专利名称：强电介质膜的形成方法、强电介质存储器、强电介质存储器的制造方法、半导体装置及半 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种强电介质膜的形成方法、强电介质存储器、强电介质存储器的制造方法、半导体装置及半导体装置制造方法背景技术强电介质存储器(FeRAM)，在电容器部分采用强电介质膜，利用其自发极化保持数据。此外，近年来，采用此种强电介质存储器的半导体装置倍受瞩目。
以往，在形成显示良好特性的强电介质膜时，通过在高温下实施热处理，使强电介质材料结晶化。例如，对于Pb(Zr、Ti)O3(PZT)，结晶化需要600～700℃的高温热处理；对于SrBi2Ta2O9(SBT)，结晶化需要700～800℃的高温热处理。另外，强电介质材料的结晶化，例如，采用热处理炉进行。
但是，高温的热处理对元件的损伤大，例如，原子扩散导致电极等周边部件的特性劣化。此外，当在强电介质存储器上集成晶体管其他半导体器件时，由于高温热处理造成的热负荷，也有时劣化晶体管等的特性。
发明内容
本发明的目的是提供一种强电介质膜的形成方法，能够降低强电介质的结晶化时的热负荷。此外，本发明的另一目的是提供一种采用本发明的强电介质膜的形成方法的强电介质存储器的制造方法及采用此法形成的强电介质存储器。另外，本发明的又一目的是提供一种采用本发明的强电介质存储器的制造方法的半导体装置的制造方法及采用此法形成的半导体装置。
本发明的强电介质膜的形成方法，包括对形成在基板上的非晶质的氧化物膜，照射脉冲状的激光或灯光，形成氧化物的微结晶核的工序；对具有微结晶核的膜照射脉冲状的激光或灯光，使氧化物结晶化而形成强电介质的工序。
图1A～图1D是模式表示本发明的实施方式1的强电介质存储器的制造工序的图。
图2A是模式表示在本发明的实施方式1中使用的激光照射装置的图。
图2B是模式表示在本发明的实施方式1使用的灯光照射装置的图。
图3A～图3C是模式表示本发明的实施方式1的实施例1～4的强电介质膜的形成工序的图。
图4A～图4C是模式表示本发明的实施方式1的实施例5的强电介质膜的形成工序的图。
图5A～图5C是模式表示本发明的实施方式1的实施例6的强电介质膜的形成工序的图。
图6A～图6C是模式表示本发明的实施方式1的实施例7、8的强电介质膜的形成工序的图。
图7A～图7D是模式表示本发明的实施方式2的强电介质存储器的制造工序的图。
图8A是模式表示本发明的实施方式3的强电介质存储单元的一制造工序的图。
图8B是图8A的a-a′剖面图。
图9A是模式表示本发明的实施方式3的强电介质存储单元的一制造工序的图。
图9B是图9A的b-b′剖面图。
图10A是模式表示本发明的实施方式4的半导体装置的图。
图10B是模式表示本发明的实施方式4的半导体装置的一制造工序的图。
具体实施例方式
本发明的强电介质膜的形成方法，包括对形成在基板上的非晶质的氧化物膜，照射脉冲状的激光或灯光，形成氧化物的微结晶核的工序；对具有微结晶核的膜照射脉冲状的激光或灯光，使氧化物结晶化而形成强电介质的工序。
在该强电介质膜的形成方法中，分多个阶段进行形成在基板上的非晶质的氧化物膜的结晶化。首先，通过对氧化物膜照射脉冲状的激光或灯光，利用激光或灯光的热能去除杂质，同时，形成氧化物的微结晶核。然后，通过对该具有微结晶核的膜，再照射脉冲状的激光或灯光，利用激光或灯光的热能，使氧化物结晶化，形成强电介质膜。
所以，如果采用本实施方式的强电介质膜的形成方法，通过脉冲状照射能够瞬间给予高能量的激光或灯光，能够在短时间内进行加热。因此，如果采用本发明的强电介质膜的形成方法，能够降低结晶化部分以外的热负荷。此外，如果采用本发明的强电介质膜的形成方法，通过在氧化物的结晶化之前照射脉冲状的激光或灯光，能够去除杂质，因此能够形成高质量的强电介质膜。
此处，本说明书中的所谓“形成在……的上面”，并不限于直接形成在其上面的情况，包括借助规定的层形成的情况。此外，本说明书中的所谓“脉冲状”，指的是按规定的间隔多次照射激光或灯光的状态，间隔可以是固定的，也可以是不固定的。
(2)此外，本发明的实施方式的强电介质膜的形成方法，包括只对形成在基板上的非晶质的氧化物膜的规定部分，照射脉冲状的激光，形成氧化物的微结晶核的工序；在具有微结晶核的膜上照射脉冲状灯光，使规定部分的氧化物结晶化，形成强电介质的工序。
在本实施方式的强电介质膜的形成方法中，分多个阶段进行形成在基板上的非晶质的氧化物膜的结晶化，此点与上述(1)的情况相同。但是，在本实施方式的强电介质膜的形成方法中，在形成氧化物的微结晶核时，只对膜的规定部分照射脉冲状的激光，去除杂质等，同时，形成微结晶核，此点与上述(1)的情况不同。于是，在形成强电介质时，通过对膜照射脉冲状的灯光，能够只使照射激光和灯光双方的规定部分结晶化。
所以，即使采用本发明的强电介质膜的形成方法，也能够具有与(1)的情况相同的作用效果。此外，如果采用本实施方式的强电介质膜的形成方法，由于只对规定部分照射激光，能够更加降低热负荷。另外，如果采用本实施方式的强电介质膜的形成方法，通过仅对规定部分照射激光，能够仅对所需部分进行有效地结晶化。。
(3)此外，本发明的实施方式的强电介质膜的形成方法，包括对形成在基板上的非晶质的氧化物膜，照射脉冲状的灯光，形成氧化物的微结晶核的工序；仅在具有微结晶核的膜的规定部分照射脉冲状的激光，使规定部分的氧化物结晶化，形成强电介质的工序。
即使在本强电介质膜的形成方法中，也能够具有与(1)的情况相同的作用效果。此外，在本实施方式的强电介质膜的形成方法中，由于只对规定部分照射脉冲状的激光，并且只结晶化照射灯光和激光双方的部分，所以，能够进一步降低热负荷。另外，即使在本强电介质膜的形成方法中，也能够只高效率结晶化所要求的部分。
(4)此外，本发明的实施方式的强电介质膜的形成方法，包括对形成在基板上的非晶质的氧化物膜，照射脉冲状的激光或灯光的工序；之后，对氧化物膜照射脉冲状的激光或灯光，使氧化物结晶化，形成强电介质的工序。
即使在本强电介质膜的形成方法中，也能够降低对结晶化部分以外的热负荷。此外，即使在本强电介质膜的形成方法中，也能够形成高质量的强电介质。
此外，上述的强电介质膜的形成方法，能采取以下方式。
(A)可以含有在与氧化物膜的规定部分不同的部分上形成光遮挡膜的工序。
如果采用本方式，通过用光遮挡膜覆盖规定部分以外的其它部分，不对使强电介质结晶化部分以外的部分照射光。因此，能够大幅度降低对其他部分的热负荷。
(B)相对于基板可以至少夹持光反射膜形成非晶质的氧化物膜。
如果采用本方式，在照射光时，能够用光反射膜反射通过氧化物膜的光并用于热处理，所以，能够以更短的时间高效率进行强电介质的结晶化。
(5)本发明的实施方式的强电介质存储器的制造方法，包括采用上述任何一种强电介质膜的形成方法形成强电介质层的工序。
如果采用该强电介质存储器的制造方法，通过降低形成强电介质层工序中的热负荷，能够提高器件的特性及器件的成品率，从而能够提高生产性。
(6)本发明的实施方式的强电介质存储器，通过上述强电介质存储器的制造方法形成。
(7)此外，本发明的实施方式的强电介质存储器的制造方法，可以适用于包括具有强电介质层的存储单元区域和其他电路区域的半导体装置的制造方法。该半导体装置的制造方法，包括在基板上的规定区域形成存储单元区域的工序，在与基板上的存储单元区域不同的部分形成电路区域的工序；在形成电路区域时，包括在电路区域上形成光遮挡膜的工序；在形成存储单元区域时，至少在形成光遮挡膜后，利用上述强电介质存储器的制造方法形成强电介质层。
如果采用该半导体装置的制造方法，由于能够通过光遮挡膜，降低对包含强电介质层的存储单元区域以外的其他电路区域的热负荷，所以，制造工艺的自由度高。此外，如果采用本半导体装置的制造方法，其他电路区域的热负荷小。因此，在本实施方式的半导体装置的制造方法中，例如，不因结晶化所需的热而劣化金属配线等，能够良好地维持制作的器件的特性及器件的成品率。
(8)本发明的实施方式的半导体装置，包括具有强电介质层的存储单元区域和配置在基板上的与存储单元区域不同区域上的其他电路区域，能够采用上述半导体装置的制造方法形成。
以下，参照附图详细说明本发明的优选实施方式。
1.实施方式1图1A～图1D是模式表示本发明的实施方式1的强电介质存储器1000的一例制造工序的图。
首先，如图1A所示，在基板11上形成有晶体管16的基体10上，形成下部电极20。晶体管16是由源极及漏极12、15、栅绝缘膜13、栅极14构成的MOS晶体管。另外，晶体管16可用众所周知的方法形成。
然后，如图1A所示，在下部电极20上形成强电介质材料氧化物膜30。另外，如图1B所示，对氧化物膜30分多阶段照射脉冲状的激光或灯光，通过结晶化，形成强电介质膜50。然后，如图1C所示，在该强电介质膜50上形成上部电极22。
另外，图1A～图1C所示的工序以下称为膜形成工序。此外，在膜形成工序中，对氧化物膜30进行结晶化而形成强电介质膜50的部分，可以是膜整体，也可以只是在与后述的腐蚀工序的关系中的所需部分。
下面，通过腐蚀下部电极20、强电介质膜50及上部电极22，形成强电介质电容器100。在该腐蚀工序中，可以采用众所周知的腐蚀方法。
另外，当在该强电介质电容器100上形成绝缘膜23后，通过用配线层24连接晶体管16和强电介质电容器100，形成强电介质存储器1000。
另外，当在基板11上形成多个强电介质存储器1000时，各强电介质存储器1000，通过形成元件分离区域17，能够与其他的强电介质存储器1000元件分离。此外，强电介质电容器100和晶体管16，如果形成在基体10上，通过将氧化硅等作为材料的的层间绝缘膜18，能够在配线层24以外电绝缘。
以下，说明本实施方式的强电介质存储器1000的制造方法中的膜形成工序的具体实施例。
在各实施例中，采用如图2A及图2B所示的光照射装置，进行氧化物的结晶化。
图2A是模式表示一例激光照射装置的图。在该激光照射装置中，借助反射镜5、透镜6，能够向搭载在载物台2上的靶子1照射从输出规定波长的激光器4输出的激光。载物台2及激光器4，由控制装置3控制，按规定间隔反复进行激光的输出及非输出，对靶子1的所要求的部分照射脉冲状的光，如此形成。
图2B是模式表示一例灯光照射装置的图。在该灯光照射装置中，能够向搭载在载物台2上的靶子1照射由灯7输出的灯光。灯4，由控制装置3控制，按规定间隔反复进行灯光的输出及非输出，向靶子1照射脉冲状的光，如此形成。
1-1.实施例1
在实施例1中，参照图3A～图3C说明膜形成工序。
首先，作为形成强电介质的氧化物膜30的原料，采用在溶剂正辛烷和醋酸正丁酯中，溶解了2-乙基己酸锶、2-乙基己酸铋、2-乙基己酸钽的溶液。如图3A所示，例如，用旋转涂布法涂布该溶液，160℃、90秒，260℃、4分钟干燥，形成非晶质的氧化物膜30。然后，如图3B所示，对该氧化物膜30，用1msec的脉冲宽度，按10μJ/cm2的强度，使氙灯发光10次，照射灯光，形成氧化物的微结晶核40。然后，如图3C所示，按20μJ/cm2的强度，使氙灯发光10次，照射灯光，通过使氧化物结晶化，能够形成具有层状钙钛矿型晶格结构的SBT强电介质膜50。
1-2.实施例2在实施例2中，参照图3A～图3C说明膜形成工序。
首先，作为形成强电介质的氧化物膜30的原料，采用在溶剂正辛烷和醋酸正丁酯中，溶解了2-乙基己酸锶、2-乙基己酸铋、2-乙基己酸钽的溶液。如图3A所示，例如，用旋转涂布法涂布该溶液，160℃、90秒，260℃、4分钟干燥，形成非晶质的氧化物膜30。然后，如图3B所示，对该氧化物膜30，按50mJ/cm2的强度，100次扫描照射波长248nm的受激准分子激光，形成氧化物的微结晶核40。然后，如图3C所示，按200mJ/cm2的强度，200次扫描照射248nm的受激准分子激光，使氧化物结晶化，能够形成具有层状钙钛矿型晶格结构的SBT强电介质膜50。
1-3.实施例3在实施例3中，参照图3A～图3C说明膜形成工序。
首先，作为形成强电介质的氧化物膜30的原料，采用在溶剂正辛烷和醋酸正丁酯中，溶解了2-乙基己酸锶、2-乙基己酸铋、2-乙基己酸钽的溶液。如图3A所示，例如，用旋转涂布法涂布该溶液，160℃、90秒，260℃、4分钟干燥，形成非晶质的氧化物膜30。然后，如图3B所示，对该氧化物膜30，按50mJ/cm2的强度，100次扫描照射波长248nm的受激准分子激光，形成氧化物的微结晶核40。然后，如图3C所示，以1msec的脉冲宽度，按20μJ/cm2的强度，使氙灯发光10次，照射灯光，使氧化物结晶化，能够形成具有层状钙钛矿型晶格结构的SBT强电介质膜50。
1-4.实施例4
在实施例4中，参照图3A～图3C说明膜形成工序。
首先，作为形成强电介质的氧化物膜30的原料，采用在溶剂正辛烷和醋酸正丁酯中溶解2-乙基己酸锶、2-乙基己酸铋、2-乙基己酸钽的溶液。如图3A所示，例如，用旋转涂布法涂布该溶液，160℃、90秒，260℃、4分钟干燥，形成非晶质的氧化物膜30。然后，如图3B所示，对该氧化物膜30，按50mJ/cm2的强度，100次扫描照射波长248nm的受激准分子激光，形成氧化物的微结晶核40。然后，如图3C所示，以1msec的脉冲宽度，按20μJ/cm2的强度，使氙灯发光10次，照射灯光，使氧化物结晶化，能够形成具有层状钙钛矿型晶格结构的SBT强电介质膜50。
1-5.实施例1～4的效果如果采用实施例1～4的模形成工序，由于能够通过脉冲状照射能够瞬间给予高能量的激光或灯光，能够进行短时间加热，因此，能够降低对结晶化部分以外的，例如下部电极20等的热负荷。此外，由于能够通过在氧化物的结晶化前照射脉冲状的激光或灯光，能够去除杂质，所以，能够形成高质量的强电介质膜。
1-6.实施例5在实施例5中，参照图4A～图4C说明膜形成工序。
首先，作为形成强电介质的氧化物膜30的原料，采用以Pb(CH3COO)2·3H2O、Zr(n-OC4H9)、Ti(i-OC3H7)4的2-甲氧基乙醇作为溶剂的溶液。如图4A所示，例如，用旋转涂布法涂布该溶液，160℃、90秒，400℃、60秒干燥，形成非晶质的氧化物膜30。然后，如图4B所示，在该氧化物膜30上，按50mJ/cm2的强度，只对成为强电介质电容器100的部分，50次扫描照射波长248nm的受激准分子激光，形成氧化物的微结晶核40。然后，如图4C所示，以1msec的脉冲宽度，按15μJ/cm2的强度，使氙灯发光10次，向膜整面照射灯光。结果，只结晶化同时照射激光和灯光的部分，能够形成具有层状钙钛矿型晶格结构的PZT强电介质膜50。
1-7.实施例6在实施例6中，参照图5A～图5C说明膜形成工序。
首先，作为形成强电介质的氧化物膜30的原料，采用以Pb(CH3COO)2·3H2O、Zr(n-OC4H9)、Ti(i-OC3H7)4的2-甲氧基乙醇作为溶剂的溶液。如图5A所示，例如，用旋转涂布法涂布该溶液，160℃、90秒，400℃、60秒干燥，形成非晶质的氧化物膜30。然后，如图5B所示，对该氧化物膜30，以1msec的脉冲宽度，按10μJ/cm2的强度，使氙灯发光10次，全面照射灯光，形成氧化物的微结晶核40。然后，如图5C所示，按150mJ/cm2的强度，只对成为强电介质电容器100的部分，200次扫描照射波长248nm的受激准分子激光。结果，只结晶化同时照射激光和灯光的部分，能够形成具有层状钙钛矿型晶格结构的PZT强电介质膜50。
1-8.实施例5、6的效果如果采用实施例5、6的膜形成工序，由于只对规定部分照射脉冲状的激光，只结晶化照射灯光和激光双方的部分，所以，能够具有与实施例1～4时同样的效果。此外，如果采用该膜形成工序，例如，能够进一步降低对下部电极20等的其它部位的热负荷，同时能够只高效率结晶化所要求的部分。
此外，在实施例5、6中，作为强电介质存储器1000的绝缘层23的一部分，也能够采用结晶化的规定部分以外的氧化物膜40。如果采用本方式，能够降低形成强电介质电容器100的腐蚀工序中对强电介质膜50的损伤，同时能够简化绝缘层23的形成工序。
1-9.实施例7在实施例7中，参照图6A～图6C说明膜形成工序。
首先，作为形成强电介质的氧化物膜30的原料，采用以Pb(CH3COO)2·3H2O、Zr(n-OC4H9)、Ti(i-OC3H7)4的2-甲氧基乙醇作为溶剂的溶液。如图6A所示，例如，用旋转涂布法涂布该溶液，160℃、90秒，400℃、60秒干燥，形成非晶质的氧化物膜30。然后，在该氧化物膜30上，形成例如由Al、Au、Ag、Cu、Pt、Ir等金属构成的光遮挡膜60。然后，如图6B所示，以1msec的脉冲宽度，按10μJ/cm2的强度，使氙灯发光10次，对氧化物膜30全面照射灯光，形成氧化物的微结晶核40。此时，光遮挡膜60的下面的氧化物膜30，由于未被照射光，还是非晶质原状。然后，如图6C所示，按150mJ/cm2的强度，只对成为强电介质电容器100的部分，200次扫描照射波长248nm的受激准分子激光。结果，只结晶化同时照射激光和灯光的部分，能够形成具有钙钛矿型晶格结构的PZT强电介质膜50。另外，在本实施方式中，光遮挡膜60也可以在如图6C所示的照射激光工序之前，例如通过腐蚀等去除。
1-10.实施例8在实施例8中，参照图6A～图6C说明膜形成工序。
首先，作为形成强电介质的氧化物膜30的原料，采用以Pb(CH3COO)2·3H2O、Zr(n-OC4H9)、Ti(i-OC3H7)4的2-甲氧基乙醇作为溶剂的溶液。如图6A所示，例如，用旋转涂布法涂布该溶液，160℃、90秒，400℃、60秒干燥，形成非晶质的氧化物膜30。此外，在该氧化物膜30上，形成例如由Al、Au、Ag、Cu、Pt、Ir等金属构成的光遮挡膜60。另外，光遮挡膜60也可以在后述的图6C所示的照射灯光工序之前形成。然后，如图6B所示，在氧化物膜30上，按50mJ/cm2的强度，只对成为强电介质电容器100的部分，50次扫描照射波长248nm的受激准分子激光，形成氧化物的微结晶核40。此时，光遮挡膜60的下面的氧化物膜30，由于未被照射光，还是非晶质原状。然后，如图6C所示，以1msec的脉冲宽度，按15μJ/cm2的强度，使氙灯发光10次，对膜全面照射灯光。结果，只结晶化同时照射激光和灯光的部分，能够形成具有钙钛矿型晶格结构的PZT强电介质膜50。
1-11.实施例7、8的效果如果采用实施例7、8的膜形成工序，由于通过用光遮挡膜60覆盖规定部分以外的部分，除结晶化强电介质的部分以外，不照射光，所以，例如，能够大幅度降低对下部电极20等其它部位的热负荷。
此外，在实施例7、8中，也与实施例5、6时一样，作为强电介质存储器1000的绝缘层23的一部分，也能够采用结晶化的规定部分以外的氧化物膜30。如果采用本方式，能够降低形成强电介质电容器100的腐蚀工序中对强电介质膜50的损伤，同时能够简化绝缘层23的形成工序。
1-12.其他实施例也可以根据实施例1～8所示以外的方式，实施本实施方式的膜形成工序。
例如，在实施例1～8中，通过用反射激光或灯光的材料(例如，Ir、Pt等金属)形成在基体10上形成的下部电极20，在照射光时，可以用光反射膜反射通过氧化物膜30(或40)的光而用于热处理。如果采用本方式，能够更短时间地高效率进行强电介质的结晶化。另外，在不将下部电极20用作光反射膜时，也可以以另外的用途在氧化物膜30下面形成光反射膜。
此外，例如，能够相同地或增大结晶化的光照射强度地，设定照射非晶质的氧化物膜30的光的强度和其后为结晶化氧化物所照射光的强度。所以，多阶段照射的光的强度，不局限于实施例1～8所示的情况，可根据强电介质材料的结晶化温度，设定最佳的强度。
此外，例如，能够相同地或增大结晶化的光脉冲数地，设定照射非晶质的氧化物膜30的光的脉冲数(照射次数)和其后为结晶化氧化物所照射光的脉冲数(照射次数)。所以，多阶段照射的光的脉冲数，不局限于实施例1～8所示的情况，可根据强电介质材料的结晶化温度，设定最佳的脉冲数。
此外，在实施例1～4中说明了形成SBT强电介质膜时的情况，在实施例5～8中说明了形成PZT强电介质膜时的情况，但在膜形成工序中，能够采用各实施例所示的方法，由众所周知的强电介质材料形成任意的强电介质膜。作为如上所示以外的强电介质材料，例如，有在PZT、SBT中添加铌或镍、镁等金属的强电介质材料。此外，作为其他的强电介质材料的具体例，可以采用钛酸铅(PbTiO3)、锆酸铅(PbZrO3)、钛酸铅镧((Pb、La)TiO3)、锆酸钛铅镧((Pb、La)(Zr、Ti)O3)或镁铌酸锆钛酸铅(Pb(Zr、Ti)(Mg、Nb)O3)等。
此外，作为上述的实施例中的氧化物膜30的形成方法，例如，可以采用利用溶胶凝胶原料或MOD材料的旋转涂敷法或浸渍法等、溅射法、MOCVD法、激光烧蚀法等众所周知的成膜方法。
此外，在上述的实施例中，下部电极20的材料及成膜方法不特别限定，可以采用众所周知的材料及成膜方法。作为电极材料，例如，举例有Ir、IrOx、Pt、Ru、RuOx、SrRuOx、LaSrCoOx等。此外，作为电极膜的成膜方法，例如，可以采用气相法、液相法等。关于上部电极22也是同样。
如上所述，如果采用本实施方式的强电介质存储器1000的制造方法，通过降低在形成强电介质膜50的工序中的晶体管16等的热负荷，能够谋求提高强电介质存储器1000的特性及成品率，能够提高生产性。
2.实施方式2图7A～图7D是模式表示本发明的实施方式2的强电介质存储器1100的一例制造工序的图。对于具有实质上与图1A～图1D所示的部件相同的功能的部件，附加相同的符号，省略详细的说明。
首先，如图7A所示，在基板11上形成晶体管16及插塞电极26的基体10上，形成下部电极20。然后，如图7B所示，在下部电极20上形成强电介质材料的氧化物膜30。另外，如图7C所示，通过对该氧化物30分多阶段照射脉冲状的激光或灯光，通过使结晶化，形成强电介质膜50，之后，在强电介质膜50上，形成上部电极22。另外，在图7A～图7C所示的膜形成工序中，通过结晶化氧化物膜30形成强电介质膜50的部分，可以是膜整体，也可以只是与后述的腐蚀工序的关系中所要求的部分。此外，在膜形成工序中，能够采用在实施方式1中说明的实施例，形成强电介质膜50。
下面，如图7D所示，通过腐蚀下部电极20、强电介质膜50及上部电极22，形成强电介质电容器100。此时，强电介质电容器100和晶体管16，通过插塞电极26连接。最后，当在该强电介质电容器100上形成绝缘膜23后，能够形成用于与外部接触的配线层24，形成强电介质存储器1100。
因此，即使在本实施方式的强电介质存储器1100的制造方法中，通过降低形成强电介质层50的工序中的晶体管16等的热负荷，也能够谋求提高强电介质存储器1100的特性及成品率，能够提高生产性。
3.实施方式3图8A、图8B、图9A及图9B是模式表示本发明的实施方式3的强电介质存储单元阵列1200的一例制造工序的图。对于实质上与图1A～图1D所示的部件具有相同功能的部件，附加相同符号，并省略其说明。此外，在图8A及图9A中，为方便说明，省略未结晶化的氧化物膜30(或40)的图示。
在本实施方式的强电介质存储单元1200的制造方法中，如图8A及图8B所示，在基体10上形成条纹状的多个下部电极20。然后，如图8A及图8B所示，在采用在上面实施方式1中说明的实施例的膜形成工序，在下部电极20上形成氧化物膜30后，形成只结晶化规定部分的强电介质膜50。在该膜形成工序中未结晶化的非晶质的氧化物膜30(或含有微结晶核的氧化物膜40)，能够作为绝缘各电极间的绝缘膜。通过形成如此的构成，能够省略强电介质50的腐蚀工序或绝缘膜的形成工序，能够简化制造工艺。此外，也可以另外设置绝缘膜。
下面，如图9A及图9B所示，在形成强电介质膜50的部分上，与下部电极20直交地形成条纹状的多个上部电极22。通过以上工序，能够在下部电极20和上部电极22的之间，形成夹持强电介质50的强电介质存储单元1200。
因此，即使在本实施方式的强电介质存储单元1200的制造方法中，通过降低形成强电介质膜50的工序中的下部电极20等的热负荷，也能够谋求提高强电介质存储单元1200的特性及成品率，能够提高生产性。
4.实施方式4图10A是模式表示本发明的实施方式4的半导体装置2000的图。该半导体装置，通过在同一基板上形成包括强电介质电容器的存储单元区域1500以及由半导体电路200、300、400构成的其他电路区域500而构成。在存储单元区域1500上，例如，配置多个在第1及实施方式2中说明的强电介质存储器1000、1100，或由在实施方式3中说明的强电介质存储单元1200等构成。作为半导体电路200、300、400，例如，可以举出存储单元区域1500用的驱动电路或运算处理电路、其他存储装置等。
在具有此构成的半导体装置2000中，在强电介质电容器的形成中，由于进行高温的热处理，因此如果在存储单元100之前在基板上形成电路区域500，则存在电路区域500中的各半导体电路200、300、400的特性劣化的问题。
为此，在本实施方式的半导体装置2000中，如图10B所示，在基板上形成电路区域500后，在该电路区域500上形成例如由金属构成的光遮挡膜60后，在基板上形成存储单元100。此时，包括在存储单元区域1500内的强电介质电容器，可以采用在实施方式1的实施例中说明的强电介质膜的形成方法形成。
即，为结晶化氧化物而照射的激光或灯光，通过光遮挡膜60，不影响该膜下面的电路区域500。因此，如果采用本实施方式的半导体装置2000的制造方法，由于能够通过光遮挡膜60降低对包括强电介质层的存储单元区域1500以外的其他电路区域500的热负荷，所以制造工艺的自由度高。此外，如果采用上述制造方法，由于对其他电路区域500的热负荷小，所以，例如，不因热而劣化电路中的金属配线等，能够保证半导体电路200、300、400的特性，同时，能够提高半导体装置2000的成品率。
以上，介绍了本发明的优选的实施方式，但本发明并不局限于此，在本发明的宗旨的范围内能采用各种方式。
权利要求
1.一种强电介质膜的形成方法，包括对形成在基板上的非晶质的氧化物膜，照射脉冲状的激光或灯光，形成氧化物的微结晶核的工序；对具有微结晶核的膜照射脉冲状的激光或灯光，使氧化物结晶化而形成强电介质的工序。
2.一种强电介质膜的形成方法，包括只对形成在基板上的非晶质的氧化物膜的规定部分，照射脉冲状的激光，形成氧化物的微结晶核的工序；对具有微结晶核的膜照射脉冲状的灯光，使规定部分的氧化物结晶化而形成强电介质的工序。
3.一种强电介质膜的形成方法，包括对形成在基板上的非晶质的氧化物膜，照射脉冲状的灯光，形成氧化物的微结晶核的工序；在具有微结晶核的膜的规定部分照射脉冲状的激光，使规定部分的氧化物结晶化，形成强电介质的工序。
4.一种强电介质膜的形成方法，包括对形成在基板上的非晶质的氧化物膜，照射脉冲状的激光或灯光的工序；之后，对氧化物膜照射脉冲状的激光或灯光，使氧化物结晶化，形成强电介质的工序。
5.如权利要求2或3所述的强电介质膜的形成方法，包括在与氧化物膜的规定部分不同的部分上形成光遮挡膜。
6.如权利要求1～4中任何一项所述的强电介质膜的形成方法，其中相对于基板，至少通过夹持光反射膜而形成非晶质的氧化物膜。
7.如权利要求1～4中任何一项所述的强电介质膜的形成方法，其中照射在非晶质的氧化物膜的光的强度与为使氧化物结晶化所照射的光的强度不同。
8.如权利要求1～4中任何一项所述的强电介质膜的形成方法，其中照射在非晶质的氧化物膜上的光的脉冲数与为使氧化物结晶化所照射的光的脉冲数不同。
9.如权利要求1～4中任何一项所述的强电介质膜的形成方法，其中强电介质具有钙钛矿型晶格结构。
10.如权利要求1～4中任何一项所述的强电介质膜的形成方法，其中强电介质具有层状钙钛矿型晶格结构。
11.一种强电介质存储器的制造方法，包括采用如权利要求1～10中任何一项所述的强电介质膜的形成方法，形成强电介质层。
12.一种强电介质存储器，采用如权利要求11所述的强电介质存储器的制造方法形成。
13.如权利要求12所述的强电介质存储器，其中配置在强电介质层周边的绝缘层具有氧化物的微结晶核。
14.如权利要求12所述的强电介质存储器，其中配置在强电介质层下的电极层具有反射光的功能。
15.一种半导体装置的制造方法，是含有具有强电介质层的存储单元区域和其他电路区域的半导体装置的制造方法，其中包括在基板上的规定区域形成存储单元区域的工序、在不同于基板上的存储单元区域的部分形成电路区域的工序；在形成电路区域时，包括在电路区域的上面形成光遮挡膜的工序；在形成存储单元区域时，至少在形成光遮挡膜后，采用权利要求11所述的强电介质存储器的制造方法，形成强电介质层。
16.一种半导体装置，其中含有具有强电介质层的存储单元区域及配置在基板上的与存储单元区域不同区域上的其他电路区域；采用如权利要求15所述的半导体装置的制造方法形成。
全文摘要
一种强电介质膜的形成方法，对形成在基板(10)上的非晶质的氧化物膜(30)照射脉冲状的激光或灯光，形成氧化物的微结晶核(40)。然后，对具有微结晶核(40)的膜照射脉冲状的激光或灯光，使氧化物结晶化能够而形成强电介质(50)。
文档编号H01L21/768GK1545733SQ0380086
公开日2004年11月10日 申请日期2003年3月28日 优先权日2002年3月29日
发明者泽崎立雄 申请人:精工爱普生株式会社