專利名稱：高電介質電容器及其制造方法
本申請要求1998年7月2日申請的韓國專利申請No.98-26584的優(yōu)先權，并將該在先申請中的內容全部編入本申請做其參考。
本發(fā)明涉及半導體制造，特別是涉及高電介質電容器及其制造方法。
為了得到具有百萬級或更高的鐵電存儲器，要求有類似DRAM器件那樣的COB(在位線上的電容器)結構。也就是說，在形成位線后，在其上形成絕緣體。然后，在絕緣體上形成電容器，使其通過絕緣體內的接觸栓塞與襯底的預定的有源區(qū)電連接。
在該COB結構中，相鄰電容器間的距離對在給定的單元尺寸內的電容器面積影響很大。相鄰電容器間的距離由如照相工藝的次數(shù)、上電極、電介質膜和下電極的腐蝕外形和層間淀積物的填充特性等所決定。
在

圖1中示意地示出了簡化光刻工藝的一種途徑。圖1中的鐵電電容器是通過一步光刻工藝使用單個硬掩模18在腐蝕上電極16、鐵電膜14和下電極12的同時形成的。但是，上述一步光刻工藝中存在一些問題。例如，在腐蝕層16、14和12的過程中，鐵電層14受到損傷(見標號21)直到腐蝕下層電極12結束。結果導致在鐵電層14內的漏電增加。
另一個問題是活性氫的產生。在后續(xù)工藝中，如使用CVD技術淀積SiO2、使用CVD技術形成鎢栓塞的工藝和使用CVD技術的Si3N4的鈍化中，有活性氫生成。所生成的氫在鐵電層14中擴散并由此引起電極和鐵電層(見標號22和23)間的界面的損傷。氫增加了漏電且惡化電特性。
為了解決與氫有關的問題，上電極可由不易與氫起反應的銥制成。但是，在下電極由銥制成的情況下又有另一個問題產生。這個問題是在銥電極上不容易得到具有所需的晶體結構的鐵電層。
因此，需要制造沒有上述問題的鐵電電容器的方法。
鑒于上述問題做出本發(fā)明，本發(fā)明的一個目的在于提供一種制造鐵電電容器的方法，該方法能夠防止由一步光刻工藝生產的電容器特性的惡化。
本發(fā)明的上述和其它目的、優(yōu)點和特點，通過由下電極、電介質層、上電極和在上電極、電介質層的側壁上和下電極上形成的側壁間隔層組成的鐵電電容器來實現(xiàn)。下電極在形成側壁間隔層的同時構成圖形。結果，能夠使由于腐蝕下電極而引起的鐵電膜的等離子腐蝕損傷減至最小。并且，也能使由氫引起的缺陷減至最小。
更特別地，采用腐蝕掩模圖形，不用將下電極構成圖形，就可以將上層和電介質層構成圖形。在下電極層上淀積材料層并將上電極和電介質層構成圖形。執(zhí)行各向異性腐蝕以在構成圖形的上電極和電介質層的側壁上形成側壁間隔層。在形成側壁間隔層的同時，將下電極層構成圖形以形成電容器。
側壁間隔層由能夠防止氫在電介質層中擴散的材料制成。例如，可以使用TiO2、Al2O3和SiO2。側壁間隔層也能夠防止電介質層在構成圖形的腐蝕中被損傷。
本發(fā)明具有采用一步照相工藝而不使電容器特性惡化的優(yōu)點。上述一步照相工藝使用包括光刻膠或硬掩模的腐蝕掩模圖形。硬掩模包括導電層、半導體層、絕緣層和電介質層。
通過參考以下附圖，對于本領域的技術人員來說可以理解本發(fā)明且使本發(fā)明的目的變得更加明了。
圖1示意地示出了的通過一步光刻工藝所形成的鐵電電容器的橫截面圖，圖解示出了與鐵電電容器有關的問題；圖2A至2E示出了根據(jù)本發(fā)明制造鐵電電容器的所選步驟中的半導體襯底的橫截面圖。
下面參照附圖對本發(fā)明進行全面的描述，其中示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。本發(fā)明可以用不同的方式實施且不限制在這里所提出的實施例的范圍內。更確切地說，上述實施例是為了使本發(fā)明公開得更全面和完整，對于本領域的技術人員來說，能夠充分地表達本發(fā)明的范圍。在圖中，為了清楚起見，層和區(qū)域的厚度被夸大?？梢岳斫?，當提到某層在另一層或襯底“上”時，該層可以直接在另一層或襯底上，也可以在其間存在插入層。相反地，當提到某元件“直接在”另一元件“上”時，在其間不存在插入元件。
本發(fā)明涉及電容器及電容器的制造方法。本發(fā)明提供了由上、下電極、電介質層和形成在上電極和電介質層的側壁上和下電極上的阻擋層組成的高電介質電容器。在圖2E中，提供了根據(jù)本發(fā)明的電容器。電介質層104a由如鐵電材料一類的具有高介電常數(shù)的材料和高介電材料制成。阻擋層120a用于防止在使用CVD技術形成層的工藝中所生成的氫在電介質層104a內的擴散。阻擋層也用于保護電介質層104a不受腐蝕劑的侵蝕。阻擋層可以由TiO2、Al2O3或SiO2制成。也可以采用與電介質層相同的材料。
制造上述電容器的方法將參照附圖2A至2E進行描述。參見圖2A，在集成電路襯底(未示出)上形成絕緣層100。絕緣層可以是器件隔離層。依次形成下電極材料層102、電介質材料層104、上電極材料層106和腐蝕掩模層108。
各個下電極102和上電極106可以由任意導電材料或其復合材料制成。例如，下電極102由如鉑一類的能夠為后面形成的電介質層104提供良好的下層結構的材料制成，上電極106由如銥一類的與氫不易發(fā)生反應的材料制成。電介質層104可以由高電介質材料或如PZT和BST一類的鐵電材料制成。
腐蝕掩模層108可以由光刻膠或硬掩模材料層制成。硬掩模材料層包括導電層、半導體層、絕緣層和電介質層。例如可以使用鈦或二氧化鈦。
采用光刻膠圖形110，對腐蝕掩模層108進行腐蝕，以形成如圖2B所示的腐蝕掩模圖形。采用所得到的腐蝕掩模圖形108，腐蝕上電極材料層106和電介質層104，以形成如圖2C所示的上電極106a和電介質層104a圖形。
現(xiàn)參照圖2D，在所得到的結構上淀積材料層120，以形成側壁間隔層。材料層120用于保護構成圖形的電介質層104a不受等離子腐蝕。并且，材料層用于防止氫在構成圖形的電介質層104a內的擴散。例如，絕緣層，可以使用TiO2、Al2O3和SiO2。然后深腐蝕材料層120以在構成圖形的上電極106a和電介質層104a的側壁上形成側壁間隔層120a。應注意，在上述深腐蝕工藝中，下電極材料層102也被腐蝕以形成下電極圖形102a。結果，鐵電電容器被做成如圖2E所示的樣子。側壁間隔層120a能夠將腐蝕下電極材料層過程中的腐蝕損傷減到最小。
從上面的解釋可以理解，由于下電極圖形在構成圖形的電介質層和上電極的側壁上形成側壁間隔層的同時形成，所以能使在腐蝕下電極材料過程中的腐蝕損傷減至最小。
權利要求
1.一種制造鐵電存儲器的方法，包括以下各步驟在集成電路襯底上淀積第一電極層、電介質層、第二電極層和腐蝕掩模層；將所述腐蝕掩模層構成圖形以形成腐蝕掩模圖形；采用所述腐蝕掩模圖形將上述第二電極層和電介質層構成圖形；除去所述腐蝕掩模圖形；在所述第一電極層、所述構成圖形的第二電極層和電介質層上形成材料層；各向異性腐蝕所述材料層以在腐蝕所述材料層下的所述第一電極層的同時，在所述構成圖形的第二電極和電介質層的側壁上形成側壁間隔層。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述腐蝕掩模層包括光刻膠和硬掩模。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于所述硬掩模包括導電層、半導體層、絕緣層和電介質層。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述電介質層包括鐵電電介質層和高電介質層。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于各個所述第一和第二電極層由單導電層或多層結構的導電層制成。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于設置用以防止所述第一電極層和電介質層間的界面被氫成分損傷的所述側壁間隔層。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述側壁間隔層由選自TiO2、Al2O3和SiO2中的一種制成。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述側壁間隔層用于保護所述電介質層的側壁在所述腐蝕第一電極層的過程中不受損傷。
9.電容器結構，包括由下電極、形成在所述下電極上的電介質膜和形成在所述電介質膜上的上電極組成的電容器；和形成在所述下電極上和在所述電介質膜和上電極的側壁上的側壁間隔層。
10.根據(jù)權利要求9所述的電容器結構，其特征在于所述側壁間隔層由能夠防止氫擴散的材料制成。
11.根據(jù)權利要求9所述的電容器結構，其特征在于所述側壁間隔層由選自TiO2、Al2O3和SiO2中的一種制成。
全文摘要
本發(fā)明提供了具有能夠防止氫擴散的阻擋層的鐵電電容器。該阻擋層在電介質膜和上電極的側壁上和下電極上形成。側壁間隔層在下電極構成圖形的同時形成。采用掩模和構成圖形的第二電極層和電介質層,在第一電極層上和構成圖形的第二電極層和介質層上形成材料層。該材料層被各向異性地深腐蝕以在腐蝕材料層下面的第一電極層的同時,在構成圖形的第二電極和電介質層的側壁上形成側壁間隔層。結果,形成了具有側壁間隔層的高電介質電容器。
文檔編號H01L21/70GK1241030SQ9910941
公開日2000年1月12日 申請日期1999年6月29日 優(yōu)先權日1999年6月29日
發(fā)明者李相锳 申請人:三星電子株式會社