JPH11265989A - 高誘電体キャパシター及びその製造方法 - Google Patents

高誘電体キャパシター及びその製造方法

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JPH11265989A
JPH11265989A JP10347559A JP34755998A JPH11265989A JP H11265989 A JPH11265989 A JP H11265989A JP 10347559 A JP10347559 A JP 10347559A JP 34755998 A JP34755998 A JP 34755998A JP H11265989 A JPH11265989 A JP H11265989A
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capacitor
insulating film
forming
lower electrode
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 高誘電体膜形成及び後続熱処理する場合に反
応防止膜の酸化を最小化させる。 【解決手段】 半導体基板100上に形成された層間絶
縁膜102を空け、半導体基板100と電気的に接続さ
れるようにベリドコンタクトプラグ104を形成し、埋
込みコンタクトプラグ104と電気的に接続されるよう
に反応防止膜106及びキャパシタ下部電極108を順
次形成する。次に、反応防止膜114の両側壁をエッチ
ングしてキャパシタ下部電極108に対してアンダーカ
ットプロファイルを持つように形成する。そして、アン
ダーカットプロファイルを含み、半導体基板100上に
エッチング選択比が異る第1絶縁膜110及び第2絶縁
膜112を形成し、これをエッチバックして反応防止膜
106の両側壁に反応防止膜スペーサー114を形成す
るが、第1絶縁膜110を第2絶縁膜112のエッチン
グ停止層として使う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は高誘電体キャパシタ
ー(high dielectric capacit
or)及びそれの製造方法に関するものであり、より詳
しくは反応防止膜(reaction barrier
layer)の酸化を最小化させるための反応防止膜
スペーサー(spacer)を持つ高誘電体キャパシタ
ー及びそれの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体メモリ装置(memory de
vice)が高集積化されるにより、キャパシターで使
われる面積がますます減少され、既存の酸化膜、膣化
膜、そして、Ta2O5のようなキャパシター誘電体膜と
しては素子動作に必要なキャパシタンス(capaci
tance)を確保し難かった。
【0003】従って、キャパシタンスを増加させるため
にキャパシター誘電体膜(capacitor die
lectric layer)の厚さを減少させる薄膜
化作業と共にキャパシター下部電極であるストレージノ
ード(storage node)をシリンダー(cy
linder)、ピン(fin)、そして、HSG(H
emiーSpherical Grain)のような3
次元構造で形成し、キャパシターの有効面積を増加させ
る研究が進行されている。
【0004】しかし、1GビットDRAM以上のメモリ
素子では、3次元化されたストレージノードを形成して
も素子動作に必要なキャパシタンスを得ることが難しく
なっている。
【0005】このような問題を解決するために、キャパ
シター誘電体膜をBST、PZT、そして、PLZTの
ような高誘電率を持つ薄膜に代替する研究が活発に進行
している。
【0006】高誘電体膜を使う場合、既存の誘電体膜に
比べて数十から数百倍の誘電率を持つので、ストリジノ
ードをシリンダー、ピン、そしてHSGのような複雑な
構造を使わなくても素子動作に必要なキャパシタンスが
得られるようになる。
【0007】しかしながら、BST、PZT、そしてP
LZTのような物質は、既存の電極物質であるポリシリ
コン膜を電極として用いることが難しいので、新しい電
極物質と電極構造が要求される。
【0008】高誘電体膜を半導体素子に適用するための
電極物質としてPt、Ir、Ru、RuO2 、そしてI
rO2 を使う研究が活発に進行されている。
【0009】このような電極物質は、シリコン(sil
icon)との反応性が大きいので、シリコンから隔離
(isolation)させるための反応防止膜が必要
である。
【0010】しかし、反応防止膜はBST等の高誘電体
膜蒸着工程と後続熱処理工程で酸化され、キャパシター
下部電極の電気的短絡(short)が発生する。
【0011】それで、反応防止膜の酸化を防止すること
が、現在高誘電体膜をキャパシター誘電体膜として用い
るキャパシターの開発が一番重要な課題になっている。
【0012】図1は、従来の高誘電体キャパシターの構
造を示す断面図である。
【0013】図1を参照すると、従来の反応防止膜6の
酸化を防止するための高誘電体キャパシターの構造は、
半導体基板1上に形成された層間絶縁膜(InterL
ayer Dielectric)2と、層間絶縁膜2
を空け、半導体基板1と電気的に接続されるように形成
されたポリシリコン膜で形成された埋め込みコンタクト
プラグ(buried contact plug)4
を含む。
【0014】そして、埋め込みコンタクトプラグ4上に
形成された反応防止膜6と、反応防止膜6上に白金で形
成されたストレージノード電極であるキャパシター下部
電極8を含む。
【0015】この時、反応防止膜6は、キャパシター下
部電極8の下部にアンダーカットプロファイル(und
ercut profile)を持つように形成され、
その両側壁には、絶縁膜スペーサー9が形成されてい
る。
【0016】高誘電体キャパシター構造あるいはキャパ
シター下部電極8を含み、層間絶縁間2上に形成された
キャパシター誘電体膜14及びキャパシター誘電体膜1
4上に形成されたキャパシター上部電極16を含む。
【0017】この時、キャパシター上部電極16も白金
で形成されている。
【0018】上述したような、従来の反応防止膜6の酸
化を防止するための高誘電体キャパシター製造方法を以
下に示す。
【0019】図2から図3までは、従来の反応防止膜6
の酸化を防止するための高誘電体キャパシターの製造方
法を示す断面図であり、図4は、図3をより実際的に示
した図である。
【0020】図2及び図3において、図1の構成要素と
同一の機能を持つ構成要素に対しては、同一の符号を付
す。
【0021】図2を参照すると、半導体基板1上に層間
絶縁膜2を形成し、層間絶縁膜2をエッチングして埋め
込みコンタクホール(buried contact
hole)(図示せず)を形成する。そして、埋め込み
コンタクトホールを、ポリシリコン膜で充填した埋め込
みコンタクプラグ4を形成する。
【0022】次に、埋め込みコンタクプラグ4上に、電
極物質とポリシリコンとの反応を抑制するための反応防
止膜6とキャパシター下部電極8とを順次形成した後、
反応防止膜6がキャパシター下部電極8に対してアンダ
ーカットプロファイルを持つように反応防止膜6をエッ
チングする。
【0023】そして、キャパシター下部電極8を含む半
導体基板1全面に、反応防止膜スペーサー形成用絶縁膜
10を形成する。
【0024】絶縁膜10としては酸化膜が好適な物質で
あり、アンダーカット部位を満たすようにステップカバ
レージ(step coverage)がよい物質が良
い。
【0025】このように、耐酸化性が良く、かつ、ステ
ップカバレージが良い物質としては、窒化膜SiN及び
高密度のSiO2等がある。
【0026】しかし、これら物質に対してよいステップ
カバレージを得るためには、高温で蒸着しなければなら
ないが、高温では少量の酸素の存在によっても、反応防
止膜6が酸化されるという問題点が発生する。
【0027】一方、低温で蒸着可能なプラズマ方式の窒
化膜SiNや、酸化膜SiO2の場合は、ステップカバ
ーリジが不良で、アンダーカット部位を充填しない。
【0028】低温でもアンダーカットを充填することが
できる物質としては、SOG(Spin On Gla
ss)ないしFOX(Flowable OXide)
等がある。
【0029】しかし、このような物質は、図3ないし図
4に示されたように、反応防止膜スペーサー10aを形
成するための絶縁膜10のエッチングにおいて、キャパ
シター下部電極物質である白金と同時にエッチングされ
ながら、いわゆる異常エッチング現象が発生する。従っ
て、層間絶縁膜2上に形成された絶縁膜10が、不規則
な”柱状(pillarーshaped)模様(符号1
1)”を有するようになる。
【0030】このような場合に、反応防止膜スペーサー
10aの厚さの変化が大きく、耐酸化性の再現性がなく
なり、エッチングした後に洗浄する時、キャパシター下
部電極8上に残留する酸化膜を除去する工程で、柱状模
様の絶縁膜11が離れてパーティクルソース(part
icle source)になるという問題点が発生す
る。
【0031】図5ないし図6は、従来の他の実施例によ
る高誘電体キャパシターの製造方法を順次示す断面図で
ある。
【0032】図5ないし図6において、図2ないし図3
に図示された構成要素と同一な機能を持つ構成要素に対
しては同一の符号を併記し、その説明は省略する。
【0033】アンダーカット部位を満たすことができる
絶縁膜として、低温で蒸着でき、ステップカバーリジが
よく、耐酸化性がよい物質CVD(Chemical
Vapor Deposition)方式で蒸着される
Al2O3がある。
【0034】しかし、Al2O3は白金キャパシター下部
電極8とのエッチング選択比(selectivit
y)がよくないので、図5に示されたように、Al2O3
膜12を蒸着した後、エッチバック(etch bac
k)を遂行しながら、エッチバック工程でキャパシター
下部電極8が同時にエッチングされる。こうして、図6
に示されたように、キャパシター下部電極8の厚さは符
号8aのように減少し、反応防止膜6だけでなく、キャ
パシター下部電極8の両側一部にAl2O3スペーサー1
2aが形成されるので、キャパシター下部電極8の露出
部位が減少されるという問題点が発生する。
【0035】
【発明が解決しようとする課題】本発明は,上述した諸
般の問題点を解決するために提案されたもので、反応防
止膜の両側壁に選択的にスペーサーを形成し、反応防止
膜の酸化を最小化することができる高誘電体キャパシタ
ー及びその製造方法を提供することにその目的がある。
【0036】本発明の他の目的は、反応防止膜スペーサ
ー形成する時、異常エッチング現象を防止し、白金電極
の消耗を最小化することができる高誘電体キャパシター
及びその製造方法を提供することである。
【0037】
【課題を解決するための手段】(構成)上述した目的を
達成するため、本発明による高誘電体キャパシターの製
造方法は、半導体基板上に層間絶縁膜を形成する段階
と、層間絶縁膜を半導体基板の一部が露出されるように
エッチングして埋め込み(ベリド)コンタクホールを形
成する段階と、埋め込み(ベリド)コンタクホールを導
電膜で満たし、埋め込み(ベリド)コンタクプラグを形
成する段階と、埋め込み(ベリド)コンタクプラグ上に
埋め込み(ベリド)コンタクプラグと電気的に接続され
るように第1導電膜と第2導電膜とを順次形成する段階
と、第1導電膜及び第2導電膜をエッチングして各々反
応防止膜及びキャパシター下部電極を形成する段階と、
キャパシター下部電極に対してアンダーカットプロファ
イルを持つように反応防止膜の両側壁をエッチングする
段階と、アンダーカットプロファイルを持つ反応防止膜
の両側壁を含んで、半導体基板上に薄い第1絶縁膜及び
第1絶縁膜より相対的に厚い第2絶縁膜を次第に形成す
る段階及び第1絶縁膜及び第2絶縁膜をキャパシター下
部電極の上部及び両側表面が露出されるようにエッチバ
ックして反応防止膜の両側壁に反応防止膜スペーサーを
形成する段階とを含む。
【0038】この方法の好ましい実施の形態において、
キャパシター下部電極物質は、Pt、Ru、RuO2、
Ir、IrO2、そして、ペロブスカイト構造を持つ酸
化膜のいずれかである。
【0039】この方法の好ましい実施の形態において、
第1絶縁膜物質は、低温蒸着できるし、ステップカバレ
ージがよい物質であるAl2O3及びTa2O5中、いずれ
かである。
【0040】この方法の好ましい実施の形態において、
第1絶縁膜の厚さは、10〜500オングストロームの
範囲を持つ。
【0041】この方法の好ましい実施の形態において、
第2絶縁膜物質は、低温絶縁膜、又は高温絶縁膜中のい
ずれかである。
【0042】この方法の好ましい実施の形態において、
反応防止膜スペーサ形成段階は、第1絶縁膜をエッチン
グ停止層にして、アンダーカットプロファイル部位だけ
に第2絶縁膜が残るように、第2絶縁膜をエッチバック
する段階と、キャパシター下部電極の上部及び両側表面
が露出されるように、第1絶縁膜をエッチバックしてア
ンダーカットプロファイル部位の反応防止膜スペーサー
を完成する段階を含む。
【0043】この方法の好ましい実施の形態において、
キャパシターの製造方法は、キャパシター下部電極を含
み、半導体基板上に高誘電体膜を形成する段階及び高誘
電体膜上にキャパシター上部電極を形成する段階を含
む。
【0044】この方法の好ましい実施の形態において、
高誘電体膜物質は、BST系列、PZT系列、そして、
PLZT系列の物質等、ペロブスカイト構造を持つ酸化
物誘電体中のいずれかである。
【0045】上述した目的を達成するための本発明によ
ると、高誘電体キャパシターの製造方法は、キャパシタ
ーと電気的に接続されるノード(node)を持つ半導
体基板を準備する段階と、半導体基板ノード上に反応防
止膜上にキャパシター下部電極を形成する段階と、反応
防止膜の露出部位である両側壁の一部をエッチングして
キャパシター下部電極に対してアンダーカットプロファ
イルを持つように形成する段階と、反応防止膜のアンダ
ーカットプロファイル部位が満たすように反応防止膜ス
ペーサーを多層物質層で形成する段階を含む。
【0046】この方法の好ましい実施の形態において、
多層物質層は、金属物質及び絶縁物質のうちのいずれか
を含む。
【0047】この方法の好ましい実施の形態において、
反応防止膜スペーサー形成段階は、アンダーカットプロ
ファイルを持つ反応防止膜を含み、半導体基板上に第1
絶縁膜を薄く形成する段階と、第1絶縁膜上に第1絶縁
膜より厚い第2絶縁膜を形成する段階と、第1絶縁膜を
エッチング停止層にしてアンダーカットプロファイル部
位だけに第2絶縁膜が残るように第2絶縁膜をエッチバ
ックする段階と、キャパシター下部電極の上部及び両側
表面が露出されるように第1絶縁膜をエッチバックして
アンダーカットプロファイル部位の反応防止膜スペーサ
ーを完成する段階を含み、第1絶縁膜と第2絶縁膜は互
いにエッチング選択比が異なる。
【0048】この方法の好ましい実施の形態において、
第1絶縁膜物質は、低温蒸着できるし、ステップカバー
リジがよい物質であるAl2O3及びTa2O5中いずれか
である。
【0049】この方法の好ましい実施の形態において、
第2絶縁膜物質は、低温絶縁膜と高温絶縁膜のうちのい
ずれかである。
【0050】上述した目的を達成するための本発明によ
ると、高誘電体キャパシターは、ノードを持つ半導体基
板と、半導体基板のノードと電気的に接続されるキャパ
シター下部電極と、半導体基板のノードとキャパシター
下部電極の間に形成され、キャパシター下部電極に対し
てアンダーカットプロファイルを持つように形成された
電気的に導電性を持つ反応防止膜と、アンダーカットプ
ロファイル部位を満たすように形成され、多層物質層で
形成された反応防止膜スペーサーを含む。
【0051】この方法の好ましい実施形態において、多
層物質層は、金属物質を含む。
【0052】この方法の好ましい実施の形態において、
多層物質層は、互いにエッチング選択比が異なり、アン
ダーカットプロファイル部位に順次形成された第1絶縁
膜と第2絶縁膜とを含む。
【0053】この方法の好ましい実施の形態において、
第1絶縁膜物質は、低温蒸着できるし、ステップカバレ
ージがよい物質であるAl2O3及びTa2O5のうちのい
ずれかである。
【0054】この方法の好ましい実施の形態において、
第2絶縁膜物質は、低温絶縁膜と高温絶縁膜のうちいず
れかである。
【0055】(作用)本発明による高誘電体キャパシタ
ー及びその製造方法は、反応防止膜の酸化を最小化させ
るスペーサーを形成するにおいて、異常エッチング現象
を防止し、キャパシター下部電極の消耗を最小化させ
る。
【0056】
【発明の実施の形態】図7を参照すると、本発明の実施
の形態として示した新規な高誘電体キャパシター及びそ
の製造方法は、半導体基板100上に形成された層間絶
縁膜102をあけ、半導体基板100と電気的に接続さ
れるように埋め込み(ベリド)コンタクプラグ104を
形成し、埋め込み(ベリド)コンタクプラグ104と電
気的に接続されるように反応防止膜106及びキャパシ
ター下部電極108を順次形成する。次に、反応防止膜
106の両側壁をエッチングして、キャパシター下部電
極108に対してアンダーカットプロファイルを持つよ
うに形成する。そして、アンダーカットプロファイルを
含み、半導体基板100上にエッチング選択比が異なる
第1絶縁膜110と第2絶縁膜112とを順次形成し、
これをエッチバックして反応防止膜106の両側壁に反
応防止膜スペーサー114を形成する。第1絶縁膜11
0を、第2絶縁膜112のエッチング停止層として用い
る。このような半導体装置及びその製造方法により、反
応防止膜スペーサー114を低温絶縁膜として形成する
時、発生される異常エッチングを防止することができ、
キャパシター下部電極108の消耗を最小化させること
ができ、高温絶縁の形成をできるようにして反応防止膜
スペーサー114の耐酸化性を向上させることができ
る。従って、高誘電体膜116形成及び後続熱処理する
時、反応防止106膜の酸化を最小化させることができ
る。
【0057】以下、図7及び図8から図11までを参照
して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【0058】図7は、本発明の実施の形態として示した
高誘電体キャパシターの構造を示す断面図である。
【0059】図7を参照すると、本発明の実施の形態と
して示した高誘電体キャパシターは、半導体基板100
と、層間絶縁膜102と埋め込み(ベリド)コンタクプ
ラグ104と反応防止膜106と、キャパシター下部電
極108と、反応防止膜スペーサー114とを含む。
【0060】そして、高誘電体キャパシターは高誘電体
膜116及びキャパシター上部電極118を含む。
【0061】層間絶縁膜102は、半導体基板100上
に形成されている。
【0062】キャパシターと連結されるノード(nod
e)である埋め込み(ベリド)コンタクプラグ104
は、層間絶縁膜102を空け、半導体基板100と電気
的に接続されるように形成されている。
【0063】埋め込み(ベリド)コンタクプラグ104
は、一般的にポリシリコン膜で形成される。
【0064】キャパシター下部電極108は、埋め込み
(ベリド)コンタクプラグ104と電気的に接続される
ように形成されているし、埋め込み(ベリド)コンタク
プラグ104とキャパシター下部電極108の間にこの
二つの間の反応を防止するための反応防止膜106が形
成されている。
【0065】キャパシター下部電極108は、主に白金
(プラチニュム: Pt)物質で形成され、この物質の
他に、Ru,RuO2、Ir、IrO2、そしてペロブス
カイト(perovskite)構造を持つ導電物中、
いずれかで形成される。
【0066】反応防止膜106は、キャパシター下部電
極108に対してリセスされた(recessed)構
造を持つように、すなわち、アンダーカットプロファイ
ルカットプロファイルを持つように形成され、反応防止
膜スペーサー114は、アンダーカットプロファイル部
位に選択的に形成されている。
【0067】反応防止膜スペーサー114は、金属物質
あるいは絶縁物質で形成される。
【0068】絶縁物質を使う時、エッチング選択比が異
なる多層絶縁膜110,112を使う。
【0069】多層絶縁膜110,112は、低温蒸着で
きるし、ステップカバーリジがよい物質であるAl2O3
及びTa2O5中、いずれかと、低温絶縁膜あるいは高温
絶縁膜112を含む。
【0070】低温絶縁膜としては、SOG及びFOX等
があり、高温絶縁膜としては、SiN及びSiO2等が
ある。
【0071】高誘電体膜116は、反応防止膜スペーサ
ー114を含み、半導体基板100全面に形成されてい
るし、キャパシター上部電極118は、高誘電体膜11
6上に形成されている。
【0072】高誘電体膜116は、BST系列あるいは
PZT系列あるいはPLZT系列のチタン酸塩(tit
anate)物質等、ペロブスカイト構造を持つ酸化物
誘電体物質で形成される。
【0073】キャパシター上部電極118は、キャパシ
ター下部電極108と同じような物質で形成される。
【0074】上述したような高誘電体キャパシターの製
造方法は次のようである。
【0075】まず、図8を参照すると、半導体基板10
0上に層間絶縁膜102を形成し、層間絶縁膜102を
エッチングして埋め込み(ベリド)コンタクホール10
3を形成する。
【0076】埋め込み( ベリド)コンタクホール10
3をポリシリコン膜等の導電膜で満たして、埋め込み
(ベリド)コンタクプラグ104を形成する。
【0077】次に、埋め込み(ベリド)コンタクプラグ
104と電気的に接続されるように反応防止膜106及
びキャパシター下部電極108を順次形成する。
【0078】反応防止膜100は、埋め込み(ベリド)
コンタクプラグ104とキャパシター下部電極108間
の反応を防止する機能を持つ。
【0079】キャパシター下部電極108物質は、主に
白金(プラチニュム:Pt)を使い、この物質以外にR
u,RuO2、Ir、IrO2、そしてペロブスカイト構
造を持つ酸化物中、いずれかを使う。
【0080】続いて、反応防止膜106の両側壁を選択
的にエッチングして、符号107に示したように、キャ
パシター下部電極108に対してアンダーカットプロフ
ァイルを持つように形成する。
【0081】アンダーカットプロファイルを持つ反応防
止膜106の両側壁を含み、半導体基板100上に反応
防止膜スペーサー形成用第1絶縁膜110としてステッ
プカバレージがよく、耐酸化性もよい低温蒸着できる
し、ステップカバレージがよい物質であるAl2O3及び
Ta2O5中、いずれかを薄く形成する。
【0082】Al2O3膜110厚さは約10オングスト
ローム〜500オングストロームの範囲を持つようにす
る。
【0083】このように、第1絶縁膜110を薄く形成
することであり、後続のエッチバック工程する時、プラ
チニュム膜であるキャパシター下部電極108が過エッ
チングされることを防止するようになる。
【0084】9において、薄い第1絶縁膜110上に反
応防止膜スペーサー形成用第2絶縁膜112を形成す
る。
【0085】第2絶縁膜112は、反応防止膜スペーサ
ー114の反応防止膜106の酸化抑制効果を増加させ
るために形成することであり、第1絶縁膜110と互い
にエッチング選択比の異なる物質で形成する。
【0086】第2絶縁膜112は、SOGあるいはFO
X膜等のようにステップカバーリジがよい低温絶縁膜を
使う。低温絶縁膜エッチバック工程する時、白金(プラ
チニュム)電極108が第1絶縁膜110により隠され
ているので、従来のような異常エッチング現象は発生さ
れない。
【0087】そして、反応防止膜106が第1絶縁膜1
10により隠されているので、第2絶縁膜112として
高温絶縁膜がSiNあるいはSiO2膜等の形成もでき
る。
【0088】高温絶縁膜は、耐酸化性及びステップカバ
レージが優秀な特性を持つ。
【0089】第2絶縁膜112は、アンダーカット部位
を満たすことに適当な程度の厚さで形成され、ここでは
約4000オングストロームの厚さで形成する。
【0090】図10を参照すると、第2絶縁膜112を
1次エッチバック工程でエッチングして、アンダーカッ
ト部位だけに第2絶縁膜112を残させる。
【0091】第2絶縁膜112エッチングする時、第1
絶縁膜110をエッチング停止層(etch stop
per)で使う。
【0092】最後に、第1絶縁膜110をキャパシター
下部電極108の上部及び両側表面が露出されるように
2次エッチバック工程でエッチングすると、図6dに図
示されたように、反応防止膜スペーサー114が形成さ
れる。
【0093】続けて、反応防止膜スペーサー114を含
み、半導体基板100上に高誘電体膜116及びキャパ
シター上部電極118を形成すると、図5に図示された
ように、高誘電体キャパシターが完成される。
【0094】高誘電体膜116は、BST系列あるいは
PZT系列あるいはPLZT系列物質と同じチタン酸塩
物質等、ペロブスカイト構造を持つ酸化物誘電体物質で
形成する。
【0095】キャパシター上部電極118は、キャパシ
ター下部電極108と同じように、主にプラチニュムP
tを使うし、この物質外にRu,RuO2、Ir、Ir
O2、そして、ペロブスカイト構造を持つ酸化物中、い
ずれかを使う。
【0096】
【発明の効果】本発明は反応防止膜スペーサーを低温絶
縁膜で形成する時、発生される異常エッチングを防止す
ることができるし、キャパシター下部電極の消耗を最小
化することができるし、高温絶縁膜形成をできるように
して、反応防止膜スペーサーの耐酸化性を向上させるこ
とができる。従って、高誘電体膜形成及び後続熱処理す
る時、反応防止膜の酸化を最小化させることができる効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の高誘電体キャパシターの構造を示す断
面図である。
【図2】 従来の一つの実施例による高誘電体キャパシ
ターの製造方法を示す断面図である。
【図3】 従来の一つの実施例による高誘電体キャパシ
ターの製造方法を示す断面図である。
【図4】 図3の様子を詳細に示す図である。
【図5】 従来の高誘電体キャパシターの製造方法を示
す断面図である。
【図6】 従来の高誘電体キャパシターの製造方法を示
す断面図である。
【図7】 本発明の一実施の形態として示した高誘電体
キャパシターの構造を示す断面図である。
【図8】 本発明の一実施の形態として示した高誘電体
キャパシターの製造方法を示す断面図である。
【図9】 本発明の一実施の形態として示した高誘電体
キャパシターの構造を示す断面図である。
【図10】 本発明の一実施の形態として示した高誘電
体キャパシターの製造方法を示す断面図である。
【図11】 本発明の一実施の形態として示した高誘電
体キャパシターの製造方法を示す断面図である。
【符号の説明】
1,100:半導体基板 2,102:層間絶縁膜 4,104:ベリドコンタクプラグ 9,114:反応防止膜スペーサー 10,12:絶縁膜 14,116:高誘電体膜 16,118:キャパシター上部電極 103:ベリドコンタクホール 110:第1絶縁膜 112:第2絶縁膜

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に層間絶縁膜を形成する段
    階と、 前記層間絶縁膜を前記半導体基板の一部が露出されるよ
    うにエッチングしてベリドコンタクホールを形成する段
    階と、 前記ベリドコンタクホールを導電膜で満たし、ベリドコ
    ンタクプラグを形成する段階と、 前記ベリドコンタクプラグ上に前記ベリドコンタクプラ
    グと電気的に接続されるように第1導電膜及び第2導電
    膜を順次形成する段階と、 前記第1導電膜及び前記第2導電膜をエッチングして各
    々反応防止膜及びキャパシター下部電極を形成する段階
    と、 前記キャパシター下部電極に対してアンダーカットプロ
    ファイルを持つように前記反応防止膜の両側壁をエッチ
    ングする段階と、 前記アンダーカットプロファイルを持つ反応防止膜の両
    側壁を含む半導体基板上に、薄い第1絶縁膜及び前記第
    1絶縁膜より厚い第2絶縁膜を次第に形成する段階及び
    前記第1絶縁膜及び前記第2絶縁膜を前記キャパシター
    下部電極の上部及び両側表面が露出されるようにエッチ
    バックして前記反応防止膜の両側壁に反応防止膜スペー
    サーを形成する段階を含むキャパシターの製造方法。
  2. 【請求項2】 前記キャパシター下部電極物質は、P
    t、Ru、RuO2、Ir、IrO2、そして、ペロブ
    スカイト構造を持つ導電物のいずれかである請求項1に
    記載のキャパシターの製造方法。
  3. 【請求項3】 前記第1絶縁膜物質は、低温蒸着でき、
    かつ、ステップカバレージがよい物質であるAl2O3及
    びTa2O5のうちいずれかである請求項1に記載のキャ
    パシターの製造方法。
  4. 【請求項4】 前記第1絶縁膜の厚さは、10〜500
    オングストロームの範囲である請求項1に記載のキャパ
    シターの製造方法。
  5. 【請求項5】 前記第2絶縁膜物質は、低温絶縁膜と高
    温絶縁膜中のいずれかである請求項1に記載のキャパシ
    ターの製造方法。
  6. 【請求項6】 前記反応防止膜スペーサー形成段階は、
    前記第1絶縁膜をエッチング停止層にして、前記アンダ
    ーカットプロファイル部位だけに第2絶縁膜が残るよう
    に前記第2絶縁膜をエッチバックする段階と、 前記キャパシター下部電極の上部及び両側表面が露出さ
    れるように、前記第1絶縁膜をエッチバックして前記ア
    ンダーカットプロファイル部位の反応防止膜スペーサー
    を完成する段階を含む請求項1に記載のキャパシターの
    製造方法。
  7. 【請求項7】 前記キャパシターの製造方法は、前記キ
    ャパシター下部電極を含み、前記半導体基板上に高誘電
    体膜を形成する段階と、 前記高誘電体膜上にキャパシター上部電極を形成する段
    階とを含む請求項1に記載のキャパシターの製造方法。
  8. 【請求項8】 前記高誘電体膜物質は、BST系列、P
    ZT系列、そして、PLZT系列等、ペロブスカイト構
    造を持つ酸化物誘電体のうちのいずれかである請求項7
    に記載のキャパシターの製造方法。
  9. 【請求項9】 キャパシターと電気的に接続されるノー
    ド(node)を持つ半導体基板を準備する段階と、 前記半導体基板のノード上に反応防止膜と前記反応防止
    膜上のキャパシター下部電極とを形成する段階と、 前
    記反応防止膜の露出部位である両側壁の一部をエッチン
    グして前記キャパシター下部電極に対してアンダーカッ
    トプロファイルを持つように形成する段階と、 前記反応防止膜のアンダーカットプロファイル部位が満
    たすように反応防止膜スペーサーを多層物質層で形成す
    る段階を含むキャパシターの製造方法。
  10. 【請求項10】 前記キャパシター下部電極物質は、P
    t、Ru、RuO2、Ir、IrO2、そして、ペロブス
    カイト構造を持つ酸化物のうちいずれかである請求項9
    に記載のキャパシター製造方法。
  11. 【請求項11】 前記多層物質層は、金属物質及び絶縁
    物質のうち、いずれかを含む請求項9に記載のキャパシ
    ターの製造方法。
  12. 【請求項12】 前記反応防止膜スペーサー形成段階
    は、前記アンダーカットプロファイルを持つ反応防止膜
    を含み、半導体基板上に第1絶縁膜を薄く形成する段階
    と、 前記第1絶縁膜上に前記第1絶縁膜より相対的に厚い第
    2絶縁膜を形成する段階と、 前記第1絶縁膜をエッチング停止層にして前記アンダー
    カットプロファイル部位だけに前記第2絶縁膜が残るよ
    うに前記第2絶縁膜をエッチバックする段階と、 前記キャパシター下部電極の上部及び両側表面が露出さ
    れるように前記第1絶縁膜をエッチバックして前記アン
    ダーカットプロファイル部位の反応防止膜スペーサーを
    完成する段階を含み、前記第1絶縁膜と前記第2絶縁膜
    とは互いにエッチング選択比が異なることを特徴とする
    請求項9に記載のキャパシターの製造方法。
  13. 【請求項13】 前記第1絶縁膜物質は、低温蒸着で
    き、ステップカバレージがよい物質であるAl2O3及び
    Ta2O5中いずれかである請求項12に記載のキャパシ
    ターの製造方法。
  14. 【請求項14】 前記第1絶縁膜の厚さは、10〜50
    0オングストロームの範囲である請求項12に記載のキ
    ャパシターの製造方法。
  15. 【請求項15】 前記第2絶縁膜物質は、低温絶縁膜と
    高温絶縁膜のうち、いずれかである請求項12に記載の
    キャパシターの製造方法。
  16. 【請求項16】 前記高誘電体キャパシターの製造方法
    は、前記キャパシター下部電極を含む半導体基板上に高
    誘電体膜を形成する段階と、前記項誘電体膜上にキャパ
    シター上部電極を形成する段階とをさらに含む請求項9
    に記載のキャパシターの製造方法。
  17. 【請求項17】 前記高誘電体膜物質は、BST系列、
    PZT系列、そして、PLZT系列の物質など、ペロブ
    スカイト構造を持つ酸化物誘電体物質のうち、いずれか
    である請求項16に記載のキャパシターの製造方法。
  18. 【請求項18】 ノードを持つ半導体基板と、 前記半導体基板のノードと電気的に接続されるキャパシ
    ター下部電極と、 前記半導体基板のノードと前記キャパシター下部電極の
    間に形成され、前記キャパシター下部電極に対してアン
    ダーカットプロファイルを持つように形成された電気的
    に導電性を持つ反応防止膜と、 前記アンダーカットプロファイル部位を満たすように形
    成され、多層物質層で形成された反応防止膜スペーサー
    を含むキャパシター。
  19. 【請求項19】 前記多層物質層は、金属物質を含むこ
    とを特徴とする請求項18に記載のキャパシター。
  20. 【請求項20】 前記多層物質層は、互いに別のエッチ
    ング選択比を持ち、前記アンダーカットプロファイル部
    位に順次形成された第1絶縁膜及び第2絶縁膜を含む請
    求項18に記載のキャパシター。
  21. 【請求項21】 前記第1絶縁膜物質は、低温蒸着で
    き、ステップカバレージがよい物質であるAl2O3及び
    Ta2O5のうち、いずれかである請求項20に記載のキ
    ャパシター。
  22. 【請求項22】 前記第2絶縁膜物質は、低温絶縁膜と
    高温絶縁膜のうち、いずれかである請求項20に記載の
    キャパシター。
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