專利名稱：半導(dǎo)體裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及具有電容器元件的半導(dǎo)體裝置，特別是具有電容器絕緣膜中采用立體形狀的強電介質(zhì)電容器元件的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，在具有電容器絕緣膜采用強電介質(zhì)的電容器元件的、所謂強電介質(zhì)存儲裝置領(lǐng)域中，也越來越要求元件微細化。
但是，以往通過涂敷法形成強電介質(zhì)膜的成膜方法只能在平坦的面上形成強電介質(zhì)膜。因此，存儲單元的微型化是有界限的。為了解決這個問題，研究在階梯部上通過化學(xué)氣相沉積(Chemical Vapor DepositionCVD)法可能形成強電介質(zhì)膜的成膜方法，關(guān)于通過存儲單元立體化縮小單元面積，正在進行了各種研究。
下面，參照


以往的強電介質(zhì)存儲裝置中的電容器元件及其制造方法。(例如，參照專利文獻1)圖8表示以往的電容器元件的剖面結(jié)構(gòu)。如圖8所示，從下依次形成由氮化鋁鈦(TiAlN)構(gòu)成的第1勢壘層101，由銥(Ir)構(gòu)成的第2勢壘層102和由氧化銥(IrO2)構(gòu)成的第3勢壘層103。這3層勢壘層101、102、103被由氧化硅構(gòu)成的襯底絕緣膜104覆蓋。
在襯底絕緣膜104上預(yù)先形成露出第3勢壘層103的開口部104a，按照覆蓋襯底絕緣膜104的開口部104a的周圍部、底部和側(cè)面那樣，形成由沉積層構(gòu)成的下部電極105，例如，由強電介質(zhì)鉭酸鍶鉍(SBT)構(gòu)成的電容器絕緣膜106，由鉑構(gòu)成的上部電極107，從而構(gòu)成的電容器元件108。其中，電容器絕緣膜106是由CVD法形成的，下部電極105和上部電極107是由濺射法形成的。
下面，圖9所示的是這樣形成的強電介質(zhì)電容器元件的制造方法。
首先在半導(dǎo)體基板上方依次形成第1勢壘層101、第2勢壘層102和第3勢壘層103。接著，形成覆蓋勢壘層101、102、103的襯底絕緣膜104。接著，在襯底絕緣膜104上形成露出第3勢壘層的開口部104a。
接下來，在圖9所示的工序ST201中，由濺射法形成由氧化釔和鉑沉積膜構(gòu)成的下部電極105，接著，在工序ST202中，由光刻法和干刻法去除在形成的下部電極105的開口部104a周圍部的外側(cè)部分，進行圖案構(gòu)成。
接下來，在工序ST203中，根據(jù)CVD法，形成厚度約為60nm的SBT構(gòu)成的電容器絕緣膜106。
接下來，在工序ST204中，由濺射法在電容器絕緣膜106上形成由鉑構(gòu)成的上部電極107，接著，在工序ST205中，由光刻法和干刻法，形成上部電極107圖案。
接下來，在工序ST206中，在溫度為775℃的氧保護氣中進行60秒的退火，使構(gòu)成電容器絕緣膜的SBT結(jié)晶。
但是，上述以往的強電介質(zhì)電容器元件的制造方法在構(gòu)成電容器絕緣膜106的強電介質(zhì)結(jié)晶的退火工序中，上部電極107的形狀崩潰，詳細的說，存在破裂的問題。
本申請發(fā)明者研究產(chǎn)生破裂的各種原因結(jié)果，查明其原因是對強電介質(zhì)退火，使由鉑構(gòu)成的上部電極107產(chǎn)生很大的收縮。特別是在上部電極107的角部(彎曲部)容易產(chǎn)生熱應(yīng)力集中，易產(chǎn)生破裂，對于具有立體形狀的強電介質(zhì)電容器元件來說很重要。這樣，如果在上部電極107上產(chǎn)生破裂，就會產(chǎn)生包含強電介質(zhì)電容器元件的存儲單元不能得到足夠的電氣特性的問題。
專利文獻1特開2001-217408號公報發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是解決上述以往存在的問題，以構(gòu)成具有立體形狀的強電介質(zhì)電容器元件的上部電極不產(chǎn)生破裂為目的。
為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下3種結(jié)構(gòu)。
第1、由化學(xué)氣相沉積法形成具有立體形狀的電容器絕緣膜和上部電極的結(jié)構(gòu)。第2、對上部電極形成后的強電介質(zhì)，進行多次退火的結(jié)構(gòu)。第3、以用絕緣膜覆蓋在形成的上部電極的狀態(tài)，對強電介質(zhì)進行退火的構(gòu)成。
具體的說，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置具有剖面上具有彎曲部的下部電極，由沿下部電極上面形成的強電介質(zhì)構(gòu)成的電容器絕緣膜和沿電容器絕緣膜上面形成的上部電極，其中，上部電極是由化學(xué)氣相沉積法形成的。
對于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置來說，由于化學(xué)氣相沉積法形成上部電極，上部電極的膜質(zhì)更致密，對電容器絕緣膜退火時，上部電極難以收縮，能防止上部電極破裂(破碎)。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，電容器絕緣膜優(yōu)選是由化學(xué)氣相沉積法形成。
和本發(fā)明相關(guān)的第1個半導(dǎo)體裝置的制造方法具有形成上面具有凹部或凸部的襯底膜的工序；在襯底膜上沿凹部或凸部形成下部電極的工序；在下部電極上沿下部電極形成由強電介質(zhì)構(gòu)成的電容器絕緣膜的工序；在電容器絕緣膜上，由化學(xué)氣相沉積法沿該電容器絕緣膜形成上部電極的工序。
按照第1半導(dǎo)體裝置制造方法，由于采用化學(xué)氣相沉積法形成上部電極，上部電極的膜質(zhì)例如比濺射法致密。因此，對電容器絕緣膜實行熱處理(退火)時，上部電極難以收縮，能防止上部電極破裂。
在第1半導(dǎo)體裝置制造方法中，優(yōu)選采用化學(xué)氣相沉積法形成電容器絕緣膜。
在第1半導(dǎo)體裝置制造方法中，形成上部電極的工序優(yōu)選使用鉑，在300℃以上的成形溫度下，形成上部電極。
在本發(fā)明的第2半導(dǎo)體裝置制造方法中具有形成上面具有凹部或凸部的襯底膜的工序；在襯底膜上沿凹部或凸部形成下部電極的工序；在下部電極上沿該下部電極形成由強電介質(zhì)構(gòu)成的電容器絕緣膜的工序；在電容器絕緣膜上沿該電容器絕緣膜形成上部電極的工序；形成上部電極后，對該電容器絕緣膜進行多次熱處理使電容器絕緣膜階段性地結(jié)晶的工序。
根據(jù)第2半導(dǎo)體裝置制造方法，分多次對形成上部電極的電容器絕緣膜進行熱處理，使該電容器絕緣膜階段性地結(jié)晶，因此上部電極也是階段性地收縮，不是一次收縮，能防止上部電極破裂。
在第2半導(dǎo)體裝置制造方法中，在電容器絕緣膜階段性地結(jié)晶的工序中，多次熱處理中，初次熱處理溫度優(yōu)選高于400℃且低于650℃。
本發(fā)明的第3半導(dǎo)體裝置制造方法具有形成上面具有凹部或凸部的襯底膜的工序；在襯底膜上沿凹部或凸部形成下部電極的工序；在下部電極上沿該下部電極形成由強電介質(zhì)構(gòu)成的電容器絕緣膜的工序；在電容器絕緣膜上，沿該電容器絕緣膜形成上部電極的工序；在上部電極上形成含硅絕緣膜的工序；在絕緣膜形成后，對電容器絕緣膜進行熱處理，使電容器絕緣膜結(jié)晶的工序。
根據(jù)第3半導(dǎo)體裝置的制造方法，在上部電極上形成含硅的絕緣膜后，對電容器絕緣膜進行熱處理使電容器絕緣膜結(jié)晶，上部電極在含硅的絕緣膜形成時加熱下被暴露，因此上部電極是階段性收縮，不是一次收縮，能防止上部電極破裂。并且，在上部電極上形成的絕緣膜對上部電極形成物理性的壓板，能抑制上部電極的收縮。
在第3半導(dǎo)體裝置的制造方法中，形成含硅絕緣膜的工序優(yōu)選是在生長溫度高于400℃且低于650℃下形成絕緣膜。
在第1～3半導(dǎo)體裝置的制造方法中，強電介質(zhì)優(yōu)選是SrBi2(TaxNb1-x)2O9、Pb(ZrxTi1-x)、(BaxSr1-x)TiO3或(BixLa1-x)4Ti3O12(但是，任一個x都0≤x≤1)。
(發(fā)明效果)根據(jù)本發(fā)明相關(guān)的半導(dǎo)體裝置和其制造方法能防止形成具有立體形狀的強電介質(zhì)電容器元件時上部電極發(fā)生破裂(破碎)。

圖1是表示本發(fā)明第1實施方式的半導(dǎo)體裝置的強電介質(zhì)電容器元件的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖2是用于本發(fā)明第1實施方式的半導(dǎo)體裝置上的上部電極(鉑)各種成膜法的成膜溫度與熱收縮率的關(guān)系圖。
圖3是表示本發(fā)明第2實施方式的半導(dǎo)體裝置的強電介質(zhì)電容器元件的結(jié)構(gòu)剖面4是表示本發(fā)明第2實施方式的半導(dǎo)體裝置的強電介質(zhì)電容器元件的制造方法的流程5是表示對本發(fā)明第2實施方式的半導(dǎo)體裝置中的電容器絕緣膜的退火溫度與上部電極(鉑)的熱收縮率的關(guān)系圖。
圖6是表示本發(fā)明第3實施方式的半導(dǎo)體裝置的強電介質(zhì)電容器元件的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖7是表示本發(fā)明第3實施方式的半導(dǎo)體裝置的強電介質(zhì)元件的制造方法的流程圖、圖8是表示以往的強電介質(zhì)電容器元件的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖9是表示以往的強電介質(zhì)電容器元件制造方法的流程圖。
圖中11-第1勢壘層，12-第2勢壘層，13-第3勢壘層，14-氫勢壘膜，15-襯底絕緣膜(襯底膜)，15a-開口部，16-下部電極，17-電容器絕緣膜，18-上部電極，19-電容器元件，21-第1勢壘層，22-第2勢壘層，23-第3勢壘層，24-氫勢壘膜，25-襯底絕緣膜(襯底膜)，25a-開口部，26-下部電極，27-電容器絕緣膜，28-上部電極，29-電容器元件，31-第1勢壘層，32-第2勢壘層，33-第3勢壘層，34-氫勢壘膜，35-襯底絕緣膜(襯底膜)，35a-開口部，36-下部電極，37-電容器絕緣膜，38-上部電極，39-電容器元件，40-保護絕緣膜(絕緣膜)具體實施方式
(第1實施方式)以下，參照附圖，對本發(fā)明的第1實施方式進行說明。
圖1表示本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的強電介質(zhì)電容器元件的剖面構(gòu)成。
如圖1所示，在上述氫勢壘膜14上形成立體形狀，即剖面是凹狀的，在底部和上部具有彎曲部的電容器元件19。上述氫勢壘膜14，是自下往上依次形成的，例如，在由厚度為100nm的氮化鋁鈦(TiAlN)構(gòu)成的第1勢壘層11，由厚度為50nm的銥(Ir)構(gòu)成的第2勢壘層12和由厚度為100nm的氧化銥(IrO2)構(gòu)成的第3勢壘層13構(gòu)成。
電容器元件19是由下部電極16和電容器絕緣膜17和上部電極18構(gòu)成，下部電極16，是在露出設(shè)置在襯底絕緣膜15的第3勢壘層13的開口部15a中，例如在直徑為300nm的開口部15a中自下而上依次形成的覆蓋在開口部15a的周圍部、底面和側(cè)面的厚度為100nm的氧化銥(IrO2)，和厚度為50～100nm，優(yōu)選是由50nm的鉑(Pt)的積層膜構(gòu)成；電容器絕緣膜17，例如是由強電介質(zhì)鉭酸鍶鉍(SrBi2Ta2O9SBT)構(gòu)成的厚度約60nm；上部電極18，厚度為50～100nm優(yōu)選是50nm的鉑構(gòu)成。上述襯底絕緣膜15是以由埋入氫勢壘膜14的氧化硅(SiO2)或以氧化硅為主要成分。
其中，電容器絕緣膜17由CVD法形成，下部電極由濺射法或化學(xué)氣相沉積法(Chmical Vapor DepositionCVD)形成，上部電極18由CVD法形成。
并且，在氫勢壘膜14下側(cè)，也可以設(shè)置圖中沒有示出的、實現(xiàn)半導(dǎo)體基板和電容器元件19的下部電極16電導(dǎo)通的連接插頭。
下面說明在第1實施方式中由鉑構(gòu)成的上部電極18的成膜法中采用CVD法的理由。如上所述，本申請發(fā)明者發(fā)現(xiàn)在以往例子的制造方法中，上部電極產(chǎn)生破裂的原因在于由濺射法形成的鉑其熱收縮率相對較大。
圖2表示每次鉑成膜方法的成膜溫度和熱收縮率之間的關(guān)系。其中，對于成膜后的鉑的退火在溫度為775℃的氧保護氣下，時間為60秒。
以往例的電容器元件，上部電極107由溫度200℃的濺射法成膜，此時，從圖2可知，鉑由于退火收縮約15％。
另一方面，溫度為200℃的CVD法成膜時，鉑的收縮率是約10％，熱收縮率比濺射法僅降低了5％。并且，在CVD法中，如果提高鉑膜的生長溫度，在300℃以上的成膜溫度時，熱收縮率在7％以下，上部電極18不產(chǎn)生破裂。也就是說，由于上部電極18的熱收縮率不足10％，可以防止該上部電極18破裂。這種現(xiàn)象認為是由于通過CVD法成膜的鉑膜膜質(zhì)致密，難以使膜質(zhì)致密的鉑膜上產(chǎn)生熱收縮。
還有，在第1實施方式中，關(guān)于用于下部電極16的鉑等的成膜方法使用濺射法或CVD法哪種都可以，確認能得到的本發(fā)明的效果。即使下部電極16采用由濺射法形成的鉑，和上部電極18的情形相同，有可能在下部電極16上發(fā)生破裂，但是，電容器絕緣膜17的成膜工序中的加熱處理實質(zhì)地對下部電極16施行了退火，和由電容器絕緣膜17產(chǎn)生的物理上的壓制，因此不會發(fā)生破裂。
(第2實施方式)下面參照

本發(fā)明的第2實施方式。
圖3表示本發(fā)明第2實施方式半導(dǎo)體裝置強電介質(zhì)電容器元件剖面的構(gòu)成。
如圖3所示，在氫勢壘膜24上形成具有立體形狀，即剖面是凹狀，在底部和上部具有彎曲部的電容器元件29，該氫勢壘膜24，由從下而上依次形成的，例如由TiAlN構(gòu)成的厚度為100nm的第1勢壘層21，由銥(Ir)構(gòu)成的厚度為50nm的第2勢壘層22和由氧化銥(IrO2)構(gòu)成的厚度為100nm的第3勢壘層而構(gòu)成，電容器元件29是由下部電極26和電容器絕緣膜27和上部電極28構(gòu)成，下部電極26，是在露出設(shè)置在襯底絕緣膜25上的第3勢壘層23開口部25a中，例如在直徑為300nm的開口部25a中自下而上依次形成的覆蓋在開口部25a的周圍部、底面和側(cè)面的厚度為100nm的氧化銥(IrO2)，和厚度為50～100nm，優(yōu)選是由50nm的鉑(Pt)的沉積膜構(gòu)成；電容器絕緣膜27如由強電介質(zhì)鉭酸鍶鉍(SrBi2Ta2O9SBT)構(gòu)成的厚度約60nm；上部電極28，厚度為50～100nm優(yōu)選是50nm的鉑構(gòu)成，上述襯底絕緣膜25是以埋入氫勢壘膜24的氧化硅(SiO2)或氧化硅為主要成分。這里，第2實施方式的特征是電容器絕緣膜27通過分為預(yù)退火和正式退火的退火處理實現(xiàn)結(jié)晶。
下面，參照圖4的制作流程說明如上所述構(gòu)成的強電介質(zhì)電容器元件的制造方法。
首先，在半導(dǎo)體基板(圖中未示出)的上方，例如由CVD法依次形成TiAlN構(gòu)成的第1勢壘層21，由Ir構(gòu)成的第2勢壘層22和由IrO2構(gòu)成的第3勢壘層23，通過使用含有氯(CI2)的氣體干刻進行圖案制作，形成由第1勢壘層21、第2勢壘層22和第2勢壘層23構(gòu)成的氫勢壘膜24。接著，由等離子體CVD法，形成襯底絕緣膜25覆蓋氫勢壘膜24。接著，由使用光刻法和含有碳氯化合物的蝕刻氣體的干刻法，在襯底絕緣膜25上形成露出第3勢壘層的開口部25a。
接下來，在圖4所示的工序ST11中，由濺射法形成由IrO2和Pt沉積膜構(gòu)成的下部電極26。接著，在工序ST12中，進行由光刻法和干刻法除去在形成的下部電極26的開口部25a的周圍部的外側(cè)部分圖案生成。
接下來，在工序ST13中，由SBT構(gòu)成的電容器絕緣膜27是由CVD法成膜。
接下來，在工序ST14中，由濺射法在電容器絕緣膜27上形成由鉑構(gòu)成的上部電極28，然后，在工序ST15中，由光刻法和干刻法對形成的上部電極28和電容器絕緣膜27進行圖案生成，得到電容器元件29。其中，作為腐蝕氣體，對上部電極28采用含有氯(CI2)的氣體，對于電容器絕緣膜27使用含有氯和氟的氣體。
接下來，在工序16中，對電容器元件29在溫度約500℃的氧保護氣中進行60秒的預(yù)退火(第1熱處理)，對構(gòu)成電容器絕緣膜27的SBT進行預(yù)結(jié)晶。接著，在工序17中，這次，對電容器元件29在溫度為775℃的氧保護氣中進行60秒的正式退火(第2熱處理)，實現(xiàn)SBT完全結(jié)晶。
下面，對實施在工序16中所示的作為第2實施方式特征的預(yù)結(jié)晶退火的理由進行說明。
圖5表示鉑由濺射法形成時的退火溫度和熱收縮率的關(guān)系。
由圖5可知，通常，通過775℃退火，鉑收縮約15％，例如，作為預(yù)結(jié)晶，實施溫度為500℃的退火，在此預(yù)結(jié)晶工序中，引起的收縮只有7％。因此，如果繼續(xù)預(yù)結(jié)晶工序，進行溫度為775℃的正式結(jié)晶退火，將會發(fā)生剩余的約8％的收縮。
如上所述，如果全部的約15％同時收縮，在上部電極28上會產(chǎn)生破裂(破碎)。但是，如第2實施方式那樣，作為預(yù)結(jié)晶退火，在650℃的溫度下，進行暫時退火，然后，再進行通常的溫度為775℃的正式結(jié)晶退火，在上部電極28上一次產(chǎn)生的熱收縮能控制到10％以下，因此，上部電極28不會發(fā)生破裂。
并且，由圖5可知，如果將預(yù)結(jié)晶的退火溫度設(shè)定在400℃以下，由于在預(yù)燒結(jié)中只產(chǎn)生不足5％的熱收縮，在后續(xù)工序?qū)嵤┑臏囟葹?75℃下的結(jié)晶退火工序中，也會產(chǎn)生約10％以上的熱收縮。在這種情況下，推測上部電極28可能產(chǎn)生破裂，因此，實施預(yù)結(jié)晶退火優(yōu)選的溫度范圍在400℃以上且在650℃以下，最好在500℃～550℃。另外，也可以將預(yù)結(jié)晶退火分為多次進行。
另外，在第2實施方式中，上部電極28采用由濺射法形成的鉑，如果象第1實施方式那樣，上部電極28成膜中采用CVD法，能共同提高鉑膜質(zhì)的致密化效果，得到更可靠的效果。
(第3實施方式)下面，參照

本發(fā)明的第3實施方式。
圖6表示本發(fā)明第3實施方式的半導(dǎo)體裝置的強電介質(zhì)電容器元件的剖面構(gòu)成。
如圖6所示，在氫勢壘膜34上形成立體形狀，即剖面是凹狀的，在底部和上部具有彎曲部的電容器元件39，上述氫勢壘膜34，由自下而上依次形成的，例如，在由氮化鋁鈦(TiAlN)構(gòu)成的厚度為100nm的第1勢壘層31，由厚度為50nm的銥(Ir)構(gòu)成的第2勢壘層32，和由厚度為100nm的氧化銥(IrO2)構(gòu)成的第3勢壘層33構(gòu)成。
電容器元件39由下部電極36和電容器絕緣膜37和上部電極38構(gòu)成。下部電極36，是在露出襯底絕緣膜35的第3勢壘層33的開口部35a中，例如在直徑為300nm的開口部35a自下而上依次形成的，覆蓋在開口部35a的周圍部、底面，和側(cè)面的厚度為100nm的氧化銥(IrO2)和厚度為50～100nm，優(yōu)選是由50nm的鉑(Pt)的積層膜構(gòu)成；電容器絕緣膜37，如由強電介質(zhì)鉭酸鍶鉍(SrBi2Ta2O9SBT)構(gòu)成的厚度約60nm；上部電極38，厚度為50～100nm優(yōu)選是50nm的鉑構(gòu)成。上述襯底絕緣膜35，設(shè)置在埋入氫勢壘膜34下，以氧化硅(SiO2)或以氧化硅為主要成分。
第3實施方式的特征是，在上部電極38上形成例如由氧化硅構(gòu)成的厚度約為100nm的保護絕緣膜40后，對絕緣膜37實行結(jié)晶退火。
下面，參照圖7制造流程圖說明如上所述的構(gòu)成的強電介質(zhì)電容器元件制造方法。
首先，在半導(dǎo)體基板(圖中未示出)的上方，例如由CVD法依次形成TiAlN構(gòu)成的第1勢壘層31，由Ir構(gòu)成的第2勢壘層32和由IrO2構(gòu)成的第3勢壘層33，通過含有氯(CI2)的氣體干刻進行圖案生成，形成由第1勢壘層31、第2勢壘層32和第2勢壘層33構(gòu)成的氫勢壘膜34。接著，由等離子體CVD法形成覆蓋氫勢壘膜34的襯底絕緣膜35。接著，由使用光刻法和含有碳氯化合物的蝕刻氣體的干刻法在襯底絕緣膜35上形成露出第3勢壘層的開口部35a。
接下來，在圖7所示的工序ST21中，由濺射法形成由IrO2和Pt沉積膜構(gòu)成的下部電極36。接著在工序ST22中，進行由光刻法和干刻法除去在形成的下部電極36的開口部35a的周圍部的外側(cè)部分的圖案生成。
接下來，在工序ST23中，由SBT構(gòu)成的電容器絕緣膜37是由CVD法成膜的。
接下來，在工序ST24中，由濺射法在電容器絕緣膜37上形成由鉑構(gòu)成的上部電極38，然后，在工序ST25中，由光刻法和干刻法對形成的上部電極38和電容器絕緣膜37進行圖案生成，得到電容器元件39。其中，作為蝕刻氣體，對上部電極38采用含有氯(CI2)的氣體，對于電容器絕緣膜27使用含有氯和氟的氣體。
接下來，在工序ST26中，通過CVD法，在包括襯底絕緣膜35的上部電極38的整個面上，形成例如厚度約100nm的由氧化硅構(gòu)成的保護絕緣膜40。此時的成膜溫度為約550℃。
接下來，在工序ST27中，對電容器元件39在溫度約775℃的氧保護氣中實行60秒的退火，使構(gòu)成電容器絕緣膜37的SBT結(jié)晶。
下面，說明在第3實施方式中，在實行結(jié)晶的退火工序只前，覆蓋保護上部電極38的保護絕緣膜40的理由。
第1個理由，由于保護絕緣膜40是在大致溫度550℃條件下成膜的，實際上是對上部電極38進行了預(yù)結(jié)晶退火。如果實行預(yù)結(jié)晶退火，和第2實施方式一樣，能夠防止上部電極38上述產(chǎn)生破裂(破碎)。
第2個理由，通過用保護絕緣膜40覆蓋構(gòu)成上部電極38的鉑膜，能從物理上抑制由鉑膜的熱收縮。
通過這兩個效果，可以比第2實施方式更有效的防止上部電極38發(fā)生破裂。
并且，在第3實施方式中，上部電極38采用由濺射法形成的鉑，如果象第1實施方式那樣，上部電極38由CVD法成膜，鉑膜質(zhì)的致密化效果會加倍，得到更可靠的效果。
另外，在第3實施方式中，保護上部電極38的保護絕緣膜40采用氧化硅，并不局限于此，使用氮氧化硅、氮化硅也能得到同樣的效果。
在第1～第3實施方式中，在襯底絕緣膜等凹部上形成電容器元件等剖面形狀的所謂凹面型，代替這個，在平坦的襯底絕緣膜上形成柱狀下部電極，在形成的下部電極的側(cè)面和上面形成由強電介質(zhì)構(gòu)成的電容器絕緣膜和上部電極，即使所謂的柱型，也能起到同樣的效果。
還有，在各實施方式中，構(gòu)成電容器絕緣膜的強電介質(zhì)是采用SBT，也就是SrBi2Ta2O9，也可以使用鈮酸鍶鋇(SrBi2(TaxNb1-x)2O9)、鋯鈦酸鉛(Pb(ZrxTi1-x))、鈦酸鍶鋇((BaxSr1-x)TiO3)或鈦酸鉍鑭((BixLa1-x)4Ti3O12)(但是，任一個x都是0≤x≤1)。
另外，構(gòu)成電容器絕緣膜的材料也可以是金屬氧化物，因此不限于強電介質(zhì)，可以采用五氧化鉭(Ta2O5)等高電介質(zhì)材料。
另外，在各實施方式中，電容器絕緣膜是由CVD法形成的，如果是能在階梯部上形成良好的敷層的成膜方法，可以不限于CVD法。
另外，在各實施方式中，下部電極16和上部電極18等采用鉑，也可以采用其他鉑族元素替代鉑，即釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)或銥(Ir)。這里，下部電極和上部電極的膜厚優(yōu)選在50～100nm程度。
(產(chǎn)業(yè)利用的可能)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置及其制造方法，具有能防止在立體形狀的強電介質(zhì)電容器元件形成時所發(fā)生的上部電極破裂(破碎)的效果，有助于具有立體形狀的電容器元件的半導(dǎo)體裝置。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具有在剖面上具有彎曲部的下部電極；由沿上述下部電極的上面形成的強電介質(zhì)構(gòu)成電容器絕緣膜；及沿上述電容器絕緣膜的上面形成的上部電極，其中，上述上部電極是由化學(xué)氣相沉積法形成的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，上述半導(dǎo)體絕緣膜是由化學(xué)氣相沉積法形成的。
3.一種半導(dǎo)體制造方法，其特征在于，具有形成上面具有凹部或凸部的襯底膜的工序，在上述襯底膜上，沿上述凹部或凸部形成下部電極的工序，在上述下部電極上，沿該下部電極形成由強電介質(zhì)構(gòu)成的電容器絕緣膜的工序，通過化學(xué)氣相沉積法，在上述電容器絕緣膜上，沿該電容器絕緣膜形成上部電極的工序。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，上述電容器絕緣膜是由化學(xué)氣相沉積法形成的。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，形成上述上部電極的工序，在上述上部電極使用鉑，并且在300℃以上的成長溫度下形成。
6.一種半導(dǎo)體制造方法，其特征在于，具有形成在上面具有凹部或凸部的襯底膜的工序，在上述襯底膜上，沿上述凹部或凸部形成下部電極的工序，在上述下部電極上，沿該下部電極形成由強電介質(zhì)構(gòu)成的電容器絕緣膜的工序，在上述電容器絕緣膜上，沿該電容器絕緣膜形成上部電極的工序，形成上述上部電極后，對上述電容器絕緣膜進行多次熱處理，使上述電容器絕緣膜階段性地結(jié)晶的工序。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，使上述電容器絕緣膜階段性結(jié)晶的工序中，上述的多次熱處理工序中，初次熱處理溫度高于400℃且低于650℃。
8.一種半導(dǎo)體制造方法，其特征在于，具有形成上面具有凹部或凸部的襯底膜的工序，在上述襯底膜上，沿上述凹部或凸部形成下部電極的工序，在上述下部電極上，沿該下部電極形成由強電介質(zhì)構(gòu)成的電容器絕緣膜的工序，在上述電容器絕緣膜上，沿該電容器絕緣膜形成上部電極的工序，在上述上部電極上形成含硅的絕緣膜的工序，形成上述絕緣膜后，對上述電容器絕緣膜進行熱處理，使上述電容器絕緣膜結(jié)晶的工序。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，在上述含硅絕緣膜的形成工序中，上述絕緣膜是在高于400℃且低于650℃的成長溫度下形成的。
10.根據(jù)權(quán)利要求3～9中任一項所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，上述強電介質(zhì)是SrBi2(TaxNb1-x)2O9、Pb(ZrxTi1-x)O3、(BaxSr1-x)TiO3、(BixLa1-x)4Ti3O12(但是，任一個x是0≤x≤1)。
全文摘要
一種半導(dǎo)體裝置，其具有剖面上具有彎曲部的下部電極(16)，沿該下部電極(16)的上面形成由強電介質(zhì)構(gòu)成的電容器絕緣膜(17)，沿著該電容器絕緣膜(17)上面形成的上部電極(18)。電容器絕緣膜(17)和上部電極(18)是通過化學(xué)氣相沉積法(CVD)形成的。本發(fā)明使具有立體形狀的強電介質(zhì)電容器元件的上部電極不發(fā)生破裂。
文檔編號H01L21/02GK1619821SQ20041009497
公開日2005年5月25日 申請日期2004年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月21日
發(fā)明者矢野尚 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社