JP2005136414A - キャパシタ、それを備えた半導体素子およびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 後続工程で酸素を含んだガスを使用しても酸化問題が発生せず、下部電極からの漏れ電流が改善され、後続工程でTiNまたは仕事関数の高いRuを上部に使用することが可能となるキャパシタ、これを備えた半導体素子およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 アルミニウムを含む金属よりなる下部電極と、酸素を含む反応ガスによって下部電極上に形成された誘電体層と、誘電体層上に形成された上部電極とを含むスタック型キャパシタ、ならびにそのキャパシタを備えた半導体素子およびその製造方法。
【選択図】 図3

Description

本発明は、キャパシタ、それを備えた半導体素子およびその製造方法に係り、より詳細には、下部電極をアルミニウムドープされたメタル(Al-doped metal)で形成したスタック型キャパシタ、それを備えた半導体素子およびその製造方法に関する。
半導体素子の高集積化に伴って、メモリセルにおけるキャパシタが占める面積が減少している。その結果、セルキャパシタンスが減少し、これはDRAM(dynamic random access memory)の集積度を増加させる場合に深刻な障害となる。
このようなセルキャパシタンスの減少による問題点を克服するためには、キャパシタの面積を確保しなければならない。このために、下部電極の形態をシリンダまたは半球状に形成することによって空間的な領域を増やすか、高誘電率を有する誘電体薄膜を開発してキャパシタの誘電体薄膜に適用することによって、キャパシタの容量を増加させるための研究が活発に進行しつつある。
この時、キャパシタの容量を増加させるために、高誘電定数を有する物質を酸素を含む反応ガスを利用して誘電体薄膜を形成するため、キャパシタを形成する工程における酸化は非常に深刻な問題となる。
図1は、従来の高誘電定数を有する誘電体薄膜を使用して構成されたキャパシタ構造を備える半導体素子を説明するための概略的な断面図である。
図1に示すように、従来の半導体素子10は、半導体基板12、半導体基板12内に所定の間隔をおいて形成されたソースおよびドレイン領域14、ソースおよびドレイン領域14に電気的に連結されたゲート構造16、層間絶縁を行うための層間絶縁膜(ILD:interlayer dielectric)19、ILD19上に順次に形成された下部電極22、高誘電定数を有する誘電体層24および上部電極26を備える。また、導電性プラグ18が、ILD19を貫通して下部電極22とソースおよびドレイン領域14を電気的に連結しており、拡散防止膜としてTiN層20が導電性プラグ18上に形成されている。
図1に示した従来のキャパシタ構造において、下部電極22は、一般的にTiNで形成されている。ところが、高誘電定数を有する誘電体層24は蒸着時にO3ガスを反応ガスとして使用するために、誘電体層24の下部に位置する下部電極22を形成するTiNが容易に酸化されてTiN内部にストレスが発生する。これによって、ゲートスタックが崩れて高誘電定数を有する誘電体層24が形成されない問題点が発生する。
図2は、図1に示した従来のキャパシタ構造を形成する工程時に使用するO3と高電率誘電率(H−k)酸化膜の影響によってTiNの上部にTiO2が形成される形態を説明するために撮影した写真である。
図2に示したように、下部電極をなすTiN上に高誘電定数のLaOxからなる誘電体層を形成する工程を行った。これにより、工程時に使用するO3とH−k酸化膜の影響によってTiNが酸化されてTiN上部にTiO2が形成される。このような現象は、LaOx系列だけでなくHfO2系列の高誘電率酸化膜の形成工程でも現れる現象であって、キャパシタのスタックが崩れる現象をもたらす問題点がある。
本発明の目的は、アルミニウムリガンド(Al-ligand)の負極性を利用して金属前駆体と反応させた後にNH3を用いて得られた耐酸化性を有するTiAlN物質で下部電極を形成することによって、後続工程で酸素を含む反応ガスを使用しても酸化が防止できるスタック型キャパシタを提供することである。
本発明の他の目的は、後続工程で酸素を反応ガスとして使用しても酸化が防止できる耐酸化性を有するTiAlN物質で下部電極の下部に位置する拡散防止膜を形成することによって、後続工程で酸素を含む反応ガスを使用しても下部電極の酸化が防止できるスタック型キャパシタを提供することである。
本発明のまた他の目的は、製造工程で酸素を反応ガスとして使用しても酸化が防止できるスタック型キャパシタを製造する方法を提供することである。
本発明のまた他の目的は、製造工程で酸素を反応ガスとして使用しても酸化が防止できるスタック型キャパシタを備えた半導体素子を提供することである。
本発明のまた他の目的は、前記半導体メモリ素子の製造方法を提供することである。
本発明の類型によれば、アルミニウムを含む金属よりなる下部電極と、酸素を含む反応ガスによって下部電極上に形成された誘電体層と、誘電体層上に形成された上部電極とを含むスタック型キャパシタが提供される。
本発明の他の類型によれば、ゲート構造とソースおよびドレイン領域(能動領域)とを備える半導体基板と、ソースおよびドレイン領域上に形成されたILDと、ILD上に形成されてアルミニウムを備える金属からなる下部電極と、下部電極上に形成された誘電体層と、誘電体層上に形成された上部電極と、ILD内にソースおよびドレイン領域と下部電極とを電気的に連結するためのプラグと、を含むスタック型キャパシタを備えた半導体素子が提供される。
本発明の他の類型によれば、半導体基板上にゲート構造とソースおよびドレイン領域とを形成する段階と、半導体基板上にILDを形成する段階と、ILD内にソースおよびドレイン領域を電気的に連結するためのプラグを形成する段階と、プラグとILD上にモールド酸化層を形成する段階と、モールド酸化層を所定形状にパターニングした後、プラグ上にアルミニウムを含む物質で下部電極を形成する段階と、下部電極の上に順次に誘電体層および上部電極を形成する段階と、を含むスタック型キャパシタを備えた半導体素子を製造する方法が提供される。
本発明の製造方法のまた他の類型によれば、半導体基板上にゲート構造とソースおよびドレイン領域とを形成する段階と、半導体基板上にILDを形成する段階と、ILD内にソースおよびドレイン領域を電気的に連結するためのプラグを形成する段階と、プラグ上にアルミニウムを含む物質で拡散防止膜を形成する段階と、拡散防止膜とILDの上にモールド酸化層を形成する段階と、モールド酸化層を所定形状にパターニングした後、プラグ上に下部電極を形成する段階と、下部電極上に順次に誘電体層および上部電極を形成する段階と、を含むスタック型キャパシタを備えた半導体素子を製造する方法が提供される。
ここで、下部電極は、チタンアルミニウム窒化物(TiAlN)またはタンタルアルミニウム窒化物(TaAIN)を含む物質からなることが望ましい。
また、下部電極がTiAlNまたはTaAINからなる場合には、誘電体層がLaOxまたはHfOxを含む物質からなるか、上部電極がRuまたはTiを含む物質からなっていても良い。
また、拡散防止膜がTiAlNまたはTaAINを含む物質からなる場合には、下部電極がRuまたはTiを含む物質からなるか、誘電体層がLaOxまたはHfOxからなるか、上部電極がRuまたはTiNからなっていても酸化問題が発生しないことを特徴とする。
また、下部電極および拡散防止膜は、プラグが形成された前記半導体基板上にTiA4とアルミニウムリガンドとの混合ガスを流してTiAlが形成され、生成されるHAとCO2とはガスの形で排出される段階と、NH3ガスを前記TiAlに流してTiAlNが形成され、生成されるHAはガスの形で排出されることによりTiAlNを形成する段階と、を経て形成されることを特徴とする。
本発明は、下部電極および拡散防止膜をAlドープされたメタルで形成することによって、後続工程で酸素を含んだガスを使用しても酸化の問題が発生しない効果がある。
また、本発明は、酸化の問題を解決することによって、TiAlN下部電極の使用時に漏れ電流が改善される。
また、本発明は、下部電極および/または拡散防止膜をAlドープされたメタルで形成することによって、後続工程でTiNまたは仕事関数の高いRuを上部電極に使用可能である。
以下、添付した図面に基づいて、本発明に係るキャパシタ、該キャパシタを備えた半導体素子およびその製造方法の望ましい実施形態を詳細に説明する。図面において、同じ参照符号は同じ構成要素を示す。また、本発明の実施形態によるキャパシタは、これを備える半導体メモリ素子と共に説明する。
図3は、本発明の望ましい実施形態によるキャパシタ構造を備える半導体素子を説明するための断面図である。
図3に示したように、本発明の望ましい実施形態によるキャパシタ構造を備える半導体素子100は、半導体基板102と、半導体基板102内に所定の間隔をおいて形成されたソースおよびドレイン領域104と、ソースおよびドレイン領域104に電気的に連結されたゲート構造106と、層間絶縁を行うためのILD108と、ILD108上に順次に形成された下部電極122と、高誘電定数を有する誘電体層124および上部電極126と、を備える。
また、導電性プラグ110が、ILD108を貫通して下部電極122とソースおよびドレイン領域104とを電気的に連結している。
本発明の望ましい実施形態によれば、導電性プラグ110は、シリコン等の導電性物質を用いた。ところが、導電性プラグ110は、半導体基板102内に形成されたソースおよびドレイン領域104と下部電極122の間の通電が可能な物質であれば、他の物質で形成しても良い。
図4Aないし図4Fは、本発明の望ましい実施形態によるキャパシタ構造を備える半導体素子の製造方法における一連の製造工程を説明するための断面図である。
まず、図4Aに示したように、半導体基板102に、ソースおよびドレイン領域104とゲート構造106とを設ける。次に、半導体基板102上に、シリコン酸化膜等の絶縁膜からなるILD108を形成する。この時、前記ILD108の厚さは、後続の工程で形成される層を十分に絶縁可能な厚さに形成する。
次に、ソースおよびドレイン領域104を開放するために、フォトリソグラフィおよびエッチング工程によってILD108をパターニングする。次いで、開放されたソースおよびドレイン領域104上に導電性物質を充填することによって、導電性プラグ110を完成する。この時、本発明の望ましい実施形態によれば、導電性プラグ110は、シリコンで形成することが望ましい。
次に、図4Bに示したように、ILD108および導電性プラグ110の上に、モールド酸化層116をキャパシタの下部電極が十分に形成できる高さに、例えば、化学的気相蒸着(CVD:Chemical Vapor Deposition)法を用いて形成する。その後、モールド酸化層116を化学的機械的研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)法を用いて平坦化させることができる。
引き続き、図4Cに示したように、モールド酸化層116を所定形状にエッチングしてコンタクトホール118を開口し、導電性プラグ110の上面を露出させる。
次に、図4Dに示したように、導電性プラグ110およびモールド酸化層116の上に、TiA4等の物質と、トリメチルアルミニウムAl[(CH3) 3]等のアルミニウムリガンドとの混合ガスを流せばTiAl膜が形成され、生成するHAとCO2とはガスの形で排出される。ここで、Aは、F、Cl、I、Br等のハロゲン族元素を意味する。
その後、NH3ガスを形成されたTiAl膜上に流せばTiAlN膜が形成され、HAがガスの形で排出される。このような過程を繰り返すことによって、所望の厚さのTiAlN膜が形成される。したがって、最終的にTiAlNからなる下部メタル層120が、導電性プラグ110およびモールド酸化層116上に形成される。本発明の望ましい実施形態によれば、モールド酸化層116はSiO2とシリコン酸化膜とで形成された。
次に、図4Eに示したように、下部メタル層120をモールド酸化層116の上面が露出されるまでエッチバック(etch-back)する工程を行った後、モールド酸化層116を除去することによって、下部電極122が得られる。図示していないが、本発明の望ましい実施形態において、導電性プラグ110を形成する工程の後、モールド酸化層116を除去する段階でのILD108のエッチングを防止するため、エッチング防止層を形成する工程をさらに行うことができる。
次に、図4Fに示したように、下部電極122および露出されたILD108上に、高誘電率の誘電体層124および上部電極126を順次に形成することによって、本発明の望ましい実施形態によるキャパシタ構造を有する半導体素子100の形成が完成される。
本発明の望ましい実施形態では、高誘電率の誘電体層124は、LaOxまたはHfOxで形成したが、その他の高誘電率を有するBST((Ba、Sr)TiO3:barium strontium titanium oxide)、ZrOx等の物質を使用して形成しても良い。
また、本発明の望ましい実施形態では、後続工程で酸素を反応ガスとして使用しても酸化が防止できるように、耐酸化性のTiAlN物質で下部電極122を形成することによって、TiNまたはRu等の酸化性物質を使用して上部電極126を形成しても良い。
図5は、本発明の他の実施形態によるキャパシタ構造を備える半導体素子を説明するための断面図である。
図5に示したように、本発明の望ましい他の実施形態によるキャパシタ構造を備える半導体素子200は、半導体基板202と、半導体基板202内に所定の間隔をおいて形成されたソースおよびドレイン領域204と、ソースおよびドレイン領域204に電気的に連結されたゲート構造206と、層間絶縁を行うためのILD層208と、ILD層208上に順次に形成された下部電極222と、高誘電定数を有する誘電体層224と、上部電極226とを備える。
ここで、導電性プラグ210は、ILD208を貫通して下部電極222とソースおよびドレイン領域204とを電気的に連結している。
本発明の望ましい他の実施形態では、導電性プラグ210としては、シリコン等の導電性物質を用いたが、導電性プラグ210は、半導体基板202内に形成されたソースおよびドレイン領域204と下部電極222の間の通電が可能な物質であれば、他の物質で形成してもよい。
また、本発明の望ましい実施形態では、導電性プラグ210上に形成された第1拡散防止膜213と下部電極222との間の相異なる物質の相互拡散や化学反応を抑制するために、TiAlNまたはTaAINからなる第2拡散防止膜214を導電性プラグ210と下部電極222との間に形成した。
また、本発明の望ましい他の実施形態によれば、導電性プラグ210上に酸化および拡散防止のために形成された従来のTiN層を、本発明の望ましい実施形態の下部電極122を形成する方法を適用してTiAlNで形成できる。これにより、下部電極222を従来のRu、Ir等の酸化され易い貴金属系物質で形成しても後続工程での酸化が防止できる。
また、本発明の他の観点によれば、後続工程での酸化を防止できる物質であれば、TiAlNの代わりにTaAINまたはAlドープされたメタルを、本発明の下部電極122、222および第2拡散防止膜214を形成する物質として使用できる。
図6Aないし図6Iは、本発明の他の実施形態によるキャパシタ構造を備える半導体素子の一連の製造工程を説明するための断面図である。
まず、図6Aに示したように、ソースおよびドレイン領域204とゲート構造206とが、半導体基板202上に設けられる。その後、半導体基板202上に、シリコン酸化膜等の絶縁膜からなるILD208が、後続の工程で形成される層を十分に絶縁可能な厚さに形成される。
次の段階で、ソースおよびドレイン領域204を開放するために、フォトリソグラフィおよびエッチング工程によってILD208をパターニングする。次いで、露出されたソースおよびドレイン領域204上に導電性物質を充填することによって、導電性プラグ210を完成する。この時、本発明の望ましい実施形態によれば、導電性プラグ210をシリコンで形成することが望ましい。次いで、導電性プラグ210上にTiNからなる第1拡散防止膜213を形成する。
次に、図6Bに示したように、ILD208および第1拡散防止膜213の上に絶縁膜212を所定形状に形成する。この時、絶縁膜212は、後続のモールド酸化層を除去する工程においてILD208のエッチングを防止する目的に利用される。
次に、図6Cに示したように、第1拡散防止膜213を露出させるために、フォトリソグラフィおよびエッチング工程によって絶縁膜212を所定の形状にパターニングした後、露出された第1拡散防止膜213および絶縁膜212の上に、第2拡散防止膜214がTiAlNで形成される。この第2拡散防止膜214のTiAlN層を形成する方法は次の通りである。
まず、第1拡散防止膜213が形成された半導体基板202上に、TiA4等の物質とトリメチルアルミニウムAl[(CH3) 3]等のアルミニウムリガンドとを含む混合ガスを流せばTiAlが形成され、生成するHAとCO2とはガスの形で排出される。ここで、Aは、F、Cl、I、Br等のハロゲン族元素を意味する。
次いで、NH3ガスを形成されたTiAlに流せばTiAlNが形成され、生成するHAはガスの形で排出される。したがって、最終的にTiAlNからなる第2拡散防止膜214を第1拡散防止膜213上に形成することができる。
また、本発明の望ましい他の実施形態では、導電性プラグ210上に酸化および拡散防止のために形成された従来のTiN層を、本発明の望ましい他の実施形態の第2拡散防止膜214を形成する方法を適用してTiAlNで形成できる。これにより、下部電極222を従来のRuまたはTiNのような酸化され易い物質で形成しても、後続工程での酸化が防止できる。
また、本発明の他の観点によれば、後続工程での酸化を防止できる物質であれば、TiAlNの代わりにTaAINまたはAlドープされたメタルを、本発明の望ましい他の実施形態の第2拡散防止膜214を形成する物質として使用できる。
次に、図6Dに示したように、第2拡散防止膜214および絶縁膜212上に、モールド酸化層216を、キャパシタの下部電極が十分に形成できるほどの高さに、例えば、CVD法を用いて形成する。その後、モールド酸化層216をCMP法を用いて平坦化させることができる。
引き続き、図6Eに示したように、モールド酸化層216を所定形状にエッチングして第2拡散防止膜214を露出させるコンタクトホール218を形成する。
次いで、図6Fに示したように、第2拡散防止膜214およびモールド酸化層216の上に、Ru等の物質をコンタクトホール218内に充填して下部電極層220を形成する。本発明の望ましい他の実施形態において、Ruで下部電極層220を形成する方法を次に説明する。
まず、開口されたコンタクトホール218およびモールド酸化層216の上に、例えばヨウ素等のハロゲン系物質を吸着させる。そして、このようなハロゲン系物質が後続の原子層蒸着(ALD:Atomic Layer deposition)工程で使われるルテニウム前駆体と反応して前駆体の分解を誘導する。
次に、ヨウ素が吸着されたコンタクトホール218およびモールド酸化層216の表面にRu前駆体を吸着させる。この時、吸着されたヨウ素は、Ru前駆体と反応してRuをリガンドから分離させる。次いで、残余のRu前駆体をパージさせた後、Ru前駆体層に酸素ガスを吸着させる。酸素ガスは、Ru前駆体のリガンドと反応してRu前駆体を分解させ、分解されたRuは酸素と反応してRu酸化物を形成して、下部電極222(図6G参照)が形成される。
本発明の望ましい他の実施形態によれば、下部電極222をRuで形成することについて詳細に説明したが、その他のTiNまたは第2拡散防止膜214を形成する方法で形成されたTiAlNで下部電極222を形成しても良い。
次いで、図6Gに示したように、下部電極層220をモールド酸化層216の上面が露出されるまでエッチバック工程を行った後、モールド酸化層216を除去することによって、図6Hに示したように、下部電極222を得ることができる。
次に、図6Iに示したように、下部電極222および露出された絶縁膜212の上に、高誘電率の誘電体層224および上部電極226を順次に形成することによって、本発明の望ましい実施形態によるキャパシタ構造を有する半導体素子の形成が完成する。
本発明の望ましい他の実施形態において、導電性プラグ210上に形成された第1拡散防止膜213の上に、第2拡散防止膜214をTiAlN、TaAIN等の酸化が防止できる耐酸化性の物質で形成することによって、後続工程で酸素を含む反応ガスを使用してTiN、Ru等の物質で下部電極および上部電極を形成しても下部電極または酸化防止膜の酸化が防止できる。
図7は、本発明に係るキャパシタ構造の下部電極を構成するTiAlN/LaOの界面構造を説明するための透過電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscopy)写真である。ここで、参照符号Aはシリコン基板を、BはTiAlN層を、CはLaO2層をそれぞれ示す。
図7に示したように、本発明の望ましい実施形態において、高誘電体層としてLaO2層を酸素雰囲気で形成したが、従来の技術によって形成したものよりキャパシタスタック構造に優れていることが分かる。
以上、図示の実施形態に基づいて、本発明を説明したが、これらの実施形態は例示的なものに過ぎず、本発明はこれらの実施形態に限定されない、当業者であれば、前記の実施形態から多様な変形が想到可能であり、また、均等な範囲で他の実施形態が想到可能である。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲によってのみ決定されるものである。
本発明は、酸化が防止できるスタック型キャパシタを備えた半導体素子を提供し、これによって、高集積の半導体メモリ素子の製造に有用である。
従来のキャパシタ構造を備えた半導体素子を説明するための概略的な断面図である。 従来のキャパシタ構造を形成する工程時に使用するO3とH−k酸化膜の影響でTiN上部にTiOが形成される形態を示す写真である。 本発明の望ましい実施形態によって製造されたキャパシタ構造を備える半導体素子を説明するための断面図である。 本発明の望ましい実施形態によるキャパシタ構造を備える半導体素子の製造工程を説明するための断面図である。 本発明の望ましい実施形態によるキャパシタ構造を備える半導体素子の製造工程を説明するための断面図である。 本発明の望ましい実施形態によるキャパシタ構造を備える半導体素子の製造工程を説明するための断面図である。 本発明の望ましい実施形態によるキャパシタ構造を備える半導体素子の製造工程を説明するための断面図である。 本発明の望ましい実施形態によるキャパシタ構造を備える半導体素子の製造工程を説明するための断面図である。 本発明の望ましい実施形態によるキャパシタ構造を備える半導体素子の製造工程を説明するための断面図である。 本発明の他の実施形態によって製造されたキャパシタ構造を備える半導体素子を説明するための断面図である。 本発明の他の実施形態によるキャパシタ構造を備える半導体素子の製造工程を説明するための断面図である。 本発明の他の実施形態によるキャパシタ構造を備える半導体素子の製造工程を説明するための断面図である。 本発明の他の実施形態によるキャパシタ構造を備える半導体素子の製造工程を説明するための断面図である。 本発明の他の実施形態によるキャパシタ構造を備える半導体素子の製造工程を説明するための断面図である。 本発明の他の実施形態によるキャパシタ構造を備える半導体素子の製造工程を説明するための断面図である。 本発明の他の実施形態によるキャパシタ構造を備える半導体素子の製造工程を説明するための断面図である。 本発明の他の実施形態によるキャパシタ構造を備える半導体素子の製造工程を説明するための断面図である。 本発明の他の実施形態によるキャパシタ構造を備える半導体素子の製造工程を説明するための断面図である。 本発明の他の実施形態によるキャパシタ構造を備える半導体素子の製造工程を説明するための断面図である。 本発明に係るキャパシタ構造の下部電極を構成するTiAlN/LaOの界面構造を説明するためのTEM写真である。
符号の説明
100 半導体素子
102 半導体基板
104 ソースおよびドレイン領域
106 ゲート構造
108 層間絶縁膜
110 導電性プラグ
122 下部電極
124 誘電体層
126 上部電極

Claims (29)

  1. アルミニウムを含む金属よりなる下部電極と、
    酸素を含む反応ガスによって前記下部電極上に形成された誘電体層と、
    前記誘電体層上に形成された上部電極と、を含むことを特徴とするキャパシタ。
  2. 前記下部電極は、チタンアルミニウム窒化物(TiAlN)またはタンタルアルミニウム窒化物(TaAIN)を含む物質からなることを特徴とする請求項1に記載のキャパシタ。
  3. 前記上部電極が、ルテニウム(Ru)またはチタン(Ti)を含む物質からなることを特徴とする請求項1に記載のキャパシタ。
  4. 前記誘電体層が、LaOxまたはHfOx(xは0ないし3)を含む物質からなることを特徴とする請求項1に記載のキャパシタ。
  5. ゲート構造と能動領域とを備える半導体基板と、
    前記能動領域上に形成された層間絶縁膜と、
    前記層間絶縁膜上に形成され、アルミニウムを含む金属よりなる下部電極と、
    前記下部電極上に形成された誘電体層と、
    前記誘電体層上に形成された上部電極と、
    前記層間絶縁膜内に設けられ、前記能動領域と前記下部電極とを電気的に連結するためのプラグと、を含むことを特徴とするキャパシタを備えた半導体素子。
  6. 前記プラグが、シリコンを含む物質からなることを特徴とする請求項5に記載のキャパシタを備えた半導体素子。
  7. 前記下部電極が、TiAlNまたはTaAINを含む物質からなることを特徴とする請求項5に記載のキャパシタを備えた半導体素子。
  8. 前記誘電体層が、LaOxまたはHfOx(xは0ないし3)を含むことを特徴とする請求項5に記載のキャパシタを備えた半導体素子。
  9. 前記上部電極は、RuまたはTiNを含む物質よりなることを特徴とする請求項5に記載のキャパシタを備えた半導体素子。
  10. ゲート構造と能動領域とを含む半導体基板と、
    前記能動領域上に形成された層間絶縁膜と、
    前記層間絶縁膜上に形成された下部電極と、
    前記下部電極上に形成された誘電体層と、
    前記誘電体層上に形成された上部電極と、
    前記層間絶縁膜内に設けられ、前記ソースおよびドレイン領域と前記下部電極とを電気的に連結するためのプラグと、
    前記プラグ上に形成されたアルミニウムを含む金属からなる拡散防止膜と、を含むことを特徴とするキャパシタを備えた半導体素子。
  11. 前記プラグが、シリコンを含む物質からなることを特徴とする請求項10に記載のキャパシタを備えた半導体素子。
  12. 前記拡散防止膜が、TiAlNまたはTaAINを含む物質からなることを特徴とする請求項10に記載のキャパシタを備えた半導体素子。
  13. 前記下部電極が、RuまたはTiを含む物質からなることを特徴とする請求項10に記載のキャパシタを備えた半導体素子。
  14. 前記誘電体層がLaOxまたはHfOx(xは0ないし3)を含むことを特徴とする請求項10に記載のキャパシタを備えた半導体素子。
  15. 前記上部電極は、RuまたはTiNを含む物質よりなることを特徴とする請求項10に記載のキャパシタを備えた半導体素子。
  16. 半導体基板上にゲート構造と能動領域とを形成する段階と、
    前記半導体基板上に層間絶縁膜を形成する段階と、
    前記層間絶縁膜内に前記能動領域を電気的に連結するためのプラグを形成する段階と、
    前記プラグと前記層間絶縁膜上にモールド酸化層を形成する段階と、
    前記モールド酸化層を所定形状にパターニングした後、前記プラグ上にアルミニウムを含む物質で下部電極を形成する段階と、
    前記下部電極の上に順次に誘電体層および上部電極を形成する段階と、を含むことを特徴とするキャパシタを備えた半導体素子の製造方法。
  17. 前記アルミニウムを含む物質で形成された下部電極が、TaAINを含む物質からなることを特徴とする請求項16に記載のキャパシタを備えた半導体素子の製造方法。
  18. 前記アルミニウムを含む物質で形成された下部電極が、TiAlNを含む物質からなることを特徴とする請求項16に記載のキャパシタを備えた半導体素子の製造方法。
  19. 前記下部電極を形成する方法は、
    前記プラグが形成された前記半導体基板上にTiA4(AはF,Cl,IまたはBrのハロゲン元素を意味する。)とアルミニウムリガンドの混合ガスを流してTiAlが形成され、生成されるHAとCO2とはガスの形で排出される段階と、
    NH3ガスを前記TiAlに流してTiAlNが形成され、生成されるHAはガスの形で排出されることによりTiAlNを形成する段階と、を含むことを特徴とする請求項18に記載のキャパシタを備えた半導体素子の製造方法。
  20. 前記誘電体層が、LaOxまたはHfOx(xは0ないし3)を含むことを特徴とする請求項16に記載のキャパシタを備えた半導体素子の製造方法。
  21. 前記プラグが、Siを含む物質からなることを特徴とする請求項16に記載のキャパシタを備えた半導体素子の製造方法。
  22. 前記モールド酸化層が、SiO2を含むことを特徴とする請求項16に記載のキャパシタを備えた半導体素子の製造方法。
  23. 半導体基板上にゲート構造とソースおよびドレイン領域とを形成する段階と、
    前記半導体基板上に層間絶縁膜を形成する段階と、
    前記層間絶縁膜内に前記ソースおよびドレイン領域を電気的に連結するためのプラグを形成する段階と、
    前記プラグ上にアルミニウムを含む物質で拡散防止膜を形成する段階と、
    前記拡散防止膜と前記層間絶縁膜の上にモールド酸化層を形成する段階と、
    前記モールド酸化層を所定形状にパターニングした後、前記プラグ上に下部電極を形成する段階と、
    前記下部電極上に順次に誘電体層および上部電極を形成する段階と、を含むことを特徴とするキャパシタを備えた半導体素子の製造方法。
  24. 前記アルミニウムを含む拡散防止膜が、TaAINを含む物質からなることを特徴とする請求項23に記載のキャパシタを備えた半導体素子の製造方法。
  25. 前記アルミニウムを含む拡散防止膜が、TiAlNを含む物質からなることを特徴とする請求項23に記載のキャパシタを備えた半導体素子の製造方法。
  26. 前記拡散防止膜を形成する方法は、
    前記プラグが形成された前記半導体基板上にTiA4(AはF,Cl,IまたはBrのハロゲン元素を意味する。)とアルミニウムリガンドの混合ガスを流してTiAlが形成され、生成されるHAとCO2とはガスの形で排出される段階と、
    NH3ガスを前記TiAlに流してTiAlNが形成され、生成されるHAはガスの形で排出されることによりTiAlNを形成する段階と、を含むことを特徴とする請求項25に記載のキャパシタを備えた半導体素子の製造方法。
  27. 前記誘電体層が、LaOxまたはHfOx(xは0ないし3)を含むことを特徴とする請求項23に記載のキャパシタを備えた半導体素子の製造方法。
  28. 前記上部電極は、RuまたはTiNを含んだ物質よりなることを特徴とする請求項23に記載のキャパシタを備えた半導体素子の製造方法。
  29. 前記モールド酸化層が、SiO2を含むことを特徴とする請求項23に記載のキャパシタを備えた半導体素子の製造方法。
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