半导体存储器件制造技术

本发明专利技术的半导体存储器件的存储电容器２，由下部电极８、电容绝缘膜９、上部电极１２构成，其下部电极８由第１阻挡膜６和第２阻挡膜７组成。第１阻挡膜６，由从上层开始的Ｉｒ膜／ＴｉＡｌＮ膜／Ｔｉ膜的叠层膜组成。第２阻挡膜７，由从上层开始Ｐｔ膜／ＩｒＯ＃－［２］膜的叠层膜形成，是为了完全覆盖第１阻挡膜６而设置的。据此，能够阻滞来自第１阻挡膜６的侧面的氧扩散，就能够防止因连接柱１１氧化而发生的接触不良。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体存储器件，尤其涉及到提高半导体存储器件的可靠性。近年来，随着数码技术的进步，处理大量数据的电子仪器向高性能化发展，因此，使用于电子仪器的半导体器件的高集成化也在迅速发展。以前，在DRAM中，作为存储电容器的电容绝缘膜，采用的是氧化硅膜或者氮化硅膜。但是，为了实现DRAM产品的高集成化，正在广泛研究开发采用高电介质膜作为存储电容器的电容绝缘膜的技术。更进一步，还在积极研究开发采用具有自发极化作用的强电介质膜作为存储电容器电容绝缘膜的新技术，其目标是，使在低压下能够动作，且具有高速的写入速度和读出速度的非易失性RAM(随机存取存储器)得到实际使用。以往的半导体存储器件，其存储单元构造是平面型的。然而，使用了高电介质膜或强电介质膜作为存储电容器的电容绝缘膜的半导体存储器件，为了实现兆位级的高集成存储，采用了叠式存储单元构造。以下参照附图来说明以往的半导体存储器件。图7是特开平11-3977所公开的半导体存储器件的存储单元100的剖面图。如图7所示，存储单元100是由MIS(金属-绝缘体-半导体)晶体管101和存储电容器102经集成化而形成。MIS晶体管101由在半导体基片上形成的源极区103a、漏极区103b、和栅电极104构成。而且，在基片上形成保护绝缘膜105。存储电容器102是由下部电极106、强电介质膜107和上部电极108构成，其中下部电极106由从下面开始依次是Ti膜106a、氧阻挡膜106b和Pt膜(未画出)构成。MIS晶体管101和存储电容器102是通过贯穿保护绝缘膜105到达漏极区103b，与下部电极106相接触的连接柱109来相互连接。然而，以往的半导体存储器件，存储电容器102的连接柱109与下部电极106会发生接触不良这样的不良现象。本专利技术的目的就是为了解决上述不良现象，提供可靠性更高的半导体存储器件。本专利技术的半导体存储器件，具有存储数据用的存储电容器，此存储电容器由与连接柱相连接的第1电极、第2电极和介于第1电极与第2电极之间的电容绝缘膜组成。所述第1电极包含有与所述连接柱相接触的第1阻挡膜和设置在所述第1阻挡膜上具有防止氧扩散功能的第2阻挡膜；所述第2阻挡膜覆盖在所述第1阻挡膜的上面和侧面。本专利技术的半导体存储器件，第1电极的第1阻挡膜被具有防止氧扩散功能的第2阻挡膜完全覆盖。因此，根据氧化作用形成电容绝缘膜时，向第1阻挡膜内的氧扩散会被阻滞。从而，能够防止因连接柱的氧化而导致的接触不良。理想的是所述第1阻挡膜包含有防止构成所述连接柱的元素向所述电容绝缘膜扩散的扩散防止膜。据此，能够防止电容绝缘膜的特性下降。所述第1阻挡膜可以从TiN膜，TiAlN膜，TiSiN膜，TaN膜，TaSiN膜及TaAlN膜之中选择出。所述第1阻挡膜由上层膜和下层膜构成，所述下层膜也可以是Ti膜或者Ta膜的其中之一。所述第2阻挡膜也可以包含Ir膜或者IrO2膜的其中之一。本专利技术的另一半导体存储器件，具有存储数据用的存储电容器，该存储电容器由与连接柱连接的第1电极、第2电极和介于第1电极与第2电极之间的电容绝缘膜组成。所述第1电极包含有与所述连接柱相接触的第1阻挡膜和覆盖在所述第1阻挡膜上面的第2阻挡膜和覆盖在所述第1阻挡膜侧面的第3阻挡膜，所述第2阻挡膜和第3阻挡膜具有防止氧扩散功能。本专利技术的半导体存储器件，第1电极的第1阻挡膜上面被具有防止氧扩散功能的第2阻挡膜覆盖，第1电极的第1阻挡膜侧面被具有防止氧扩散功能的第3阻挡膜完全覆盖。因此，根据氧化作用形成电容绝缘膜时，能够阻滞氧向第1阻挡膜内扩散。从而，能够防止由于连接柱的氧化导致的接触不良。理想的是所述第1阻挡膜含有防止构成所述连接柱的元素向电容绝缘膜扩散的扩散防止膜。所述第1阻挡膜是可以包含从TiN膜，TiAlN膜，TiSiN膜，TaN膜，TaSiN膜，TaAlN膜中选择出的膜。所述第1阻挡膜由上层膜和下层膜构成，所述下层膜也可以是Ti膜或者Ta膜的其中之一。所述第2阻挡膜和所述第3阻挡膜也可以包含Ir膜或者IrO2膜的其中之一。下面简要说明附图及符号图1是实施例1的半导体存储器件的存储单元剖面图。图2表示实施例1的半导体存储器件制造方法的剖面图。图3是本专利技术的半导体存储器件的电性能图。图4表示本专利技术的半导体存储器件的氧阻挡膜的膜厚与接触不良发生率的关系。图5是实施例2的半导体存储器件的存储单元剖面图。图6表示实施例2的半导体存储器件制造工序的剖面图。图7以往的半导体存储器件的存储单元剖面图。图8是以往的半导体存储器件发生接触不良的说明图。1、101-MIS晶体管；2、102-存储电容器；3a、103a-源极区；3b、103b-漏极区；4、104-栅电极；5、105-保护绝缘膜；6-第1阻挡膜；7-第2阻挡膜；8、28、106-下部电极；9、107-电容绝缘膜；11、109-连接柱；10、20、100-存储单元；12、108-上部电极；13-接触孔；26-第1阻挡膜；26a-TiAlN膜/Ti膜的叠层膜；26b-从上层依次Pt膜/IrO2膜/Ir膜的叠层膜；27-第2阻挡膜；106a-Ti膜；106b-氧阻挡膜。实施例本专利技术者指出了前面所说的以往的半导体存储器件产生不良的原因，以下用图8来说明上述不良的内容。存储电容器102形成的时侯，在连接柱109上形成下部电极106后，再形成强电介质膜107。强电介质膜107形成的过程中，在氧气环境气氛条件下，为使强电介质结晶，必须进行650～800℃的热处理，此时，如图8所示，就会发生从下部电极106的上方向(箭头a)、横方向(箭头b)而来的氧扩散。从下部电极106上方向(箭头a)的氧扩散被下部电极106中的氧阻挡膜106b阻止。但是，不能阻止从下部电极106横方向(箭头b)而来的氧扩散。这样，因易氧化的Ti膜106a的侧面与强电介质膜107接触，氧从Ti膜106a的侧面向Ti膜106中扩散。扩散的氧进一步使连接柱109的表面氧化。结果连接柱表面氧化，就会发生接点和下部电极的接触不良。本专利技术者根据以上见解来完成各实施例。以下参照附图说明关于本专利技术的实施例。另外，为简便起见，构成各实施例的共同部分，用同一参照符号表示。实施例1图1是本专利技术实施例1的半导体存储器件的存储单元的剖面图。如图1所示，存储单元10，是MIS晶体管1和存储电容器2的集成化单元。MIS晶体管1由在半导体基片上形成的源极区3a、漏极区3b、和栅电极4构成。进而，在基片上形成保护绝缘膜5。存储电容器2由下部电极8、电容绝缘膜9和上部电极12构成，其中下部电极8由第1阻挡膜6和第2阻挡膜7组成。第1阻挡膜6，由从上层开始依次是Ir膜/TiAlN膜/Ti膜的叠层膜组成。Ir膜/TiAlN膜/Ti膜各自的膜厚是Ir膜100nm、TiAlN膜40nm、Ti膜20nm。第2阻挡膜7，由从上层开始依次是Pt膜/IrO2膜的叠层膜组成，为了将第1阻挡膜6完全覆盖而设置。Pt膜/IrO2膜的膜厚分别是Pt膜50nm、IrO2膜150nm。特别的，希望IrO2膜的膜厚在70nm到250nm范围内。电容绝缘膜9，由具有铋层状钙钛矿结构的SrBi2(Ta1-xNbx)O9构成，为了覆盖下部电极8而形成的。理想的膜厚是在50nm到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体存储器件，具有存储数据用的存储电容器，该存储电容器由与连接柱相连接的第１电极、第２电极和介于第１电极与第２电极之间的电容绝缘膜构成，其特征在于： 所述第１电极包含有与所述连接柱相接触的第１阻挡膜和设置在所述第１阻挡膜上具有防止氧扩散功能的第２阻挡膜，所述第２阻挡膜是覆盖在所述第１阻挡膜的上面和侧面。

【技术特征摘要】
JP 2000-2-22 043928/20001．一种半导体存储器件，具有存储数据用的存储电容器，该存储电容器由与连接柱相连接的第1电极、第2电极和介于第1电极与第2电极之间的电容绝缘膜构成，其特征在于所述第1电极包含有与所述连接柱相接触的第1阻挡膜和设置在所述第1阻挡膜上具有防止氧扩散功能的第2阻挡膜，所述第2阻挡膜是覆盖在所述第1阻挡膜的上面和侧面。2．根据权利要求项1所述的半导体存储器件，其特征在于所述第1阻挡膜含有防止构成所述连接柱的元素向所述电容绝缘膜扩散的扩散防止膜。3．根据权利要求项2所述的半导体存储器件，其特征在于所述第1阻挡膜所包含的膜是从TiN膜，TiAlN膜，TiSiN膜，TaN膜，TaSiN膜及TaAlN膜中选择出的膜。4．根据权利要求项3所述的半导体存储器件，其特征在于所述第1阻挡膜是由上层膜和下层膜构成；所述下层膜是Ti膜或者Ta膜。5．根据权利要求项2所述的半导体存储器件，其特征在于所述第2阻挡...

【专利技术属性】
技术研发人员：长野能久，那须彻，森慎一郎，藤井英治，
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]