專利名稱：半導(dǎo)體器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制造方法，特別是涉及具有強(qiáng)電介質(zhì)電容器的半導(dǎo)體器件的制造方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)用強(qiáng)電介質(zhì)電容器的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器作為高速低功率的非溢失性存儲(chǔ)器倍受關(guān)注，已經(jīng)進(jìn)行積極研發(fā)。雖然作為在這樣的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器上使用的強(qiáng)電介質(zhì)電容器的結(jié)構(gòu)，一直用平面形，但為了使高電介質(zhì)電容器高集成化而開(kāi)始感到必需向?qū)盈B結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移。
為了實(shí)現(xiàn)立體電容器構(gòu)造，在層疊電容器結(jié)構(gòu)中使用的強(qiáng)電介質(zhì)膜必需是臺(tái)階覆蓋性好，而且形成的強(qiáng)電介質(zhì)膜由峰電流小的高密度結(jié)晶構(gòu)成。
因此，在形成用層疊結(jié)構(gòu)的強(qiáng)電介質(zhì)膜時(shí)，與溶膠凝膠法和濺射法相比，MOCVD法(有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積法)在得到臺(tái)階覆蓋性良好而高密度的結(jié)晶方法占優(yōu)勢(shì)地位，有望作為下一代的成膜方法。
在圖1A～1G中概略地示出具有層疊電容器結(jié)構(gòu)的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器的半導(dǎo)體器件的制造工序。
首先，參照?qǐng)D1，在由Si構(gòu)成的基板101上形成作為被元件分離膜102分離的雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域的勢(shì)阱區(qū)域103，在上述勢(shì)阱區(qū)域103中形成多個(gè)低濃度雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域106、和高濃度雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域107，以使該低濃度雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域106包圍該高濃度雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域107。
以?shī)A著形成在上述勢(shì)阱區(qū)域103中的2個(gè)上述低濃度雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域106的方式形成溝道區(qū)域104，在上述溝道區(qū)域104上通過(guò)柵極絕緣膜105形成由例如多晶硅構(gòu)成的柵極電極108，在柵極電極108的側(cè)壁上形成側(cè)壁絕緣膜110，并且在上述柵極電極108的上部形成絕緣膜109，再形成絕緣膜111，以便覆蓋上述側(cè)壁絕緣膜110，絕緣膜109和上述高濃度雜質(zhì)擴(kuò)散層107，再形成層間絕緣膜112，以便覆蓋該絕緣膜111，至此形成MOS晶體管200。
另外，在上述勢(shì)阱區(qū)域103上形成例如2個(gè)上述MOS晶體管200。再在2個(gè)MOS晶體管200之間和MOS晶體管200與上述元件分離膜102之間的上述層間絕緣膜112中形成電連接在上述高濃度雜質(zhì)擴(kuò)散層107上的被阻擋膜113a覆蓋的接點(diǎn)插頭113。
接著在圖1B的工序中，首先在上述層間絕緣膜112上形成作為電容器的下部電極的Ir膜114a，接著用MOCVD法(有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積法)在上述Ir膜114a上形成Pb(ZrX，Ti1-X)O3膜(PZT膜)。為了用MOCVD法形成PZT膜，而將例如作為原料的有機(jī)金屬氣體和氧化氣體供給到已加熱的基板101上，使有機(jī)金屬氣體熱分解，使有機(jī)金屬氣體與同時(shí)供給的氧化氣體之間發(fā)生氧化反應(yīng)，借此在上述Ir膜114a上形成PZT膜115a。
用含Pb的原料氣體含Zr的原料氣體和含Ti的原料氣體作為用作原料的上述有機(jī)金屬氣體，用氧作為氧化氣體。
接著，在已形成的PZT膜115a上形成作為上部電極的IrOX膜116a。
接著，在圖1C中，蝕刻上述IrOX膜116a、PZT膜115a、Ir膜114a，如圖1C所示，形成被由Ir構(gòu)成的下部電極114，由PZT膜構(gòu)成的強(qiáng)電介質(zhì)膜115，和由IrOX構(gòu)成的上部電極116構(gòu)成的強(qiáng)電介質(zhì)電容器130。
接著，在圖1D中，為了覆蓋上述強(qiáng)電介質(zhì)電容器130和層間絕緣膜112而形成保護(hù)膜117后，在圖1E中又為了覆蓋上述保護(hù)膜117而形成層間絕緣膜118。
接著，在圖1F中，在上述層間絕緣膜118上形成接點(diǎn)孔，并形成電連接在2個(gè)上述MOS晶體管200之間存在的接點(diǎn)插頭113上的被阻擋膜120a覆蓋的接點(diǎn)插頭120。
接著，在圖1G中，在上述層間絕緣膜118上形成通到上述上部電極116的接點(diǎn)孔，形成電連接在上述上部電極116和上述接點(diǎn)插頭120上的由阻擋膜119a和配線部119構(gòu)成的配線層。然后通過(guò)形成連接在該配線層上的多層配線結(jié)構(gòu)，形成具有強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器的半導(dǎo)體器件。
這樣形成的上述強(qiáng)電介質(zhì)電容器130的特性很強(qiáng)地依賴于作為上述強(qiáng)電介質(zhì)膜115的強(qiáng)電介質(zhì)的特性。作為上述強(qiáng)電介質(zhì)膜115的強(qiáng)電介質(zhì)的電特性依賴于PZT結(jié)晶的取向性，在PZT結(jié)晶具有(001)取向時(shí)獲得最大的電介性即最大的開(kāi)關(guān)電荷量Qsw。
另外，在PZT結(jié)晶具有(100)取向的場(chǎng)合，不能獲得強(qiáng)電介性。構(gòu)成強(qiáng)電介質(zhì)膜的PZT結(jié)晶通常屬于立方晶系，雖然c軸方向的晶格常數(shù)與a軸和b軸方向的晶格常數(shù)不同，但其差實(shí)際甚微，當(dāng)要使PZT結(jié)晶(001)取向時(shí)，就以相同程度的比例產(chǎn)生不顯示強(qiáng)電介性的(100)取向的PZT結(jié)晶。因此雖然強(qiáng)電介特性有所下降，但是正在嘗試通過(guò)使PZT結(jié)晶的(111)取向的比例增加使強(qiáng)電介質(zhì)膜整體的自發(fā)極化量增加，并獲得良好的抗刻印性，來(lái)提高作為強(qiáng)電介質(zhì)電容器的可靠性。
為了使PZT膜的(111)取向的比例增加，而必需使PZT膜的成膜溫度大于等于600℃，這是公知的(例如非專利文獻(xiàn)1)。
在圖2中示出了本發(fā)明的發(fā)明人在作為本發(fā)明的基礎(chǔ)研究中通過(guò)在圖1B中說(shuō)明中所述的MOCVD法在Ir膜上形成的PZT膜的X射線分析曲線。另外，在圖2中，就將PZT膜的成膜溫度設(shè)定為450℃、500℃、550℃、580℃和620℃時(shí)的結(jié)果分別用實(shí)驗(yàn)E1、E2、E3、E4和E5示出。在圖2中，峰P1表示PZT膜中的(100)取向，峰P2表示PZT膜中的(101)取向，峰P3表示PZT膜中的(111)取向。
另外，峰Ps表示Si的取向，峰Pi表示Ir(111)取向。
參照?qǐng)D2，首先在實(shí)驗(yàn)E1的場(chǎng)合，沒(méi)有觀測(cè)到表示PZT膜中(100)取向的峰P1、表示(101取向)的峰P2和表示(111)取向的峰P3，在成膜溫度小于400℃時(shí)，顯然，例如成膜溫度為450℃時(shí)，PZT膜以非晶質(zhì)形成。
接著，雖然如就實(shí)驗(yàn)2～4的場(chǎng)合看一下，只看到表示PZT膜中的(100)取向的上述峰P1和表示PZT膜中的(101)取向的上述峰P2，但沒(méi)有觀測(cè)到表示PZT膜中的(101)取向的峰P3，在成膜溫度大于等于500℃，小于600℃時(shí)，雖然PZT的結(jié)晶化在進(jìn)行，但沒(méi)有形成(111)取向。
在將PZT膜的成膜溫度設(shè)定為大于等于600℃例如620℃的上述實(shí)驗(yàn)E5的場(chǎng)合，觀測(cè)到PZT膜的成膜的(111)取向，由這個(gè)事實(shí)可以確認(rèn)在MOCVD法中，如將PZT膜的成膜溫度設(shè)定為大于等于600℃，則能增加PZT膜中的(111)取向的比例。
非專利文獻(xiàn)1Horii etal IEDM Technical Digest 2002.P529另外，在作為本發(fā)明的基礎(chǔ)的研究中發(fā)現(xiàn)當(dāng)在成膜溫度為大于等于600℃以上形成PZT膜時(shí)，由于發(fā)生因作為用于形成PZT膜的原料的有機(jī)金屬氣體的在基板上的附著概率下降而PZT膜的沉積速度下降的問(wèn)題。
在圖3中示出了作為PZT膜形成的原料的有機(jī)金屬氣體對(duì)應(yīng)PZT膜的成膜溫度的附著概率。另外，在圖3中分別是就上述有機(jī)金屬氣體的含Pb的原料氣體，含Er的原料氣體和含Ti的原料氣體的場(chǎng)合的附著概率。
參照?qǐng)D3，據(jù)認(rèn)為，雖然在含Pb的原料氣體、含Ir的原料氣體和含Ti的原料氣體中的任何一種場(chǎng)合下，當(dāng)使成膜溫度上升時(shí)，在基板上的附著概率下降，例如在將成膜溫度設(shè)定為620℃的場(chǎng)合與將成膜溫度設(shè)定為500℃～550℃的場(chǎng)合相比，在基板上的附著概率降低了。
這表示上述有機(jī)金屬在氣相中分解，基板上的附著量減少。因此在氣相中增加了顆粒等原料氣體的分解物，即雜質(zhì)的量增加了。因這樣的雜質(zhì)進(jìn)入PZT膜中，而引起PZT膜的局部位置的強(qiáng)電介質(zhì)特性劣化，在含顆粒的小片時(shí)會(huì)因開(kāi)關(guān)電荷量減少而引起成品率下降。
另外，在形成PZT膜的場(chǎng)合，例如在成膜溫度大于等于600℃這樣的高溫下，蒸氣壓使高的Pb特別容易脫離，并且隨著Pb的脫離引起氧的脫離，使PZT膜中的Pb虧損，O虧損等的結(jié)晶缺陷增加。
當(dāng)這樣的結(jié)晶缺陷增加時(shí)，PZT膜的漏電流增加，同時(shí)使采用該P(yáng)ZT膜的強(qiáng)電介質(zhì)電容器的疲勞特性劣化。
在此，本發(fā)明解決了上述問(wèn)題，把提供用新規(guī)定的有用的半導(dǎo)體器件的制造方法作為總括的課題。
本發(fā)明的具體課題是提供下述的半導(dǎo)體器件的制造方法在制造具有用強(qiáng)電介質(zhì)電容器的存儲(chǔ)器的半導(dǎo)體器件的場(chǎng)合，即能通過(guò)控制強(qiáng)電介質(zhì)膜的取向性來(lái)維持該強(qiáng)電介質(zhì)的良好的強(qiáng)電介質(zhì)特性，又能使該強(qiáng)電介質(zhì)膜中雜質(zhì)和膜中的結(jié)晶缺陷減少，并且能實(shí)現(xiàn)大的沉積速度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過(guò)下述的半導(dǎo)體器件的制造方法來(lái)解決上述課題是包括強(qiáng)電介質(zhì)電容器的半導(dǎo)體器件的制造方法，包括形成上述強(qiáng)電介質(zhì)電容器的下部電極的下部電極形成工序，在上述下部電極上通過(guò)使用有機(jī)金屬原料的氣相沉積法形成主要具有(111)取向的第1強(qiáng)電介質(zhì)膜的第1成膜工序，在上述第1強(qiáng)電介質(zhì)膜上通過(guò)使用有機(jī)金屬原料的氣相沉積法形成主要具有(111)取向的第2強(qiáng)電介質(zhì)膜的第2成膜工序，以及在上述第2強(qiáng)電介質(zhì)膜上形成上部電極的上部電極形成工序；上述第1強(qiáng)電介質(zhì)膜和第2強(qiáng)電介質(zhì)膜包含Pb(ZrX，Ti1-x)O3(PZT)或PbTiO3(PT)，上述第1成膜工序的成膜溫度大于等于600℃。
按照本發(fā)明，在形成包括強(qiáng)電介質(zhì)電容器的PZT或PT的強(qiáng)電介質(zhì)結(jié)構(gòu)的場(chǎng)合，通過(guò)將由第1成膜工序形成的第1強(qiáng)電介質(zhì)膜與第2成膜工序形成的第2強(qiáng)電介質(zhì)膜層疊來(lái)形成該強(qiáng)電介質(zhì)膜。這時(shí)，在上述第1成膜工序中，將上述第1強(qiáng)電介質(zhì)膜的成膜溫度設(shè)定為大于等于600℃。從而使上述第1強(qiáng)電介質(zhì)膜的(111)取向的取向率增加，因此可以使在上述第2工序中形成的上述第2強(qiáng)電介質(zhì)膜的(111)取向的取向率增加。
因此，例如在上述第2成膜工序中能使強(qiáng)電介質(zhì)膜的膜中的雜質(zhì)和膜中的結(jié)晶缺陷減少的成膜溫度小于600℃的條件下，能使第2強(qiáng)電介質(zhì)膜的(111)取向的取向率增加。這樣得到的由上述第1強(qiáng)電介質(zhì)膜和第2強(qiáng)電介質(zhì)膜形成的上述強(qiáng)電介質(zhì)結(jié)構(gòu)由于(111)取向的取向率高，強(qiáng)電介質(zhì)特性優(yōu)良，并且膜中的不純物和結(jié)晶缺陷少，所以可以形成高質(zhì)量的強(qiáng)電介質(zhì)電容器。
按照本發(fā)明，因?yàn)樘貏e將上述第2成膜工序的成膜溫度設(shè)定為大于等于500℃且小于600℃，所以能使形成的上述第2強(qiáng)電介質(zhì)膜的雜質(zhì)和膜中的結(jié)晶缺陷減少。這是因?yàn)樵谧鳛樯鲜龅?強(qiáng)電介質(zhì)膜的原料的有機(jī)金屬氣體的氣相中的反應(yīng)被阻止，并減少了例如通過(guò)氣相中的反應(yīng)形成的顆粒和在氣相中的分解物等進(jìn)入到膜中的雜質(zhì)。
另外，在上述第2成膜工序中，因?yàn)槌赡囟却笥诘扔?00℃，且小于600℃，所以可以限制Pb和O從形成的上述第2強(qiáng)電介質(zhì)膜的脫離，可以使Pb的虧損和O的虧損少，形成沒(méi)有結(jié)晶缺陷的膜，其結(jié)果可以得到漏電流小的強(qiáng)電介質(zhì)膜。
另外，本發(fā)明通過(guò)把上述第2成膜工序的成膜溫度設(shè)定為大于等于400℃且小于500℃的半導(dǎo)體器件的制造方法解決了上述如權(quán)利要求8所示的課題。
按照本發(fā)明，因?yàn)樘貏e將上述第2成膜工序的成膜溫度設(shè)定大于等于400℃且小于500℃這樣的低溫，所以可以使形成的第2強(qiáng)電介質(zhì)膜的膜中雜質(zhì)和膜中的結(jié)晶缺陷進(jìn)一步減少。這是因?yàn)榭梢宰柚乖谧鳛榈?強(qiáng)電介質(zhì)膜的原料的有機(jī)金屬氣體的氣相中的反應(yīng)，例如減少被氣相中的反應(yīng)形成的顆粒和在氣相中的分解物等進(jìn)入到膜中的雜質(zhì)的結(jié)果。
按照本發(fā)明，因?yàn)閷⒃诔赡囟却笥诘扔?00℃且小于500℃中形成的非晶質(zhì)的強(qiáng)電介質(zhì)進(jìn)行退火，所以可以得到具有強(qiáng)電介質(zhì)膜功能的結(jié)晶化結(jié)構(gòu)。這時(shí)，與過(guò)去的通過(guò)升高成膜溫度結(jié)晶化的強(qiáng)電介質(zhì)膜相比，可以縮短將上述第2高介質(zhì)膜變成高溫的時(shí)間。從而可以減少加在包含上述第2強(qiáng)電介質(zhì)膜的半導(dǎo)體器件的熱量，可以阻止因熱對(duì)例如MOS晶體管等半導(dǎo)體器件引起的損壞。


圖1A～1G是表示現(xiàn)有技術(shù)的具有強(qiáng)電介質(zhì)電容器的半導(dǎo)體器件形成方法的圖。
圖2是表示通過(guò)MOCVD法在Ir電極上形成的PZT膜的X射線分析曲線的圖。
圖3是表示含Pb的原料氣體、含Zr的原料氣體和含Ti原料氣體在基板上附著率與溫度的關(guān)系的圖。
圖4A～4I是表示第1實(shí)施例的包含強(qiáng)電介質(zhì)電容器的半導(dǎo)體器件的制造方法的圖。
圖5是通過(guò)MOCVD法在Ir電極上形成的PZT膜的X射線分析曲線按照PZT膜的成膜溫度比較的圖。
圖6是概略表示第2實(shí)施例的包含強(qiáng)電介質(zhì)電容器的半導(dǎo)體器件的圖。
圖7A～7E是表示在圖6中所示的包含強(qiáng)電介質(zhì)電容器的半導(dǎo)體器件制造方法的圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。
按照本發(fā)明，在形成用在半導(dǎo)體器件中的強(qiáng)電介質(zhì)電容器的強(qiáng)電介質(zhì)膜的場(chǎng)合，通過(guò)第1成膜工序和第2成膜工序形成該強(qiáng)電介質(zhì)膜。這時(shí)可以通過(guò)變更上述第1成膜工序和第2成膜工序的成膜溫度，邊維持形成的強(qiáng)電介質(zhì)膜良好的強(qiáng)電介質(zhì)特性，邊形成膜中的雜質(zhì)和結(jié)晶缺陷少的強(qiáng)電介質(zhì)膜。
例如，在通過(guò)MOCVD法形成PZT膜作為強(qiáng)半導(dǎo)體膜的場(chǎng)合，將PZT膜的成膜溫度設(shè)定為大于等于600℃，通過(guò)使PZT膜中的(111)取向的取向率增加，可以使自發(fā)極化量增大使強(qiáng)電介質(zhì)特性良好，并且可以得到良好的抗刻印性，并使該P(yáng)ZT膜的存儲(chǔ)器的可靠性提高。
然而，當(dāng)PZT膜的成膜溫度大于等于600℃時(shí)，為了形成PZT膜而供給基板的有機(jī)金屬原料氣體在氣相中分解，分解物等變成顆粒后往往有進(jìn)入PZT膜中的情況。并且因?yàn)镻ZT膜的成膜溫度大于等于600℃這樣的高溫，所以因Pb和O的脫離而容易發(fā)生Pb和O的虧損，結(jié)晶缺陷增加而使PZT膜的漏電流增加。
因此在上述第2成膜工序中，因?yàn)閷ZT的成膜膜溫度設(shè)定大于等于500℃且小于600℃，所以可以阻止在有機(jī)金屬原料的氣體的氣相中的反應(yīng)，阻止分解物的形成，可以使膜中的雜質(zhì)減少。并且可以通過(guò)阻止Pb的脫離和O的脫離能形成膜中缺陷少的PZT膜。并且因?yàn)樵谏鲜龅?工序中形成(111)取向的取向率高的PZT膜，所以在上述第二成膜工序中維持在上述第一工序中形成的PZT膜的(111)取向的取向率高地形成PZT膜，所以可以維持PZT膜中高的(111)取向率。
第1實(shí)施例接著作為實(shí)施例，用圖4A～4I說(shuō)明具有強(qiáng)電介質(zhì)電容器的半導(dǎo)體器件的制造方法。
首先參照?qǐng)D4A，在由Si構(gòu)成的基板11上形成元件分離膜12，形成被上述元件12分離的勢(shì)阱區(qū)域13，在上述勢(shì)阱區(qū)域13上形成低濃度雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域16A、16B和16C，再在上述低濃度雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域16A、16B和16C中分別形成高濃度雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域17A、17B和17C。
并且形成溝道區(qū)域14A，以被上述低濃度雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域16A、16B夾著的方式形成溝道區(qū)域14A，在上述溝道區(qū)域14A上形成柵極絕緣膜15A。在上述柵極絕緣膜15A上形成在側(cè)壁上形成有側(cè)壁絕緣膜20A和在上部上形成有絕緣膜19A的例如由多晶硅構(gòu)成的柵極電極18A，構(gòu)成MOS晶體管20A。
并且以被低濃度雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域16B、16C夾著的方式形成溝道區(qū)域14B，在上述溝道區(qū)域14B上形成絕緣膜15B。在上述柵極絕緣膜15B上，形成在側(cè)壁上形成有側(cè)壁絕緣膜20B、和在上部上形成有絕緣膜19B的例如由多晶硅構(gòu)成的柵極電極18B，構(gòu)成MOS晶體管20B。
再形成絕緣膜21，以便覆蓋上述元件隔離區(qū)域12、高濃度雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域17A、17B、17C、側(cè)壁絕緣膜20A、20B和絕緣膜19A、19B，再形成例如由氧化硅膜和磷玻璃膜構(gòu)成的層間絕緣膜22以覆蓋上述絕緣膜21。
在上述層間絕緣膜22上形成接點(diǎn)孔，形成具有阻擋膜23A′的接點(diǎn)插頭23A，具有阻擋膜23B′的接點(diǎn)插頭23B、和具有阻擋膜23C′的接點(diǎn)插頭23C，并分別電連接在上述高濃度雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域17A、17B和17C上。
為了在形成這樣的結(jié)構(gòu)的上述MOS晶體管20A、20B上的上述層間絕緣膜22上形成強(qiáng)電介質(zhì)電容器，首先，通過(guò)例如反應(yīng)性濺射成膜作為下部電極的Ti膜24和Ir膜25，在此，因?yàn)榘炎鳛镻ZT膜形成膜的底層的下部電極變成為Ir/Ti的結(jié)構(gòu)，所以可以使形成的PZT膜的(111)取向的形成變得容易。首先通過(guò)形成(111)取向容易的Ti形成Ti的(111)取向，借此使Ir的(111)取向形成變?nèi)菀住２⑶乙驗(yàn)镮r的(111)取向的晶格間隔的值與PZT的(111)取向的晶格間隔的值相近，所以使PZT的(111)取向形成變?nèi)菀?。并且，也可以將下部電極制成在Al氧化物膜上形成Ir膜的結(jié)構(gòu)。
接著，在圖4B的工序中，利用強(qiáng)電介質(zhì)膜的第1成膜工序通過(guò)MOCVD形成由例如PZT膜構(gòu)成的第1強(qiáng)電介質(zhì)膜26。這時(shí)用Pb(DPM)2作為含Pb的原料，用Zr(dmhd)4作為含Zr的原料，用Ti(O-iPr)2(DPM)2作為含Ti的原料。
使這些原料各自以3％摩爾比的濃度溶解在溶媒THF(氧雜環(huán)戊烷)中，變?yōu)橐后w原料，使該液體原料通過(guò)氣化器在260℃氣化后與氧混合形成原料氣體。再將該原料氣體通過(guò)例如噴頭結(jié)構(gòu)等原料供給系統(tǒng)供給到上述基板上。
將這時(shí)的含Pb的原料的流量設(shè)定為0.365ml/分，將含Zr原料的流量設(shè)定為0.196ml/分，將含Ti的原料的流量設(shè)定為0.175ml/分，進(jìn)行20秒成膜。
在此，通過(guò)使上述原料氣體在已加熱的上述基板11上熱分解形成PZT膜。將這時(shí)的成膜溫度設(shè)定大于等于600℃，在本實(shí)施方式的場(chǎng)合設(shè)定為620℃。因?yàn)樾纬傻腜ZT膜的成膜溫度大于等于600℃，所以如按圖2的說(shuō)明的那樣，形成的PZT膜的(111)的取向的取向率變高。
接著，在圖4C的工序中，與圖4中說(shuō)明的工序同樣地形成第2強(qiáng)電介質(zhì)膜27，形成由上述第1強(qiáng)電介質(zhì)膜26和該第2強(qiáng)電介體膜27構(gòu)成的強(qiáng)電介質(zhì)結(jié)構(gòu)40A。這時(shí)，將含Pb的原量的流量設(shè)定為0.376ml/分，將含Zr原料的流量設(shè)定為0.277ml/分，將含Ti的原料的流量設(shè)定為0.214ml/分，進(jìn)行420秒的成膜。
在此，通過(guò)在已加熱的上述基板11上加熱分解上述原料氣體形成PZT膜。這時(shí)的成膜溫度是設(shè)定在大于等于500℃且小于600℃，在本實(shí)施例的場(chǎng)合設(shè)定為例如500℃，這樣在第2成膜工序中，成膜溫度比第1成膜工序的低。
因此可以阻止上述原料氣體在氣相中分解，防止例如在氣相中顆粒和分解物等雜質(zhì)形成，防止該雜質(zhì)進(jìn)入形成的高電介質(zhì)膜中。從而使形成的高電介質(zhì)膜變成雜質(zhì)和顆粒少的高質(zhì)量的膜。
另外，因?yàn)槌赡囟鹊停钥梢苑乐估鏟b和O等從PZT膜中脫離，可以防止形成Pb虧損和O虧損這樣的結(jié)晶缺陷，從而形成結(jié)晶缺陷少的強(qiáng)電介質(zhì)膜。從而可以使形成的強(qiáng)電介質(zhì)膜的電特性良好，例如能將漏電流限制得很低。
并且，因?yàn)樵谏鲜鰪?qiáng)電介質(zhì)結(jié)構(gòu)40A中，因?yàn)樯鲜龅?強(qiáng)電介質(zhì)膜27比上述第1強(qiáng)電介質(zhì)膜26形成得厚，所以上述強(qiáng)電介質(zhì)結(jié)構(gòu)40A顯示與上述第2強(qiáng)電介質(zhì)膜27基本上相同的特性，形成為例如上述那樣的雜質(zhì)少，并且結(jié)晶缺陷少而漏電流小的等高品質(zhì)的強(qiáng)電介質(zhì)膜。
另外，因?yàn)樵谏鲜龅?成膜工序中，形成PZT膜的(111)取向的取向率高的第1強(qiáng)電介質(zhì)膜26，所以在該第1強(qiáng)電介質(zhì)膜26上形成的第2強(qiáng)電介質(zhì)膜27的(111)取向的取向率與該第1強(qiáng)電介質(zhì)膜26同樣的提高。
因此，盡管上述第2強(qiáng)電介質(zhì)膜27的成膜溫度是設(shè)定大于等于500℃且小于600℃這樣的低的溫度，但(111)的取向的取向率高。因此使第1強(qiáng)電介質(zhì)膜26和第2強(qiáng)電介質(zhì)膜27的(111)取向都提高，上述強(qiáng)電介質(zhì)結(jié)構(gòu)40A顯示出自發(fā)極化量大而優(yōu)良的強(qiáng)電介質(zhì)的特性。另外，用上述強(qiáng)電介質(zhì)結(jié)構(gòu)40A構(gòu)成的強(qiáng)電介質(zhì)電容器的抗刻印特性良好，用上述強(qiáng)電介質(zhì)結(jié)構(gòu)40A的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器的可靠性高。
另外，這樣一來(lái)，為使上述第2強(qiáng)電介質(zhì)膜27的(111)取向的取向率增加而必需將上述第1強(qiáng)電介質(zhì)膜26形成大于等于3nm。
在本實(shí)施例中形成的第1強(qiáng)電介質(zhì)膜26的厚度是5nm，第2強(qiáng)電介質(zhì)膜27的厚度是115nm，總共形成20nm的強(qiáng)電介質(zhì)膜。另外，如果分析形成的PZT膜的組成，則Pb(Zr+Ti)＝1.17、Zr(Zr+Ti)＝0.43。
接著在圖4D的工序中，通過(guò)例如反應(yīng)性濺射形成作為上部電極的氧化銥?zāi)?IrOX膜)28，其厚度為200nm。
接著，在圖4E的工序中，通過(guò)蝕刻上述IrOX膜28，第2強(qiáng)電介質(zhì)膜27，第1強(qiáng)電介質(zhì)膜26，Ir膜25和Ti膜24形成圖4E中所示的強(qiáng)電介質(zhì)電容器40。
上述強(qiáng)電介質(zhì)電容器40通過(guò)由上述Ti膜24和上述Ir膜25組成的下部電極、由上述第1強(qiáng)電介質(zhì)膜26和上述第2強(qiáng)電介質(zhì)膜27組成的上述強(qiáng)電介質(zhì)結(jié)構(gòu)40A和由上述IrOX膜28組成的上部電極構(gòu)成。上述強(qiáng)電介質(zhì)電容器40形成在上述接點(diǎn)插頭23A和23C上，上述Ti膜24以分別電連接在該上述接點(diǎn)插頭23A和23C上的方式構(gòu)成。
接著在圖4F的工序中，形成例如由PZT膜組成的保護(hù)膜29，以便覆蓋上述層間絕緣膜22和上述強(qiáng)電介質(zhì)電容器40。
接著，在圖4G的工序中，形成例如由氧化硅膜(SiO2膜)組成的層間絕緣膜30，以便覆蓋上述保護(hù)膜22，再通過(guò)CMP(化學(xué)機(jī)械研磨)平坦化形成的上述層間絕緣膜30。
接著，在圖4H的工序中，通過(guò)干蝕刻在平坦化的上述層間絕緣膜30的與上述接點(diǎn)插頭23對(duì)應(yīng)的部分上形成接點(diǎn)孔，在該接點(diǎn)孔上通過(guò)例如濺射形成Ti和TiN，形成TiN/Ti結(jié)構(gòu)的阻擋膜31A。
另外，在上述阻擋膜31A上形成由例如W(鎢)組成的接點(diǎn)插頭31。然后，通過(guò)CMP除去形成在上述層間絕緣膜30上的TiN/Ti和W，形成電連接在上述接點(diǎn)插頭23B上的上述連接插頭31。
接著，在圖4I的工序中，通過(guò)干蝕刻在上述層間絕緣膜30的與上述上部電極28的對(duì)應(yīng)部分上形成接點(diǎn)孔后，通過(guò)濺射形成由TiN/Ti組成的阻擋膜33A，再通過(guò)濺射形成由Al-Cu組成的配線部33，再在形成由TiN/Ti組成的阻擋膜33A后，通過(guò)蝕刻形成配線形狀來(lái)在上述層間絕緣膜30上形成配線層。
另外，在形成的該配線層上形成多層配線結(jié)構(gòu)，形成具有強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器的半導(dǎo)體器件50。
另外，雖然在本實(shí)施例中是就由PZT膜組成的強(qiáng)電介質(zhì)結(jié)構(gòu)40A描述的，但是即使用PbTiO3(PT)膜(PT膜)在與用PZT膜的場(chǎng)合同樣地形成強(qiáng)電介質(zhì)結(jié)構(gòu)40的場(chǎng)合，也能獲得與本實(shí)施例中上述的場(chǎng)合同樣的結(jié)果。并且也可以用層疊PZT膜和PT膜的結(jié)構(gòu)的膜。
另外，因?yàn)榈?成膜工序的溫度是小于等于600℃這樣低的溫度，所以加在半導(dǎo)體器件50上的熱量小。因此不會(huì)對(duì)半導(dǎo)體器件例如上述高濃度雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域17A～17C的雜質(zhì)擴(kuò)散狀態(tài)產(chǎn)生影響。
另外，雖然在圖4C的工序中，將形成第2強(qiáng)電介質(zhì)膜27的成膜溫度設(shè)定大于等于500℃且小于600℃，但是也可以變更成膜溫度，將其設(shè)定為大于等于400℃且小于500℃。這時(shí)如圖2的說(shuō)明中所述那樣，形成的第2強(qiáng)電介質(zhì)膜27變成非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。為此，在圖4C的第2成膜工序后，用追加通過(guò)加熱被例如光退火(ランプアニ一ル)等方法形成的第2強(qiáng)電介質(zhì)膜進(jìn)行結(jié)晶化的工序，在本實(shí)施例的圖4C中，可以得到與將成膜溫度設(shè)定大于等于500℃且小于600℃，形成第2強(qiáng)電介質(zhì)膜的場(chǎng)合同樣的效果。
這樣，形成非晶質(zhì)的PZT膜后，通過(guò)退火進(jìn)行結(jié)晶化的場(chǎng)合，與通過(guò)在高溫下成膜形成PZT膜結(jié)晶化的PZT膜的場(chǎng)合相比，縮短達(dá)到高溫的時(shí)間，所以使加在基板上的熱量少，從而具有例如由熱引起MOS晶體管的半導(dǎo)體器件的損壞少的優(yōu)點(diǎn)。
這是在配線尺寸變成100nm以下場(chǎng)合下特別有用的技術(shù)，具體地說(shuō)，因?yàn)楫?dāng)配線尺寸變成100nm以下時(shí)，在例如形成MOS晶體管的雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域時(shí)的熱擴(kuò)散溫度必需小于等于600℃，所以對(duì)通過(guò)這樣小于等于600℃的熱擴(kuò)散形成的雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域不產(chǎn)生影響的強(qiáng)電介質(zhì)電容器的形成方法是有用的。
在圖5中示出了對(duì)第1實(shí)施例中記載的強(qiáng)電介質(zhì)結(jié)構(gòu)40A的取向性的分析結(jié)果。圖5是由PZT膜構(gòu)成的上述強(qiáng)電介質(zhì)結(jié)構(gòu)40A的X射線分析曲線。在圖5中示出了作為將上述第2強(qiáng)電介質(zhì)膜27的成膜溫度設(shè)定為500℃時(shí)的結(jié)果的實(shí)驗(yàn)F2、和作為將上述第2強(qiáng)電介質(zhì)膜27成膜溫度設(shè)定為550℃時(shí)結(jié)果的實(shí)驗(yàn)F3，為了比較起見(jiàn)，而將上述第1強(qiáng)電介質(zhì)26和第2強(qiáng)電介質(zhì)27的成膜溫度都為620℃時(shí)的結(jié)果F1一并記入。
參照?qǐng)D5，上述實(shí)驗(yàn)E2和E3是表示與將成膜溫度設(shè)定為620℃的上述實(shí)驗(yàn)E1相同的結(jié)果，分別表示PZT膜中的(111)取向的取向率達(dá)到90％以上這樣高的值。
因此，在由第1強(qiáng)電介質(zhì)膜和第2強(qiáng)電介質(zhì)膜構(gòu)成的強(qiáng)電介質(zhì)結(jié)果中，只要將第1強(qiáng)電介質(zhì)膜的成膜溫度設(shè)定為大于等于600℃，則雖然將第2強(qiáng)電介質(zhì)膜的成膜溫度設(shè)定小于600℃時(shí)，也能使PZT膜的(111)取向的取向率增加，與在大于等于600℃形成PZT膜同樣能使(111)取向的取向率達(dá)到90％以上。能形成顯示優(yōu)良的強(qiáng)電介質(zhì)特性的強(qiáng)電介質(zhì)的結(jié)構(gòu)。
第2實(shí)施例接著，作為第2實(shí)施例，在圖6中示出了上述第1實(shí)施例的具有平面構(gòu)造的強(qiáng)電介質(zhì)電容器的半導(dǎo)體器件50A。在圖中，在前面說(shuō)明的部分附加相同的參考符號(hào)，省略其說(shuō)明。
參照?qǐng)D6，在上述層間絕緣膜22上形成由構(gòu)成下部電極的氧化物膜(AlXOY膜)40和Ir膜41組成的具有Ir/AlXOY結(jié)構(gòu)的下部電極。
在上述Ir膜41上形成由例如PZT膜組成的上述第1強(qiáng)電介質(zhì)膜26，在上述第1強(qiáng)電介質(zhì)膜26上形成第2強(qiáng)電介質(zhì)膜27′，形成由第1強(qiáng)電介質(zhì)膜26和第2強(qiáng)電介質(zhì)膜27′組成的強(qiáng)電介質(zhì)結(jié)構(gòu)40A′。
另外，在上述第2強(qiáng)電介質(zhì)膜27′上形成由氧化銥?zāi)?IrOX膜)44組成的上部電極。這樣在上述層間絕緣膜22上設(shè)置由上述AlXOY膜40、Ir膜41、強(qiáng)電介質(zhì)結(jié)構(gòu)40A′和IrOX膜44構(gòu)成的強(qiáng)電介質(zhì)電容器40′。
為了覆蓋上述強(qiáng)電介質(zhì)電容器40′和上述層間絕緣膜22，而形成絕緣膜45，又為了覆蓋該絕緣膜45的全部而形成層間絕緣膜48。在與上述絕緣膜45和層間絕緣膜48的上述接點(diǎn)插頭13的對(duì)應(yīng)部分上形成接點(diǎn)孔，在該接點(diǎn)孔上形成電連接在上述接點(diǎn)插頭13B上的配線部46。
在與上述層間絕緣膜45的上述接點(diǎn)插頭13對(duì)應(yīng)的部分上形成接點(diǎn)孔，在該接點(diǎn)孔上形成例如由TiN組成的配線部47。形成上述配線部47，以使其電連接在上述接點(diǎn)插頭13上，并且在上述絕緣膜45上彎曲地設(shè)置，并連接在上述IrOX膜44上。
接著根據(jù)圖7A～7A對(duì)圖6中所示的上述半導(dǎo)體器件50A的上述強(qiáng)電介質(zhì)結(jié)構(gòu)40′的形成方法進(jìn)行說(shuō)明，但對(duì)圖中前面已說(shuō)明的部分附加同一參照符號(hào)，省略其說(shuō)明。
首先，在圖7的工序中，通過(guò)例如濺射法在上述層間絕緣模22上形成上述AlXOY膜40，接著在上述AlXOY膜40上形成上述Ir膜41。
接著，在圖7B的工序中，在上述Ir膜41上，與圖4B中所示的場(chǎng)合相同地按照強(qiáng)電介質(zhì)的第1成膜工序通過(guò)MOCVD形成由例如PZT膜組成的第1強(qiáng)電介質(zhì)膜26。這時(shí)用Pb(DPM)2作為含Pb的原料，用Zr(dmhd)4作為含Ir的原料，用Ti(O-iPr)2(DPM)2作為含Ti的原料。
使這些原料各自按照摩爾比3％的濃度溶解在溶劑THF(氧雜環(huán)戊烷)中變?yōu)橐后w原料，使該液體原料通過(guò)氣化器在260℃氣化與氧混合后形成原料氣體。再通過(guò)例如噴頭結(jié)構(gòu)等原料氣體的供給系統(tǒng)供給到上述基板11上。
這時(shí)將含Pb的原料的流量設(shè)定為0.365ml/分，將含Zr的原料的流量設(shè)定為0.196ml/分，將含Ti的原料設(shè)定為0.175ml/分，將含Ti的原料的流量設(shè)定為0.175ml/分，進(jìn)行20秒的成膜。
在此，通過(guò)使上述原料氣體在已加熱的上述基板11上熱分解來(lái)形成PZT膜。這時(shí)的成膜溫度設(shè)定為大于等于600℃，在本實(shí)施例中例如設(shè)定為620℃。因?yàn)樾纬傻腜ZT膜的成膜溫度是在大于等于600℃這樣的高溫區(qū)域，所以形成的PZT膜的(111)取向的取向率提高。
接著，在圖7C的工序中與圖4C中所說(shuō)明的工序同樣地形成第2強(qiáng)電介質(zhì)膜27′，形成由上述第1強(qiáng)電介質(zhì)膜26和該第2強(qiáng)電介質(zhì)膜27組成的強(qiáng)電介質(zhì)結(jié)構(gòu)40A′。這時(shí)將含Pb的原料的流量設(shè)定為0.11ml/分，將含Zr的原料的流量設(shè)定為0.02ml/分，將含Ti的原料的流量設(shè)定為0.5ml/分，進(jìn)行1800秒的成膜。
在此，通過(guò)使上述原料氣體在已加熱的上述基板11上熱分解來(lái)形成PZT膜。但是在這時(shí)的成膜溫度設(shè)定為大于等于400℃且小于500℃，在本實(shí)施例中設(shè)定為400℃，這樣一來(lái)，在第2成膜工序中比在第1成膜工序的成膜溫度低，形成的PZT膜變成非晶質(zhì)。
從而可以阻止上述原料氣體在氣相中分解，防止例如在氣相中形成顆粒和分解物等雜質(zhì)，防止該雜質(zhì)進(jìn)入到形成的高電介質(zhì)膜中，從而使形成的強(qiáng)電介質(zhì)膜成為雜質(zhì)和顆粒少的高質(zhì)量的膜。
由于上述第2強(qiáng)電介質(zhì)膜27′是非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，所以必需通過(guò)例如光退火進(jìn)行結(jié)晶化。例如通過(guò)進(jìn)行在氧氣氛中使上述基板11達(dá)到750℃維持60秒的退火，進(jìn)行上述強(qiáng)電介質(zhì)膜27′的結(jié)晶化處理。
因?yàn)檫@樣形成非晶質(zhì)的PZT膜后通過(guò)退火進(jìn)行結(jié)晶化的場(chǎng)合與通過(guò)在高溫下成膜PZT膜形成結(jié)晶化的PZT膜的場(chǎng)合相比，可以縮短升到高溫的時(shí)間，所以加在基板上的熱量少，從而具有因熱對(duì)例如MOS晶體管等半導(dǎo)體器件引起的熱損壞少的優(yōu)點(diǎn)。
這是特別在配線尺寸小于等于100nm的場(chǎng)合有用的技術(shù)。具體地說(shuō)，如果配線尺寸小于等于100nm，則因?yàn)楸匦枋剐纬蒑OS晶體管的雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域時(shí)的熱擴(kuò)散溫度為小于等于600℃，所以這樣不會(huì)對(duì)通過(guò)小于等于600℃的熱擴(kuò)散形成的雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域產(chǎn)生影響的強(qiáng)電介質(zhì)的電容器的形成方法是有用的。
另外，由于在基板上加的熱量少，所以可以防止例如Pb和O等從PZT膜中脫離，防止形成Pb虧損和O虧損引起的這樣的結(jié)晶缺陷，借此可以形成結(jié)晶缺陷少的強(qiáng)電介質(zhì)膜。從而可以使形成的強(qiáng)電介質(zhì)膜的電特性良好，可以使例如漏電流值降低。
另外，在上述強(qiáng)電介質(zhì)結(jié)構(gòu)40A′中，因?yàn)樯鲜龅?強(qiáng)電介質(zhì)膜27′比上述第1強(qiáng)電介質(zhì)膜26形成得厚，所以顯示出與上述第2強(qiáng)電介質(zhì)膜27′基本上相同的特性，形成例如像上述那樣的雜質(zhì)少，并且結(jié)晶缺陷少和漏電流小等高質(zhì)量的強(qiáng)電介質(zhì)膜。
另外，因?yàn)樵谏鲜龅?成膜工序中，形成PZT膜的(111)取向的取向率高的第1強(qiáng)電介質(zhì)膜26，所以在該第1強(qiáng)電介質(zhì)膜26上形成的第2強(qiáng)電介質(zhì)膜27′的(111)取向的取向率與該第1強(qiáng)電介質(zhì)膜26同樣是高的。從而使上述強(qiáng)電介質(zhì)結(jié)構(gòu)體40A′顯示出自發(fā)極化量大，殘余極化量少的等優(yōu)良的強(qiáng)電介質(zhì)的特性。另外，用上述強(qiáng)電介質(zhì)結(jié)構(gòu)40A′構(gòu)成的強(qiáng)電介質(zhì)電容器的抗刻印性良好。
另外，如上所述，為了使上述第2強(qiáng)電介質(zhì)膜27′的(111)取向的取向率增大，而必需使上述第1強(qiáng)電介質(zhì)膜26的厚度形成為大于等于3nm。
在按本實(shí)施例形成的第1強(qiáng)電介質(zhì)膜26是5nm，第2強(qiáng)電介質(zhì)層27′是115nm，總計(jì)形成120nm的強(qiáng)電介質(zhì)膜。另外，如果檢查形成的PZT膜的組成，則Pb(Zr+Ti)＝1.14、Zr(Zr+Ti)＝0.35。
接著，在圖7D的工序中，通過(guò)例如反應(yīng)性濺射形成作為上部電極的氧化銥?zāi)?IrOX膜)44，其厚度為200nm。
接著，在圖7E的工序中，通過(guò)蝕刻上述IrOX膜44、第2強(qiáng)電介質(zhì)膜27′、第1強(qiáng)電介質(zhì)膜26、Ir膜41和IrOX膜40，形成圖7E中所示的強(qiáng)電介質(zhì)電容器40′。
然后，通過(guò)形成圖6中所示的絕緣膜45、配線部46、47和層間絕緣膜48，形成上述半導(dǎo)體器件50A。
如本實(shí)施例中所示那樣，本發(fā)明既可以適用于具有平面結(jié)構(gòu)的強(qiáng)電介質(zhì)電容器的半導(dǎo)體器件，又可以適用于立體層疊結(jié)構(gòu)的強(qiáng)電介質(zhì)電容器。
另外，雖然在實(shí)施例中是就由PZT膜構(gòu)成的強(qiáng)電介質(zhì)結(jié)構(gòu)40A描述的，但是用PbTiO3(PT)膜且與用PZT膜的場(chǎng)合同樣地形成強(qiáng)電介質(zhì)結(jié)構(gòu)40A的場(chǎng)合下，也能獲得與本實(shí)施例中描述的場(chǎng)合同樣的結(jié)果，并且也可以用層疊PZT膜和PT膜的結(jié)構(gòu)。
雖然以上是就優(yōu)選的實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的，但本發(fā)明不受上述特定的實(shí)施例的限定，在權(quán)利要求書(shū)范圍所記載的要旨內(nèi)可以有各種變型、變更。
產(chǎn)業(yè)上可利用性按照本發(fā)明，在形成包含半導(dǎo)體器件的強(qiáng)電介質(zhì)電容器的PZT或PT的強(qiáng)電介質(zhì)結(jié)構(gòu)的場(chǎng)合，通過(guò)把由第1成膜工序形成該強(qiáng)電介質(zhì)膜的第1強(qiáng)電介質(zhì)膜與由第2成膜工序形成的第2強(qiáng)電介質(zhì)膜層疊起來(lái)形成該強(qiáng)電介質(zhì)結(jié)構(gòu)。在上述第1成膜工序中，將上述第1強(qiáng)電介質(zhì)膜的成膜溫度設(shè)定大于等于600℃。因此，使在上述第1強(qiáng)電介質(zhì)膜的(111)取向的取向率增加，從而可以使在上述第2工序中形成的上述第2強(qiáng)電介質(zhì)膜的(111)取向的取向率增加。
因此，即使在上述第2成膜工序中能使強(qiáng)電介質(zhì)膜的膜中雜質(zhì)和膜中的結(jié)晶缺陷減少的成膜溫度小于600℃的條件下，也能使第2強(qiáng)電介質(zhì)膜的(111)取向的取向率增大。從而能使由上述第1強(qiáng)電介質(zhì)膜和第2強(qiáng)電介質(zhì)膜形成的上述強(qiáng)電介質(zhì)結(jié)構(gòu)的(111)取向的取向率提高，強(qiáng)電介質(zhì)特性優(yōu)良，并且膜中的雜質(zhì)和結(jié)晶缺陷少，所以可以形成高質(zhì)量的強(qiáng)電介質(zhì)電容器。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，是包括強(qiáng)電介質(zhì)電容器的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，具有形成上述強(qiáng)電介質(zhì)電容器的下部電極的下部電極形成工序，在上述下部電極上通過(guò)使用有機(jī)金屬原料的氣相沉積法形成主要具有(111)取向的第1強(qiáng)電介質(zhì)膜的第1成膜工序，在上述第1強(qiáng)電介質(zhì)膜上通過(guò)使用有機(jī)金屬原料的氣相沉積法形成主要具有(111)取向的第2強(qiáng)電介質(zhì)膜的第2成膜工序，以及在上述第2強(qiáng)電介質(zhì)膜上形成上部電極的上部電極形成工序；上述第1強(qiáng)電介質(zhì)膜和第2強(qiáng)電介質(zhì)膜包含Pb(ZrX，Ti1-X)O3(PZT)或PbTiO3(PT)，上述第1成膜工序的成膜溫度大于等于600℃。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于上述第2成膜工序的成膜溫度大于等于500℃且小于600℃。
3.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于上述第1強(qiáng)電介質(zhì)膜的膜厚大于等于3nm。
4.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于由上述第1強(qiáng)電介質(zhì)膜和第2強(qiáng)電介質(zhì)膜形成的強(qiáng)電介質(zhì)結(jié)構(gòu)的結(jié)晶的(111)取向的取向率大于等于90％。
5.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于上述上部電極和下部電極包含Ir。
6.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于上述下部電極包含在Ti膜上形成有Ir膜的結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于上述下部電極包含在Al氧化物膜上形成有Ir膜的結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于上述第2成膜工序的成膜溫度大于等于400℃且小于500℃。
9.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于在上述第2成膜工序后，具有使上述第2強(qiáng)電介質(zhì)膜結(jié)晶化的結(jié)晶化工序。
10.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于在上述結(jié)晶化工序中，通過(guò)光退火進(jìn)行使上述第2強(qiáng)電介質(zhì)膜結(jié)晶化的處理。
11.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于上述第1強(qiáng)電介質(zhì)膜的膜厚大于等于3nm。
12.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于由上述第1強(qiáng)電介質(zhì)膜和第2強(qiáng)電介質(zhì)膜形成的強(qiáng)電介質(zhì)結(jié)構(gòu)的結(jié)晶的(111)取向的取向率大于等于90％。
13.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于上述上部電極和下部電極包含Ir。
14.如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于上述下部電極包含在Ti膜上形成有Ir膜的結(jié)構(gòu)。
15.如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于上述下部電極包含在Al氧化物膜上形成有Ir膜的結(jié)構(gòu)。
16.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于在上述第1成膜工序和第2成膜工序中使用的有機(jī)金屬原料包含Pb(DPM)2。
17.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于在上述第1成膜工序和第2成膜工序中使用的有機(jī)金屬原料包含Zr(dmhd)4。
18.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于在上述第1成膜工序和第2成膜工序中使用的有機(jī)金屬原料包含Ti(O-iPr)2(DPM)2。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，該制造方法在制造具有用強(qiáng)電介質(zhì)電容器的存儲(chǔ)器的半導(dǎo)體器件的場(chǎng)合，既能通過(guò)控制強(qiáng)電介質(zhì)膜的取向性維持該強(qiáng)電介質(zhì)膜的良好的強(qiáng)電介質(zhì)特性，又能使該強(qiáng)電介質(zhì)膜的膜中雜質(zhì)和膜中的結(jié)晶缺陷減少的半導(dǎo)體器件。因此由形成第1強(qiáng)電介質(zhì)層的第1成膜工序和在上述第1強(qiáng)電介質(zhì)層的上面形成第2強(qiáng)電介質(zhì)層的第2成膜工序組成，上述第1成膜工序中的成膜溫度大于等于600℃。
文檔編號(hào)H01L27/115GK1714453SQ03825629
公開(kāi)日2005年12月28日 申請(qǐng)日期2003年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月6日
發(fā)明者堀井義正, 中林正明, 倉(cāng)澤正樹(shù), 中村亙, 高井一章, 能代英之, 梅宮茂良 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社