专利名称：铁电体存储器元件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种铁电体存储器元件及其制造方法。
背景技术：
利用铁电体特有的自然极化的非易失性存储器元件(铁电体存储器元件)，以其高速写入/读出、低电压工作等特征，作为不仅可替换现有非易失性存储器且可替换SRAM(静态RAM)或DRAM等几乎所有的存储器的最终存储器而受到了关注。作为铁电体材料，可举出很多的例子，但其中以锆钛酸铅(Pb(Zr，Ti)O3，下面简记为PZT)为代表，钙钛矿型氧化物或SrBi2Ta2O9等铋层状化合物显示出了极其优良的铁电特性，而备受瞩目。
一般，将上述的氧化物材料作为电容器绝缘层来使用时，形成上电极后，以各存储器元件间的电绝缘为主要目的，使用SiO2等的层间绝缘膜来覆盖。作为该成膜方法，一般使用段差覆盖性优异的CVD法(Chemical Vapor Deposition)。可是，使用这样的成膜方法，生成了反应的副产物氢。性能特别活跃的氢，如果透过SiO2和上电极到达铁电薄膜，由于其还原作用，使铁电体的结晶性受损，从而显著劣化电特性。此外，由于元件制造步骤中发生的单晶硅中的结晶缺陷，导致作为开关元件的MOS晶体管的特性劣化，因此，需要在最后阶段，在氢氮混合气体中实施热处理。而该步骤中的氢浓度比上述层间绝缘膜形成时的更高，因此对铁电薄膜的损害将更严重。
为了防止这这种氢气导致的铁电电容器的还原劣化，有在形成铁电薄膜电容器后形成覆盖它的保护膜而防止氢气浸入的方法。该保护膜一般被称为氢屏障膜。由于有该保护膜的存在，隔离了层间绝缘膜形成时产生的氢气与铁电电容器，因此就能够防止电特性初始值的劣化。
通常，在形成铁电体电容器后形成氢屏障膜从而将电容器覆盖。由此，可将铁电体电容器从后续工序产生的氢中隔离开。但是，当铁电体电容器被氢屏障膜覆盖时，氢以外的元素也被阻断。例如，即使在氧气氛围中对基板加热，氢屏障膜对氧气同样起屏障膜的功能，因此，无法将氧气提供给铁电体。即，一旦被氢屏障膜覆盖，在之后恢复铁电体结晶性、确保电容器的电气特性将变得极其困难。在氢屏障膜被覆盖的阶段中，必须使铁电体电容器维持期望的特性。但是，在铁电体电容器形成阶段中，经常在铁电体中产生损伤。通常采用干蚀刻加工法形成电容器，但是，在结束目的蚀刻后，有必要剥离保护层。作为该剥离方法，可以举出暴露在O2等离子体或N2等离子体中燃烧的方法。但是，在保护层燃烧过程中产生的氢、水分子或者还原性的蚀刻气体将透过铁电体电容器的上电极，到达至上电极和铁电体的界面时，在该区域中铁电体被还原，从而显著损伤其结晶性。该损伤在后面的加热中无法充分修复，还有，后续工序中对还原氛围更敏感，从而容易打乱结晶性。从而产生无法影响极化转换的损伤区域。
此外，将具有牵引应力的氢屏障膜覆盖在铁电体电容器上时，电容器侧壁部中铁电体的极化电荷的损耗将变大，特别是微细化的电容器中其特性将不会显现。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铁电体存储器元件，其在电容器制造阶段中，可抑制在上电极和铁电体的界面上产生损伤；以及抑制因氢屏障膜的应力引起的铁电体特性的劣化。另外，本发明的目的还在于提供一种铁电体存储器元件的制造方法，其在电容器制造阶段中，抑制在上电极和铁电体的界面上产生损伤。
本发明所涉及的铁电体存储器元件，包括基板；铁电体电容器，其形成在所述基板的上方，包括下部电极、铁电体膜以及上部电极；氢屏障膜，覆盖所述铁电体电容器而设置；层间绝缘膜，设置在所述氢屏障膜的上方；所述氢屏障膜中设置在所述上部电极的上方部分的膜厚，比所述氢屏障膜中设置在所述铁电体电容器的侧壁部分的膜厚厚。
根据本发明，可以防止还原性元素(例如氢)向铁电体电容器浸入，并即使进行微细化也能得到充分的铁电体特性。
此外，本发明中，在特定的A层上方设置B层，是包括在A层上方直接设置B层的情况、以及在A层上通过其他层设置B层的情况。这点在下面的说明中也相同。
在该铁电体存储器元件中，所述铁电体膜的表面面积，比所述铁电体膜和所述上部电极间的界面面积大。
这样，在铁电体膜的制作图案时形成的铁电体膜的侧壁损伤，不会影响铁电体电容器的铁电体特性，从而可得到良好的铁电体特性。
在该铁电体存储器元件中，所述氢屏障膜包括第一氢屏障膜，设置在所述上部电极的上方；第二氢屏障膜，设置在包含所述第一氢屏障膜的上方以及所述铁电体电容器侧壁的区域。
在该铁电体存储器元件中，所述氢屏障膜，包括第一氢屏障膜，设置在所述上部电极的上方；第二氢屏障膜，设置在所述第一氢屏障膜以及所述铁电体膜的上方；第三氢屏障膜，设置在包含所述第二氢屏障膜的上方以及所述铁电体电容器侧壁的区域。
在该铁电体存储器元件中，所述氢屏障膜由ALCVD(Atomic-Layer CVD)法形成。
这样，可以实现氢屏障膜的高密度化，从而可得到更良好的氢屏障膜功能。
在该铁电体存储器元件中，所述氢屏障膜是包括铝、钛、铪、锆、镁或钽中任意至少一个元素的氧化物。
这样，显示出良好的氢屏障膜功能，因此，具有降低氢屏障膜厚的效果。
本发明所涉及的铁电体存储器元件的制造方法，包括形成氢屏障膜的步骤，所述氢屏障膜覆盖包含下部电极、铁电体膜以及上部电极的铁电体电容器，通过使所述氢屏障膜中设置在所述上部电极上方的部分为多层，从而使所述氢屏障膜中设置在所述上部电极的上方部分的膜厚，比所述氢屏障膜中设置在所述铁电体电容器的侧壁部分的膜厚厚。
根据本发明，防止还原性元素(例如氢)向铁电体电容器浸入，并即使进行微细化也能得到充分的铁电体特性。
本发明所涉及的铁电体存储器元件的制造方法，包括如下步骤(a)在基板的上方依次层叠形成下部电极、铁电体膜以及上部电极；(b)在所述上部电极的上方形成第一氢屏障膜；(c)对所述第一氢屏障膜、所述上部电极、所述铁电体膜以及所述下部电极制作图案，形成铁电体电容器；(d)形成覆盖所述铁电体电容器的第二氢屏障膜。
根据本发明，预先形成在上部电极上的第一氢屏障膜，开始对上部电极制作图案，防止铁电体膜受到在此之后的电容器形成所必要的制作图案后的保护层剥离工序中产生的还原性元素的影响。
本发明所涉及的铁电体存储器元件的制造方法，包括如下步骤(a)在基板的上方依次层叠形成下部电极、铁电体膜以及上部电极；(b)对所述上部电极制作图案；(c)在所述上部电极以及所述铁电体膜的上方形成第一氢屏障膜；(d)对所述第一氢屏障膜、所述铁电体膜以及所述下部电极制作图案，以使具有比所述上部电极大的面积，从而形成铁电体电容器；(e)形成覆盖所述铁电体电容器的第二氢屏障膜。
根据本发明，在铁电体膜的制作图案时形成的铁电体膜的侧壁损伤，不会影响铁电体电容器的铁电体特性，从而可得到良好的铁电体特性。
本发明所涉及的铁电体存储器元件的制造方法，包括如下步骤(a)在基板的上方依次层叠形成下部电极、铁电体膜以及上部电极；(b)在所述上部电极的上方形成第一氢屏障膜；(c)对所述第一氢屏障膜以及所述上部电极制作图案；(d)在所述第一氢屏障膜以及所述铁电体膜的上方形成第二氢屏障膜；(e)对所述第二氢屏障膜、所述铁电体膜以及所述下部电极制作图案，以使具有比所述上部电极大的面积，从而形成铁电体电容器；(f)形成覆盖所述铁电体电容器的第三氢屏障膜。
根据本发明，预先形成在上部电极上的第一氢屏障膜，开始对上部电极制作图案，防止铁电体膜受到在此之后的电容器形成所必要的制作图案后的保护层剥离工序中产生的还原性元素的影响。另外，在铁电体膜的制作图案时形成的铁电体膜的侧壁损伤，不会影响铁电体电容器的铁电体特性，从而不会有坏影响。还有，对下部电极制作图案时，可防止在下部电极和铁电体膜的界面上因蚀刻引起的损伤区域的形成。由此，可得到非常良好的铁电体特性。
在该铁电体存储器的制造方法中，所述第一氢屏障膜由与所述上部电极相同的方法形成。
这样，上部电极成膜后，可不通风而连续使第一氢屏障膜成膜，因此，可防止在上部电极成膜后，在上部电极表面上吸着水分或其他有机分子等成为氢产生源的分子。
在该铁电体存储器的制造方法中，至少一个所述氢屏障膜由溅射法形成。
在该铁电体存储器的制造方法中，至少一个所述氢屏障膜由ALCVD(Atomic-Layer CVD)法形成。
这样，氢屏障膜的阶梯覆盖特性优良，因此，可防止例如从铁电体电容器侧壁的还原性元素的浸入。
在该铁电体存储器的制造方法中，在所述ALCVD法中，作为被提供的金属元素的氧化剂使用臭氧。
这样，可不损伤铁电体膜的结晶性，形成氢屏障膜。
图1为示出第一实施形式所涉及的铁电体存储器元件的制造方法的图。
图2为示出第一实施形式所涉及的铁电体存储器元件的制造方法的图。
图3为示出第一实施形式所涉及的铁电体存储器元件的制造方法的图。
图4为示出第一实施形式所涉及的铁电体存储器元件的制造方法的图。
图5为示出第一实施形式所涉及的铁电体存储器元件的制造方法的图。
图6为示出第一实施形式所涉及的铁电体存储器元件的制造方法的图。
图7为示出第一实施形式所涉及的铁电体存储器元件的制造方法的图。
图8为示出第一实施形式所涉及的铁电体存储器元件的制造方法的图。
图9为示出第一实施形式所涉及的铁电体存储器元件的制造方法的图。
图10为示出第一实施形式所涉及的铁电体存储器元件的制造方法的图。
图11为示出第一实施形式所涉及的铁电体存储器元件及其制造方法的图。
图12为示出实施例1所涉及的样品1的磁滞曲线的图。
图13为示出实施例1所涉及的样品2的磁滞曲线的图。
图14为示出铁电体膜的膜厚与应力关系的图。
图15为说明铁电体电容器的极化矢量的图。
图16为示出第二实施形式所涉及的铁电体存储器元件的制造方法的图。
图17为示出第二实施形式所涉及的铁电体存储器元件的制造方法的图。
图18为示出第二实施形式所涉及的铁电体存储器元件的制造方法的图。
图19为示出第二实施形式所涉及的铁电体存储器元件的制造方法的图。
图20为示出第二实施形式所涉及的铁电体存储器元件的制造方法的图。
图21为示出第二实施形式所涉及的铁电体存储器元件的制造方法的图。
图22为示出第二实施形式所涉及的铁电体存储器元件的制造方法的图。
图23为示出第二实施形式所涉及的铁电体存储器元件的制造方法的图。
图24为示出第二实施形式所涉及的铁电体存储器元件的制造方法的图。
图25为示出第二实施形式所涉及的铁电体存储器元件的制造方法的图。
图26为示出第二实施形式所涉及的铁电体存储器元件的制造方法的图。
图27为示出实施例2所涉及的样品3的磁滞曲线的图。
图28为示出实施例2所涉及的样品4的磁滞曲线的图。
图29为示出第三实施形式所涉及的铁电体存储器元件的制造方法的图。
图30为示出第三实施形式所涉及的铁电体存储器元件的制造方法的图。
图31为示出第三实施形式所涉及的铁电体存储器元件的制造方法的图。
图32为示出第三实施形式所涉及的铁电体存储器元件的制造方法的图。
图33为示出第三实施形式所涉及的铁电体存储器元件的制造方法的图。
图34为示出第三实施形式所涉及的铁电体存储器元件的制造方法的图。
图35为示出第三实施形式所涉及的铁电体存储器元件的制造方法的图。
图36为示出第三实施形式所涉及的铁电体存储器元件的制造方法的图。
图37为示出第三实施形式所涉及的铁电体存储器元件的制造方法的图。
图38为示出第三实施形式所涉及的铁电体存储器元件的制造方法的图。
图39为示出第三实施形式所涉及的铁电体存储器元件的制造方法的图。
图40为示出第三实施形式所涉及的铁电体存储器元件的制造方法的图。
图41为示出第三实施形式所涉及的铁电体存储器元件及其制造方法的图。
图42为示出实施例3所涉及的样品5的磁滞曲线的图。
图43为示出实施例3所涉及的样品6的磁滞曲线的图。
图44为示出实施例4所涉及的样品7的磁滞曲线的图。
具体实施例方式
下面，参照
本发明的实施形式。
(第一实施形式)图1至图11为本发明的第一实施形式所涉及的铁电体存储器元件的制造方法的示意图。
(1)如图1所示，在基板100上形成插塞101，而在插塞101上形成屏障金属层102以及下部电极120。
首先，在形成开关晶体管的基板100上，由平版印刷工序形成接触孔形成用保护层图案后，由干蚀刻法形成接触孔。由CVD(Chemical Vapor Deposition)法堆积导电膜(例如钨膜)后，由化学机械的研磨将相应导电膜研磨，在接触孔内形成插塞(例如钨插塞)101。此外，基板100包含半导体基板以及其上的层间绝缘层。
其次，在包含插塞101上的区域，将例如氮化钛铝(TiAlN)膜作为屏障金属层102，以溅射法成膜。之后，在屏障金属层102上形成下部电极120。屏障金属层102，介于插塞101和下部电极120之间。另外，下部电极120，可以由单层形成，也可以由多层形成。例如，下部电极120，也可以通过层积铱薄(Ir)膜103以及铂(Pt)膜104形成。
此外，下部电极120，可通过层积例如Pt、Ir、Ir氧化物(IrOx)、Ru、Ru氧化物(RuOx)、SrRu复合氧化物(SrRuOx)等中至少一层来形成，其材质并不限定。另外，作为下部电极120的形成方法，可举出溅射法、真空蒸镀法、CVD法等。
(2)之后，如图2以及图3所示，在下部电极120上形成铁电体膜105以及上部电极106。
首先，在下部电极120上根据自旋法涂布含有铅、钛以及锆的有机溶液，并进行干燥，从而得到前体膜。反复进行该自旋法和干燥的各工序，直到前体膜达到期望膜厚。最后，通过以525℃进行5分钟的氧气退火处理，从而可得到结晶性薄膜铁电体膜(Pb(Zr，Ti)O3)105。其后，在铁电体膜105上，由溅射法使作为上部电极106的铂成膜。上部电极106的材质以及形成法，同下部电极120中的说明。
另外，铁电体膜105的材料，并不限定在上述PZT系列上，而是可以适用PZTN系列、SBT系列、BST系列、BIT系列、BLT系列的任意一个。另外，对于铁电体膜105的形成方法，可适用例如溶液涂布法(包括溶胶凝胶法、MOD(Metal Organic Decomposition)法等)、溅射法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法等各种方法。
(3)之后，如图4所示，在上部电极106上形成第一氢屏障膜107。第一氢屏障膜107，通过适当调整成膜条件来形成，以便使其具有牵引应力。
作为第一氢屏障膜107的材料，可以举例为氧化铝(AlOx)膜。或者，第一氢屏障膜107的材料，也可以是包含钛、铪、锆、镁或钽中任意至少一个元素的氧化物。根据这些材料，显示出优良的氢屏障膜功能，因此，具有可降低氢屏障膜厚的效果。第一氢屏障膜107，可以由CVD法或溅射法成膜。例如，可以适用原子层堆积法(ALCVDAtomic-Layer CVD)。此时，作为供给原料可以使用各种有机铝。例如，可以优选三甲铝(TMA)。作为氧化剂可以使用臭氧(O3)。此外，根据CVD法，不仅可以实现氢屏障膜的高密度化，并且阶梯覆盖特性也优良，因此，可防止例如还原性元素从铁电体电容器侧壁浸入。
第一氢屏障膜107，也可以由与上部电极106相同的成膜方法形成。例如，上部电极106以及第一氢屏障膜107，可以由溅射法形成。据此，在溅射成膜上部电极106后，可不通风而连续使第一氢屏障膜107成膜，因此，可防止在上部电极106成膜后，在上部电极106表面上吸着水分或其他有机分子等可以成为氢产生源的分子。
(4)其次，如图5所示，通过对第一氢屏障膜107、上部电极106、铁电体膜105、下部电极120以及屏障金属层102制作图案，形成铁电体电容器130。铁电体电容器130，形成在插塞101上。制作图案采用平版印刷技术(lithography)，可由干蚀刻法进行。之后，再次在氧气氛围中进行675℃-5分钟的退火处理。
(5)其次，如图6以及图7所示，形成第二氢屏障膜108从而覆盖铁电体电容器130。第二氢屏障膜108，通过适当调整成膜条件来形成，以便使其具有牵引应力。
详细地，形成第二氢屏障膜108，使其覆盖铁电体电容器130上的第一氢屏障膜107、铁电体电容器130的侧壁、以及基板100。即，在铁电体电容器130(即，上部电极106)的上方，层叠而形成第一氢屏障膜107、以及第二氢屏障膜108；在铁电体电容器130的侧壁上，只形成第二氢屏障膜108。由此，可使氢屏障膜中铁电体电容器130上面的膜厚，相对比氢屏障膜中铁电体电容器130的侧壁膜厚大。
第二氢屏障膜108的材料，可适用于第一氢屏障膜107的说明，可以与第一氢屏障膜107是相同材料，也可以是不同材料。另外，对于第二氢屏障膜108的成膜方法，与对第一氢屏障膜107所说明的相同，可以是与第一氢屏障膜107相同的成膜方法(例如两者皆为ALCVD法)，也可以是不相同的成膜方法(例如，第一氢屏障膜溅射法，第二氢屏障膜ALCVD法)。
此外，如图7所示，第二氢屏障膜108，以期望大小制作图案。
(6)之后，如图8以及图9所示，形成层间绝缘膜109，而在层间绝缘膜109上形成接触孔111。
作为层间绝缘膜109，例如可以由等离子体化学气相沉积法，堆积TEOS(Tetraethylorthosilicate)-SiO2膜。接触孔111，用于得到与铁电体薄膜电容器的上部电极106的电接触，例如可以由干蚀刻法形成。之后，加热基板100。其目的是释放出层间绝缘膜109中含有的水分。层间绝缘膜109为臭氧TEOS-SiO2膜时，优选以铁电体电容器130形成后的退火条件加热。例如，可以以675℃在氧气氛围中进行5分钟的热处理。另外，层间绝缘膜109为等离子体TEOS-SiO2膜时，水分含有量比臭氧TEOS-SiO2膜少，因此，处理温度可以低于铁电体电容器130后的退火温度。该加热目的不是为了水分的放出，而是恢复加在铁电体电容器130上的等离子体损伤。
(7)之后，如图10以及图11所示，在包含接触孔111的内面的区域上形成导电膜110。
导电膜110，可以由溅射法成膜。导电膜110的材料具有导电性即可。在后续工序中，需要进行高温热处理时，导电膜110优选由热、化学稳定的贵金属(例如Pt，Ir或这些的氧化物)形成。导电膜110可以由贵金属的层叠膜形成。在后续工序中不需要热处理时，可以由铝或氮化钛等形成导电膜110。之后，如图11所示，对导电膜110制作图案。
由此，可制造具有铁电体电容器130的铁电体存储器元件。该铁电体存储器元件，包括基板100、插塞101、铁电体电容器130、第一氢屏障膜107、以及第二氢屏障膜108。在氢屏障膜(第一氢屏障膜107、以及第二氢屏障膜108)中，设置在上部电极106上方部分的膜厚，比设置在铁电体电容器130的侧壁部分的膜厚厚(例如2倍或4倍左右)。
下面，对本实施形式的实施例进行说明。
实施例11-1.样品样品1是根据上述制造方法得到的。详细地，作为第一氢屏障膜107，由ALCVD法以60nm的膜厚成膜AlOx。另外，作为第二氢屏障膜108，由ALCVD法以20nm的膜厚成膜AlOx。根据ALCVD法的成膜条件，如同表1所示。
表1
另外，在第一氢屏障膜107、以及第二氢屏障膜108成膜中，反复进行(1)O3供给工序、(2)O3清除工序、(3)TMA供给工序、(4)TMA清除工序的一系列工序，直到达到需要的膜厚。(1)～(4)工序，任何一个都是脉冲状的供给，各脉冲时间如同表2所示。
表2 另一方面，为了比较，用现有方法制造了样品2。即，在上述样品的制造工序中，省略第一氢屏障膜107的形成，作为第二氢屏障膜由ALCVD法以80nm成膜AlOx膜。由此得到的样品2，除了未形成第一氢屏障膜之外，具有与样品1相同的元件结构。
1-2.特性评价在此，比较用各种制造方法得到的存储器元件的特性。在此，关注铁电体薄膜电容器的铁电体特性。在上下电极之间施加适当的交流电压时，在上下电极上被感应依赖于施加电压大小和方向的一定量电荷。为了观察这些，以横轴为施加电压、纵轴为电荷量来绘图，从而可得到因极化翻转引起的铁电体特有的磁滞曲线。电压为0时的极化量被称为残留极化量，该值越大电荷量即信号越大，有利于读出。
图12(A)至图12(C)为示出本实施例所涉及的样品1中铁电体电容器的磁滞曲线的图。分别示出了铁电体电容器大小为1μm角、10μm角、100μm角。图13(A)至图13(C)为示出现有的样品2中铁电体电容器的磁滞曲线的图。分别示出了铁电体电容器大小为1μm角、10μm角、100μm角。
从各图可知，在样品1中，得到了不受电容器大小影响的磁滞曲线，其具有良好角型性且表示大的残留极化量。另一方面，在样品2中，电容器大小大时，得到了与样品1相同的铁电体特性，但随着电容器大小变小，磁滞曲线形状歪曲，从而残留极化量变小。可明确的是，因样品1和样品2的元件结构的不同，在电容器特性上显示出大的特性差。
如上所述，样品1以及样品2的结构上的差别，仅是设置在铁电体电容器侧壁上的AlOx的氢屏障膜的膜厚。假设该点在铁电体电容器侧壁中给铁电体特性带来某种影响时，与在样品2中特别是随着铁电体大小变小而特性降低有密切关联。
在此，检测由ALCVD法成膜的AlOx膜的应力，得到了图14所示的结果。上述样品2中由ALCVD法成膜的氢屏障膜(AlOx膜)上，被施加了牵引应力，根据图14，氢屏障膜的膜厚增加的同时牵引应力也将单调增加。参照图15(A)以及图15(B)说明该点对铁电体电容器的铁电体特性的影响。
图15(A)为未形成氢屏障膜时的铁电体电容器的极化矢量(实线矢量)示意图。另外，图15(B)为根据本实施例形成第一氢屏障膜107、以及第二氢屏障膜108时的铁电体电容器的极化矢量(实线矢量)的示意图。此外，在图15(B)中，虚线矢量示出了因氢屏障膜而产生的应力。
铁电体膜105的结晶结构为正方晶，其极化轴为<001>。但是，如图15(A)所示，通常，铁电体膜105被(111)配向，因此，极化矢量向与相对于基板面的法线方向(Y方向)成一定角度的斜向延伸。此外，该极化矢量的大小(详细地为Y方向成分的大小)将决定出现在电极上的电荷量大小，因此，其举动极其重要。
参照图15(B)将考察本实施例中极化矢量。
首先，注意铁电体膜105中上部电极106附近。在上部电极106上成膜的第一氢屏障膜107、以及第二氢屏障膜108(AlOx膜)，由于具有牵引应力，因此，在与此相连的上部电极106以及铁电体膜105上施加相反的压缩应力。该压缩应力，使铁电体膜105的极化矢量向相对于基板面的法线方向，因此，极化矢量中基板面垂直成分(Y方向成分)大小将增加。从而，电极上出现的电荷量将变大，因此，以读出余量(margin)的观点看是有利的。
另一方面，注意铁电体膜105侧壁时，此时与上部电极106附近的现象相反。在铁电体膜105上成膜的第二氢屏障膜108(AlOx膜)，由于具有牵引应力，因此，与此相连的铁电体膜105上施加相反的压缩应力。该压缩应力，使铁电体膜105的极化矢量向相对于基板面的水平方向，因此，极化矢量中基板面垂直成分(Y方向成分)大小将减少。这将引起出现在电极上的信号电荷量的降低。
即，被覆盖在铁电体电容器上的AlOx氢屏障膜具有牵引应力时，在铁电体膜的上部电极附近，分级矢量将“站立”，因此电荷量增加；但在铁电体膜的侧壁，分级矢量将“躺下”，因此电荷量减少。
从而，以均匀的膜厚形成氢屏障膜时，铁电体电容器大小越变小，铁电体膜侧壁的极化损耗越显著显现，从而劣化磁滞特性。这与样品2中测定的磁滞特性的电容器大小依赖性一致。即，由堆积在铁电体膜侧壁上的AlOx氢屏障膜的牵引应力，特别是铁电体电容器侧壁中将产生大的信号电荷的损耗。
另一方面，样品1中，在铁电体电容器的侧壁上配置了AlOx氢屏障膜。但是，与样品2相比，其厚度为1/4(样品1＝20nm、样品2＝80nm)。施加在铁电体膜上的应力，与AlOx氢屏障膜的厚度成比例，因此，压缩应力将变小(1/4左右)，其结果，不至于影响极化矢量的方向，将不产生信号电荷的损耗。即，本实施例中，将不发生电容器大小依赖性，从而即使将铁电体电容器微细化，也可得到充分的铁电体特性。相反，将电容器大小越微细化，本实施例所涉及的铁电体电容器的铁电体特性将越优良。
(第二实施形式)图16至图26为本发明第二实施形式所涉及的铁电体存储器元件的制造方法的示意图。在本实施形式中，分为上部电极206的制作图案工序、铁电体膜204、下部电极220以及屏障金属层202的多个制作图案工序来进行。
(1)如图16所示，在基板200上形成插塞201，在插塞201上形成屏障金属层202以及下部电极220。其详细情况如同第一实施形式中所说明。此外，下部电极220，可通过层叠铱薄(Ir)膜203以及铂(Pt)膜204来形成。
(2)其次，如图17至图19所示，在下部电极220上形成铁电体膜205以及上部电极206。
铁电体膜205以及上部电极206的材料以及成膜方法，如同第一实施形式中所说明。但是，在本实施形式中，通过保护层掩模使上部电极206图案形成为期望图案。上部电极206，在后续工序中以小于被以期望图案形成的铁电体膜205的平面形状形成。即，在上部电极206，以避开制作图案后的铁电体膜205的外周端部(例如外周端部的全周)的形状形成。
(3)下面，如图20所示，在上部电极206及其周围的铁电体膜205上，形成第一氢屏障膜207。第一氢屏障膜207，通过适当调整成膜条件来形成，以便使其具有牵引应力。
第一氢屏障膜207，例如将氧化铝(AlOx)膜由原子层堆积法形成。作为供给原料，可以使用各种有机铝(例如三甲铝(TMA))。作为氧化剂，可使用臭氧(O3)。
此外，本实施形式中，第一氢屏障膜207的材料或成膜方法也并不限定。例如，第一氢屏障膜207可以与上部电极206同样，例如由溅射法形成。
(4)其次，如图21所示，通过对第一氢屏障膜207、铁电体膜205、下部电极220以及屏障金属层202制作图案，将形成铁电体电容器230。
铁电体电容器230，形成在插塞201上。可以用平版印刷技术的干蚀刻法进行图案制作。之后，再次在氧气氛围中进行675℃-5分钟的退火处理。此外，第一氢屏障膜207、铁电体膜205、下部电极220以及屏障金属层202，形成得其平面形状比上部电极206大。
(5)其次，如图22所示，形成第二氢屏障膜208，使其覆盖铁电体电容器230。第二氢屏障膜208，通过适当调整成膜条件来形成，以便使其具有牵引应力。
详细地，形成第二氢屏障膜208使其覆盖铁电体电容器230上的第一氢屏障膜207、铁电体电容器230的侧壁、以及基板200。即，在铁电体电容器230(例如上部电极206)的上方，层叠形成第一氢屏障膜207、以及第二氢屏障膜208，在铁电体电容器230侧壁上，只形成第二氢屏障膜208。由此，可使氢屏障膜中铁电体电容器230的上面膜厚，相对比氢屏障膜中铁电体电容器230侧壁的膜厚厚。
第二氢屏障膜208的材料，可适用第一氢屏障膜207的说明，可以是与第一氢屏障膜207相同材料，也可以是不同材料。另外，对于第二氢屏障膜208的成膜方法，如同对第一氢屏障膜207所说明，可以是与第一氢屏障膜207相同的成膜方法(例如，两者都为ALCVD法)，也可以是不同成膜方法(例如，第一氢屏障膜溅射法，第二氢屏障膜ALCVD法)。
(6)其次，如图23以及图24所示，形成层间绝缘膜209，在层间绝缘膜209上形成接触孔211。
作为层间绝缘层209，例如可以由等离子体化学气相沉积法，堆积TEOS(Tetraethylorthosilicate)-SiO2膜。接触孔211，例如可由干蚀刻法形成。此外，其后加热基板200，如同第一实施形式中所说明。
(7)其次，如图25以及图26所示，在包含接触孔211内面的区域上形成导电膜210。导电膜210由溅射法成膜，之后制作图案。导电膜210的材料具有导电性即可，可适用第一实施形式所说明的内容。
由此，可制造具有铁电体电容器230的铁电体存储器元件。该铁电体存储器元件，包含基板200、插塞201、铁电体电容器230、第一氢屏障膜207、以及第二氢屏障膜208。上部电极206的平面形状，比铁电体膜205的平面形状小。在氢屏障膜(第一氢屏障膜207、以及第二氢屏障膜208)中，设置在上部电极206上方的部分的膜厚比设置在铁电体电容器230侧壁的部分的膜厚厚(例如，2倍或4倍左右)。
下面，对本实施形式的实施例进行说明。
实施例22-1.样品样品3可由上述制造方法得到。详细地，作为第一氢屏障膜207由ALCVD法以60nm膜厚成膜AlOx膜。另外，作为第二氢屏障膜208由ALCVD法以20nm膜厚成膜AlOx膜。由ALCVD法的成膜条件的详细说明，可适用实施例1的说明。
另一方面，为了比较用现有方法制造样品4。即，在上述样品的制造工序中，省略第一氢屏障膜207的形成，作为第二氢屏障膜由ALCVD法以80nm成膜AlOx膜。由此得到的样品4，除了未形成第一氢屏障膜之外，具有与样品3相同的元件结构。
2-2.特性评价在此，比较以各种制造方法得到的存储器元件的特性。在此，关注铁电体薄膜电容器的铁电体特性。在上下电极上施加适当的交流电压时，在上下电极上被感应依赖于施加电压大小和方向的一定量电荷。为了观察这些，以横轴为施加电压、纵轴为电荷量来绘图，从而可得到因极化翻转引起的铁电体特有的磁滞曲线。电压为0时的极化量被称为残留极化量，该值越大电荷量即信号越大，有利于读出。
图27为示出本实施例所涉及的样品3中铁电体电容器的磁滞曲线的图。图28为示出现有技术所涉及的样品4中铁电体电容器的磁滞曲线的图。
从各图可知，在样品3中，得到了具有良好角型性且示出大的残留极化量的磁滞曲线，而在样品4中，磁滞曲线形状歪曲，从而残留极化量变小。可明确的是，因样品3和样品4的元件形成过程的不同，在配线后的电容器特性上显示出大的特性差。
除了实施例1的考察，还将考虑以下内容。
在铁电体电容器的蚀刻中，通常使用保护层掩模。在此，为了使铁电体膜、下部电极以及屏障膜形成图案，将形成期望形状的保护层掩模。制作图案后，需要除去该保护层掩模，由此常常将引起灰化(ashing)。在灰化工序中，例如使用氮气或氧化等离子体、水或甲醇等。但是，这些分子被等离子化的过程、或与保护层反应的过程中产生的水分子，在保护层除去后到达至上部电极时，在此分解并作为活性化的氢自由基浸入铁电体膜。当发生这种现象时，特别是在上部电极和铁电体层间的界面中，铁电体膜被还原，从而其电气特性显著劣化。另外，作为上部电极使用的铂等贵金属或铁电体材料的蚀刻中，作为腐蚀剂使用含有氟的分子。这些分子也进入保护层中，因此，在保护层灰化阶段中被释放。氟原子也是具有强还原作用的元素，因此，与氢同样，还原铁电体膜，使其特性也显著劣化。铁电体膜的结晶性被还原作用打乱时，在后续工序中进行热处理也难以恢复。另外，作为层间绝缘膜，在铁电体电容器上堆积TEOS-SiO2膜时，在该成膜过程中产生的氢将从上部电极侧浸入时，与上述相同，特别是在上部电极和铁电体膜的界面中还原铁电体膜，从而显著损坏其电气特性。样品4中产生大的特性劣化是，铁电体电容器蚀刻后的保护层掩模的灰化、以及作为层间绝缘膜的TEOS-SiO2膜堆积而引起的氢损伤所导致。
另一方面，在样品3中，制作图案形成铁电体电容器的上部电极后，形成第一氢屏障膜207。由此，在蚀刻铁电体膜205、下部电极220以及屏障金属层202后进行的保护层掩模的灰化氛围中，可防止还原性元素到达至上部电极。另外，在形成铁电体电容器230后，为了覆盖第二氢屏障膜208，在上部电极206上形成比电容器侧壁厚的氢屏障膜。从而，可完全防止形成层间绝缘膜209时产生的氢气从上部电极206侧浸入铁电体膜205中。其结果，如图27所示，可以得到无氢损伤的优良铁电体特性。
2-3.特性评价还有，比较在本实施例中得到的样品3和上述实施例1中样品1的铁电体特性。比较图12(A)至图12(C)(样品1)、以及图27(样品3)的磁滞曲线特性，在样品3中得到的磁滞曲线整体上其角型性良好，从而显示出了良好的磁滞曲线特性。
在样品1中，采用由设置在上部电极106上的掩模，一起蚀刻上部电极106、铁电体膜105、下部电极层120以及屏障金属层102的方法。而在本实施例的样品3中，先只对上部电极206制作图案后，以比这大的面积蚀刻铁电体膜205、下部电极膜220以及屏障金属层202。此时，与样品1相同，在铁电体膜205的侧壁上产生蚀刻损伤，但是对铁电体电容器230的电气特性有影响的是，在铁电体膜205中的夹在上部电极206和下部电极220的部分，因此，铁电体膜205的侧壁的损伤部分不会对铁电体电容器230的电气特性产生影响。因此，蚀刻损伤，是指因蚀刻引起的损伤，意味着通过暴露在蚀刻气体使结晶性混乱，从而无法得到原有铁电体特性。在该蚀刻损伤部分中，主要缺损的是挥发性元素，从而化学结合变得不稳定。这样的损伤部分，容易被后续工序中产生的氢或水分还原从而形成低介电常数层，其结果引起铁电体电容器的电气特性的劣化。由此，本实施例中的样品3的元件形成工艺及元件结构，对提高铁电体电容器的工艺耐性极为有效。
(第三实施形式)图29至图41为本发明第三实施形式所涉及的铁电体存储器元件的制造方法的示意图。在本实施形式中，除了第一氢屏障膜307、以及第二氢屏障膜308，还形成第三氢屏障膜309。
(1)如图29所示，在基板300上形成插塞301，在插塞301上形成屏障金属层302以及下部电极320。其详细情况如同第一实施形式中所说明。此外，下部电极320，可通过层叠铱薄(Ir)膜303以及铂(Pt)膜304来形成。
(2)其次，如图30以及图3 1所示，在下部电极320上形成铁电体膜305以及上部电极306。铁电体膜305以及上部电极306的材料以及成膜方法，如同第一实施形式中所说明。
(3)下面，如图32所示，在上部电极306上形成第一氢屏障膜307。第一氢屏障膜307，通过适当调整成膜条件来形成，以便使其具有牵引应力。
第一氢屏障膜307，例如可由原子层堆积法形成氧化铝(AlOx)膜。作为供给原料，可以使用各种有机铝(例如三甲铝(TMA))。作为氧化剂，可使用臭氧(O3)。
此外，本实施形式中，第一氢屏障膜307的材料或成膜方法也并未限定。例如，第一氢屏障膜307可以与上部电极306同样，例如由溅射法形成。
(4)其次，如图33所示，使第一氢屏障膜307以及上部电极306以期望图案制作图案。第一氢屏障膜307以及上部电极306，在后续工序中以小于被以期望图案制作的铁电体膜305的平面形状形成。即，在第一氢屏障膜307以及上部电极306，以避开制作图案后的铁电体膜305的外周端部(例如外周端部的全周)的形状形成。
(5-1)其次，如图34所示，在第一氢屏障膜307及其周围的铁电体膜305上，形成第二氢屏障膜308。即，在上部电极306上，层叠第一氢屏障膜307、以及第二氢屏障膜308而形成。第二氢屏障膜308，通过适当调整成膜条件来形成，以便使其具有牵引应力。
第二氢屏障膜308的材料，可适用第一氢屏障膜307的说明，可以是与第一氢屏障膜307相同材料，也可以是不同材料。另外，对于第二氢屏障膜308的成膜方法，如同对第一氢屏障膜307所说明，可以是与第一氢屏障膜307相同的成膜方法(例如，两者都为ALCVD法)，也可以是不同成膜方法(例如，第一氢屏障膜溅射法，第二氢屏障膜ALCVD法)。
(5-2)其次，如图35所示，使第二氢屏障膜308以及铁电体膜305以期望图案制作图案。图案制作，适用平版印刷技术，通过干蚀刻法进行。第二氢屏障膜308以及铁电体膜305，形成得其平面形状比上部电极306以及第一氢屏障膜307大。
(5-3)其次，如图36所示，通过对剩余的下部电极320以及屏障金属层302制作图案，形成铁电体电容器330。
铁电体电容器330，形成在插塞301上。图案制作，适用平版印刷技术，通过干蚀刻法进行。之后，再次在氧气氛围中进行675℃-5分钟的退火处理。此外，下部电极320以及屏障金属层302，形成得其平面形状比铁电体膜305大。
(5-4)其次，如图37所示，形成第三氢屏障膜309从而覆盖铁电体电容器330。第三氢屏障膜309，通过适当调整成膜条件来形成，以便使其具有牵引应力。
详细地，形成第三氢屏障膜309，从而覆盖铁电体电容器330上的第一氢屏障膜307、以及第二氢屏障膜308、铁电体电容器330的侧壁、以及基板300。即，在铁电体电容器330(例如上部电极306)的上方，层叠形成第一至第三氢屏障膜307、308、309；在下部电极320以及屏障金属层302的侧壁上，只形成第三氢屏障膜309。另外，在上部电极306以及铁电体膜305的侧壁上，形成第二氢屏障膜308和第三氢屏障膜309。由此，可使氢屏障膜中铁电体电容器330上面的膜厚，相对比氢屏障膜中铁电体电容器330的侧壁膜厚厚。
第三氢屏障膜309的材料及成膜方法，可适用于第一氢屏障膜307的说明。关于材料，第一至第三氢屏障膜307、308、309可以都是相同材料，也可以是其中一个不同于其他材料，也可以全部各自由不同材料形成。对于成膜方法，第一至第三氢屏障膜307、308、309中可以全部都是相同成膜方法(例如三者皆为ALCVD法)，也可以是其中一个不同于其他成膜方法。作为后者的例子，第一氢屏障膜307可以由溅射法形成，第二氢屏障膜308、以及第三氢屏障膜309可以由ALCVD法形成。或者，作为另一例，第二氢屏障膜308、以及第三氢屏障膜309可以由溅射法形成，第一氢屏障膜307可以由ALCVD法形成。
(6)其次，如图38以及图39所示，形成层间绝缘膜310，而在层间绝缘膜310上形成接触孔311。
作为层间绝缘膜310，例如可以由等离子体化学气相沉积法，堆积TEOS(Tetraethylorthosilicate)-SiO2膜。接触孔311，例如可以由干蚀刻法形成。之后，加热基板300，如同第一实施形式所说明。
(7)之后，如图40以及图41所示，在包含接触孔311的内面的区域形成导电膜312。导电膜312由溅射法成膜，之后制作图案。导电膜312的材料具有导电性即可，可适用第一实施形式中所说明的内容。
由此，可制造具有铁电体电容器330的铁电体存储器元件。该铁电体存储器元件，包括基板300、插塞301、铁电体电容器330、第一至第三氢屏障膜307、308、309。上部电极306的平面形状比铁电体膜305的平面形状小。还有，铁电体膜305的平面形状比下部电极320的平面形状小。在氢屏障膜(第一至第三氢屏障膜307、308、309)中，设置在上部电极306上方的部分的膜厚，比设置在铁电体电容器330的侧壁的部分的膜厚厚(例如2倍或4倍左右)。
下面，对本实施形式的实施例进行说明。
实施例33-1.样品样品5可由上述制造方法得到。详细地，作为第一氢屏障膜307，由ALCVD法以60nm膜厚成膜AlOx膜；作为第二氢屏障膜308，由ALCVD法以10nm膜厚成膜AlOx膜；作为第三氢屏障膜309，由ALCVD法以10nm膜厚成膜。由ALCVD法的成膜条件的详细说明，可适用实施例1的说明。
另一方面，为了比较，由现有方法制造了样品6。即，在上述样品6的制造工序中，省略了第一氢屏障膜307、以及第二氢屏障膜308的形成；在样品5中，只使相当于第三氢屏障膜309的氢屏障膜，由ALCVD法以80nm形成。由此得到的样品6，除了未形成第一氢屏障膜307和第二氢屏障膜308之外，具有与样品5相同的元件结构。
3-2.特性评价比较以各种制造方法得到的存储器元件的特性。在此，关注铁电体薄膜电容器的铁电体特性。在上下电极之间施加适当的交流电压时，在上下电极上被感应依赖于施加电压大小和方向的一定量电荷。为了观察这些，以横轴为施加电压、纵轴为电荷量绘图，从而可得到因极化翻转引起的铁电体特有的磁滞曲线。电压为0时的极化量被称为残留极化量，该值越大电荷量即信号越大，有利于读出。
图42为示出本实施例所涉及的样品5中铁电体电容器的磁滞曲线的图。图43为示出现有技术所涉及的样品6中铁电体电容器的磁滞曲线的图。
从各图可知，在样品5中，得到了角型性良好且表示大残留极化量的磁滞曲线，而在样品6中，磁滞曲线形状歪曲，残留极化量变小。可明确的是，因样品5和样品6的元件形成过程的不同，在配线后的电容器特性上显示出大的特性差。
样品6中产生铁电体特性的大的劣化，认为是由于铁电体电容器蚀刻后的保护层掩模的灰化、以及由层间绝缘膜TEOS-SiO2膜层叠引起的氢损伤。详细地，如同在实施例2中所说明。
另一方面，在本实施例中，在形成铁电体电容器之际，作为第一图案制作工序形成了上部电极306，作为第二图案制作工序形成了铁电体膜305，作为第三图案制作工序形成了下部电极320以及屏障金属层302。即，在样品5中，按第一至第三图案制作工序的顺序进行3阶段的蚀刻。首先，在第一图案制作工序中，在对上部电极306制作图案之前，在上部电极306上预先形成第一氢屏障膜307。为此，在对上部电极306制作图案后的保护层灰化工序中，可防止氢向上部电极306浸入。另外，在第二图案制作工序中，在对铁电体膜305制作图案之前，在铁电体膜305上预先形成第二氢屏障膜307。为此，在对铁电体膜305制作图案后的保护层灰化工序中，可防止氢到达至铁电体膜305和上部电极306的界面。还有，在第三图案制作工序中，在对下部电极320以及屏障金属层302制作图案之前，在下部电极320上预先形成第三氢屏障膜309。为此，在下部电极320以及屏障金属层302制作图案后的保护层灰化工序中，多个氢屏障膜已经形成在上部电极306以及铁电体膜305上，因此，氢不会到达至上部电极306和铁电体膜305的界面上。还有，在层叠层间绝缘膜310的阶段中，在铁电体电容器330的上部电极306上，形成比样品6更厚的氢屏障膜(第一至第三氢屏障膜307、308、309)，因此，可完全防止氢特别从上部电极306侧向铁电体膜305浸入。其结果，如图42所示，可以得到无氢损伤的优良的铁电体特性。
实施例44-1.样品在上述实施例3的样品5中，第一氢屏障膜307、第二氢屏障膜308以及第三氢屏障膜309都使用了ALCVD法。另外，作为供给原料使用了三甲铝(TMA)，作为氧化剂使用了臭氧。
另一方面，为了比较，作为氧化剂，代替臭氧而使用了水(H2O)来形成了样品7。其他条件与样品5相同。
4-2.特性评价为了调查由此得到的样品7的铁电体特性，测定了磁滞曲线，从而可得到如图44所示的结果。与图42相比可知，特性明显劣化。水和臭氧都对于TMA作为氧化剂来作用，而根据氧化剂的不同，电容器特性显示出大的差异。
在基板表面上以吸着TMA的状态供给了水分子时，与铝原子结合的甲基(CH3)与水分子反应，引起配位体的交换，而变为OH基。在表面的甲基全部反应而饱和后，未反应的水分子成为剩余分子从而残留在膜中，并向PZT电容器侧扩散。H2O浸透至铁电体(PZT)时，其绝缘特性或铁电体特性将受损。从而，在本实施例中，由于TMA氧化所需量以上的水分子被提供给AlOx的成膜工序中，因此，进入PZT的水分子引起PZT电容器的特性劣化(结晶性劣化)。
另一方面，如实施例3的样品5，在TMA氧化中使用了臭氧时，将引起下面的反应。首先，在基板上以吸着TMA的状态提供了臭氧时，与铝原子结合的甲基由于完全的燃烧反应被分解为二氧化碳(CO2)和水(H2O)。这些副产物中，水分子与未反应的甲基作用，与上述同样地生成OH基。水分子是在反应过程中生成，并在TMA的配位体交换反应中被消耗掉，因此，向AlOx膜中的残留量极其少，或几乎是不存在。从而，不至于产生如本实施例中所产生的PZT电容器的特性劣化。可明确的是，作为TMA的氧化剂使用臭氧，对维持铁电体电容器的特性极为有效。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
符号说明100基板、101插塞、102屏障金属层、105铁电体膜、106上部电极、107第一氢屏障膜、108第二氢屏障膜、109层间绝缘膜、110导电膜、111接触孔、120下部电极、130铁电体电容器、200基板、201插塞、202屏障金属层、205铁电体膜、206部电极、207第一氢屏障膜、208第二氢屏障膜、209层间绝缘膜、210导电膜、211接触孔、220下部电极、230铁电体电容器、300基板、301插塞、302屏障金属层、305铁电体膜、306上部电极、307第一氢屏障膜、308第二氢屏障膜、309第三轻屏障膜、310层间绝缘膜、311接触孔、312导电膜、320下部电极、330铁电体电容器
权利要求
1.一种铁电体存储器元件，包括基板；铁电体电容器，形成在所述基板的上方，包括下部电极、铁电体膜以及上部电极；氢屏障膜，覆盖所述铁电体电容器而设置；层间绝缘膜，设置在所述氢屏障膜的上方；所述氢屏障膜中设置在所述上部电极的上方的部分的膜厚，比所述氢屏障膜中设置在所述铁电体电容器的侧壁的部分的膜厚厚。
2.根据权利要求1所述的铁电体存储器元件，其中，所述铁电体膜的表面面积，比所述铁电体膜和所述上部电极间的界面面积大。
3.根据权利要求1所述的铁电体存储器元件，所述氢屏障膜包括第一氢屏障膜，设置在所述上部电极的上方；第二氢屏障膜，设置在包含所述第一氢屏障膜的上方以及所述铁电体电容器侧壁的区域。
4.根据权利要求2所述的铁电体存储器元件，所述氢屏障膜包括第一氢屏障膜，设置在所述上部电极的上方；第二氢屏障膜，设置在所述第一氢屏障膜以及所述铁电体膜的上方；第三氢屏障膜，设置在包含所述第二氢屏障膜的上方以及所述铁电体电容器侧壁的区域。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的铁电体存储器元件，其中，所述氢屏障膜由AL CVD(Atomic-Layer CVD)法形成。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的铁电体存储器元件，其中，所述氢屏障膜是包括铝、钛、铪、锆、镁或钽中任意至少一个元素的氧化物。
7.一种铁电体存储器元件的制造方法，其中包括形成氢屏障膜的步骤，所述氢屏障膜覆盖包含下部电极、铁电体膜以及上部电极的铁电体电容器，所述氢屏障膜中设置在所述上部电极上方的部分为多层，以使所述氢屏障膜中设置在所述上部电极的上方的部分的膜厚，比所述氢屏障膜中设置在所述铁电体电容器的侧壁的部分的膜厚厚。
8.一种铁电体存储器元件的制造方法，包括如下步骤(a)在基板的上方依次层叠形成下部电极、铁电体膜以及上部电极；(b)在所述上部电极的上方形成第一氢屏障膜；(c)对所述第一氢屏障膜、所述上部电极、所述铁电体膜以及所述下部电极制作图案，形成铁电体电容器；(d)形成覆盖所述铁电体电容器的第二氢屏障膜。
9.一种铁电体存储器元件的制造方法，包括如下步骤(a)在基板的上方依次层叠形成下部电极、铁电体膜以及上部电极；(b)对所述上部电极制作图案；(c)在所述上部电极以及所述铁电体膜的上方形成第一氢屏障膜；(d)对所述第一氢屏障膜、所述铁电体膜以及所述下部电极制作图案，以使具有比所述上部电极大的面积，从而形成铁电体电容器；(e)形成覆盖所述铁电体电容器的第二氢屏障膜。
10.一种铁电体存储器元件的制造方法，包括如下步骤(a)在基板的上方依次层叠形成下部电极、铁电体膜以及上部电极；(b)在所述上部电极的上方形成第一氢屏障膜；(c)对所述第一氢屏障膜以及所述上部电极制作图案；(d)在所述第一氢屏障膜以及所述铁电体膜的上方形成第二氢屏障膜；(e)对所述第二氢屏障膜、所述铁电体膜以及所述下部电极制作图案，以使具有比所述上部电极大的面积，从而形成铁电体电容器；(f)形成覆盖所述铁电体电容器的第三氢屏障膜。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的铁电体存储器元件的制造方法，其中，通过与所述上部电极相同的形成方法形成所述第一氢屏障膜。
12.根据权利要求7至10中任一项所述的铁电体存储器元件的制造方法，其中，通过溅射法形成至少一个所述氢屏障膜。
13.根据权利要求7至10中任一项所述的铁电体存储器元件的制造方法，其中，通过AL CVD(Atomic-Layer CVD)法形成至少一个所述氢屏障膜。
14.根据权利要求13所述的铁电体存储器元件的制造方法，在所述ALCVD法中，作为被提供的金属元素的氧化剂使用臭氧。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种铁电体存储器元件，其在电容器制造阶段中，可抑制在上电极和铁电体的界面上产生损伤。本发明的目的还在于提供一种铁电体存储器元件的制造方法，其在电容器制造阶段中，抑制在上电极和铁电体的界面上产生损伤。本发明的铁电体存储器元件，包括基板(100)；铁电体电容器(130)，其形成在基板(100)的上方，包括下部电极(120)、铁电体膜(105)以及上部电极(106)；氢屏障膜(107、108)，覆盖铁电体电容器(130)而设置；层间绝缘膜(109)，设置在氢屏障膜(107、108)的上方。氢屏障膜(107、108)中设置在上部电极(106)的上方部分的膜厚，比氢屏障膜(107、108)中设置在铁电体电容器(130)的侧壁部分的膜厚厚。
文档编号H01L27/108GK1674287SQ200510056930
公开日2005年9月28日 申请日期2005年3月23日 优先权日2004年3月24日
发明者田村博明, 田川辉男 申请人:精工爱普生株式会社