元素；當(dāng)?shù)诙饘僭匦纬裳趸飼r(shí)的吉布斯自由能減小量大于當(dāng)?shù)诙饘僭匦纬裳趸飼r(shí)的吉布斯自由能減小量。


圖1A至1C為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造步驟的截面視圖；圖2為示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的對(duì)比例的泄漏電流的示意圖；圖3為示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的對(duì)比例的面內(nèi)衍射的結(jié)果的示意圖；圖4為示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的泄漏電流特性的示意圖；圖5為示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的面內(nèi)衍射的結(jié)果的示意圖；圖6為示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的滯后特性的示意圖；圖7為示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的疲勞特性的示意圖；圖8為示出一種氧化物的生成焓(generation enthalpy)的示意圖；以及圖9A至9C為示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造步驟的截面視圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
(第一實(shí)施例)圖1A至1C為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造步驟的截面視圖。
首先，如圖1A所示，一個(gè)淺溝道隔離(STI)結(jié)構(gòu)的隔離區(qū)101形成在一個(gè)p型硅基片(半導(dǎo)體基片)100上。然后，一個(gè)MIS晶體管被形成如下。
首先，通過(guò)熱氧化形成約具有6nm的厚度的氧化硅膜，作為柵絕緣膜102。然后，摻雜有砷的n型多晶硅膜103被形成在柵絕緣膜102上。另外，一個(gè)WSix膜104和氮化硅膜105被形成在n型多晶硅膜103上。然后，通過(guò)通常的光刻處理和RIE處理而處理n型多晶硅膜103、WSix膜104和氮化硅膜105，以形成一個(gè)柵極。
接著，如圖1B中所示，通過(guò)化學(xué)汽相淀積(CVD)處理，把氧化硅膜108淀積在整個(gè)表面上，并且通過(guò)CMP處理執(zhí)行整平處理。然后，到達(dá)一個(gè)該源/漏區(qū)107的接觸孔形成在氧化硅膜108中。然后，通過(guò)濺射或CVD處理把淀積一個(gè)鈦膜。然后，通過(guò)在一個(gè)形成氣體中進(jìn)行熱處理，而使得該鈦膜被氮化，以形成TiN膜110。另外，通過(guò)CVD處理淀積鎢膜111。然后，通過(guò)CMP處理除去在該接觸孔之外的TiN膜110和鎢膜111，并且把TiN膜110和鎢膜111暴露在該接觸孔中。從而，形成連接到一個(gè)源/漏區(qū)107的插塞。然后，通過(guò)CVD處理把一個(gè)氮化硅膜112淀積在整個(gè)表面上。另外，形成到達(dá)其他源/漏區(qū)107的接觸孔。然后，通過(guò)類似于上述方法的一種方法，在該接觸孔中形成TiN膜114和鎢膜115。從而，形成連接到源/漏區(qū)107的插塞。
接著如圖1C中所示，通過(guò)濺射處理順序地淀積具有10nm的厚度的鈦膜116、作為貴金屬膜的具有100nm的厚度的銥?zāi)?17、作為金屬膜的具有2.5nm的厚度的鈦膜118以及作為導(dǎo)電鈣鈦礦金屬氧化物膜的具有10nm的厚度的SrRuO3膜(SRO膜)119。結(jié)果，通過(guò)在氧環(huán)境中進(jìn)行快速熱退火(RTA)使得SRO膜119結(jié)晶。然后，通過(guò)濺射處理形成作為電容器的介電膜的Pb(ZrxTi1-x)O3膜(PZT膜)120。另外，在氧環(huán)境中通過(guò)RTA對(duì)PZT膜120進(jìn)行結(jié)晶。然后，通過(guò)濺射處理淀積作為導(dǎo)電鈣鈦礦金屬氧化物膜的具有10nm的厚度的SRO膜121。另外，在氧環(huán)境通過(guò)RTA使得SRO膜121結(jié)晶。應(yīng)當(dāng)指出，例如在500℃的溫度下淀積SRO膜121，從而可以容易地形成結(jié)晶度優(yōu)良的SRO膜121。從而，通過(guò)濺射處理順序地淀積作為金屬膜的具有2.5nm的厚度的鈦膜122以及作為貴金屬膜的具有100nm的厚度的銥?zāi)?23。
接著，通過(guò)CVD處理在整個(gè)表面上淀積氧化硅膜(為示出)。另外，通過(guò)光刻處理和RIE處理對(duì)該氧化硅膜進(jìn)行構(gòu)圖。從而，該構(gòu)圖的氧化硅膜被用作為通過(guò)RIE處理蝕刻銥?zāi)?23、鈦膜122、SRO膜121和PZT膜120的掩膜。另外，通過(guò)光刻和RIE處理對(duì)SRO膜119、鈦膜118、銥?zāi)?17和鈦膜116進(jìn)行構(gòu)圖。
按照這種方式，形成一個(gè)鐵電電容器，其中包括具有鈦膜116、銥?zāi)?17、鈦膜118和SRO膜119的疊層結(jié)構(gòu)的底電極；鐵電膜(PZT膜120)；和具有SRO膜121、鈦膜122和銥?zāi)?23的疊層結(jié)構(gòu)的頂電極。
然后，通過(guò)CVD處理把氧化硅膜124淀積在整個(gè)表面上。另外，在氧環(huán)境下在大約650℃下執(zhí)行熱處理，以修復(fù)在蝕刻處理中在PZT膜120中產(chǎn)生的損壞。在該熱處理中，氧流過(guò)PZT膜120，但是銥?zāi)?17的氧阻擋功能防止鎢膜115被氧化。
隨后的步驟(未示出)包括形成連接到鎢膜111的接觸部分；形成驅(qū)動(dòng)線和位線；以及形成金屬布線，以完成包含COP結(jié)構(gòu)的鐵電存儲(chǔ)器。
應(yīng)當(dāng)注意，在上述實(shí)施例中，淀積在SRO和銥?zāi)ぶg的鈦膜的結(jié)構(gòu)被用于該頂電極和頂電極之間，但是還被用于底電極和頂電極之一中。例如，該結(jié)構(gòu)可以被用于該底電極中，而SRO和鉑膜的疊層結(jié)構(gòu)還可以被用于頂電極中。
下面參照?qǐng)D2至7描述根據(jù)本發(fā)明的鐵電電容器的特性增強(qiáng)效果。
在本實(shí)施例的一個(gè)對(duì)比例中，制備一個(gè)樣本，其中SiO2膜、鈦膜(厚度為10nm)、銥?zāi)?120nm)、SRO膜(10nm)、PZT膜和鉑膜(50nm)被順序地形成在一個(gè)硅基片上。對(duì)于SRO和PZT膜，在通過(guò)濺射形成無(wú)定型膜之后，在氧環(huán)境中對(duì)該膜進(jìn)行退火和結(jié)晶化。圖2示出按照這種方式獲得樣本的泄漏電流特性。該泄漏電流特性與下文所述的本實(shí)施例的樣本相比顯著地下降。
另外，在該對(duì)比例中，制備一個(gè)樣本，其中在硅基片上順序地形成SiO2膜、鈦膜(厚度為10nm)、銥?zāi)?120nm)和SRO膜(10nm)。對(duì)于SRO膜，在通過(guò)濺射形成無(wú)定型膜之后，該膜被在氧環(huán)境中退火和結(jié)晶化。圖3示出按照這種方式獲得的樣本的面內(nèi)衍射的結(jié)果。在2θ/θ＝32度附近觀察SrRuO3(121)的衍射峰值。另外，在2θ/θ＝28度附近觀察RuO2(110)的衍射峰值，并且在2θ/θ＝32度附近觀察RuO2(101)的衍射峰值。
由于RuO2造成圖2的泄漏電流特性下降。也就是說(shuō)，在圖2的樣本中，在包含RuO2并且具有低結(jié)晶度的SRO膜上形成無(wú)定型PZT膜，并且被結(jié)晶化。因此，Pb在PZT和SRO膜之間的界面處以及在PZT的晶粒邊界處與RuO2發(fā)生反應(yīng)，以及形成例如Pb2Ru2O7-x這樣的導(dǎo)電組合物。該導(dǎo)電組合物形成一個(gè)泄漏路徑，因此泄漏電流增加。
另一方面，在本實(shí)施例的樣本中，該SiO2膜、鈦膜(10nm的厚度)、銥?zāi)?120nm)、鈦膜(2.5nm)、SRO膜(10nm)、PZT膜和鉑膜(50nm)被順序地形成在該硅基片上。對(duì)于SRO和PZT膜，在通過(guò)濺射形成無(wú)定型膜之后，該薄膜被在氧環(huán)境中退火和結(jié)晶化。圖4示出按照這種方式獲得的樣本的泄漏電流特性。與對(duì)比例的樣本相比，該泄漏電流特性顯著地改進(jìn)。
另外，對(duì)于本實(shí)施例，制備一個(gè)樣本，其中在硅基片上順序地形成SiO2膜、鈦膜(10nm的厚度)、銥?zāi)?120nm)、鈦膜(2.5nm)、SRO膜(10nm)。對(duì)于SRO膜，在通過(guò)濺射形成該無(wú)定型膜之后，在氧環(huán)境中對(duì)該膜進(jìn)行退火和結(jié)晶化。圖5示出按照這種方式獲得的樣本的面內(nèi)衍射的結(jié)果。如圖5所示，沒(méi)有觀察到在圖3中的RuO2的衍射峰值。因此，在本實(shí)施例中，獲得結(jié)晶度極其優(yōu)良的SRO膜。
圖6示出在本實(shí)施例的樣本中的滯后特性。圖7示出在本實(shí)施例中的樣本中的疲勞特性。如圖6和7所示，該滯后和疲勞特性是非常令人滿意的。
當(dāng)按照這種方式把鈦膜淀積在SRO和銥?zāi)ぶg時(shí)，可以增強(qiáng)電容器的特性。該特性增強(qiáng)效果將在下文中詳細(xì)描述。
從導(dǎo)電鈣鈦礦金屬氧化物的生成自由能的從頭開(kāi)始的計(jì)算中，可以看出該導(dǎo)電鈣鈦礦金屬氧化物(由一般公式ABO3所表示)的熱力穩(wěn)定性與B位置元素(BOx)的氧化物的熱力穩(wěn)定性成比例。另外，例如堿土元素和稀土元素這樣的A位置元素形成極其穩(wěn)定的氧化物。因此，可以認(rèn)為導(dǎo)電鈣鈦礦金屬氧化物的穩(wěn)定性由B位置元素的氧化物的穩(wěn)定性所決定。
圖8示出對(duì)于各種金屬元素在25℃下的簡(jiǎn)單氧化物的每個(gè)氧分子的生成焓(generation enthalpy)。在圖8中所示的數(shù)值的較大絕對(duì)值表示該氧化物的更高穩(wěn)定性。也就是說(shuō)，在圖8中所示的高絕對(duì)值表示當(dāng)金屬元素形成氧化物時(shí)吉布斯自由能的大減小量。
從圖8可以看出，作為SRO的B位置元素的Ru表示-72.8(kcal/mol)以及Ti表示-225.8(kcal/mol)。也就是說(shuō)，Ti氧化物的穩(wěn)定性比Ru氧化物的穩(wěn)定性更高。如上文所述，可以看出導(dǎo)電鈣鈦礦金屬氧化物的熱力穩(wěn)定性與B位置元素的氧化物成比例。因此，當(dāng)包含在SRO中的至少一部分Ru原子被Ti原子所代替時(shí)，SRO的穩(wěn)定性增加。
在本實(shí)施例中，鈦膜被提供在SRO和銥?zāi)ぶg。因此，認(rèn)為通過(guò)熱處理，包含在SRO膜中的一部分Ru被Ti所代替。當(dāng)包含Ti時(shí)，SRO膜的穩(wěn)定性增加。因此，防止例如RuO2這樣的導(dǎo)電組合物產(chǎn)生。結(jié)果，認(rèn)為該電容器的特性增強(qiáng)。
如上文所述，由于在本實(shí)施例中鈦膜被提供在SRO膜和銥?zāi)ぶg，該SRO膜的穩(wěn)定性和該電容器的特性可以被增強(qiáng)。另外，當(dāng)該結(jié)構(gòu)被用于底電極時(shí)，可以通過(guò)銥?zāi)さ淖钃豕δ芙规u插塞的氧化。因此，即使當(dāng)使用COP結(jié)構(gòu)時(shí)，可以獲得優(yōu)良特性的鐵電存儲(chǔ)器和穩(wěn)定性。
(第二實(shí)施例)圖9A至9C為示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造步驟的截面視圖。
圖9A和9B的步驟基本上類似于第一實(shí)施例的圖1A和1B的步驟，并且省略對(duì)它的描述。
在圖9B的步驟之后，如圖9C中所示，通過(guò)濺射處理順序地淀積具有10nm的厚度的鈦膜116以及作為貴金屬膜的具有100nm的厚度的銥?zāi)?17。然后，通過(guò)濺射處理淀積具有10nm的厚度作為導(dǎo)電鈣鈦礦金屬氧化物膜的摻雜有鈦的SRO膜(Sr(Ru，Ti)O3膜)。然后，在氧環(huán)境中通過(guò)RTA對(duì)摻雜有鈦的SRO膜119a結(jié)晶。然后，通過(guò)濺射處理形成作為電容器的介電膜的Pb(ZrxTi1-x)O3(PZT膜)120。另外，在氧環(huán)境中通過(guò)RTA對(duì)PZT膜120結(jié)晶。然后，通過(guò)濺射處理淀積具有10nm的厚度的作為導(dǎo)電鈣鈦礦金屬氧化物膜的摻雜有鈦的SRO(Sr(Ru，Ti)O3)膜121a。另外，在氧環(huán)境中通過(guò)RTA對(duì)摻雜有鈦的SRO膜121a結(jié)晶。然后，通過(guò)濺射處理，淀積作為貴金屬膜的具有100nm的厚度的銥?zāi)?23。
接著，通過(guò)CVD處理，一個(gè)氧化硅膜(未示出)被淀積在整個(gè)表面上。另外，通過(guò)光刻和RIE處理對(duì)氧化硅膜進(jìn)行構(gòu)圖。從而，通過(guò)RIE處理，被構(gòu)圖的氧化硅膜被用作為蝕刻銥?zāi)?23、SRO膜121a和PZT膜120的掩膜。另外，通過(guò)光刻和RIE處理，對(duì)SRO膜119a、銥?zāi)?17和鈦膜116進(jìn)行構(gòu)圖。
按照這種方式，該鐵電電容器被形成為包括具有鈦膜116、銥?zāi)?17和SRO膜119a的疊層結(jié)構(gòu)的底電極；鐵電膜(PZT膜120)；以及具有SRO膜121a和銥?zāi)?23的疊層結(jié)構(gòu)的頂電極。
然后，通過(guò)CVD處理在整個(gè)表面上淀積氧化硅膜124。另外，在氧環(huán)境下在大約650℃的溫度下執(zhí)行熱處理，以通過(guò)蝕刻處理修復(fù)在PZT膜120中產(chǎn)生的損壞。在該熱處理中，氧流過(guò)PZT膜120，但是銥?zāi)?17的氧阻擋功能防止鎢膜115被氧化。
隨后的步驟(未示出)包括形成連接到鎢膜111的接觸部分；形成該驅(qū)動(dòng)線和位線；以及形成金屬布線，以完成包含COP結(jié)構(gòu)的鐵電存儲(chǔ)器。
應(yīng)當(dāng)指出，在上述實(shí)施例中，摻雜有鈦的SRO膜和銥?zāi)さ寞B層結(jié)構(gòu)被用于底電極和頂電極這兩者，但是還可以被用于底電極和頂電極之一。例如，該結(jié)構(gòu)可以用于底電極，而不摻雜有鈦的SRO膜和鉑膜的疊層結(jié)構(gòu)還可以用于頂電極。
如上文所述，在本實(shí)施例中，使用摻雜有鈦的SRO膜和銥?zāi)さ寞B層結(jié)構(gòu)。因此，如第一實(shí)施例中所述，該SRO膜的穩(wěn)定性和電容器的特性可以被增強(qiáng)。另外，當(dāng)該疊層結(jié)構(gòu)被用于底電極時(shí)，可以通過(guò)銥?zāi)さ淖钃豕δ茏柚规u插塞的氧化。因此，即使當(dāng)使用COP結(jié)構(gòu)時(shí)，可以獲得優(yōu)良性能和穩(wěn)定性的鐵電存儲(chǔ)器。
應(yīng)當(dāng)指出，上述第一和第二實(shí)施例可以被更改如下。
在第一和第二實(shí)施例中，一個(gè)SRO膜(SrRuO3膜)被用作為該導(dǎo)電鈣鈦礦金屬氧化物膜。但是，也可以使用(La，Sr)CoO3膜、BaRuO3膜或者LaNiO3膜。通常，可以使用導(dǎo)電鈣鈦礦金屬氧化物膜，其中包括至少Ru、Co和Ni之一作為B位置元素。
另外，銥?zāi)?Ir膜)被用作為在第一和第二實(shí)施例中的貴金屬膜，但是還可以使用釕膜(Ru膜)。另外，除了貴金屬膜之外，還可以使用例如氧化銥?zāi)?IrO2膜)或氧化釕膜(RuO2膜)這樣的貴金屬氧化物膜。
另外，在第一實(shí)施例中，鈦膜(Ti膜)被用作為金屬膜，并且摻雜有鈦(Ti)的SRO膜被用于第二實(shí)施例中，但是除了Ti之外的金屬元素也可以被用作為第二金屬元素。當(dāng)例如SrRuO3膜這樣的導(dǎo)電鈣鈦礦金屬氧化物膜的B位置元素是一種第一金屬元素時(shí)，第一和第二金屬元素可以滿足當(dāng)?shù)诙饘僭匦纬裳趸飼r(shí)的吉布斯自由能的減小量大于當(dāng)?shù)谝唤饘僭匦纬裳趸飼r(shí)的吉布斯自由能的減小量。具體來(lái)說(shuō)，作為第二金屬元素，除了Ti之外，還可以使用V、W、Zr、Cr、Mg、Hf、Mo、Mn、Ta或Nb。
另外，在第一和第二實(shí)施例中，PZT膜(Pb(ZrxTi1-x)O3膜)被用作為介電膜(鐵電膜)，但是還可以使用SBT膜(SrBi2Ta2O9膜)。通常，可以使用鈣鈦礦組合物膜或者Bi aurivillius相組合物膜。另外，該介電常數(shù)膜也可以被用作為介電膜。
另外，鎢插塞被用作為在第一和第二實(shí)施例中的插塞，但是還可以使用多晶硅插塞。
另外，在第一實(shí)施例中通過(guò)濺射處理形成貴金屬膜、金屬氧化物膜和金屬膜，但是還可以通過(guò)CVD或溶膠-凝膠過(guò)程形成這些薄膜。另外，在第二實(shí)施例中通過(guò)濺射處理形成貴金屬膜和金屬氧化物膜，但是還可以通過(guò)CVD或溶膠-凝膠過(guò)程形成這些薄膜。
另外，在第一和第二實(shí)施例中描述的技術(shù)不但可以應(yīng)用于FeRAM，而且還可以應(yīng)用于DRAM。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易得到其他優(yōu)點(diǎn)和改進(jìn)。因此，本發(fā)明的廣義方面不限于在此示出和描述的具體細(xì)節(jié)和代表實(shí)施例。相應(yīng)地，可以作出各種更改而不脫離由所附權(quán)利要求及其等價(jià)表述所定義的精神或范圍。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，其中包括半導(dǎo)體基片(100)；以及電容器，其提供在該半導(dǎo)體基片上并且包括底電極(116、117、118、119)、頂電極(121、122、123)和置于該底電極和頂電極之間的介電膜(120)，底電極和頂電極中的至少一個(gè)包括選自貴金屬膜和貴金屬氧化物膜的導(dǎo)電膜(117、123)；金屬氧化物膜(119、121)，其具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，提供在該介電膜和導(dǎo)電膜之間，由ABO3所表示，并且包含作為B位置元素的第一金屬元素；以及金屬膜(118、122)，其提供在該導(dǎo)電膜和金屬氧化物膜之間，并且包含作為具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的金屬氧化物的B位置元素的第二金屬元素，當(dāng)?shù)诙饘僭匦纬裳趸飼r(shí)的吉布斯自由能減小量比在第一金屬元素形成氧化物時(shí)的吉布斯自由能減小量更大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于該第二金屬元素選自Ti、V、W、Zr、Cr、Mg、Hf、Mo、Mn、Ta和Nb。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于該第一金屬元素選自Ru、Co和Ni。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于該金屬氧化物膜包含至少Ru、Co和Ni之一。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于該導(dǎo)電膜選自銥?zāi)ぁ⒀趸災(zāi)?、釕膜、氧化釕膜和鉑膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于該介電膜選自鈣鈦礦組合物膜和Bi aurivillius相組合物膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于該介電膜為一種鐵電膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于該介電膜包含Pb。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于進(jìn)一步包括提供于該半導(dǎo)體基片和電容器之間的中間區(qū)域，該中間區(qū)域包括連接到該底電極的插塞(115)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于進(jìn)一步包括提供于該半導(dǎo)體基片上并且連接到該插塞的晶體管。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于至少一個(gè)導(dǎo)電膜、金屬氧化物膜和金屬膜通過(guò)濺射處理、CVD處理或溶膠-凝膠過(guò)程而形成。
12.一種半導(dǎo)體器件，其中包括半導(dǎo)體基片(100)；以及電容器，其提供在該半導(dǎo)體基片上并且包括底電極(116、117、119a)、頂電極(121a、123)和提供在該底電極和頂電極之間的介電膜(120)，該底電極和頂電極中的至少一個(gè)包括選自貴金屬膜和貴金屬氧化物膜的導(dǎo)電膜(117、123)；以及金屬氧化物膜(119a、121a)，其具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，提供在該介電膜和導(dǎo)電膜之間，由ABO3所表示，并且包括作為B位置元素的第一和第二金屬元素；當(dāng)?shù)诙饘僭匦纬裳趸飼r(shí)的吉布斯自由能減小量大于當(dāng)?shù)诙饘僭匦纬裳趸飼r(shí)的吉布斯自由能減小量。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于該第二金屬元素選自Ti、V、W、Zr、Cr、Mg、Hf、Mo、Mn、Ta和Nb。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于該第一金屬元素選自Ru、Co和Ni。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于該金屬氧化物膜包含至少Ru、Co和Ni之一。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于該導(dǎo)電膜選自銥?zāi)?、氧化銥?zāi)?、釕膜、氧化釕膜和鉑膜。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于該介電膜選自鈣鈦礦組合物膜和Bi aurivillius相組合物膜。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于該介電膜為一種鐵電膜。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于該介電膜包含Pb。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于進(jìn)一步包括提供于該半導(dǎo)體基片和電容器之間的中間區(qū)域，該中間區(qū)域包括連接到該底電極的插塞(115)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于進(jìn)一步包括提供于該半導(dǎo)體基片上并且連接到該插塞的晶體管。
22.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于至少一個(gè)導(dǎo)電膜、金屬氧化物膜和金屬膜通過(guò)濺射處理、CVD處理或溶膠-凝膠過(guò)程而形成。
全文摘要
在此提供一種半導(dǎo)體器件，其中包括半導(dǎo)體基片(100)；以及電容器，其提供在該半導(dǎo)體基片上并且包括底電極(116、117、118、119)、頂電極(121、122、123)和置于該底電極和頂電極之間的介電膜(120)，底電極和頂電極中的至少一個(gè)包括選自貴金屬膜和貴金屬氧化物膜的導(dǎo)電膜(117、123)；金屬氧化物膜(119、121)，其具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，提供在該介電膜和導(dǎo)電膜之間，由ABO
文檔編號(hào)H01L21/02GK1606163SQ20041003665
公開(kāi)日2005年4月13日 申請(qǐng)日期2004年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月2日
發(fā)明者糸川寬志, 山川晃司, 今井馨太郎, 名取克晃, 文范基 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝, 英芬能技術(shù)公司