半导体器件及其制造方法技术

在半导体衬底（１０）的上方形成了铁电电容器（４２）之后，形成直接覆盖铁电电容器（４２）的阻挡膜（４６）。其后，形成层间绝缘膜（４８）并将其平坦化。接着，在层间绝缘膜（４８）形成倾斜的沟槽。接着，在整个面上形成阻挡膜（５０）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种适于具备铁电电容器的非易失性存储器的半导体器件 及其制造方法。
技术介绍
近年来，随着数码技术的发展，对大容量的数据进行高速处理或对 其进行保存的倾向正在提高。为此，正需要在电子设备上使用的半导体 器件的高集成化以及高性能化。因此，为了实现半导体存储器件(DRAM)的高集成化，作为构成DRAM 的电容元件的电容绝缘膜，采用铁电材料或者高电容率材料来替代硅氧化物 或者硅氮化物的技术，正在进行广泛的研究和开发。此外，关于为了实现能够在低电压并且高速进行写入动作以及读出动作 的非易失性RAM,作为电容绝缘膜，采用了具有自发极化特性的铁电膜的 铁电存储器(FeRAM)，也正在进行广泛的研究和开发。铁电存储器利用铁电体的磁滞特性来存储信息。对于铁电存储器，在每 个存储器单元中设置有作为一对电极间的电容器铁电膜具有铁电膜的铁电 存储器。在铁电体中，根据电极间的施加电压而产生极化，即使施加电压被 去除也会残留自然极化。此外，当施加电压的极性颠倒时，自然极化的极性 也颠倒。因此，如果可以检测自然极化就能够读出信息。并且，铁电存储器 中具有动作高速、耗电力低、写入/读出的耐久性优越等的特征。但是，在铁电存储器的设计以及制造中，需要克服铁电电容器的电特性 容易因从外部侵入的氢气和水分而劣化的性质。在具有由Pt膜构成的下部电 极、由PbZn.xTix03(PZT)膜构成的铁电膜、和由Pt膜构成的上部电极的现有 的铁电电容器中，当氢气分压为40Pa (0.3Torr)左右的环境为将衬底加热到 20(TC左右时，PbZn.xTix03膜的铁电特性几乎都会丧失。此外，当在铁电电 容器吸附有水分的状态、或者有水分在铁电电容器的附近存在的状态下进行热处理时，铁电膜的铁电体特性会显著的劣化。因此，到目前为止，在制造铁电存储器时，在形成了铁电膜之后，都选 择执行在可能的程度下尽可能少产生水分并可以在低温下进行的处理。特别 是，在形成层间绝缘膜时，通常选择使用氢产生量比较少的原料气体的CVD(Chemical Vapor Deposition )法等。此外，提出有形成了覆盖铁电电容器的阻挡膜的结构、以及在铁电电容 器的上方形成有阻挡膜的结构。作为阻挡膜，主要采用氧化铝膜。这是因为 氧化铝膜具有防止氢以及水分扩散的功能。但是，即使设置了阻挡膜，由于使用环境等问题也很难确保充分的氢阻 挡性。此外，即使设置了抗潮环，也很难确保充分的氢阻挡性。专利文献1: JP特开平9-293869号公报专利文献2: JP特开2003-115545号公报专利文献3: JP特开2001-210798号公报专利文献4: JP特开2003-174145号公报
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种能够抑制伴随着氢等从外部侵入而发生的 特性劣化的。本专利技术人为了解决上述课题而进行反复深入研究的结果想到了下述的 专利技术的各种方式。本专利技术的半导体器件，其特征在于，具有多个铁电电容器，其形成在 半导体衬底的上方；第一阻挡膜，其直接覆盖所述铁电电容器，用于防止氢 或者水的扩散；层间绝缘膜，其形成在所述第一阻挡膜上；配线，其形成在 所述层间绝缘膜上，并与所述铁电电容器连接，所述层间绝缘膜包含一个或 者两个以上的第二阻挡膜，该第二阻挡膜从上方以及侧方覆盖所述多个铁电 电容器中的至少一个，用于防止氢或者水的扩散，并且所述一个或者两个以 上的第二阻挡膜，共同地覆盖所述多个铁电电容器。本专利技术的半导体器件的制造方法，在半导体衬底的上方形成铁电电容器 后，形成直接覆盖所述铁电电容器、并防止氢或者水的扩散的第一阻挡膜。 接着，在所述第一阻挡膜上形成层间绝缘膜。然后，在所述层间绝缘膜上形 成与所述铁电电容器连接的配线。并且，在形成所述层间绝缘膜时，通过形 成一个或者两个以上的第二阻挡膜，其中该第二阻挡膜从上方以及侧方覆盖 所述多个铁电电容器中的至少一个、并用于防止氢或者水的扩散，由此使所 述一个或者两个以上的第二阻挡膜共同地覆盖所述多个铁电电容器。附图说明图1是示出利用本专利技术的实施方式的方法制造的铁电存储器(半导体器 件)的存储单元阵列的结构的电路图。图2A是按工序顺序表示本专利技术的第一实施方式的铁电存储器的制造方 法的剖视图。图2B是继图2A之后，按工序顺序表示铁电存储器的制造方法的剖视图。图2C是继图2B之后，按工序顺序表示铁电存储器的制造方法的剖视图。图2D是继图2C之后，按工序顺序表示铁电存储器的制造方法的剖视图。图2E是继图2D之后，按工序顺序表示铁电存储器的制造方法的剖视图。图2F是继图2E之后，按工序顺序表示铁电存储器的制造方法的剖视图。图2G是继图2F之后，按工序顺序表示铁电存储器的制造方法的剖视图。图2H是继图2G之后，按工序顺序表示铁电存储器的制造方法的剖视图。图21是继图2H之后，按工序顺序表示铁电存储器的制造方法的剖视图。图2J是继图21之后，按工序顺序表示铁电存储器的制造方法的剖视图。图2K是继图2J之后，按工序顺序表示铁电存储器的制造方法的剖视图。图2L是继图2K之后，按工序顺序表示铁电存储器的制造方法的剖视图。图3是本专利技术的第二实施方式的铁电存储器的剖视图。图4是本专利技术的第三实施方式的铁电存储器的剖视图。图5是本专利技术的第四实施方式的铁电存储器的剖视图。图6A是按工序顺序表示本专利技术的第一实施方式的铁电存储器的制造方 法的剖视图。图6B是继图6A之后，按工序顺序表示铁电存储器的制造方法的剖视图。图6C是继图6B之后，按工序顺序表示铁电存储器的制造方法的剖视图。图6D是继图6C之后，按工序顺序表示铁电存储器的制造方法的剖视图。图6E是继图6D之后，按工序顺序表示铁电存储器的制造方法的剖视图。图6F是继图6E之后，按工序顺序表示铁电存储器的制造方法的剖视图。图6G是继图6F之后，按工序顺序表示铁电存储器的制造方法的剖视图。具体实施例方式下面，参照附图对本专利技术的实施方式进行具体说明。图l是示出利用本 专利技术的实施方式的方法制造的铁电存储器(半导体器件)的存储单元阵列的 结构的电路图。在该存储单元阵列中，设置有向一个方向延伸的多条位线3、以及沿着 与位线3延伸方向相垂直的方向延伸的多条字线4和板极线5。此外，以与 这些位线3、字线4以及板极线5构成的网格相匹配的方式，将铁电存储器 的多个存储单元配置为阵列状。在各存储单元设置有铁电存储器(存储部) l和MOS晶体管(开关部)2。MOS晶体管2的栅极与字线4相连接。此外，MOS晶体管2的一个源 极/漏极与位线3相连接，另一个源极/漏极与铁电电容器1的一个电极连接。 并且，铁电电容器1的另一个电极与板极线5相连接。另外，沿与字线4和 板极线5延伸方向相同的方向排列的多个MOS晶体管2而共享各字线4和 板极线5。同样地，在与位线3延伸方向相同的方向排列的多个MOS晶体管 2共享各位线3。字线4以及板极线5延伸的方向、位线3延伸的方向，分 别被称为行方向、列方向。但是，位线3、字线4及板极线5的配置并不限 于上述情况。在这样构成的铁电存储器的存储单元阵列中，根据在铁电电容器1上设 置的铁电膜的极化状态来存储数据。(第一实施方式)接着，说明本专利技术的第一实施方式。但是，在这里为了方便起见，对半 导体器件的剖面结构与其制造本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，其特征在于，具有：多个铁电电容器，其形成在半导体衬底的上方；第一阻挡膜，其直接覆盖所述铁电电容器，用于防止氢或者水的扩散；层间绝缘膜，其形成在所述第一阻挡膜上；配线，其形成在所述层间绝缘膜上， 并与所述铁电电容器连接，而且所述层间绝缘膜包括一个或者两个以上的第二阻挡膜，该第二阻挡膜从上方以及侧方覆盖所述多个铁电电容器中的至少一个，用于防止氢或者水的扩散，并且所述一个或者两个以上的第二阻挡膜共同覆盖所述多个铁电电容器 。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体器件，其特征在于，具有多个铁电电容器，其形成在半导体衬底的上方；第一阻挡膜，其直接覆盖所述铁电电容器，用于防止氢或者水的扩散；层间绝缘膜，其形成在所述第一阻挡膜上；配线，其形成在所述层间绝缘膜上，并与所述铁电电容器连接，而且所述层间绝缘膜包括一个或者两个以上的第二阻挡膜，该第二阻挡膜从上方以及侧方覆盖所述多个铁电电容器中的至少一个，用于防止氢或者水的扩散，并且所述一个或者两个以上的第二阻挡膜共同覆盖所述多个铁电电容器。2. 如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于， 所述第二阻挡膜具有位于所述多个铁电电容器之间的倾斜部， 所述倾斜部与所述半导体衬底的表面所成的角度为60°以下。3. 如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第二阻挡膜具 有位于所述铁电电容器的上方的平坦部。4. 如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第二阻挡膜是 从由氧化铝膜、氧化钛膜、氧化钽膜、氧化锆膜、氮化铝膜、氮化钽膜以及 氮氧化铝膜构成的群中选择的一种膜。5. 如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第一阻挡膜是 氧化铝膜。6. 如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第二阻挡膜至 少隔着所述层间绝缘膜的其他部分而与所述第一阻挡膜分离。7. 如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第二阻挡膜至 少隔着所述层间绝缘膜的其他部分与所述配线分离。8. 如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第一及第二阻 挡膜的厚度为lnm至100nm。9. 如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于， 所述配线形成在多个配线层中，所述半导体器件具有第三阻挡膜，该第三阻挡膜形成在所述配线层之间 的一个或者两个以上的高度位置，用于防止氢或者水的扩散。10. 如权利要求9所述的半导体器件，其特征在于，具有绝缘膜，该绝缘膜形成在所述多个配线层中位于最上层的最上配线 层上，在所述绝缘膜上形成有到达所述最上配线层的焊盘开口部。11. 如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第二阻挡膜具 有由相互不同的物质构成且相互层叠的至少两种膜。12. —种半导体器件的制造方法，其特征在于，包括 形成铁电电容器的工序，在半导体衬底的上方形成铁电电容器； 形成第一阻挡膜的工序，其中，该第一阻挡膜直接覆盖所述铁电电容...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文生，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]