專利名稱：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般說(shuō)來(lái)涉及半導(dǎo)體器件，更特定地說(shuō)，涉及具有電容器的半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著半導(dǎo)體器件，特別是DRAM(動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)的結(jié)構(gòu)的微細(xì)化，多采用相對(duì)于存儲(chǔ)單元的投影面積能夠增大電容器的實(shí)際有效面積的圓筒形電容器結(jié)構(gòu)。該圓筒形電容器結(jié)構(gòu)具有包括形成為圓筒狀的下部電極、覆蓋下部電極的表面的電介質(zhì)膜和上部電極的疊層結(jié)構(gòu)。具有這種圓筒形電容器結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件作為現(xiàn)有技術(shù)例如已在特開2002-76141號(hào)公報(bào)中公開。
在上述文獻(xiàn)中公開的現(xiàn)有的半導(dǎo)體器件具備半導(dǎo)體襯底；在半導(dǎo)體襯底上形成的、具有抵達(dá)半導(dǎo)體襯底的主表面的接觸孔的層間絕緣膜；充填接觸孔的一部分的栓多晶硅膜；充填接觸孔的剩余部分的阻擋層金屬膜；在層間絕緣膜的頂面上與阻擋層金屬膜相接觸地形成的圓筒狀下部電極；在下部電極上形成的TaON膜；以及在TaON膜上形成的上部電極。下部電極由釕(Ru)形成。由下部電極、TaON膜和上部電極構(gòu)成電容器。阻擋層金屬膜以阻擋層金屬膜的頂面與層間絕緣膜的頂面為同一平面的方式形成。
接著，說(shuō)明上述半導(dǎo)體器件的制造方法。在半導(dǎo)體襯底上的層間絕緣膜上形成使半導(dǎo)體襯底的主表面的一部分露出的接觸孔。在接觸孔中依次埋入栓多晶硅和層疊了作為阻擋層金屬膜的鈦(Ti)/氮化鈦的金屬膜。蒸鍍覆蓋層間絕緣膜頂面和阻擋層金屬膜頂面的頂蓋氧化物膜。為了限定電容器的區(qū)域，將頂蓋氧化物膜構(gòu)制成使阻擋層金屬膜頂面和層間絕緣膜頂面的一部分露出的圖形。
在已構(gòu)制成圖形的頂蓋氧化物膜的整個(gè)面上蒸鍍作為下部電極的釕膜。用化學(xué)機(jī)械研磨法(CMP)研磨釕膜使頂蓋氧化物膜的頂面露出。由此，形成由釕構(gòu)成的圓筒狀的下部電極。除掉頂蓋氧化物膜。在下部電極上形成介電常數(shù)高的TaON膜。在TaON膜上形成上部電極。
為了對(duì)具有這種圓筒形電容器的半導(dǎo)體器件進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)微細(xì)化，需要增高電容器的高度，確保電容器的容量。因此，存在電容器的高寬比增大的趨勢(shì)，下部電極被形成高而細(xì)的形狀。
但是，當(dāng)下部電極形成細(xì)的形狀時(shí)，下部電極與阻擋層金屬膜和層間絕緣膜的接觸面積減小，兩者的密接性降低。因此，從形成上述下部電極并除掉頂蓋氧化物膜的工序到在下部電極上依次形成TaON膜和上部電極的工序，存在下部電極從阻擋層金屬膜的頂面和層間絕緣膜的頂面剝落、坍塌的危險(xiǎn)。
另外，為了增加電容器的容量，對(duì)下部電極使用了金屬。但是，同多晶硅與多晶硅之間的密接性相比較，多晶硅與金屬的密接性降低。因此，當(dāng)不使用阻擋層金屬膜在栓多晶硅膜上直接形成由釕構(gòu)成的下部電極時(shí)，下部電極坍塌的可能性更加增大。于是，當(dāng)在半導(dǎo)體器件的制造工序中下部電極這樣一坍塌，就成了電容器的工作不正?；蛘呦噜徑拥碾娙萜髦g的短路的原因，存在下部電極成為異物，對(duì)半導(dǎo)體器件產(chǎn)生不良影響的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于解決上述課題，借助于在實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體器件微細(xì)化的同時(shí)，得到所希望的電容器結(jié)構(gòu)，以此提供可靠性高的半導(dǎo)體器件。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件具備具有主表面的半導(dǎo)體襯底；具有頂面和抵達(dá)半導(dǎo)體襯底的孔、在半導(dǎo)體襯底的主表面上形成的層間絕緣膜；具有側(cè)面和與該側(cè)面相連的頂面、對(duì)孔進(jìn)行充填的導(dǎo)電膜；與導(dǎo)電膜的頂面和側(cè)面接觸的下部電極；在下部電極上形成的電介質(zhì)膜；以及在電介質(zhì)膜上形成的上部電極。導(dǎo)電膜所具有的頂面設(shè)置在距半導(dǎo)體襯底的主表面的距離比從半導(dǎo)體襯底的主表面到層間絕緣膜的頂面的距離大的位置上。
本發(fā)明的上述目的和其它目的、特征、方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合附圖可以理解的本發(fā)明的下面的詳細(xì)說(shuō)明中能夠了解。
圖1是示出本發(fā)明實(shí)施例1的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖2至圖9是示出圖1中所示的半導(dǎo)體器件的制造方法的工序的剖面圖。
圖10是示出本發(fā)明實(shí)施例2的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖11是示出本發(fā)明實(shí)施例3的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖12是示出本發(fā)明實(shí)施例4的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖13至圖15是示出圖12中所示的半導(dǎo)體器件的制造方法的工序的剖面圖。
圖16是示出本發(fā)明實(shí)施例5的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖17是示出本發(fā)明實(shí)施例6的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖18至圖21是示出圖17中所示的半導(dǎo)體器件的制造方法的工序的剖面圖。
圖22是示出本發(fā)明實(shí)施例7的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖23是示出本發(fā)明實(shí)施例8的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖24是示出本發(fā)明實(shí)施例9的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖25是示出本發(fā)明實(shí)施例10的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖26至圖30是示出圖25中所示的半導(dǎo)體器件的制造方法的工序的剖面圖。
圖31是示出本發(fā)明實(shí)施例11的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖32是示出本發(fā)明實(shí)施例12的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖33是示出本發(fā)明實(shí)施例13的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖34是示出本發(fā)明實(shí)施例14的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖35是從上方觀看圖34中所示的下部電極的斜視圖。
圖36至圖42是示出圖34中所示的半導(dǎo)體器件的制造方法的工序的剖面圖。
圖43是示出從圖42中的箭頭XLIII所示方向觀看到的下部電極和絕緣膜的平面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)參照
本發(fā)明的實(shí)施例。
實(shí)施例1參照?qǐng)D1，半導(dǎo)體器件具備由形成為圓筒形狀的下部電極13、沿下部電極13表面形成的電介質(zhì)膜14和以覆蓋電介質(zhì)膜14的方式形成的上部電極15構(gòu)成的圓筒形電容器。
在硅襯底1的主表面1a上隔著由氧化硅膜構(gòu)成的柵絕緣膜3a和3b，隔開規(guī)定的間隔形成柵電極4a和4b。柵電極4a和4b由將多晶硅/硅化鎢(WSi)自下而上依次成膜的疊層膜形成。也可由多晶硅/氮化鎢(WN)/鎢(W)，或者多晶硅/氮化鈦(TiN)/鎢的疊層膜形成柵電極4a和4b。在位于柵電極4a與4b之間的硅襯底1的主表面1a上形成n型雜質(zhì)區(qū)2。在柵電極4a和4b的頂面上形成由氮化硅膜構(gòu)成的絕緣膜掩模5a和5b。
層間絕緣膜6以覆蓋硅襯底1的主表面1a以及絕緣膜掩模5a和5b的頂面的方式形成。層間絕緣膜6由氧化硅膜構(gòu)成，例如自下而上依次層疊TEOS(原硅酸乙酯)/BPTEOS(硼磷原硅酸乙酯)/TEOS。在層間絕緣膜6中形成抵達(dá)雜質(zhì)區(qū)2的接觸孔7。在接觸孔7中充填摻雜的多晶硅，形成栓電極8。栓電極8以栓電極8的頂面與層間絕緣膜6的頂面6a為同一平面的方式形成。
在層間絕緣膜6的頂面6a上形成由氮化鉭(TaN)構(gòu)成的阻擋層金屬膜10并使其與栓電極8接觸。阻擋層金屬膜10完全覆蓋栓電極8的頂面。也可以用鈦(Ti)、鉭(Ta)、氮化鈦(TiN)、鎢化鈦(TiW)、氮化鎢(WN)、氮化鈦鎢(TiWN)、氮化鋯(ZrN)或氮氧化鈦(TiON)等形成阻擋層金屬膜10。另外，也可以用自下而上依次層疊鈦/氮化鈦，或鈦/氮化鈦/鈦，或氮化鉭/鉭的疊層膜形成阻擋層金屬膜10。阻擋層金屬膜10具有與硅襯底1的主表面1a平行、并且位于比層間絕緣膜6的頂面6a高的頂面10a和從頂面10a向?qū)娱g絕緣膜6的頂面6a延伸的側(cè)面10b。由栓電極8和阻擋層金屬膜10構(gòu)成導(dǎo)電膜11。
在層間絕緣膜6的頂面6a上形成具有在與阻擋層金屬膜10的側(cè)面10b隔開距離的位置上開口的孔的刻蝕終止膜12?？涛g終止膜12用氮化硅膜形成。在層間絕緣膜6的頂面6a上形成由釕(Ru)構(gòu)成的下部電極(存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn))13。下部電極13與阻擋層金屬膜10的頂面10a和側(cè)面10b以及層間絕緣膜6的頂面6a的一部分接觸而形成。下部電極13以?shī)A住阻擋層金屬膜10的側(cè)面10b的形狀而被設(shè)置。下部電極13呈向上方開口的圓筒形狀，該圓筒形狀部分向離開硅襯底1的主表面1a的方向延伸而形成。也可以由鉑(Pt)、銦(In)、金(Au)或銀(Ag)等形成下部電極13。
以覆蓋下部電極13和刻蝕終止膜12的方式形成由Ta2O5構(gòu)成的電介質(zhì)膜14。以覆蓋電介質(zhì)膜14的方式形成由釕構(gòu)成的上部電極(單元板極)15。另外，也可以由SiO2、SiN、BST((Ba、Sr)TiO3)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鉿(HfO2)或鈦酸鋯酸鉛(PZT)形成電介質(zhì)膜14。另外，也可以由氮化鈦(TiN)、鉑(Pt)、銥(Ir)、銅(Cu)、銀(Ag)或金(Au)形成上部電極15。在這種場(chǎng)合，就代表性的情況而言，電介質(zhì)膜14和上部電極15可以按Ta2O5/TiN，BST/Pt，或PZT/Pt的組合而被使用。
與由多晶硅形成下部電極13的情形相比，這樣通過(guò)由金屬形成下部電極13可以增加電容器的容量，其理由如下即，由于電介質(zhì)膜一般由氧化物膜類的材料構(gòu)成，所以在對(duì)下部電極使用多晶硅的場(chǎng)合，在電介質(zhì)膜形成時(shí)下部電極的表面被氧化。由于該被氧化了的下部電極的部分起電介質(zhì)膜的作用，所以電介質(zhì)膜的有效膜厚變厚。已知電容器的容量與電介質(zhì)膜的膜厚成反比，因而電容器的容量減小。與此相對(duì)照，若由金屬形成下部電極13，可以防止這種弊端。另外，由于釕的氧化物也是導(dǎo)電膜，鉑難以被氧化，所以對(duì)下部電極使用釕和鉑的情形特別受重視。
另外，在本實(shí)施例中，在下部電極13與栓電極8之間夾有阻擋層金屬膜。在不設(shè)置阻擋層金屬膜10的場(chǎng)合，下部電極13與栓電極8直接接觸，因此，金屬與多晶硅的反應(yīng)成為了問(wèn)題。即，當(dāng)在金屬與多晶硅接觸的狀態(tài)下加熱至高溫時(shí)，在其界面發(fā)生反應(yīng)，形成金屬硅(金屬硅化物)。一般說(shuō)來(lái)，金屬吸取硅，在多晶硅(栓電極8)中形成缺陷或空洞。若這樣地在栓電極8的與下部電極13的接觸面上形成缺陷或空洞，則栓電極8與下部電極13的接觸面積縮小，兩者的密接性降低。另外，還產(chǎn)生下部電極13與栓電極8之間的接觸電阻增大的問(wèn)題。
為防止以上的弊端，在本實(shí)施例中設(shè)置了阻擋層金屬膜10，但在不設(shè)置阻擋層金屬膜10的場(chǎng)合，也可應(yīng)用本發(fā)明。這時(shí)，可以以栓電極8的頂面設(shè)置在比層間絕緣膜6的頂面6a高的位置上的方式形成栓電極8，以覆蓋該栓電極8的方式形成下部電極13。
本發(fā)明實(shí)施例1的半導(dǎo)體器件具備具有主表面1a的作為半導(dǎo)體襯底的硅襯底1；具有頂面6a和作為抵達(dá)硅襯底1的孔的接觸孔7、在硅襯底1的主表面1a上形成的層間絕緣膜6；具有側(cè)面10b和與該側(cè)面10b相連的頂面10a、充填接觸孔7的導(dǎo)電膜11；與導(dǎo)電膜11的頂面10a和側(cè)面10b接觸的下部電極13；在下部電極13上形成的電介質(zhì)膜14；以及在電介質(zhì)膜14上形成的上部電極15。導(dǎo)電膜11所具有的頂面10a設(shè)置在距硅襯底1的主表面1a的距離大于從硅襯底1的主表面1a到層間絕緣膜6的頂面6a的距離的位置上。
導(dǎo)電膜11與下部電極13接觸而形成，它包含作為阻擋層金屬層的阻擋層金屬膜10，該阻擋層金屬層含有作為從由鈦、鉭、氮化鈦、氮化鉭、鎢化鈦、氮化鎢、氮化鈦鎢、氮化鋯和氮氧化鈦構(gòu)成的組中選出的至少一種成分的氮化鉭。下部電極13包含作為金屬的釕。
另外，在本實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件雖具備圓筒形電容器，但本發(fā)明不限于此。本發(fā)明尤其可以應(yīng)用于具有高寬比(電極高度/電極寬度)在1以上的下部電極的半導(dǎo)體器件。
現(xiàn)利用圖1至圖9說(shuō)明圖1中所示的半導(dǎo)體器件的制造方法。
參照?qǐng)D2，在硅襯底1的主表面1a上形成膜厚為數(shù)nm左右的氧化硅膜。在其上依次層疊多晶硅膜和硅化鎢膜。再在其上形成氮化硅膜。形成具有規(guī)定形狀的開口圖形的、未圖示的抗蝕劑膜。以該抗蝕劑膜作為掩模對(duì)氮化硅膜進(jìn)行刻蝕，形成絕緣膜掩模5a和5b。以絕緣膜掩模5a和5b作為掩模對(duì)多晶硅膜和硅化鎢膜進(jìn)行刻蝕，隔著柵絕緣膜3形成規(guī)定形狀的柵電極4a和4b。以絕緣膜掩模5a和5b作為掩模對(duì)硅襯底1的主表面1a注入磷或砷等雜質(zhì)，形成n型雜質(zhì)區(qū)2。
參照?qǐng)D3，以覆蓋硅襯底1的主表面1a以及絕緣膜掩模5a和5b的頂面的方式依次淀積TEOS、BPTEOS和TEOS，形成由氧化硅膜構(gòu)成的層間絕緣膜6。在層間絕緣膜6的頂面6a上形成具有規(guī)定形狀的開口圖形的、未圖示的抗蝕劑膜。以該抗蝕劑膜作為掩模對(duì)層間絕緣膜6進(jìn)行刻蝕，形成抵達(dá)雜質(zhì)區(qū)2的接觸孔7。以充填接觸孔7、覆蓋層間絕緣膜6的頂面6a的方式淀積摻雜的多晶硅膜。用化學(xué)機(jī)械研磨法(CMP)或深刻蝕法除掉該摻雜的多晶硅膜，直至層間絕緣膜6的頂面6a露出為止，在接觸孔7中留下?lián)诫s的多晶硅膜。據(jù)此，在接觸孔7中形成栓電極8。
參照?qǐng)D4和圖5，為了形成阻擋層金屬膜10，在層間絕緣膜6的頂面6a上淀積由氮化鉭構(gòu)成的金屬膜。在該金屬膜上形成具有規(guī)定形狀的開口圖形的、未圖示的抗蝕劑膜。以該抗蝕劑膜作為掩模對(duì)金屬膜進(jìn)行刻蝕，形成具有規(guī)定形狀的阻擋層金屬膜10。
參照?qǐng)D6，在層間絕緣膜6上依次淀積由氮化硅膜構(gòu)成的刻蝕終止膜12和由以TEOS等作為原料的氧化硅膜構(gòu)成的層間絕緣膜21。再?gòu)钠渖闲纬删哂幸?guī)定形狀的開口圖形的、未圖示的抗蝕劑膜。以該抗蝕劑膜作為掩模對(duì)氧化硅膜和氮化硅膜進(jìn)行刻蝕，形成以規(guī)定形狀開口的接觸孔18。
參照?qǐng)D7，為了形成下部電極13，以覆蓋接觸孔18的表面和層間絕緣膜21的頂面21a的方式淀積由釕構(gòu)成的金屬膜。
參照?qǐng)D8，用化學(xué)機(jī)械研磨法、干法刻蝕或濕法刻蝕除掉由釕構(gòu)成的金屬膜，直至層間絕緣膜21的頂面21a露出為止。這時(shí)，在采用干法刻蝕的場(chǎng)合進(jìn)行使用了O2/Cl2氣體等離子體刻蝕。另外，在用鉑形成下部電極13的場(chǎng)合，可以進(jìn)行使用了Cl2/Ar氣體等離子體刻蝕。還有，也可以在由金屬膜限定的凹部埋入有機(jī)保護(hù)膜，以避免除掉在層間絕緣膜21上形成的、位于接觸孔18中的金屬膜。由此，可形成具有圓筒形狀的下部電極13。
參照?qǐng)D9，借助于使用氫氟酸(HF)水溶液的濕法刻蝕除掉刻蝕終止膜12上的層間絕緣膜21。由于作為除掉由氧化硅膜構(gòu)成的層間絕緣膜21的方法采用了濕法刻蝕，所以與采用干法刻蝕的情形相比，可以增大對(duì)釕和氮化硅膜的刻蝕選擇比。由此，可以竭力抑制對(duì)下部電極13和刻蝕終止膜12的損傷。
作為本實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的特征，在于栓電極8、阻擋層金屬膜10和下部電極13三者在與硅襯底1的主表面1a平行的面上的剖面面積(用箭頭26、箭頭27和箭頭28所示的長(zhǎng)度表示的面積)按栓電極8、阻擋層金屬膜10和下部電極13的順序依次增大。
參照?qǐng)D1，以覆蓋下部電極13和刻蝕終止膜12的方式淀積由Ta2O5構(gòu)成的薄膜，形成電介質(zhì)膜14。以覆蓋電介質(zhì)膜14的方式淀積由釕構(gòu)成的金屬膜，形成上部電極15。通過(guò)以上的工序完成圖1中所示的半導(dǎo)體器件。
按照如此構(gòu)成的半導(dǎo)體器件，下部電極13以?shī)A住位于層間絕緣膜6的頂面6a上的導(dǎo)電膜11的形狀而被設(shè)置。更具體地說(shuō)，以?shī)A住構(gòu)成導(dǎo)電膜11的阻擋層金屬膜10的側(cè)面10b的形狀設(shè)置下部電極13。另外，由于阻擋層金屬膜10的頂面10a處于比層間絕緣膜6的頂面6a高的位置上，所以可以使在與硅襯底1的主表面1a平行的面上的阻擋層金屬膜10的剖面面積比接觸孔7的剖面面積大。因此，即使在為了半導(dǎo)體器件微細(xì)化而限制接觸孔7的開口面積的場(chǎng)合，也能夠增大下部電極13與阻擋層金屬膜10的接觸面積。據(jù)此，提高了下部電極13與阻擋層金屬膜10的密接性。
由于以上的理由，可以防止在半導(dǎo)體器件制造工序的過(guò)程中下部電極13從層間絕緣膜6的頂面6a上剝落、坍塌。據(jù)此，可以實(shí)現(xiàn)所希望的電容器結(jié)構(gòu)，提供可靠性高的半導(dǎo)體器件。另外，由于能夠增大下部電極13的高寬比(電極高度/電極寬度)，所以能夠謀求半導(dǎo)體器件的微細(xì)化。
實(shí)施例2實(shí)施例2的半導(dǎo)體器件與實(shí)施例1的半導(dǎo)體器件相比，其導(dǎo)電膜11的結(jié)構(gòu)不同。以下省略對(duì)重復(fù)結(jié)構(gòu)的說(shuō)明。
參照?qǐng)D10，在接觸孔7中充填摻雜的多晶硅等，形成栓電極8。栓電極8以栓電極8的頂面低于層間絕緣膜6的頂面6a的方式形成。以充填未形成栓電極8的接觸孔7的剩余部分的方式形成由氮化鉭構(gòu)成的阻擋層金屬膜10n。阻擋層金屬膜10n以阻擋層金屬膜10n的頂面與層間絕緣膜6的頂面6a為同一平面的方式形成。在層間絕緣膜6上形成與阻擋層金屬膜10n接觸、具有與圖1中所示的阻擋層金屬膜10相同形狀的阻擋層金屬膜10m。由栓電極8以及阻擋層金屬膜10n和10m構(gòu)成導(dǎo)電膜11。
在本發(fā)明實(shí)施例2的半導(dǎo)體器件中，導(dǎo)電膜11是與下部電極13接觸而形成的阻擋層金屬層，它包含具有作為以充填接觸孔7的方式形成的部分的阻擋層金屬膜10n的阻擋層金屬層。
按照如此構(gòu)成的半導(dǎo)體器件，可以得到與實(shí)施例1所述效果相同的效果。此外，由于阻擋層金屬膜10n充填了接觸孔7的一部分，所以能夠防止阻擋層金屬膜10n和10m從層間絕緣膜6上剝落。
實(shí)施例3實(shí)施例3中的半導(dǎo)體器件與實(shí)施例1中的半導(dǎo)體器件相比，其導(dǎo)電膜11的結(jié)構(gòu)不同。以下省略對(duì)重復(fù)結(jié)構(gòu)的說(shuō)明。
參照?qǐng)D11，在接觸孔7中充填摻雜的多晶硅等，形成栓電極8。以栓電極8的頂面低于層間絕緣膜6的頂面6a的方式形成栓電極8。以覆蓋栓電極8的頂面、接觸孔7的側(cè)壁和層間絕緣膜6的頂面6a的一部分的方式形成阻擋層金屬膜10。阻擋層金屬膜10具有位于比層間絕緣膜6的頂面6a高的頂面10a和從頂面10a向?qū)娱g絕緣膜6的頂面6a延伸的側(cè)面10b。阻擋層金屬膜10具有在頂面10a側(cè)開口的凹部25。由栓電極8和阻擋層金屬膜10構(gòu)成導(dǎo)電膜11。以與阻擋層金屬膜10的頂面10a和側(cè)面10b接觸、并且充填凹部25的方式形成下部電極13。
在本發(fā)明實(shí)施例3的半導(dǎo)體器件中，導(dǎo)電膜11包含在作為導(dǎo)電膜11的頂面的頂面10a側(cè)開口的凹部25。以充填凹部25的方式形成下部電極13。
按照如此構(gòu)成的半導(dǎo)體器件，可以得到與實(shí)施例1所述效果相同的效果。此外，由于阻擋層金屬膜10具有凹部25，所以能夠增大下部電極13與阻擋層金屬膜10的接觸面積。據(jù)此，提高了下部電極13與阻擋層金屬膜10的密接性。另外，下部電極13以與由阻擋層金屬膜10的側(cè)面10b和頂面10a以及規(guī)定出凹部25的阻擋層金屬膜10的表面形成的凹凸形狀相嵌合的形態(tài)而被設(shè)置。由于以上的理由，能夠更加可靠地防止在半導(dǎo)體器件制造工序的過(guò)程中下部電極13從層間絕緣膜6的頂面6a上剝落、坍塌。
實(shí)施例4實(shí)施例4中的半導(dǎo)體器件與實(shí)施例1的半導(dǎo)體器件相比，其阻擋層金屬膜10的結(jié)構(gòu)不同。以下省略對(duì)重復(fù)結(jié)構(gòu)的說(shuō)明。
參照?qǐng)D12，在阻擋層金屬膜10的頂面10a上形成凹凸形狀。下部電極13在阻擋層金屬膜10的頂面10a上以與該凹凸形狀嚙合的方式形成。
在本發(fā)明實(shí)施例4的半導(dǎo)體器件中，作為與下部電極13接觸的導(dǎo)電膜11的部分的頂面10a具有凹凸形狀。
在實(shí)施例1中的半導(dǎo)體器件的制造方法的圖2至圖4所示的工序之后，接著進(jìn)行圖13至圖15所示的工序。其后，接著再進(jìn)行實(shí)施例1中的半導(dǎo)體器件的制造方法的圖6至圖9所示的工序和圖1所示的工序。以下省略對(duì)重復(fù)的制造工序的說(shuō)明。
參照?qǐng)D13，為了形成阻擋層金屬膜10，在層間絕緣膜6的頂面6a上淀積由無(wú)定形氮化鉭構(gòu)成的金屬膜。將以后作為晶核進(jìn)行生長(zhǎng)的Ta粒子31附著在該金屬膜的表面上。
參照?qǐng)D14和15，將由無(wú)定形氮化鉭構(gòu)成的金屬膜在高真空中加熱。據(jù)此，附著在金屬膜上的Ta粒子31一邊侵蝕金屬膜的無(wú)定形部分，一邊進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。借助于以上的工序，阻擋層金屬膜10的頂面10a被形成為凹凸形狀。
按照如此構(gòu)成的半導(dǎo)體器件，可以得到與實(shí)施例1所述效果相同的效果。此外，由于阻擋層金屬膜10的頂面10a形成凹凸形狀，所以可以增加下部電極13與阻擋層金屬膜10的接觸面積，提高兩者的密接性。據(jù)此，能夠更加可靠地防止在半導(dǎo)體器件制造工序的過(guò)程中下部電極13從層間絕緣膜6的頂面6a上剝落、坍塌。
實(shí)施例5實(shí)施例5中的半導(dǎo)體器件與實(shí)施例4中的半導(dǎo)體器件相比，其導(dǎo)電膜11的結(jié)構(gòu)不同。以下省略對(duì)重復(fù)結(jié)構(gòu)的說(shuō)明。
參照?qǐng)D16，在接觸孔7中充填摻雜的多晶硅等，形成栓電極8。以栓電極8的頂面低于層間絕緣膜6的頂面6a的方式形成栓電極8。以充填未形成栓電極8的接觸孔7的剩余部分的方式形成由氮化鉭構(gòu)成的阻擋層金屬膜10q。以阻擋層金屬膜10q的頂面與層間絕緣膜6的頂面6a為同一平面的方式形成阻擋層金屬膜10q。在層間絕緣膜6上形成與阻擋層金屬膜10q接觸、具有與圖12中所示的阻擋層金屬膜10相同形狀的阻擋層金屬膜10p。由栓電極8以及阻擋層金屬膜10p和10q構(gòu)成導(dǎo)電膜11。
按照如此構(gòu)成的半導(dǎo)體器件，可以得到與實(shí)施例4所述效果相同的效果。此外，由于阻擋層金屬膜10q充填了接觸孔7的一部分，所以能夠防止阻擋層金屬膜10p和10q從層間絕緣膜6上剝落。
實(shí)施例6實(shí)施例6中的半導(dǎo)體器件與實(shí)施例1中的半導(dǎo)體器件相比，其導(dǎo)電膜11的結(jié)構(gòu)不同。以下省略對(duì)重復(fù)結(jié)構(gòu)的說(shuō)明。
參照?qǐng)D17，在層間絕緣膜6的頂面6a上以與栓電極8接觸的方式形成由氮化鉭構(gòu)成的阻擋層金屬膜35。阻擋層金屬膜35完全覆蓋栓電極8的頂面。也可以與實(shí)施例1中的阻擋層金屬膜10同樣地由鈦等形成阻擋層金屬膜35。另外，也可由自下而上依次層疊鈦/氮化鈦的疊層膜形成阻擋層金屬膜35。
阻擋層金屬膜35具有與硅襯底1的主表面1a相平行、并且位于比層間絕緣膜6的頂面6a高的頂面35a和從頂面35a向?qū)娱g絕緣膜6的頂面6a延伸的側(cè)面35b。阻擋層金屬膜35具有在頂面35a側(cè)開口的凹部38。以從硅襯底1的主表面1a至凹部38的底面的距離大于從硅襯底1的主表面1a至層間絕緣膜6的頂面6a的距離的方式形成凹部38。阻擋層金屬膜35由位于層間絕緣膜6的頂面6a上的基底部36和從該基底部36的周邊部向上方延伸的側(cè)壁部37構(gòu)成。由栓電極8和阻擋層金屬膜35構(gòu)成導(dǎo)電膜11。
下部電極13通過(guò)與在阻擋層金屬膜35上形成的凹部38相嵌合而形成。據(jù)此，下部電極13的外周面被阻擋層金屬膜35的側(cè)壁部37的內(nèi)周面支撐。
本發(fā)明實(shí)施例6的半導(dǎo)體器件具備具有主表面1a的硅襯底1；具有頂面6a和抵達(dá)硅襯底1的接觸孔7、在硅襯底1的主表面1a上形成的層間絕緣膜6；具有設(shè)置在距硅襯底1的主表面1a的距離大于從硅襯底1的主表面1a至層間絕緣膜6的頂面6a的距離的位置上的頂面35a、充填接觸孔7的導(dǎo)電膜11；在層間絕緣膜6上形成的、與導(dǎo)電膜11接觸的下部電極13；在下部電極13上形成的電介質(zhì)膜14；以及在電介質(zhì)膜14上形成的上部電極15。導(dǎo)電膜11包括在層間絕緣膜6的頂面6a上的基底部36和與該基底部36相連、并向離開硅襯底1的主表面1a的方向延伸的側(cè)壁部37。下部電極13與基底部36和側(cè)壁部37接觸而形成。
導(dǎo)電膜11與下部電極13接觸而形成，包含作為阻擋層金屬層的阻擋層金屬膜35，該阻擋層金屬層含有作為從由鈦、鉭、氮化鈦、氮化鉭、鎢化鈦、氮化鎢、氮化鈦鎢、氮化鋯和氮氧化鈦構(gòu)成的組中選出的至少一種成分的氮化鉭。下部電極13包含作為金屬的釕。
另外，在本實(shí)施例中雖然平坦地形成阻擋層金屬膜35的凹部38的底面，但也可形成為如圖12所示的阻擋層金屬膜10的頂面10a那樣的凹凸形狀。這時(shí)，與下部電極13接觸的導(dǎo)電膜11的部分具有凹凸形狀。
在實(shí)施例1中的半導(dǎo)體器件的制造方法的圖2和圖3所示的工序之后，接著進(jìn)行圖18至圖21所示的工序。其后，接著再進(jìn)行實(shí)施例1中的半導(dǎo)體器件的制造方法的圖1所示的工序。以下省略對(duì)重復(fù)的制造工序的說(shuō)明。
參照?qǐng)D18，在層間絕緣膜6的頂面6a上依次淀積由氮化硅膜構(gòu)成的刻蝕終止膜12和由以TEOS作為原料的氧化硅膜構(gòu)成的層間絕緣膜21。再?gòu)钠渖闲纬删哂幸?guī)定形狀的開口圖形的、未圖示的抗蝕劑膜。以該抗蝕劑膜作為掩模對(duì)氧化硅膜和氮化硅膜進(jìn)行刻蝕，形成以規(guī)定形狀開口的接觸孔18。
參照?qǐng)D19，為了形成阻擋層金屬膜35和下部電極13，以覆蓋接觸孔18的表面和層間絕緣膜21的頂面21a的方式依次淀積由氮化鉭構(gòu)成的金屬膜和由釕構(gòu)成的金屬膜。
參照?qǐng)D20，用化學(xué)機(jī)械研磨法、干法刻蝕或濕法刻蝕除掉由釕構(gòu)成的金屬膜和由氮化鉭構(gòu)成的金屬膜，直至層間絕緣膜21的頂面21a露出為止。也可以在由金屬膜規(guī)定的凹部埋入有機(jī)保護(hù)膜，以避免除掉在層間絕緣膜21上形成的、位于接觸孔18中的金屬膜。據(jù)此，可形成具有圓筒形狀的下部電極13和阻擋層金屬膜35。
參照?qǐng)D21，采用濕法刻蝕除掉刻蝕終止膜12上的層間絕緣膜21。這時(shí)，雖然同時(shí)也除掉了阻擋層金屬膜35，但調(diào)整刻蝕條件，可使阻擋層金屬膜35保留包圍下部電極13的外周面的側(cè)壁部37。
按照如此構(gòu)成的半導(dǎo)體器件，下部電極13以被位于層間絕緣膜6的頂面6a上的導(dǎo)電膜11夾住的形狀而被設(shè)置。更為具體地說(shuō)，下部電極13以被構(gòu)成導(dǎo)電膜11的阻擋層金屬膜35的側(cè)壁部37夾住的形狀而被設(shè)置。另外，由于阻擋層金屬膜35的頂面35a在比層間絕緣膜6的頂面6a高的位置上，所以可以使在與硅襯底1的主表面1a平行的面上的阻擋層金屬膜35的剖面面積比接觸孔7的剖面面積大。因此，即使在為了半導(dǎo)體器件的微細(xì)化而限制接觸孔7的開口面積的場(chǎng)合，也能夠增大下部電極13與阻擋層金屬膜35的接觸面積。據(jù)此，提高了下部電極13與阻擋層金屬膜35的密接性。
由于以上的理由，可以防止在半導(dǎo)體器件制造工序的過(guò)程中下部電極13從層間絕緣膜6的頂面6a上剝落、坍塌。據(jù)此，可以實(shí)現(xiàn)所希望的電容器結(jié)構(gòu)，提供可靠性高的半導(dǎo)體器件。另外，由于能夠增大下部電極13的高寬比(電極高度/電極寬度)，所以能夠謀求半導(dǎo)體器件的微細(xì)化。
實(shí)施例7實(shí)施例7中的半導(dǎo)體器件與實(shí)施例6中的半導(dǎo)體器件相比，其導(dǎo)電膜11的結(jié)構(gòu)不同。以下省略對(duì)重復(fù)結(jié)構(gòu)的說(shuō)明。
參照?qǐng)D22，在接觸孔7中充填摻雜的多晶硅等，形成栓電極8。以栓電極8的頂面低于層間絕緣膜6的頂面6a的方式形成栓電極8。以充填未形成栓電極8的接觸孔7的剩余部分的方式形成由氮化鉭構(gòu)成的阻擋層金屬膜35n。以阻擋層金屬膜35n的頂面與層間絕緣膜6的頂面6a為同一平面的方式形成阻擋層金屬膜35n。在層間絕緣膜6上形成與阻擋層金屬膜35n接觸、具有與圖17中所示的阻擋層金屬膜35相同形狀的阻擋層金屬膜35m。由栓電極8以及阻擋層金屬膜35n和35m構(gòu)成導(dǎo)電膜11。
在本發(fā)明實(shí)施例7的半導(dǎo)體器件中，導(dǎo)電膜11是與下部電極13接觸而形成的阻擋層金屬層，它包含具有作為以充填接觸孔7的方式形成的部分的阻擋層金屬膜35n的阻擋層金屬層。
按照如此構(gòu)成的半導(dǎo)體器件，可以得到與實(shí)施例6所述效果相同的效果。此外，由于阻擋層金屬膜35n充填了接觸孔7的一部分，所以能夠防止阻擋層金屬膜35n和35m從層間絕緣膜6上剝落。
實(shí)施例8實(shí)施例8中的半導(dǎo)體器件與實(shí)施例6中的半導(dǎo)體器件相比，其導(dǎo)電膜11的結(jié)構(gòu)不同。以下省略對(duì)重復(fù)結(jié)構(gòu)的說(shuō)明。
參照?qǐng)D23，在接觸孔7中充填摻雜的多晶硅等，形成栓電極8。以栓電極8的頂面低于層間絕緣膜6的頂面6a的方式形成栓電極8。以覆蓋栓電極8的頂面、接觸孔7的側(cè)壁和層間絕緣膜6的頂面6a的一部分的方式形成阻擋層金屬膜35。阻擋層金屬膜35由覆蓋栓電極8的頂面和接觸孔7的側(cè)壁而形成的突出部40、位于層間絕緣膜6的頂面6a上的基底部36和從該基底部36的周邊部向上方延伸的側(cè)壁部37構(gòu)成。
在阻擋層金屬膜35中，形成了在頂面35a側(cè)開口的凹部38和在凹部38的底面開口的凹部41。以從硅襯底1的主表面1a至凹部38的底面的距離大于從硅襯底1的主表面1a至層間絕緣膜6的頂面6a的距離的方式形成凹部38。以從硅襯底1的主表面1a至凹部41的底面的距離小于從硅襯底1的主表面1a至層間絕緣膜6的頂面6a的距離的方式形成凹部41。
下部電極13通過(guò)與在阻擋層金屬膜35上形成的凹部38和41嵌合而形成。據(jù)此，下部電極13的以臺(tái)階狀形成的外周面被阻擋層金屬膜35的凹部38和41支撐。
在本發(fā)明實(shí)施例8的半導(dǎo)體器件中，導(dǎo)電膜11還包含在與下部電極13接觸的面上開口的凹部41，以充填凹部41的方式形成下部電極13。
按照如此構(gòu)成的半導(dǎo)體器件，可以得到與實(shí)施例6所述效果相同的效果。此外，由于阻擋層金屬膜35具有凹部41，所以能夠增大下部電極13與阻擋層金屬膜35的接觸面積。另外，下部電極13通過(guò)與阻擋層金屬膜35的凹部38和41嵌合而形成。因此，能夠更加可靠地防止在半導(dǎo)體器件制造工序的過(guò)程中下部電極13從層間絕緣膜6的頂面6a上剝落、坍塌。
實(shí)施例9實(shí)施例9中的半導(dǎo)體器件與實(shí)施例8中的半導(dǎo)體器件相比，其導(dǎo)電膜11的結(jié)構(gòu)不同。以下省略對(duì)重復(fù)結(jié)構(gòu)的說(shuō)明。
參照?qǐng)D24，在接觸孔7中形成栓電極8；設(shè)置在栓電極8上的阻擋層金屬膜35q；以及設(shè)置在阻擋層金屬膜35q上的、具有與圖23中所示的阻擋層金屬膜35相同的形狀的阻擋層金屬膜35p。由栓電極8以及阻擋層金屬膜35p和35q構(gòu)成導(dǎo)電膜11。
按照如此構(gòu)成的半導(dǎo)體器件，可以得到與實(shí)施例8所述效果相同的效果。此外，由于阻擋層金屬膜35p以其與栓電極8之間夾著阻擋層金屬膜35q的方式形成，所以能夠防止在栓電極8的頂面上阻擋層金屬膜的膜厚變薄。據(jù)此?？梢愿涌煽康胤乐褂啥嗑Ч铇?gòu)成的栓電極8與由釕構(gòu)成的下部電極13發(fā)生反應(yīng)。
實(shí)施例10實(shí)施例10中的半導(dǎo)體器件與實(shí)施例1中的半導(dǎo)體器件相比，主要是層間絕緣膜6的上方的結(jié)構(gòu)不同。以下省略對(duì)重復(fù)結(jié)構(gòu)的說(shuō)明。
參照?qǐng)D25，層間絕緣膜6由以含有濃度相對(duì)低的磷和硼的BPTEOS作為原料的氧化硅膜形成。在層間絕緣膜6的頂面6a上形成具有使層間絕緣膜6的頂面6a的一部分和栓電極8的頂面露出的孔的絕緣膜51。絕緣膜51由以含有濃度相對(duì)高的磷和硼的BPTEOS作為原料的氧化硅膜形成。在絕緣膜51上形成具有以比在絕緣膜51上形成的孔的直徑小的直徑形成的孔的刻蝕終止膜12?？涛g終止膜12由氮化硅膜形成。在層間絕緣膜6的頂面6a上，由層間絕緣膜6的頂面6a、在絕緣膜51上形成的孔的表面和與層間絕緣膜6的頂面6a相向的刻蝕終止膜12的底面限定成為橫向孔53。絕緣膜51和刻蝕終止膜12構(gòu)成保持膜52。另外，也可以用以TEOS作為原料的氧化硅膜形成層間絕緣膜6，用以BPTEOS作為原料的氧化硅膜形成絕緣膜51。
在層間絕緣膜6的頂面6a上形成由釕構(gòu)成的下部電極13。下部電極13具有從下部電極13的外周面向外側(cè)突出而形成的凸緣狀部分13t。下部電極13的凸緣狀部分13t與橫向孔53嵌合而形成。
本發(fā)明實(shí)施例10的半導(dǎo)體器件具備具有主表面1a的硅襯底1；具有頂面6a和抵達(dá)硅襯底1的接觸孔7、在硅襯底1的主表面1a上形成的層間絕緣膜6；作為充填接觸孔7的導(dǎo)電膜的栓電極8；具有沿層間絕緣膜6的頂面6a延伸的橫向孔53、在層間絕緣膜6上形成的保持膜52；具有充填橫向孔53的凸緣狀部分13t、與栓電極8接觸的下部電極13；在下部電極13上形成的電介質(zhì)膜14；以及在電介質(zhì)膜14上形成的上部電極15。
在實(shí)施例1中的半導(dǎo)體器件的制造方法的圖2和圖3所示的工序之后，接著進(jìn)行圖26至圖30所示的工序。其后，接著再進(jìn)行實(shí)施例1中的半導(dǎo)體器件的制造方法的圖1所示的工序。以下省略對(duì)重復(fù)的制造工序的說(shuō)明。
參照?qǐng)D26，在層間絕緣膜6的頂面6a上依次淀積由以含有濃度相對(duì)高的磷和硼的BPTEOS作為原料的氧化硅膜構(gòu)成的絕緣膜51、由氮化硅膜構(gòu)成的刻蝕終止膜12和由以含有濃度相對(duì)低的磷和硼的BPTEOS作為原料的氧化硅膜構(gòu)成的層間絕緣膜21。從其上形成具有規(guī)定形狀的開口圖形的、未圖示的抗蝕劑膜。以該抗蝕劑膜作為掩模對(duì)淀積的氧化硅膜和氮化硅膜進(jìn)行刻蝕，形成以規(guī)定形狀開口的接觸孔59。
參照?qǐng)D27，對(duì)絕緣膜51進(jìn)行各向同性的刻蝕，在規(guī)定的位置上形成橫向孔53。這時(shí)，由于對(duì)絕緣膜51以及層間絕緣膜6和21注入的磷和硼的濃度不同，所以可以增大對(duì)層間絕緣膜6和21的刻蝕選擇比。因此，雖然由于對(duì)絕緣膜51進(jìn)行的各向同性刻蝕，層間絕緣膜6和21也會(huì)后退，但因使絕緣膜51后退得更多，所以能夠形成規(guī)定形狀的橫向孔53。
參照?qǐng)D28，為了形成下部電極13，以覆蓋接觸孔59的表面和層間絕緣膜21的頂面21a、并且充填橫向孔53的方式淀積由釕構(gòu)成的金屬膜。
參照?qǐng)D29，用化學(xué)機(jī)械研磨法、干法刻蝕或濕法刻蝕除掉由釕構(gòu)成的金屬膜，直至層間絕緣膜21的頂面21a露出為止。也可以在由金屬膜規(guī)定的凹部埋入有機(jī)保護(hù)膜，以避免除掉在層間絕緣膜21上形成的、位于接觸孔59中的金屬膜。據(jù)此，可形成具有圓筒形狀的下部電極13。
參照?qǐng)D30，用濕法刻蝕除掉刻蝕終止膜12上的層間絕緣膜21。
按照如此構(gòu)成的半導(dǎo)體器件，在下部電極13上設(shè)置的凸緣狀部分13t與由保持膜52形成的橫向孔53嵌合而設(shè)置下部電極13。另外，下部電極13的凸緣狀部分13t被構(gòu)成保持膜52的刻蝕終止膜12壓向?qū)娱g絕緣膜6的頂面6a。因此，可以防止在半導(dǎo)體器件制造工序的過(guò)程中下部電極13從層間絕緣膜6的頂面6a上剝落、坍塌。據(jù)此，可以實(shí)現(xiàn)所希望的電容器結(jié)構(gòu)，提供可靠性高的半導(dǎo)體器件。另外，由于能夠增大下部電極13的高寬比(電極高度/電極寬度)，所以能夠謀求半導(dǎo)體器件的微細(xì)化。
實(shí)施例11實(shí)施例11中的半導(dǎo)體器件與實(shí)施例10中的半導(dǎo)體器件相比，其導(dǎo)電膜11的結(jié)構(gòu)不同。以下省略對(duì)重復(fù)結(jié)構(gòu)的說(shuō)明。
參照?qǐng)D31，在接觸孔7中充填摻雜的多晶硅等，形成栓電極8。以栓電極8的頂面低于層間絕緣膜6的頂面6a的方式形成栓電極8。以充填未形成栓電極8的接觸孔7的剩余部分的方式形成由氮化鉭構(gòu)成的阻擋層金屬膜54n。以阻擋層金屬膜54n的頂面與層間絕緣膜6的頂面6a為同一平面的方式形成阻擋層金屬膜54n。
以與阻擋層金屬膜54n接觸、并且覆蓋下部電極13的外周面的方式形成阻擋層金屬膜54m。以從層間絕緣膜6的頂面6a跨至橫向孔53和下部電極13的外周面的方式形成阻擋層金屬膜54m。由栓電極8以及阻擋層金屬膜54n和54m構(gòu)成導(dǎo)電膜11。
以阻擋層金屬膜54m的頂面54a位于比下部電極13的頂面13a低的位置上的方式形成阻擋層金屬膜54m。由于下部電極13在上端開口，所以一般說(shuō)來(lái)它隨著遠(yuǎn)離層間絕緣膜6的頂面6a向外側(cè)擴(kuò)展而形成。因此，借助于以低于下部電極13的高度形成設(shè)置在下部電極13的外周面上的阻擋層金屬膜54m的高度，可以抑制鄰接的下部電極13彼此之間的接觸、短路。
按照如此構(gòu)成的半導(dǎo)體器件，可以得到與實(shí)施例10所述效果相同的效果。此外，由于阻擋層金屬膜54m沿下部電極13的外周面向上方延伸形成，所以阻擋層金屬膜54m具有支撐下部電極13的作用。據(jù)此，可以更加可靠地防止在半導(dǎo)體器件制造工序的過(guò)程中下部電極13從層間絕緣膜6的頂面6a上剝落、坍塌。另外，由于在由釕構(gòu)成的下部電極13與由多晶硅構(gòu)成的栓電極8之間設(shè)置了阻擋層金屬膜54m，所以能夠防止栓電極8與下部電極13發(fā)生反應(yīng)。還有，由于在栓電極8與阻擋層金屬膜54m之間夾著阻擋層金屬膜54n，所以能夠防止阻擋層金屬膜54m的膜厚減薄，從而防止栓電極8與下部電極13發(fā)生反應(yīng)。
實(shí)施例12實(shí)施例12中的半導(dǎo)體器件與實(shí)施例10中的半導(dǎo)體器件相比，其導(dǎo)電膜11和橫向孔的結(jié)構(gòu)不同。以下省略對(duì)重復(fù)結(jié)構(gòu)的說(shuō)明。
參照?qǐng)D32，在層間絕緣膜6上形成具有孔的刻蝕終止膜12。層間絕緣膜6具有以比刻蝕終止膜12所具有的孔的直徑大的直徑形成的、在頂面6a側(cè)開口的凹部。由規(guī)定出該凹部的層間絕緣膜6的表面和與該凹部的底面相向的刻蝕終止膜12的底面規(guī)定出橫向孔61。下部電極13的底面?zhèn)染哂型咕墵畈糠?3t，凸緣狀部分13t以與橫向孔61嵌合的方式形成。與實(shí)施例11的圖31中所示的半導(dǎo)體器件相同，阻擋層金屬膜54n充填接觸孔7的一部分。另外，以與阻擋層金屬膜54n接觸、并且覆蓋下部電極13外周面的方式形成阻擋層金屬膜54m。
在本發(fā)明實(shí)施例12的半導(dǎo)體器件中，橫向孔61設(shè)置在距硅襯底1的主表面1a的距離比從硅襯底1的主表面1a到層間絕緣膜6的頂面6a的距離小的位置上。
按照如此構(gòu)成的半導(dǎo)體器件，可以得到與實(shí)施例11所述效果相同的效果。此外，由于橫向孔61由層間絕緣膜6和刻蝕終止膜12規(guī)定，所以無(wú)需為形成橫向孔61而設(shè)置新的絕緣膜。據(jù)此，可以減少半導(dǎo)體器件的制造工序。
實(shí)施例13實(shí)施例13中的半導(dǎo)體器件與實(shí)施例10中的半導(dǎo)體器件相比，其導(dǎo)電膜11和橫向孔的結(jié)構(gòu)不同。以下省略對(duì)重復(fù)結(jié)構(gòu)的說(shuō)明。
參照?qǐng)D33，以覆蓋下部電極13和層間絕緣膜6的頂面6a的方式形成作為保持膜和電介質(zhì)膜的電介質(zhì)膜14。以位于栓電極8的外周面的外側(cè)的部分從頂面6a后退的形狀形成層間絕緣膜6。由該后退的部分的層間絕緣膜6的表面和與層間絕緣膜6所后退的部分相向的電介質(zhì)膜14的表面規(guī)定出橫向孔63。下部電極13具有在底面?zhèn)妊匕霃椒较蜓由煨纬傻耐咕墵畈糠?3t，凸緣狀部分13t與橫向孔63嵌合而形成。與實(shí)施例11的圖31中所示的半導(dǎo)體器件相同，以與栓電極8相接觸、并且覆蓋下部電極13外周面的方式形成阻擋層金屬膜54。
按照如此構(gòu)成的半導(dǎo)體器件，可以得到與實(shí)施例11所述效果相同的效果。此外，由于橫向孔63由層間絕緣膜6和電介質(zhì)膜14規(guī)定，所以無(wú)需為形成橫向孔63而設(shè)置新的絕緣膜。據(jù)此，可以進(jìn)一步減少半導(dǎo)體器件的制造工序。
實(shí)施例14實(shí)施例14中的半導(dǎo)體器件與實(shí)施例1中的半導(dǎo)體器件相比，具有重復(fù)的結(jié)構(gòu)。以下主要對(duì)與實(shí)施例1中的半導(dǎo)體器件不同的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
參照?qǐng)D34，與實(shí)施例1中圖1所示的半導(dǎo)體器件相同，在硅襯底1的主表面1a上隔著柵絕緣膜3a、3b和3c形成柵電極4a、4b和4c以及絕緣膜掩模5a、5b和5c。在位于柵電極4a、4b與4c之間的硅襯底1的主表面1a上形成n型雜質(zhì)區(qū)2a和2b。
在覆蓋硅襯底1的主表面1a以及絕緣膜掩模5a、5b和5c的頂面的層間絕緣膜6上形成抵達(dá)雜質(zhì)區(qū)2a和2b的接觸孔7a和7b。在接觸孔7a和7b中充填摻雜的多晶硅等，形成栓電極8a和8b。在層間絕緣膜6的頂面6a上形成在栓電極8a和8b上開口的刻蝕終止膜12。
下部電極13m和13n與栓電極8a和8b接觸而形成。下部電極13m和13n具有從位于層間絕緣膜6的頂面6a上的部分向離開硅襯底1的主表面1a的方向延伸而形成的圓筒部72。圓筒部72的上端形成下部電極13m和13n的頂面13a。以覆蓋下部電極13m和13n的表面的方式形成電介質(zhì)膜14。以覆蓋電介質(zhì)膜13的方式形成上部電極15。
參照?qǐng)D34和圖35，形成由氮化硅膜構(gòu)成的絕緣膜71，將位于頂面13a側(cè)的下部電極13m的外周面與位于頂面13a側(cè)的下部電極13n的外周面連接起來(lái)。絕緣膜71具有與下部電極13m連接的一端71e和與下部電極13n連接的另一端71f。下部電極13m和13n的頂面13a與絕緣膜71的頂面71a在同一平面上。絕緣膜71的剖面為長(zhǎng)方形，沿直線延伸而形成。
本發(fā)明實(shí)施例14的半導(dǎo)體器件具備具有主表面1a的硅襯底1；具有頂面6a和抵達(dá)硅襯底1的多個(gè)接觸孔7a和7b、在硅襯底1的主表面1a上形成的層間絕緣膜6；作為充填接觸孔7a和7b這兩個(gè)接觸孔的第1和第2導(dǎo)電膜的栓電極8a和8b；以離開層間絕緣膜6的頂面6a的方式延伸、并具有作為設(shè)置了頂面13a的部分的圓筒部72、作為與栓電極8a和8b接觸而形成的第1和第2下部電極的下部電極13m和13n；具有與下部電極13m連接的一端71e和與下部電極13n連接的另一端71f、在圓筒部72的頂面13a側(cè)形成的絕緣膜71；在下部電極13m和13n上形成的電介質(zhì)膜14；以及在電介質(zhì)膜14上形成的上部電極15。
絕緣膜71具有頂面71a，絕緣膜71的頂面71a與圓筒部72的頂面13a大致在同一平面上。
在實(shí)施例1中的半導(dǎo)體器件的制造方法的圖2和圖3所示的工序之后，接著進(jìn)行圖36至圖42所示的工序。其后，接著再進(jìn)行實(shí)施例1中的半導(dǎo)體器件的制造方法的圖1所示的工序。以下省略對(duì)重復(fù)的制造工序的說(shuō)明。
參照?qǐng)D36，在層間絕緣膜6的頂面6a上依次淀積由氮化硅膜構(gòu)成的刻蝕終止膜12和由以TEOS作為原料的氧化硅膜構(gòu)成的層間絕緣膜76。參照?qǐng)D37，從其上形成具有規(guī)定形狀的開口圖形的、未圖示的抗蝕劑膜。以該抗蝕劑膜作為掩模對(duì)層間絕緣膜76進(jìn)行刻蝕，形成具有長(zhǎng)方形剖面、沿直線延伸的溝槽78。
參照?qǐng)D38，在溝槽78中充填氮化硅膜，形成絕緣膜71。這時(shí)，處理成層間絕緣膜76的頂面76a與絕緣膜71的頂面71a大致在同一平面上。
參照?qǐng)D39，從絕緣膜71和層間絕緣膜76的上面形成具有規(guī)定形狀的開口圖形的、未圖示的抗蝕劑膜。以該抗蝕劑膜作為掩模對(duì)絕緣膜71、層間絕緣膜76和刻蝕終止膜12進(jìn)行刻蝕，形成接觸孔18a和18b。
參照?qǐng)D40，為了形成下部電極13m和13n，以覆蓋接觸孔18a和18b的表面以及層間絕緣膜76的頂面76a的方式淀積由釕構(gòu)成的金屬膜。
參照?qǐng)D41，用化學(xué)機(jī)械研磨法、干法刻蝕或濕法刻蝕除掉由釕構(gòu)成的金屬膜，直至層間絕緣膜76的頂面76a露出為止。這時(shí)，也可以在由金屬膜規(guī)定的凹部埋入有機(jī)保護(hù)膜，以避免除掉在層間絕緣膜76上形成的、位于接觸孔18a和18b中的金屬膜。據(jù)此，可形成具有圓筒形狀的下部電極13m和13n。
參照?qǐng)D42，用濕法刻蝕除掉刻蝕終止膜12上的層間絕緣膜76。圖43是示出從圖42中的箭頭XLIII所示方向觀看到的下部電極和絕緣膜的平面圖。參照?qǐng)D43，由氮化硅膜構(gòu)成的絕緣膜71以連接下部電極13m和13n的外周面的狀態(tài)保留下來(lái)。
按照如此構(gòu)成半導(dǎo)體器件，下部電極13m和13n被與各自的外周面連接的絕緣膜71支撐而設(shè)置。因此，可以防止在半導(dǎo)體器件制造工序的過(guò)程中下部電極13m和13n從層間絕緣膜6的頂面6a上剝落、坍塌。另外，絕緣膜71與下部電極13m和13n的頂面13a側(cè)連接。因此，下部電極13m和13n的上方被絕緣膜71支撐，其下方被層間絕緣膜6的頂面6a以及栓電極8a和8b的頂面支撐。據(jù)此，下部電極13m和13n更加穩(wěn)定地被支撐。如本實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件這樣，在下部電極13m和13n的頂面13a與絕緣膜71的頂面71a處于同一平面上的場(chǎng)合，這種效果特別能得到發(fā)揮。
由于以上的理由，可以實(shí)現(xiàn)所希望的電容器結(jié)構(gòu)，提供可靠性高的半導(dǎo)體器件。另外，由于能夠增大下部電極13m和13n的高寬比(電極高度/電極寬度)，所以能夠求得半導(dǎo)體器件的微細(xì)化。
雖然詳細(xì)地說(shuō)明并示出了本發(fā)明，但這些僅僅是例示性的，而不是限定性的，顯然可以理解為發(fā)明的宗旨和范圍只是被所附的權(quán)利要求范圍限定。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于具備具有主表面的半導(dǎo)體襯底；具有頂面和抵達(dá)上述半導(dǎo)體襯底的孔、在上述半導(dǎo)體襯底的上述主表面上形成的層間絕緣膜；具有側(cè)面和與該側(cè)面相連、并且在距上述半導(dǎo)體襯底的上述主表面的距離大于從上述半導(dǎo)體襯底的上述主表面到上述層間絕緣膜的上述頂面的距離的位置上設(shè)置的頂面，充填上述孔的導(dǎo)電膜；與上述導(dǎo)電膜的上述頂面和上述側(cè)面接觸的下部電極；在上述下部電極上形成的電介質(zhì)膜；以及在上述電介質(zhì)膜上形成的上部電極。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于上述導(dǎo)電膜與上述下部電極接觸而形成，它包含阻擋層金屬層，而阻擋層金屬層含有從由鈦、鉭、氮化鈦、氮化鉭、鎢化鈦、氮化鎢、氮化鈦鎢、氮化鋯和氮氧化鈦構(gòu)成的組中選出的至少一種成分，上述下部電極包含金屬。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于上述導(dǎo)電膜是與上述下部電極接觸而形成的阻擋層金屬層，它包含具有以充填上述孔的方式形成的部分的阻擋層金屬層。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于與上述下部電極接觸的上述導(dǎo)電膜的部分具有凹凸形狀。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于上述導(dǎo)電膜包含在上述導(dǎo)電膜的上述頂面?zhèn)乳_口的凹部，上述下部電極以充填上述凹部的方式形成。
6.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于具備具有主表面的半導(dǎo)體襯底；具有頂面和抵達(dá)上述半導(dǎo)體襯底的孔、在上述半導(dǎo)體襯底的上述主表面上形成的層間絕緣膜；具有在距上述半導(dǎo)體襯底的上述主表面的距離大于從上述半導(dǎo)體襯底的上述主表面到上述層間絕緣膜的上述頂面的距離的位置上設(shè)置的頂面，充填上述孔的導(dǎo)電膜；在上述層間絕緣膜上形成、與上述導(dǎo)電膜接觸的下部電極；在上述下部電極上形成的電介質(zhì)膜；以及在上述電介質(zhì)膜上形成的上部電極，上述導(dǎo)電膜包含在上述層間絕緣膜的上述頂面上形成的基底部和與該基底部相連、并向離開上述半導(dǎo)體襯底的上述主表面的方向延伸的側(cè)壁部，上述下部電極與上述基底部和上述側(cè)壁部接觸而形成。
7.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于上述導(dǎo)電膜與上述下部電極接觸而形成，它包含阻擋層金屬層，而阻擋層金屬層含有從由鈦、鉭、氮化鈦、氮化鉭、鎢化鈦、氮化鎢、氮化鈦鎢、氮化鋯和氮氧化鈦構(gòu)成的組中選出的至少一種成分，上述下部電極包含金屬。
8.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于上述導(dǎo)電膜是與上述下部電極接觸而形成的阻擋層金屬層，它包含具有以充填上述孔的方式形成的部分的阻擋層金屬層。
9.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于與上述下部電極接觸的上述導(dǎo)電膜的部分具有凹凸形狀。
10.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于上述導(dǎo)電膜還包含在與上述下部電極接觸的面上開口的凹部，上述下部電極以充填上述凹部的方式形成。
11.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于具備具有主表面的半導(dǎo)體襯底；具有頂面和抵達(dá)上述半導(dǎo)體襯底的孔、在上述半導(dǎo)體襯底的上述主表面上形成的層間絕緣膜；充填上述孔的導(dǎo)電膜；具有沿上述層間絕緣膜的上述頂面延伸的橫向孔、在上述層間絕緣膜上形成的保持膜；具有充填上述橫向孔的凸緣狀部分、與上述導(dǎo)電膜接觸的下部電極；在上述下部電極上形成的電介質(zhì)膜；以及在上述電介質(zhì)膜上形成的上部電極。
12.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于上述橫向孔設(shè)置在距上述半導(dǎo)體襯底的上述主表面的距離小于從上述半導(dǎo)體襯底的上述主表面到上述層間絕緣膜的上述頂面的距離的位置上。
13.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于具備具有主表面的半導(dǎo)體襯底；具有頂面和抵達(dá)上述半導(dǎo)體襯底的第1和第2孔、在上述半導(dǎo)體襯底的上述主表面上形成的層間絕緣膜；充填上述第1和第2孔這兩個(gè)孔的第1和第2導(dǎo)電膜；具有以離開上述層間絕緣膜的上述頂面的方式延伸、并具有設(shè)置了頂面的部分、與上述第1和第2導(dǎo)電膜接觸而形成的第1和第2下部電極；具有與上述第1下部電極連接的一端和與上述第2下部電極連接的另一端、在上述部分的上述頂面?zhèn)刃纬傻慕^緣膜；在上述第1和第2下部電極上形成的電介質(zhì)膜；以及在上述電介質(zhì)膜上形成的上部電極。
14.如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于上述絕緣膜具有頂面，上述絕緣膜的上述頂面與上述第1和第2下部電極的上述頂面大致在同一平面上。
全文摘要
半導(dǎo)體器件具備具有主表面1a的硅襯底1；具有頂面6a和抵達(dá)硅襯底1的接觸孔7、在硅襯底1的主表面1a上形成的層間絕緣膜6；具有側(cè)面10b和與該側(cè)面10b相連的頂面10a、充填接觸孔7的導(dǎo)電膜11；與導(dǎo)電膜11的頂面10a和側(cè)面10b接觸的下部電極13；在下部電極13上形成的電介質(zhì)膜14；以及在電介質(zhì)膜14上形成的上部電極15。導(dǎo)電膜11所具有的頂面10a設(shè)置在距硅襯底1的主表面1a的距離大于從硅襯底1的主表面1a到層間絕緣膜6的頂面6a的距離的位置上。借助于在實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體器件的微細(xì)化的同時(shí)，得到所希望的電容器結(jié)構(gòu)，提供可靠性高的半導(dǎo)體器件。
文檔編號(hào)H01L27/108GK1499640SQ20031010461
公開日2004年5月26日 申請(qǐng)日期2003年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月29日
發(fā)明者川井健治 申請(qǐng)人:株式會(huì)社瑞薩科技