专利名称：高电介质电容器及其制造方法
本申请要求1998年7月2日申请的韩国专利申请No.98-26584的优先权，并将该在先申请中的内容全部编入本申请做其参考。
本发明涉及半导体制造，特别是涉及高电介质电容器及其制造方法。
为了得到具有百万级或更高的铁电存储器，要求有类似DRAM器件那样的COB(在位线上的电容器)结构。也就是说，在形成位线后，在其上形成绝缘体。然后，在绝缘体上形成电容器，使其通过绝缘体内的接触栓塞与衬底的预定的有源区电连接。
在该COB结构中，相邻电容器间的距离对在给定的单元尺寸内的电容器面积影响很大。相邻电容器间的距离由如照相工艺的次数、上电极、电介质膜和下电极的腐蚀外形和层间淀积物的填充特性等所决定。
在
图1中示意地示出了简化光刻工艺的一种途径。图1中的铁电电容器是通过一步光刻工艺使用单个硬掩模18在腐蚀上电极16、铁电膜14和下电极12的同时形成的。但是，上述一步光刻工艺中存在一些问题。例如，在腐蚀层16、14和12的过程中，铁电层14受到损伤(见标号21)直到腐蚀下层电极12结束。结果导致在铁电层14内的漏电增加。
另一个问题是活性氢的产生。在后续工艺中，如使用CVD技术淀积SiO2、使用CVD技术形成钨栓塞的工艺和使用CVD技术的Si3N4的钝化中，有活性氢生成。所生成的氢在铁电层14中扩散并由此引起电极和铁电层(见标号22和23)间的界面的损伤。氢增加了漏电且恶化电特性。
为了解决与氢有关的问题，上电极可由不易与氢起反应的铱制成。但是，在下电极由铱制成的情况下又有另一个问题产生。这个问题是在铱电极上不容易得到具有所需的晶体结构的铁电层。
因此，需要制造没有上述问题的铁电电容器的方法。
鉴于上述问题做出本发明，本发明的一个目的在于提供一种制造铁电电容器的方法，该方法能够防止由一步光刻工艺生产的电容器特性的恶化。
本发明的上述和其它目的、优点和特点，通过由下电极、电介质层、上电极和在上电极、电介质层的侧壁上和下电极上形成的侧壁间隔层组成的铁电电容器来实现。下电极在形成侧壁间隔层的同时构成图形。结果，能够使由于腐蚀下电极而引起的铁电膜的等离子腐蚀损伤减至最小。并且，也能使由氢引起的缺陷减至最小。
更特别地，采用腐蚀掩模图形，不用将下电极构成图形，就可以将上层和电介质层构成图形。在下电极层上淀积材料层并将上电极和电介质层构成图形。执行各向异性腐蚀以在构成图形的上电极和电介质层的侧壁上形成侧壁间隔层。在形成侧壁间隔层的同时，将下电极层构成图形以形成电容器。
侧壁间隔层由能够防止氢在电介质层中扩散的材料制成。例如，可以使用TiO2、Al2O3和SiO2。侧壁间隔层也能够防止电介质层在构成图形的腐蚀中被损伤。
本发明具有采用一步照相工艺而不使电容器特性恶化的优点。上述一步照相工艺使用包括光刻胶或硬掩模的腐蚀掩模图形。硬掩模包括导电层、半导体层、绝缘层和电介质层。
通过参考以下附图，对于本领域的技术人员来说可以理解本发明且使本发明的目的变得更加明了。
图1示意地示出了的通过一步光刻工艺所形成的铁电电容器的横截面图，图解示出了与铁电电容器有关的问题；图2A至2E示出了根据本发明制造铁电电容器的所选步骤中的半导体衬底的横截面图。
下面参照附图对本发明进行全面的描述，其中示出了本发明的优选实施例。本发明可以用不同的方式实施且不限制在这里所提出的实施例的范围内。更确切地说，上述实施例是为了使本发明公开得更全面和完整，对于本领域的技术人员来说，能够充分地表达本发明的范围。在图中，为了清楚起见，层和区域的厚度被夸大。可以理解，当提到某层在另一层或衬底“上”时，该层可以直接在另一层或衬底上，也可以在其间存在插入层。相反地，当提到某元件“直接在”另一元件“上”时，在其间不存在插入元件。
本发明涉及电容器及电容器的制造方法。本发明提供了由上、下电极、电介质层和形成在上电极和电介质层的侧壁上和下电极上的阻挡层组成的高电介质电容器。在图2E中，提供了根据本发明的电容器。电介质层104a由如铁电材料一类的具有高介电常数的材料和高介电材料制成。阻挡层120a用于防止在使用CVD技术形成层的工艺中所生成的氢在电介质层104a内的扩散。阻挡层也用于保护电介质层104a不受腐蚀剂的侵蚀。阻挡层可以由TiO2、Al2O3或SiO2制成。也可以采用与电介质层相同的材料。
制造上述电容器的方法将参照附图2A至2E进行描述。参见图2A，在集成电路衬底(未示出)上形成绝缘层100。绝缘层可以是器件隔离层。依次形成下电极材料层102、电介质材料层104、上电极材料层106和腐蚀掩模层108。
各个下电极102和上电极106可以由任意导电材料或其复合材料制成。例如，下电极102由如铂一类的能够为后面形成的电介质层104提供良好的下层结构的材料制成，上电极106由如铱一类的与氢不易发生反应的材料制成。电介质层104可以由高电介质材料或如PZT和BST一类的铁电材料制成。
腐蚀掩模层108可以由光刻胶或硬掩模材料层制成。硬掩模材料层包括导电层、半导体层、绝缘层和电介质层。例如可以使用钛或二氧化钛。
采用光刻胶图形110，对腐蚀掩模层108进行腐蚀，以形成如图2B所示的腐蚀掩模图形。采用所得到的腐蚀掩模图形108，腐蚀上电极材料层106和电介质层104，以形成如图2C所示的上电极106a和电介质层104a图形。
现参照图2D，在所得到的结构上淀积材料层120，以形成侧壁间隔层。材料层120用于保护构成图形的电介质层104a不受等离子腐蚀。并且，材料层用于防止氢在构成图形的电介质层104a内的扩散。例如，绝缘层，可以使用TiO2、Al2O3和SiO2。然后深腐蚀材料层120以在构成图形的上电极106a和电介质层104a的侧壁上形成侧壁间隔层120a。应注意，在上述深腐蚀工艺中，下电极材料层102也被腐蚀以形成下电极图形102a。结果，铁电电容器被做成如图2E所示的样子。侧壁间隔层120a能够将腐蚀下电极材料层过程中的腐蚀损伤减到最小。
从上面的解释可以理解，由于下电极图形在构成图形的电介质层和上电极的侧壁上形成侧壁间隔层的同时形成，所以能使在腐蚀下电极材料过程中的腐蚀损伤减至最小。
权利要求
1.一种制造铁电存储器的方法，包括以下各步骤在集成电路衬底上淀积第一电极层、电介质层、第二电极层和腐蚀掩模层；将所述腐蚀掩模层构成图形以形成腐蚀掩模图形；采用所述腐蚀掩模图形将上述第二电极层和电介质层构成图形；除去所述腐蚀掩模图形；在所述第一电极层、所述构成图形的第二电极层和电介质层上形成材料层；各向异性腐蚀所述材料层以在腐蚀所述材料层下的所述第一电极层的同时，在所述构成图形的第二电极和电介质层的侧壁上形成侧壁间隔层。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述腐蚀掩模层包括光刻胶和硬掩模。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述硬掩模包括导电层、半导体层、绝缘层和电介质层。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述电介质层包括铁电电介质层和高电介质层。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于各个所述第一和第二电极层由单导电层或多层结构的导电层制成。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于设置用以防止所述第一电极层和电介质层间的界面被氢成分损伤的所述侧壁间隔层。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述侧壁间隔层由选自TiO2、Al2O3和SiO2中的一种制成。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述侧壁间隔层用于保护所述电介质层的侧壁在所述腐蚀第一电极层的过程中不受损伤。
9.电容器结构，包括由下电极、形成在所述下电极上的电介质膜和形成在所述电介质膜上的上电极组成的电容器；和形成在所述下电极上和在所述电介质膜和上电极的侧壁上的侧壁间隔层。
10.根据权利要求9所述的电容器结构，其特征在于所述侧壁间隔层由能够防止氢扩散的材料制成。
11.根据权利要求9所述的电容器结构，其特征在于所述侧壁间隔层由选自TiO2、Al2O3和SiO2中的一种制成。
全文摘要
本发明提供了具有能够防止氢扩散的阻挡层的铁电电容器。该阻挡层在电介质膜和上电极的侧壁上和下电极上形成。侧壁间隔层在下电极构成图形的同时形成。采用掩模和构成图形的第二电极层和电介质层,在第一电极层上和构成图形的第二电极层和介质层上形成材料层。该材料层被各向异性地深腐蚀以在腐蚀材料层下面的第一电极层的同时,在构成图形的第二电极和电介质层的侧壁上形成侧壁间隔层。结果,形成了具有侧壁间隔层的高电介质电容器。
文档编号H01L21/70GK1241030SQ9910941
公开日2000年1月12日 申请日期1999年6月29日 优先权日1999年6月29日
发明者李相锳 申请人:三星电子株式会社