專利名稱：半導(dǎo)體器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到半導(dǎo)體器件的電容器的制造方法。
在半導(dǎo)體器件中構(gòu)建電容器的常規(guī)方法涉及到在多晶硅、金屬或氧化物導(dǎo)電層構(gòu)成的底電極上制作一個(gè)氧化鉭、鈦酸鍶鋇或其它氧化物膜形式的介電膜，然后制作由釕、銥或相似物質(zhì)構(gòu)成的頂電極。
在制造這種電容器時(shí)，通常在制作介電膜之后，要在氧、活化氧或臭氧中進(jìn)行熱處理。這一處理用來(lái)借助于使介電膜結(jié)晶而提高介電常數(shù)并借助于補(bǔ)償氧的不足而降低漏電流(參見(jiàn)日本專利公開(kāi)No.82915/97)。
圖16剖面圖示出了常規(guī)半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。
如圖16所示，在硅片1601的表面上，制作形成MOS晶體管或相似器件一部分的器件隔離氧化硅膜1602和擴(kuò)散層1603，然后制作層間隔離層1604。在膜1604中制作接觸孔1605之后，再以多晶硅或相似物質(zhì)中的層間布線膜的形式，制作底電極1606。接著，在整個(gè)表面上制作氧化鉭或其它介電膜1607，并如上所述在氧、活化氧或臭氧中對(duì)電容器進(jìn)行熱處理。最后，制作覆蓋整個(gè)膜1607的具有釕、銥或相似物質(zhì)的膜的頂電極1608。
但圖16所示的這類常規(guī)電容器有下列缺點(diǎn)。
如上所述，通常在制作膜1607之后，要在氧之類的氣氛中對(duì)電容器進(jìn)行熱處理。結(jié)果，有時(shí)就在膜1606a和1606b之間的界面邊界附近形成氧化硅層1606c。這就導(dǎo)致形成上述電容器之外的另一個(gè)電容器，它含有導(dǎo)電膜1606a和1606b以及隔離層1606c，致使在半導(dǎo)體器件中存在二個(gè)串聯(lián)的電容器。因此，在這種半導(dǎo)體器件中制作的電容器的總介電常數(shù)下降到預(yù)期水平以下。
而且，在熱處理過(guò)程中，1606b層有時(shí)發(fā)生氧化，從而導(dǎo)致增大表面不平整并增大最終的漏電流。
相反，在熱處理過(guò)程中，1607膜中的氧可能被釋放，導(dǎo)致氧不足以及漏電流的相應(yīng)增大。
若導(dǎo)電層1606b由金屬或?qū)щ娧趸镏惖牟煌牧现瞥?，則在膜1606b和1606c之間可能形成勢(shì)壘層(圖中未示出)。此時(shí)，熱處理使這一勢(shì)壘層氧化成介電層，以致在層1606b和1606a之間有形成電容器的危險(xiǎn)。其結(jié)果又是使電容器的總介電常數(shù)下降到預(yù)期水平以下。
這些缺點(diǎn)結(jié)合在一起就降低了半導(dǎo)體器件的成品率并導(dǎo)致成本上升。
本發(fā)明的目的是提供一種有可能防止熱處理過(guò)程引起的成品率下降的半導(dǎo)體器件制造方法。
本發(fā)明有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法包含下列步驟制作層疊結(jié)構(gòu)，它至少具有用來(lái)形成含有形成氧化介電膜用的可氧化物質(zhì)的氧化介電膜的第一膜，和用來(lái)向上述第一膜提供氧的第二膜；借助于上述層疊結(jié)構(gòu)在不含氧的氣氛中進(jìn)行熱處理，從上述第二膜向上述第一膜饋送氧。
本發(fā)明使得用來(lái)制作氧化介電膜的膜有可能由于在不含氧的氣氛中進(jìn)行熱處理而氧化。
下面參照附圖來(lái)解釋本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)，在這些附圖中圖1工藝剖面圖用來(lái)解釋第一實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法；圖2示出了對(duì)第一實(shí)施例有關(guān)的電容器進(jìn)行組分分析時(shí)的X射線分析圖形；圖3工藝剖面圖用來(lái)解釋第二實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法；圖4示出了第二實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件中，制作Ru膜過(guò)程中的氣壓與制作之后Ru膜的外加應(yīng)力之間的關(guān)系；圖5示出了對(duì)第二實(shí)施例有關(guān)的電容器進(jìn)行組分分析時(shí)的X射線分析圖形，(A)中的Ru膜制作成加有張應(yīng)力，而(B)中的Ru膜制作成加有壓應(yīng)力；圖6工藝剖面圖用來(lái)解釋第三實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法；圖7工藝剖面圖用來(lái)解釋第四實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法；圖8工藝剖面圖用來(lái)解釋第五實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法；圖9工藝剖面圖用來(lái)解釋第六實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法；圖10工藝剖面圖用來(lái)解釋第七實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法；圖11工藝剖面圖用來(lái)解釋第八實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法；圖12工藝剖面圖用來(lái)解釋第九實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法；圖13工藝剖面圖用來(lái)解釋第十實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法；
圖14工藝剖面圖用來(lái)解釋第十一實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法；圖15工藝剖面圖用來(lái)解釋第十二實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法；圖16剖面圖示出了常規(guī)半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。
以下參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例。應(yīng)該了解的是，只要有可能，各個(gè)組成部分都表為簡(jiǎn)略形式，從而方便對(duì)本發(fā)明的理解，而且解釋過(guò)程中給出的數(shù)值僅僅是作為例子。
第一實(shí)施例首先參照?qǐng)D1和2來(lái)解釋本發(fā)明第一實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法。
圖1工藝剖面圖用來(lái)解釋第一實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法。
(1)首先，在硅片101的表面上制作形成MOS晶體管或相似器件一部分的器件隔離二氧化硅膜102和擴(kuò)散層103。
(2)接著，用化學(xué)汽相淀積(CVD)或相似方法，在晶片101的整個(gè)表面上制作厚度例如為700-1000nm的層間隔離膜104。
(3)然后用光刻或其它常規(guī)方法，在此膜104中制作接觸孔105。
(4)下一步涉及到用濺射或相似技術(shù)，在整個(gè)表面上淀積厚度例如為20-100nm的多晶硅。然后用借助于光刻或其它常規(guī)方法的圖形化，制作帶有層間布線膜106a和導(dǎo)電層106b的底電極106(參見(jiàn)圖1(A))。
(5)然后，用濺射、CVD、或相似技術(shù)，在整個(gè)表面上制作厚度例如為10-100nm的用來(lái)制作氧化介電膜的TiN膜107。
(6)接著，再用濺射、CVD、或相似技術(shù)，在TiN膜107的整個(gè)表面上制作厚度例如為50-200nm的用來(lái)提供氧的RuO2膜108(參見(jiàn)圖1(B))。
(7)最后，用快速熱處理(RTA)或相似方法，在不含氧的氣氛(例如N2、He、Ar、Xe或相似氣體)中，于600℃進(jìn)行例如3分鐘熱處理。這使RuO2膜108中的氧饋至TiN膜107，使生成TiO2氧化介電膜109(參見(jiàn)圖1(C))。同時(shí)，RuO2膜108失去其氧并變成Ru膜110，用作成品電容器中的頂電極。
圖2示出了對(duì)第一實(shí)施例有關(guān)的電容器進(jìn)行組分分析時(shí)的X射線分析圖形。在圖2中，垂直軸表示反射強(qiáng)度(標(biāo)準(zhǔn)值)，而水平軸表示布拉格角2θ。
如圖2中a所示，在進(jìn)行熱處理(工序7)之前，檢測(cè)到TiN和RuO2的衍射峰。同時(shí)，如b所示，在熱處理之后，檢測(cè)到TiO2和Ru的衍射峰。這可以證實(shí)TiN膜107和RuO2膜108由于熱處理而分別變成了TiO2膜109和Ru膜110。
這樣，本實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法，雖然熱處理是在不含氧的氣氛中進(jìn)行，仍然方便了TiO2膜109的形成。這使得有可能防止制作底電極的多晶硅發(fā)生氧化。
因此，本實(shí)施例可用來(lái)防止由于層間布線膜106a和導(dǎo)電層106b之間界面附近形成SiO2膜所引起的介電常數(shù)降低，以及防止導(dǎo)電層106b氧化所造成的不平整性所引起的漏電流增加。結(jié)果就提高了半導(dǎo)體器件的成品率。
同時(shí)，在導(dǎo)電層106b上聚集的是TiN而不是Ti，從而防止了鈦的硅化物的形成并有助于提高成品率。
應(yīng)該指出的是，在本實(shí)施例的描述中已假設(shè)用來(lái)制作氧化介電膜的是TiN膜107，但也有可能采用TaN、ZrN和HfN之類的其它氮化物。
以同樣的方法，RuO2膜108已被用作供氧的膜，但對(duì)用來(lái)供氧的膜，僅僅要求它是一種熱穩(wěn)定性比形成氧化介電膜的物質(zhì)差的氧化物導(dǎo)體，因此也有可能采用IrO2膜或由RuO2和IrO2的混合物組成的膜。
而且，也有可能采用諸如RuOx(0＜x＜2)之類的具有不同氧濃度的膜來(lái)代替RuO2膜108供氧。這樣，借助于改變供氧膜的氧濃度，就有可能控制向用來(lái)制作氧化介電膜的膜提供的氧量，從而防止過(guò)量供氧。
第二實(shí)施例下面參照?qǐng)D3-5來(lái)解釋本發(fā)明第二實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法。
圖3工藝剖面圖用來(lái)解釋第二實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法(1)首先，如第一實(shí)施例那樣，在硅片301的表面上制作SiO2器件隔離膜302和擴(kuò)散層303。接著，用CVD或相似方法，在晶片301的整個(gè)表面上制作例如厚度為700-1000nm的層間隔離膜304。隨后用光刻或其它常規(guī)方法，在此膜304中制作接觸孔305。
(2)下一步涉及到用濺射或相似技術(shù)，在整個(gè)表面上淀積厚度例如為20-100nm的多晶硅。然后用借助于光刻或其它常規(guī)方法的圖形化，制作帶有層間布線膜306a和導(dǎo)電層306b的底電極306(參見(jiàn)圖3(A))。
(3)然后，用濺射、CVD、或相似技術(shù)，在整個(gè)表面上制作厚度例如為10-100nm的用來(lái)形成氧化介電膜的TiN膜307。
(4)接著，再用濺射、CVD、或相似技術(shù)，在TiN膜307的整個(gè)表面上制作厚度例如為10nm的Ru膜308作為金屬膜。
此處，Ru膜308最好制作成其上加有張應(yīng)力。這是為了在執(zhí)行熱處理的稍后階段(工序7)中確保足夠的氧滲透性。
圖4示出了第二實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件中，制作Ru膜過(guò)程中的氣壓與制作之后Ru膜的外加應(yīng)力之間的關(guān)系。在圖4中，垂直軸表示外加應(yīng)力(達(dá)因/cm2)，水平軸表示氣體壓力(毫乇)。
從圖中可見(jiàn)，為了對(duì)Ru膜308加上張應(yīng)力，需要例如6.5毫乇或更大的氣體壓力。
(5)接著，再用濺射、CVD、或相似技術(shù)，在Ru膜308的整個(gè)表面上制作厚度例如為50-200nm的用來(lái)提供氧的RuO2膜309(參見(jiàn)圖3(B))。
(6)最后，用快速熱處理(RTA)或相似方法，在不含氧的氣氛(例如N2、He、Ar、Xe或相似氣體)中，于600℃進(jìn)行例如3分鐘熱處理。這使RuO2膜309中的氧被Ru膜激活并饋至TiN膜307，使生成TiO2氧化介電膜310(參見(jiàn)圖3(C))。同時(shí)，RuO2膜309失去其氧并變成Ru膜311，同Ru膜308一起用作成品電容器中的頂電極。
圖5示出了對(duì)第二實(shí)施例有關(guān)的電容器進(jìn)行組分分析時(shí)的X射線分析圖形，(A)中的Ru膜308制作成加有張應(yīng)力，而(B)中的Ru膜308制作成加有壓應(yīng)力。在圖5中，垂直軸表示反射強(qiáng)度(標(biāo)準(zhǔn)值)，而水平軸表示布拉格角2θ。
如圖5(A)所示，若Ru膜308制作成加有張應(yīng)力，則TiN膜307完全變成TiO2膜310。另一方面，若Ru膜308制作成加有壓應(yīng)力，則TiN膜307不氧化。
由于在本實(shí)施例中的Ru膜308被制作成TiN膜307和RuO2膜309之間的金屬膜，故Ru的催化性質(zhì)使被活化的氧饋至TiN膜307。因此，在與第一實(shí)施例大體相同的熱處理時(shí)間內(nèi)(工序6)，有可能形成高質(zhì)量的TiO2膜310(亦即鈦和氧鍵合良好的穩(wěn)定膜)。這可以有效地確保高的介電常數(shù)和低的漏電流。同時(shí)，若TiO2膜310的質(zhì)量不需要好于第一實(shí)施例所提供的，則本發(fā)明還可以縮短熱處理時(shí)間。
本實(shí)施例與第一實(shí)施例的相同之處在于，在不含氧的氣氛中進(jìn)行熱處理使得有可能防止底電極306的氧化并防止在導(dǎo)電層306b上形成鈦的硅化物。
應(yīng)該指出的是，Ru膜308已被用作金屬膜，但諸如Ir或Pt之類的其它金屬，倘若它們對(duì)氧具有催化作用，也可以使用。
本實(shí)施例與第一實(shí)施例的相同之處在于，也有可能在制作氧化介電膜的膜中使用TaN、ZrN和HfN之類的其它氮化物。
與第一實(shí)施例相同的還有，對(duì)用來(lái)供氧的膜，僅僅要求它是一種熱穩(wěn)定性比制作氧化介電膜的物質(zhì)差的氧化物導(dǎo)體，致使也有可能利用IrO2膜或由RuO2和IrO2的混合物組成的膜。而且還有可能使用氧濃度不同的膜。
第三實(shí)施例下面參照?qǐng)D6來(lái)解釋本發(fā)明第三實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法。
圖6工藝剖面圖用來(lái)解釋第三實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法。
(1)首先，如上述各實(shí)施例那樣，在硅片601的表面上制作SiO2器件隔離膜602和擴(kuò)散層603。接著，用CVD或相似方法，在晶片601的整個(gè)表面上制作例如厚度為700-1000nm的層間隔離膜604。隨后用光刻或其它常規(guī)方法，在此膜604中制作接觸孔605。
(2)下一步涉及到例如用濺射方法，在整個(gè)表面上淀積多晶硅，然后用深腐蝕方法制作層間布線膜606(見(jiàn)圖6(A))。
(3)然后用濺射、CVD或相似技術(shù)，順序制作Ti膜、Ru膜和RuO2膜，再用光刻圖形化或其它常規(guī)方法使之形成Ti勢(shì)壘層607、Ru金屬膜608和用來(lái)供氧的RuO2膜609。這三個(gè)膜607-609的總厚度可以是例如50-150nm，而RuO2膜609的厚度可以是例如20-100nm。
此處，Ru膜608最好制作成其上加有壓應(yīng)力。這是為了在執(zhí)行熱處理的稍后階段(工序7)中確保Ti膜607和層間布線膜606不被氧化(見(jiàn)下面)。
應(yīng)該補(bǔ)充的是，膜607-609以及層間布線膜606組成了底電極610。
(4)接著，再用濺射、CVD或相似技術(shù)，在整個(gè)表面上制作厚度例如為10-100nm的TiN膜611，以形成用來(lái)制作氧化隔離膜的膜。
(5)接著，再用濺射、CVD或相似技術(shù)，在TiN膜611的整個(gè)表面上制作厚度例如為50-200nm的Ru膜612，以形成頂電極(見(jiàn)圖6(B))。
(6)最后，用快速熱處理(RTA)或相似方法，在不含氧的氣氛(例如N2、He、Ar、Xe或相似氣體)中，于600℃進(jìn)行例如3分鐘熱處理。這使RuO2膜609中的氧饋至TiN膜611，使生成TiO2氧化介電膜613(參見(jiàn)圖6(C))。同時(shí)，RuO2膜609失去其氧并變成Ru膜614。
如上所述，在本實(shí)施例中，Ru膜608制作成其上加有壓應(yīng)力。因此，如圖4所示，Ru膜608很難使氧滲透。這使得有可能防止RuO2膜609中的氧到達(dá)其下的膜606和607等，從而用以防止606和607等這些膜被氧化。
本實(shí)施例中用來(lái)供氧的RuO2膜609和Ru金屬膜608位于底電極610中這一事實(shí)意味著有可能比上述各實(shí)施例更可靠地防止形成層間布線膜的多晶硅被氧化。
而且，從一開(kāi)始由Ru制作頂電極的事實(shí)，使得金屬布線和其它后續(xù)工序比上述各實(shí)施例更容易執(zhí)行。
本實(shí)施例與上述各實(shí)施例的相同之處在于，在不含氧的氣氛中的熱處理使得有可能防止底電極610氧化并防止形成鈦的硅化物。
在本實(shí)施例中，熱處理(工序6)在制作用作頂電極的Ru膜612的工序(工序5)之后進(jìn)行，但這些工序也可以按相反的順序進(jìn)行。
此外，Ti膜607被用作勢(shì)壘層，但也可以采用TiN或Ti/TiN膜。
應(yīng)該指出的是，Ru膜608被用作金屬膜，但I(xiàn)r或Pt之類的其它金屬，倘若具有對(duì)氧的催化作用，則也可采用。
本實(shí)施例與上述各實(shí)施例的相同之處在于，在用來(lái)制作氧化介電膜的膜中也可以使用TaN、ZrN、HfN之類的其它氮化物。
與上述各實(shí)施例相同的還有，對(duì)用來(lái)供氧的膜，僅僅要求它是一種熱穩(wěn)定性比制作氧化介電膜的物質(zhì)差的氧化物導(dǎo)體，致使也有可能利用IrO2膜或由RuO2和IrO2的混合物組成的膜。而且還有可能使用氧濃度不同的膜。
第四實(shí)施例下面參照?qǐng)D7來(lái)解釋本發(fā)明第四實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法。
圖7工藝剖面圖用來(lái)解釋第四實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法。
(1)首先，如上述各實(shí)施例那樣，在硅片701的表面上制作SiO2器件隔離膜702和擴(kuò)散層703。接著，用CVD或相似方法，在晶片701的整個(gè)表面上制作例如厚度為700-1000nm的層間隔離膜704。隨后用光刻或其它常規(guī)方法，在此膜704中制作接觸孔705。
(2)下一步涉及到例如用濺射方法，在整個(gè)表面上淀積多晶硅，然后用深腐蝕方法制作層間布線膜706(見(jiàn)圖7(A))。
(3)然后用濺射、CVD或相似技術(shù)，如第三實(shí)施例那樣，順序制作同樣厚度的Ti膜、Ru膜和RuO2膜，隨之以厚度例如為10nm的Ru膜。再用光刻圖形化或其它常規(guī)方法使之形成Ti勢(shì)壘層707、Ru金屬膜708、用來(lái)供氧的RuO2膜709和Ru膜710。
此處，Ru膜708最好以相同于第三實(shí)施例的方法制作成其上加有壓應(yīng)力。另一方面，Ru膜710最好制作成其上加有張應(yīng)力(見(jiàn)下面)。
應(yīng)該補(bǔ)充的是，膜707-710以及層間布線膜706組成了底電極711。
(4)接著，再用濺射、CVD或相似技術(shù)，在整個(gè)表面上制作厚度例如為10-100nm的TiN膜712，以形成用來(lái)制作氧化隔離膜的膜。
(5)接著，再用濺射、CVD或相似技術(shù)，制作厚度例如為50-200nm的Ru膜713，以形成頂電極(見(jiàn)圖7(B))。
(6)最后，用快速熱處理(RTA)或相似方法，在不含氧的氣氛(例如N2、He、Ar、Xe或相似氣體)中，于600℃進(jìn)行例如3分鐘熱處理。這使RuO2膜7O9中的氧饋至TiN膜712，使生成TiO2氧化介電膜714(參見(jiàn)圖7(C))。同時(shí)，RuO2膜709失去其氧并變成Ru膜715。
如上所述，在本實(shí)施例中，Ru膜708制作成其上加有壓應(yīng)力。因此，如圖4所示，Ru膜708很難使氧滲透。這使得有可能防止RuO2膜709中的氧到達(dá)其下的膜706和707等，從而用以防止706和707等這些膜被氧化。
同時(shí)，本實(shí)施例中的Ru膜710制作成其上加有張應(yīng)力。同第二實(shí)施例那樣，這意味著Ru的催化性質(zhì)使活化的氧能夠饋至TiN膜712。
而且，由于同第二實(shí)施例那樣，TiN膜712被Ru膜710活化的氧所氧化，故有可能確保電容器的介電常數(shù)高而漏電流低，或者有可能縮短熱處理所需的時(shí)間。
再者，從一開(kāi)始由Ru制作頂電極的事實(shí)，使得金屬布線和其它后續(xù)工序比上述各實(shí)施例更容易執(zhí)行。
本實(shí)施例與上述各實(shí)施例的相同之處在于，在不含氧的氣氛中的熱處理使得有可能防止底電極711氧化并防止形成鈦的硅化物。
與上述各實(shí)施例相同的還有，有可能用TiN或Ti/TiN膜作為勢(shì)壘層，Ir或Pt可用作金屬膜，并有可能在制作氧化介電膜的膜中采用TaN、ZrN和HfN之類的其它氮化物。也有可能利用IrO2膜或由RuO2和IrO2的混合物組成的膜。而且還有可能使用氧濃度不同的膜。
第五實(shí)施例下面參照?qǐng)D8來(lái)解釋本發(fā)明第五實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法。
圖8工藝剖面圖用來(lái)解釋第五實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法。
(1)首先，如上述各實(shí)施例那樣，在硅片801的表面上制作SiO2器件隔離膜802和擴(kuò)散層803。接著，用CVD或相似方法，在晶片801的整個(gè)表面上制作例如厚度為700-1000nm的層間隔離膜804。隨后用光刻或其它常規(guī)方法，在此膜804中制作接觸孔805。
(2)下一步涉及到例如用濺射方法，在整個(gè)表面上淀積多晶硅，然后用深腐蝕方法制作層間布線膜806(見(jiàn)圖8(A))。
(3)然后用濺射、CVD或相似技術(shù)，如第三實(shí)施例那樣，順序制作同樣厚度的Ti膜、Ru膜和RuO2膜。再用光刻圖形化或其它常規(guī)方法使之形成Ti勢(shì)壘層807、Ru金屬膜808以及用來(lái)供氧的RuO2膜809。
此處，Ru膜808最好以相同于第三實(shí)施例的方法制作成其上加有壓應(yīng)力。
應(yīng)該補(bǔ)充的是，膜807-810以及層間布線膜806組成了底電極810。
(4)接著，再用濺射、CVD或相似技術(shù)，在整個(gè)表面上制作厚度例如為10-100nm的TiN膜811，以形成用來(lái)制作氧化隔離膜的膜。
(5)接著，再用濺射、CVD或相似技術(shù)，在整個(gè)TiN膜811上制作厚度例如為50-200nm的RuO2膜812，以形成用來(lái)供氧的膜。
(6)然后，再用濺射、CVD或相似技術(shù)，在整個(gè)RuO2膜812上制作厚度例如為10-100nm的RuO2金屬膜813(見(jiàn)圖8(B))。
應(yīng)該補(bǔ)充的是，此Ru膜813最好制作成其上加有壓應(yīng)力。
(7)最后，用快速熱處理(RTA)或相似方法，在不含氧的氣氛(例如N2、He、Ar、Xe或相似氣體)中，于600℃進(jìn)行例如3分鐘熱處理。這使RuO2膜809和812中的氧饋至TiN膜811，使生成TiO2氧化介電膜814(參見(jiàn)圖8(C))。同時(shí)，RuO2膜809和812失去其氧并變成Ru膜815和816。
如上所述，在本實(shí)施例中，Ru膜808制作成其上加有壓應(yīng)力。因此，如圖4所示，Ru膜808很難使氧滲透。這使得有可能防止Ti膜807和層間布線膜806被氧化。
同樣，Ru膜813制作成其上加有壓應(yīng)力。這使得可以減少?gòu)腞uO2膜809(沿圖8(b)中的向上方向)分散在元件外面的氧的數(shù)量，同時(shí)增加對(duì)TiN膜811的氧化有貢獻(xiàn)的氧量，從而改善其效能。
而且，從一開(kāi)始由Ru制作頂電極的事實(shí)，使得金屬布線和其它后續(xù)工序比上述各實(shí)施例更容易執(zhí)行。
本實(shí)施例與上述各實(shí)施例的相同之處在于，在不含氧的氣氛中的熱處理使得有可能防止底電極810氧化并防止形成鈦的硅化物。
與上述各實(shí)施例相同的還有，有可能用TiN或Ti/TiN膜作為勢(shì)壘層，Ir或Pt可用作金屬膜，并有可能在制作氧化介電膜的膜中采用TaN、ZrN和HfN之類的其它氮化物。也有可能利用IrO2膜或由RuO2和IrO2的混合物組成的膜。而且還有可能使用氧濃度不同的膜。
第六實(shí)施例下面參照?qǐng)D9來(lái)解釋本發(fā)明第六實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法。
圖9工藝剖面圖用來(lái)解釋第六實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法。
(1)首先，如上述各實(shí)施例那樣，在硅片901的表面上制作SiO2器件隔離膜902和擴(kuò)散層903。接著，用CVD或相似方法，在晶片901的整個(gè)表面上制作例如厚度為700-1000nm的層間隔離膜904。隨后用光刻或其它常規(guī)方法，在此膜904中制作接觸孔905。
(2)下一步涉及到例如用濺射方法，在整個(gè)表面上淀積多晶硅，然后用深腐蝕方法制作層間布線膜906(見(jiàn)圖9(A))。
(3)然后用濺射、CVD或相似技術(shù)，如第三實(shí)施例那樣，順序制作同樣厚度的Ti膜、Ru膜和RuO2膜。再用光刻圖形化或其它常規(guī)方法使之形成Ti勢(shì)壘層907、Ru金屬膜908以及用來(lái)供氧的RuO2膜909。
此處，Ru膜908最好以相同于第三實(shí)施例的方法制作成其上加有壓應(yīng)力。
應(yīng)該補(bǔ)充的是，膜907-909以及層間布線膜906組成了底電極910。
(4)接著，再用濺射、CVD或相似技術(shù)，在整個(gè)表面上制作厚度例如為10-100nm的TiN膜911，以形成用來(lái)制作氧化隔離膜的膜。
(5)接著，再用濺射、CVD或相似技術(shù)，在整個(gè)TiN膜911上制作厚度例如為10-100nm的Ru金屬膜912(見(jiàn)圖9(B))。
應(yīng)該補(bǔ)充的是，Ru膜912最好制作成其上加有張應(yīng)力。
(6)然后，再用濺射、CVD或相似技術(shù)，在整個(gè)Ru膜912上制作厚度例如為50-200nm的RuO2膜913，以便制作用來(lái)供氧的膜。
(7)最后，用快速熱處理(RTA)或相似方法，在不含氧的氣氛(例如N2、He、Ar、Xe或相似氣體)中，于600℃進(jìn)行例如3分鐘熱處理。這使RuO2膜909和913中的氧饋至TiN膜911，使生成TiO2氧化介電膜914(參見(jiàn)圖9(C))。同時(shí)，RuO2膜909和913失去其氧并變成Ru膜915和916。
如上所述，在本實(shí)施例中，Ru膜908制作成其上加有壓應(yīng)力。因此，如圖4所示，Ru膜908很難使氧滲透。這使得有可能防止Ti膜907和層間布線膜906被氧化。
同時(shí)，Ru膜912制作成其上加有張應(yīng)力。因此能夠?qū)佔(zhàn)訰uO2膜913的氧激活到TiN膜911，這就使得有可能同第二和第四實(shí)施例那樣確保電容器的介電常數(shù)高而漏電流小，或者縮短熱處理所需的時(shí)間。
本實(shí)施例與上述各實(shí)施例的相同之處在于，在不含氧的氣氛中的熱處理使得有可能防止底電極910氧化并防止形成鈦的硅化物。
與上述各實(shí)施例相同的還有，有可能用TiN或Ti/TiN膜作為勢(shì)壘層，Ir或Pt可用作金屬膜，并有可能在制作氧化介電膜的膜中采用TaN、ZrN和HfN之類的其它氮化物。也有可能利用IrO2膜或由RuO2和IrO2的混合物組成的膜。而且還有可能使用氧濃度不同的膜。
第七實(shí)施例下面參照?qǐng)D10來(lái)解釋本發(fā)明第七實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法。
本實(shí)施例與第一實(shí)施例的不同之處在于，使用Ta2O5膜作為制作氧化介電膜的膜以及作為此氧化介電膜。
圖10工藝剖面圖用來(lái)解釋第七實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法。
(1)首先，如第一實(shí)施例那樣，在硅片1001的表面上制作組成MOS晶體管或相似器件一部分的SiO2器件隔離膜1002和擴(kuò)散層1003，在晶片1001的整個(gè)表面上制作層間隔離膜1004，并在此膜1004中制作接觸孔1005。
(2)下一步涉及到例如用濺射方法，在整個(gè)表面上淀積厚度例如為20-100nm的多晶硅，然后用光刻或其它常規(guī)方法制作帶有層間布線膜1006a和導(dǎo)電層1006b的底電極1006(見(jiàn)圖10(A))。
(3)然后用CVD或相似方法，制作厚度例如為5-30nm的用來(lái)制作氧化介電膜的Ta2O5膜1007。此時(shí)，所用的源氣體是Ta(C2H6O)5，而此膜的制作溫度為例如350-500℃。
(4)接著，用濺射、CVD或相似技術(shù)，在Ta2O5膜1007的整個(gè)表面上制作厚度例如為50-200nm的RuO2膜1008，以制作用來(lái)供氧的膜。
(5)最后，用快速熱處理(RTA)或相似方法，在不含氧的氣氛(例如N2、He、Ar、Xe或相似氣體)中，于600℃進(jìn)行例如3分鐘熱處理。這使RuO2膜1008中的氧饋至Ta2O5膜1007，從而補(bǔ)償氧的不足。同時(shí)，RuO2膜1008失去其氧并變成Ru膜1009，在成品電容器中用作頂電極。
這樣，通過(guò)在不含氧的氣氛中進(jìn)行熱處理，本實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件制造方法就使得有可能補(bǔ)償Ta2O5膜中氧的不足。
本實(shí)施例與第一實(shí)施例的相同之處在于，RuO2膜1008被用作供氧膜，但對(duì)用來(lái)供氧的膜，僅僅要求它是一種熱穩(wěn)定性比形成氧化介電膜的物質(zhì)差的氧化物導(dǎo)體，以致也有可能利用IrO2膜或由RuO2和IrO2的混合物組成的膜。而且還有可能使用氧濃度不同的膜。
第八實(shí)施例下面參照?qǐng)D11來(lái)解釋本發(fā)明第八實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法。
本實(shí)施例與第七實(shí)施例的不同之處在于，氧是從上下電極側(cè)饋至用來(lái)制作氧化介電膜的Ta2O5膜。
圖11工藝剖面圖用來(lái)解釋第八實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法。
(1)首先，如上述各實(shí)施例那樣，在硅片1101的表面上制作SiO2器件隔離膜1102和擴(kuò)散層1103，并用CVD或相似方法，在晶片1101的整個(gè)表面上制作厚度為700-1000nm的層間隔離膜1104。然后用光刻或其它常規(guī)方法，在此層間隔離膜1104中制作接觸孔1105。
(2)下一步涉及到例如用濺射方法，在整個(gè)表面上淀積多晶硅，然后用深腐蝕方法制作層間布線膜1106(見(jiàn)圖11(A))。
(3)然后用濺射、CVD或相似方法，順序制作Ti膜、Ru膜和RuO2膜，用光刻圖形化或其它常規(guī)方法使之形成Ti勢(shì)壘層1107、Ru金屬膜1108和用來(lái)供氧的RuO2膜1109。這三個(gè)膜1107-1109的總厚度可以是例如50-150nm，而RuO2膜1109的厚度可以是例如20-100nm。
此處的Ru膜1108最好制作成其上加有壓應(yīng)力。這是為了確保Ru膜1108被制作成使氧難以滲透，并確保Ti膜1107和層間布線膜1106在稍后階段進(jìn)行熱處理時(shí)不被氧化(參見(jiàn)工序6)。
(4)然后，用濺射、CVD或相似技術(shù)，在整個(gè)表面上制作厚度例如為10-100nm的Ta2O5膜1110，以便形成用來(lái)制作氧化隔離膜的膜。
(5)接著，再用濺射、CVD或相似技術(shù)，在Ta2O5膜1110的整個(gè)表面上制作厚度例如為50-200nm的RuO2膜1111，以便制作用來(lái)供氧的膜(參見(jiàn)圖11(B))。
(6)最后，用快速熱處理(RTA)或相似方法，在不含氧的氣氛(例如N2、He、Ar、Xe或相似氣體)中，于600℃進(jìn)行例如3分鐘熱處理。這使RuO2膜1109和1111中的氧饋至Ta2O5膜1110，從而補(bǔ)償氧的不足。同時(shí)，RuO2膜1109和1111失去其氧并變成Ru膜1112和1113。Ru膜1112與Ti膜1107、Ru膜1108和層間布線膜1106一起組成底電極1114(參見(jiàn)圖11(C))，而Ru膜1113組成頂電極(參見(jiàn)圖11(C))。
這樣，借助于在不含氧的氣氛中進(jìn)行熱處理，本實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件制造方法也有可能補(bǔ)償Ta2O5膜1110中氧的不足。因此，無(wú)需氧化底電極1114和其它元件就有可能防止漏電流的增加。
氧從上下電極1113和1114側(cè)饋至Ta2O5膜1110這一事實(shí)意味著有可能比第七實(shí)施例更可靠地防止電容器中的漏電流。作為變通，若不要求漏電流好于第七實(shí)施例，則有可能縮短熱處理時(shí)間。
在本實(shí)施例中，Ti膜1107被用作勢(shì)壘層，但也可以使用TiN或Ti/TiN膜。
本實(shí)施例與上述各實(shí)施例的相同之處還有，對(duì)于用來(lái)供氧膜的膜，僅僅要求它是一種熱穩(wěn)定性比形成氧化介電膜的物質(zhì)差的氧化物導(dǎo)體，以致也有可能利用IrO2膜或由RuO2和IrO2的混合物組成的膜。而且還有可能使用氧濃度不同的膜。
第九實(shí)施例下面參照?qǐng)D12來(lái)解釋本發(fā)明第九實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法。
本實(shí)施例與第八實(shí)施例的不同之處在于，激活的氧被饋至用來(lái)制作氧化介電膜的Ta2O5膜。
圖12工藝剖面圖用來(lái)解釋第九實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法。
(1)首先，如上述各實(shí)施例那樣，在硅片1201的表面上制作SiO2器件隔離膜1202和擴(kuò)散層1203，并用CVD或相似方法，在晶片1201的整個(gè)表面上制作厚度為700-1000nm的層間隔離膜1204。然后用光刻或其它常規(guī)方法，在此層間隔離膜1204中制作接觸孔1205。
(2)下一步涉及到例如用濺射方法，在整個(gè)表面上淀積多晶硅，然后用深腐蝕方法制作層間布線膜1206(見(jiàn)圖12(A))。
(3)然后用濺射、CVD或相似方法，順序制作Ti膜、RuO2膜和Ru膜，用光刻圖形化或其它常規(guī)方法使之形成Ti勢(shì)壘層1207、Ru金屬膜1208、用來(lái)供氧的RuO2膜1209和Ru金屬膜1210。這三個(gè)膜1207-1209的總厚度可以是例如50-150nm，而RuO2膜1209的厚度可以是例如20-100nm。
此處的Ru膜1208最好制作成其上加有壓應(yīng)力。這是為了確保Ru膜1208被制作成使氧難以滲透，并確保Ti膜1207和層間布線膜1206在稍后階段進(jìn)行熱處理時(shí)不被氧化(參見(jiàn)工序7)。
另一方面，Ru膜1210最好制作成其上加有張應(yīng)力。這是為了確保Ru膜1210被制作成使氧易于滲透，并確保借助于使氧滲透Ru膜1210而獲得活化氧。
(4)然后，用濺射、CVD或相似技術(shù)，在整個(gè)表面上制作厚度例如為10-100nm的Ta2O5膜1211，以便形成用來(lái)制作氧化隔離膜的膜。
(5)接著，再用濺射、CVD或相似技術(shù)，在Ta2O5膜1211的整個(gè)表面上制作厚度例如為10nm的Ru膜1212，以便制作金屬膜。
Ru膜1212最好也制作成其上加有張應(yīng)力。這是為了確保Ru膜1212被制作成使氧易于滲透，并確保借助于使氧滲透Ru膜1212而獲得活化氧。
(6)接著，再用濺射、CVD或相似技術(shù)，在Ru膜1212的整個(gè)表面上制作厚度例如為50-200nm的RuO2膜1213，以便制作用來(lái)供氧的膜(參見(jiàn)圖12(B))。
(7)最后，用快速熱處理(RTA)或相似方法，在不含氧的氣氛(例如N2、He、Ar、Xe或相似氣體)中，于600℃進(jìn)行例如3分鐘熱處理。這使RuO2膜1209和1213中的氧饋至Ta2O5膜1211，從而補(bǔ)償氧的不足。同時(shí)，RuO2膜1209和1213失去其氧并變成Ru膜1214和1215。Ru膜1214與Ti膜1207、Ru膜1208和1210以及層間布線膜1206一起組成底電極1216(參見(jiàn)圖12(C))，而Ru膜1215與Ru膜1212一起組成頂電極(參見(jiàn)圖12(C))。
這樣，本實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件制造方法就使活化氧能夠饋至Ta2O5膜1211，使得有可能比第八實(shí)施例更為有效地補(bǔ)償漏電流。
以這種方式，在本實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件制造方法中，活化氧能夠饋至Ta2O5膜1211的這一事實(shí)，使得有可能比第八實(shí)施例更為有效地補(bǔ)償氧的不足。
此外，Ru膜1210和1212被用作激活氧的金屬膜，但也有可能使用Ir和Pt之類的其它材料來(lái)制作金屬膜，只要它們對(duì)氧具有催化作用。
本實(shí)施例與上述各實(shí)施例的相同之處在于，可以使用TiN或Ti/TiN膜作為勢(shì)壘層，并有可能用IrO2膜或由RuO2和IrO2的混合物組成的膜作為供氧層。而且還有可能使用氧濃度不同的膜。
第十實(shí)施例下面參照?qǐng)D13來(lái)解釋本發(fā)明第十實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法。
本實(shí)施例與第一實(shí)施例的不同之處在于，鈦酸鍶鋇(BST)結(jié)晶膜被用作用來(lái)形成氧化介電膜的膜以及此氧化介電膜。
圖13工藝剖面圖用來(lái)解釋第十實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法。
(1)首先，如第一實(shí)施例那樣，在硅片1301的表面上制作形成MOS晶體管或相似器件一部分的SiO2器件隔離膜1302和擴(kuò)散層1303，同時(shí)在層間隔離膜1304中制作接觸孔1305。
(2)下一步涉及到例如用濺射方法，在整個(gè)表面上淀積厚度例如為20-100nm的多晶硅，然后用光刻或其它常規(guī)方法制作帶有層間布線膜1306a和導(dǎo)電層1306b的底電極1306(見(jiàn)圖13(A))。
(3)然后用CVD或相似方法，制作厚度例如為5-30nm的用來(lái)形成氧化介電膜的BST膜1307。此BST膜1307包含鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的結(jié)晶體。
(4)然后，用濺射、CVD或相似技術(shù)，在BST層1307的整個(gè)表面上制作厚度例如為50-200nm的RuO2膜1308作為供氧膜(參見(jiàn)圖13(B))。
(5)最后，用快速熱處理(RTA)或相似方法，在不含氧的氣氛(例如N2、He、Ar、Xe或相似氣體)中，于600℃進(jìn)行例如3分鐘熱處理。這使RuO2膜1308中的氧饋至BST膜1307，從而補(bǔ)償氧的不足。同時(shí)，RuO2膜1308失去其氧并變成Ru膜1309，組成成品電容器的頂電極(參見(jiàn)圖13(C))。
這樣，借助于通過(guò)在不含氧的氣氛中的熱處理而將氧饋至BST膜1307，本實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件制造方法就有可能補(bǔ)償BST膜1307中氧的不足，而無(wú)需氧化多晶硅或其它元件。
此處，RuO2膜1308被用作供氧膜，但對(duì)這一供氧膜僅僅要求它是熱穩(wěn)定性比形成氧化介電膜的物質(zhì)差的氧化物導(dǎo)體，因此也可以采用IrO2膜或由RuO2和IrO2的混合物組成的膜。而且有可能使用氧濃度不同的膜。
此外，也有可能提供由Ru、Ir、Pt或相似的金屬制作的金屬膜，作為頂電極或底電極中的至少一個(gè)，以便激活饋至BST膜1307的氧。
第十一實(shí)施例下面參照?qǐng)D14來(lái)解釋本發(fā)明第十一實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法。
本實(shí)施例與第十實(shí)施例的不同之處在于，BST非晶膜被用作形成氧化介電膜的膜。
圖14工藝剖面圖用來(lái)解釋第十一實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法。
(1)首先，如第一實(shí)施例那樣，在硅片1401的表面上制作形成MOS晶體管或相似器件一部分的SiO2器件隔離膜1402和擴(kuò)散層1403，同時(shí)在層間隔離膜1404中制作接觸孔1405。
(2)下一步涉及到例如用濺射方法，在整個(gè)表面上淀積厚度例如為20-100nm的多晶硅，然后用光刻或其它常規(guī)方法制作帶有層間布線膜1406a和導(dǎo)電層1406b的底電極1406(見(jiàn)圖14(A))。
(3)然后用CVD或相似方法，在400℃或更低的溫度下制作厚度例如為5-30nm的用來(lái)形成氧化介電膜的非晶BST膜1407。
(4)然后，用濺射、CVD或相似技術(shù)，在BST層1407的整個(gè)表面上制作厚度例如為50-200nm的RuO2膜1408作為供氧膜(參見(jiàn)圖14(B))。
(5)最后，用快速熱處理(RTA)或相似方法，在不含氧的氣氛(例如N2、He、Ar、Xe或相似氣體)中，于500℃進(jìn)行例如3分鐘熱處理。這使BST膜1407結(jié)晶，從而制得含有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)結(jié)晶體的作為氧化介電膜的BST膜1409。同時(shí)，RuO2膜1408失去其氧并變成Ru膜1410，組成成品電容器的頂電極(參見(jiàn)圖14(C))。
這樣，在本實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件制造方法中，首先制作用來(lái)形成氧化介電膜的非晶BST膜1407(工序3)。結(jié)果，在制作RuO2膜1408時(shí)(工序4)，BST膜是非晶且介電常數(shù)小。這使得有可能在制作RuO2膜1408的過(guò)程中防止在半導(dǎo)體器件中發(fā)生BST膜1407充電所引起的局部隔離擊穿(例如柵氧化膜擊穿)。在后續(xù)的熱處理工序(工序5)中發(fā)生BST膜1407結(jié)晶的事實(shí)，使得有可能形成介電常數(shù)足夠高的氧化介電膜(BST膜1409)。換言之，本實(shí)施例可用來(lái)防止RuO2膜1408制作過(guò)程中的隔離擊穿，從而改善半導(dǎo)體器件的成品率。
本實(shí)施例與第十實(shí)施例的相同之處在于，借助于通過(guò)在不含氧的氣氛中進(jìn)行熱處理而將氧饋至BST膜1407，使得有可能補(bǔ)償BST膜1407中氧的不足，而無(wú)需氧化多晶硅或其它元件。
此處，RuO2膜1408被用作供氧膜，但對(duì)這一供氧膜僅僅要求它是熱穩(wěn)定性比形成氧化介電膜的物質(zhì)差的氧化物導(dǎo)體，因此也可以用IrO2膜或由RuO2和IrO2的混合物組成的膜。而且有可能使用氧濃度不同的膜。
此外，也有可能提供由Ru、Ir、Pt或相似的金屬制作的金屬膜，作為頂電極或底電極中的至少一個(gè)，以便激活饋至BST膜1407的氧。
第十二實(shí)施例下面參照?qǐng)D15來(lái)解釋本發(fā)明第十二實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法。
本實(shí)施例與第一和第十實(shí)施例的不同之處在于，鈦酸鋯鉛(PZT)膜被用作形成氧化介電膜的膜以及此氧化介電膜。
圖15工藝剖面圖用來(lái)解釋第十二實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法；(1)首先，如第一實(shí)施例那樣，在硅片1501的表面上制作形成MOS晶體管或相似器件一部分的SiO2器件隔離膜1502和擴(kuò)散層1503，同時(shí)在層間隔離膜1504中制作接觸孔1505。
(2)下一步涉及到例如用濺射方法，在整個(gè)表面上淀積厚度為20-100nm的多晶硅，然后用光刻或其它常規(guī)方法制作帶有層間布線膜1506a和導(dǎo)電層1506b的底電極1506(見(jiàn)圖15(A))。
(3)然后用反應(yīng)濺射方法、溶膠-凝膠方法或相似方法，制作厚度例如為5-30nm的用來(lái)形成氧化介電膜的焦綠石相或非晶PZT膜1507。
此處，制作PZT膜1507的條件如下。例如，制作此膜的溫度為200-400℃，氬對(duì)氧的流量比為9-0.1，壓力為1-0.1毫乇，且靶是燒結(jié)靶或金屬靶。在溶膠-凝膠方法的情況下，條件是例如鉛、鈦和鋯的烷氧基溶液，焙燒溫度200-400℃，含氧的氣氛。
(4)然后，用濺射、CVD或相似技術(shù)，在PZT膜1507的整個(gè)表面上制作厚度例如為50-200nm的RuO2膜1508作為供氧膜(參見(jiàn)圖15(B))。
(5)最后，用快速熱處理(RTA)或相似方法，在不含氧的氣氛(例如N2、He、Ar、Xe或相似氣體)中，于600℃進(jìn)行例如3分鐘熱處理。這使RuO2膜1508中的氧饋至PZT膜1507，從而補(bǔ)償氧的不足。同時(shí)，RuO2膜1508失去其氧并變成Ru膜1509，用作成品電容器的頂電極(參見(jiàn)圖15(C))。
這樣，借助于通過(guò)在不含氧的氣氛中進(jìn)行熱處理而將氧饋至PZT膜1507，本實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體器件制造方法使得有可能補(bǔ)償PZT膜1507中氧的不足，而無(wú)需氧化多晶硅或其它元件。
本實(shí)施例與第十實(shí)施例的相同之處在于，借助于通過(guò)在不含氧的氣氛中進(jìn)行熱處理而將氧饋至PZT膜1507，使得有可能補(bǔ)償PZT膜1507中氧的不足，而無(wú)需氧化多晶硅或其它元件。
此處，RuO2膜1508被用作供氧膜，但對(duì)這一供氧膜僅僅要求它是熱穩(wěn)定性比形成氧化介電膜的物質(zhì)差的氧化物導(dǎo)體，因此也可以采用IrO2膜或由RuO2和IrO2的混合物組成的膜。而且，如第一實(shí)施例那樣，有可能使用氧濃度不同的膜。
此外，也有可能提供由Ru、Ir、Pt或相似的金屬制作的金屬膜，作為頂電極或底電極中的至少一個(gè)，以便激活饋至PZT膜1507的氧。
如上面已詳細(xì)解釋的那樣，本發(fā)明有關(guān)的半導(dǎo)體器件的制造方法使得有可能制作氧化介電膜，或有可能借助于在不含氧的氣氛中進(jìn)行熱處理而補(bǔ)償制得的氧化介電膜中氧的不足，這樣就使得有可能改善半導(dǎo)體器件的成品率而無(wú)需氧化多晶硅或其它元件。
權(quán)利要求
1．一種半導(dǎo)體器件的制造方法，它包含下列步驟制作一個(gè)層疊結(jié)構(gòu)，此層疊結(jié)構(gòu)至少有用來(lái)制作含有形成氧化介電膜用的可氧化物質(zhì)的氧化介電膜的第一膜和用來(lái)向上述第一膜供氧的第二膜，以及借助于在不含氧的氣氛中對(duì)上述層疊結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱處理，將氧從上述第二膜饋至上述第一膜。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件制造方法，其中上述制作步驟包含借助于氮化可氧化物質(zhì)而制作上述第一膜的步驟以及制作用來(lái)向上述可氧化的物質(zhì)供氧的上述第二膜的步驟；而上述供應(yīng)步驟包含借助于在不含氧的氣氛中對(duì)上述層疊結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱處理而氧化上述可氧化膜的方法來(lái)制作氧化介電膜的步驟。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件制造方法，其中上述制作步驟包含制作帶有與上述氧化介電膜相同的組分的上述第一膜的步驟以及制作用來(lái)向上述第一膜中的可氧化物質(zhì)供氧的上述第二膜的步驟；而上述供應(yīng)步驟包含借助于在不含氧的氣氛中對(duì)上述層疊結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱處理而補(bǔ)償氧的不足的步驟。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件制造方法，其中所述的第一膜組成電容器頂電極的一部分或全部。
5．根據(jù)權(quán)利要求4的半導(dǎo)體器件制造方法，其中所述的頂電極還配備有用來(lái)激活從上述第二膜饋至上述第一膜的氧的金屬膜。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件制造方法，其中所述的第二膜組成電容器底電極的一部分或全部。
7．根據(jù)權(quán)利要求6的半導(dǎo)體器件制造方法，其中的底電極配備有制作在穿通孔中的層間布線膜、制作在上述層間布線膜上的勢(shì)壘層、制作在上述勢(shì)壘層上以便能加上壓應(yīng)力的金屬膜以及制作在此金屬膜上的用來(lái)供氧的上述第二膜。
8．根據(jù)權(quán)利要求6的半導(dǎo)體器件制造方法，其中的底電極配備有制作在穿通孔中的層間布線膜、制作在上述層間布線膜上的勢(shì)壘層、制作在上述勢(shì)壘層上以便能加上壓應(yīng)力的第一金屬膜、制作在上述第一金屬膜上的用來(lái)供氧的上述第二膜以及制作在上述第二膜上以便能加上張應(yīng)力的第二金屬膜。
9．根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件制造方法，其中上述制作步驟包含制作組成電容器底電極的一部分或全部的上述第二膜的步驟以及制作組成電容器頂電極的一部分或全部的上述第二膜的步驟。
10．根據(jù)權(quán)利要求9的半導(dǎo)體器件制造方法，其中所述的底電極配備有制作在穿通孔中的層間布線膜、制作在上述層間布線膜上的勢(shì)壘層、制作在上述勢(shì)壘層上以便能加上壓應(yīng)力的第三金屬膜以及制作在上述第三金屬膜上的上述底電極的上述第二膜；而所述的頂電極配備有制作在上述第一膜上的上述頂電極的上述第二膜以及制作在上述頂電極的上述第二膜上以便能加上壓應(yīng)力的第四金屬膜。
11．根據(jù)權(quán)利要求10的半導(dǎo)體器件制造方法，其中所述的底電極還配備有用來(lái)激活從上述底電極的上述第二膜饋送的氧的第五金屬膜。
12．根據(jù)權(quán)利要求10的半導(dǎo)體器件制造方法，其中所述的頂電極還配備有用來(lái)激活從上述頂電極的上述第二膜饋送的氧的第六金屬膜。
13．根據(jù)權(quán)利要求2的半導(dǎo)體器件制造方法，其中所述的第一膜是氮化鈦膜、氮化鉭膜、氮化鋯膜或氮化鉿膜。
14．根據(jù)權(quán)利要求3的半導(dǎo)體器件制造方法，其中所述的第一膜是氧化鉭膜或鈦酸鋯鉛膜。
15．根據(jù)權(quán)利要求3的半導(dǎo)體器件制造方法，其中所述的第一膜是非晶鈦酸鍶鋇膜或鈦酸鋯鉛膜；而所述的氧化介電膜是已在上述供應(yīng)步驟中結(jié)晶的鈦酸鍶鋇膜或鈦酸鋯鉛膜。
16．根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件制造方法，其中所述的第二膜是氧化釕膜、氧化銥?zāi)せ蛴伤鼈兊幕旌衔锝M成的膜。
17．根據(jù)權(quán)利要求5的半導(dǎo)體器件制造方法，其中的金屬膜由釕、銥或鉑中的任何一個(gè)組成。
18．根據(jù)權(quán)利要求8的半導(dǎo)體器件制造方法，其中的金屬膜由釕、銥或鉑中的任何一個(gè)組成。
19．根據(jù)權(quán)利要求10的半導(dǎo)體器件制造方法，其中的金屬膜由釕、銥或鉑中的任何一個(gè)組成。
全文摘要
在電容器的制造中,本發(fā)明借助于在不含氧的氣氛中進(jìn)行熱處理,可以從TiN膜制作TiO
文檔編號(hào)H01L21/02GK1215917SQ98116760
公開(kāi)日1999年5月5日 申請(qǐng)日期1998年7月31日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月27日
發(fā)明者山內(nèi)智, 竹廣忍, 吉丸正樹(shù) 申請(qǐng)人:沖電氣工業(yè)株式會(huì)社