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)明涉及具有使用絕緣性金屬氧化物膜作為電容絕緣膜的強電介質(zhì)電容器的半導(dǎo)體器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，伴隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，正處于推動處理和保存大容量數(shù)據(jù)的趨勢中，其中，為了進一步提升電子儀器的等級，構(gòu)成電子設(shè)備中使用的半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體存儲元件的微細化正在快速地發(fā)展。另外，為了實現(xiàn)動態(tài)RAM的高集成度化，人們進行了廣泛的研究，開發(fā)使用高電介質(zhì)代替以往的氧化硅或氮化硅作為構(gòu)成半導(dǎo)體存儲元件的電容絕緣膜的技術(shù)。
另外，為了使可以在低電壓下工作并能高速寫入和讀出的非易失性RAM達到實用化，人們在積極地研究和開發(fā)具有自然極化特性的強電介質(zhì)膜。在使用強電介質(zhì)膜作為電容絕緣膜的半導(dǎo)體存儲裝置中，必須防止由于氫的還原作用而引起的強電介質(zhì)膜的自然極化特性的劣化和喪失，導(dǎo)致強電介質(zhì)膜失去作為電容絕緣膜的功能。特別是，由于強電介質(zhì)材料是具有氧原子的層狀氧化物，在半導(dǎo)體器件的制造過程中由于在氫氣氛中進行的熱處理而容易被還原，因而強電介質(zhì)膜的自然極化特性容易劣化或喪失。
作為在半導(dǎo)體器件的制造過程中進行的在氫氣氛中的熱處理的一個例子可以舉出，形成鋁布線后，為了確保晶體管的性能，例如在400℃溫度下進行10-30分鐘的氫退火等。
下面參照圖11說明例如日本專利申請公開特開平04-102367中所述的、具有由強電介質(zhì)膜構(gòu)成的電容絕緣膜的以往的半導(dǎo)體器件。
如圖11所示，在半導(dǎo)體襯底10的表面層形成埋入型元件隔離區(qū)11。在被元件隔離區(qū)11所包圍的區(qū)域中的半導(dǎo)體襯底10上面間隔柵極絕緣膜12形成柵電極13，并在被元件隔離區(qū)11包圍的半導(dǎo)體襯底10的表面部形成源極區(qū)域14和漏極區(qū)域15，在漏極區(qū)域15上連接位線16。由柵電極13、源極區(qū)域14和漏極區(qū)域15構(gòu)成了形成存儲元件用晶體管的場效應(yīng)晶體管，柵電極13成為字線。
在半導(dǎo)體襯底10的上面形成保護絕緣膜17，將柵電極13、源極區(qū)域14、漏極區(qū)域15以及位線16覆蓋住，在該保護絕緣膜17中埋入貫穿該保護絕緣膜17而延伸至源極區(qū)域14的、由鎢構(gòu)成的接觸插針18，在保護絕緣膜17的上面形成與接觸插針18的上端連接的電容下部電極19。電容下部電極19由Pt膜和導(dǎo)電性疊層阻擋膜構(gòu)成，所述的導(dǎo)電性疊層阻擋膜由IrO2膜、Ir膜和TiAlN膜的疊層膜構(gòu)成，用于防止氧和氫的透過。
在保護絕緣膜17上面的電容下部電極19彼此之間形成由氮化硅膜構(gòu)成的第1氫阻擋膜20，在電容下部電極19和第1氫阻擋膜20的上面，形成由強電介質(zhì)膜構(gòu)成的電容絕緣膜21和電容上部電極22，由電容下部電極19、電容絕緣膜21和電容上部電極22構(gòu)成強電介質(zhì)電容器。
但是，為了使形成電容絕緣膜21的強電介質(zhì)膜結(jié)晶化，需要例如在850℃溫度下進行3分鐘的氧退火處理，為了防止構(gòu)成接觸插針的鎢與氧發(fā)生異常反應(yīng)，在構(gòu)成電容下部電極19的導(dǎo)電性疊層阻擋膜中含有IrO2膜和Ir膜。
在第1氫阻擋膜20的上面，采用濺射法形成由Al2O3(氧化鋁)或TiAlO(氧化鋁鈦)構(gòu)成的第2氫阻擋膜23。
但是，在上述半導(dǎo)體器件中，由于為了使形成電容絕緣膜21的強電介質(zhì)膜結(jié)晶化而進行的氧退火處理，在電容下部電極19的內(nèi)部發(fā)生剝離，因而在氫氣氛中熱處理的工藝過程中不能完全防止氫侵入電容絕緣膜21中。這是該半導(dǎo)體器件存在的第1個問題。
另外，由于第2氫阻擋膜23的結(jié)晶性和被覆性不好，第2氫阻擋膜23不能完全防止氫的侵入。這是該半導(dǎo)體器件存在的第2個問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是，在為了使形成電容絕緣膜的強電介質(zhì)膜結(jié)晶化而進行的氧退火處理中防止電容下部電極的內(nèi)部發(fā)生剝離，并通過提高第2氫阻擋膜的結(jié)晶性和被覆性，在氫氣氛中進行的熱處理工藝過程中確實有效地防止氫侵入電容絕緣膜中。
第1研究結(jié)果下面說明本發(fā)明人對于發(fā)生上述第1個問題的機理所進行的研究。
如上所述，為了使形成電容絕緣膜21的強電介質(zhì)膜結(jié)晶化，通常要在650℃-850℃的溫度范圍內(nèi)進行氧退火處理。圖12是表示由于氧退火處理而產(chǎn)生的第1氫阻擋膜20的熱應(yīng)力與半導(dǎo)體襯底的溫度之間關(guān)系的熱應(yīng)力曲線。該場合的氧退火處理，是在升溫速率+4℃/分、降溫速率-10℃/分、在850℃下的保持時間為30分鐘的條件下進行的。另外，縱軸的正向表示拉伸應(yīng)力，負(fù)向表示受壓應(yīng)力。
由圖12可以看出，當(dāng)襯底溫度達到600℃以上時，第1氫阻擋膜20的應(yīng)力由受壓應(yīng)力變?yōu)槔鞈?yīng)力。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，由于應(yīng)力由受壓應(yīng)力變?yōu)槔鞈?yīng)力，電容下部電極19中的疊層界面、特別是Ir膜與TiAlN膜的界面處的附著力惡化，在電容下部電極19的內(nèi)部發(fā)生剝離。如上所述，一旦電容下部電極19的內(nèi)部發(fā)生剝離，剝離面就會形成氫的通道，因而難以完全防止氫侵入電容絕緣膜22中。
本發(fā)明的解決上述第1個問題的原理是，做成即使第1氫阻擋膜所受到的應(yīng)力由受壓應(yīng)力變?yōu)槔鞈?yīng)力，該應(yīng)力的變化也不會影響到電容下部電極。
第2研究結(jié)果下面說明本發(fā)明人對于發(fā)生上述第2個問題的機理所進行的分析和研究。
第2氫阻擋膜23，通常是由采用成膜過程中不產(chǎn)生氫的濺射法形成的Al2O3膜等構(gòu)成的。
假如采用CVD法形成第2氫阻擋膜23的Al2O3膜，會發(fā)生的反應(yīng)。此時，由于成膜氣體中含有氫，因而單純采用CVD法形成第2氫阻擋膜23時，強電介質(zhì)電容器會發(fā)生劣化。
因此，由Al2O3膜等構(gòu)成的第2氫阻擋膜23通常是采用成膜過程中不產(chǎn)生氫的濺射法形成的，但是，濺射法對于具有高低差異的表面來說被覆性一般較差。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在采用濺射法形成第2氫阻擋膜23時，第2氫阻擋膜23上與強電介質(zhì)電容器的棱角部位對應(yīng)的部分被覆性惡化，對于氫的阻擋性具有重要影響的結(jié)晶性和致密性劣化，因而沿著第2氫阻擋膜23的晶界產(chǎn)生氫的通道。因此，第2氫阻擋膜不能完全防止氫的侵入。
本發(fā)明的解決第2個問題的原理是，提高第2氫阻擋膜上與強電介質(zhì)電容器的棱角部相對應(yīng)的部位的被覆性。
本發(fā)明是基于上述第1和第2研究結(jié)果而完成的。
本發(fā)明的第1半導(dǎo)體器件具備下列部分在襯底上形成的第1氫阻擋膜；在上述第1氫阻擋膜上形成的電容下部電極；在上述第1氫阻擋膜上形成的、覆蓋住上述電容下部電極的側(cè)面并使上述電容下部電極的上面露出的第1絕緣膜；在上述電容下部電極和上述第1絕緣膜的上面形成的由絕緣性金屬氧化物構(gòu)成的電容絕緣膜；在上述電容絕緣膜上形成的電容上部電極；在上述第1絕緣膜上形成的第2絕緣膜，其覆蓋住上述電容絕緣膜和上述電容上部電極，在與上述電容上部電極的棱角部位相對應(yīng)的部位上具有傾斜部；以及在上述第2絕緣膜上形成的第2氫阻擋膜。
采用上述第1半導(dǎo)體器件時，由于電容下部電極被設(shè)置在第1氫阻擋膜上，因而，即使第1氫阻擋膜受到的應(yīng)力由受壓應(yīng)力變?yōu)槔鞈?yīng)力，該應(yīng)力變化也不會對電容下部電極產(chǎn)生不利的影響，在電容下部電極內(nèi)部不會發(fā)生剝離。因此，在電容下部電極的內(nèi)部不會形成氫的通道。另外，由于第2氫阻擋膜是在與電容上部電極的棱角部位相對應(yīng)的部位上具有傾斜部的第2絕緣膜上形成的，因而第2氫阻擋膜的與電容上部電極的棱角部位相對應(yīng)的部位的被覆性得到提高，從而提高了第2氫阻擋膜的結(jié)晶性和致密性。因此，在第2氫阻擋膜中不會產(chǎn)生沿著晶界形成的氫通道，第2氫阻擋膜可以確實有效地防止氫的侵入。因此，采用第1半導(dǎo)體器件時，可以確實有效地防止氫侵入電容絕緣膜中。
本發(fā)明的第2半導(dǎo)體器件具備下列部分在襯底上形成的第1氫阻擋膜；在第1氫阻擋膜上形成的電容下部電極；在第1氫阻擋膜上形成的、覆蓋住電容下部電極的側(cè)面并使電容下部電極的上面露出的第1絕緣膜；在電容下部電極和第1絕緣膜的上面形成的由絕緣性金屬氧化物構(gòu)成的電容絕緣膜；在電容絕緣膜上形成的電容上部電極；在第1絕緣膜上覆蓋電容絕緣膜和電容上部電極形成的第2絕緣膜；由與上述第2絕緣膜不同的材料構(gòu)成的第3絕緣膜，其覆蓋上述第2絕緣膜，并且與上述電容上部電極的棱角部位相對應(yīng)的部位通過再流平(reflow)而變得平滑；以及在第3絕緣膜上形成的第2氫阻擋膜。
采用上述第2半導(dǎo)體器件時，由于電容下部電極被設(shè)置在第1氫阻擋膜上，因而，即使第1氫阻擋膜受到的應(yīng)力由壓應(yīng)力變?yōu)槔鞈?yīng)力，該應(yīng)力變化也不會對電容下部電極產(chǎn)生不利的影響，在電容下部電極內(nèi)部不會發(fā)生剝離。因此，在電容下部電極的內(nèi)部不會形成氫的通道。另外，由于第2氫阻擋膜是在與電容上部電極的棱角部位相對應(yīng)的部位通過再流平而變得平滑的第3絕緣膜上形成的，因而第2氫阻擋膜的與電容上部電極的棱角部位相對應(yīng)的部位的被覆性得到提高，從而提高了第2氫阻擋膜的結(jié)晶性和致密性。因此，在第2氫阻擋膜中不會產(chǎn)生沿著晶界形成的氫通道，第2氫阻擋膜可以確實有效地防止氫的侵入。因此，采用第2半導(dǎo)體器件時，可以確實有效地防止氫侵入電容絕緣膜中。
在上述第1或第2半導(dǎo)體器件中，優(yōu)選的是，由電容下部電極、電容絕緣膜和電容上部電極構(gòu)成的強電介質(zhì)電容器被第1氫阻擋膜和第2氫阻擋膜完全覆蓋。
這樣，可以更加確實有效地防止氫侵入電容絕緣膜中。
在上述第1或第2半導(dǎo)體器件中，優(yōu)選的是，第1絕緣膜和第2絕緣膜形成島狀，并通過第1氫阻擋膜的周端部與第2氫阻擋膜的下端部相連接，強電介質(zhì)電容器被第1氫阻擋膜和第2氫阻擋膜完全覆蓋。
這樣，可以更加確實有效地防止氫侵入電容絕緣膜中。
在上述第1或第2半導(dǎo)體器件中，當(dāng)電容下部電極是由自下而上順次形成的TiN膜、TiAlN膜、Ir膜、IrO2膜和Pt膜的疊層膜構(gòu)成的場合，可以特別有效地發(fā)揮本發(fā)明的效果。
即，在電容下部電極由上述疊層膜構(gòu)成的場合，當(dāng)電容下部電極受到應(yīng)力變化的影響時，在電容下部電極中的疊層界面，特別是Ir膜與TiAlN膜的界面處的附著力容易降低，但采用上述第1或第2半導(dǎo)體器件時，電容下部電極不容易受應(yīng)力變化的影響，因而電容下部電極中的疊層界面處的附著力不容易降低。
在上述第2半導(dǎo)體器件中，優(yōu)選的是，第3絕緣膜是由采用臭氧CVD法形成的非摻雜型氧化硅膜或摻雜了硼和磷中至少1種的氧化硅膜構(gòu)成。
這樣，第3絕緣膜上的與電容上部電極的棱角部位相對應(yīng)的部位可以通過再流平而確實變得平滑。
本發(fā)明的第1半導(dǎo)體器件的制造方法具有下列步驟在襯底上中間間隔保護絕緣膜而形成第1氫阻擋膜的步驟；在第1氫阻擋膜上形成電容下部電極的步驟；在第1氫阻擋膜的上面形成第1絕緣膜將電容下部電極的側(cè)面覆蓋并使電容下部電極的上面露出的步驟；在電容下部電極和第1絕緣膜的上面形成由絕緣性金屬氧化物構(gòu)成的電容絕緣膜的步驟；在電容絕緣膜上形成電容上部電極的步驟；在第1絕緣膜上覆蓋電容絕緣膜和電容上部電極形成第2絕緣膜的步驟；在第2絕緣膜上的與電容上部電極的棱角部位相對應(yīng)的部位形成傾斜部的步驟；在具有傾斜部的第2絕緣膜上形成第2氫阻擋膜的步驟。
采用上述第1半導(dǎo)體器件的制造方法時，由于電容下部電極被設(shè)置在第1氫阻擋膜上，因而即使第1氫阻擋膜所受到的應(yīng)力由受壓應(yīng)力變?yōu)槔鞈?yīng)力，該應(yīng)力變化也不會對電容下部電極產(chǎn)生不利的影響，在電容下部電極內(nèi)部不會發(fā)生剝離，因而電容下部電極內(nèi)部不會形成氫的通道。另外，由于第2氫阻擋膜是在與電容上部電極的棱角部位相對應(yīng)的部位具有傾斜部的第2絕緣膜上形成的，因而第2氫阻擋膜上的與電容上部電極的棱角部位相對應(yīng)的部位的被覆性得到提高，從而提高了第2氫阻擋膜的結(jié)晶性和致密性。因而，在第2氫阻擋膜中不會產(chǎn)生沿著晶界形成的氫通道，第2氫阻擋膜能夠確實有效地防止氫的侵入。因此，可以確實有效地防止氫侵入電容絕緣膜中。
在第1半導(dǎo)體器件的制造方法中，優(yōu)選的是，在第2絕緣膜上的與電容上部電極的棱角部位相對應(yīng)的部位形成傾斜部的步驟包含通過對第2絕緣膜濺射隋性離子而形成傾斜部的工藝過程。
像這樣對第2絕緣膜濺射隋性離子時，可以確實有效地在第2絕緣膜上與電容上部電極的棱角部位相對應(yīng)的部位形成傾斜部。
在第1半導(dǎo)體器件的制造方法中，優(yōu)選的是，在第2絕緣膜上的與電容上部電極的棱角部位相對應(yīng)的部位形成傾斜部的步驟包含通過對第2絕緣膜進行全面刻蝕而形成傾斜部的工藝過程。
像這樣對第2絕緣膜進行全面刻蝕時，可以確實有效地在第2絕緣膜上與電容上部電極的棱角部位相對應(yīng)的部位形成傾斜部。
第1半導(dǎo)體器件的制造方法優(yōu)選的是，在第2絕緣膜上形成傾斜部的步驟與形成第2氫阻擋膜的步驟之間，具有對第2絕緣膜和第1絕緣膜選擇性地進行刻蝕從而使第2絕緣膜和第1絕緣膜形成島狀的步驟；形成第2氫阻擋膜的步驟包含有通過將第1氫阻擋膜的周端部與第2氫阻擋膜的下端部連接而使由電容下部電極、電容絕緣膜和電容上部電極構(gòu)成的強電介質(zhì)電容器被第1氫阻擋膜和第2氫阻擋膜完全覆蓋的工藝過程。
這樣，可以更確實有效地防止氫侵入電容絕緣膜中。
本發(fā)明的第2半導(dǎo)體器件的制造方法具有下列步驟在襯底上中間間隔保護絕緣膜而形成第1氫阻擋膜的步驟；在第1氫阻擋膜上形成電容下部電極的步驟；在第1氫阻擋膜的上面形成第1絕緣膜將電容下部電極的側(cè)面覆蓋并使電容下部電極的上面露出的步驟；在電容下部電極和第1絕緣膜的上面形成由絕緣性金屬氧化物構(gòu)成的電容絕緣膜的步驟；在電容絕緣膜上形成電容上部電極的步驟；在第1絕緣膜上覆蓋電容絕緣膜和電容上部電極形成第2絕緣膜的步驟；在第2絕緣膜上形成由與第2絕緣膜不同的材料構(gòu)成的第3絕緣膜的步驟；通過將第3絕緣膜再流平使第3絕緣膜上的與電容上部電極的棱角部位相對應(yīng)的部位變得平滑的步驟；以及在與電容上部電極的棱角部位相對應(yīng)的部位變得平滑的第3絕緣膜上形成第2氫阻擋膜的步驟。
采用上述第2半導(dǎo)體器件的制造方法時，由于電容下部電極被設(shè)置在第1氫阻擋膜上，因而即使第1氫阻擋膜所受到的應(yīng)力由壓應(yīng)力變?yōu)槔瓚?yīng)力，該應(yīng)力變化也不會對電容下部電極產(chǎn)生不利的影響，在電容下部電極內(nèi)部不會發(fā)生剝離，因而電容下部電極內(nèi)部不會形成氫的通道。另外，由于第2氫阻擋膜是在與電容上部電極的棱角部位相對應(yīng)的部位通過再流平而變得平滑第3絕緣膜上形成的，因而第2氫阻擋膜上的與電容上部電極的棱角部位相對應(yīng)的部位的被覆性得到提高，從而提高了第2氫阻擋膜的結(jié)晶性和致密性。因而，在第2氫阻擋膜中不會產(chǎn)生沿著晶界形成的氫通道，第2氫阻擋膜能夠確實有效地防止氫的侵入。因此，可以確實有效地防止氫侵入電容絕緣膜中。
在上述第2半導(dǎo)體器件的制造方法中，優(yōu)選的是，形成第3絕緣膜的步驟包含有采用臭氧CVD法形成由非摻雜型氧化硅膜或摻雜了硼和磷中至少1種的氧化硅膜構(gòu)成的第3絕緣膜的工藝過程。
這樣，第3絕緣膜上的與電容上部電極的棱角部位相對應(yīng)的部位可以通過再流平而確實變得平滑。
第2半導(dǎo)體器件的制造方法優(yōu)選的是，在將第3絕緣膜再流平的步驟與形成第2氫阻擋膜的步驟之間，具有對第3絕緣膜、第2絕緣膜和第1絕緣膜選擇性地進行刻蝕從而使第3絕緣膜、第2絕緣膜和第1絕緣膜形成島狀的步驟；形成第2氫阻擋膜的步驟包含有通過將第1氫阻擋膜的周端部與第2氫阻擋膜的下端部連接而使由電容下部電極、電容絕緣膜和電容上部電極構(gòu)成的強電介質(zhì)電容器被第1氫阻擋膜和第2氫阻擋膜完全覆蓋的工藝過程。
這樣，可以更確實有效地防止氫侵入電容絕緣膜中。
在上述第1或第2半導(dǎo)體器件的制造方法中，當(dāng)電容下部電極是由自下而上順次形成的TiN膜、TiAlN膜、Ir膜、IrO2膜和Pt膜的疊層膜構(gòu)成的場合，可以特別有效地發(fā)揮本發(fā)明的效果。
即，在電容下部電極由上述疊層膜構(gòu)成的場合，當(dāng)電容下部電極受到應(yīng)力變化的影響時，在電容下部電極中的疊層界面、特別是Ir膜與TiAlN膜的界面處的附著力容易降低，但在采用上述第1或第2半導(dǎo)體器件的制造方法得到的半導(dǎo)體器件中，電容下部電極不容易受應(yīng)力變化的影響，因而電容下部電極中的疊層界面處的附著力不容易降低。


圖1是第1實施方式的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖2A～圖2C是表示第1實施方式的半導(dǎo)體器件的第1制造方法的各個工序的剖面圖。
圖3A～圖3C是表示第1實施方式的半導(dǎo)體器件的第1制造方法的各個工序的剖面圖。
圖4A～圖4C是表示第1實施方式的半導(dǎo)體器件的第2制造方法的各個工序的剖面圖。
圖5A～圖5C是表示第1實施方式的半導(dǎo)體器件的第2制造方法的各個工序的剖面圖。
圖6是第3實施方式的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖7A～圖7C是表示第3實施方式的半導(dǎo)體器件的制造方法的各個工序的剖面圖。
圖8A～圖8C是表示第3實施方式的半導(dǎo)體器件的制造方法的各個工序的剖面圖。
圖9是表示第1實施方式的半導(dǎo)體器件中形成導(dǎo)電膜的TiN膜的膜厚與電容下部電極和接觸插針的接觸電阻的關(guān)系的圖。
圖10是表示以往的半導(dǎo)體器件、第1實施方式的半導(dǎo)體器件和強電介質(zhì)膜單體中的強電介質(zhì)膜的極化量的圖示。
圖11是以往的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖12是表示由于氧退火處理而引起的第1氫阻擋膜的熱應(yīng)力與半導(dǎo)體襯底溫度的關(guān)系的熱應(yīng)力曲線圖。
具體實施例方式
第1實施方式下面參照圖1說明本發(fā)明的第1實施方式的半導(dǎo)體器件。
圖1表示第1實施方式的半導(dǎo)體器件的截面結(jié)構(gòu)，如圖1所示，在由硅構(gòu)成的半導(dǎo)體襯底100的表面層形成埋入型元件隔離區(qū)101。在被元件隔離區(qū)101包圍的區(qū)域中的半導(dǎo)體襯底100的上面，中間間隔柵極絕緣膜102形成柵電極103，并在被元件隔離區(qū)101包圍的半導(dǎo)體襯底100的表面層形成源極區(qū)域104和漏極區(qū)域105。在柵電極103、源極區(qū)域104和漏極區(qū)域105的表面部形成硅化鈷層106。由柵電極103、源極區(qū)域104和漏極區(qū)域105構(gòu)成了成為存儲元件用晶體管的場效應(yīng)晶體管，柵電極103形成字線。
在半導(dǎo)體襯底100上形成保護絕緣膜107，將柵電極103、源極區(qū)域104和漏極區(qū)域105覆蓋住，在該保護絕緣膜107上的預(yù)定區(qū)域形成第1氫阻擋膜108。埋入貫穿第1氫阻擋膜108和保護絕緣膜107延伸的由鎢構(gòu)成的接觸插針109，該接觸插針109的下端與源極區(qū)域104連接。
在第1氫阻擋膜108的上面設(shè)置與接觸插針109的上端連接的導(dǎo)電膜110，并在導(dǎo)電膜110上形成電容下部電極111，導(dǎo)電膜110和電容下部電極111的周圍被上表面與電容下部電極111的上表面為一個面的第1絕緣膜112所包圍。
在電容下部電極111和第1絕緣膜112的上面形成由強電介質(zhì)膜構(gòu)成的電容絕緣膜113，在該電容絕緣膜113的上面形成電容上部電極114，由電容下部電極111、電容絕緣膜113和電容上部電極114構(gòu)成強電介質(zhì)電容器。
在第1絕緣膜112的上面設(shè)置第2絕緣膜115，將強電介質(zhì)電容器覆蓋，在該第2絕緣膜115上的與強電介質(zhì)電容器的棱角部相對應(yīng)的部分上設(shè)置傾斜部115a。
覆蓋第1氫阻擋膜108、第1絕緣膜112和第2絕緣膜115形成第2氫阻擋膜116，該第2氫阻擋膜116的下端部與第1氫阻擋膜108的周端部連接。
下面參照圖2A～C和圖3A～C說明第1實施方式的半導(dǎo)體器件的第1制造方法。
首先，如圖2A所示，在由硅構(gòu)成的半導(dǎo)體襯底100的表面層形成具有300nm-750nm厚度的埋入型元件隔離區(qū)101，接著，在被元件隔離區(qū)101包圍的區(qū)域中的半導(dǎo)體襯底100上形成具有3nm-13nm厚度的柵極絕緣膜102。隨后，在柵極絕緣膜102上沉積具有70nm-200nm厚度的非摻雜型非晶硅膜，然后通過干刻蝕將該非晶硅膜變成圖案，形成柵電極103。
其次，在被元件隔離區(qū)101包圍的半導(dǎo)體襯底100的表面部，以柵電極103為掩模，以5-10×1015/cm2的摻雜量注入硼離子，隨后在650℃-850℃的溫度范圍內(nèi)進行活化退火10-30分鐘，形成源極區(qū)域104和漏極區(qū)域105。另外，在柵電極103、源極區(qū)域104和漏極區(qū)域105的表面部形成具有5nm-20nm厚度的硅化鈷層106。
接著，在半導(dǎo)體襯底100上形成由具有300nm-700nm厚度的BPSG膜構(gòu)成的保護絕緣膜107，將柵電極103、源極區(qū)域104和漏極區(qū)域105覆蓋。在該BPSG膜中，硼濃度設(shè)定為0.5-2.5％(重量)，磷濃度設(shè)定為1.0-6.0％(重量)。然后，采用CVD法在保護絕緣膜107上沉積由具有50nm-200nm厚度的SiN膜(氮化硅膜)構(gòu)成的第1氫阻擋膜108。
隨后，在第1氫阻擋膜108和保護絕緣膜107上形成接觸孔，用CVD法在第1氫阻擋膜108的整個表面上沉積鎢，對該鎢膜進行刻蝕或CMP，形成貫穿第1氫阻擋膜108和保護絕緣膜107延伸的接觸插針109。
然后，如圖2B所示，采用CVD法在第1氫阻擋膜108上沉積具有5nm-50nm厚度的TiN膜，再用濺射法在該TiN膜上沉積由從上層順序疊層的、具有50nm-150nm厚度的Pt膜、具有50nm-150nm厚度的IrO2膜、具有50nm-150nm厚度的Ir膜和具有10nm-100nm厚度的TiAlN膜構(gòu)成的疊層膜，然后使TiN膜和疊層膜成為圖案，形成由TiN膜構(gòu)成的導(dǎo)電膜110和由疊層膜構(gòu)成的電容下部電極111。
隨后，采用HDP(high density plasma高密度等離子)-CVD法在第1氫阻擋膜108上沉積具有155nm-800nm厚度的第1絕緣膜112。將導(dǎo)電膜110和電容下部電極111覆蓋。
接著，如圖2C所示，采用CMP法對第1絕緣膜112進行研磨，直至電容下部電極111露出，使第1絕緣膜112的上表面與電容下部電極111的上表面形成一個平面。
然后，采用MOD(有機金屬分解)法、MOCVD(有機金屬化學(xué)氣相成膜)法、濺射法或涂敷法，在電容下部電極111和第1絕緣膜112的上面形成由具有50nm-150nm厚度的SrBi2(Tal-xNbx)2O9膜構(gòu)成的具有鉍層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的強電介質(zhì)膜，然后用濺射法在強電介質(zhì)膜上沉積具有50nm-100nm厚度的鉑膜，然后使該鉑膜和強電介質(zhì)膜成為圖案，形成由強電介質(zhì)膜構(gòu)成的電容絕緣膜113和由鉑膜構(gòu)成的電容上部電極114。這樣，形成了由電容下部電極111、電容絕緣膜113和電容上部電極114構(gòu)成的強電介質(zhì)電容器。
隨后，如圖3A所示，在第1絕緣膜112上形成由具有50nm-300nm厚度的氧化硅膜構(gòu)成的第2絕緣膜115，將電容絕緣膜113和電容上部電極114覆蓋，然后在氬等離子氣氛中對第2絕緣膜115濺射氬離子，在第2絕緣膜115上的與電容上部電極114的棱角部對應(yīng)的部分上形成傾斜部115a。所述的氬濺射例如在源功率350W、偏置功率250W和氬氣流量5ml/分(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))的條件下進行120秒。此時，在第2絕緣膜115上形成傾斜部115a的濺射過程中，在第2絕緣膜115的傾斜部115a上不使電容上部電極114的棱角部露出。
然后，如圖3B所示，對第2絕緣膜115、第1絕緣膜112和第1氫阻擋膜108選擇性地進行干刻蝕，使第2絕緣膜115、第1絕緣膜112和第1氫阻擋膜108變成島狀。在這種場合下，在第2絕緣膜115的傾斜部115a上也不使電容上部電極114的棱角部露出。
接著，在氧氣氛中和650℃-850℃溫度下通過15秒-5分鐘的RTA(rapid thermal anneal)進行氧退火，使構(gòu)成電容絕緣膜113的強電介質(zhì)膜結(jié)晶化。
如圖12所示，經(jīng)過該氧退火，第1氫阻擋膜108中產(chǎn)生應(yīng)力變化。但是，第1氫阻擋膜108的應(yīng)力變化被導(dǎo)電膜110和第1絕緣膜112所減輕，因而在電容下部電極111中的疊層界面，特別是Ir膜與TiAlN膜的界面處不會發(fā)生剝離。
然后，如圖3C所示，采用濺射法沉積由具有5nm-100nm厚度的Al2O3膜或TiAlO膜構(gòu)成的第2氫阻擋膜116，將刻蝕成島狀的第2絕緣膜115、第1絕緣膜112和第1氫阻擋膜108完全覆蓋，隨后使第2氫阻擋膜116形成圖案，將包圍島狀的第2絕緣膜115、第1絕緣膜112和第1氫阻擋膜108的部分以外的區(qū)域除去。在這種場合下也可確保第2氫阻擋膜116的下部與第1氫阻擋膜108的周端部的連接。
采用第1實施方式時，由于第2氫阻擋膜116被沉積到在與強電介質(zhì)電容器的棱角部相對應(yīng)的部分上具有傾斜部115a的第2絕緣膜115上，因而，盡管采用濺射法進行沉積，第2氫阻擋膜116上的與強電介質(zhì)電容器的棱角部相對應(yīng)的部分的被覆性仍然提高了。因此，在第2氫阻擋膜116的整個范圍內(nèi)結(jié)晶性和致密性提高，可以防止產(chǎn)生氫通道，從而提高了對于氫的阻擋性能。
下面說明為了評價第1實施方式而進行的試驗結(jié)果。圖9表示形成導(dǎo)電膜110的TiN膜的膜厚與電容下部電極111和接觸插針109的接觸電阻的關(guān)系，由圖9可以看出，在TiN膜的膜厚為0即未設(shè)置導(dǎo)電膜110的場合，接觸電阻出現(xiàn)分散和波動，而在TiN膜的膜厚為10nm、20nm和40nm時，接觸電阻的值比較小而且穩(wěn)定。由此可知，在未設(shè)置導(dǎo)電膜110的場合，電容下部電極111的疊層界面處發(fā)生剝離，接觸電阻分散波動，而在設(shè)置了導(dǎo)電膜110的場合，電容下部電極111的疊層界面處不發(fā)生剝離，因而接觸電阻小而且穩(wěn)定。
圖10表示圖11中所示的以往的半導(dǎo)體器件、第1實施方式的半導(dǎo)體器件和強電介質(zhì)膜單體(對照物)中的強電介質(zhì)膜的極化量。由圖10可以看出，采用第1實施方式時，可以防止由于制造過程中產(chǎn)生的氫使構(gòu)成電容絕緣膜113的強電介質(zhì)膜被還原，因而可以減輕強電介質(zhì)膜的極化量的劣化。另外，采用第1實施方式時，構(gòu)成電容絕緣膜113的強電介質(zhì)膜的極化量，與強電介質(zhì)膜單體(對照物)中的強電介質(zhì)膜的極化量幾乎沒有變化。
第2實施方式下面，作為本發(fā)明的第2實施方式參照圖4A～C和圖5A～C說明第1實施方式的半導(dǎo)體器件的第2制造方法。采用第2制造方法制造的半導(dǎo)體器件，與采用第1實施方式即第1制造方法制造的半導(dǎo)體器件相比，唯一的不同點在于，在第2絕緣膜115上的與強電介質(zhì)電容器對應(yīng)的部位形成的傾斜部115a具有平滑的形狀。
首先，與第1實施方式同樣，如圖4A所示，在由硅構(gòu)成的半導(dǎo)體襯底100的表層形成具有300nm-750nm厚度的埋入型元件隔離區(qū)101，接著，在被元件隔離區(qū)101包圍的區(qū)域中的半導(dǎo)體襯底100上形成具有3nm-12nm厚度的柵極絕緣膜102。隨后，在柵極絕緣膜102上沉積具有70nm-200nm厚度的非摻雜型非晶硅膜，將該非晶硅膜干刻蝕成圖案，形成柵電極103。在被元件隔離區(qū)101包圍的半導(dǎo)體襯底100的表面部，以柵電極103為掩模，注入硼離子，然后進行活化退火，形成源極區(qū)域104和漏極區(qū)域105。另外，在柵電極103、源極區(qū)域104和漏極區(qū)域105的表面部形成具有5nm-20nm厚度的硅化鈷層106。
隨后，在半導(dǎo)體襯底100上形成由具有300nm-700nm厚度的BPSG膜構(gòu)成的保護絕緣膜107，將柵電極103、源極區(qū)域104和漏極區(qū)域105覆蓋，隨后用CVD法在保護絕緣膜107上沉積由具有50nm-200nm厚度的SiN膜構(gòu)成的第1氫阻擋膜108。接著，在第1氫阻擋膜108和保護絕緣膜107上形成接觸孔，采用CVD法在第1氫阻擋膜108的整個表面上沉積鎢膜，通過對該鎢膜進行刻蝕或CMP，形成貫穿第1氫阻擋膜108和保護絕緣膜107延伸的接觸插針109。
然后，如圖4B所示，采用CVD法在第1氫阻擋膜108上沉積具有5nm-50nm厚度的TiN膜，再用濺射法在該TiN膜110上沉積由從上層順序疊層的、具有50nm-150nm厚度的Pt膜、具有50nm-150nm厚度的IrO2膜、具有50nm-150nm厚度的Ir膜和具有10nm-100nm厚度的TiAlN膜構(gòu)成的疊層膜，然后使TiN膜和疊層膜成為圖案，形成由TiN膜構(gòu)成的導(dǎo)電膜110和由疊層膜構(gòu)成的電容下部電極111。
隨后，采用HDP-CVD法在第1氫阻擋膜108上沉積具有155nm-800nm厚度的第1絕緣膜112。將導(dǎo)電膜110和電容下部電極111覆蓋。
接著，如圖4C所示，采用CMP法對第1絕緣膜112進行研磨，直至電容下部電極111露出，使第1絕緣膜112的上表面與電容下部電極111的上表面形成一個平面。
然后，采用MOD(有機金屬分解)法、MOCVD(有機金屬化學(xué)氣相成膜)法、濺射法或涂敷法，在電容下部電極111和第1絕緣膜112的上面形成由具有50nm-150nm厚度的SrBi2(Tal-xNbx)2O9膜構(gòu)成的具有鉍層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的強電介質(zhì)膜，然后用濺射法在強電介質(zhì)膜上沉積具有50nm-100nm厚度的鉑膜，然后使該鉑膜和強電介質(zhì)膜成為圖案，形成由強電介質(zhì)膜構(gòu)成的電容絕緣膜113和由鉑膜構(gòu)成的電容上部電極114。這樣，形成了由電容下部電極111、電容絕緣膜113和電容上部電極114構(gòu)成的強電介質(zhì)電容器。
隨后，如圖5A所示，在第1絕緣膜112上形成由具有50nm-300nm厚度的氧化硅膜構(gòu)成的第2絕緣膜115，將電容絕緣膜113和電容上部電極114覆蓋，然后，例如使用氧化膜刻蝕裝置對第2絕緣膜115進行全面刻蝕，在第2絕緣膜115上的與電容上部電極114的棱角部對應(yīng)的部分上形成平滑的傾斜部115a。上述的全面刻蝕例如是在源功率2200W、偏置功率1300W、室內(nèi)壓力0.665Pa、C2F6氣體流量40ml/分(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))、O2氣體流量2ml/分(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))的條件下進行10秒。此時，在第2絕緣膜115上形成平滑的傾斜部115a的全面刻蝕過程中，在第2絕緣膜115的傾斜部115a上不使電容上部電極111和電容絕緣膜113的棱角部露出。
然后，如圖5B所示，對第2絕緣膜115、第1絕緣膜112和第1氫阻擋膜108選擇性地進行干刻蝕，使第2絕緣膜115、第1絕緣膜112和第1氫阻擋膜108變成島狀。在這種場合下，在第2絕緣膜115的傾斜部115a上也不應(yīng)使電容上部電極111和電容絕緣膜113的棱角部露出。
接著，在氧氣氛中和650-850℃溫度下通過15秒-5分鐘的RTA進行氧退火，使構(gòu)成電容絕緣膜113的強電介質(zhì)膜結(jié)晶化。
如圖12所示，經(jīng)過該氧退火，第1氫阻擋膜108中產(chǎn)生應(yīng)力變化。但是，第1氫阻擋膜108的應(yīng)力變化被導(dǎo)電膜110和第1絕緣膜112所減輕，因而在電容下部電極111中的疊層界面，特別是Ir膜與TiAlN膜的界面處不會發(fā)生剝離。
然后，如圖5C所示，采用濺射法沉積由具有5nm-100nm厚度的Al2O3膜或TiAlO膜構(gòu)成的第2氫阻擋膜116，將刻蝕成島狀的第2絕緣膜115、第1絕緣膜112和第1氫阻擋膜108完全覆蓋，隨后使第2氫阻擋膜116形成圖案，將包圍島狀的第2絕緣膜115、第1絕緣膜112和第1氫阻擋膜108的部分以外的區(qū)域除去。在這種場合下也可確保第2氫阻擋膜116的下部與第1氫阻擋膜108的周端部的連接。
采用第2實施方式時，由于在與強電介質(zhì)電容器的棱角部對應(yīng)的部分具有平滑的傾斜部115a的第2絕緣膜115上沉積第2氫阻擋膜116，因而，盡管采用濺射法進行沉積，在第2氫阻擋膜116上與強電介質(zhì)電容器的棱角部對應(yīng)的部分的被覆性仍然提高了。因此，在第2氫阻擋膜116的整個范圍內(nèi)結(jié)晶性和致密性得到改善，可以防止產(chǎn)生氫的通道，提高對于氫的阻擋性能。
第3實施方式下面參照圖6說明第3實施方式的半導(dǎo)體器件。
圖6表示第3實施方式的半導(dǎo)體器件的截面結(jié)構(gòu)，如圖6所示，在由硅構(gòu)成的半導(dǎo)體襯底200的表面層形成埋入型元件隔離區(qū)201。在被元件隔離區(qū)201包圍的區(qū)域中的半導(dǎo)體襯底200的上面，中間間隔柵極絕緣膜202形成柵電極203，并在被元件隔離區(qū)201包圍的半導(dǎo)體襯底200的表面層形成源極區(qū)域204和漏極區(qū)域205。在柵電極203、源極區(qū)域204和漏極區(qū)域205的表面部形成硅化鈷層206。由柵電極203、源極區(qū)域204和漏極區(qū)域205構(gòu)成了成為存儲元件用晶體管的場效應(yīng)晶體管，柵電極203形成字線。
在半導(dǎo)體襯底200上形成保護絕緣膜207，將柵電極203、源極區(qū)域204和漏極區(qū)域205覆蓋住，在該保護絕緣膜207上的預(yù)定區(qū)域形成第1氫阻擋膜208。埋入貫穿第1氫阻擋膜208和保護絕緣膜207延伸的由鎢構(gòu)成的接觸插針209，該接觸插針209的下端與源極區(qū)域204連接。
在第1氫阻擋膜208的上面設(shè)置與接觸插針209的上端連接的導(dǎo)電膜210，并在導(dǎo)電膜210上形成電容下部電極211，導(dǎo)電膜210和電容下部電極211的周圍被上表面與電容下部電極211的上表面為一個平面的第1絕緣膜212所包圍。
在電容下部電極211和第1絕緣膜212的上面形成由強電介質(zhì)膜構(gòu)成的電容絕緣膜213，在該電容絕緣膜213的上面形成電容上部電極214，由電容下部電極211、電容絕緣膜213和電容上部電極214構(gòu)成強電介質(zhì)電容器。
在第1絕緣膜212的上面形成由非摻雜型氧化硅膜構(gòu)成的第2絕緣膜215和由BPSG膜構(gòu)成的第3絕緣膜216，將強電介質(zhì)電容器覆蓋。另外，作為第3絕緣膜216，也可以使用非摻雜型氧化硅膜或摻雜了硼或磷的氧化硅膜代替BPSG膜。
覆蓋第1氫阻擋膜208、第1絕緣膜212、第2絕緣膜215和第3絕緣膜216形成第2氫阻擋膜217，該第2氫阻擋膜217的下端部與第1氫阻擋膜208的周端部連接。
下面參照圖7A～C和圖8A～C說明第3實施方式的半導(dǎo)體器件的第1制造方法。
首先，如圖7A所示，在由硅構(gòu)成的半導(dǎo)體襯底200的表面層形成具有300nm-750nm厚度的埋入型元件隔離區(qū)201，接著，在被元件隔離區(qū)201包圍的區(qū)域中的半導(dǎo)體襯底200上形成具有3nm-12nm厚度的柵極絕緣膜202。隨后，在柵極絕緣膜202上沉積具有70nm-200nm厚度的非摻雜型非晶硅膜，然后通過干刻蝕將該非晶硅膜變成圖案，形成柵電極203。
其次，在被元件隔離區(qū)201包圍的半導(dǎo)體襯底200的表面部，以柵電極203為掩模，以5-10×1015/cm2的摻雜量注入硼離子，隨后在650℃-850℃的溫度范圍內(nèi)進行活化退火10-30分鐘，形成源極區(qū)域204和漏極區(qū)域205。另外，在柵電極203、源極區(qū)域204和漏極區(qū)域205的表面部形成具有5nm-20nm厚度的硅化鈷層206。
接著，在半導(dǎo)體襯底200上形成由具有300nm-700nm厚度的BPSG膜構(gòu)成的保護絕緣膜207，將柵電極203、源極區(qū)域204和漏極區(qū)域205覆蓋。在該BPSG膜中，硼濃度設(shè)定為0.5-2.5％(重量)，磷濃度設(shè)定為1.0-6.0％(重量)。然后，采用CVD法在保護絕緣膜207上沉積由具有50nm-200nm厚度的SiN膜(氮化硅膜)構(gòu)成的第1氫阻擋膜208。
隨后，在第1氫阻擋膜208和保護絕緣膜207上形成接觸孔，用CVD法在第1氫阻擋膜208的整個表面上沉積鎢膜，對該鎢膜進行刻蝕或CMP，形成貫穿第1氫阻擋膜208和保護絕緣膜207延伸的接觸插針209。
然后，如圖7B所示，采用CVD法在第1氫阻擋膜208上沉積具有5nm-50nm厚度的TiN膜，再用濺射法在該TiN膜上沉積由從上層順序疊層的、具有50nm-150nm厚度的Pt膜、具有50nm-150nm厚度的IrO2膜、具有50nm-150nm厚度的Ir膜和具有10nm-100nm厚度的TiAlN膜構(gòu)成的疊層膜，然后使TiN膜和疊層膜成為圖案，形成由TiN膜構(gòu)成的導(dǎo)電膜210和由疊層膜構(gòu)成的電容下部電極211。
隨后，采用HDP-CVD法在第1氫阻擋膜208上沉積具有155nm-800nm厚度的第1絕緣膜212。將導(dǎo)電膜210和電容下部電極211覆蓋。
接著，如圖7C所示，采用CMP法對第1絕緣膜212進行研磨，直至電容下部電極211露出，使第1絕緣膜212的上表面與電容下部電極211的上表面形成一個平面。
然后，采用MOD(有機金屬分解)法、MOCVD(有機金屬化學(xué)氣相成膜)法、濺射法或涂敷法，在電容下部電極211和第1絕緣膜212的上面形成由具有50nm-150nm厚度的SrBi2(Tal-xNbx)2O9膜構(gòu)成的具有鉍層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的強電介質(zhì)膜，然后用濺射法在強電介質(zhì)膜上沉積具有50nm-100nm厚度的鉑膜，然后使該鉑膜和強電介質(zhì)膜成為圖案，形成由強電介質(zhì)膜構(gòu)成的電容絕緣膜213和由鉑膜構(gòu)成的電容上部電極214。這樣，形成了由電容下部電極211、電容絕緣膜213和電容上部電極214構(gòu)成的強電介質(zhì)電容器。
隨后，如圖8A所示，例如采用CVD法在第1絕緣膜212上沉積由具有50nm-200nm厚度的非摻雜型氧化硅膜構(gòu)成的防止擴散膜即第2絕緣膜215，將電容絕緣膜213和電容上部電極214覆蓋，在這種場合下，第2絕緣膜215例如是在O3濃度11％(重量)、O3氣體流量5500ml/分(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))、He2氣體流量4000ml/分(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))、N2氣體流量2000ml/分(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))、TEOS(Si(OC2H5)4)氣體流量350mg/分、溫度；400℃、壓力6650Pa、時間10秒的條件下進行沉積的。
然后，例如采用臭氧CVD法在第2絕緣膜215上沉積由具有300nm-700nm厚度的BPSG膜構(gòu)成的第3絕緣膜216。在該BPSG膜中，硼濃度設(shè)定為0.5-6.0％(重量)，磷濃度設(shè)定為1.0-6.0％(重量)。另外，該BPSG膜例如是在下列條件下進行沉積的，即，O3濃度11％(重量)、O3氣體流量4000ml/分(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))、He2氣體流量4000ml/分(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))、N2氣體流量2000ml/分(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))、TEOS氣體流量500mg/分、TMPO(PO(OCH3)3)氣體流量23mg/分、TEB(B(OC2H5)3)氣體流量100mg/分、溫度；480℃、壓力26600Pa、時間50秒。另外，作為第3絕緣膜216，也可以在工藝過程氣體中不添加TMPO(PO(OCH3)3)和TEB(B(OC2H5)3)氣體中的至少1種，代替BPSG膜形成非摻雜型氧化硅膜或摻雜了硼或磷的氧化硅膜。
隨后，對于第3絕緣膜216、第2絕緣膜215、第1絕緣膜212和第1氫阻擋膜208選擇性地進行干刻蝕，使第3絕緣膜216、第2絕緣膜215、第1絕緣膜212和第1氫阻擋膜208變成島狀。在這種場合下，在第3絕緣膜216和第2絕緣膜215上不應(yīng)使電容上部電極214的棱角部露出。
接著，如圖8B所示，在氧氣氛中和650℃-850℃溫度下通過15秒-30分鐘的RTA進行氧退火，使構(gòu)成電容絕緣膜113的強電介質(zhì)膜結(jié)晶化，并使第3絕緣膜216再流平。通過再流平，使第3絕緣膜216上與強電介質(zhì)電容器的棱角部對應(yīng)的部分變得平滑。在這種場合，由于在由BPSG膜構(gòu)成的第3絕緣膜216與電容上部電極214和電容絕緣膜213之間間隔由非摻雜型氧化硅膜構(gòu)成的第2絕緣膜215，因而可以防止構(gòu)成第3絕緣膜216的硼或磷擴散到電容上部電極214和電容絕緣膜213中。
然后，如圖8C所示，采用濺射法沉積由具有5nm-100nm厚度的Al2O3膜或TiAlO膜構(gòu)成的第2氫阻擋膜217，將刻蝕成島狀的第3絕緣膜216、第2絕緣膜215、第1絕緣膜212和第1氫阻擋膜208完全覆蓋，隨后使第2氫阻擋膜217形成圖案，將包圍島狀的第3絕緣膜216、第2絕緣膜215、第1絕緣膜212和第1氫阻擋膜208的部分以外的區(qū)域除去。在這種場合下，也可確保第2氫阻擋膜217的下部與第1氫阻擋膜208的周端部的連接。
采用第3實施方式時，由于將第3絕緣膜216再流平，使第3絕緣膜216上的與強電介質(zhì)電容器的棱角部相對應(yīng)的部分變得平滑，然后再沉積第2氫阻擋膜217，因而，盡管采用濺射法進行沉積，第2氫阻擋膜217上的與強電介質(zhì)電容器的棱角部相對應(yīng)的部分的被覆性仍然提高了。因此，在第2氫阻擋膜217的整個范圍內(nèi)結(jié)晶性和致密性得到改善，可以防止產(chǎn)生氫通道，從而提高了第2氫阻擋膜217的氫阻擋性能。
另外，將第3絕緣膜216再流平的工序可以通過與使構(gòu)成電容絕緣膜213的強電介質(zhì)膜結(jié)晶化的工序相同的氧退火來進行，因而可以抑制工序數(shù)的增加。
采用本發(fā)明的第1或第2半導(dǎo)體器件或者第1或第2半導(dǎo)體器件制造方法時，由于電容下部電極被設(shè)置在第1氫阻擋膜上，并且第2氫阻擋膜是在與電容上部電極的棱角部位對應(yīng)的部位具有傾斜部的的第2絕緣膜上形成的，因而可以確實有效地防止氫侵入電容絕緣膜中。
權(quán)利要求
1.半導(dǎo)體器件，其特征在于，具有在襯底上形成的第1氫阻擋膜；在上述第1氫阻擋膜上形成的電容下部電極；在上述第1氫阻擋膜上形成的、覆蓋住上述電容下部電極的側(cè)面并使上述電容下部電極的上面露出的第1絕緣膜；在上述電容下部電極和上述第1絕緣膜的上面形成的由絕緣性金屬氧化物構(gòu)成的電容絕緣膜；在上述電容絕緣膜上形成的電容上部電極；在上述第1絕緣膜上形成的第2絕緣膜，其覆蓋住上述電容絕緣膜和上述電容上部電極，在其與上述電容上部電極的棱角部位相對應(yīng)的部位上具有傾斜部；以及在上述第2絕緣膜上形成的第2氫阻擋膜。
2.半導(dǎo)體器件，其特征在于，具有在襯底上形成的第1氫阻擋膜；在上述第1氫阻擋膜上形成的電容下部電極；在上述第1氫阻擋膜上形成的、覆蓋住上述電容下部電極的側(cè)面并使上述電容下部電極的上面露出的第1絕緣膜；在上述電容下部電極和上述第1絕緣膜的上面形成的由絕緣性金屬氧化物構(gòu)成的電容絕緣膜；在上述電容絕緣膜上形成的電容上部電極；在上述第1絕緣膜上形成的第2絕緣膜，其覆蓋上述電容絕緣膜和上述電容上部電極；由與上述第2絕緣膜不同的材料構(gòu)成的第3絕緣膜，其覆蓋上述第2絕緣膜，并且與上述電容上部電極的棱角部位相對應(yīng)的部位通過再流平而變得平滑；以及在上述第3絕緣膜上形成的第2氫阻擋膜。
3.權(quán)利要求1或2所述半導(dǎo)體器件，其特征在于，由上述電容下部電極、上述電容絕緣膜和上述電容上部電極構(gòu)成的強電介質(zhì)電容器被上述第1氫阻擋膜和上述第2氫阻擋膜完全覆蓋。
4.權(quán)利要求3所述半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述第1絕緣膜和上述第2絕緣膜形成島狀，并通過上述第1氫阻擋膜的周端部與上述第2氫阻擋膜的下端部相連接，上述強電介質(zhì)電容器被上述第1氫阻擋膜和上述第2氫阻擋膜完全覆蓋。
5.權(quán)利要求1～4中任一項所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述電容下部電極是由自下而上順次形成的TiN膜、TiAlN膜、Ir膜、IrO2膜和Pt膜的疊層膜構(gòu)成的。
6.權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述第3絕緣膜是由采用臭氧CVD法形成的非摻雜型氧化硅膜或摻雜了硼和磷中至少1種的氧化硅膜構(gòu)成。
7.半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，具有下列步驟在襯底上中間間隔保護絕緣膜而形成第1氫阻擋膜的步驟；在上述第1氫阻擋膜上形成電容下部電極的步驟；在上述第1氫阻擋膜的上面形成第1絕緣膜將上述電容下部電極的側(cè)面覆蓋并使上述電容下部電極的上面露出的步驟；在上述電容下部電極和上述第1絕緣膜的上面形成由絕緣性金屬氧化物構(gòu)成的電容絕緣膜的步驟；在上述電容絕緣膜上形成電容上部電極的步驟；在上述第1絕緣膜上形成第2絕緣膜，將上述電容絕緣膜和上述電容上部電極覆蓋的步驟；在上述第2絕緣膜上的與上述電容上部電極的棱角部位相對應(yīng)的部位形成傾斜部的步驟；以及在具有上述傾斜部的上述第2絕緣膜上形成第2氫阻擋膜的步驟。
8.權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件制造方法，其特征在于，在上述第2絕緣膜上的與上述電容上部電極的棱角部位相對應(yīng)的部位形成傾斜部的步驟，包含通過對上述第2絕緣膜濺射隋性離子而形成上述傾斜部的工藝過程。
9.權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件制造方法，其特征在于，在上述第2絕緣膜上的與上述電容上部電極的棱角部位相對應(yīng)的部位形成傾斜部的步驟，包含通過對上述第2絕緣膜進行全面刻蝕而形成上述傾斜部的工藝過程。
10.權(quán)利要求7～9中任一項所述的半導(dǎo)體器件制造方法，其特征在于，在上述第2絕緣膜上形成上述傾斜部的步驟與形成上述第2氫阻擋膜的步驟之間，具有對上述第2絕緣膜和上述第1絕緣膜選擇性地進行刻蝕從而使上述第2絕緣膜和上述第1絕緣膜形成島狀的步驟，形成上述第2氫阻擋膜的步驟包含有通過將上述第1氫阻擋膜的周端部與上述第2氫阻擋膜的下端部連接而使由上述電容下部電極、上述電容絕緣膜和上述電容上部電極構(gòu)成的強電介質(zhì)電容器被上述第1氫阻擋膜和上述第2氫阻擋膜完全覆蓋的工藝過程。
11.半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，具有下列步驟在襯底上中間間隔保護絕緣膜而形成第1氫阻擋膜的步驟；在上述第1氫阻擋膜上形成電容下部電極的步驟；在上述第1氫阻擋膜的上面形成第1絕緣膜，從而將上述電容下部電極的側(cè)面覆蓋并使上述電容下部電極的上面露出的步驟；在上述電容下部電極和上述第1絕緣膜的上面形成由絕緣性金屬氧化物構(gòu)成的電容絕緣膜的步驟；在上述電容絕緣膜上形成電容上部電極的步驟；在上述第1絕緣膜上形成第2絕緣膜，將上述電容絕緣膜和上述電容上部電極覆蓋的步驟；在上述第2絕緣膜上形成由與上述第2絕緣膜不同的材料構(gòu)成的第3絕緣膜的步驟；通過將上述第3絕緣膜再流平使上述第3絕緣膜上的與上述電容上部電極的棱角部位相對應(yīng)的部位變得平滑的步驟；以及在與上述電容上部電極的棱角部位相對應(yīng)的部位變得平滑的上述第3絕緣膜上形成第2氫阻擋膜的步驟。
12.權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件制造方法，其特征在于，形成上述第3絕緣膜的步驟包含有采用臭氧CVD法形成由非摻雜型氧化硅膜或摻雜了硼和磷中至少1種的氧化硅膜構(gòu)成的上述第3絕緣膜的工藝過程。
13.權(quán)利要求11或12所述的半導(dǎo)體器件制造方法，其特征在于，在將上述第3絕緣膜再流平的步驟與形成上述第2氫阻擋膜的步驟之間，具有對上述第3絕緣膜、上述第2絕緣膜和上述第1絕緣膜選擇性地進行刻蝕從而使上述第3絕緣膜、上述第2絕緣膜和上述第1絕緣膜形成島狀的步驟；形成上述第2氫阻擋膜的步驟包含有通過將上述第1氫阻擋膜的周端部與上述第2氫阻擋膜的下端部連接而使由上述電容下部電極、上述電容絕緣膜和上述電容上部電極構(gòu)成的強電介質(zhì)電容器被上述第1氫阻擋膜和上述第2氫阻擋膜完全覆蓋的工藝過程。
14.權(quán)利要求7～13中任一項所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，上述電容下部電極由自下而上順次形成的TiN膜、TiAlN膜、Ir膜、IrO2膜和Pt膜的疊層膜構(gòu)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，在氫氣氛中進行熱處理的過程中，可以確實有效地防止氫侵入電容絕緣膜中。解決該任務(wù)的技術(shù)措施是，在半導(dǎo)體襯底100上形成第1氫阻擋膜108，在該第1氫阻擋膜108上間隔導(dǎo)電膜110形成電容下部電極111；在第1氫阻擋膜108上形成第1絕緣膜112，其將電容下部電極111的側(cè)面覆蓋住并使電容下部電極111的上面露出；在電容下部電極111和第1絕緣膜112的上面形成由絕緣性金屬氧化物構(gòu)成的電容絕緣膜113；在該電容絕緣膜113上形成電容上部電極114；第2阻擋膜115覆蓋電容絕緣膜113和電容上部電極114并且在與電容上部電極114的棱角部位相對應(yīng)的部位上形成傾斜部115a。在第2絕緣膜115上形成第2氫阻擋膜116。
文檔編號H01L27/108GK1532936SQ200410006948
公開日2004年9月29日 申請日期2004年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月19日
發(fā)明者立成利貴 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社