电容元件及其制造方法技术

一种电容元件及其制造方法是在半导体基板１０上依次形成由白金膜构成的下部电极１１、由强电介质膜或高电介质膜构成的电容绝缘膜１２以及由白金膜构成的上部电极１３之后，在上部电极１３上整个面堆积保护绝缘膜１４。对保护绝缘膜１４，利用在其上形成的电阻掩膜１５进行干蚀刻，在保护绝缘膜１４上形成为第１导电孔１６Ａ和第２导电孔１６Ｂ。然后，利用有机溶剂构成的掩膜剥离剂除去电阻掩膜１５。该方法能防止电容元件电特性的劣化。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种内藏在例如动态RAM中，具有由强电介质膜或者高电介质膜构成的电容绝缘膜的。近几年，随着数字技术的发展，在推进处理和保存大容量数据的过程中，电子仪器更进一步高性能化，而在电子仪器中使用的半导体装置的高度集成化以及构成该半导体装置的半导体元件的微细化也取得了急速的进展。为此，要求动态RAM高度集成化，为了实现动态RAM的高度集成化，在构成动态RAM的电容元件中，作为电容绝缘膜，采用强电介质膜或者高电介质膜，代替现有的硅氧化物或者硅氮化物的技术得到广泛研究和开发。又，以能在低电压下工作并且可以高速写入或读出的非易失性RAM的实用化为目标，有关具有自发分极特性的强电介质膜的研究开发也很盛行。为实现上述半导体存储装置的最重要的课题就是开发不会让电容元件劣化而且可以集成到CMOS集成电路中的工艺。以下，就具有由强电介质膜或高电介质膜的电容绝缘膜的电容元件的现有制造方法，参照图12(a)和(b)进行说明。首先，如图12(a)所示，在半导体基板1上形成由白金膜构成的下部电极2之后，在该下部电极2上形成由强电介质膜或高电介质膜构成的电容绝缘膜3，之后，在电容绝缘膜3上形成由白金膜构成的上部电极4。然后，在上部电极4上堆积覆盖整个该上部电极4的保护绝缘膜5，之后在保护绝缘膜5上形成具有为形成导电孔用的开口部的电阻掩膜6，之后利用该电阻掩膜6对保护绝缘膜5进行干蚀刻，在保护绝缘膜5中形成具有例如15μm2的开口面积并且到达上部电极4的导电孔7。其次，如图12(b)所示，用微波分解氧气，利用所产生的氧原子基除去电阻掩膜6。但是，如果依据现有的，为了让上部电极4露出到导电孔7，在除去电阻掩膜6的工序中，构成作为电容绝缘膜3的强电介质膜或高电介质膜的绝缘性金属氧化物将被还原，发生引起电容元件的电特性劣化的问题。针对上述问题，本专利技术的目的是在电阻掩膜的除去工序中，阻止构成强电介质膜或高电介质膜的绝缘性金属氧化物被还原的事态，防止电容元件电特性的劣化。为此，本专利技术的专利技术人等发现，如果减少形成保护绝缘膜的导电孔的开口部面积，即使从电阻掩膜释放出了多量的氢，从电阻掩膜所释放的氢几乎不会还原构成强电介质膜或高电介质膜的绝缘性金属氧化物。又，本专利技术的专利技术人等，经过探讨利用由微波分解氧气所产生的氧原子基除去电阻掩膜时，构成强电介质膜或高电介质膜的绝缘性金属氧化物被还原的理由，还发现了以下说明的机理，即，在由微波分解氧气时，由于所产生的氧等离子中的电子密度大，使得构成电阻掩膜的氢从电阻掩膜中多量释放出来，多量释放出来的氢由于构成作为上部电极的白金膜的白金的触媒作用而活性化，活性化后的氢又向作为电容绝缘膜的强电介质膜或高电介质膜中扩散，使得构成强电介质膜或高电介质膜的绝缘性金属氧化物被还原。本专利技术，正是基于上述见解的专利技术，第1专利技术为在电容元件的绝缘膜上形成的导电孔的开口部面积在规定值以下，第2专利技术为在除去电阻掩膜的工序中，通过降低从电阻掩膜中产生的氢的量，防止氢向作为电容绝缘膜的强电介质膜或高电介质膜中扩散并使构成强电介质膜或高电介质膜的绝缘性金属氧化物被还原的事态发生。有关本专利技术的第1电容元件，是以由在基板上依次形成的下部电极、强电介质或高电介质的绝缘性金属氧化膜构成的电容绝缘膜、上部电极以及保护绝缘膜所构成的电容元件为对象，在保护绝缘膜上形成有为连接下部电极和下部电极用布线的或者/和为连接上部电极和上部电极用布线的导电孔，该导电孔的开口部的面积小于5μm2。有关本专利技术的第2电容元件，是以由在基板上依次形成的下部电极、强电介质或高电介质的绝缘性金属氧化膜构成的电容绝缘膜、上部电极以及保护绝缘膜所构成的电容元件为对象，在保护绝缘膜上形成有为连接下部电极和下部电极用布线的第1导电孔和为连接上部电极和上部电极用布线的第2导电孔，第1导电孔和第2导电孔的各开口部的面积分别小于5μm2。依据第1和第2电容元件，由于导电孔的开口部面积小于5μm2，在除去为形成导电孔的电阻掩膜的工序中，从电阻掩膜释放出来的氢几乎不能到达电容绝缘膜。为此，构成强电介质膜或高电介质膜的绝缘性金属氧化物几乎不被还原，从而可以大大地提高电容元件的绝缘强度。有关本专利技术的第1电容元件的制造方法，是以包括利用电阻掩膜形成由下部电极、强电介质或高电介质的绝缘性金属氧化膜构成的电容绝缘膜、上部电极以及保护绝缘膜所构成的电容元件的元件形成工序和除去电阻掩膜的掩膜除去工序的电容元件的制造方法为对象，掩膜除去工序包含用掩膜剥离剂除去电阻掩膜的工序。有关本专利技术的第2电容元件的制造方法，是以包括利用电阻掩膜形成由下部电极、强电介质或高电介质的绝缘性金属氧化膜构成的电容绝缘膜以及上部电极所构成的电容元件的元件形成工序和在下部电极以及上部电极中的至少一个露出的状态下除去电阻掩膜的掩膜除去工序的电容元件的制造方法为对象，掩膜除去工序包含用掩膜剥离剂除去电阻掩膜的工序。依据有关本专利技术的第1第2电容元件的制造方法，由于采用掩膜剥离剂除去电阻掩膜，几乎不会从电阻掩膜中产生氢，可以防止氢扩散到作为电容绝缘膜的强电介质膜或高电介质膜中并使构成强电介质膜或高电介质膜的绝缘性金属氧化物被还原的事态发生。又，在第1和第2电容元件的制造方法中，掩膜剥离剂优选包含有机溶剂、氢氟酸、硫酸、盐酸、硝酸、氢氧化氨以及脱离子热水中的至少一种材料。有关本专利技术的第3电容元件的制造方法，是以包括利用电阻掩膜形成由下部电极、强电介质或高电介质的绝缘性金属氧化膜构成的电容绝缘膜以及上部电极所构成的电容元件的元件形成工序和除去电阻掩膜的掩膜除去工序的制造方法为对象，掩膜除去工序包含用分解臭氧气体所产生的氧原子基除去电阻掩膜的工序。依据第3电容元件的制造方法，由于在分解臭氧所产生的氧原子基中几乎不包含带电粒子，利用该氧原子基除去电阻掩膜时，将降低从电阻掩膜中释放出来的氢的量。有关本专利技术的第4电容元件的制造方法，是以包括利用电阻掩膜形成由下部电极、强电介质或高电介质的绝缘性金属氧化膜构成的电容绝缘膜以及上部电极所构成的电容元件的元件形成工序和除去电阻掩膜的掩膜除去工序的电容元件的制造方法为对象，掩膜除去工序包含用在感应耦合型等离子装置或者电容耦合型等离子装置中产生的等离子分解氧气后所得到的氧原子基除去电阻掩膜的工序。依据第4电容元件的制造方法，由于通过在感应耦合型等离子装置或者电容耦合型等离子装置中产生的等离子分解氧气后得到了氧原子基，该氧原子基中几乎不包含带电粒子，为此，利用该氧原子基除去电阻掩膜时，将降低从电阻掩膜中释放出来的氢的量。有关本专利技术的第5电容元件的制造方法，是以包括利用电阻掩膜形成由下部电极、强电介质或高电介质的绝缘性金属氧化膜构成的电容绝缘膜以及上部电极所构成的电容元件的元件形成工序和除去电阻掩膜的掩膜除去工序的电容元件的制造方法为对象，掩膜除去工序包含在具有相互分离的等离子产生室和等离子处理室的等离子分离型等离子装置中将由在等离子产生室中所产生的等离子分解氧气后所得到的氧原子导入到等离子处理室中，利用导入到等离子处理室中的氧原子基除去电阻掩膜的工序。依据第5电容元件的制造方法，由于通过在等离子产生室中所产生的等离子分解氧气后所得到的氧原子基被导入到等离子处理室中，向等离子处理室导入的只是比带电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容元件，由在基板上依次形成的下部电极、强电介质或高电介质的绝缘性金属氧化膜构成的电容绝缘膜、上部电极以及保护绝缘膜所构成，其特征是在所述保护绝缘膜上形成有为连接所述下部电极和下部电极用布线的或者／和为连接所述上部电极和上部电极用布线的导电孔，所述导电孔的开口部的面积小于５μｍ↑［２］。

【技术特征摘要】
JP 1998-5-26 143642/981．一种电容元件，由在基板上依次形成的下部电极、强电介质或高电介质的绝缘性金属氧化膜构成的电容绝缘膜、上部电极以及保护绝缘膜所构成，其特征是在所述保护绝缘膜上形成有为连接所述下部电极和下部电极用布线的或者/和为连接所述上部电极和上部电极用布线的导电孔，所述导电孔的开口部的面积小于5μm2。2．一种电容元件，由在基板上依次形成的下部电极、强电介质或高电介质的绝缘性金属氧化膜构成的电容绝缘膜、上部电极以及保护绝缘膜所构成，其特征是在所述保护绝缘膜上形成有为连接所述下部电极和下部电极用布线的第1导电孔和为连接所述上部电极和上部电极用布线的第2导电孔，所述第1导电孔和第2导电孔的各开口部的面积分别小于5μm2。3．一种电容元件的制造方法，包括利用电阻掩膜形成由下部电极、强电介质或高电介质的绝缘性金属氧化膜构成的电容绝缘膜、上部电极以及保护绝缘膜所构成的电容元件的元件形成工序和除去所述电阻掩膜的掩膜除去工序，其特征是所述掩膜除去工序包含用掩膜剥离剂除去所述电阻掩膜的工序。4．根据权利要求3所述的电容元件的制造方法，其特征是所述掩膜剥离剂包含有机溶剂、氢氟酸、硫酸、盐酸、硝酸、氢氧化氨以及脱离子热水中的至少一种材料。5．一种电容元件的制造方法，包括利用电阻掩膜形成由下部电极、强电介质或高电介质的绝缘性金属氧化膜构成的电容绝缘膜以及上部电极所构成的电容元件的元件形成工序和在所述下部电极以及上部电极中的至少一个露出的状态下除去所述电阻掩膜的掩膜除去工序，...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中圭介，长野能久，伊东丰二，三河巧，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]