專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件及其制造方法，特別涉及包含鐵電電容器的半導(dǎo)體器件及其制造方法，該鐵電電容器的上電極由導(dǎo)電氧化物制成。
背景技術(shù)：
鐵電存儲(chǔ)器作為非易失性存儲(chǔ)器，即便在斷電時(shí)也能保留所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，因而受到關(guān)注。鐵電存儲(chǔ)器由MOS晶體管和鐵電電容器的組合制成，其中鐵電電容器的介電膜由鐵電材料制成。數(shù)據(jù)以鐵電膜中自發(fā)極化的方向存儲(chǔ)在鐵電存儲(chǔ)器中。
參照圖8A至8C，說明專利文獻(xiàn)JP-A-2001-127262中公開的鐵電電容器的制造方法。
如圖8A所示，在襯底100上形成層間絕緣膜，在層間絕緣膜的表面上形成鐵電電容器，該鐵電電容器由下電極101、電容器鐵電膜102和上電極103構(gòu)成。下電極101具有由從底部起依次疊置的Ti膜和Pt膜構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)。電容器鐵電膜102由諸如(Pb，Zr)TiO3(以下以“PZT”表示)和(Pb，Zr)(Ti，La)O3(以下以“PLZT”表示)等鐵電材料制成。上電極103由氧化銥制成，并且其下層區(qū)103A的氧濃度高于上層區(qū)103B。
例如，通過以氧和氬混合氣體的等離子體濺射Ir金屬靶，形成具有雙層結(jié)構(gòu)的上電極103。在等離子體生成DC功率為1kW時(shí)，形成氧濃度相對較高的下層區(qū)103A，并在DC功率升高為2kW時(shí)，形成氧濃度相對較低的上層區(qū)103B。通過降低上層區(qū)103B的氧濃度，能夠抑制大晶粒的異常生長。
在襯底1上形成二氧化硅的層間絕緣膜105，以覆蓋鐵電電容器。
如圖8B所示，干蝕刻層間絕緣膜105以形成通孔110和通孔111。在通孔110的底部暴露部分上電極103，而在另一通孔111的底部暴露部分下電極101。在形成通孔110和通孔111之后，在550℃于氧氣氣氛中執(zhí)行60分鐘的熱處理，以去除干蝕刻過程中在電容器鐵電膜102中產(chǎn)生的缺陷。
如圖8C所示，形成TiN膜115，以覆蓋通孔110和111的內(nèi)壁以及層間絕緣膜105的表面。圖案化TiN膜115以形成局部布線圖案。
優(yōu)選地，清洗如圖8C所示在通孔110和111底部暴露的上電極103和下電極101的表面，以在上電極103與TiN膜115之間的界面處以及在下電極101與TiN膜115之間的界面處獲得良好的電接觸。例如，通過將襯底表面暴露至氬等離子體執(zhí)行此清洗。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)清洗襯底表面時(shí)，在某些情況下上電極103與TiN膜115之間的接觸電阻增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體器件及其制造方法，其能夠在清洗暴露的上電極表面的過程中防止上電極與在該上電極上形成的導(dǎo)電膜之間的接觸電阻增加。
按照本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括鐵電電容器，其形成于襯底上并包含一疊層體(lamination)，該疊層體由依次疊置的下電極、電容器鐵電膜和上電極構(gòu)成，該上電極由導(dǎo)電氧化物制成，并且該上電極的氧濃度分布為該上電極上層區(qū)中的氧濃度低于其下層區(qū)中的氧濃度；層間絕緣膜，其覆蓋該鐵電電容器；通孔，其貫穿該層間絕緣膜，并到達(dá)比該上電極的上表面深的位置，該通孔停止的位置比該上電極中氧濃度最大的位置淺；以及導(dǎo)電元件，其在該通孔底部與該上電極接觸。
按照本發(fā)明的另一方案，提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，該方法包括如下步驟在襯底上形成鐵電電容器，該鐵電電容器包含一疊層體，該疊層體由依次疊置的下電極、電容器鐵電膜和上電極構(gòu)成，該上電極由導(dǎo)電氧化物制成，并且該上電極的氧濃度分布為該上電極上層區(qū)中的氧濃度低于其下層區(qū)中的氧濃度；使用層間絕緣膜覆蓋該鐵電電容器；貫穿該層間絕緣膜形成通孔，該通孔部分暴露該上電極；通過蝕刻在該通孔底部暴露的上電極，清洗該上電極的表面，所述蝕刻的深度比該上電極中氧濃度最大的深度淺；以及形成導(dǎo)電元件，該導(dǎo)電元件與在該通孔底部暴露的上電極表面接觸。
由于導(dǎo)電元件在氧濃度相對較低的位置與上電極接觸，因此能夠防止導(dǎo)電元件被上電極中的氧所氧化。因此，能夠防止由導(dǎo)電元件的氧化導(dǎo)致的接觸電阻增加。


圖1為按照實(shí)施例及比較例的半導(dǎo)體器件的截面圖。
圖2A至圖2F為示出按照實(shí)施例及比較例的半導(dǎo)體器件的鐵電電容器及連接至該電容器的插塞的制造工藝的截面圖。
圖3為示出按照實(shí)施例及比較例的每個(gè)半導(dǎo)體器件的鐵電電容器的上電極與連接至該上電極的插塞之間電阻變化的圖示。
圖4為示出按照實(shí)施例及比較例的每個(gè)半導(dǎo)體器件的鐵電電容器的開關(guān)電荷(switching charge)量變化的圖示。
圖5為示出在轉(zhuǎn)換蝕刻(converted etching)量為5nm、10nm和15nm的條件下制造的鐵電存儲(chǔ)器的無缺陷百分率(non-defective fraction)的圖示。
圖6A為按照比較例的鐵電電容器和插塞的截面圖，而圖6B為按照實(shí)施例的鐵電電容器和插塞的截面圖。
圖7為示出上電極中氧濃度在深度方向分布的實(shí)例的圖示以及該上電極和插塞的示意截面圖。
圖8A至圖8C為示出傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件的制造方法的中間工藝的截面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1為按照實(shí)施例及比較例的半導(dǎo)體器件的截面圖。在由硅制成的半導(dǎo)體襯底1的部分表面層中，通過淺槽隔離(STI)形成元件隔離絕緣膜2。在由元件隔離絕緣膜2限定的有源區(qū)中形成MOS晶體管9。MOS晶體管9由柵極絕緣膜5、柵電極6、源極和漏極擴(kuò)散層3和側(cè)壁隔離層8構(gòu)成。在源極和漏極擴(kuò)散層3的表面上形成硅化鈷(CoSi2)膜4，并在柵電極6的上表面上形成硅化鈷的覆蓋膜(cap film)7。
在襯底上形成氮氧化硅膜10，以覆蓋MOS晶體管9。在氮氧化硅膜10上形成氧化硅的層間絕緣膜11。通過化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)等平坦化層間絕緣膜11的表面。氮氧化硅膜10防止在形成層間絕緣膜11時(shí)水分引起柵絕緣膜5退化。
貫穿層間絕緣膜11和氮氧化硅膜10形成通孔12。在通孔12的底部暴露部分硅化物膜4。TiN等的底層13A覆蓋通孔12的內(nèi)壁，鎢(W)等的插塞13B填充通孔12。
在層間絕緣膜11上形成氮化硅的抗氧化膜14，并在抗氧化膜14上形成氧化硅的取向改進(jìn)(orientation improving)絕緣膜15。在取向改進(jìn)絕緣膜15的部分表面上形成鐵電電容器20。鐵電電容器20具有由從襯底一側(cè)起依次疊置的下電極21、電容器鐵電膜22和上電極23構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)。
下電極21具有由從底部起依次疊置的鈦(Ti)膜和鉑(Pt)膜構(gòu)成的兩層結(jié)構(gòu)。電容器鐵電膜22由諸如PZT和PLZT等鐵電氧化物制成。上電極23由氧化銥制成。在取向改進(jìn)絕緣膜15上形成氧化硅的第二層間絕緣膜28，以覆蓋鐵電電容器20。通過CMP等平坦化層間絕緣膜28的表面。
貫穿層間絕緣膜28形成通孔31、32和33。通孔31還延伸到取向改進(jìn)絕緣膜15和抗氧化膜14，并到達(dá)插塞13B的上表面。通孔32到達(dá)上電極23，而通孔33經(jīng)過上電極23和電容器鐵電膜22，并到達(dá)下電極21。
TiN的底層25A、26A和27A分別覆蓋通孔31至33的內(nèi)壁，并且W的插塞25B、26B和27B分別填充通孔31至33。在層間絕緣膜28上形成布線41和42。插塞13B和25B、布線41以及插塞26B將MOS晶體管9的源極擴(kuò)散層3連接至鐵電電容器20的上電極23。布線42經(jīng)由插塞27B連接至下電極21。
在布線41和42上形成上層結(jié)構(gòu)(upper structure)50，上層結(jié)構(gòu)50包括具有層間絕緣膜和布線的多層布線結(jié)構(gòu)、聚酰亞胺的保護(hù)膜等。
接下來，將說明按照實(shí)施例和比較例的半導(dǎo)體器件的制造方法。在半導(dǎo)體襯底1的表面層中形成必要的p型和n型阱。通過STI形成元件隔離絕緣膜2。通過諸如光刻、蝕刻和離子注入等公知技術(shù)，在由元件隔離絕緣膜2圍繞的有源區(qū)中形成MOS晶體管9。
在整個(gè)襯底表面上通過化學(xué)氣相沉積(CVD)形成厚度為200nm的氮氧化硅膜10，該氮氧化硅膜覆蓋MOS晶體管9。在該氮氧化硅膜上形成厚度約為1000nm的氧化硅膜，并通過CMP平坦化其表面。沉積在柵電極6上的氮氧化硅膜10起到CMP停止層的作用。以所述方式，形成具有平坦化表面的第一層間絕緣膜11。
貫穿層間絕緣膜11和氮氧化硅膜10形成通孔12。按順序形成Ti層和TiN層，以覆蓋通孔的內(nèi)壁和層間絕緣膜11的上表面。在TiN層上沉積W層以填充通孔12。通過CMP去除多余的W、TiN和Ti層，以保留底層13A和插塞13B，底層13A由Ti層和TiN層制成，而插塞13B由W制成。
通過CVD在層間絕緣膜11上形成厚度為100nm的抗氧化膜14，該抗氧化膜14由氮化硅制成。通過CVD在抗氧化膜14上形成厚度為130nm的取向改進(jìn)絕緣膜15，該取向改進(jìn)絕緣膜15由氧化硅制成。
參照圖2A至2F，說明鐵電電容器20以及插塞25B、26B和27B的形成方法。
如圖2A所示，通過濺射在取向改進(jìn)絕緣膜15上形成構(gòu)成下電極21的兩層，即厚度為20nm的Ti層和厚度為175nm的Pt層。取向改進(jìn)絕緣膜15的功能是改進(jìn)Ti膜和Pt膜的取向。通過濺射在該P(yáng)t層上形成構(gòu)成電容器鐵電膜22的鐵電氧化膜，該鐵電氧化膜的厚度為200nm，并由PZT、PLZT等制成。在形成鐵電氧化膜之后，在725℃于氧氣氣氛中執(zhí)行20秒的快速熱退火。所述熱處理晶使PZT、PLZT等結(jié)晶，以補(bǔ)償損失的氧。
在鐵電氧化膜上形成構(gòu)成上電極23的氧化銥?zāi)?。以下將說明氧化銥?zāi)さ男纬煞椒?。在室?chamber pressure)為0.8Pa、氧氣流量為100sccm、氬氣流量為100sccm、DC功率為1kW和襯底溫度為室溫的條件下，濺射Ir金屬靶，以形成厚度為75nm的氧化銥?zāi)?。然后，在DC功率升高為2kW時(shí)，形成厚度為125nm的氧化銥?zāi)ぁ?br> 在DC功率為1kW時(shí)形成的氧化銥?zāi)さ腎r和O之間的成分比(composition ratio)約為1∶2。在DC功率升高為2kW時(shí)形成的氧化銥?zāi)さ腎r和O之間的成分比約為1∶1.4。上電極23具有由氧濃度相對較高的氧化銥?zāi)ず脱鯘舛认鄬^低的氧化銥?zāi)?gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)。
通過在成膜過程中提高DC功率，可以形成上層區(qū)的氧濃度低于下層區(qū)的氧濃度的氧化銥?zāi)?。通過在成膜過程中降低氧濃度，能夠抑制大晶粒的異常生長。
通過圖案化氧化銥?zāi)?、鐵電氧化膜、Pt膜和Ti膜，可以形成鐵電電容器20，該鐵電電容器20由上電極23、電容器鐵電膜22和下電極21構(gòu)成。
如圖2B所示，在取向改進(jìn)絕緣膜15上形成氧化硅層的間絕緣膜28，以覆蓋鐵電電容器20。例如，可使用原硅酸四乙酯(TEOS)和臭氧(O3)，通過常壓化學(xué)氣相沉積(常壓CVD)形成層間絕緣膜28。
如圖2C所示，在層間絕緣膜28上形成抗蝕膜29。曝光并顯影該抗蝕膜，以形成與通孔32和33相對應(yīng)的開口。利用抗蝕膜29作為蝕刻掩模，蝕刻層間絕緣膜28，以形成到達(dá)上電極23表面的通孔32和到達(dá)下電極21表面的通孔33。同時(shí)也形成圖1所示的另一通孔31。例如，在蝕刻層間絕緣膜28時(shí)，可采用使用含氟氣體的干蝕刻。
如圖2D所示，在去除抗蝕膜29之后，將襯底表面暴露于氬等離子體，以清洗暴露于通孔32底部的上電極23表面以及暴露于通孔33底部的下電極21表面。例如，在氬氣流量為18sccm、RF功率為300kW、室壓為59mPa(0.44mTorr)和襯底溫度為室溫的條件下，執(zhí)行所述清洗。所述清洗工藝部分蝕刻暴露于通孔32底部的上電極23，在覆蓋有層間絕緣膜28的上電極區(qū)與暴露在通孔32底部的上電極區(qū)之間形成臺(tái)階(step)。類似地，在下電極21的上表面上形成臺(tái)階。
如圖2E所示，通過長拋濺射(long throw sputtering)形成TiN膜34，以覆蓋通孔32和33的內(nèi)壁以及層間絕緣膜28的上表面。通過CVD在整個(gè)襯底表面上形成W膜35，以完全填充通孔32和33。
如圖2F所示，通過CMP去除TiN膜34和W膜35的多余部分，以保留覆蓋通孔32內(nèi)壁的TiN底層26A和填充通孔32的W塞26B。類似地，底層27A和插塞27B留在通孔33中。
將再參照附圖1說明。在層間絕緣膜28上形成布線41和42。通過交替重復(fù)層間絕緣膜形成步驟和布線形成步驟，形成多層布線結(jié)構(gòu)。在形成多層布線結(jié)構(gòu)之后，執(zhí)行熱處理以穩(wěn)定晶體管特性。例如，在400℃于氮?dú)夂蜌錃獾幕旌蠚怏w(氫氣濃度為3％)中執(zhí)行30分鐘的熱處理。在多層布線結(jié)構(gòu)上形成聚酰亞胺的保護(hù)膜。例如，在380℃于大氣中執(zhí)行60分鐘的熱處理，以固化聚酰亞胺。
通過改變?nèi)鐖D2D所示的清洗步驟的處理時(shí)間而形成多個(gè)樣品，其中該清洗步驟利用氬等離子體并在形成通孔32和33之后執(zhí)行。測量鐵電電容器20的上電極23與W塞26B之間的電阻，并測量鐵電電容器20的開關(guān)電荷量(QsW)。
圖3示出電阻值的測量結(jié)果。圖3的橫坐標(biāo)以任意單位表示上電極23與W塞26B之間的電阻，而縱坐標(biāo)以“％”為單位表示累積概率。圖3所示的圓形符號(hào)、方形符號(hào)和菱形符號(hào)分別表示以不同氬等離子體暴露時(shí)間形成的樣品的累積概率，所述暴露時(shí)間分別與蝕刻熱氧化硅膜5nm、10nm和15nm所需的時(shí)間相同。所述清洗條件分別稱為5nm轉(zhuǎn)換蝕刻量條件、10nm轉(zhuǎn)換蝕刻量條件和15nm轉(zhuǎn)換蝕刻量條件。
可以理解，在10nm轉(zhuǎn)換蝕刻量條件下和15nm轉(zhuǎn)換蝕刻量條件下形成的樣品表現(xiàn)出20％至30％通孔的電阻高于其它通孔的電阻。相反，在5nm轉(zhuǎn)換蝕刻量條件下形成的樣品表現(xiàn)出較小的電阻變化，并且沒有電阻非常高的樣品。
圖4示出鐵電電容器20的QsW的測量結(jié)果。橫坐標(biāo)以任意單位表示QsW，而縱坐標(biāo)以“％”為單位表示累積概率?？梢岳斫?，隨著轉(zhuǎn)換蝕刻量增大，QsW減小。
圖5示出轉(zhuǎn)換蝕刻量分別為5nm、10nm和15nm的三種非易失性存儲(chǔ)器樣品的無缺陷百分率?？梢岳斫?，隨著轉(zhuǎn)換蝕刻量增大，無缺陷百分率減小。
根據(jù)圖3至圖5所示的結(jié)果，可以理解優(yōu)選將轉(zhuǎn)換蝕刻量設(shè)定為約5nm，而不是10nm至15nm。
以下將說明上電極23與W塞26B之間的電阻隨轉(zhuǎn)換蝕刻量增大而增大的原因。
圖6A為示出鐵電電容器20的上電極23與W塞26B之間的連接區(qū)的放大截面圖。上電極23可分為下層區(qū)23A和上層區(qū)23B，其中下層區(qū)23A具有相對較高的氧濃度，而上層區(qū)23B具有相對較低的氧濃度。隨著轉(zhuǎn)換蝕刻量增加，通孔32的底部到達(dá)下層區(qū)23A。因而，TiN的底層26A直接接觸下層區(qū)23A。由于下層區(qū)23A具有相對較高的氧濃度，可以認(rèn)為在恢復(fù)晶體管特性的熱處理過程中以及在固化聚酰亞胺的熱處理過程中，將在底層26A與下層區(qū)23A之間的界面處發(fā)生氧化反應(yīng)，并使底層26A與下層區(qū)23A之間的電阻升高。
如圖6B所示，如果轉(zhuǎn)換蝕刻量約為5nm，則通孔32的底部停止于上電極23的上層區(qū)23B，而不會(huì)到達(dá)下層區(qū)23A。由于上層區(qū)23B具有相對較低的氧濃度，在底層26A與上層區(qū)23B之間的界面處難以發(fā)生氧化反應(yīng)。因此可以認(rèn)為即使在隨后的熱處理工藝之后，也可以保持底層26A與上層區(qū)23B之間的的電阻較低。
如上所述，在上電極23包括兩層的情況下，下層區(qū)23A具有相對較高的氧濃度，而上層區(qū)23B具有相對較低的氧濃度，優(yōu)選采用如下結(jié)構(gòu)通孔32中的底層26A接觸上層區(qū)23B。當(dāng)上層區(qū)23B的氧濃度為下層區(qū)23A的氧濃度的0.8倍或更低時(shí)，可以預(yù)期保持低電阻的效果極為顯著。
接下來，將說明QsW隨轉(zhuǎn)換蝕刻量增大而減小的原因。隨著轉(zhuǎn)換蝕刻量增大，通孔32的底部與電容器鐵電膜22的上表面之間的距離變短，因此可以認(rèn)為在形成通孔32時(shí)，電容器鐵電膜22的退化程度增大，從而使QsW減小。在上電極23的上層區(qū)23B內(nèi)停止形成通孔32的蝕刻工藝，還可以提供抑制電容器鐵電膜22退化的效果。
在上述實(shí)施例中，盡管將上電極23清楚地分為下層區(qū)23A和上層區(qū)23B，但下層區(qū)和上層區(qū)之間的邊界可能并不清楚。
圖7示出上電極23中氧濃度在深度方向分布的實(shí)例。將x軸設(shè)定為上電極23的深度方向，并將上電極23上表面的x坐標(biāo)設(shè)定為0。在x＝0的位置處的氧濃度約為1.0，并且隨著深度變深，氧濃度連續(xù)升高。在靠近上電極23與電容器鐵電膜22之間界面的深度xp處，氧濃度取其最大值2.0。可以通過將等離子體生成DC功率從1kW起逐漸升高，獲得所述氧濃度分布。
通孔32到達(dá)比深度xp淺的深度xb，其中在深度xp處氧濃度最大。在深度xb處底層26A接觸上電極23。在以下情況下，即上電極23中氧濃度的分布為上層區(qū)中的氧濃度低于下層區(qū)中的氧濃度，通孔32停止于深度xp(在深度xp處氧濃度最大)淺的深度xb，因此能夠防止底層26A與上電極23之間的接觸電阻增加。為獲得防止接觸電阻增加的最大效果，優(yōu)選采用如下結(jié)構(gòu)深度xb處的氧濃度為深度xp處的氧濃度的0.8倍或更低。
在上述實(shí)施例中，盡管上電極23有氧化銥制成，但其可由其它含鍶、釕或鑭的導(dǎo)電氧化物材料制成。
在上述實(shí)施例中，經(jīng)管與上電極23接觸的底層26A由TiN制成，但底層26A可由其它在氧化時(shí)電阻率增加的導(dǎo)電材料制成，所述導(dǎo)電材料具有抑制上電極與底層之間的接觸電阻增加的預(yù)期效果。不限于在氧化時(shí)電阻率增加的導(dǎo)電材料，也可以使用其它具有抑制電容器鐵電膜22退化效果的導(dǎo)電材料。
以上聯(lián)系優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明作了說明。本發(fā)明并不僅限于上述實(shí)施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該清楚可對本發(fā)明做出其它修改、改進(jìn)、組合等。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括鐵電電容器，其形成于襯底上并包含一疊層體，該疊層體由依次疊置的下電極、電容器鐵電膜和上電極構(gòu)成，該上電極由導(dǎo)電氧化物制成，并且該上電極的氧濃度分布為該上電極上層區(qū)中的氧濃度低于其下層區(qū)中的氧濃度；層間絕緣膜，其覆蓋該鐵電電容器；通孔，其貫穿該層間絕緣膜，并到達(dá)比該上電極的上表面深的位置，該通孔停止的位置比該上電極中氧濃度最大的位置淺；以及導(dǎo)電元件，其在該通孔底部與該上電極接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中該導(dǎo)電元件由在氧化時(shí)電阻率增加的導(dǎo)電材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中該上電極中在與該導(dǎo)電元件接觸的位置處的氧濃度為氧濃度最大的位置處的氧濃度的0.8倍或更低。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中該上電極具有兩層，下層區(qū)的氧濃度相對較高，而上層區(qū)的氧濃度相對較低，并且該導(dǎo)電元件與該上層區(qū)接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其中該上層區(qū)中的氧濃度為該下層區(qū)中的氧濃度的0.8倍或更低。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中該上電極包含一種元素，該元素選自由銥、鍶、釕和鑭構(gòu)成的組。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中該導(dǎo)電元件由氮化鈦制成。
8.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括如下步驟在襯底上形成鐵電電容器，該鐵電電容器包含一疊層體，該疊層體由依次疊置的下電極、電容器鐵電膜和上電極構(gòu)成，該上電極由導(dǎo)電氧化物制成，并且該上電極的氧濃度分布為該上電極上層區(qū)中的氧濃度低于其下層區(qū)中的氧濃度；使用層間絕緣膜覆蓋該鐵電電容器；貫穿該層間絕緣膜形成通孔，該通孔部分暴露該上電極；通過蝕刻在該通孔底部暴露的上電極，清洗該上電極的表面，所述蝕刻的深度比該上電極中氧濃度最大的深度淺；以及形成導(dǎo)電元件，該導(dǎo)電元件與在該通孔底部暴露的上電極表面接觸。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中該導(dǎo)電元件由在氧化時(shí)電阻率增加的導(dǎo)電材料制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中在清洗步驟中，將襯底表面暴露于氬等離子體，以蝕刻在該通孔底部暴露的上電極。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中在清洗步驟中，在該上電極中氧濃度為最大氧濃度的0.8倍或更低的深度處，停止蝕刻該上電極。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中形成該鐵電電容器上電極的步驟包含形成下層區(qū)的步驟和形成上層區(qū)的步驟，其中該下層區(qū)的氧濃度相對較高，而該上層區(qū)的氧濃度相對較低，并且在清洗步驟中，在暴露該上電極的下層區(qū)之前，停止蝕刻該上電極。
11.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中該上電極上層區(qū)中的氧濃度為該下層區(qū)中的氧濃度的0.8倍或更低。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中該上電極包含一種元素，該元素選自由銥、鍶、釕和鑭所構(gòu)成的組。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中該導(dǎo)電元件由氮化鈦制成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件及其制造方法，其中該半導(dǎo)體器件包含具有導(dǎo)電氧化物上電極的電容器。鐵電電容器形成在襯底上并由一疊層體制成，該疊層體由依次疊置的下電極、電容器鐵電膜和上電極構(gòu)成。上電極由導(dǎo)電氧化物制成，并且上電極的氧濃度分布為該上電極的上層區(qū)中的氧濃度低于其下層區(qū)中的氧濃度。層間絕緣膜覆蓋鐵電電容器。貫穿層間絕緣膜形成通孔，并且該通孔到達(dá)比上電極上表面深的位置。通孔停止的位置比上電極中氧濃度最大的位置淺。導(dǎo)電元件在通孔底部與上電極接觸。
文檔編號(hào)H01L21/8242GK1877842SQ200510136919
公開日2006年12月13日 申請日期2005年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月7日
發(fā)明者尾崎康孝 申請人:富士通株式會(huì)社