JP3913203B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
本発明の第1の実施形態について図面を参照しながら説明する。
以下、前記のように構成された容量素子の第1の製造方法について図面を参照しながら説明する。図5(a)〜図5(c)及び図6(a)〜図6(c)は本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程順の断面構成を示している。図5及び図6において、図1に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付している。
以下、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の第2の製造方法について図7(a)及び図7(b)を参照しながら、下地絶縁層の凹部の他の形成方法を説明する。
以下、本発明の第2の実施形態について図面を参照しながら説明する。
以下、前記のように構成された容量素子の製造方法について図面を参照しながら説明する。図9(a)〜図9(c)並びに図10(a)及び図10(b)は本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程順の断面構成を示している。図9及び図10において、図8に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付している。
以下、本発明の第3の実施形態について図面を参照しながら説明する。
以下、前記のように構成された容量素子の製造方法について図面を参照しながら説明する。図12(a)〜図12(c)及び図13(a)〜図13(c)は本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程順の断面構成を示している。図12及び図13において、図11に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付している。
図14に本発明の第3の実施形態の一変形例を示す。図14において、図11に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
以下、本発明の第4の実施形態について図面を参照しながら説明する。
以下、前記のように構成された容量素子の製造方法について図面を参照しながら説明する。図16(a)〜図16(c)及び図17(a)〜図17(c)は本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程順の断面構成を示している。図16及び図17において、図15に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付している。
以下、本発明の第5の実施形態について図面を参照しながら説明する。
以下、前記のように構成された容量素子の製造方法について図面を参照しながら説明する。図19(a)〜図19(c)及び図20(a)〜図20(c)は本発明の第5の実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程順の断面構成を示している。図19及び図20において、図18に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付している。
11 下地絶縁層(下地層)
11a 凹部
11b 第1段階の凹部
11c 第2段階の凹部
12 下部電極
13 容量絶縁膜
14 上部電極
15 容量素子
20 レジストマスク
21 レジストマスク
22 レジストマスク
30 半導体基板(下地層)
31 下部電極
32 容量絶縁膜
33 上部電極
34 容量素子
40 半導体基板
41 下地絶縁層(下地層)
42 下部電極
42A 第1の下部電極
42B 第2の下部電極
43 容量絶縁膜
44 上部電極
45 容量素子
46 コンタクトプラグ
50 半導体基板(下地層)
51 第1の下部電極
51A 第1の下部電極形成膜
52 マスク膜
53 第2の下部電極
54 容量絶縁膜
55 上部電極
56 容量素子
60 半導体基板
61 下地絶縁層(下地層)
62 第1の下部電極
62A 第1の下部電極形成膜
63 マスク膜
64 第2の下部電極
65 容量絶縁膜
66 上部電極
67 容量素子
Claims (19)
- 絶縁性を有し、平坦な表面の一部に凹部が形成された下地層と、
前記下地層の上に前記凹部の内面を含む前記下地層の表面に沿って形成された下部電極と、
前記下部電極の上に前記下部電極に沿って形成され、熱処理で結晶化された高誘電体又は強誘電体からなる容量絶縁膜と、
前記容量絶縁膜の上に前記容量絶縁膜に沿って形成された上部電極とを備え、
前記下部電極及び前記上部電極は、前記容量絶縁膜の熱処理時に収縮ストレスを発生する材料からなり、
前記下地層の前記凹部における壁面の上端部及び前記凹部における底面の隅部は丸められていることを特徴とする半導体装置。 - 前記凹部の壁面は、前記凹部の底面及び前記下地層の表面の平坦部に対する角度がそれぞれ93°〜130°であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記下部電極及び上部電極は、前記下地層の表面の平坦部の上に位置する部分の厚さに対する前記凹部の内面上に位置する最も薄い部分の厚さの比の値は0.6以上であることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
- 前記上部電極及び前記下部電極は、最も薄い部分の厚さが10nm以上であることを特徴とする前記請求項1〜3のうちのいずれか1項に記載の半導体装置。
- 絶縁性の下地層の上に形成された島状の下部電極と、
前記下地層の上に前記下地層及び前記下部電極の表面に沿って形成され、熱処理で結晶化された高誘電体又は強誘電体からなる容量絶縁膜と、
前記容量絶縁膜の上に前記容量絶縁膜に沿って形成された上部電極とを備え、
前記上部電極は、前記容量絶縁膜の熱処理時に収縮ストレスを発生する材料からなり、
前記下部電極における上端部は丸められており、且つ前記下部電極における下端部は外側に凹状となるように形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 前記下部電極の側面は、前記下地層の表面の平坦部に対する角度が93°〜130°であることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。
- 前記上部電極は、前記下地層の表面の平坦部の上に位置する部分の厚さに対する前記下部電極の上面及び側面上に位置する最も薄い部分の厚さの比の値は0.6以上であることを特徴とする請求項6に記載の半導体装置。
- 前記上部電極は、最も薄い部分の厚さが10nm以上であることを特徴とする前記請求項5〜7のうちのいずれか1項に記載の半導体装置。
- 下地層の上に形成された島状の第1の下部電極と、
前記第1の下部電極の上面を覆い、前記第1の下部電極の側面と接続される側面を有するマスク膜と、
前記下地層の上に前記下地層、前記第1の下部電極及び前記マスク膜の表面に沿って形成された第2の下部電極と、
前記第2の下部電極の上に前記第2の下部電極に沿って形成され、熱処理で結晶化された高誘電体又は強誘電体からなる容量絶縁膜と、
前記容量絶縁膜の上に前記容量絶縁膜に沿って形成された上部電極とを備え、
前記第2の下部電極及び前記上部電極は、前記容量絶縁膜の熱処理時に収縮ストレスを発生する材料からなり、
前記マスク膜における上端部は丸められており、
前記第1の下部電極における下端部の周縁部は外側に凹状となるように形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 下地層の上に形成された島状の第1の下部電極と、
前記第1の下部電極の上面を覆い、前記第1の下部電極の側面と接続される側面を有するマスク膜と、
前記下地層の上に前記下地層、前記第1の下部電極及び前記マスク膜の表面に沿って形成された第2の下部電極と、
前記第2の下部電極の上に前記第2の下部電極に沿って形成され、熱処理で結晶化された高誘電体又は強誘電体からなる容量絶縁膜と、
前記容量絶縁膜の上に前記容量絶縁膜に沿って形成された上部電極とを備え、
前記第2の下部電極及び前記上部電極は、前記容量絶縁膜の熱処理時に収縮ストレスを発生する材料からなり、
前記マスク膜における上端部は丸められており、
前記下地層における前記第1の下部電極の側面と接続される領域は外側に凹状となるように形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 前記第1の下部電極の側面は、前記下地層の表面の平坦部に対する角度が鈍角であることを特徴とする請求項9又は10に記載の半導体装置。
- 前記第1の下部電極の側面は、前記下地層の表面の平坦部に対する角度が93°〜130°であることを特徴とする請求項9〜11のうちのいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記第2の下部電極及び上部電極は、前記下地層の表面の平坦部の上に位置する部分の厚さに対する前記マスク膜の上面、前記マスク膜の側面及び前記第1の下部電極の側面上に位置する最も薄い部分の厚さの比の値は0.6以上であることを特徴とする請求項12に記載の半導体装置。
- 前記上部電極及び前記第2の下部電極は、最も薄い部分の厚さが10nm以上であることを特徴とする請求項9〜13のうちのいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記マスク膜は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、チタン、酸化チタン、タンタル、酸化タンタル、酸化チタンアルミニウム、又は窒化チタンアルミニウムからなることを特徴とする請求項9又は10に記載の半導体装置。
- 前記容量絶縁膜は、Pb(ZrxTi1-x)O3、(BaxSr1-x)TiO3、SrBi2(TaxNb1-x)2O9、(BixLa1-x)4Ti3O12(但し、いずれもxは0≦x≦1である。)及びTa2O5からなる群より選択された少なくとも1つの材料により構成されていることを特徴とする請求項1〜15のうちのいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記上部電極及び下部電極は、白金、ルテニウム、酸化ルテニウム、イリジウム、酸化イリジウム、チタンアルミニウム、窒化チタンアルミニウム、チタン、窒化チタン、タンタル、及び窒化タンタルからなる群より選択された少なくとも1つの材料により構成されていることを特徴とする請求項1〜8のうちのいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記上部電極及び第2の下部電極は、白金、ルテニウム、酸化ルテニウム、イリジウム、酸化イリジウム、チタンアルミニウム、窒化チタンアルミニウム、チタン、窒化チタン、タンタル、及び窒化タンタルからなる群より選択された少なくとも1つの材料により構成されていることを特徴とする請求項9〜14のうちのいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記容量絶縁膜は、650℃〜800℃の酸化性雰囲気の熱処理により結晶化されていることを特徴とする請求項1〜18のうちのいずれか1項に記載の半導体装置。
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