JPH06350050A - 半導体素子の電荷蓄積部の誘電体絶縁膜の形成方法 - Google Patents

半導体素子の電荷蓄積部の誘電体絶縁膜の形成方法

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JPH06350050A
JPH06350050A JP5137579A JP13757993A JPH06350050A JP H06350050 A JPH06350050 A JP H06350050A JP 5137579 A JP5137579 A JP 5137579A JP 13757993 A JP13757993 A JP 13757993A JP H06350050 A JPH06350050 A JP H06350050A
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JP
Japan
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pzt
film
forming
plzt
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Satoshi Yamauchi
智 山内
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 PZTの結晶化アニール前にパターニングを
施すことを特徴とした半導体素子の電荷蓄積部の誘電体
絶縁膜の形成方法を提供する。 【構成】 半導体素子の電荷蓄積部の誘電体絶縁膜の形
成方法において、基板上に電荷蓄積部の下部電極3を形
成する工程と、該下部電極3上にPZTやPLZTのゾ
ル液塗布後、120℃〜150℃の熱処理を施しPZT
やPLZTのアモルファス層4Aを形成する工程と、ホ
トリソ・エッチングにより前記アモルファス層4Aのパ
ターニングを行う工程と、酸素雰囲気中での熱処理によ
り前記アモルファス層の結晶化を行い、誘電体絶縁膜と
してのPZT又はPLZT膜4を形成する工程とを施
す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子(LSI)
に係り、特にDRAMの電荷蓄積部の誘電体絶縁膜にP
ZT、PLZTを用いる場合の形成方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば、 (1)「C.K.Kwok et al.「Pyroc
hlore to perovskite phase
transformation in sol−ge
l derived lead−zirconate−
titanatethin films」,Appl.
Phys,Lett,Vol.60,No.12、23
march 1992、P.1430−1432 (2)K.SREENIVAS et al.,「PR
OPERTIES OFD.C.MAGNETRON−
SPUTTERED LEAD ZIRCONATE
TITANATE THIN FILMS」 Thin
SolidFilms,172(1989)P.25
1−267」に開示されるようなものがあった。
【0003】上記(1)の文献によれば、ゾルゲル法を
用いたPZT(Lead Zironate Tita
nate)薄膜の形成において、PZTのゾル液を塗布
後、空気中で650℃で5〜15分間アニールを行うよ
うにしている。また、上記(2)の文献によれば、PZ
TやPLZT(Lead Lanthanum Zir
onate−Titanate)等の強誘電体材料を薄
膜として形成する場合には、例えば、200℃程度の成
膜温度で、反応性スパッタ法により、誘電率の低い薄膜
を形成した後、熱処理を施すことにより、再結晶化さ
せ、誘電率の高い薄膜にする方法が用いられている。
【0004】ここでは、反応性スパッタ法により、PZ
T薄膜を形成する。条件としては、O2 プラズマ雰囲気
で、複合金属ターゲットを用い、形成温度200℃で膜
を形成した後、熱処理温度550℃で10〜20時間熱
処理を施す。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法によりPZT膜を形成し、結晶化アニールを施した
後に、ホトリソグラフィ及びエッチングによりパターニ
ングを行う場合には、PZT膜表面が結晶化アニールの
際に、表面荒れやクラックを発生するために、精度良く
加工することが困難となるという問題点がある。
【0006】特に、PZT膜は従来の絶縁膜と比べ、屈
折率が3に近く、この表面荒れやクラックの発生は大き
な影響を及ぼす。本発明は、以上述べたPZTの結晶化
アニールによる表面形状の荒れや、クラックがパターニ
ングに与える影響を除去するために、PZTの結晶化ア
ニール前にパターニングを施すようにした半導体素子の
電荷蓄積部の誘電体絶縁膜の形成方法を提供することを
目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、半導体素子の電荷蓄積部の誘電体絶縁膜
の形成方法において、基板上に電荷蓄積部の下部電極を
形成する工程と、該下部電極上にPZTやPLZTのゾ
ル液塗布後、120℃〜150℃の熱処理を施しPZT
やPLZTのアモルファス層を形成する工程と、ホトリ
ソ・エッチングにより前記アモルファス層のパターニン
グを行う工程と、酸素雰囲気中での熱処理により前記ア
モルファス層の結晶化を行い、誘電体絶縁膜を形成する
工程とを施すようにしたものである。
【0008】また、半導体素子の電荷蓄積部の誘電体絶
縁膜の形成方法において、基板上に電荷蓄積部の下部電
極を形成する工程と、該下部電極上に反応性スパッタ法
により室温〜400℃でPZTやPLZT膜を形成する
工程と、ホトリソ・エッチングにより前記PZTやPL
ZT膜のパターニングを行う工程と、酸素雰囲気中での
熱処理により前記PZTやPLZT膜の結晶化を行い、
誘電体絶縁膜を形成する工程とを施すようにしたもので
ある。
【0009】
【作用】本発明によれば、半導体素子の電荷蓄積部の誘
電体膜として、PZT又はPLZT膜をゾルゲル法によ
り形成する場合に、基板表面にPZT又はPLZTのゾ
ル液を塗布し、その後、120℃〜150℃で熱処理す
ることにより、PZT又はPLZTをアモルファス状態
にし、その後、ホトリソ・エッチングにより微細加工を
行った後、レジスト剤を除去して600℃〜700℃で
熱処理することにより、誘電率の高いPZT又はPLZ
Tの結晶とするようにしたものである。
【0010】また、反応性スパッタ法により、PZT又
はPLZT膜を形成した後、ホトリソ・エッチングによ
り微細加工を行い、その後、レジスト剤を除去して60
0℃〜700℃で熱処理することにより、誘電率の高い
PZT又はPLZTの結晶とするようにしたものであ
る。このように、PZT又はPLZTの結晶化アニール
を、微細加工後に行うようにしたので、アニールによる
誘電体絶縁膜の表面荒れや、クラックによる微細加工へ
の影響を低減することができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例について図を用いて説
明する。図1は本発明の第1実施例を示す半導体素子の
電荷蓄積部の誘電体絶縁膜の形成工程断面図である。こ
の実施例では、DRAMの電荷蓄積部の製造に適用した
場合について説明する。
【0012】まず、図1(a)に示すように、Si基板
1上にCVD法により、SiO2 層2を形成する。次
に、ホトリソ・エッチングにより、SiO2 層2を、図
1(b)に示すような形状に形成し、電荷蓄積部の下部
電極3を形成する。次いで、図1(c)に示すように、
ゾルゲル法により、SiO2 層2及び下部電極3上に、
PZT又はPLZTのゾル液を塗布し、その後、120
℃〜150℃の熱処理を施すことにより、平坦性に優れ
たPZT又はPLZTのアモルファス層4Aを形成す
る。
【0013】次に、図1(d)に示すように、PZT又
はPLZTのアモルファス層4A上にホトレジスト5を
形成する。次に、図1(e)に示すように、ホトレジス
ト5をマスクとして、ホトリソ・エッチングにより、P
ZT又はPLZTのアモルファス層4Aをエッチングす
ることによりパターニングする。
【0014】次に、図1(f)に示すように、オゾンア
ッシャー等により、ホトレジスト5を取り除き、誘電体
絶縁膜としてのPZT又はPLZTのアモルファス層4
を得る。以上の工程の後に、PZT又はPLZTの誘電
率を高くするために、酸素雰囲気中で、600℃〜70
0℃の熱処理(アニール)を施す。
【0015】次に、図1(g)に示すように、PZT又
はPLZTのアモルファス層4と面一になるようにSi
2 層6を形成し、それらの上に上部電極7を形成す
る。次に、本発明の第2実施例について説明する。図2
は本発明の第2実施例を示す半導体素子の電荷蓄積部の
誘電体絶縁膜の形成工程断面図である。
【0016】まず、図2(a)に示すように、Si基板
11上にCVD法により、SiO2層12を形成する。
次に、ホトリソ・エッチングにより、SiO2 層12を
図2(b)に示すような形状に形成し、電荷蓄積部の下
部電極13を形成する。次いで、図2(c)に示すよう
に、反応性スパッタ法により、SiO2 層12及び下部
電極13上に、PZT又はPLZT膜14A(誘電率の
低い結晶膜)を形成する。
【0017】ここで、反応性スパッタの条件としては、
例えば、Ar +O2 又はO2 プラズマ、焼結体ターゲッ
ト又は複合金属ターゲットを用い、成膜温度は室温〜4
00℃、成膜圧力は5mtorr〜100mtorr、
RF電力は150〜500Wとする。この状態で、誘電
率の低い結晶膜が得られる。次いで、図2(d)に示す
ように、PZT又はPLZT膜14A上にホトレジスト
15を形成する。
【0018】次に、図2(e)に示すように、ホトレジ
スト15をマスクとして、ホトリソ・エッチングによ
り、PZT又はPLZT膜14Aをエッチングする。次
いで、図2(f)に示すように、オゾンアッシャー等に
より、ホトレジスト15を取り除き、誘電体絶縁膜とし
てのPZT又はPLZT膜14を得る。以上の工程の後
に、PZT又はPLZTの誘電率を高くするために、酸
素雰囲気中で600℃〜700℃の熱処理(アニール)
を施す。
【0019】次に、図2(g)に示すように、SiO2
層16をPZT又はPLZT膜14と面一になるように
形成し、それらの上に上部電極17を形成する。なお、
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明
の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、それらを本発
明の範囲から排除するものではない。
【0020】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、PZT又はPLZTの結晶化アニールを、微細
加工後に行うようにしたので、アニールによる誘電体絶
縁膜の表面荒れや、クラックによる微細加工への影響を
低減することができる。更に、この効果に加えて、従来
の方法で熱処理工程で薄膜に生じる応力を、前記方法に
より低減する効果も期待でき、熱処理工程で形成される
表面荒れやクラック等を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す半導体素子の電荷蓄
積部の誘電体絶縁膜の形成工程断面図である。
【図2】本発明の第2実施例を示す半導体素子の電荷蓄
積部の誘電体絶縁膜の形成工程断面図である。
【符号の説明】
1,11 Si基板 2,6,12,16 SiO2 層 3,13 下部電極 4,4A PZT又はPLZT膜(アモルファス層) 5,15 ホトレジスト 7,17 上部電極 14,14A PZT又はPLZT膜(誘電率の低い
結晶膜)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)基板上に電荷蓄積部の下部電極を形
    成する工程と、 (b)該下部電極上にPZTやPLZTのゾル液塗布
    後、120℃〜150℃の熱処理を施しPZTやPLZ
    Tのアモルファス層を形成する工程と、 (c)ホトリソ・エッチングにより前記アモルファス層
    のパターニングを行う工程と、 (d)酸素雰囲気中での熱処理により前記アモルファス
    層の結晶化を行い、誘電体絶縁膜を形成する工程とを施
    すことを特徴とする半導体素子の電荷蓄積部の誘電体絶
    縁膜の形成方法。
  2. 【請求項2】(a)基板上に電荷蓄積部の下部電極を形
    成する工程と、 (b)該下部電極上に反応性スパッタ法により室温〜4
    00℃でPZTやPLZT膜を形成する工程と、 (c)ホトリソ・エッチングにより前記PZTやPLZ
    T膜のパターニングを行う工程と、 (d)酸素雰囲気中での熱処理により前記PZTやPL
    ZT膜の結晶化を行い、誘電体絶縁膜を形成する工程と
    を施すことを特徴とする半導体素子の電荷蓄積部の誘電
    体絶縁膜の形成方法。
  3. 【請求項3】 前記工程(d)における熱処理は600
    ℃〜700℃で行うことを特徴とする請求項1又は2記
    載の半導体素子の電荷蓄積部の誘電体絶縁膜の形成方
    法。
JP5137579A 1993-06-08 1993-06-08 半導体素子の電荷蓄積部の誘電体絶縁膜の形成方法 Withdrawn JPH06350050A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000028584A1 (de) * 1998-11-06 2000-05-18 Infineon Technologies Ag Verfahren zum herstellen einer strukturierten metalloxidhaltigen schicht
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