半导体器件及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种半导体器件，该半导体器件包括：形成在半导体衬底１０上的第一绝缘膜２６、掩埋在形成的下至源／漏扩散层２２的第一接触孔２８ａ内的第一导电塞３２、形成在第一绝缘膜２６上的电容器４４、形成在第一绝缘膜２６上并覆盖电容器４４的第一氢扩散阻止膜４８、形成在第一氢扩散阻止膜上且表面被平坦化的第二绝缘膜５０、形成在第一氢扩散阻止膜４８上且表面被平坦化的第二氢扩散阻止膜５２、形成在第二绝缘膜５０上的第二氢扩散阻止膜５２、掩埋在形成的下至电容器４４的下电极３８或上电极４２的第二接触孔５６内的第二导电塞６２、掩埋在形成的下至第一导电塞３２的第三接触孔５８内的第三导电塞６２、以及连接到第二导电塞６２或第三导电塞６２的互连件６４。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体器件以及制造半导体器件的方法，尤其是涉及一种包含使用高介电常数物质或铁电物质作为介电膜的电容器的半导体器件以及制造该半导体器件的方法。
技术介绍
最近，使用高介电常数物质或铁电物质作为电容器的介电膜已经引起人们注意。然而，在简单地使用高介电常数物质及铁电物质作为电容器的介电膜时，介电膜中的氧在介电膜形成后的随后步骤中经常会被氢还原，因此电容器通常不能具有良好的电学特性。当层间绝缘膜等所包含的水到达电容器时，介电膜中的氧会被氢还原，因此电容器不能具有良好的电学特性。作为防止介电膜受到氢与水破坏的方法，有人提出了形成覆盖电容器的氧化铝膜的技术、以及在形成于电容器上的层间绝缘膜(iner-layer insulationfilm)上形成氧化铝膜的技术。氧化铝膜具有防止氢与水扩散的功能。因此，上述提出的技术可以阻止氢与水到达介电膜，由此可以防止介电膜受到氢与水的破坏。例如，专利参考文献1与2中提出了这些技术。下述参考文献公开了本专利技术的
技术介绍
。日本专利申请未审查公开号2002-176149的说明书。日本专利申请未审查公开号2003-197878的说明书。日本专利申请未审查公开号2003-100994的说明书。日本专利号3114710的说明书。日本专利申请未审查公开号2003-229542的说明书。然而，在简单地制造氧化铝膜中，难以确实可靠地防止介电膜受到氢和水的破坏。介电膜受到氢和水的破坏降低了制造产量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有高度可靠性、且制造产量高的包括电容器的半导体器件以及制造该半导体器件的方法。根据本专利技术的一个方面，提供了一种半导体器件，包括晶体管，包含形成在半导体衬底上的栅电极且该半导体衬底与该栅电极之间形成有栅极绝缘膜、以及在该栅电极两侧的该半导体衬底内形成的源/漏扩散层；第一绝缘膜，其形成在该半导体衬底与该晶体管上；第一导电塞，其掩埋在形成的、下至该源/漏扩散层的第一接触孔内；电容器，其形成在该第一绝缘膜上，且该电容器包含下电极、形成在该下电极上的介电膜及形成在该介电膜上的上电极；第一氢扩散阻止膜，其形成在该第一绝缘膜上，覆盖该电容器，用于阻止氢的扩散；第二绝缘膜，其形成在该第一氢扩散阻止膜上，该第二绝缘膜的表面被平坦化；第二氢扩散阻止膜，其形成在该第二绝缘膜上，用于防止氢的扩散；第二导电塞，其掩埋在形成的、下至该下电极或该上电极的第二接触孔内；第三导电塞，其掩埋在形成的、下至该第一导电塞的第三接触孔内；以及互连件，其形成在该第二氢扩散阻止膜上，并连接至该第二导电塞或该第三导电塞。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种制造半导体器件的方法，包括下述步骤在半导体衬底上形成栅电极，且该半导体衬底与该栅电极之间形成有栅极绝缘膜；在该栅电极两侧的该半导体衬底内形成源/漏扩散层；在该半导体衬底、该栅电极与该源/漏扩散层上形成第一绝缘膜；在该第一绝缘膜内形成下至该源/漏扩散层的第一接触孔；在该第一接触孔内掩埋第一导电塞；在该第一绝缘膜上形成电容器，该电容器包含下电极、形成在该下电极上的介电膜及形成在该介电膜上的上电极；在该第一绝缘膜与该电容器上形成用于阻止氢扩散的第一氢扩散阻止膜；在该第一氢扩散阻止膜上形成第二绝缘膜；抛光该第二绝缘膜的表面，以平坦化该第二绝缘膜的该表面；在该第二绝缘膜上形成用于防止氢扩散的第二氢扩散阻止膜；在该第一氢扩散阻止膜、该第二绝缘膜及该第二氢扩散阻止膜内形成下至该下电极或该上电极的第二接触孔；在该第一氢扩散阻止膜、该第二绝缘膜及该第二氢扩散阻止膜内形成下至该第一导电塞的第三接触孔；在该第二接触孔内掩埋第二导电塞，并在该第三接触孔内掩埋第三导电塞；在该第二氢扩散阻止膜上形成与该第二导电塞或该第三导电塞接触的互连件。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种半导体器件，包含电容器，其形成在半导体衬底上，且该电容器包含下电极、形成在该下电极上的介电膜和形成在该介电膜上的上电极；绝缘膜，其形成在该半导体衬底和该电容器上，该绝缘膜的表面被平坦化；平坦的阻挡膜，其形成在该绝缘膜上，用于阻止氢和水扩散；该阻挡膜包含用于阻止氢和水扩散的第一膜及用于减轻由该第一膜所致的应力的第二膜。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种制造半导体器件的方法，包括在半导体衬底上形成电容器的步骤，该电容器包含下电极、形成在该下电极上的介电膜及形成在该介电膜上的上电极；在该半导体衬底和该电容器上形成绝缘膜的步骤；抛光该绝缘膜的表面以平坦化该绝缘膜的表面的步骤；以及在该绝缘膜上形成用于防止氢和水扩散的阻挡膜的步骤；形成阻挡膜的步骤包含形成用于防止氢和水扩散的第一膜的步骤以及形成用于减轻由该第一膜所致应力的第二膜的步骤。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种半导体器件，包括电容器，其形成在半导体衬底上，且该电容器包含下电极、形成在该下电极上的介电膜及形成在该介电膜上的上电极；绝缘膜，其形成在该半导体衬底及该电容器上，该绝缘膜的表面被平坦化；以及平坦阻挡膜，其形成在该绝缘膜上，用于防止氢和水扩散；其中，该阻挡膜由与介电物质的第二膜互相叠置的用于防止氢和水扩散的多个第一膜形成。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种制造半导体器件的方法，包括在半导体衬底上形成电容器的步骤，该电容器包含下电极、形成在该下电极上的介电膜及形成在该介电膜上的上电极；在该半导体衬底和该电容器上形成绝缘膜的步骤；抛光该绝缘膜的表面以平坦化该绝缘膜的表面的步骤；以及在该绝缘膜上形成用于防止氢和水扩散的平坦阻挡膜的步骤；在形成阻挡膜的步骤中，用于防止氢和水扩散的多个第一膜与在所述多个第一膜之间形成的介电物质的第二膜互相叠置。根据本专利技术，第二氢扩散阻止膜形成在平坦化的第二绝缘膜上，第二氢扩散阻止膜因此是平坦的。平坦的氢扩散阻止膜具有良好的覆盖度，确保可以阻挡氢等。因此，本专利技术可以确保防止氢等到达电容器的介电膜，并可以防止形成电容器介电膜的金属氧化物被氢还原。此外，根据本专利技术，通过使第一导电塞连接到掩埋在第一绝缘膜内的源/漏扩散层，将被连接到第一导电塞的第三导电塞被掩埋在第二绝缘膜内，从而即使在第二绝缘膜上且在互连件下形成第二氢扩散阻止膜时，该互连件和源/漏扩散层也可以相互电连接而不破坏源/漏扩散层。因此，根据本专利技术，可以提供包含电容器的、高可靠性的、高产量的半导体器件。根据本专利技术，阻挡膜是由用于防止氢和水扩散的第一膜与用于减轻由第一膜引起的应力的第二膜互相叠置而成，这样可以使得阻挡膜引起的应力变小，并可以防止向电容器施加大应力。根据本专利技术，可以防止氢与水到达电容器，同时完全可以防止电容器的交换电荷数量QSW的减少。因此，根据本专利技术，可以提供包含具有良好电学特性的电容器且具有高产量的半导体器件。根据本专利技术，阻挡膜是由多个用于防止氢和水扩散的第一膜互相叠置而成且第一膜之间形成有介电物质的第二膜，这样可以确实地阻挡氢和水的扩散。此外，根据本专利技术，较薄的第一膜互相叠置且在其间形成有第二膜，从而相对于第一膜的总膜厚较厚的情形，可以使由阻挡膜引起的应力较小。因此，根据本专利技术，可以防止电容器的交换电荷数量QSW的减少，同时可以确实地防止氢与水到达电容器。附图说明图1是根据本专利技术第一实施例的半导体器件的截面图。图2A与图2B是用热脱附谱评估氢扩散阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括：晶体管，包含：形成在半导体衬底上的栅电极，且该半导体衬底与该栅电极之间形成有栅极绝缘膜；以及在该栅电极两侧的该半导体衬底内形成的源／漏扩散层；　第一绝缘膜，其形成在该半导体衬底与该晶体管上；第一 导电塞，其掩埋在形成的、下至该源／漏扩散层的第一接触孔内；电容器，其形成在该第一绝缘膜上，且该电容器包含下电极、形成在该下电极上的介电膜及形成在该介电膜上的上电极；第一氢扩散阻止膜，其形成在该第一绝缘膜上，覆盖该电容器，用于 阻止氢的扩散；第二绝缘膜，其形成在该第一氢扩散阻止膜上，该第二绝缘膜的表面被平坦化；第二氢扩散阻止膜，其形成在该第二绝缘膜上，用于防止氢的扩散；第二导电塞，其掩埋在形成的、下至该下电极或该上电极的第二接触孔内；　 　第三导电塞，其掩埋在形成的、下至该第一导电塞的第三接触孔内；以及互连件，其形成在该第二氢扩散阻止膜上，并连接至该第二导电塞或该第三导电塞。

【技术特征摘要】
JP 2004-6-28 2004-189365;JP 2004-11-15 2004-3304381.一种半导体器件，包括晶体管，包含形成在半导体衬底上的栅电极，且该半导体衬底与该栅电极之间形成有栅极绝缘膜；以及在该栅电极两侧的该半导体衬底内形成的源/漏扩散层；第一绝缘膜，其形成在该半导体衬底与该晶体管上；第一导电塞，其掩埋在形成的、下至该源/漏扩散层的第一接触孔内；电容器，其形成在该第一绝缘膜上，且该电容器包含下电极、形成在该下电极上的介电膜及形成在该介电膜上的上电极；第一氢扩散阻止膜，其形成在该第一绝缘膜上，覆盖该电容器，用于阻止氢的扩散；第二绝缘膜，其形成在该第一氢扩散阻止膜上，该第二绝缘膜的表面被平坦化；第二氢扩散阻止膜，其形成在该第二绝缘膜上，用于防止氢的扩散；第二导电塞，其掩埋在形成的、下至该下电极或该上电极的第二接触孔内；第三导电塞，其掩埋在形成的、下至该第一导电塞的第三接触孔内；以及互连件，其形成在该第二氢扩散阻止膜上，并连接至该第二导电塞或该第三导电塞。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中该第二氢扩散阻止膜是层膜。3.根据权利要求1所述的半导体器件，其中该半导体器件还包括第三绝缘膜，其形成在该第二氢扩散阻止膜之上且位于该互连件之下。4.根据权利要求1所述的半导体器件，其中该第二绝缘膜是无机膜。5.根据权利要求4所述的半导体器件，其中该无机膜为氧化硅膜。6.根据权利要求1所述的半导体器件，其中该半导体器件还包括第三绝缘膜，其形成在该第一绝缘膜之上且位于该第一氢扩散阻止膜之下。7.根据权利要求1所述的半导体器件，其中该半导体器件还包括直接形成在该第二接触孔内的该上电极或该下电极上的TiN膜；且其中，该第二导电塞被掩埋在形成有该TiN膜的该第二接触孔内。8.根据权利要求7所述的半导体器件，其中该第二导电塞由钨形成。9.根据权利要求1所述的半导体器件，其中该半导体器件还包括第三绝缘膜，其形成在该第二绝缘膜和该互连件上，该第三绝缘膜的表面被平坦化；第三氢扩散阻止膜，其形成在该第三绝缘膜上，用于防止氢的扩散；及形成在该第三氢扩散阻止膜上的另一互连件。10.根据权利要求1所述的半导体器件，其中该第二氢扩散阻止膜包含金属氧化物膜。11.根据权利要求10所述的半导体器件，其中该金属氧化物膜为氧化铝膜、氧化钛膜或氧化钽膜。12.根据权利要求1所述的半导体器件，其中该第二氢扩散阻止膜包含氮化硅膜或氮氧化硅膜。13.根据权利要求1所述的半导体器件，其中该介电膜为铁电膜或高介电常数膜。14.根据权利要求13所述的半导体器件，其中该铁电膜为PbZr1-xTixO3膜、Pb1-XLaXZr1-YTiYO3膜、SrBi2(TaXNb1-X)2O9膜或Bi4Ti2O12膜。15.根据权利要求13所述的半导体器件，其中该高介电常数膜为(BaSr)TiO3膜、SrTiO3膜或Ta2O5膜。16.根据权利要求1所述的半导体器件，其中该第二氢扩散阻止膜的膜应力为5×108dyn/cm2或更小。17.一种制造半导体器件的方法，包括下述步骤在半导体衬底上形成栅电极，且该半导体衬底与该栅电极之间形成有栅极绝缘膜；在该栅电极两侧的该半导体衬底内形成源/漏扩散层；在该半导体衬底、该栅电极与该源/漏扩散层上形成第一绝缘膜；在该第一绝缘膜内形成下至该源/漏扩散层的第一接触孔；在该第一接触孔内掩埋第一导电塞；在该第一绝缘膜上形成电容器，该电容器包含下电极、形成在该下电极上的介电膜及形成在该介电膜上的上电极；在该第一绝缘膜与该电容器上形成用于阻止氢扩散的第一氢扩散阻止膜；在该第一氢扩散阻止膜上形成第二绝缘膜；抛光该第二绝缘膜的表面，以平坦化该第二绝缘膜的该表面；在该第二绝缘膜上形成用于防止氢扩散的第二氢扩散阻止膜；在该第一氢扩散阻止膜、该第二绝缘膜及该第二氢扩散阻止膜内形成下至该下电极或该上电极的第二接触孔；在该第一氢扩散阻止膜、该第二绝缘膜及该第二氢扩散阻止膜内形成下至该第一导电塞的第三接触孔；在该第二接触孔内掩埋第二导电塞，并在该第三接触孔内掩埋第三导电塞；在该第二氢扩散阻止膜上形成与该第二导电塞或该第三导电塞接触的互连件。18根据权利要求17所述的制造半导体器件的方法，其中在形成该第二绝缘膜的步骤之后且在形成该第二氢扩散阻止膜的步骤之前，还包括进行热处理的步骤。19.根据权利要求18所述的制造半导体器件的方法，其中在进行热处理的该步骤中，该热处理是在使用至少N2O气体产生的等离子气氛中进行。20.根据权利要求18所述的制造半导体器件的方法，其中在进行热处理的步骤之后且在形成该第二氢扩散阻止膜的步骤之前，还包括使该第二绝缘膜暴露在使用至少N2O气体...

【专利技术属性】
技术研发人员：永井孝一，菊池秀明，佐次田直也，尾崎康孝，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]