專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件以及制造半導(dǎo)體器件的方法，尤其是涉及一種包含使用高介電常數(shù)物質(zhì)或鐵電物質(zhì)作為介電膜的電容器的半導(dǎo)體器件以及制造該半導(dǎo)體器件的方法。
背景技術(shù)：
最近，使用高介電常數(shù)物質(zhì)或鐵電物質(zhì)作為電容器的介電膜已經(jīng)引起人們注意。
然而，在簡單地使用高介電常數(shù)物質(zhì)及鐵電物質(zhì)作為電容器的介電膜時，介電膜中的氧在介電膜形成后的隨后步驟中經(jīng)常會被氫還原，因此電容器通常不能具有良好的電學(xué)特性。當(dāng)層間絕緣膜等所包含的水到達(dá)電容器時，介電膜中的氧會被氫還原，因此電容器不能具有良好的電學(xué)特性。
作為防止介電膜受到氫與水破壞的方法，有人提出了形成覆蓋電容器的氧化鋁膜的技術(shù)、以及在形成于電容器上的層間絕緣膜(iner-layer insulationfilm)上形成氧化鋁膜的技術(shù)。氧化鋁膜具有防止氫與水?dāng)U散的功能。因此，上述提出的技術(shù)可以阻止氫與水到達(dá)介電膜，由此可以防止介電膜受到氫與水的破壞。例如，專利參考文獻(xiàn)1與2中提出了這些技術(shù)。
下述參考文獻(xiàn)公開了本發(fā)明的背景技術(shù)。
日本專利申請未審查公開號2002-176149的說明書。
日本專利申請未審查公開號2003-197878的說明書。
日本專利申請未審查公開號2003-100994的說明書。
日本專利號3114710的說明書。
日本專利申請未審查公開號2003-229542的說明書。
然而，在簡單地制造氧化鋁膜中，難以確實可靠地防止介電膜受到氫和水的破壞。介電膜受到氫和水的破壞降低了制造產(chǎn)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有高度可靠性、且制造產(chǎn)量高的包括電容器的半導(dǎo)體器件以及制造該半導(dǎo)體器件的方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括晶體管，包含形成在半導(dǎo)體襯底上的柵電極且該半導(dǎo)體襯底與該柵電極之間形成有柵極絕緣膜、以及在該柵電極兩側(cè)的該半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成的源/漏擴(kuò)散層；第一絕緣膜，其形成在該半導(dǎo)體襯底與該晶體管上；第一導(dǎo)電塞，其掩埋在形成的、下至該源/漏擴(kuò)散層的第一接觸孔內(nèi)；電容器，其形成在該第一絕緣膜上，且該電容器包含下電極、形成在該下電極上的介電膜及形成在該介電膜上的上電極；第一氫擴(kuò)散阻止膜，其形成在該第一絕緣膜上，覆蓋該電容器，用于阻止氫的擴(kuò)散；第二絕緣膜，其形成在該第一氫擴(kuò)散阻止膜上，該第二絕緣膜的表面被平坦化；第二氫擴(kuò)散阻止膜，其形成在該第二絕緣膜上，用于防止氫的擴(kuò)散；第二導(dǎo)電塞，其掩埋在形成的、下至該下電極或該上電極的第二接觸孔內(nèi)；第三導(dǎo)電塞，其掩埋在形成的、下至該第一導(dǎo)電塞的第三接觸孔內(nèi)；以及互連件，其形成在該第二氫擴(kuò)散阻止膜上，并連接至該第二導(dǎo)電塞或該第三導(dǎo)電塞。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括下述步驟在半導(dǎo)體襯底上形成柵電極，且該半導(dǎo)體襯底與該柵電極之間形成有柵極絕緣膜；在該柵電極兩側(cè)的該半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成源/漏擴(kuò)散層；在該半導(dǎo)體襯底、該柵電極與該源/漏擴(kuò)散層上形成第一絕緣膜；在該第一絕緣膜內(nèi)形成下至該源/漏擴(kuò)散層的第一接觸孔；在該第一接觸孔內(nèi)掩埋第一導(dǎo)電塞；在該第一絕緣膜上形成電容器，該電容器包含下電極、形成在該下電極上的介電膜及形成在該介電膜上的上電極；在該第一絕緣膜與該電容器上形成用于阻止氫擴(kuò)散的第一氫擴(kuò)散阻止膜；在該第一氫擴(kuò)散阻止膜上形成第二絕緣膜；拋光該第二絕緣膜的表面，以平坦化該第二絕緣膜的該表面；在該第二絕緣膜上形成用于防止氫擴(kuò)散的第二氫擴(kuò)散阻止膜；在該第一氫擴(kuò)散阻止膜、該第二絕緣膜及該第二氫擴(kuò)散阻止膜內(nèi)形成下至該下電極或該上電極的第二接觸孔；在該第一氫擴(kuò)散阻止膜、該第二絕緣膜及該第二氫擴(kuò)散阻止膜內(nèi)形成下至該第一導(dǎo)電塞的第三接觸孔；在該第二接觸孔內(nèi)掩埋第二導(dǎo)電塞，并在該第三接觸孔內(nèi)掩埋第三導(dǎo)電塞；在該第二氫擴(kuò)散阻止膜上形成與該第二導(dǎo)電塞或該第三導(dǎo)電塞接觸的互連件。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種半導(dǎo)體器件，包含電容器，其形成在半導(dǎo)體襯底上，且該電容器包含下電極、形成在該下電極上的介電膜和形成在該介電膜上的上電極；絕緣膜，其形成在該半導(dǎo)體襯底和該電容器上，該絕緣膜的表面被平坦化；平坦的阻擋膜，其形成在該絕緣膜上，用于阻止氫和水?dāng)U散；該阻擋膜包含用于阻止氫和水?dāng)U散的第一膜及用于減輕由該第一膜所致的應(yīng)力的第二膜。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括在半導(dǎo)體襯底上形成電容器的步驟，該電容器包含下電極、形成在該下電極上的介電膜及形成在該介電膜上的上電極；在該半導(dǎo)體襯底和該電容器上形成絕緣膜的步驟；拋光該絕緣膜的表面以平坦化該絕緣膜的表面的步驟；以及在該絕緣膜上形成用于防止氫和水?dāng)U散的阻擋膜的步驟；形成阻擋膜的步驟包含形成用于防止氫和水?dāng)U散的第一膜的步驟以及形成用于減輕由該第一膜所致應(yīng)力的第二膜的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括電容器，其形成在半導(dǎo)體襯底上，且該電容器包含下電極、形成在該下電極上的介電膜及形成在該介電膜上的上電極；絕緣膜，其形成在該半導(dǎo)體襯底及該電容器上，該絕緣膜的表面被平坦化；以及平坦阻擋膜，其形成在該絕緣膜上，用于防止氫和水?dāng)U散；其中，該阻擋膜由與介電物質(zhì)的第二膜互相疊置的用于防止氫和水?dāng)U散的多個第一膜形成。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括在半導(dǎo)體襯底上形成電容器的步驟，該電容器包含下電極、形成在該下電極上的介電膜及形成在該介電膜上的上電極；在該半導(dǎo)體襯底和該電容器上形成絕緣膜的步驟；拋光該絕緣膜的表面以平坦化該絕緣膜的表面的步驟；以及在該絕緣膜上形成用于防止氫和水?dāng)U散的平坦阻擋膜的步驟；在形成阻擋膜的步驟中，用于防止氫和水?dāng)U散的多個第一膜與在所述多個第一膜之間形成的介電物質(zhì)的第二膜互相疊置。
根據(jù)本發(fā)明，第二氫擴(kuò)散阻止膜形成在平坦化的第二絕緣膜上，第二氫擴(kuò)散阻止膜因此是平坦的。平坦的氫擴(kuò)散阻止膜具有良好的覆蓋度，確保可以阻擋氫等。因此，本發(fā)明可以確保防止氫等到達(dá)電容器的介電膜，并可以防止形成電容器介電膜的金屬氧化物被氫還原。此外，根據(jù)本發(fā)明，通過使第一導(dǎo)電塞連接到掩埋在第一絕緣膜內(nèi)的源/漏擴(kuò)散層，將被連接到第一導(dǎo)電塞的第三導(dǎo)電塞被掩埋在第二絕緣膜內(nèi)，從而即使在第二絕緣膜上且在互連件下形成第二氫擴(kuò)散阻止膜時，該互連件和源/漏擴(kuò)散層也可以相互電連接而不破壞源/漏擴(kuò)散層。因此，根據(jù)本發(fā)明，可以提供包含電容器的、高可靠性的、高產(chǎn)量的半導(dǎo)體器件。
根據(jù)本發(fā)明，阻擋膜是由用于防止氫和水?dāng)U散的第一膜與用于減輕由第一膜引起的應(yīng)力的第二膜互相疊置而成，這樣可以使得阻擋膜引起的應(yīng)力變小，并可以防止向電容器施加大應(yīng)力。根據(jù)本發(fā)明，可以防止氫與水到達(dá)電容器，同時完全可以防止電容器的交換電荷數(shù)量QSW的減少。因此，根據(jù)本發(fā)明，可以提供包含具有良好電學(xué)特性的電容器且具有高產(chǎn)量的半導(dǎo)體器件。
根據(jù)本發(fā)明，阻擋膜是由多個用于防止氫和水?dāng)U散的第一膜互相疊置而成且第一膜之間形成有介電物質(zhì)的第二膜，這樣可以確實地阻擋氫和水的擴(kuò)散。此外，根據(jù)本發(fā)明，較薄的第一膜互相疊置且在其間形成有第二膜，從而相對于第一膜的總膜厚較厚的情形，可以使由阻擋膜引起的應(yīng)力較小。因此，根據(jù)本發(fā)明，可以防止電容器的交換電荷數(shù)量QSW的減少，同時可以確實地防止氫與水到達(dá)電容器。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的半導(dǎo)體器件的截面圖。
圖2A與圖2B是用熱脫附譜評估氫擴(kuò)散阻止膜的結(jié)果的坐標(biāo)圖。
圖3是電容器的交換電荷數(shù)量QSW的變化圖。
圖4A與圖4B是下電極接觸電阻的離散度圖。
圖5A與圖5B是在制造半導(dǎo)體器件方法步驟中根據(jù)本發(fā)明第一實施例的的半導(dǎo)體器件的截面示意圖，其說明該方法(第一部分)。
圖6A與圖6B是在制造半導(dǎo)體器件方法步驟中根據(jù)本發(fā)明第一實施例的的半導(dǎo)體器件的截面示意圖，其說明該方法(第二部分)。
圖7A與圖7B是在制造半導(dǎo)體器件方法步驟中根據(jù)本發(fā)明第一實施例的的半導(dǎo)體器件的截面示意圖，其說明該方法(第三部分)。
圖8A與圖8B是在制造半導(dǎo)體器件方法步驟中根據(jù)本發(fā)明第一實施例的的半導(dǎo)體器件的截面示意圖，其說明該方法(第四部分)。
圖9A與圖9B是在制造半導(dǎo)體器件方法步驟中根據(jù)本發(fā)明第一實施例的的半導(dǎo)體器件的截面示意圖，其說明該方法(第五部分)。
圖10A與圖10B是在制造半導(dǎo)體器件方法步驟中根據(jù)本發(fā)明第一實施例的的半導(dǎo)體器件的截面示意圖，其說明該方法(第六部分)。
圖11A與圖11B是在制造半導(dǎo)體器件方法步驟中根據(jù)本發(fā)明第一實施例的的半導(dǎo)體器件的截面示意圖，其說明該方法(第七部分)。
圖12A與圖12B是在制造半導(dǎo)體器件方法步驟中根據(jù)本發(fā)明第一實施例的的半導(dǎo)體器件的截面示意圖，其說明該方法(第八部分)。
圖13A與圖13B是在制造半導(dǎo)體器件方法步驟中根據(jù)本發(fā)明第一實施例的的半導(dǎo)體器件的截面示意圖，其說明該方法(第九部分)。
圖14A與圖14B是在制造半導(dǎo)體器件方法步驟中根據(jù)本發(fā)明第一實施例的的半導(dǎo)體器件的截面示意圖，其說明該方法(第十部分)。
圖15是在制造半導(dǎo)體器件方法步驟中根據(jù)本發(fā)明第一實施例的的半導(dǎo)體器件的截面示意圖，其說明該方法(第十一部分)。
圖16是在制造半導(dǎo)體器件方法步驟中根據(jù)本發(fā)明第一實施例的的半導(dǎo)體器件的截面示意圖，其說明該方法(第十二部分)。
圖17是在制造半導(dǎo)體器件方法步驟中根據(jù)本發(fā)明第一實施例的的半導(dǎo)體器件的截面示意圖，其說明該方法(第十三部分)。
圖18是在制造半導(dǎo)體器件方法步驟中根據(jù)本發(fā)明第一實施例的的半導(dǎo)體器件的截面示意圖，其說明該方法(第十四部分)。
圖19是在制造半導(dǎo)體器件方法步驟中根據(jù)本發(fā)明第一實施例的的半導(dǎo)體器件的截面示意圖，其說明該方法(第十五部分)。
圖20是在制造半導(dǎo)體器件方法步驟中根據(jù)本發(fā)明第一實施例的的半導(dǎo)體器件的截面示意圖，其說明該方法(第十六部分)。
圖21是在制造半導(dǎo)體器件方法步驟中根據(jù)本發(fā)明第一實施例的的半導(dǎo)體器件的截面示意圖，其說明該方法(第十七部分)。
圖22是氫擴(kuò)散阻止膜的薄膜應(yīng)力圖。
圖23是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的修改例1的半導(dǎo)體器件的截面圖。
圖24是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的修改例2的半導(dǎo)體器件的截面圖。
圖25是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的修改例3的半導(dǎo)體器件的截面圖。
圖26是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的半導(dǎo)體器件的截面圖。
圖27A與圖27B是在制造半導(dǎo)體器件方法步驟中根據(jù)本發(fā)明第二實施例的的半導(dǎo)體器件的截面示意圖，其說明該方法(第一部分)。
圖28A與圖28B是在制造半導(dǎo)體器件方法步驟中根據(jù)本發(fā)明第二實施例的的半導(dǎo)體器件的截面示意圖，其說明該方法(第二部分)。
圖29是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的修改例1的半導(dǎo)體器件的截面圖。
圖30是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的修改例2的半導(dǎo)體器件的截面圖。
圖31是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的修改例3的半導(dǎo)體器件的截面圖。
圖32是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的修改例4的半導(dǎo)體器件的截面圖。
圖33是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的修改例5的半導(dǎo)體器件的截面圖。
圖34是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的修改例6的半導(dǎo)體器件的截面圖。
圖35是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的半導(dǎo)體器件的截面圖。
圖36A與圖36B是在制造半導(dǎo)體器件方法步驟中根據(jù)本發(fā)明第三實施例的的半導(dǎo)體器件的截面示意圖，其說明該方法(第一部分)。
圖37A與圖37B是在制造半導(dǎo)體器件方法步驟中根據(jù)本發(fā)明第一實施例的的半導(dǎo)體器件的截面示意圖，其說明該方法(第二部分)。
圖38是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的修改例1的半導(dǎo)體器件的截面圖。
圖39是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的修改例2的半導(dǎo)體器件的截面圖。
具體實施例方式
第一實施例下面將結(jié)合圖1至圖22解釋根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的半導(dǎo)體器件以及制造該半導(dǎo)體器件的方法。
半導(dǎo)體器件首先，將結(jié)合圖1至圖4解釋根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件。圖1是根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件的截面圖。在圖1中，在圖的左側(cè)示出了存儲單元區(qū)域2，在圖的右側(cè)示出了外圍電路區(qū)域4。
如圖1所示，在例如硅的半導(dǎo)體襯底10上形成了限定器件區(qū)域的器件隔離區(qū)域12。在形成有器件隔離區(qū)域12的半導(dǎo)體襯底10內(nèi)形成阱14a、14b。
在形成有阱14a與14b的半導(dǎo)體襯底10上形成柵電極(柵線)18，在柵電極18與半導(dǎo)體襯底10之間形成柵極絕緣膜16。在柵電極18的側(cè)壁形成側(cè)壁絕緣膜20。
在形成有側(cè)壁絕緣膜20的各柵電極18的兩側(cè)，形成源/漏擴(kuò)散層22。這樣就形成了晶體管24，每個晶體管都包括柵電極18及源/漏擴(kuò)散層22。
在形成有晶體管24的半導(dǎo)體襯底10上形成層間絕緣膜26。層間絕緣膜26的表面被平坦化。
在層間絕緣膜26內(nèi)形成下至源/漏擴(kuò)散層22的接觸孔28a。在層間絕緣膜26內(nèi)形成下至柵線(柵電極)18的接觸孔28b。
在接觸孔28a、28b內(nèi)形成厚度例如為20至60納米的Ti膜。在形成有Ti膜的接觸孔內(nèi)形成厚度例如為30至50納米的TiN膜。Ti膜與TiN膜形成阻擋金屬膜30。
鎢(W)的導(dǎo)電塞32被掩埋在形成有阻擋金屬膜30的接觸孔28a、28b內(nèi)。
在掩埋了導(dǎo)電塞32的層間絕緣膜26上形成例如厚度為100納米的SiON膜34。SiON膜34是用于防止已經(jīng)被掩埋的導(dǎo)電塞32的表面被氧化。
例如，可以形成SiON膜作為氧化阻止膜34。然而，氧化阻止膜34不一定是SiON膜。例如可以使用氧化硅膜作為氧化阻止膜34。
在氧化阻止膜34上形成例如厚度為130納米的氧化硅膜36。
在氧化硅膜36上形成電容器44的下電極38。下電極38由層膜形成，該層膜包括例如，厚度為20至100納米的氧化鋁膜38a與繼而形成在氧化鋁膜38a上的厚度為100至300納米的Pt膜。Pt膜38b的膜厚設(shè)定為175納米。
在下電極38上形成電容器44的介電膜40。介電膜40由例如厚度為150納米的鐵電膜形成。例如，使用PbZr1-xTixO3膜(PZT膜)作為鐵電膜。
在介電膜40上形成電容器44的上電極42。上電極42由例如厚度為10至100納米的IrOX膜42a、厚度為100至300納米的IrOY膜42b、以及厚度為20至100納米的Pt膜42c按照后者依次放置在前者上的順序形成。IrOY膜42b的膜厚設(shè)置為50納米。Pt膜42c的膜厚設(shè)置為75納米。IrOY膜42b中氧的組分比率Y設(shè)置成高于IrOX膜42a中氧的組分比率X。
Pt膜42c是用于降低導(dǎo)電塞與上電極42之間的接觸電阻。當(dāng)不需要在導(dǎo)電塞與上電極42之間產(chǎn)生接觸電阻時，可以不形成Pt膜42c。
這樣就形成了電容器44，所述電容器包括各自的下電極38、介電膜40以及上電極42。
在介電膜40及上電極42上形成氫擴(kuò)散阻止膜(阻擋膜)46，其覆蓋了介電膜40及上電極42的上表面與側(cè)表面。氫擴(kuò)散阻止膜46是例如氧化鋁(Al2O3)。氫擴(kuò)散阻止膜46的膜厚，例如設(shè)定為20至150納米。氫擴(kuò)散阻止膜46具有防止氫擴(kuò)散的作用。氫擴(kuò)散阻止膜46不僅具有防止氫擴(kuò)散的作用，還具有防止水?dāng)U散的作用。當(dāng)氫和水到達(dá)電容器44的介電膜40時，形成介電膜40的金屬氧化物被氫還原，從而使電容器44的電學(xué)特性退化。氫擴(kuò)散阻止膜46被形成為覆蓋了介電膜40與上電極42的上表面與側(cè)表面，從而可以防止氫和水達(dá)到介電膜40，并可以抑制電容器44的電學(xué)特性的退化。
在氧化硅膜36以及被氫擴(kuò)散阻止膜46覆蓋的電容器44上形成氫擴(kuò)散阻止膜48。例如，氫擴(kuò)散阻止膜48為例如厚度是20至100納米的氧化鋁膜。
在氫擴(kuò)散阻止膜48上，形成例如厚度為1000納米的氧化硅膜形成的層間絕緣膜50。層間絕緣膜50的表面被平坦化。
在本實施例中，層間絕緣膜50是由氧化硅膜形成，但是層間絕緣膜50的材料并不限于氧化硅膜。例如，層間絕緣膜50可以適宜地由介電無機(jī)膜形成。
在氧化硅膜50上形成氫擴(kuò)散阻止膜(阻擋膜)52。氫擴(kuò)散阻止膜52是由例如厚度為50至100納米的氧化鋁膜形成。氧化鋁膜的氫擴(kuò)散阻止膜52不僅具有防止氫擴(kuò)散的功能，還具有防止水?dāng)U散的功能。由于氫擴(kuò)散阻止膜52是形成在被平坦化的氧化硅膜50上，所以氫擴(kuò)散阻止膜52相應(yīng)是平坦的。
在層間絕緣膜50上以平面的形式形成氫擴(kuò)散阻止膜52是由于如下原因。
即，在表面有臺階的層間絕緣膜上形成的氫擴(kuò)散阻止膜覆蓋度不佳，無法充分地防止氫和水的擴(kuò)散。到達(dá)介電膜的氫和水會借助氫來還原形成介電膜的金屬氧化物，從而惡化電容器的電學(xué)特性。
然而，在本實施例中，由于氫擴(kuò)散阻止膜52是形成在平坦化的層間絕緣膜50上，所以氫擴(kuò)散阻止膜52被形成為平面的形式。平面的氫擴(kuò)散阻止膜52具有良好的覆蓋度，可以確保阻擋氫和水。此外，在本實施例中，氫擴(kuò)散阻止膜52是形成于隨后描述的第一金屬互連層64的下方；當(dāng)形成隨后描述的層間絕緣膜70時，氫擴(kuò)散阻止膜52可以防止氫和水到達(dá)電容器44。因此，根據(jù)本實施例，可以阻止氫和水到達(dá)電容器44的介電膜40，并可以防止形成電容器44的介電膜40的金屬氧化物被氫還原。因此，根據(jù)本實施例，可以確保防止電容器44電學(xué)特性的惡化。
由于這個原因，在本實施例中，在電容器44上形成平坦的氫擴(kuò)散阻止膜52。
氫擴(kuò)散阻止膜52的薄膜應(yīng)力設(shè)定為，例如5×108dyn/cm2或更小。在本實施例中，氫擴(kuò)散阻止膜52的薄膜應(yīng)力被設(shè)定成如此低是由于如下原因。
即，當(dāng)氫擴(kuò)散阻止膜52的薄膜應(yīng)力較高時，應(yīng)力會施加到電容器44上，且電容器44的交換電荷數(shù)量(switching charge quantity)QSW通常會降低。交換電荷數(shù)量QSW是通過極化交換的電荷數(shù)量與非交換電荷數(shù)量之差。
在氫擴(kuò)散阻止膜52上形成例如氧化硅膜的絕緣膜54。絕緣膜54的膜厚設(shè)定為，例如200至300納米。
在本實施例中，絕緣膜54是由氧化硅膜形成，但不一定是由氧化硅膜形成。例如，絕緣膜54可以由SiON膜、氮化硅膜(Si3N4膜)或其它膜形成。
在本實施例中，在氫擴(kuò)散阻止膜52上形成絕緣膜54是由于如下原因。
即，當(dāng)絕緣膜不是形成在氫擴(kuò)散阻止膜52上時，氫擴(kuò)散阻止膜52通常會在已經(jīng)形成氫擴(kuò)散阻止膜52之后的一個步驟中退化，并且氫擴(kuò)散阻止膜52通常無法具有充分的防止氫擴(kuò)散的功能。當(dāng)絕緣膜54不是形成在氫擴(kuò)散阻止膜52上時，在圖案化互連件(interconnections)時會蝕刻氫擴(kuò)散阻止膜52。當(dāng)直接在氫擴(kuò)散阻止膜52上形成互連件時，互連件的可靠度通常較低。為了防止這種不便，在本實施例中，在氫擴(kuò)散阻止膜52上形成絕緣膜54。
在絕緣膜54、氫擴(kuò)散阻止膜52以及層間絕緣膜50內(nèi)形成向下到達(dá)上電極42的接觸孔56。在絕緣膜54、氫擴(kuò)散阻止膜52以及層間絕緣膜50內(nèi)形成向下到達(dá)下電極38的接觸孔(未示出)。在絕緣膜54、氫擴(kuò)散阻止膜52以及層間絕緣膜50內(nèi)形成向下到達(dá)導(dǎo)電塞32的接觸孔58。
在接觸孔58內(nèi)，形成例如厚度為20至100納米TiN膜的阻擋金屬膜60。
鎢的導(dǎo)電塞62被掩埋在形成了阻擋金屬膜60的接觸孔56、58內(nèi)。
在接觸孔56、58內(nèi)只形成TiN膜60，而不形成Ti膜；而且鎢的導(dǎo)電塞62掩埋在只形成有TiN膜60的接觸孔56、58內(nèi)；這是由于如下原因。
即，當(dāng)導(dǎo)電塞由鎢形成時，通常在接觸孔內(nèi)形成Ti膜與TiN膜的層膜，而且鎢的導(dǎo)電塞被掩埋在形成了Ti膜與TiN膜的層膜的接觸孔內(nèi)。然而，當(dāng)Ti膜接觸電容器的上電極時，形成電容器上電極的IrOX膜中的氧原子與Ti膜中的鈦原子發(fā)生反應(yīng)，并生成增大上電極與導(dǎo)電塞之間接觸電阻的TiOX。
Ti膜是用于保證導(dǎo)電塞粘合在下層上。當(dāng)不用Ti膜就可以保證導(dǎo)電塞粘合在下層上時，Ti膜就不一定是必需的。
在本實施例中，導(dǎo)電塞62的下一層為鎢的導(dǎo)電塞32，并且在接觸孔56、58中無需Ti膜就可以保證導(dǎo)電塞62粘合到下一層。因此，在本實施例中，未在接觸孔56、58內(nèi)形成Ti膜，而是在接觸孔56、58內(nèi)只形成TiN膜60，且在形成了TiN膜60的接觸孔56、58內(nèi)形成鎢的導(dǎo)電塞62。這樣，在本實施例中不會發(fā)生下述情況形成電容器44的上電極42的IrOX膜42a及IrOY膜42b中的氧原子與Ti膜中的鈦原子發(fā)生反應(yīng)生成TiOX；上電極42與導(dǎo)電塞62之間的接觸電阻相應(yīng)地增大。因此，根據(jù)本實施例，該半導(dǎo)體器件可以具有良好的電學(xué)特性。
在絕緣膜54上形成一個位于導(dǎo)電塞62上的互連件(第一金屬互連層)64?；ミB件64是由下述層膜形成，該層膜由例如厚度為60納米的Ti膜、厚度為30納米的TiN膜、厚度為360納米的AlCu合金膜、厚度為5納米的Ti膜以及厚度為70納米的TiN膜組成。
在本實施例中，互連件64沒有直接地而是通過導(dǎo)電塞62連接到電容器44的上電極42及下電極38，其原因如下。
即，當(dāng)互連件直接連接到上電極與下電極時存在如下風(fēng)險作為互連件材料的Al與作為電容器上電極及下電極材料的Pt互相反應(yīng)并形成反應(yīng)產(chǎn)物。當(dāng)Al與Pt相互反應(yīng)，并形成大量的反應(yīng)產(chǎn)物時，經(jīng)常會在層間絕緣膜等內(nèi)出現(xiàn)裂紋，這是導(dǎo)致半導(dǎo)體器件可靠性降低的一個因素。
在本實施例中，互連件64通過導(dǎo)電塞62連接到電容器44的上電極42及下電極38，因此作為互連件64的材料的Al與作為電容器44的上電極42及下電極38的材料的Pt不互相反應(yīng)，也不會相應(yīng)地形成反應(yīng)產(chǎn)物。因此，根據(jù)本實施例，可以阻止Al與Pt相互反應(yīng)并形成反應(yīng)產(chǎn)物?？梢苑乐拱雽?dǎo)體器件可靠性的降低。
在形成有互連件64的絕緣膜54上形成氧化硅膜66。在氧化硅膜66上又形成氧化硅膜68。氧化硅膜68的表面被平坦化。氧化硅膜66與氧化硅膜68形成層間絕緣膜70。層間絕緣膜70的總膜厚設(shè)定為，例如1275納米。
在層間絕緣膜66、68內(nèi)形成下至互連件64的接觸孔72。
在接觸孔72內(nèi)，形成例如厚度為10納米的Ti膜。在形成有Ti膜的接觸孔72內(nèi)，形成厚度為3.5至7納米的TiN膜。Ti膜與TiN膜形成阻擋金屬膜74。
在形成有阻擋金屬膜74的接觸孔72內(nèi)掩埋鎢的導(dǎo)電塞76。
在掩埋有導(dǎo)電塞76的層間絕緣膜66、68上形成與導(dǎo)電塞76連接的互連件(第二金屬互連層)78?；ミB件78是由下述層膜形成，例如厚度為60納米的Ti膜、厚度為30納米的TiN膜、厚度為360納米的AlCu合金膜、厚度為5納米的Ti膜以及厚度為70納米的TiN膜。
在層間絕緣膜70及互連件78上形成氧化硅膜80。在氧化硅膜80上形成氧化硅膜82。氧化硅膜82的表面被平坦化。氧化硅膜80與氧化硅膜82形成層間絕緣膜84。
在層間絕緣膜84內(nèi)，形成下至互連件78的接觸孔86。
在接觸孔86內(nèi)形成例如厚度為10納米的Ti膜。在形成有Ti膜的接觸孔86內(nèi)形成厚度為3.5至7納米的TiN膜。Ti膜及TiN膜形成阻擋金屬膜88。
在形成有阻擋金屬膜的接觸孔86內(nèi)掩埋鎢的導(dǎo)電塞90。
在掩埋有導(dǎo)電塞90的層間絕緣膜84內(nèi)形成與導(dǎo)電塞90連接的互連件(第三金屬互連層)92?；ミB件92是由下述層膜形成，該層膜由例如厚度為60納米的Ti膜、厚度為30納米的TiN膜、厚度為360納米的AlCu合金膜、厚度為5納米的Ti膜以及厚度為70納米的TiN膜組成。
在層間絕緣膜84及互連件92上形成例如厚度為200至300納米的氧化硅膜94。
在氧化硅膜94上形成例如厚度為500納米的氮化硅膜96。
在氮化硅膜96上形成例如厚度為2至20微米的聚酰亞胺樹脂98。
在聚酰亞胺樹脂98、氮化硅膜96及氧化硅膜94內(nèi)形成下至電極襯墊(未示出)的開孔(未示出)。
這樣就構(gòu)成了根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件。
根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件的一個特征在于，在電容器44與第一金屬互連層64之間形成平坦的氫擴(kuò)散阻止膜52。
在表面有臺階的層間絕緣膜上形成的氫擴(kuò)散阻止膜覆蓋度不佳，無法充分地防止氫和水的擴(kuò)散。當(dāng)氫和水到達(dá)電容器的介電膜后，形成介電膜的金屬氧化物被氫還原，從而電容器的電學(xué)特性退化。
另一方面，在本實施例中，由于氫擴(kuò)散阻止膜52是形成在平坦化的層間絕緣膜50上，所以氫擴(kuò)散阻止膜52是平坦的。平坦的氫擴(kuò)散阻止膜52具有良好的覆蓋度，可以確保阻擋氫和水。此外，在本實施例中，氫擴(kuò)散阻止膜52是形成于第一金屬互連層64的下方，并且當(dāng)形成層間絕緣膜70時該氫擴(kuò)散阻止膜52可以防止氫和水到達(dá)電容器44。因此，本實施例可以確保阻止氫和水到達(dá)電容器44的介電膜40，從而可以防止形成電容器44的介電膜40的金屬氧化物被氫還原。因此，根據(jù)本實施例，可以確保防止電容器44電學(xué)特性的惡化。
根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件的一個主要特征在于，導(dǎo)電塞62不是直接地而是通過導(dǎo)電塞32連接到源/漏擴(kuò)散層22。
當(dāng)導(dǎo)電塞62直接連接到源/漏擴(kuò)散層22時，不僅層間絕緣膜50、26等，而且氫擴(kuò)散阻止膜52都要被蝕刻以形成下至源/漏擴(kuò)散層22的接觸孔。要形成下至源/漏擴(kuò)散層22的接觸孔而不損傷源/漏擴(kuò)散層22是很困難的，因為氫擴(kuò)散阻止膜52的蝕刻特性與層間絕緣膜50、26等的蝕刻特性大不相同。
在本實施例中，連接到源/漏擴(kuò)散層22的導(dǎo)電塞32預(yù)先掩埋在層間絕緣膜26內(nèi)，并且連接到導(dǎo)電塞32的導(dǎo)電塞62掩埋在層間絕緣膜50等內(nèi)，這樣互連件64與源/漏擴(kuò)散層22可以互相電連接而不損傷源/漏擴(kuò)散層22。因此，根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件可以具有高的可靠性和高的制造產(chǎn)量。
根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件的一個主要特征在于，在接觸孔56、58內(nèi)只形成TiN膜60，而不形成Ti膜，而且鎢的導(dǎo)電塞62掩埋在只形成有TiN膜60的接觸孔56、58內(nèi)。
當(dāng)導(dǎo)電塞是由鎢形成時，通常在接觸孔內(nèi)形成Ti膜與TiN膜的層膜，而且鎢的導(dǎo)電塞掩埋在形成了Ti膜與TiN膜的層膜的接觸孔內(nèi)。由于電容器的上電極與Ti膜接觸，作為電容器的上電極的IrOX膜中的氧原子與Ti膜中的鈦原子發(fā)生反應(yīng)，生成TiOX，使上電極與導(dǎo)電塞之間接觸電阻較大。
然而，在本實施例中，故意地未在接觸孔56、58內(nèi)形成Ti膜，而在接觸孔56、58內(nèi)只形成TiN膜60，且在形成了TiN膜60的接觸孔56、58內(nèi)掩埋鎢的導(dǎo)電塞62。因此，根據(jù)本實施例，可以防止形成電容器44的上電極42的IrOX膜42a及IrOY膜42b中的氧原子與Ti膜中的鈦原子發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生TiOX。因此，本實施例可以防止上電極42與導(dǎo)電塞62之間的接觸電阻增大，而且根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件可以具有良好的電學(xué)特性。
Ti膜是用于保證導(dǎo)電塞62粘合在下一層上，當(dāng)不用Ti膜就可以保證導(dǎo)電塞62粘合在下一膜上時，就可以不一定形成Ti膜。在本實施例中，導(dǎo)電塞62下層為鎢的導(dǎo)電塞32，接觸孔56、58中無需Ti膜就可以保證導(dǎo)電塞62粘合到下層。因此，在本實施例中，未在接觸孔56、58內(nèi)形成Ti膜，不會發(fā)生任何特殊問題。
根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件的一個主要特征在于，互連件64不是直接連接到電容器44的上電極42和下電極38，而是通過導(dǎo)電塞62電連接到電容器44的上電極42或下電極38。
當(dāng)互連件直接連接到電容器的上電極與下電極時，存在如下風(fēng)險作為互連件材料的Al與作為電容器的上電極及下電極材料的Pt互相反應(yīng)并形成反應(yīng)產(chǎn)物。當(dāng)Al與Pt相互反應(yīng)并形成大量的反應(yīng)產(chǎn)物時，經(jīng)常會在層間絕緣膜等內(nèi)出現(xiàn)裂紋，這是導(dǎo)致半導(dǎo)體器件可靠性降低的一個因素。
在本實施例中，互連件64通過導(dǎo)電塞62連接到電容器44的上電極42或下電極38，作為互連件64的材料的Al與作為電容器44的上電極42及下電極38材料的Pt不會互相反應(yīng)從而相應(yīng)地形成反應(yīng)產(chǎn)物。因此，根據(jù)本實施例，可以阻止Al與Pt相互反應(yīng)并因此形成導(dǎo)致層間絕緣膜50等內(nèi)出現(xiàn)裂紋的反應(yīng)產(chǎn)物，而且可以防止半導(dǎo)體器件可靠性的降低。
根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件的一個主要特征在于，在掩埋了導(dǎo)電塞32的層間絕緣膜26上形成氧化阻止膜34，該膜是用于防止導(dǎo)電塞32的表面被氧化。
根據(jù)本實施例，由于氧化阻止膜34形成在層間絕緣膜26上，所以當(dāng)氧化硅膜36等形成時可以防止導(dǎo)電塞32表面被氧化，這樣就可以使導(dǎo)電塞62與導(dǎo)電塞32之間的接觸電阻減至較小。
根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件的一個主要特征在于，在氫擴(kuò)散阻止膜52上形成了絕緣膜54，以及在絕緣膜54上形成了互連件64。
在本實施例中，在氫擴(kuò)散阻止膜52上形成絕緣膜54，這樣可以防止氫擴(kuò)散阻止膜52的惡化，而且氫擴(kuò)散阻止膜52可以具有充分的氫擴(kuò)散阻擋功能。在本實施例中，在氫擴(kuò)散阻止膜52上形成絕緣膜54，而且在圖案化互連件64時可以防止氫擴(kuò)散阻止膜52被蝕刻。在本實施例中，互連件64是通過絕緣膜54形成在氫擴(kuò)散阻止膜52上，這樣可以改善互連件64的可靠度。
專利參考文獻(xiàn)1公開了在上面形成了電容器的層間絕緣膜上形成氧化鋁膜的技術(shù)。在專利參考文獻(xiàn)1中，由于層間絕緣膜的表面未被平坦化，氧化鋁膜的表面因此也不平坦。專利參考文獻(xiàn)1中的氧化鋁膜的覆蓋度不是太好。因此，在專利參考文獻(xiàn)1中，在形成氧化鋁膜之后用等離子體化學(xué)氣相沉積形成SiN膜時，氫到達(dá)電容器的介電膜，并且電容器的介電膜被氫還原。因此，采用專利參考文獻(xiàn)1中公開的技術(shù)，難以高產(chǎn)量地制造具有高可靠性的半導(dǎo)體器件。
專利參考文獻(xiàn)2公開了形成覆蓋電容器的有機(jī)膜并在該有機(jī)膜上形成氧化鋁膜的技術(shù)。在專利參考文獻(xiàn)2中，覆蓋電容器的有機(jī)膜包含大量的水，而且并未進(jìn)行除去有機(jī)膜中水的處理。因此，電容器的介電膜由于氫和水而退化。此外，在專利參考文獻(xiàn)2中，Al的互連件直接連接到電容器的上電極和下電極，而且作為互連件材料的Al與作為電容器的上電極或下電極材料的Pt會相互反應(yīng)并形成反應(yīng)產(chǎn)物。如上所述，專利參考文獻(xiàn)2中公開的技術(shù)明顯不同于本申請的發(fā)明。
評估結(jié)果接下來將解釋根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件的評估結(jié)果。
圖2A與圖2B示出了在具有平坦表面的下層上形成有氫擴(kuò)散阻止膜的半導(dǎo)體器件與在表面中具有凸起與凹陷的下層上形成有氫擴(kuò)散阻止膜的半導(dǎo)體器件的評估對比結(jié)果。圖2A與圖2B是用熱脫附譜(TDS)評估氫擴(kuò)散阻止膜的結(jié)果的坐標(biāo)圖。在圖2A與圖2B中，水平坐標(biāo)軸為襯底溫度，垂直坐標(biāo)軸為從樣品中脫附的氣體的數(shù)量。
圖2A示出了在具有平坦表面的下層上形成的氫擴(kuò)散阻止膜的評估結(jié)果。樣品的制備是采用等離子體TEOS化學(xué)氣相沉積在硅襯底上形成含有大量的氫(H2)或水(H2O)的氧化硅膜，隨后未經(jīng)熱處理在整個表面上形成氧化鋁膜。在圖2A中，○記號表示未在上面形成氧化鋁膜的樣品；△記號表示形成有厚度為10納米的氧化鋁膜的樣品；□記號表示形成有厚度為30納米的氧化鋁膜的樣品；◇記號表示形成有厚度為50納米的氧化鋁膜的樣品。
圖2B示出了在表面中具有凸起與凹陷的下層上形成的氫擴(kuò)散阻止膜的評估結(jié)果。樣品的制備是采用等離子體TEOS化學(xué)氣相沉積在硅襯底上形成含有大量的氫或水的氧化硅膜，把氧化硅膜圖案化成接近電容器的外形，隨后未經(jīng)熱處理在整個表面上形成氧化鋁膜。在圖2B中，○記號表示未形成氧化鋁膜的樣品；△記號表示形成有厚度為20納米的氧化鋁膜的樣品；□記號表示形成有厚度為50納米的氧化鋁膜的樣品；◇記號表示形成有厚度為100納米的氧化鋁膜的樣品。
由圖2B可以看出，在表面中具有凸起與凹陷的下層上形成有氫擴(kuò)散阻止膜的樣品中，表面形成氫擴(kuò)散阻止膜的樣品與表面未形成氫擴(kuò)散阻止膜的樣品的脫附氣體數(shù)量基本沒有差別?；诖?，當(dāng)在表面中具有凸起與凹陷的下層上形成氫擴(kuò)散阻止膜時，氧擴(kuò)散阻止膜基本上無法防止氫和水的擴(kuò)散。
與此相反，由圖2A可以看出，在具有平坦表面的下層上形成氫擴(kuò)散阻止膜的樣品中，在具有平坦表面的下層上形成有氫擴(kuò)散阻止膜的樣品的脫附氣體數(shù)量遠(yuǎn)小于未形成氫擴(kuò)散阻止膜的樣品的脫附氣體數(shù)量?；诖耍诒緦嵤├?，即在具有平坦表面的下層上形成氫擴(kuò)散阻止膜的樣品中，氫擴(kuò)散阻止膜可以更加確保防止氫和水的擴(kuò)散。
此外，如圖2A所示，表面形成氫擴(kuò)散阻止膜的樣品與表面未形成氫擴(kuò)散阻止膜的樣品的脫附氣體數(shù)量基本沒有差別?；诖耍诒緦嵤├?，即在具有平坦表面的下層上形成氫擴(kuò)散阻止膜的樣品，即使氫擴(kuò)散阻止膜較薄時，也可以確保防止氫和水的擴(kuò)散。
接下來將結(jié)合圖3解釋電容器被氫離子惡化的評估結(jié)果。圖3是電容器的交換電荷數(shù)量QSW變化的坐標(biāo)圖。
在圖3中，◇記號與◆記號表示本實施例，即在電容器上形成有平坦的氫擴(kuò)散阻止膜的樣品；○記號與●記號表示未在電容器上形成平坦的氫擴(kuò)散阻止膜的樣品。將樣品暴露在使用NH3氣體產(chǎn)生的等離子體氣氛中，并測量電容器的交換電荷數(shù)量QSW的變化，以此來評估對氫離子的抗性。
在圖3中，水平坐標(biāo)軸為樣品暴露在包含氫離子的等離子體氣氛中的時間段，垂直坐標(biāo)軸為電容器的交換電荷數(shù)量QSW。○記號與◇記號表示電容器上施加了3V電壓的樣品。●記號與◆記號表示電容器上施加了1.5V電壓的樣品。
如○記號與●記號所示，對于未在電容器上形成平坦的氫擴(kuò)散阻止膜的情況，當(dāng)電容器被暴露在包含氫離子的等離子體氣氛中10分鐘或更長時間時，交換電荷數(shù)量QSW突然降低。
與此相反，如◇記號與◆記號所示，在本實施例中，即在電容器上形成平坦的氫擴(kuò)散阻止膜時，即使當(dāng)電容器被長時間暴露在包含氫離子的等離子體氣氛中時，交換電荷數(shù)量QSW基本上不降低。
由此可以看出，根據(jù)本實施例，在電容器上形成平坦的氫擴(kuò)散阻止膜，從而可以確保防止電容器由于氫離子而惡化。
接下來將結(jié)合圖4A與圖4B解釋電容器的下電極的接觸電阻的評估結(jié)果。圖4A與圖4B是下電極接觸電阻的分布圖。
圖4A示出了本實施例，即互連層通過鎢的導(dǎo)電塞電連接到下電極的結(jié)果。圖4B示出了鋁互連層直接連接到下電極的情況下的結(jié)果。在圖4A與圖4B中，水平坐標(biāo)軸為互連層與下電極之間的接觸電阻，垂直坐標(biāo)軸為累積概率?！跤浱柋硎緹崽幚碇暗慕佑|電阻，●記號表示熱處理之后的接觸電阻。熱處理是在420℃下、N2氣氛中進(jìn)行30分鐘。
從圖4B可看出，鋁互連層直接連接到下電極，接觸電阻的離散度大。此外，接觸電阻的離散度在熱處理前后變化很大。
與此相反，從圖4A可看出，在本實施例中，即互連層通過鎢導(dǎo)電塞電連接到下電極，接觸電阻的離散度很小。此外，接觸電阻的離散度在熱處理前后基本上沒有變化。
由此可以看出，根據(jù)本實施例，互連層通過導(dǎo)電塞連接到電容器的下電極或上電極，從而可以充分保證接觸的可靠性。
接下來將解釋源/漏擴(kuò)散層接觸可靠性的評估結(jié)果。
在沒有預(yù)先掩埋被掩埋在層間絕緣膜26內(nèi)的導(dǎo)電塞32的情況下，在層間絕緣膜26內(nèi)形成下至源/漏擴(kuò)散層22的接觸孔，而且在接觸孔內(nèi)形成導(dǎo)電塞62時，導(dǎo)電塞62與源/漏擴(kuò)散層22之間的接觸電阻離散度很大；而且在這種情況下，會出現(xiàn)導(dǎo)電塞62與源/漏擴(kuò)散層22之間沒有電連接的狀態(tài)，即開放態(tài)(open state)。
與此相反，在本實施例中，導(dǎo)電塞32被預(yù)先掩埋在層間絕緣膜26中，在層間絕緣膜26中形成下至導(dǎo)電塞32的接觸孔58，且在接觸孔58內(nèi)形成導(dǎo)電塞62時，導(dǎo)電塞62與源/漏擴(kuò)散層22之間的電阻的離散度很小。
基于這些結(jié)果，根據(jù)本實施例，預(yù)先形成連接到源/漏擴(kuò)散層22的導(dǎo)電塞32，從而即使形成接觸孔穿過氧化鋁膜52也可以保證源/漏擴(kuò)散層22接觸的可靠性。
接下來將解釋形成氫擴(kuò)散阻止膜的位置的評估結(jié)果。
在電容器44與第一金屬互連層64之間沒有形成平坦的氫擴(kuò)散阻止膜52，而且不經(jīng)過熱處理以除去層間絕緣膜70、84中的水的情況下，在層間絕緣膜84上形成平坦的氫擴(kuò)散阻止膜時，電容器的每1個單元的交換電荷數(shù)量QSW較小，只有大約100fC/單元。交換電荷數(shù)量QSW變得這么小是由于如下原因。第一個原因是由于，平坦的氫擴(kuò)散阻止膜52不是形成在電容器44與第一金屬互連層64之間，無法防止氫和水到達(dá)電容器44的介電膜40。第二個原因在于，氫擴(kuò)散阻止膜是形成在層間絕緣膜84上，而沒有經(jīng)過熱處理以除去層間絕緣膜70、80內(nèi)的水，所以大量被氫擴(kuò)散阻止膜限制的氫和水將到達(dá)電容器44的介電膜40。
與此相反，在本實施例中，平坦的氫擴(kuò)散阻止膜52形成在第一金屬互連層64的下方，電容器的每1個單元的交換電荷數(shù)量QSW較大，約為450fC/單元。
由此可以看出，根據(jù)本實施例，平坦的氫擴(kuò)散阻止膜52形成在電容器44與第一金屬互連層64之間，從而可以確保防止氫和水到達(dá)電容器44的介電膜40。根據(jù)本實施例，適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行用于除去層間絕緣膜70、84內(nèi)的氫和水的熱處理，可以保證除去層間絕緣膜70、84中的氫和水。因此，根據(jù)本實施例，可以確保防止氫和水到達(dá)電容器44的介電膜40，而且該半導(dǎo)體器件可以具有高的可靠度和高的制造產(chǎn)量。
制造半導(dǎo)體器件的方法接下來將結(jié)合圖5A至圖22解釋根據(jù)本實施例的制造半導(dǎo)體器件的方法。圖5A至圖21是制造半導(dǎo)體器件的方法的步驟中根據(jù)本發(fā)明的本實施例的半導(dǎo)體器件的截面示意圖，其闡明該制造方法。
首先，如圖5A所示，采用LOCOS(硅的局部氧化)在例如硅的半導(dǎo)體襯底10上形成用于限定器件區(qū)域的器件隔離區(qū)域12。
隨后，通過離子注入來注入摻雜雜質(zhì)以形成阱14a、14b。
然后，例如通過熱氧化在器件區(qū)域內(nèi)形成厚度為9納米的柵極絕緣膜16。
然后，例如通過CVD方法形成厚度為120納米的多晶硅膜18。多晶硅膜18將成為柵電極等。
隨后，采用光刻對多晶硅膜18進(jìn)行圖案化。因此，如圖5B所示，形成了多晶硅膜的柵電極(柵線)18。
隨后，以柵電極18作為掩膜，將摻雜雜質(zhì)注入到位于柵電極18兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底10內(nèi)。因此，形成了形成延伸源/漏極(extension source/drain)的淺區(qū)(shallow region)的延伸區(qū)域(extension region)(未示出)。
然后，例如采用CVD方法在整個表面上形成厚度為150納米的氧化硅膜20。
隨后，各向異性地蝕刻氧化硅膜20。因此，在柵電極18的側(cè)壁上形成了氧化硅膜的側(cè)壁絕緣膜20。
隨后，以形成有側(cè)壁絕緣膜20的柵電極18作為掩膜，將摻雜雜質(zhì)注入到位于柵電極18兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底10內(nèi)。因此，形成了形成延伸源/漏極的深區(qū)(deep region)的延伸區(qū)域(未示出)。延伸區(qū)域與深雜質(zhì)擴(kuò)散層形成了源/漏擴(kuò)散層22。
因此，如圖6A所示，形成了包含柵電極18及源/漏擴(kuò)散層22的晶體管24。
隨后，依次在整個表面上形成厚度例如為200納米的SiON膜(氮氧化硅膜)與厚度例如為1000納米的氧化硅膜，氧化硅膜位于SiON膜上。SiON膜與氧化硅膜形成層間絕緣膜26。
隨后，采用例如CMP對層間絕緣膜26的表面進(jìn)行平坦化(見圖6B)。
然后，如圖7A所示，采用光刻，在層間絕緣膜26內(nèi)形成分別下至源/漏擴(kuò)散層22及下至柵電極(柵線)18的接觸孔28a及接觸孔28b。
隨后，采用例如濺射在整個表面上形成厚度為20至60納米的Ti膜。
然后，采用例如濺射或CVD在整個表面上形成厚度為30至50納米的TiN膜。Ti膜及TiN膜形成阻擋金屬膜30。
隨后，采用例如CVD在整個表面上形成厚度為500納米的鎢膜32。
然后，采用例如CMP對鎢膜32及阻擋金屬膜30拋光，直到露出層間絕緣膜26的表面。因此，鎢導(dǎo)電塞32被掩埋在接觸孔28a、28b內(nèi)(見圖7B)。
然后，如圖8A所示，采用例如等離子CVD在整個表面上形成厚度為100納米的氧化阻止膜34。例如，形成SiON膜或氮化硅膜作為氧化阻止膜34。
然后，采用例如等離子TEOS CVD在整個表面上形成厚度為130納米的氧化硅膜36。
然后，在氮?dú)?N2)氣氛中進(jìn)行熱處理。熱處理溫度為例如650℃，熱處理時間為例如30分鐘。
隨后，如圖8B所示，采用例如濺射或CVD在整個表面上形成厚度為20至100納米的氧化鋁膜38a。
隨后，采用例如濺射在整個表面上形成厚度為100至300納米的Pt膜38b。Pt膜38b的膜厚為例如175納米。因此，由氧化鋁膜38a及Pt膜38b形成了層膜38。層膜38將成為電容器44的下電極。
然后，采用例如濺射在整個表面上形成介電膜40。例如，形成鐵電膜作為介電膜40。更為特別地，例如，形成厚度為150納米的PZT膜。
這里，形成介電膜40的鐵電膜通過濺射而形成，但并不一定都采用濺射的方法。例如，可以采用溶膠-凝膠法、MOD(金屬有機(jī)物沉積)、MOCVD或其它方法來形成鐵電膜。
然后，采用例如RTA(快速熱退火)在氧氣氣氛中進(jìn)行熱處理。熱處理溫度為例如650至800℃，熱處理的時間為例如30至120秒。這里的熱處理溫度為750℃，熱處理時間為60秒。
然后，采用例如濺射或MOCVD形成厚度為10至100納米的IrOX膜42a。IrOX膜42a的膜厚為50納米。
然后，采用例如濺射或MOCVD形成厚度為100至300納米的IrOy膜42b。這時，IrOY膜42b形成這樣IrOY膜42b的氧的組分比率Y高于IrOX膜42a的氧的組分比率X。
然后，采用例如濺射或MOCVD形成厚度為20至100納米的Pt膜42c。這里，Pt膜42c的膜厚為75納米。Pt膜42c的沉積溫度為例如450℃。因此，形成了由IrOX膜42a、IrOY膜42b及Pt膜42c組成的層膜42。層膜42將成為電容器44的上電極。
Pt膜42c是用于防止上電極42的表面被還原，并降低導(dǎo)電塞62與上電極42之間的接觸電阻。當(dāng)無需大幅度地降低導(dǎo)電塞62與上電極42之間的接觸電阻時，則不需要Pt膜42c。
隨后，采用旋轉(zhuǎn)涂布在整個表面上形成光致抗蝕膜100。
然后，采用光刻把光致抗蝕膜100圖案化成上電極42的平面形狀。
然后，以光致抗蝕膜100作為掩膜，蝕刻層膜42。蝕刻氣體為Ar氣與Cl2氣。因此，形成層膜的上電極42(見圖9A)。然后，除去光致抗蝕膜100。
隨后，在氧氣氣氛中進(jìn)行熱處理，溫度為例如650℃或更高，時間為1至3分鐘。這個熱處理是用于防止上電極42的表面出現(xiàn)異常。
隨后，例如，在氧氣氣氛中進(jìn)行熱處理，溫度為650℃，時間為60分鐘。這個熱處理是用于改善介電膜40的膜質(zhì)量。
然后，采用旋轉(zhuǎn)涂布在整個表面上形成光致抗蝕膜102。
隨后，采用光刻把光致抗蝕膜102圖案化成電容器44的介電膜40的平面形狀。
隨后，以光致抗蝕膜102作為掩膜，蝕刻介電膜40(見圖9B)。然后，除去光致抗蝕膜102。
隨后，在氧氣氣氛中進(jìn)行熱處理，溫度為例如350℃，時間為60分鐘。
隨后，如圖10A所示，采用例如濺射或者CVD形成氫擴(kuò)散阻止膜46。氫擴(kuò)散阻止膜46是厚度為20至250納米的氧化鋁膜。當(dāng)形成氫擴(kuò)散阻止膜46時，優(yōu)選在能夠使氫擴(kuò)散阻止膜46的薄膜應(yīng)力為5×108dyn/cm2或更小的條件下形成氫擴(kuò)散阻止膜46。在能夠使氫擴(kuò)散阻止膜46的薄膜應(yīng)力這么小的條件下形成氫擴(kuò)散阻止膜46的目的在于，如前所述，防止電容器44的交換電荷數(shù)量QSW減小。
圖22為氫擴(kuò)散阻止膜的薄膜應(yīng)力圖。在對照例1中，成膜溫度為室溫，Ar氣的流速為12sccm。在對照例2中，成膜溫度為室溫，Ar氣的流速為20sccm。在對照例3中，成膜溫度為室溫，Ar氣的流速為30sccm。在對照例4中，成膜溫度為350℃，Ar氣的流速為30sccm。在對照例5中，成膜溫度為350℃，Ar氣的流速為50sccm。在實例1中，成膜溫度為350℃，Ar氣的流速為70sccm。
由圖22可以看出一個趨勢當(dāng)形成氫擴(kuò)散阻止膜的膜形成溫度設(shè)置為較高，且Ar氣的流速設(shè)置為較高時，氫擴(kuò)散阻止膜的薄膜應(yīng)力變得較小。例如，膜形成溫度設(shè)置為350℃或更高，Ar氣的流速設(shè)置為70sccm時，氫擴(kuò)散阻止膜中產(chǎn)生的應(yīng)力可達(dá)5×108dyn/cm2或更小。這里，膜形成溫度為例如400℃，Ar氣流速為例如100sccm，成膜時間為例如40至50秒。
可以采用MOCVD形成具有良好的臺階覆蓋度的氫擴(kuò)散阻止膜46，但當(dāng)采用MOCVD形成氫擴(kuò)散阻止膜46時，氫會損傷介電膜40。因此，并不優(yōu)選采用MOCVD形成氫擴(kuò)散阻止膜46。
隨后，采用旋轉(zhuǎn)涂布在整個表面上形成光致抗蝕膜104。
然后，采用光刻把光致抗蝕膜104圖案化成電容器44的下電極38的平面形狀。
然后，以光致抗蝕膜104作為掩膜，蝕刻氫擴(kuò)散阻止膜46及層膜38(見圖10B)。這樣就形成了層膜的下電極38。氫擴(kuò)散阻止膜46保留下來，覆蓋上電極42與介電膜40。然后，除去光致抗蝕膜104。
隨后，在氧氣氣氛中進(jìn)行熱處理，溫度為例如350℃，時間為30至60分鐘。
然后，如圖11A所示，采用例如濺射或者CVD在整個表面上形成氫擴(kuò)散阻止膜48。氫擴(kuò)散阻止膜48是厚度為20至50納米的氧化鋁膜。當(dāng)形成氫擴(kuò)散阻止膜48時，優(yōu)選在能夠使氫擴(kuò)散阻止膜48中產(chǎn)生的應(yīng)力為5×108dyn/cm2或更小的條件下形成氫擴(kuò)散阻止膜48。在能夠使氫擴(kuò)散阻止膜48的薄膜應(yīng)力這么小的條件下形成氫擴(kuò)散阻止膜48的目的在于，如前所述，防止電容器44的交換電荷數(shù)量QSW減小。
因此，就形成了氫擴(kuò)散阻止膜48，該膜進(jìn)一步覆蓋了被氫擴(kuò)散阻止膜46覆蓋的電容器44。
然后，如圖11B所示，采用等離子TEOS CVD在整個表面上形成厚度例如為1500納米的氧化硅膜的層間絕緣膜50。當(dāng)形成氧化硅膜作為層間絕緣膜50時，使用TEOS氣體、氧氣和氦氣的混合氣體作為原材料氣體。
在這里，形成氧化硅膜作為層間絕緣膜50。然而，層間絕緣膜50并不一定都為氧化硅膜，例如，可以使用介電無機(jī)膜作為層間絕緣膜50。
然后，如圖12A所示，采用例如CMP方法來平坦化層間絕緣膜50的表面。
然后，在使用N2O氣體或其他氣體產(chǎn)生的等離子氣氛中進(jìn)行熱處理。這個熱處理是用于除去層間絕緣膜50中的水，同時調(diào)整層間絕緣膜50的質(zhì)量，以使水難以侵入層間絕緣膜50。用于熱處理的襯底溫度為例如350℃。N2O氣體的流速為例如1000sccm。N2氣體的流速為例如285sccm。相對電極之間的間隙為例如30mils。所施加的射頻電功率為例如525瓦。腔內(nèi)的空氣壓力為例如3Torr。
這里是在使用N2O氣體等產(chǎn)生的等離子氣氛中進(jìn)行熱處理。然而，可以在熱處理之后，使層間絕緣膜50暴露在使用N2O氣體等產(chǎn)生的等離子氣氛中。在熱處理中，除去層間絕緣膜50中的水。當(dāng)層間絕緣膜50暴露在使用N2O氣體等產(chǎn)生的等離子氣氛中時，層間絕緣膜50的膜質(zhì)量被改變，使得水難以侵入層間絕緣膜50。
然后，如圖12B所示，采用例如濺射或者CVD形成氫擴(kuò)散阻止膜52。氫擴(kuò)散阻止膜52是厚度為50至100納米的氧化鋁膜。當(dāng)形成氫擴(kuò)散阻止膜52時，優(yōu)選在能夠使氫擴(kuò)散阻止膜52的薄膜應(yīng)力為5×108dyn/cm2或更小的條件下形成氫擴(kuò)散阻止膜52。在能夠使薄膜應(yīng)力這么小的條件下形成氫擴(kuò)散阻止膜52的目的在于，如前所述，防止電容器44的交換電荷數(shù)量QSW減小。由于是在平坦化的層間絕緣膜50上形成氫擴(kuò)散阻止膜52的，所以氫擴(kuò)散阻止膜52是平坦的。
然后，采用等離子TEOS CVD形成絕緣膜54。絕緣膜54是例如厚度為200到300納米的氧化硅膜。
這里，絕緣膜54由氧化硅膜形成。然而絕緣膜54并不一定由氧化硅膜形成。絕緣膜54可以由例如SiON膜或氮化硅膜形成。
隨后，如圖13A所示，采用光刻在絕緣膜54、氫擴(kuò)散阻止膜52及層間絕緣膜50內(nèi)形成分別下至電容器44的上電極42及下至電容器44的下電極38的接觸孔56及接觸孔(未示出)。
然后，在氧氣氣氛中進(jìn)行熱處理。該熱處理是用于向電容器44的介電膜40提供氧，從而恢復(fù)電容器44的電學(xué)特性。用于熱處理的襯底溫度為例如500至600℃。熱處理的時間為例如60分鐘。
在這里，熱處理是在氧氣氣氛中進(jìn)行，但是熱處理可以在臭氧氣氛中進(jìn)行。在臭氧氣氛中進(jìn)行熱處理時，可以為電容器44的介電膜40提供氧，并可以恢復(fù)電容器44的電學(xué)特性。
然后，如圖13B所示，采用光刻在絕緣膜54、氫擴(kuò)散阻止膜52、層間絕緣膜50、氫擴(kuò)散阻止膜48、氧化硅膜36及氧化阻止膜34內(nèi)形成下至導(dǎo)電塞32的接觸孔58。
隨后采用氬氣進(jìn)行等離子體清洗。該步驟除去導(dǎo)電塞32表面上存在的天然氧化膜等。等離子體清洗的條件是把熱氧化膜除去例如10納米的條件。
然后，如圖14A所示，采用例如濺射在整個表面上形成一個厚度為20至100納米的TiN膜。這樣就形成了由TiN膜形成的阻擋金屬膜60。
隨后，采用例如CVD在整個表面上形成厚度為300至600納米的鎢膜62。
然后，采用例如CMP拋光鎢膜62及阻擋金屬膜60，直到露出絕緣膜54的表面。這樣就把鎢的導(dǎo)電塞62掩埋在接觸孔56、58內(nèi)。
然后，在使用N2O氣體或其他氣體產(chǎn)生的等離子氣氛中進(jìn)行熱處理。這個熱處理除去在通過CMP拋光鎢膜62等時已經(jīng)侵入層間絕緣膜54、50內(nèi)的水，同時改變層間絕緣膜54的膜質(zhì)量，從而使得水難以侵入層間絕緣膜54。用于熱處理的襯底溫度為例如350℃。N2O氣體的流速為例如1000sccm。N2氣體的流速為例如285sccm。相對電極之間的間隙為例如300mils。所施加的射頻電功率為例如525瓦。腔內(nèi)的空氣壓力為例如3Torr。
這里是在使用N2O氣體或其他氣體產(chǎn)生的等離子氣氛中進(jìn)行熱處理。然而，層間絕緣膜54可以暴露在使用N2O氣體或其他氣體產(chǎn)生的等離子氣氛中。
隨后，采用氬氣進(jìn)行等離子體清洗。該步驟除去導(dǎo)電塞62表面上存在的天然氧化膜等。等離子體清洗的條件是把熱氧化膜除去例如10納米的條件。
然后，采用例如濺射依次形成厚度為60納米的Ti膜、厚度為30納米的TiN膜、厚度為360納米的AlCu合金膜、厚度為5納米的Ti膜以及厚度為70納米的TiN膜。這樣就形成了由Ti膜、TiN膜、AlCu合金膜、Ti膜及TiN膜組成的層膜64。
隨后，采用光刻對層膜64進(jìn)行圖案化。這樣就形成了層膜的互連件(第一金屬互連層)64(見圖14B)。
隨后，如圖15所示，采用例如高密度等離子增強(qiáng)CVD形成厚度為750納米的氧化硅膜66。
隨后，采用等離子TEOS CVD形成厚度為例如1100納米的氧化硅膜68。原材料氣體為例如TEOS氣體、氧氣和氦氣的混合氣體。氧化硅膜66與氧化硅膜68形成了層間絕緣膜70。
這里采用高密度等離子增強(qiáng)CVD形成氧化硅膜66，然后采用等離子TEOS CVD形成氧化硅膜68。形成氧化硅膜66及氧化硅膜68的工藝不限于上述方法。例如，氧化硅膜66與氧化硅膜68都可以采用等離子TEOS CVD來形成。
隨后，如圖16所示，采用例如CMP方法來平坦化該氧化硅膜68的表面。
然后，在使用N2O氣體或其他氣體產(chǎn)生的等離子氣氛中進(jìn)行熱處理。這個熱處理是用于除去層間絕緣膜70中的水，同時改變層間絕緣膜70的質(zhì)量，以使水難以侵入層間絕緣膜70。熱處理的襯底溫度為例如350℃。N2O氣體的流速為例如1000sccm。N2氣體的流速為例如285sccm。相對電極之間的間隙為例如300mils。所施加的射頻電功率為例如525瓦。腔內(nèi)的空氣壓力為例如3Torr。
這里是在使用N2O氣體或其他氣體產(chǎn)生的等離子氣氛中進(jìn)行熱處理。然而，在熱處理之后，層間絕緣膜50可以暴露在使用N2O氣體或其他氣體產(chǎn)生的等離子氣氛中。
隨后，采用光刻在層間絕緣膜70內(nèi)形成下至互連件64的接觸孔74。
隨后采用氬氣進(jìn)行等離子體清洗。通過清洗除去互連件64表面上存在的天然氧化膜等。等離子體清洗是在使熱氧化膜除去例如25納米的條件下進(jìn)行的。
隨后，采用濺射形成厚度為10納米的Ti膜。
然后，采用例如MOCVD形成厚度為3.5至7納米的TiN膜。Ti膜與TiN膜形成了阻擋金屬膜74。
隨后，采用例如CVD形成厚度為300至600納米的鎢膜。
隨后，采用例如CMP拋光鎢膜76與阻擋金屬膜74，直到露出層間絕緣膜70的表面。這樣鎢的導(dǎo)電塞76就被掩埋在接觸孔72內(nèi)(見圖17)。
然后，在使用N2O氣體或其他氣體產(chǎn)生的等離子體氣氛中進(jìn)行熱處理。這個熱處理除去在CMP拋光鎢膜76等時侵入層間絕緣膜70中的水，同時改變層間絕緣膜70的膜質(zhì)量，以使水難以侵入層間絕緣膜70。熱處理中的襯底溫度為例如350℃。N2O氣體的流速為例如1000sccm。N2氣體的流速為例如285sccm。相對電極之間的間隙為例如300mils。所施加的射頻電功率為例如525瓦。腔內(nèi)的空氣壓力為例如3Torr。
在使用N2O氣體或其他氣體產(chǎn)生的等離子體氣氛中進(jìn)行熱處理。然而，在進(jìn)行熱處理之后，層間絕緣膜70可以暴露在使用N2O氣體或其他氣體產(chǎn)生的等離子體氣氛中。
隨后，采用例如濺射依次形成厚度為60納米的Ti膜、厚度為30納米的TiN膜、厚度為360納米的AlCu合金膜、厚度為5納米的Ti膜、以及厚度為70納米的TiN膜。這樣就由Ti膜、TiN膜、AlCu合金膜、Ti膜及TiN膜形成了層膜78。
隨后，采用光刻對層膜78圖案化。這樣就形成層膜的互連件(第二金屬互連層)78(見圖18)。
隨后，采用例如高密度等離子增強(qiáng)CVD形成厚度為750納米的氧化硅膜80。
隨后，采用等離子TEOS CVD形成厚度為例如1100納米的氧化硅膜82。氧化硅膜80與氧化硅膜82形成了層間絕緣膜84。
這里采用高密度等離子增強(qiáng)CVD形成氧化硅膜80，然后采用等離子TEOS CVD形成氧化硅膜82。然而，形成氧化硅膜80及氧化硅膜82的工藝不限于上述方法。例如，氧化硅膜80與氧化硅膜82都可以采用等離子TEOSCVD來形成。
隨后，采用例如CMP來平坦化氧化硅膜82的表面(見圖19)。
然后，在使用N2O氣體或其他氣體產(chǎn)生的等離子體氣氛中進(jìn)行熱處理。這個熱處理是用于除去層間絕緣膜84中的水，同時改變層間絕緣膜84的膜質(zhì)量，以使水難以侵入層間絕緣膜84。熱處理中襯底溫度為例如350℃。N2O氣體的流速為例如1000sccm。N2氣體的流速為例如285sccm。相對電極之間的間隙為例如300mils。所施加的射頻電功率為例如525瓦。腔內(nèi)的空氣壓力為例如3Torr。
熱處理是在使用N2O氣體或其他氣體產(chǎn)生的等離子體氣氛中進(jìn)行。然而，在進(jìn)行熱處理之后，層間絕緣膜84可以暴露在使用N2O氣體或其他氣體產(chǎn)生的等離子體氣氛中。
隨后，采用光刻在層間絕緣膜84內(nèi)形成下至互連件78的接觸孔86。
隨后，采用氬氣進(jìn)行等離子清洗。該清洗除去互連件78表面上存在的天然氧化膜等。等離子清洗的條件是把熱氧化膜除去例如25納米的條件。
隨后，采用例如濺射形成厚度為10納米的Ti膜。
隨后，采用例如MOCVD形成厚度為3.5至7納米的TiN膜。Ti膜與TiN膜形成了阻擋金屬膜88。
隨后，采用例如CVD形成厚度為300至600納米的鎢膜90。
隨后，采用例如CMP拋光鎢膜90與阻擋金屬膜88，直到露出層間絕緣膜84的表面。這樣，鎢的導(dǎo)電塞90就被掩埋在接觸孔86內(nèi)。
然后，在使用N2O氣體或其他氣體產(chǎn)生的等離子體氣氛中進(jìn)行熱處理。這個熱處理是用于除去在通過CMP拋光鎢膜90等時侵入層間絕緣膜84中的水，同時改變層間絕緣膜84的膜質(zhì)量，以使水難以侵入層間絕緣膜84。熱處理中的襯底溫度為例如350℃。N2O氣體的流速為例如1000sccm。N2氣體的流速為例如285sccm。相對電極之間的間隙為例如300mils。所施加的射頻電功率為例如525瓦。腔內(nèi)的空氣壓力為例如3Torr。
熱處理是在使用N2O氣體或其他氣體產(chǎn)生的等離子體氣氛中進(jìn)行。然而，在進(jìn)行熱處理之后，層間絕緣膜84可以暴露在使用N2O氣體或其他氣體產(chǎn)生的等離子體氣氛中。
然后，采用例如濺射依次形成厚度為60納米的Ti膜、厚度為30納米的TiN膜、厚度為360納米的AlCu合金膜、厚度為5納米的Ti膜、以及厚度為70納米的TiN膜。這樣就形成了由Ti膜、TiN膜、AlCu合金膜、Ti膜及TiN膜組成的層膜92。
隨后，采用光刻對層膜92進(jìn)行圖案化。這樣就形成層膜的互連件(第三金屬互連層)92(見圖20)。
隨后，采用例如高密度等離子體增強(qiáng)CVD形成厚度為700納米的氧化硅膜94。
這里采用高密度等離子體增強(qiáng)CVD形成氧化硅膜94。然而，形成氧化硅膜94的工藝并不一定限于高密度等離子體增強(qiáng)CVD。可以采用等離子體TEOS CVD形成氧化硅膜94。
隨后，在使用N2O氣體或其他氣體產(chǎn)生的等離子體氣氛中進(jìn)行熱處理。這個熱處理是用于除去絕緣膜94中的水等，同時改變絕緣膜94的膜質(zhì)量，以使水難以侵入絕緣膜94。熱處理中襯底溫度為例如350℃。N2O氣體的流速為例如1000sccm。N2氣體的流速為例如285sccm。相對電極之間的間隙為例如300mils。所施加的射頻電功率為例如525瓦。腔內(nèi)的空氣壓力為例如3Torr。
熱處理是在使用N2O氣體或其他氣體產(chǎn)生的等離子體氣氛中進(jìn)行。然而，在進(jìn)行熱處理之后，層間絕緣膜94可以暴露在使用N2O氣體或其他氣體產(chǎn)生的等離子體氣氛中。
然后，采用例如CVD形成厚度為500納米的氮化硅膜96。氮化硅膜96是用于切斷水，從而防止水侵蝕互連件64、78、96等。
然后，采用光刻在氮化硅膜96與氮化硅膜94內(nèi)形成下至電極襯墊(未示出)的開孔(未示出)。
隨后，采用旋轉(zhuǎn)涂布形成厚度為例如2至10微米的聚酰亞胺膜98。
然后，采用光刻在聚酰亞胺膜98內(nèi)形成下至電極襯墊(未示出)的開孔(未示出)。
這樣就制成了根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件。
修改例1然后，將結(jié)合圖23解釋根據(jù)本實施例的一個修改(修改例1)的半導(dǎo)體器件。圖23是根據(jù)本修改例的半導(dǎo)體器件的截面圖。
根據(jù)本修改例的半導(dǎo)體器件的主要特征在于，該半導(dǎo)體器件包含由層膜形成的氫擴(kuò)散阻止膜107。
如圖23所示，氫擴(kuò)散阻止膜52形成在層間絕緣膜50上。氫擴(kuò)散阻止膜52是由例如厚度為50納米的氧化鋁膜形成。
在氫擴(kuò)散阻止膜52上形成了另一個氫擴(kuò)散阻止膜106。該氫擴(kuò)散阻止膜106是由例如厚度為50至100納米的氮化硅膜形成。因此，氫擴(kuò)散阻止膜107是由氫擴(kuò)散阻止膜52與氫擴(kuò)散阻止膜106組成的層膜形成。
在氫擴(kuò)散阻止膜106上形成了絕緣膜54。
如前所述，氫擴(kuò)散阻止膜107可以由層膜形成。根據(jù)本修改例，氫擴(kuò)散阻止膜是由層膜107形成，從而可以確保防止氫和水到達(dá)電容器44的介電膜40。因此，根據(jù)本修改例，包含電容器44的半導(dǎo)體器件可以具有更高的產(chǎn)量。
這里，所述另一個氫擴(kuò)散阻止膜106是放置在氫擴(kuò)散阻止膜52上，但是氫擴(kuò)散阻止膜106可以形成在氫擴(kuò)散阻止膜52之下。如圖23中所示的半導(dǎo)體器件，即使是采用放置在氫擴(kuò)散阻止膜52之下的氫擴(kuò)散阻止膜106的層膜結(jié)構(gòu)形成的氫擴(kuò)散阻止膜107，亦可確保防止氫和水到達(dá)電容器44的介電膜40。
修改例2隨后，將結(jié)合圖24解釋根據(jù)本實施例的一個修改(修改例2)的半導(dǎo)體器件。圖24是根據(jù)本修改例的半導(dǎo)體器件的截面圖。
根據(jù)本修改例的半導(dǎo)體器件的主要特征在于，在層間絕緣膜70與第二金屬互連層78之間還形成氫擴(kuò)散阻止膜108，且在層間絕緣膜84與第三金屬互連層92之間還形成氫擴(kuò)散阻止膜112。
如圖24所示，氫擴(kuò)散阻止膜108形成在平坦化的層間絕緣膜70上。氫擴(kuò)散阻止膜108是由例如厚度為50納米的氧化鋁膜形成。由于氫擴(kuò)散阻止膜108是形成在具有平坦化表面的層間絕緣膜70上，所以氫擴(kuò)散阻止膜108是平坦的。
在氫擴(kuò)散阻止膜108上形成了一個絕緣膜110。絕緣膜110是由例如厚度為100納米的氧化硅膜形成。
在絕緣膜110上形成互連件78。
氫擴(kuò)散阻止膜112形成在平坦化的層間絕緣膜84上。氫擴(kuò)散阻止膜112是由例如厚度為50納米的氧化鋁膜形成。氫擴(kuò)散阻止膜112是形成于具有平坦化表面的層間絕緣膜84上，所以氫擴(kuò)散阻止膜112是平坦的。
在氫擴(kuò)散阻止膜112上形成了絕緣膜114。絕緣膜114是由例如厚度為100納米的氧化硅膜形成。
在絕緣膜114上形成互連件92。
這樣就構(gòu)成了根據(jù)本修改例的半導(dǎo)體器件。
根據(jù)本修改例，在層間絕緣膜50與第一金屬互連層64之間形成氫擴(kuò)散阻止膜52，并分別在層間絕緣膜70與第二金屬互連層78之間及層間絕緣膜84與第三金屬互連層92之間形成氫擴(kuò)散阻止膜108、112，從而可以確保防止氫和水到達(dá)電容器44的介電膜40。因此，根據(jù)本修改例，包含電容器44的半導(dǎo)體器件可以具有高產(chǎn)量。
修改例3隨后，將結(jié)合圖25解釋根據(jù)本實施例的一個修改(修改例3)的半導(dǎo)體器件。圖25是根據(jù)本修改例的半導(dǎo)體器件的截面圖。
根據(jù)本修改例的半導(dǎo)體器件的主要特征在于，甚至覆蓋互連層92(即最上方的互連層)的層間絕緣膜118的表面都被平坦化，而且在平坦化的層間絕緣膜118上還形成氫擴(kuò)散阻止膜120。
如圖25所示，在氧化硅膜94上形成覆蓋最上方互連件92的氧化硅膜116。氧化硅膜94與氧化硅膜116形成層間絕緣膜118。層間絕緣膜118的表面被平坦化。
在平坦化的層間絕緣膜118上形成氫擴(kuò)散阻止膜120。氫擴(kuò)散阻止膜120是例如厚度為50納米的氧化鋁膜。由于氫擴(kuò)散阻止膜120是形成在平坦化的層間絕緣膜118上，所以氫擴(kuò)散阻止膜120是平坦的。
在氫擴(kuò)散阻止膜120上形成了絕緣膜122。絕緣膜122是例如厚度為100納米的氧化硅膜形成。
在絕緣膜122上形成氮化硅膜96。
在氮化硅膜96上形成聚酰亞胺膜98。
這樣就構(gòu)成了根據(jù)本修改例的半導(dǎo)體器件。
根據(jù)本修改例，還在覆蓋最上方互連件92的層間絕緣膜118上形成平坦的氫擴(kuò)散阻止膜120，從而可以確保防止氫和水到達(dá)電容器44的介電膜40。因此，根據(jù)本修改例，包含電容器44的半導(dǎo)體器件可以具有更高的產(chǎn)量。
第二實施例如前所述，在電容器上形成用于阻擋氫和水?dāng)U散的平坦阻擋膜(氫擴(kuò)散阻止膜)52，從而可以確保防止氫和水到達(dá)電容器44。
然而，僅簡單地形成阻擋膜52時，電容器44的交換電荷數(shù)量QSW通常會減小。電容器44的交換電荷數(shù)量QSW這樣的減小是由于形成阻擋膜52以及阻擋電容器44的鐵電膜40極化時產(chǎn)生的作用在電容器44上的大應(yīng)力所致。
本申請的發(fā)明人進(jìn)行認(rèn)真的研究并想出，具有阻擋氫和水?dāng)U散功能的氫/水?dāng)U散阻止膜與用于減輕氫/水?dāng)U散阻止薄膜應(yīng)力的應(yīng)力減輕層互相疊置形成一個阻擋膜。用于防止氫和水?dāng)U散的氫/水?dāng)U散阻止膜與用于減輕由氫/水?dāng)U散阻止膜所致應(yīng)力的應(yīng)力減輕膜互相疊置，從而使由阻擋膜所致的應(yīng)力較小，并防止向電容器施加大應(yīng)力。然后，電容器的介電膜的極化不容易被阻擋，可以防止交換電荷數(shù)量QSW的減小。根據(jù)本發(fā)明，該半導(dǎo)體器件可以防止電容器的交換電荷數(shù)量QSW減小，并可以具有高的可靠性。
下面將結(jié)合圖26至圖28解釋根據(jù)本發(fā)明第二實施例的半導(dǎo)體器件以及用于制造該半導(dǎo)體器件的方法。圖26是根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件的截面圖。本實施例中與圖1至25所示的根據(jù)第一實施例的半導(dǎo)體器件及該半導(dǎo)體器件的制造方法中的相同構(gòu)件用相同的附圖標(biāo)記表示，將不再重復(fù)或簡化對這些附圖標(biāo)記的解釋。
半導(dǎo)體器件首先，將結(jié)合圖26解釋根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件。
如圖26所示，在平坦化的層間絕緣膜50上形成用于阻擋水和氫擴(kuò)散的氫/水?dāng)U散阻止膜52。氫/水?dāng)U散阻止膜52為例如由例如金屬氧化物膜的氫/水?dāng)U散阻止膜形成。形成氫/水?dāng)U散阻止膜52的金屬氧化物膜是例如氧化鋁膜。氫/水?dāng)U散阻止膜52的膜厚為例如約20至30納米。氫/水?dāng)U散阻止膜的膜厚被設(shè)定為較小，使得由氫/水?dāng)U散阻止膜52所致的應(yīng)力較小。
這里，氫/水?dāng)U散阻止膜52為氧化鋁膜，但并不一定是氧化鋁膜。例如，氫/水?dāng)U散阻止膜52可以為另一種金屬氧化物。例如可以采用氧化鈦膜或其它作為氫/水?dāng)U散阻止膜。
在氫/水?dāng)U散阻止膜52上形成一個應(yīng)力減輕膜124。應(yīng)力減輕膜124是用于減輕氫/水?dāng)U散阻止膜52、126的應(yīng)力。例如，當(dāng)氫/水?dāng)U散阻止膜52、126的熱膨脹系數(shù)大于層間絕緣膜50等的熱膨脹系數(shù)時，使用熱膨脹系數(shù)小于層間絕緣膜50熱膨脹系數(shù)的材料作為應(yīng)力減輕膜124。當(dāng)氫擴(kuò)散阻止膜52、126的熱膨脹系數(shù)小于層間絕緣膜50等的熱膨脹系數(shù)時，使用熱膨脹系數(shù)大于層間絕緣膜50熱膨脹系數(shù)的材料作為應(yīng)力減輕膜124。氫擴(kuò)散阻止膜52、126與應(yīng)力減輕膜124被適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合，從而層間絕緣膜50等與阻擋膜128之間的熱膨脹系數(shù)差別能較小，并且由阻擋膜128引起的應(yīng)力較小。
當(dāng)氫/水?dāng)U散阻止膜52、126為氧化鋁膜時，應(yīng)力減輕膜124可以為例如氮氧化硅膜。氮氧化硅膜不僅具有應(yīng)力減輕膜的作用，還具有用于防止水?dāng)U散的水?dāng)U散阻止膜的作用。應(yīng)力減輕膜124的膜厚為例如約50至100納米。
這里，應(yīng)力減輕膜124為氮氧化硅膜，但并不一定是氮氧化硅膜。例如，應(yīng)力減輕膜124可以為氮化硅膜。正如氮氧化硅膜那樣，氮化硅膜可以起到防止水?dāng)U散的水?dāng)U散阻止膜的作用。
在應(yīng)力減輕膜124上形成用于防止氫和水?dāng)U散的氫/水?dāng)U散阻止膜126。與氫/水?dāng)U散阻止膜52一樣，氫/水?dāng)U散阻止膜126為金屬氧化物膜。如前所述，該金屬氧化物膜為例如氧化鋁膜。氫/水?dāng)U散阻止膜126的膜厚為例如約20至30納米。氫/水?dāng)U散阻止膜126的膜厚設(shè)置得較低，其目的在于使得由氫/水?dāng)U散阻止膜126所致的應(yīng)力較小。在氫/水?dāng)U散阻止膜52上形成氫/水?dāng)U散阻止膜126，其目的在于充分保證用于防止氫和水?dāng)U散的氫/水?dāng)U散阻止膜的總膜厚。
本實施例中，氫/水?dāng)U散阻止膜126為氧化鋁膜，但是并不一定是氧化鋁膜。例如，氫/水?dāng)U散阻止膜126可以為另一種金屬氧化物。例如，氫/水?dāng)U散阻止膜126可以為氧化鈦膜。
氫/水?dāng)U散阻止膜52、應(yīng)力減輕膜124、及氫/水?dāng)U散阻止膜126形成阻擋膜128。由于阻擋膜128是形成在具有平坦化表面的層間絕緣膜50上，所以阻擋膜128是平坦的。
在阻擋膜128上形成氧化硅膜54。氧化硅膜54的膜厚為例如約50至100納米。
這樣就構(gòu)成了根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件。
評估結(jié)果接下來將解釋根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件的評估結(jié)果。
測量了電容器的每1個單元的交換電荷數(shù)量QSW。電容器的外形為2微米×2微米。
在未在電容器上形成平坦阻擋膜的半導(dǎo)體器件上測量交換電荷數(shù)量QSW。每1個單元的交換電荷數(shù)量QSW為大約480fC。
在電容器上形成有厚度為50納米的平坦阻擋膜的半導(dǎo)體器件上測得的每1個單元的交換電荷數(shù)量QSW為大約430fC。由此可以看出，在電容器上形成有較厚的阻擋膜時，每1個單元的交換電荷數(shù)量QSW要小于未在電容器上形成阻擋膜的每1個單元的交換電荷數(shù)量QSW。
與此相反，在本實施例中，在電容器44上，平坦阻擋膜128由厚度為20納米的氫/水?dāng)U散阻止膜52、厚度為50納米的應(yīng)力減輕膜124及厚度為20納米的氫/水?dāng)U散阻止膜126組成的層膜形成，每1個單元的交換電荷數(shù)量QSW為大約480fC。由此可以看出，本實施例可以充分防止電容器44的交換電荷數(shù)量QSW減小。
測量試驗電容器的交換電荷數(shù)量QSW。試驗電容器的電極面積為50平方微米。
在未在電容器上形成平坦阻擋膜的半導(dǎo)體器件中，試驗電容器的交換電荷數(shù)量QSW為大約24μC。
在電容器上形成有厚度為50納米的平坦阻擋膜時，試驗電容器的交換電荷數(shù)量QSW為大約8.0μC。由此可以看出，在電容器上形成有平坦阻擋膜時，試驗電容器的交換電荷數(shù)量QSW比未在電容器上形成有阻擋膜的試驗電容器的交換電荷數(shù)量QSW要小大約66％。
與此相反，在本實施例中，在電容器44上形成有由厚度為20納米的氫/水?dāng)U散阻止膜52、厚度為50納米的應(yīng)力減輕膜124、及厚度為20納米的氫/水?dāng)U散阻止膜126組成的平坦化阻擋膜128，試驗電容器的交換電荷數(shù)量QSW為22μC?；诖耍鶕?jù)本實施例，可以確保防止試驗電容器的交換電荷數(shù)量QSW減小。
根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件的主要特征在于，如前所述，在平坦化的層間絕緣膜50上形成平坦阻擋金屬128，該平坦阻擋金屬128由氫/水?dāng)U散阻止膜52、應(yīng)力減輕膜124、及氫/水?dāng)U散阻止膜126互相疊置而成。
如前所述，僅簡單地在電容器44上形成阻擋膜時，由阻擋膜引起的較大應(yīng)力會作用在電容器44上，電容器44的交換電荷數(shù)量QSW通常會減小。
與此相反，根據(jù)本實施例，氫/水?dāng)U散阻止膜52、126及應(yīng)力減輕膜124互相疊置，從而使得由阻擋膜128所致的應(yīng)力較小。此外，較薄的氫/水?dāng)U散阻止膜52、126互相疊置，從而氫/水?dāng)U散阻止膜52、126的總厚度可以較厚。
因此，根據(jù)本實施例，可以確保防止電容器44的交換電荷數(shù)量QSW減小，同時可以防止氫和水到達(dá)電容器44。根據(jù)本實施例，可以提供具有良好電學(xué)特性和高制造產(chǎn)量的半導(dǎo)體器件。
專利參考文獻(xiàn)3公開了一種半導(dǎo)體器件，該器件包含形成在電容器上的由氮化硅膜等形成的水?dāng)U散阻止膜、以及形成在水?dāng)U散阻止膜上的由氧化鋁膜等形成的氫擴(kuò)散阻止膜。在專利參考文獻(xiàn)3中，形成一個覆蓋金屬互連件的水?dāng)U散阻止膜，這使得技術(shù)上難以形成平坦的水?dāng)U散阻止膜表面。專利參考文獻(xiàn)3既沒有公開也沒有暗示平坦化氫擴(kuò)散阻止膜表面的技術(shù)。專利參考文獻(xiàn)3無法平坦化形成在水?dāng)U散阻止膜上的氫擴(kuò)散阻止膜，因此也無法平坦化形成在水?dāng)U散阻止膜上的氫擴(kuò)散阻止膜。專利參考文獻(xiàn)3無法借助氫擴(kuò)散阻止膜與水?dāng)U散阻止膜確保防止氫和水的擴(kuò)散。當(dāng)像專利參考文獻(xiàn)3那樣，在鋁金屬互連件上形成氮化硅膜時，鋁質(zhì)金屬互連件的壽命非常短。專利參考文獻(xiàn)3既沒有公開也沒有暗示本申請發(fā)明的減輕施加在電容器上應(yīng)力從而可以防止電容器交換電荷數(shù)量QSW減小的技術(shù)。
制造該半導(dǎo)體器件的方法隨后，將結(jié)合圖27與圖28解釋根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件的制造方法。圖27與圖28是根據(jù)本實施例的制造半導(dǎo)體器件方法步驟中的半導(dǎo)體器件的截面示意圖，闡明該制造方法。
首先，直到平坦化層間絕緣膜50的步驟(包括平坦化層間絕緣膜50這一步驟)的所有步驟，與已經(jīng)結(jié)合圖5A至圖12A解釋的制造半導(dǎo)體器件方法的步驟相同，將不再重復(fù)解釋這些步驟(見圖27A)。
然后，在含氮?dú)夥罩羞M(jìn)行熱處理。含氮?dú)夥諡槔鏝2O等離子體。熱處理溫度為例如大約300至400℃。這里熱處理溫度為350℃。熱處理時間為例如2至6分鐘。這里熱處理時間為例如2分鐘。進(jìn)行這個熱處理的目的是除去層間絕緣膜50中存在的水，并氮化層間絕緣膜50的表面。層間絕緣膜50的表面被氮化，從而可以防止水由外部侵入層間絕緣膜50，從而可以防止電容器44的電學(xué)特性的惡化。
然后，如圖27B所示，采用例如濺射或CVD形成氫/水?dāng)U散阻止膜52。氫/水?dāng)U散阻止膜52為例如厚度為20至30納米的氧化鋁。
采用濺射形成氧化鋁的氫/水?dāng)U散阻止膜52所使用的條件示例如下。靶為氧化鋁靶。提供到成膜腔的氣體為例如Ar氣。Ar氣的流速為20sccm。成膜腔內(nèi)的壓力為例如1Pa。施加的電功率為例如2kW。襯底溫度為例如20℃。成膜時間為例如40至60秒。適當(dāng)?shù)卦O(shè)定成膜時間，從而可以控制氫/水?dāng)U散阻止膜52的膜厚。由于是在被平坦化的層間絕緣膜50上形成氫/水?dāng)U散阻止膜52，所以氫/水?dāng)U散阻止膜52是平坦的。
隨后，采用例如CVD形成應(yīng)力減輕膜124。應(yīng)力減輕膜124為例如厚度為50至100納米的氮氧化硅膜。
采用CVD形成氮氧化硅膜的應(yīng)力減輕膜124所使用的條件示例如下。提供到成膜腔的氣體為SiH4氣體與N2O氣體。SiH4氣體的流速為例如38sccm。N2O氣體的流速為例如90sccm。成膜時間為例如20秒。成膜腔內(nèi)的壓力為例如1.5Torr。相對電極之間的間隙為例如300mils。所施加的電功率為例如50瓦。襯底溫度為例如350℃。由于是在平坦的氫/水?dāng)U散阻止膜52上形成應(yīng)力減輕膜124，所以應(yīng)力減輕膜124是平坦的。
然后，采用例如濺射或CVD形成氫/水?dāng)U散阻止膜126。氫/水?dāng)U散阻止膜126為例如厚度為20至30納米的氧化鋁膜。形成氫/水?dāng)U散阻止膜126的條件與例如形成氫/水?dāng)U散阻止膜52的條件相同。由于是在平坦的應(yīng)力減輕膜124上形成氫/水?dāng)U散阻止膜124，因此氫/水?dāng)U散阻止膜126是平坦的。
因此，氫/水?dāng)U散阻止膜52、應(yīng)力減輕膜124、及氫/水?dāng)U散阻止膜126形成了阻擋膜128。由于是在平坦化的層間絕緣膜50上形成阻擋膜128，因此阻擋膜128是平坦的。
隨后，在阻擋膜128上形成絕緣膜54。
根據(jù)本實施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的隨后步驟與上述結(jié)合圖13A至圖21所描述的制造半導(dǎo)體器件方法是相同的，將不再重復(fù)對其的解釋。
這樣就制成了根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件(見圖28)。
修改例1然后，將結(jié)合圖29解釋根據(jù)本實施例的一個修改(修改例1)的半導(dǎo)體器件。圖29是根據(jù)本修改例的半導(dǎo)體器件的截面圖。
根據(jù)本修改例的半導(dǎo)體器件的主要特征在于，分別在氫/水?dāng)U散阻止膜52之上與之下形成應(yīng)力減輕膜124、130。
如圖29所示，在平坦化的層間絕緣膜50上形成應(yīng)力減輕膜124。應(yīng)力減輕膜124是例如氮氧化硅膜。應(yīng)力減輕膜124的膜厚為例如大約50至100納米。由于阻擋膜128是在平坦化的層間絕緣膜50上形成，因此應(yīng)力減輕膜124是平坦的。
氫/水?dāng)U散阻止膜形成在應(yīng)力減輕膜124上。氫/水?dāng)U散阻止膜52是例如氧化鋁膜。氫/水?dāng)U散阻止膜52的膜厚為例如大約20至30納米。由于是在平坦的應(yīng)力減輕膜124上形成氫/水?dāng)U散阻止膜52，因此氫/水?dāng)U散阻止膜52是平坦的。氫/水?dāng)U散阻止膜52并不一定是氧化鋁膜。例如，氫/水?dāng)U散阻止膜52可以是其它金屬氧化物。例如，氫/水?dāng)U散阻止膜52可以是氧化鈦或其它。
在氫/水?dāng)U散阻止膜52上形成應(yīng)力減輕膜130。應(yīng)力減輕膜130是例如氮氧化硅膜。由于是在平坦的氫/水?dāng)U散阻止膜52上形成應(yīng)力減輕膜130，因此應(yīng)力減輕膜130是平坦的。應(yīng)力減輕膜130的膜厚為例如大約50至100納米。
這樣，應(yīng)力減輕膜124、氫/水?dāng)U散阻止膜52及應(yīng)力減輕膜130就形成了阻擋膜128a。由于阻擋膜128a是在平坦化的層間絕緣膜50上形成，因此阻擋膜128a是平坦的。
如前所述，可以分別在氫/水?dāng)U散阻止膜52之上與之下形成應(yīng)力減輕膜124、130。根據(jù)本修改例，分別在氫/水?dāng)U散阻止膜52之上與之下形成用于減小由氫/水?dāng)U散阻止膜52所致應(yīng)力的應(yīng)力減輕膜124、130，從而阻擋膜128a能使作用在電容器44上的應(yīng)力很小。因此，根據(jù)本修改例，可以防止氫和水到達(dá)電容器44，同時可以防止電容器的交換電荷數(shù)量QSW減小。
修改例2下面，將結(jié)合圖30解釋根據(jù)本實施例的一個修改(修改例2)的半導(dǎo)體器件。圖30是根據(jù)本修改例的半導(dǎo)體器件的截面圖。
根據(jù)本修改例的半導(dǎo)體器件的主要特征在于，在氫/水?dāng)U散阻止膜52上面形成的應(yīng)力減輕膜130a為氮化硅膜。
如圖30所示，在氫/水?dāng)U散阻止膜52上形成氮化硅膜的應(yīng)力減輕膜130a。應(yīng)力減輕膜130a的膜厚為例如大約50至100納米。形成氮化硅膜的應(yīng)力減輕膜130a的條件示例如下。提供到成膜腔內(nèi)的氣體為SiH4氣體、NH3氣體、N2氣體與H2氣體。SiH4氣體的流速為例如55sccm。NH3氣體的流速為例如500sccm。N2氣體的流速為例如250sccm。H2氣體的流速為例如250sccm。成膜腔內(nèi)的壓力為例如4.0Torr。襯底溫度為例如400℃。相對電極之間的間隙為例如600mils。施加的電功率為例如100瓦。施加的低頻電功率為例如55瓦。當(dāng)應(yīng)力減輕膜130a的膜厚為100納米時，成膜時間為例如18秒。由于是在平坦的氫/水?dāng)U散阻止膜52上形成應(yīng)力減輕膜130a，因此應(yīng)力減輕膜130a是平坦的。
因此，應(yīng)力減輕膜124、氫/水?dāng)U散阻止膜52及應(yīng)力減輕膜130a形成了阻擋膜128b。由于是在平坦化的層間絕緣膜50上形成阻擋膜128b，因此阻擋膜128b是平坦的。
只有形成在氫/水?dāng)U散阻止膜52上的應(yīng)力減輕膜130a為氮化硅膜，并且形成在氫/水?dāng)U散阻止膜52下的應(yīng)力減輕膜124為氮氧化硅膜，其原因如下。
即，當(dāng)形成氮化硅膜時，通常是在含氫氛中形成該膜。當(dāng)直接在層間絕緣膜50上形成氮化硅膜時，膜形成氣氛中的氫穿過層間絕緣膜50并到達(dá)電容器44。于是，電容器44的介電膜40被氫還原，電容器44的電學(xué)特性被惡化。因此，形成于氫/水?dāng)U散阻止膜52下方的應(yīng)力減輕膜124不是氮化硅膜，而是氮氧化硅膜。當(dāng)在氫/水?dāng)U散阻止膜52上形成氮化硅膜時，層間絕緣膜50已經(jīng)被覆蓋了氫/水?dāng)U散阻止膜52，而且毫無疑問地，可以確保防止膜形成氣氛中的氫到達(dá)層間絕緣膜50內(nèi)部。
如前所述，在氫/水?dāng)U散阻止膜52上形成的應(yīng)力減輕膜130a可以為氮化硅膜。
修改例3下面，將結(jié)合圖31解釋根據(jù)本實施例的一個修改(修改例3)的半導(dǎo)體器件。圖31是根據(jù)本修改例的半導(dǎo)體器件的截面圖。
根據(jù)本修改例的半導(dǎo)體器件的主要特征在于，應(yīng)力減輕膜124與形成在應(yīng)力減輕膜124上的氫/水?dāng)U散阻止膜52形成了阻擋膜128c。
如圖31所示，在平坦化的層間絕緣膜50上形成應(yīng)力減輕膜124。應(yīng)力減輕膜124是例如氮氧化硅膜。應(yīng)力減輕膜的膜厚為例如大約50至100納米。
在應(yīng)力減輕膜124上形成金屬氧化物的氫/水?dāng)U散阻止膜52。氫/水?dāng)U散阻止膜52的膜厚為大約20至30納米。
因此，阻擋膜128c由應(yīng)力減輕膜124與氫/水?dāng)U散阻止膜52形成。由于是在平坦化的層間絕緣膜50上形成阻擋膜128c，因此阻擋膜128c是平坦的。
這樣就構(gòu)成了根據(jù)本修改例的半導(dǎo)體器件。
如本修改例所述，阻擋膜128c可以由應(yīng)力減輕膜124與形成在應(yīng)力減輕膜124上的氫/水?dāng)U散阻止膜52形成。
修改例4下面，將結(jié)合圖32解釋根據(jù)本實施例的一個修改(修改例4)的半導(dǎo)體器件。圖32是根據(jù)本修改例的半導(dǎo)體器件的截面圖。
根據(jù)本修改例的半導(dǎo)體器件的主要特征在于，氫/水?dāng)U散阻止膜52與形成在氫/水?dāng)U散阻止膜52上的應(yīng)力減輕膜124形成了阻擋膜128d。
如圖32所示，氫/水?dāng)U散阻止膜52形成在平坦化的層間絕緣膜50上。氫/水?dāng)U散阻止膜52的膜厚為例如大約20至30納米。
在氫/水?dāng)U散阻止膜52上形成例如由氮氧化硅膜形成的應(yīng)力減輕膜124。應(yīng)力減輕膜124的膜厚為大約50至100納米。
這里，應(yīng)力減輕膜124是氮氧化硅膜，但并不一定是氮氧化硅膜。例如，應(yīng)力減輕膜124可以是氮化硅膜。
阻擋膜128d由氫/水?dāng)U散阻止膜52與應(yīng)力減輕膜124形成。由于阻擋膜128d是在平坦化的層間絕緣膜50上形成，因此阻擋膜128d是平坦的。
這樣就構(gòu)成了根據(jù)本修改例的半導(dǎo)體器件。
如本修改例所述，阻擋膜128d可以由氫/水?dāng)U散阻止膜52與形成在氫/水?dāng)U散阻止膜52上的應(yīng)力減輕膜124形成。
修改例5隨后，將結(jié)合圖33解釋根據(jù)本實施例的一個修改(修改例5)的半導(dǎo)體器件。圖33是根據(jù)本修改例的半導(dǎo)體器件的截面圖。
根據(jù)本修改例的半導(dǎo)體器件的主要特征在于，在第一金屬互連層64與第二金屬互連層78之間還形成阻擋膜138，并在第二金屬互連層78與第三金屬互連層92之間還形成阻擋膜146。
如圖33所示，在平坦的層間絕緣膜70上形成由氫/水?dāng)U散阻止膜132、應(yīng)力減輕膜134及氫/水?dāng)U散阻止膜136互相疊置而成的阻擋膜138。氫/水?dāng)U散阻止膜132、136是例如厚度為20至30納米的氧化鋁膜。應(yīng)力減輕膜134是例如厚度為50至100納米的氮氧化硅膜。由于是在具有平坦化表面的層間絕緣膜70上形成阻擋膜138，因此阻擋膜138是平坦的。
這里，氫/水?dāng)U散阻止膜132、136為氧化鋁膜，但并不一定是氧化鋁膜。氫/水?dāng)U散阻止膜132、136可以為其它金屬氧化物。例如，氫/水?dāng)U散阻止膜132、136可以為氧化鈦膜或其他。
這里，應(yīng)力減輕膜134是例如氮氧化硅膜，但并不一定是氮氧化硅膜。例如，應(yīng)力減輕膜134可以是氮化硅膜。如前所述，氮化硅膜可以具有水?dāng)U散阻止膜的作用，用于防止水?dāng)U散。
在阻擋膜138上形成絕緣膜110。絕緣膜110為例如厚度為100納米的氧化硅膜。
在絕緣膜110上形成第二金屬互連層78。
在平坦化的層間絕緣膜84上形成由氫/水?dāng)U散阻止膜130、應(yīng)力減輕膜142及氫/水?dāng)U散阻止膜144組成的阻擋膜146。氫/水?dāng)U散阻止膜140、144是例如厚度為20至30納米的氧化鋁膜。應(yīng)力減輕膜142為例如厚度為50至100納米的氮氧化硅膜。由于是在具有平坦化表面的層間絕緣膜84上形成阻擋膜146，因此阻擋膜146是平坦的。
氫/水?dāng)U散阻止膜140、144是例如氧化鋁膜，但并不一定是氧化鋁膜。例如，氫/水?dāng)U散阻止膜140、144可以為其它金屬氧化物。例如氫/水?dāng)U散阻止膜140、144可以是氧化鈦或其它。
這里應(yīng)力減輕膜142為氮氧化硅膜，但并不一定是氮氧化硅膜。例如，應(yīng)力減輕膜142可以是氮化硅膜。如前所述，氮化硅膜可以起著水?dāng)U散阻止膜的作用，用于防止水?dāng)U散。
在阻擋膜146上形成一個絕緣膜114。絕緣膜114是例如厚度為100納米的氧化硅膜。
在絕緣膜114上形成第三金屬互連層92。
這樣就構(gòu)成了根據(jù)本修改例的半導(dǎo)體器件。
根據(jù)本修改例，除了在電容器44與第一金屬互連層64之間形成的阻擋膜128以外，還分別在第一金屬互連層64與第二金屬互連層78之間以及第二金屬互連層78與第三金屬互連層92之間形成了阻擋膜138、146，從而確保防止氫和水到達(dá)電容器44。
修改例6隨后，將結(jié)合圖34解釋根據(jù)本實施例的一個修改(修改例6)的半導(dǎo)體器件。圖34是根據(jù)本修改的半導(dǎo)體器件的截面圖。
根據(jù)本修改例的半導(dǎo)體器件的主要特征在于堆疊的存儲單元結(jié)構(gòu)。
如圖34所示，在半導(dǎo)體襯底10上形成用于限定器件區(qū)域的器件隔離區(qū)域12。在形成了器件隔離區(qū)域12的半導(dǎo)體襯底上形成阱14a、14b。
通過柵極絕緣膜16，在形成了阱14a、14b的半導(dǎo)體襯底上形成柵電極18。在柵電極18上形成氧化硅膜148。在柵電極18及氧化硅膜148的側(cè)壁上形成側(cè)壁絕緣膜20。
在形成了側(cè)壁絕緣膜20的柵電極18的兩側(cè)都形成源/漏擴(kuò)散層22。這樣就形成了晶體管24，每個晶體管包含柵電極18及源/漏擴(kuò)散層22。晶體管24的柵的長度設(shè)定為例如0.18μm。
在形成了晶體管24的半導(dǎo)體襯底10上，形成由氮氧化硅膜150及氧化硅膜152互相疊置而成的層間絕緣膜154。層間絕緣膜154的表面被平坦化。
在層間絕緣膜154上形成氫/水?dāng)U散阻止膜156，用于阻止氫和水的擴(kuò)散。氫/水?dāng)U散阻止膜156是例如金屬氧化物膜，諸如氧化鋁膜、氧化鈦膜或其它膜。
在氫/水?dāng)U散阻止膜156及層間絕緣膜154內(nèi)形成下至源/漏擴(kuò)散層22的接觸孔28。
在接觸孔28內(nèi)形成由Ti膜及TiN膜互相疊置形成的阻擋金屬膜(未示出)。
在形成了阻擋金屬膜的接觸孔28內(nèi)掩埋鎢的導(dǎo)電塞32。
在氫/水?dāng)U散阻止膜156上形成Ir(銥)膜158，其電連接到導(dǎo)電塞32。
在Ir膜158上形成電容器44的下電極38。在下電極38上形成電容器44的介電膜40。介電膜40為例如鐵電膜，諸如PZT等。在介電膜40上形成電容器44的上電極42。上電極42、介電膜40、下電極38、及Ir膜158立即通過蝕刻被圖案化，并且具有基本上相同的平面形狀。
這樣就構(gòu)成了各個包含下電極38、介電膜40及上電極42的電容器44。電容器44的下電極38通過Ir膜158電連接到導(dǎo)電塞32。
在氫/水?dāng)U散阻止膜156表面上的沒有形成Ir膜158的區(qū)域形成氮氧化硅膜160。
在電容器44及氮氧化硅膜160上形成具有防止氫和水?dāng)U散功能的阻擋膜48。阻擋膜48是例如金屬氧化物膜，諸如氧化鋁膜、氧化鈦膜或其它膜。
在氫/水?dāng)U散阻止膜48上形成由氧化硅膜形成的層間絕緣膜50。層間絕緣膜50的表面被平坦化。
在平坦化的層間絕緣膜50上形成由氫/水?dāng)U散阻止膜52、應(yīng)力減輕膜124及氫/水?dāng)U散阻止膜126互相疊置而成的阻擋膜128。由于是在層間絕緣膜50上形成阻擋膜128，所以阻擋膜128是平坦的。
在阻擋膜128上形成氧化硅膜54。
在氧化硅膜54、阻擋膜128、氧化硅膜50及氫/水?dāng)U散阻止膜48內(nèi)形成下至電容器44的上電極42的接觸孔56。在氧化硅膜54、阻擋膜128、氧化硅膜50、氫/水?dāng)U散阻止膜48及氮氧化硅膜160內(nèi)形成下至導(dǎo)電塞32的接觸孔58。
在接觸孔56、58內(nèi)形成由Ti膜與TiN膜互相疊置而成的阻擋金屬膜(未示出)。
分別在形成了阻擋金屬膜的接觸孔56、58內(nèi)掩埋鎢的導(dǎo)電塞62。
在氧化硅膜54上形成電連接到導(dǎo)電塞62的互連件(第一金屬互連層)64。
在形成了互連件64的氧化硅膜54上形成例如氧化硅膜的層間絕緣膜70。層間絕緣膜70的表面被平坦化。
在平坦化的層間絕緣膜70上形成由氫/水?dāng)U散阻止膜132、應(yīng)力減輕膜134、及氫/水?dāng)U散阻止膜136組成的平坦阻擋膜138。
在阻擋膜138上形成氧化硅膜110。
在氧化硅膜110、阻擋膜138、及氧化硅膜70內(nèi)形成下至互連件64的接觸孔72。
在接觸孔72內(nèi)形成由Ti膜與TiN膜互相疊置而成的阻擋金屬膜(未示出)。
在形成了阻擋金屬膜的接觸孔72內(nèi)掩埋鎢的導(dǎo)電塞76。
在氧化硅膜110上形成電連接到導(dǎo)電塞76的互連件78。
在形成了互連件78的氧化硅膜110上形成氧化硅膜的層間絕緣膜84。層間絕緣膜84表面被平坦化。
在平坦化的層間絕緣膜84上形成由氫/水?dāng)U散阻止膜140、應(yīng)力減輕膜142、及氫/水?dāng)U散阻止膜144組成的平坦阻擋膜146。
在阻擋膜146上形成氧化硅膜114。
在氧化硅膜114上形成一個未示出的互連件(第三金屬互連層)。
如本修改例所述，存儲單元結(jié)構(gòu)可以為堆疊型。
第三實施例接下來將結(jié)合圖35至圖37解釋根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的半導(dǎo)體器件及制造該半導(dǎo)體器件的方法。圖35是根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件的截面圖。圖1至圖34所示的根據(jù)第一與第二實施例的半導(dǎo)體器件及制造該半導(dǎo)體器件的方法中的相同構(gòu)件用相同的附圖標(biāo)記來代表，將不再重復(fù)這些附圖標(biāo)記的解釋或是簡化其解釋。
根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件的主要特征在于，多個氫/水?dāng)U散阻止膜互相疊置，且其間形成有中間層，從而形成阻擋膜。
如圖35所示，在層間絕緣膜50上形成具有防止氫和水?dāng)U散功能的氫/水?dāng)U散阻止膜52。氫/水?dāng)U散阻止膜52為例如金屬氧化物膜。金屬氧化物膜的氫/水?dāng)U散阻止膜52為例如氧化鋁膜。氫/水?dāng)U散阻止膜52的膜厚為例如20至30納米。氫/水?dāng)U散阻止膜52的膜厚設(shè)置得這么小是為了使氫/水?dāng)U散阻止膜52所致的應(yīng)力較小。
這里，氫/水?dāng)U散阻止膜52為例如氧化鋁膜，但是并不一定是氧化鋁膜。例如，氫/水?dāng)U散阻止膜52可以為其它金屬氧化物。例如，氫/水?dāng)U散阻止膜52可以為氧化鈦膜或其它膜。
在氫/水?dāng)U散阻止膜52上形成介電物質(zhì)的中間層162。中間層162為例如氧化硅膜。中間層162的厚度為例如大約20至30納米。
這里，中間層162為例如氧化硅膜，但并不一定是氧化硅膜。例如，中間層162為例如氮氧化硅膜、氮化硅膜或其它膜。氮氧化硅膜與氮化硅膜可以具有前述應(yīng)力減輕膜的作用，由氮氧化硅膜或氮化硅膜形成的中間層162可以減輕由氫/水?dāng)U散阻止膜52、164引起的應(yīng)力。氮氧化硅膜與氮化硅膜可以起到水?dāng)U散阻止膜的作用，用于防止水的擴(kuò)散，并且氮氧化硅膜或氮化硅膜的中間層162可以確保防止水到達(dá)電容器44。
在中間層162上形成具有防止氫和水?dāng)U散功能的氫/水?dāng)U散阻止膜164。如前所述，氫/水?dāng)U散阻止膜164為例如氧化鋁膜。氫/水?dāng)U散阻止膜164的膜厚為例如大約20至30納米。氫/水?dāng)U散阻止膜164的膜厚設(shè)置得這么小是為了使氫/水?dāng)U散阻止膜164所致的應(yīng)力較小。
這里，氫/水?dāng)U散阻止膜164為氧化鋁膜，但是并不一定是氧化鋁膜。例如，氫/水?dāng)U散阻止膜164可以為其它金屬氧化物。例如，氫/水?dāng)U散阻止膜164可以為氧化鈦膜或其它膜。
在氫/水?dāng)U散阻止膜164上形成介電物質(zhì)的中間層166。中間層166為例如氧化硅膜。中間層166的厚度為例如大約50至100納米。
這里，中間層166為例如氧化硅膜，但并不一定是氧化硅膜。例如，中間層166為例如氮氧化硅膜或氮化硅膜。
在中間層166上形成具有防止氫和水?dāng)U散功能的氫/水?dāng)U散阻止膜168。如前所述，氫/水?dāng)U散阻止膜168為例如氧化鋁膜。氫/水?dāng)U散阻止膜168的膜厚為例如大約20至30納米。氫/水?dāng)U散阻止膜168的膜厚設(shè)置得相對較小是為了使氫/水?dāng)U散阻止膜168所致的應(yīng)力較小。
這里，氫/水?dāng)U散阻止膜168為氧化鋁膜，但是并不一定是氧化鋁膜。例如氫/水?dāng)U散阻止膜168可以為其它金屬氧化物。例如，氫/水?dāng)U散阻止膜168可以為氧化鈦膜或其它膜。
這樣，氫/水?dāng)U散阻止膜52、中間層162、氫/水?dāng)U散阻止膜164、中間層166、與氫/水?dāng)U散阻止膜168形成阻擋膜170。由于是在表面被平坦化的層間絕緣膜50上形成阻擋膜170，所以阻擋膜170是平坦的。
在本實施例中，多個氫/水?dāng)U散阻止膜52、164、168互相疊置，且其間形成有中間層162、166，其原因如下。
即，在表面通過CMP或其它方法平坦化的層間絕緣膜50的表面上通常會形成劃痕。當(dāng)在形成了劃痕的層間絕緣膜50上形成氫/水?dāng)U散阻止膜52時，通常會由于劃痕形成的臺階而在氫/水?dāng)U散阻止膜52內(nèi)部分地形成裂紋。氫/水?dāng)U散阻止膜52內(nèi)產(chǎn)生裂紋時，氫和水通常會穿過氫/水?dāng)U散阻止膜52內(nèi)的裂紋到達(dá)電容器44，從而引起電容器44的電學(xué)特性的惡化。即使在氫/水?dāng)U散阻止膜52內(nèi)沒有形成由于層間絕緣膜50內(nèi)劃痕所致的裂紋，通常也會在氫/水?dāng)U散阻止膜52內(nèi)形成針孔(pin hole)，氫和水會通過在氫/水?dāng)U散阻止膜52內(nèi)形成的針孔到達(dá)電容器44。
在本實施例中，在氫/水?dāng)U散阻止膜52上放置氫/水?dāng)U散阻止膜164，并在氫/水?dāng)U散阻止膜52上形成氫/水?dāng)U散阻止膜164，其間形成中間層162，從而即使當(dāng)氫/水?dāng)U散阻止膜52內(nèi)形成裂紋時，恰好在另一個氫/水?dāng)U散阻止膜164內(nèi)形成裂紋的可能性很小。針孔也可能形成于氫/水?dāng)U散阻止膜164內(nèi)，但是，在氫/水?dāng)U散阻止膜52內(nèi)形成的針孔與在氫/水?dāng)U散阻止膜164內(nèi)形成的針孔的位置相互靠近的可能性很小。因此，根據(jù)本實施例，與形成一個氫/水?dāng)U散阻止膜相比，更能保證防止氫和水?dāng)U散。
此外，根據(jù)本實施例，在氫/水?dāng)U散阻止膜164上形成氫/水?dāng)U散阻止膜168，這樣就可以更加確定地防止氫和水到達(dá)電容器44。
在電容器44上形成一個氫/水?dāng)U散阻止膜時，為了確保防止氫和水的擴(kuò)散，氫/水?dāng)U散阻止膜的膜厚必須設(shè)置為50納米或更高。氫/水?dāng)U散阻止膜的厚度相對較高，其引起的應(yīng)力就相對較大，故施加于電容器上的應(yīng)力較大，這導(dǎo)致了電容器的交換電荷數(shù)量QSW可能會減小的風(fēng)險。
與此相反，在本實施例中，厚度為20納米的較薄的氫/水?dāng)U散阻止膜52、164、168互相疊置，其間形成中間層162、166。與由較厚的氫/水?dāng)U散阻止膜引起的應(yīng)力相比，由較薄的氫/水?dāng)U散阻止膜52、164、168引起的應(yīng)力很小。由互相疊置的較薄的氫/水?dāng)U散阻止膜52、164、168及其間形成的中間層162、166而形成的阻擋膜170引起的應(yīng)力小于由較厚的氫/水?dāng)U散阻止膜引起的應(yīng)力。而且，氫/水?dāng)U散阻止膜52、164、168的總膜厚較厚。因此，根據(jù)本實施例，可以使氫/水?dāng)U散阻止膜52、164、168的總膜厚較厚，同時使阻擋膜170引起的應(yīng)力較小。因此，在本實施例中，可以確保防止氫和水到達(dá)電容器44，同時可以防止電容器44的交換電荷數(shù)量QSW的減小。
在阻擋膜170上形成氧化硅膜54。氧化硅膜54的膜厚為例如大約50至100納米。
這樣就構(gòu)成了根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件。
如前所述，根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件的主要特征在于，多個氫/水?dāng)U散阻止膜52、164、168互相疊置，且在其間形成有中間層162、166。
根據(jù)本發(fā)明，在氫/水?dāng)U散阻止膜52上形成氫/水?dāng)U散阻止膜164，其間形成中間層162，從而即使當(dāng)氫/水?dāng)U散阻止膜52內(nèi)形成裂紋時，恰在氫/水?dāng)U散阻止膜164內(nèi)形成裂紋的可能性很小。在氫/水?dāng)U散阻止膜52內(nèi)形成的針孔與在氫/水?dāng)U散阻止膜164內(nèi)形成的針孔的位置相互靠近的可能性很小。因此，根據(jù)本實施例，與在電容器44上形成一個氫/水?dāng)U散阻止膜相比，更能保證防止氫和水?dāng)U散。此外，根據(jù)本實施例，在氫/水?dāng)U散阻止膜164上形成氫/水?dāng)U散阻止膜168，因而更能保證防止氫和水?dāng)U散。
根據(jù)本實施例，阻擋膜170是由互相疊置的較薄的氫/水?dāng)U散阻止膜52、184、168及在其間形成中間層162、166而形成的，從而可以使氫/水?dāng)U散阻止膜52、164、168的總膜厚較厚，同時使阻擋膜170引起的應(yīng)力較小。因此，根據(jù)本實施例，可以確保防止氫和水到達(dá)電容器44，同時可以防止電容器44的交換電荷數(shù)量QSW的減小。
制造半導(dǎo)體器件的方法隨后將結(jié)合圖36與圖37解釋根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件的制造方法。圖36與圖37是制造半導(dǎo)體器件方法步驟中的半導(dǎo)體器件的截面示意圖，其闡明該制造方法。
首先，直到平坦化層間絕緣膜50(包括平坦化層間絕緣膜50)這一步的所有步驟，與已經(jīng)結(jié)合圖5A至圖12A解釋的制造半導(dǎo)體器件方法的步驟相同，將不再重復(fù)解釋這些步驟(見圖36A)。
隨后，在含氮?dú)夥罩羞M(jìn)行熱處理。含氮?dú)夥諡槔鏝2O等離子體。熱處理溫度為例如300至400℃。這里，熱處理溫度為例如350℃。熱處理時間為例如2至6分鐘。這里，熱處理時間為例如2分鐘。這個熱處理的目的是除去層間絕緣膜50中的水，同時氮化層間絕緣膜50的表面。層間絕緣膜50的表面被氮化，從而可以防止水由外部侵入層間絕緣膜50，使得可以防止電容器42的電學(xué)特性的惡化。
然后，如圖36B所示，采用例如濺射或CVD形成氫/水?dāng)U散阻止膜52。氫/水?dāng)U散阻止膜52為例如厚度為20至30納米的金屬氧化物膜。金屬氧化物形成的氫/水?dāng)U散阻止膜52為例如氧化鋁膜。
采用濺射形成氧化鋁的氫/水?dāng)U散阻止膜52的條件與例如前述條件相同。由于是在平坦化的層間絕緣膜50上形成氫/水?dāng)U散阻止膜52，因此氫/水?dāng)U散阻止膜52是平坦的。
隨后，采用例如CVD形成中間層162。中間層162為例如厚度為20至30納米的氧化硅膜。形成中間層162的條件例如如下。提供到成膜腔的氣體為TEOS氣體與O2氣體。TEOS氣體的流速為例如1.8毫升/分鐘。O2氣體的流速為例如8升/分鐘。成膜腔內(nèi)的壓力為例如2.2Torr。成膜溫度為例如350℃。施加的射頻電功率為例如350瓦。施加的低頻電功率為例如650瓦。當(dāng)中間層162膜厚為20納米時，成膜時間為例如3.6秒。由于是在平坦化的氫/水?dāng)U散阻止膜52上形成中間層162，因此中間層162是平坦的。
然后，采用例如濺射或CVD形成氫/水?dāng)U散阻止膜164。氫/水?dāng)U散阻止膜164為例如厚度為20至30納米的金屬氧化物膜。金屬氧化物膜的氫/水?dāng)U散阻止膜164為例如氧化鋁膜。形成氫/水?dāng)U散阻止膜164的條件與例如形成氫/水?dāng)U散阻止膜52的條件相同。由于是在平坦的中間層162上形成氫/水?dāng)U散阻止膜164，因此氫/水?dāng)U散阻止膜164是平坦的。
隨后，采用例如CVD形成中間層166。中間層166為例如厚度為20至30納米的氧化硅膜。形成中間層166的條件與例如形成中間層162的條件相同。由于是在平坦的氫/水?dāng)U散阻止膜164上形成中間層166，因此中間層166是平坦的。
隨后，采用例如濺射或CVD形成氫/水?dāng)U散阻止膜168。氫/水?dāng)U散阻止膜168為例如厚度為20至30納米的氧化鋁膜。形成氫/水?dāng)U散阻止膜168的條件與例如形成氫/水?dāng)U散阻止膜52的條件相同。采用濺射形成氧化鋁膜的氫/水?dāng)U散阻止膜168的條件與例如如前所述的條件相同。
這樣，由氫/水?dāng)U散阻止膜52、中間層162、氫/水?dāng)U散阻止膜164、中間層166、及氫/水?dāng)U散阻止膜168形成阻擋膜170。由于是在被平坦化的層間絕緣膜50上形成阻擋膜170，所以形成的阻擋膜170表面平坦。
隨后，在阻擋膜170上形成絕緣膜54。
根據(jù)本實施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的隨后步驟與上述結(jié)合圖13A至圖21所描述的半導(dǎo)體器件制造方法是相同的，將不再重復(fù)對其的解釋。
這樣就制成了根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件(見圖37)。
修改例1隨后，將結(jié)合圖38解釋根據(jù)本實施例的一個修改(修改例1)的半導(dǎo)體器件。圖38是根據(jù)本修改例的半導(dǎo)體器件的截面圖。
根據(jù)本修改例的半導(dǎo)體器件的主要特征在于，在第一金屬互連層64與第二金屬互連層78之間進(jìn)一步形成阻擋膜182，并在第二金屬互連層78與第三金屬互連層92之間進(jìn)一步形成阻擋膜194。
如圖38所示，在平坦化的層間絕緣膜70上形成由氫/水?dāng)U散阻止膜172、中間層174、氫/水?dāng)U散阻止膜176、中間層178、及氫/水?dāng)U散阻止膜180互相疊置形成的阻擋膜182。氫/水?dāng)U散阻止膜172、176、180是例如厚度為20至30納米的氧化鋁膜。中間層174、178為例如厚度為20至30納米的氧化硅膜。由于是在表面被平坦化的層間絕緣膜70上形成阻擋膜182，因此阻擋膜182是平坦的。
這里，氫/水?dāng)U散阻止膜172、176、180為例如氧化鋁膜，但并不一定是氧化鋁膜。氫/水?dāng)U散阻止膜172、176、180可以為例如其它金屬氧化物。例如，氫/水?dāng)U散阻止膜172、176、180可以為氧化鈦膜或其它膜。
中間層174、178為例如氧化硅膜，但并不一定是氧化硅膜。例如，中間層174、178可以是例如氮氧化硅膜或氮化硅膜。如前所述，氮氧化硅膜與氮化硅膜可以具有應(yīng)力減輕膜及水?dāng)U散阻止膜的作用。
在阻擋膜182上形成絕緣膜110。絕緣膜110為例如厚度為100納米的氧化硅膜。
在絕緣膜110上形成第二金屬互連層78。
在平坦化的層間絕緣膜84上形成由氫/水?dāng)U散阻止膜184、中間層186、氫/水?dāng)U散阻止膜188、中間層180、及氫/水?dāng)U散阻止膜192互相疊置形成的阻擋膜194。氫/水?dāng)U散阻止膜184、188、192具有防止氫和水?dāng)U散的功能。氫/水?dāng)U散阻止膜184、188、192是例如厚度為20至30納米的氧化鋁膜。中間層186、190為例如厚度為20至30納米的氧化硅膜。由于是在表面被平坦化的層間絕緣膜84上形成阻擋膜194，因此阻擋膜194是平坦的。
這里，氫/水?dāng)U散阻止膜184、188、192為氧化鋁膜，但并不一定是氧化鋁膜。例如，氫/水?dāng)U散阻止膜184、188、192可以為其它金屬氧化物。例如，氫/水?dāng)U散阻止膜184、188、192可以是氧化鈦等。
這里，中間層186、190為例如氧化硅膜，但并不一定是氧化硅膜。中間層186、190可以是例如氮氧化硅膜與氮化硅膜。如前所述，氮氧化硅膜與氮化硅膜可以具有應(yīng)力減輕膜及水?dāng)U散阻止膜的作用。
在阻擋膜194上形成絕緣膜114。絕緣膜114為例如厚度為100納米的氧化硅膜。
在絕緣膜114上形成第三金屬互連層92。
這樣就構(gòu)成了根據(jù)本修改例的半導(dǎo)體器件。
根據(jù)本修改，在電容器44與第一金屬互連層64之間形成阻擋膜170，并還在第一金屬互連層64與第二金屬互連層78之間以及第二金屬互連層78與第三金屬互連層92之間分別形成阻擋膜182、194，從而可以防止電容器44的交換電荷數(shù)量QSW的較小，同時可以確保防止氫和水到達(dá)電容器44。
修改例2隨后，將結(jié)合圖39解釋根據(jù)本實施例的一個修改例的半導(dǎo)體器件。圖39是根據(jù)本修改例的半導(dǎo)體器件的截面圖。
根據(jù)本修改例的半導(dǎo)體器件的主要特征在于堆疊的存儲單元結(jié)構(gòu)。
如圖39所示，在平坦化的氧化硅膜50上形成由氫/水?dāng)U散阻止膜52、中間層162、氫/水?dāng)U散阻止膜164、中間層166、及氫/水?dāng)U散阻止膜168形成的阻擋膜170。
在阻擋膜170上形成氧化硅膜54。
在氧化硅膜54上形成互連件(第一金屬互連層)64。
在平坦化的層間絕緣膜70上形成由氫/水?dāng)U散阻止膜172、中間層174、氫/水?dāng)U散阻止膜176、中間層178、及氫/水?dāng)U散阻止膜180互相疊置而成的阻擋膜182。
在阻擋膜182上形成氧化硅膜110。
在氧化硅膜110上形成互連件(第二金屬互連層)78。
在平坦化的層間絕緣膜84上形成由氫/水?dāng)U散阻止膜184、中間層186、氫/水?dāng)U散阻止膜188、中間層190、及氫/水?dāng)U散阻止膜192互相疊置而成的阻擋膜194。
在阻擋膜194上形成氧化硅膜114。
在氧化硅膜114上形成一個未示出的互連件(第三金屬互連層)。
如本修改例所述，該存儲單元結(jié)構(gòu)可以為堆疊類型。
修改的實施例本發(fā)明不限于上述實施例，可以覆蓋其它各種更改。
例如，在上述實施例中，形成介電膜40的鐵電膜為PZT膜。然而，形成介電膜40的鐵電膜并不一定是PZT膜，而可以為任何其它鐵電膜。例如，形成介電膜40的鐵電膜可以是Pb1-XLaXZr1-YTiYO3膜(PLZT膜)、SrBi2(TaXNb1-X)2O9膜、Bi4Ti2O12膜或其它膜。
在上述實施例中，介電膜40為例如鐵電膜，但并不一定是鐵電膜。例如，當(dāng)形成DRAM等時，介電膜40可以為高介電常數(shù)膜。形成介電膜40的高介電常數(shù)膜可以為例如(BaSr)TiO3膜(BST膜)、SrTiO3膜(STO膜)、Ta2O5膜或其它膜。高介電常數(shù)膜是指介電常數(shù)(specific dielectric constant)高于氧化硅的介電膜。
在上述實施例中，上電極42是由IrOX膜、IrOY膜及Pt膜組成的層膜形成，但是并不一定是由這些材料形成。例如，上電極42可以由SrRuO(SRO膜)膜形成。
在第一實施例中，氫擴(kuò)散阻止膜為氧化鋁膜，但是并不一定是氧化鋁膜。可以適當(dāng)?shù)厥褂镁哂凶钃鯕鋽U(kuò)散功能的膜作為氫擴(kuò)散阻止膜。例如，可以適當(dāng)?shù)厥褂媒饘傺趸锬ぷ鳛闅鋽U(kuò)散阻止膜。金屬氧化物的氫擴(kuò)散阻止膜可以為例如氧化鉭、氧化鈦或其它。氫擴(kuò)散阻止膜并不一定是金屬氧化物。例如，可以使用氮化硅膜(Si3N4膜)、氮氧化硅膜(SiON膜)等作為氫擴(kuò)散阻止膜。金屬氧化物膜較致密，所以即使形成的膜較薄時，它們也可以確保防止氫的擴(kuò)散。從微粉化的角度出發(fā)，使用金屬氧化物作為氫擴(kuò)散阻止膜是有利的。
在第二實施例中，氫/水?dāng)U散阻止膜為氧化鋁膜，但是并不一定是氧化鋁膜。具有阻擋氫和水?dāng)U散功能的膜可以用作氫/水?dāng)U散阻止膜。例如，可以適當(dāng)?shù)厥褂媒饘傺趸锬ぷ鳛榫哂凶钃鯕浜退當(dāng)U散功能的膜。金屬氧化物的氫/水?dāng)U散阻止膜可以為例如氧化鈦、氧化鉭或其它。氫/水?dāng)U散阻止膜并不一定是金屬氧化物，而可以為任何其它能防止氫和水?dāng)U散的材料。然而，金屬氧化物膜較致密，即使形成的膜較薄時，它們也可以確保防止氫和水的擴(kuò)散。從微粉化的角度出發(fā)，使用金屬氧化物作為氫擴(kuò)散阻止膜是有利的。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括晶體管，包含形成在半導(dǎo)體襯底上的柵電極，且該半導(dǎo)體襯底與該柵電極之間形成有柵極絕緣膜；以及在該柵電極兩側(cè)的該半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成的源/漏擴(kuò)散層；第一絕緣膜，其形成在該半導(dǎo)體襯底與該晶體管上；第一導(dǎo)電塞，其掩埋在形成的、下至該源/漏擴(kuò)散層的第一接觸孔內(nèi)；電容器，其形成在該第一絕緣膜上，且該電容器包含下電極、形成在該下電極上的介電膜及形成在該介電膜上的上電極；第一氫擴(kuò)散阻止膜，其形成在該第一絕緣膜上，覆蓋該電容器，用于阻止氫的擴(kuò)散；第二絕緣膜，其形成在該第一氫擴(kuò)散阻止膜上，該第二絕緣膜的表面被平坦化；第二氫擴(kuò)散阻止膜，其形成在該第二絕緣膜上，用于防止氫的擴(kuò)散；第二導(dǎo)電塞，其掩埋在形成的、下至該下電極或該上電極的第二接觸孔內(nèi)；第三導(dǎo)電塞，其掩埋在形成的、下至該第一導(dǎo)電塞的第三接觸孔內(nèi)；以及互連件，其形成在該第二氫擴(kuò)散阻止膜上，并連接至該第二導(dǎo)電塞或該第三導(dǎo)電塞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中該第二氫擴(kuò)散阻止膜是層膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中該半導(dǎo)體器件還包括第三絕緣膜，其形成在該第二氫擴(kuò)散阻止膜之上且位于該互連件之下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中該第二絕緣膜是無機(jī)膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其中該無機(jī)膜為氧化硅膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中該半導(dǎo)體器件還包括第三絕緣膜，其形成在該第一絕緣膜之上且位于該第一氫擴(kuò)散阻止膜之下。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中該半導(dǎo)體器件還包括直接形成在該第二接觸孔內(nèi)的該上電極或該下電極上的TiN膜；且其中，該第二導(dǎo)電塞被掩埋在形成有該TiN膜的該第二接觸孔內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件，其中該第二導(dǎo)電塞由鎢形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中該半導(dǎo)體器件還包括第三絕緣膜，其形成在該第二絕緣膜和該互連件上，該第三絕緣膜的表面被平坦化；第三氫擴(kuò)散阻止膜，其形成在該第三絕緣膜上，用于防止氫的擴(kuò)散；及形成在該第三氫擴(kuò)散阻止膜上的另一互連件。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中該第二氫擴(kuò)散阻止膜包含金屬氧化物膜。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件，其中該金屬氧化物膜為氧化鋁膜、氧化鈦膜或氧化鉭膜。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中該第二氫擴(kuò)散阻止膜包含氮化硅膜或氮氧化硅膜。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中該介電膜為鐵電膜或高介電常數(shù)膜。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體器件，其中該鐵電膜為PbZr1-xTixO3膜、Pb1-XLaXZr1-YTiYO3膜、SrBi2(TaXNb1-X)2O9膜或Bi4Ti2O12膜。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體器件，其中該高介電常數(shù)膜為(BaSr)TiO3膜、SrTiO3膜或Ta2O5膜。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中該第二氫擴(kuò)散阻止膜的膜應(yīng)力為5×108dyn/cm2或更小。
17.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括下述步驟在半導(dǎo)體襯底上形成柵電極，且該半導(dǎo)體襯底與該柵電極之間形成有柵極絕緣膜；在該柵電極兩側(cè)的該半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成源/漏擴(kuò)散層；在該半導(dǎo)體襯底、該柵電極與該源/漏擴(kuò)散層上形成第一絕緣膜；在該第一絕緣膜內(nèi)形成下至該源/漏擴(kuò)散層的第一接觸孔；在該第一接觸孔內(nèi)掩埋第一導(dǎo)電塞；在該第一絕緣膜上形成電容器，該電容器包含下電極、形成在該下電極上的介電膜及形成在該介電膜上的上電極；在該第一絕緣膜與該電容器上形成用于阻止氫擴(kuò)散的第一氫擴(kuò)散阻止膜；在該第一氫擴(kuò)散阻止膜上形成第二絕緣膜；拋光該第二絕緣膜的表面，以平坦化該第二絕緣膜的該表面；在該第二絕緣膜上形成用于防止氫擴(kuò)散的第二氫擴(kuò)散阻止膜；在該第一氫擴(kuò)散阻止膜、該第二絕緣膜及該第二氫擴(kuò)散阻止膜內(nèi)形成下至該下電極或該上電極的第二接觸孔；在該第一氫擴(kuò)散阻止膜、該第二絕緣膜及該第二氫擴(kuò)散阻止膜內(nèi)形成下至該第一導(dǎo)電塞的第三接觸孔；在該第二接觸孔內(nèi)掩埋第二導(dǎo)電塞，并在該第三接觸孔內(nèi)掩埋第三導(dǎo)電塞；在該第二氫擴(kuò)散阻止膜上形成與該第二導(dǎo)電塞或該第三導(dǎo)電塞接觸的互連件。
18根據(jù)權(quán)利要求17所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中在形成該第二絕緣膜的步驟之后且在形成該第二氫擴(kuò)散阻止膜的步驟之前，還包括進(jìn)行熱處理的步驟。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中在進(jìn)行熱處理的該步驟中，該熱處理是在使用至少N2O氣體產(chǎn)生的等離子氣氛中進(jìn)行。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中在進(jìn)行熱處理的步驟之后且在形成該第二氫擴(kuò)散阻止膜的步驟之前，還包括使該第二絕緣膜暴露在使用至少N2O氣體產(chǎn)生的等離子氣氛中的步驟。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中在掩埋第一導(dǎo)電塞的步驟之后且在形成該電容器的步驟之前，還包括在該第一絕緣膜和該第一導(dǎo)電塞上形成第三絕緣膜的步驟。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中該第三絕緣膜為氮化硅膜或氮氧化硅膜。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，在形成該第二氫擴(kuò)散阻止膜的步驟之后且在形成該互連件的步驟之前，還包括在該第二氫擴(kuò)散阻止膜上形成第三絕緣膜的步驟。
24.根據(jù)權(quán)利要求17所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，在形成第二接觸孔步驟之后且在形成第三接觸孔的步驟之前，還包括在含有氧氣或臭氧的氣氛中對該電容器進(jìn)行熱處理的步驟。
25.一種半導(dǎo)體器件，包含電容器，其形成在半導(dǎo)體襯底上，且該電容器包含下電極、形成在該下電極上的介電膜和形成在該介電膜上的上電極；絕緣膜，其形成在該半導(dǎo)體襯底和該電容器上，該絕緣膜的表面被平坦化；平坦阻擋膜，其形成在該絕緣膜上，用于阻止氫和水?dāng)U散；該阻擋膜包含用于阻止氫和水?dāng)U散的第一膜及用于減輕由該第一膜所致的應(yīng)力的第二膜。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的半導(dǎo)體器件，其中該阻擋膜包含多個第一膜，且該第二膜是形成于所述多個第一膜之間。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的半導(dǎo)體器件，其中該阻擋膜包含多個第二膜，且所述多個第二膜分別形成在該第一膜的上方和下方。
28.根據(jù)權(quán)利要求25中任一項所述的半導(dǎo)體器件，其中該第一膜由金屬氧化物形成。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的半導(dǎo)體器件，其中該金屬氧化物為氧化鋁或氧化鈦。
30.根據(jù)權(quán)利要求25所述的半導(dǎo)體器件，其中該第二膜為氮化硅膜或氮氧化硅膜。
31.根據(jù)權(quán)利要求25所述的半導(dǎo)體器件，其中該半導(dǎo)體器件還包括形成在該電容器上且電連接至該下電極或該上電極的互連件；且其中，該阻擋膜形成在該電容器和該互連件之間。
32.根據(jù)權(quán)利要求25所述的半導(dǎo)體器件，其包括形成在該電容器上且電連接至該下電極或該上電極的第一互連件；以及形成在該第一互連件上的第二互連件；其中，該阻擋膜形成在該第一互連件與該第二互連件之間。
33.根據(jù)權(quán)利要求25所述的半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件還包括形成在該電容器上且電連接至該下電極和該上電極的第一互連件；形成在該第一互連件上的第二互連件；以及形成在該第二互連件上的第三互連件；其中，該阻擋膜形成在該第二互連件與該第三互連件之間。
34.根據(jù)權(quán)利要求25所述的半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件還包括形成在該電容器上且電連接至該下電極或該上電極的第一互連件；形成在該第一互連件上的第二互連件；以及形成在該第二互連件上的第三互連件；其中，該阻擋膜分別形成在該電容器和該第一互連件之間、該第一互連件與該第二互連件之間、及該第二互連件和該第三互連件之間。
35.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括在半導(dǎo)體襯底上形成電容器的步驟，該電容器包含下電極、形成在該下電極上的介電膜及形成在該介電膜上的上電極；在該半導(dǎo)體襯底和該電容器上形成絕緣膜的步驟；拋光該絕緣膜的表面以平坦化該絕緣膜的表面的步驟；以及在該絕緣膜上形成用于防止氫和水?dāng)U散的阻擋膜的步驟；形成阻擋膜的步驟包含形成用于防止氫和水?dāng)U散的第一膜的步驟以及形成用于減輕由該第一膜所致應(yīng)力的第二膜的步驟。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，在平坦化該絕緣膜的表面的步驟之后且在形成該阻擋膜的步驟之前，還包括在含氮?dú)夥罩羞M(jìn)行熱處理以氮化該絕緣膜的表面的步驟。
37.一種半導(dǎo)體器件，包括電容器，其形成在半導(dǎo)體襯底上，且該電容器包含下電極、形成在該下電極上的介電膜及形成在該介電膜上的上電極；絕緣膜，其形成在該半導(dǎo)體襯底及該電容器上，該絕緣膜的表面被平坦化；以及平坦阻擋膜，其形成在該絕緣膜上，用于防止氫和水?dāng)U散；其中，該阻擋膜由與介電物質(zhì)的第二膜互相疊置的用于防止氫和水?dāng)U散的多個第一膜形成。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的半導(dǎo)體器件，其中該第一膜由金屬氧化物形成。
39.根據(jù)權(quán)利要求38的半導(dǎo)體器件，其中該金屬氧化物為氧化鋁或氧化鈦。
40.根據(jù)權(quán)利要求37中任一項所述的半導(dǎo)體器件，其中該第二膜為氧化硅膜、氮化硅膜或氮氧化硅膜。
41.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括在半導(dǎo)體襯底上形成電容器的步驟，該電容器包含下電極、形成在該下電極上的介電膜及形成在該介電膜上的上電極；在該半導(dǎo)體襯底和該電容器上形成絕緣膜的步驟；拋光該絕緣膜的表面以平坦化該絕緣膜的表面的步驟；以及在該絕緣膜上形成用于防止氫和水?dāng)U散的平坦阻擋膜的步驟；在形成阻擋膜的步驟中，用于防止氫和水?dāng)U散的多個第一膜與在所述多個第一膜之間形成的介電物質(zhì)的第二膜互相疊置。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中在平坦化該絕緣膜的表面的步驟之后且在形成阻擋膜步驟之前，還包括在含氮?dú)夥罩羞M(jìn)行熱處理以氮化該絕緣膜的表面的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括形成在半導(dǎo)體襯底10上的第一絕緣膜26、掩埋在形成的下至源/漏擴(kuò)散層22的第一接觸孔28a內(nèi)的第一導(dǎo)電塞32、形成在第一絕緣膜26上的電容器44、形成在第一絕緣膜26上并覆蓋電容器44的第一氫擴(kuò)散阻止膜48、形成在第一氫擴(kuò)散阻止膜上且表面被平坦化的第二絕緣膜50、形成在第一氫擴(kuò)散阻止膜48上且表面被平坦化的第二氫擴(kuò)散阻止膜52、形成在第二絕緣膜50上的第二氫擴(kuò)散阻止膜52、掩埋在形成的下至電容器44的下電極38或上電極42的第二接觸孔56內(nèi)的第二導(dǎo)電塞62、掩埋在形成的下至第一導(dǎo)電塞32的第三接觸孔58內(nèi)的第三導(dǎo)電塞62、以及連接到第二導(dǎo)電塞62或第三導(dǎo)電塞62的互連件64。
文檔編號H01L21/8239GK1716609SQ20051000957
公開日2006年1月4日 申請日期2005年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月28日
發(fā)明者永井孝一, 菊池秀明, 佐次田直也, 尾崎康孝 申請人:富士通株式會社