JPH11168174A - 半導体装置のキャパシタ形成方法 - Google Patents

半導体装置のキャパシタ形成方法

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JPH11168174A
JPH11168174A JP10248787A JP24878798A JPH11168174A JP H11168174 A JPH11168174 A JP H11168174A JP 10248787 A JP10248787 A JP 10248787A JP 24878798 A JP24878798 A JP 24878798A JP H11168174 A JPH11168174 A JP H11168174A
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capacitor
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electrode
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Kobai Boku
洪培 朴
Cha-Young Yoo
次英 柳
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Samsung Electronics Co Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 強誘電膜の残留分極特性が全面にわたって均
一になるとともに、強誘電膜に発生するクラックを防止
する半導体装置のキャパシタ形成方法を提供する。 【解決手段】 下部電極60を200℃〜300℃でプ
レべーク後に下部電極上にゾル−ゲル法により誘電膜6
4を形成することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置のキャパ
シタ形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置に形成されるキャパシタの容
量は、キャパシタを構成する電極の面積と電極間に挿入
される誘電体の誘電率に比例し、誘電体の厚さに反比例
する。近年、半導体装置の高集積化によりキャパシタ面
積は小さくなり、面積が小さくなると容量が減少する。
ところが、必要なキャパシタ容量は以前と同じである
か、増加する傾向にある。キャパシタ容量を確保するた
めに、高誘電率を有する誘電膜、例えば、PZT(Pb
(Zr、Ti)O)膜を使用している。
【0003】以下、PZTを誘電膜として利用する従来
の半導体装置のキャパシタ形成方法を添付の図面に基づ
いて説明する。
【0004】図1は、半導体装置のキャパシタの断面図
である。まず、半導体基板22を活性領域とフィールド
領域とに分離し、フィールド領域にフィールド酸化膜2
4を、活性領域にゲート電極26を形成する。次に、ゲ
ート電極26を中心にして基板22にソース及びドレイ
ン領域(図示せず)を形成することにより、トランジス
タを形成する。このような工程後、全面に層間絶縁膜2
8、付着層(adhesionlayer)30、下部電極32及び
強誘電膜34を順次形成する。下部電極32は、基板2
2とコンタクトホール(図示せず)を介して電気的に接
続される。強誘電膜34はPZT膜であり、ゾルゲル
(sol-gel)法により形成される。その後、強誘電膜3
4上に上部電極35を形成し、セル単位でパタニングす
る。
【0005】従来のキャパシタ形成方法では、PZT膜
をゾルゲル法により形成する。ゾルゲル法を用いると、
PZT膜はスピンコート(spin coating)方式により下
部電極32上に塗布される。従って、PZT膜が塗布さ
れる下部電極32の表面に凹凸がある場合、この部分に
形成されるPZT膜の膜厚は平らな部分に形成される膜
厚と違う厚さになり不均一になる。さらに、PZT膜を
形成した後に、PZT膜の結晶化のために行われる熱処
理工程で、局部的にPZT膜の結晶構造が変化する。こ
の場合、PZT膜の残留分極分布が局部的に変わり分極
特性も不均一になる。
【0006】また、ゾルゲル法を利用する場合、半導体
基板22のエッジ部にPZT膜のコーティング不良が起
こるが、これは下部電極32とPZT膜間の付着力が弱
まるからである。さらに、下部電極32のエッジ部より
内側に向って3〜4cm程度PZT膜が塗布されない場
合もある。PZT膜のコーティング不良がある場合、図
2に示すように、PZT膜38のエッジ部にクラック
(crack)40が形成される。このようなクラック40
のできる過程で不純物が発生するが、この不純物は後続
工程においてウエハ36に対し汚染粒子となる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、強誘
電膜の残留分極特性が全面にわたって均一になるととも
に、強誘電膜に発生するクラックを防止する半導体装置
のキャパシタ形成方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
する本発明の半導体装置のキャパシタ形成方法は、下部
電極を200℃〜300℃でプレべーク後に下部電極上
にゾル−ゲル法により誘電膜を形成することを特徴と
し、300℃で30秒間行うと最も良い。下部電極は、
白金層、イリジウム層またはルテニウム層のいずれか一
つから形成する。誘電膜は、鉛またはバリウムを含有す
るペロブスカイト型結晶構造、又はビスマス層状構造を
有しており、鉛を含有する場合は、PZT、PTO及び
PLZTOのいずれか一つであり、バリウムを含有する
場合は、BTO及びBSTOのいずれか一つである。ビ
スマス層状構造の誘電膜の場合は、SBTO膜である。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照して、
本発明の実施形態による半導体装置のキャパシタ形成方
法を説明する。
【0010】図3を参照すれば、まず半導体基板50を
活性領域とフィールド領域とに分離し、フィールド領域
にフィールド酸化膜52を形成する。フィールド酸化膜
52は、シリコンを局部的に酸化して形成したLOCO
S(Local Oxidation of Silicon)型フィールド酸化
膜、或いはトレンチ(Trench)型である。また、活性領
域上にはゲート電極54を形成する。さらにゲート電極
54上に金属シリサイド層、例えば、タングステンシリ
サイド層を形成してもよい。この工程の後、全面に所定
の膜厚で層間絶縁膜56をBPSG(Boro Phospo Sili
cate Glass)膜により形成する。次に、層間絶縁膜56
の全面に付着層58を形成する。付着層58は、チタニ
ウム(Ti)層などの遷移金属層またはこれらの酸化物、
例えば、チタニウム酸化膜(TiO)、アルミナ(AlO
)、イリジウム酸化膜(IrO)などで形成する。付
着層58は、層間絶縁膜56と下部電極間の付着力を強
める役割を果たす。図示していないが、付着層58の形
成前に、層間絶縁膜56に半導体基板50の活性領域を
露出させるコンタクトホールを形成する。従って付着層
58は、層間絶縁膜56上とコンタクトホールを通じて
露出される活性領域上に形成される。
【0011】図4は、下部電極60を形成する段階を示
すものであり、付着層58の全面に所定の厚さで下部電
極60を形成する。下部電極60をセル単位にパタニン
グする際、セル間隔は決定しているため、キャパシタの
下部電極の表面積は下部電極の厚さにより決まる。従っ
て、下部電極60の形成時に、下部電極60の厚さはこ
のような点を考慮したうえで決定する。下部電極60
は、貴金属層、例えば、白金(Pt)層、イリジウム(I
r)層またはルテニウム(Ru)層のいずれかで形成する
が、後続の工程を考慮すると白金層が最も適している。
【0012】次に下部電極60上に誘電膜を形成する
が、その前にプレベーク(prebake)を行い、誘電膜を
下部電極60上に均一の膜厚で形成すると共に、誘電膜
の特性、例えば、分極(polarization)分布が低下する
ことを防止する。プレべークは、300℃で30秒間行
うと下部電極60の表面より水分や汚染物質を除去する
上で適している。また下部電極60の表面より水分や汚
染物質を除去できるならば、プレべーク温度はこれより
低温、或いは高温でもよく、それにともないプレべーク
時間も変化する。すなわち、プレべーク温度は200℃
でもよく、温度範囲を限定するなら、200℃〜300
℃が好ましい。この時、プレべーク時間は温度と反比例
関係にあり、プレべーク温度が上がるとプレべーク時間
は短くなり、プレべーク温度が下がるとプレベーク時間
は長くなる。従って、プレべーク時間はプレべーク温度
が300℃より低ければ30秒より長くなり、300℃
以上であれば短くなる。
【0013】図5は、下部電極60上に誘電膜64を形
成する段階を示す。誘電膜64は、鉛(Pb)またはバリ
ウム(Ba)を含有するペロブスカイト型結晶構造を有す
る強誘電膜、例えば、PZT膜、PTO(PbTiO
膜、PLZTO((Pb、La)(Zr、Ti)O)膜、BTO(BaT
iO)膜、BSTO((Ba、Sr)TiO)膜、またはビスマ
ス(Bi)層状構造を有する強誘電膜、例えば、SBTO
(SrBiTaO)膜のいずれかで形成する。最も適し
ているのはPZT膜である。
【0014】その形成は、ゾルゲル法、化学気象蒸着
(Cheimical Vapor Deposition;CVD)法、スパッタ
リング(Sputtering)法またはパルスレーザを用いた蒸
着(Pulsed Laser Deposition;PLD)により行う。
【0015】プレべークにより、下部電極60の段差部
分における下部電極60とPZT膜間の付着性が向上す
る。その結果、下部電極60上にPZT核の形成範囲が
増加し、PZT膜と下部電極60間の付着力が強まる。
付着力の増加により、PZT膜の浮きが防止されると共
に、下部電極60上に均一な膜厚のPZT膜が形成され
る。この誘電膜64上に上部電極65が形成される。
【0016】プレべークを行うことにより、下部電極の
全面にわたって誘電膜の付着状態が良くなるので、従来
下部電極60のエッジ部に見られたPZT膜のコーティ
ング不良が生じない。コーティング不良はPZT膜のク
ラックにつながるが、図6をに示すように、誘電膜が形
成後にクラックは発生しない。図6は半導体基板66と
PZT膜68である。
【0017】結果的に、プレべークにより、PZT膜の
分極特性、すなわち、残留分極分布がPZT膜の全体に
わたって均一になる。
【0018】図7は、従来方法で形成された半導体装置
のキャパシタと本発明の方法で形成された半導体装置の
キャパシタの誘電膜の分極特性を示すグラフである。横
軸は残留分極Prを、縦軸は分極率であり、”○”は従
来の分極特性、”●”は、本発明による分極特性を示
す。
【0019】下部電極のプレべークの有無により、下部
電極上に形成される誘電膜の残留分極と分極率(Probab
ility)が異なっており、残留分極Prは、本発明の方
が高くなっている。
【0020】
【発明の効果】本発明の半導体装置のキャパシタ形成方
法により、下部電極より水分や汚染物質などを除去し、
下部電極とその上に形成される誘電膜の浮きを防止で
き、均一な膜厚と均一な残留分極分布を有する誘電膜を
形成することができる。また、誘電膜のコーティング不
良も解消できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の半導体装置のキャパシタの断面図。
【図2】従来の半導体装置のキャパシタの平面図。
【図3】本発明の半導体装置のキャパシタの断面図。
【図4】本発明の半導体装置のキャパシタの断面図。
【図5】本発明の半導体装置のキャパシタの断面図。
【図6】本発明の半導体装置のキャパシタの平面図。
【図7】誘電膜の分極特性を示すグラフ。
【符号の説明】
50 半導体基板 52 フィールド酸化膜 54 ゲート電極 56 層間絶縁膜 58 付着層 60 下部電極 64 誘電膜 65 上部電極

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下部電極を200℃〜300℃でプレべ
    ーク後に下部電極上にゾル−ゲル法により誘電膜を形成
    することを特徴とする半導体装置のキャパシタ形成方
    法。
  2. 【請求項2】 プレべークは、300℃で30秒間行う
    請求項1記載の半導体装置のキャパシタ形成方法。
  3. 【請求項3】 下部電極は、白金層、イリジウム層また
    はルテニウム層のいずれか一つから形成する請求項1又
    は請求項2記載の半導体装置のキャパシタ形成方法。
  4. 【請求項4】 誘電膜は、鉛またはバリウムを含有する
    ペロブスカイト型結晶構造、又はビスマス層状構造を有
    する請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置の
    キャパシタ形成方法。
  5. 【請求項5】 鉛を含有するペロブスカイト型結晶構造
    の誘電膜は、PZT、PTO及びPLZTOのいずれか
    一つである請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体
    装置のキャパシタ形成方法。
  6. 【請求項6】 バリウムを含有するペロブスカイト型結
    晶構造の誘電膜は、BTO及びBSTOのいずれか一つ
    である請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体装置
    のキャパシタ形成方法。
  7. 【請求項7】 ビスマス層状構造の誘電膜は、SBTO
    膜である請求項1〜6のいずれか1項に記載の半導体装
    置のキャパシタ形成方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1128418A2 (de) * 2000-02-25 2001-08-29 Infineon Technologies AG Verfahren zur Herstellung einer ferroelektrischen Kondensatoranordnung
JP2005032981A (ja) * 2003-07-14 2005-02-03 Shinko Electric Ind Co Ltd キャパシタ装置及びその製造方法
US7297999B1 (en) 2006-06-29 2007-11-20 Fujitsu Limited Semiconductor device with capacitors and its manufacture method
JP2015193523A (ja) * 2014-03-25 2015-11-05 三菱マテリアル株式会社 LaNiO3薄膜の形成方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6376090B1 (en) * 1998-09-25 2002-04-23 Sharp Kabushiki Kaisha Method for manufacturing a substrate with an oxide ferroelectric thin film formed thereon and a substrate with an oxide ferroelectric thin film formed thereon
JP4601896B2 (ja) 2002-10-30 2010-12-22 富士通セミコンダクター株式会社 半導体装置及びその製造方法
US7262135B2 (en) 2005-09-01 2007-08-28 Micron Technology, Inc. Methods of forming layers
WO2008094211A2 (en) * 2006-08-07 2008-08-07 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Tunable ferroelectric supported catalysts and method and uses thereof
US7489553B2 (en) * 2007-06-07 2009-02-10 Sandisk Corporation Non-volatile memory with improved sensing having bit-line lockout control
KR20190016659A (ko) 2017-08-09 2019-02-19 이애정 음향판

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5168420A (en) * 1990-11-20 1992-12-01 Bell Communications Research, Inc. Ferroelectrics epitaxially grown on superconducting substrates
US5648114A (en) * 1991-12-13 1997-07-15 Symetrix Corporation Chemical vapor deposition process for fabricating layered superlattice materials
US5155658A (en) * 1992-03-05 1992-10-13 Bell Communications Research, Inc. Crystallographically aligned ferroelectric films usable in memories and method of crystallographically aligning perovskite films
US5270298A (en) * 1992-03-05 1993-12-14 Bell Communications Research, Inc. Cubic metal oxide thin film epitaxially grown on silicon
US5426075A (en) * 1994-06-15 1995-06-20 Ramtron International Corporation Method of manufacturing ferroelectric bismuth layered oxides
JP3476932B2 (ja) * 1994-12-06 2003-12-10 シャープ株式会社 強誘電体薄膜及び強誘電体薄膜被覆基板並びに強誘電体薄膜の製造方法
JPH09139480A (ja) * 1995-01-27 1997-05-27 Toshiba Corp 薄膜キャパシタおよびこれを用いた半導体記憶装置
US6066581A (en) * 1995-07-27 2000-05-23 Nortel Networks Corporation Sol-gel precursor and method for formation of ferroelectric materials for integrated circuits
JP2999703B2 (ja) * 1995-12-20 2000-01-17 沖電気工業株式会社 強誘電体薄膜、その形成方法、薄膜形成用塗布液
US5990507A (en) * 1996-07-09 1999-11-23 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device having ferroelectric capacitor structures
US6051858A (en) * 1996-07-26 2000-04-18 Symetrix Corporation Ferroelectric/high dielectric constant integrated circuit and method of fabricating same

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1128418A2 (de) * 2000-02-25 2001-08-29 Infineon Technologies AG Verfahren zur Herstellung einer ferroelektrischen Kondensatoranordnung
EP1128418A3 (de) * 2000-02-25 2004-04-07 Infineon Technologies AG Verfahren zur Herstellung einer ferroelektrischen Kondensatoranordnung
US6852240B2 (en) 2000-02-25 2005-02-08 Infineon Technologies Ag Method of manufacturing a ferroelectric capacitor configuration
JP2005032981A (ja) * 2003-07-14 2005-02-03 Shinko Electric Ind Co Ltd キャパシタ装置及びその製造方法
JP4647194B2 (ja) * 2003-07-14 2011-03-09 新光電気工業株式会社 キャパシタ装置及びその製造方法
US7297999B1 (en) 2006-06-29 2007-11-20 Fujitsu Limited Semiconductor device with capacitors and its manufacture method
US7405121B2 (en) 2006-06-29 2008-07-29 Fujitsu Limited Semiconductor device with capacitors and its manufacture method
JP2015193523A (ja) * 2014-03-25 2015-11-05 三菱マテリアル株式会社 LaNiO3薄膜の形成方法

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Publication number Publication date
TW389980B (en) 2000-05-11
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KR100243298B1 (ko) 2000-02-01

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