JP2005183843A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 強誘電体キャパシタを覆うAl2O3膜6をスパッタ法により形成する。Al2O3膜6の厚さは、強誘電体キャパシタに要求される残留分極量及び疲労耐性に応じて最適化することが好ましく、例えば10nm乃至100nmとする。続いて、酸素雰囲気にて熱処理を行うことにより、Al2O3膜6を介して酸素をPZT膜4に供給する。この結果、PZT膜4中の酸素欠損が補てんされる。この際、PZT膜4中のPbの蒸発は、Al2O3膜6により抑制され、Pb量減少に敏感な疲労耐性の劣化が抑えられる。次に、後工程での劣化要因に対する第2の保護膜としてAl2O3膜7をスパッタ法により形成する。Al2O3膜7の厚さは、その後の配線工程における劣化要因から強誘電体キャパシタを十分保護できる厚さとすることが好ましい。
【選択図】 図2
Description
下部電極膜、強誘電体膜及び上部電極膜を形成する工程と、
前記上部電極膜、強誘電体膜及び下部電極膜を夫々パターニングする工程と、
前記上部電極膜、強誘電体膜及び下部電極膜を覆う第1の保護膜を形成する工程と、
酸素を含有する雰囲気中でアニールを行うことにより、前記第1の保護膜を介して前記強誘電体膜に酸素を供給する工程と、
前記第1の保護膜を覆う第2の保護膜を形成する工程と、
を有し、
前記第1の保護膜の厚さは、前記強誘電体膜の構成元素が実質的に透過せず、酸素が透過する厚さとし、
前記第2の保護膜の厚さは、水素及び水分が実質的に透過しない厚さとすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
前記強誘電体膜はPbを含有することを特徴とする付記1に記載の半導体装置の製造方法。
前記第1及び第2の保護膜を、前記強誘電体膜を劣化させない条件下で形成することを特徴とする付記1又は2に記載の半導体装置の製造方法。
前記第1及び第2の保護膜をスパッタ法により形成することを特徴とする付記1乃至3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
前記第1及び第2の保護膜として、アルミナ膜を形成することを特徴とする付記1乃至4のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
前記アルミナ膜を、トリメチルアルミニウムを含有する成膜ガスと、水素を含有しない酸化剤と、を用いた原子層気相成長法により形成することを特徴とする付記5に記載の半導体装置の製造方法。
前記アルミナ膜を、アルミニウム・トリ・セカンダリ・ブトキシド又はアルミニウム・トリ・イソ・プロキシドを含有する成膜ガスと、酸素を含有する酸化剤と、を用いたプラズマCVD法により形成することを特徴とする付記5に記載の半導体装置の製造方法。
前記第1の保護膜の厚さを10nm乃至100nmとすることを特徴とする付記1乃至7のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
前記酸素を含有する雰囲気中でのアニールを、600℃乃至750℃の温度範囲で行うことを特徴とする付記1乃至8のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
前記第2の保護膜を形成した後に、
前記第2の保護膜上に、第1の層間絶縁膜を形成する工程と、
酸素を含有する雰囲気中でアニールを行うことにより、前記第1及び第2の保護膜を介して前記強誘電体膜に酸素を供給する工程と、
前記第1の層間絶縁膜上に、第2の層間絶縁膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする付記1乃至9のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
下部電極膜、強誘電体膜及び上部電極膜を形成する工程と、
前記上部電極膜、強誘電体膜及び下部電極膜を夫々パターニングする工程と、
前記上部電極膜、強誘電体膜及び下部電極膜を覆う第3の保護膜を形成する工程と、
前記第3の保護膜上に、第1の層間絶縁膜を形成する工程と、
酸素を含有する雰囲気中でアニールを行うことにより、前記第3の保護膜を介して前記強誘電体膜に酸素を供給する工程と、
前記第1の層間絶縁膜上に、第2の層間絶縁膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
前記第3の保護膜の厚さに関し、前記上部電極膜の上の部分よりも前記上部電極膜の側方の部分を薄くすることを特徴とする付記11に記載の半導体装置の製造方法。
前記酸素を含有する雰囲気中でアニールを行う工程と前記第2の層間絶縁膜を形成する工程との間に、第4の保護膜を形成する工程を有することを特徴とする付記10乃至12のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
前記第1の層間絶縁膜の厚さを、10nm乃至200nmとすることを特徴とする付記10乃至13のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
前記第1及び第2の層間絶縁膜として、Si系絶縁膜を形成することを特徴とする付記10乃至14のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
前記第1及び第2の層間絶縁膜を、水素を含有する原料を用いて、常圧CVD法又は減圧CVD法により形成することを特徴とする付記10乃至15のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
前記第3の保護膜を形成する工程と前記第1の層間絶縁膜を形成する工程との間に、
酸素を含有する雰囲気中で350℃以上のアニールを行うことにより、前記第3の保護膜を介して前記強誘電体膜に酸素を供給する工程を有することを特徴とする付記11乃至16のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
前記350℃以上のアニールを、プラズマを用いずに行うことを特徴とする付記17に記載の半導体装置の製造方法。
3:下部電極膜
4:PZT膜
5:強誘電体膜
6、7、51、52:Al2O3膜
8、55:コンタクトプラグ(Wプラグ)
9:配線
10:ビット配線
56:SiON膜
57:Al配線
Claims (10)
- 下部電極膜、強誘電体膜及び上部電極膜を形成する工程と、
前記上部電極膜、強誘電体膜及び下部電極膜を夫々パターニングする工程と、
前記上部電極膜、強誘電体膜及び下部電極膜を覆う第1の保護膜を形成する工程と、
酸素を含有する雰囲気中でアニールを行うことにより、前記第1の保護膜を介して前記強誘電体膜に酸素を供給する工程と、
前記第1の保護膜を覆う第2の保護膜を形成する工程と、
を有し、
前記第1の保護膜の厚さは、前記強誘電体膜の構成元素が実質的に透過せず、酸素が透過する厚さとし、
前記第2の保護膜の厚さは、水素及び水分が実質的に透過しない厚さとすることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記強誘電体膜はPbを含有することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1及び第2の保護膜を、前記強誘電体膜を劣化させない条件下で形成することを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1及び第2の保護膜として、アルミナ膜を形成することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1の保護膜の厚さを10nm乃至100nmとすることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2の保護膜を形成した後に、
前記第2の保護膜上に、第1の層間絶縁膜を形成する工程と、
酸素を含有する雰囲気中でアニールを行うことにより、前記第1及び第2の保護膜を介して前記強誘電体膜に酸素を供給する工程と、
前記第1の層間絶縁膜上に、第2の層間絶縁膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 - 下部電極膜、強誘電体膜及び上部電極膜を形成する工程と、
前記上部電極膜、強誘電体膜及び下部電極膜を夫々パターニングする工程と、
前記上部電極膜、強誘電体膜及び下部電極膜を覆う第3の保護膜を形成する工程と、
前記第3の保護膜上に、第1の層間絶縁膜を形成する工程と、
酸素を含有する雰囲気中でアニールを行うことにより、前記第3の保護膜を介して前記強誘電体膜に酸素を供給する工程と、
前記第1の層間絶縁膜上に、第2の層間絶縁膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記酸素を含有する雰囲気中でアニールを行う工程と前記第2の層間絶縁膜を形成する工程との間に、第4の保護膜を形成する工程を有することを特徴とする請求項6又は7に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1の層間絶縁膜の厚さを、10nm乃至200nmとすることを特徴とする請求項6乃至8のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第3の保護膜を形成する工程と前記第1の層間絶縁膜を形成する工程との間に、
酸素を含有する雰囲気中で350℃以上のアニールを行うことにより、前記第3の保護膜を介して前記強誘電体膜に酸素を供給する工程を有することを特徴とする請求項7乃至9のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
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