专利名称：铁电电容器的制造方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件的电容器的制造方法，更具体的是，涉及降低接触电阻和增加其存储节点的抗氧化性的铁电电容器的制造方法。
背景技术：
随着便携式信息和通讯装置的发展，人们日益需要非易失性存储器，其中储存的数据即使在断电时也不会丢失。满足该需求的代表性电子器件是铁电RAM(随机储存器)(FRAM)器件。FRAM器件的优点在于，信息高速写入，耗电少，且存储的数据不易失。
包括铁电薄膜和分别在铁电薄膜两面上的上部电极和下部电极的铁电电容器是FRAM装置的基本装置。该铁电电容器有时形成在设置在FRAM装置中的晶体管上方，以便提高集成度。在该情形下，通常使用多晶硅插塞将铁电电容器连接至晶体管上。
图1至5示出了逐步制造铁电电容器的传统方法。
参照图1，栅极4和位线6在衬底2上形成得彼此分开一适当距离。层间绝缘层8形成在衬底2上，使栅极4和位线6由层间绝缘层8覆盖。接触孔10形成在栅极4和位线6之间，露出衬底2的一部分。接触孔10填充有硅插塞12。
参照图2，钴(Co)膜14形成在层间绝缘层8和多晶硅插塞12的顶部。在此，硅化钴层16形成在多晶硅插塞12和钴膜14之间的接触部分。硅化钴层16用作防氧化层。防氧化层防止多晶硅插塞12在随后的600-800℃高温下的铁电层的热处理过程中被氧化。
如图3所示，钴膜16从层间绝缘层8上去除。此后，如图4所示，钛(Ti)膜18形成在层间绝缘层8上，使得硅化钴层16由钛膜18覆盖。钛膜18用作粘接膜。钛膜18增强了具有陶瓷材料特性的层间绝缘层8和下部电极之间的粘着力。
参照图5，下部电极20、铁电层22和上部电极24顺序地形成在钛膜18的表面上，由此形成铁电电容。铁电层22通常在高温下进行热处理以改进薄膜特性。在热处理期间，钛膜18会被氧化，导致其中多晶硅插塞12与下部电极20电隔离的不良接触。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种制造铁电电容的方法，通过该方法存储节点和下部电极之间的接触面积和抗氧化性得以增加。
为了实现本发明的上述目的，提供了一种制造铁电电容器的方法。该方法包括在具有晶体管和位线的衬底上形成层间绝缘层，从而晶体管和位线由层间绝缘层覆盖；在层间绝缘层上形成接触孔，以部分地露出衬底；在层间绝缘层上形成具有预定厚度的导电层，导电层填充接触孔；在导电层上形成防氧化层；顺序地在防氧化层上形成下部电极、铁电层、上部电极。
导电层是掺杂的多晶硅层和钨层。
防氧化层是CoSi2层、TiN层、TiAlN层、或TiSiN层。
下部电极由Ir层、IrO2/Ir层、或Pt/IrO2/Ir层构成。铁电层是PZT(PbZrXTi1-XO3)层，SBT(SrBi2Ta2O9)层，或LBT(LaXBi4-xTi3O12)层。
根据本发明，彼此面对的电容器储存节点和下部电极的界面的抗氧化性增加，因此形成铁电薄层的温度也得以提高。因而，可以得到具有优良特性的铁电薄层。
通过参照附图对本发明优选实施例的详细描述，本发明的上述目的和优点将变得更加显而易见，附图中图1至5是传统的铁电电容器制造方法的各步骤的截面图；图6至8是根据本发明优选实施例的铁电电容器制造方法的各步骤的截面图；以及图9是针对采用传统方法制造的铁电电容器和采用根据本发明实施例的方法制造的铁电电容器所测量的电阻值的曲线图。
具体实施例方式
下文，将参照附图详细描述根据本发明优选实施例的制造铁电电容器的方法。
参照图6，栅极34和位线36形成在衬底32上。尽管未示出，但掺杂有导电杂质的源极区和漏极区形成在栅极34的两侧。层间绝缘层38形成在衬底32上，使得栅极34和位线36由层间绝缘层38覆盖。接触孔40形成在层间绝缘层38中以露出衬底32的一部分，即，晶体管的漏极区。之后，导电层42形成在层间绝缘层38上，以填充接触孔40。导电层42优选地由导电多晶硅层形成，但是也可以由钨层形成。
参照图7，防氧化层44形成在导电性多晶硅层42上。防氧化层44防止导电性多晶硅层42在随后的600-800℃高温下的铁电层的热处理过程中被氧化。防氧化层44优选地由硅化钴(CoSi2)层形成，但是也可以由TiN层、TiAlN层、TiSiN层形成。
接着，如图8所示，下部电极46、铁电层48和上部电极50顺序地形成在防氧化层44上，由此形成铁电电容52。在此，下部电极46由Ir层、IrO2/Ir层、或Pt/IrO2/Ir层形成。铁电层48由PZT(PbZrXTi1-XO3)层，SBT(SrBi2Ta2O9)层，或LBT(LaXBi4-xTi3O12)层形成。
(试验示例)作为铁电层48的PZT层形成在下部电极46上。此时，在700℃在氧气气氛中进行热处理10分钟。在热处理过程中，导电层42由于防氧化层44而防止被氧化，因此不会在下部电极46和导电层42之间发生不良接触。
图9示出针对采用传统方法制造的铁电电容器和采用根据本发明实施例的方法制造的铁电电容器所测量的电阻值的结果。在此，两个铁电电容器遵循0.6μm的设计准则和4M位集成度。图9中，“o”表示采用传统方法制造的铁电电容器，而“·”表示根据本发明实施例的方法制造的铁电电容器。
参照图9，在传统方法制造的铁电电容器的情形中，接触电阻平均值大约为260Ω，并在150-450Ω的较宽范围内。在采用本发明实施例的方法制造的铁电电容器的情形中，接触电阻平均值大约为75Ω，并在50-140Ω的较窄范围内。
在传统方法中，接触电阻因粘接膜(如，钛膜)的氧化而增加，因此在铁电层的热处理过程中发生电隔离，如上所述。然而，在本发明中，不仅没有使用传统粘接膜，而且形成有防止导电层被氧化的额外的防氧化层，在改进铁电层薄膜特性的热处理过程中没有形成氧化层。结果，如上所述，接触电阻低，而且没有发生电隔离。
因而，由于传统方法中粘接膜的氧化，故难以在高温下对铁电层进行热处理，但是在本发明中高温热处理是可行的，以提高铁电层的薄膜特性。
尽管已经参照本发明的优选实施例对本发明进行了具体示出和描述，但优选实施例仅用于说明性的目的。例如，本领域中的技术人员可以将本发明的技术思想应用于下部电极和上部电极以三维形状如圆柱形形状形成的情形，或者应用于半球形晶粒形成在下部电极的表面上的情形。因此，本发明的范围不是由上述实施例限定的，而是由所附权利要求书的技术思想确定的。
如上所述，在根据本发明的制造铁电电容器的方法中，额外的防氧化层44形成在用作存储节点的导电层42和下部电极46之间，因此导电层42和下部电极46之间的抗氧化性得以提高。结果，形成铁电层的温度可以提高，从而可以形成具有优良特性的铁电薄层。其意味着可以形成具有优良特性的铁电电容器。
权利要求
1.一种制造铁电电容器的方法，该方法包括步骤在具有晶体管和位线的衬底上形成层间绝缘层，从而晶体管和位线由层间绝缘层覆盖；在层间绝缘层中形成接触孔，以部分地露出衬底；在层间绝缘层上形成具有预定厚度的导电层，该导电层填充接触孔；在导电层上形成防氧化层；以及在防氧化层上顺序地形成下部电极、铁电层和上部电极。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述导电层是导电多晶硅层和钨层中的一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述防氧化层是从由CoSi2层、TiN层、TiAlN层和TiSiN层组成的组中选取的一种。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述下部电极是从由Ir层、IrO2/Ir层和Pt/IrO2/Ir层组成的组中选取的一种。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述铁电层是从由PbZrXTi1-XO3层，SrBi2Ta2O9层，和LaXBi4-xTi3O12层组成的组中选取的一种。
全文摘要
铁电电容器的制造方法。该方法包括在具有晶体管和位线的衬底上形成层间绝缘层，从而晶体管和位线由层间绝缘层覆盖；在层间绝缘层上形成接触孔，以部分地露出衬底；在层间绝缘层上形成具有预定厚度的导电层，导电层填充接触孔；在导电层上形成防氧化层；顺序地在防氧化层上形成下部电极、铁电层、上部电极。因而，彼此面对的用作存储节点的导电层与下部电极的界面的抗氧化性增加，因此形成铁电薄膜的温度也有所增加。因而，可以得到具有优良特性的铁电薄层。
文档编号H01L27/105GK1417849SQ02130549
公开日2003年5月14日 申请日期2002年8月16日 优先权日2001年11月10日
发明者李俊冀, 朴永洙 申请人:三星电子株式会社