专利名称：一种半导体器件及制造该半导体器件的方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体器件及制造该半导体器件的方法。特别是涉及一种带有金属氧化物绝缘电容器的半导体集成电路及生产这种集成电路的方法。
在这以前，由于金属氧化物电介质具有离好的绝缘性能及铁电特性，它曾被用作为半导体存储器件中的电容绝缘膜。例如，该金属氧化物电介质中可能含有一个铋氧化物SrBi2Ta2O9层或钛锆酸盐(Pb(Ti，Zr)O3)层以表现出铁电性。如果该金属氧化物被暴露于还原环境中，则在氧化物的离子被分离出来时，结晶化的金属离子被还原，这样就会在该电介质中形成氧化物的缺陷。结果该金属氧化物电介质的各种性能就下降了(例如，泄漏电流增大、顽磁性能退化等)。相应地，当要把一个带有金属氧化物电介质的电容器安装于一块硅的集成电路上时，则在该集成电路的制造工程中要尽可能防止电容器暴露于还原气氛中。
而且应该使用不易氧化的贵金属或隋性金属(如铂(Pt))作为该带有金属氧化物电介质的电容器的电极。因此，必须小心地防止这种形成电容电极的金属与电连接到该电容电极的金属线路之间的反应。如果这两种金属之间发生反应则该电容器的性能就会变坏。
为了更好地理解上述的概念，并且进一步理解本发明的优点，下面介绍三个常规的实例。
第一个常规实例公开于1996年11月的固体电路IEEE杂志，第31卷，第11号中H.Kokie等的《一种带有非驱动单元板线写/读电路的60纳秒1兆字节的永久性铁电存储器》中。
图19到26说明该第一常规实例并展示了一种利用钛锆酸盐(CPZT)作为金属氧化物电介质的铁电存储器件的制造方法。如上文所述，钛锆酸盐具有良好的铁电性能。
如图19所示，该铁电存储器件大体上可以分割为一个存储单元阵列部分34和一个外围CMOS电路部分33。在存储单元阵列部分34中有规律地分布着铁电电容器。而且，外围CMOS电路部分33中包括有CMOS晶体管单元，其中的每个单元中包含一个P型MOS(PMOS)晶体管8及一个n型MOS(NMOS)晶体管作为一个整体。
如图20所示，通过提供一个带有存储单元阵列部分34和外围CMOS电路部分33的硅基片1来制造该器件。这样，一个包含n型金属氧化物场效应管的存储单元阵列形成于存储单元阵列部分33中，而且PMOS晶体管7和NMOS晶体管8形成于外围CMOS电路部分33中。在该器件中的每个MOS晶体管中包括一个形成于硅化物中的硅掺杂层或源/漏区，并且包括一个栅电极5。
在该MOS晶体管形成后，通过化学气相淀积(CVD)工艺在晶体管上生长一层氧化硅膜(即NSG膜)9，并通过化学气相淀积工艺在该NSG膜9上生长一层掺硼磷的氧化硅(BPSG)膜10。在该BPSG膜10生长之后，该膜被回流并平整。
接着，如图21所示，通过溅射工艺在BPSG膜10上依次形成钛电极附着层11和铂的电容下置电极层12，并且通过旋涂工艺在铂的电容下置电极12上形成PZT的先驱物。接着，使该先驱物在600℃时经过退火处理使得该PZT的先驱物结晶为一个PZT膜13。在PZT膜13上形成一层带有对应于该电容上铂的电容下置电极形状的光致抗蚀剂层15。
接着，如图22所示，通过离子蚀刻工艺除去PZT膜13、铂的电容下置电极层12及钛电极附着层11上的一部分区域，而且光致抗蚀剂层15也被从PZT膜13上的其余部分上剥除。此后，在氧气环境中进行第一次恢复退火处理以消除由于离子蚀刻工艺及在除去光致抗蚀剂层过程中造成的刻蚀损伤。
如图23所示，通过溅射工艺形成铂的电容上置电极膜14，并在该膜14上形成一层对应于该电容器上置电极形状的光致抗蚀剂层15。然后通过离子蚀刻工艺除去未被光致抗蚀剂层覆盖的部分以形成该电容的上置电极14。这样由钛电极附着层11、铂的电容下置电极12、PZT膜13(即金属氧化物电介质)、以及铂的电容上置电极14形成了一个铁电电容16。接着，在氧气环境中进行第二次恢复退火处理以消除由于离子蚀刻工艺及在除去光致抗蚀剂层15的过程中造成的刻蚀损伤。如图24所法，通过以硅烷(SiH4)和氧气为原料的等离子体化学气相淀积方法在该铁电电容16上形成一层覆盖电容的绝缘层(即氧化硅膜)。
如图25所示，在该半导体器件上形成晶体管接触孔(即第一接触孔)20和电容器接触孔(即第二接触孔)22。第一接触孔20延伸到该MOS晶体管的栅极和源/漏区，第二接触孔22延伸到该电容16的电容上置电极14和电容下置电极12。这些接触孔20和22是通过以光致抗蚀剂层(未示出)为掩膜的构图工艺形成的，在形成接触孔20之后，通过溅射工艺在整个表面上形成包括一个钛附着层及一个氮化钛(TiN)的第一阻挡层的叠层膜21。
如图26所示，在整个表面上依次形成一个铝连线金属膜26和一个氮化钛防反射膜25，并且用由Cl2(氯气)和BCl3(三氯化硼)组成的混合气体，通过公知工艺过程在叠层膜21上构图。
如图19所示，在构图后的第一铝连线层26上形成一个层间绝缘层27，并在该绝缘层27上形成延伸到第一铝连线层26的贯穿孔28。接着，通过化学气相淀积方法在该贯穿孔28中生长钨32，并蚀去多余的钨32以在孔中嵌入钨32。接着，在层间绝缘层27和钨32上形成第二铝连线层30。
第二个常规实例公开于日本特开平6-275792号的图13中。在图27至31中展示了一种带有金属氧化物电介质的铁电存储器件的制造方法，用以说明该第二常规实例。
如图27所示，在MOS晶体管上形成一层BPSG膜10并加以平整。接着，在该BPSG膜10上形成钛电极附着层11，并在该附着层11上形成一个铂的电容下置电极膜12。接着，除去该附着层11和电极膜12的一部分以形成该电容的下置电极12。
如图28所示，在该半导体器件表面生长一个PZT膜13，并在该PZT膜13上生长一个铂的电容上置电极膜14。接着，在该电容上置电极膜14上形成一层具有对应于该电容的上置电极图案的光致抗蚀剂层15，并利用这层光致抗蚀剂层15除去PZT膜13和电极膜14的一部分。如图29所示，除去光致抗蚀剂层15后就完成了由铂的电容下置电极膜12、PZT膜13、以及铂的电容上置电极膜14组成的一个铁电电容器16。接着，如图30所示，在该半导体器件的整个表面上形成一个钛膜，并且用干法蚀刻工艺在该膜上构图以在铂的电容下置电极膜12和铂的电容上置电极膜14上形成一个钛阻挡层金属图案35。
如图31所示，通过化学气相淀积方法在该铁电电容器16上形成一层覆盖该电容器的绝缘层19，在该绝缘层19上形成穿透该绝缘层19的晶体管接触孔(即第二接触孔)21和电容器接触孔(即第二接触孔)。另外，通过溅射工艺在该半导体器件的整个表面上生长一个铝硅层，并通过干法蚀刻工艺在该铝硅层上形成第一铝连线26。
如该第二常规实例中所示，通过在铂的电容下置电极膜12和铂电容上置电极膜14上形成或钛阻挡层金属图案35(图30和图31)，从而防止第一铝连线26直接与铂的电容下置电极膜12及铂电容上置电极膜14直接接触。
第三常规实例公开于日本特开平5-90606号的图1中。在图32至34中展示了一种铁电存储器件的制造方法并用以说明该第三常规实例。
如图32所示，在MOS晶体管上形成一个层间绝缘层36，并依次在该层间绝缘层36上形成一个钛电极附着层11和一个铂电容下置电极膜12。接着，通过构图工艺除去该附着层11和电极膜12的一部分，并且在整个表面上生长一个PZT膜13。此后，蚀刻该PZT膜13使得它略大于铂的电容下置电极膜12。
如图33所示，在该半导体器件的整个表面依次形成一个铂电容上置电极膜14和氮化钛上层电极阻挡层37。接着，层面14和37被干法蚀刻形成具有层状结构的电容上置电极。此后，如图34所示，在整个表面上形成一层覆盖电容器的绝缘层19，并在该绝缘层19上形成晶体管接触孔(即第一接触孔)20和电容器接触孔(即第二接触孔)22。并且，该第一接触孔20延伸到MOS晶体管，而第二接触孔延伸到电容上置电极14的氮化钛上层电极阻挡层37。接着，在该半导体器件的整个表面上溅射一铝层。并在该铝层上用干法蚀刻工艺形成第一层铝连线层26。
如上述的第三常规实例所示，电容上置电极由包含铂电容上置电极膜14和在该电极膜14上形成的氮化钛电极阻挡层37的叠层构成。因此，当铝连线层26形成时，该连线层26不会直接与铂电容上置电极14相接触。
上述传统实例中的器件具有几个缺陷。例如，在第一常规实施例中，在整个表面上的覆盖电容的绝缘层形成后(图24)，同时形成穿透绝缘层的第一接触孔(即晶体管接触孔)20和第二接触孔(即电容接触孔)22。在这些接触孔开始形成时，使用一种具有较快刻蚀速度并对该绝缘层与位于该绝缘层下方的硅掺杂层具有较小选择性的气体(即四氯化碳(CF4)等离子气体)进行处理以缩短刻蚀该绝缘层的时间。但是，为了保证该刻蚀过程不至于实际刻蚀到位于绝缘层下方的硅掺杂层，使用另一种具有较慢的刻蚀速度并且在绝缘层与硅掺杂层之间有较高选择性的气体(即CHF3等离子气体)来结束这一刻蚀过程。由于使用了CHF3等离子气体，则在该气体中的氢基和氢离子经过电容器接触孔22与该铁电电容器16相接触，并还原PZT膜13。结果，该电容16的性能就降低了。
而且在典型的大规模集成电路制造工艺中，在半导体器件上的光致抗蚀剂层被除去之后，进行SPM清理工艺和APM清理工艺以消除刻蚀造成的损坏。在SPM清理工艺中使用一种由硫酸和过氧化氢水组成的液体混合物，而在APM清理工艺中使用一种由铵基水溶液和过氧化氢水组成的液体混合物。
但是，在第一常规实例中，用于形成接触孔20和22的光致抗蚀剂层被除去后(图24至25)，铂电容下置电极膜12和铂电容上置电极膜14都位于第二接触孔的底部(电容接触孔)22。结果就不能进行SPM清理工艺或APM清理工艺。特别地，在SPM和APM清理工艺中使用的溶剂会溶解少量扩散到掺杂区中的铂，从而使该晶体管的性能下降。这样就要使用以有机溶剂(如甲酮、乙酮)为溶剂的有机清理工艺。但是，这种有机清理工艺不如SPM和APM清理工艺有效，并且如果在先前用CHF3等离子体蚀刻成接触孔20，则会有有机氟化物(未示出)沉淀于第一接触孔(即晶体管接触孔)20的底部而不能被完全除去。因此，从第一层铝线路26经接触孔20流向MOS晶体管的电流有可能被阻断。
而且，在第一传统实例中，在第一和第二接触孔20和22形成之后，在该器件的整个表面上形成包含一个钛附着层和一个第一阻挡层(TiN)的一个叠层膜21(图25)。这样，铂电容上置电极膜14直接与位于第二接触孔(电容接触孔)22底部的钛附着层相接触。因此，钛会扩散到铂电容上置电极膜14并到达PZT膜13的表面。结果，钛就会与膜13中PZT晶体中的氧发生反应TiOx，从而在PZT膜13中造成氧缺陷进而降低了晶体管16的性能。
而且，在第一常规实例中，用于作为掩膜以形成第一和第二接触孔20和22的光致抗蚀剂层通过直接暴露于氧等离子体中并使用微波而被除去。这样，包含于组成光致抗蚀剂层15的有机化合物中的氢被微波转变为氢基或氢离子。这样，这些氢基或氢离子通过接触孔22与铁电电容器16相接触并还原PZT膜13，从而降低了电容16的性能。
而且，在第一常规实例中，通过化学气相淀积工艺在贯穿孔28中嵌入钨以形成钨插头32，用于连接第一铝连线26与第二连线30(图19)。为了形成钨，可以把WF6气体与硅烷(即SiH4)或氢气(H2)相混合以产生钨W。但是，在这一过程中会产生HF气体或SiFxHy这样的废气，这种副产品气体很容易扩散到电容器16的PZT膜13中。这种副产品气体与PZT膜发生反应从而在膜13中产生氧缺陷，这样就降低了电容器16的性能。
根据第二传统实例，形成一个带有一个铂电容上置电极膜14和一个电容下置电极膜12的电容器16(图29)。接着，在铂下层和电容上置电极膜12和14上形成钛阻挡层金属图案35(图30)。该钛阻挡层金属图案35用于防止第一铝连线层26直接与电极膜12和14相接触。但是，由于在钛阻挡层金属图案中包含有钛，而钛会扩散到PZT膜13从而在PZT膜13的晶体管中造成氧缺陷。而且，在通过溅射工艺在铁电电容器16上形成钛阻挡层金属图案35时，PZT结晶会发生变差。
根据第三常规实例，包括铂电容上置电极膜14和上层电极阻挡层37的叠层电极膜生长于PZT膜13上。接着对电极膜14和阻挡层37一同构图以获得这样一种结构使得上层电极阻挡层37与铂电容上置电极膜14对齐(图33)。但是，一般来说在PZT电容器16构图完成后要在氧气环境中进行退火以消除刻蚀造成的损伤。但是，在第三传统实例中的情况中，由于氮化钛上层电极阻挡层37会在氧气中氧化，则在该铁电电容器形成之后不能进行氧气退火工艺。
本发明的目的之一在于提供一种能够保证金属连线与MOS晶体管之间可靠连接，并使得金属连线连接到电容的一个电极上而不会造成该电容的金属氧化物电介质变坏的半导体器件以及制造这种半导体器件的方法。
本发明的目的之二在于提供一种在把电容接触孔(第二接触孔)延伸到电容的电极上时能够防止电容的金属氧化物电介层还原的半导体器件制造方法。
本发明的目的之三在于提供一种多层连线结构，使得在该连线结构中的金属氧化物的电介层不会被还原或变坏。
为了实现上述目的以及其他目的，在此提供一种制造半导体器件的方法，这种方法包括如下几个步骤(a)在半导体的基片上形成一个带有一个漏/源区和一个栅极的晶体管；(b)至少间接地在所述基片上形成一个电容器，其中所述电容器具有一个电容上置电极、一个电容下置电极，以及一个位于所述电容上置电极与所述电容下置电极之间的金属氧化物电介质膜；(c)在所述电容器上形成一个绝缘膜使得所述绝缘膜覆盖所述电容器；(d)形成一个穿过所述绝缘膜的第一接触孔并延伸到所述晶体管；(e)在所述绝缘层和所述第一接触孔的表面上形成包含一个附着金属膜和一个第一阻挡膜的复合膜；(f)形成一个穿过所述附着金属膜、所述第一阻挡膜以及所述绝缘膜的第二接触孔，并延伸到所述电容器；(g)在所述复合膜上和所述第二接触孔内表面上形成一层第二阻挡层；(h)在所述第二阻挡层上形成一个金属连线层。
为了进一步实现上述目的以及其他目的，在此提供一种制造半导体器件的方法。该方法包括如下几个步骤(a)在半导体的基片上形成一个带有一个源/漏区和一个栅极的晶体管；(b)至少间接地在所述基片上形成一个电容器，其中所述电容器具有一个电容上置电极、一个电容下置电极，以及一个位于所述电容上置电极与所述电容下置电极之间的金属氧化物电介质层；(c)在所述电容器上形成一个绝缘膜使得该绝缘膜覆盖所述电容器；(d)形成一个穿过所述绝缘层并延伸到所述晶体管的第一接触孔；(e)在所述绝缘膜上和所述第一接触孔的表面上形成一个包括一个附着金属膜和一个第一阻挡膜的复合膜；(f)形成一个穿过所述附着金属膜、所述第一阻挡膜以及所述绝缘膜并延伸到所述电容器的第二接触孔，其中所述步骤(f)在所述步骤(d)之后进行；(g)在所述复合膜上和所述第二接触孔内表面上形成一层第二阻挡层；(h)在所述第二阻挡层上形成一个金属连线层；(i)蚀刻所述附着金属膜、所述第一阻挡膜、所述第二阻挡膜以及所述金属连线膜以形成一个第一连线层。
为了更进一步实现上述目的以及其他目的，在此提供一种制造半导体器件的方法。该方法包括如几个步骤(a)在半导体的基片上形成一个带有一个漏/源区和一个栅极的晶体管；(b)至少间接地在所述基片上形成一个电容器，其中所述电容器具有一个电容上置电极、一个电容下置电极，以及一个位于所述电容上置电极与所述电容下置电极之间的金属氧化物电介层；(c)在所述电容器上形成一个绝缘膜使得该绝缘膜覆盖所述电容器；(d)形成一个穿过所述绝缘膜的晶体管接触孔，用于提供通向所述晶体管的电连接，而且所述电容器被所述绝缘层所覆盖而没有暴露于在所述第一接触孔形成时的气氛中；(e)形成一个穿过所述绝缘膜的电容器接触孔，用于提供与所述电容器的电连接，其中所述步骤(d)与所述步骤(e)不同时进行。
为了更进一步实现上述目的以及其他目的，在此提供一种制造半导体器件的方法。该方法包括如下几个步骤(a)在半导体基片上形成一个带有一个源/漏区和一个栅极的晶体管；(b)至少间接地在所述基片上形成一个电容器，其中所述电容器具有一个电容上置电极、一个电容下置电极，以及一个位于所述电容上置电极与所述电容下置电极之间的金属氧化物电介质层；(c)在所述电容器上形成一个绝缘膜使得该绝缘膜覆盖所述电容器；(d)形成一个穿过所述绝缘层的晶体管接触孔，用于提供与所述晶体管的电连接，同时所述电容器被所述绝缘层所覆盖而没有暴露于在所述第一接触孔形成时的气氛中；(e)形成一个穿过所述绝缘膜的电容器接触孔，用于提供与所述电容器的电连接，其中所述步骤(d)与所述步骤(e)不同时进行；(f)可选择地形成第一连线层在所述绝缘膜上、所述晶体管接触孔上以提供与该晶体管的电连接、并形成在所述电容器接触孔上以提供与所述电容器的电连接；(g)在所述第一连线层上形成一个层间绝缘层；(h)在所述层间绝缘层中形成一贯穿孔；(i)在所述层间绝缘层和所述贯穿孔上形成一个第二连线层，以提供所述第一连线层与所述第二连线层之间的电连接。
为了更进一步实现上述目的的以及其他目的，在此提供一种半导体器件。该半导体器件包括一个半导体基片；一个具有形成于所述半导体基片上的一个源/漏区和一个栅极的晶体管；一个带有一个电容上置电极、一个电容下置电极、以及一个位于所述电容上置电极与所述电容下置电极之间的金属氧化物电介质层；一个形成于所述电容器上并覆盖该电容器的绝缘膜；一个具有一个第一附着金属膜和一个第一金属氧化物阻挡膜的第一复合膜，其位于处于所述覆盖电容的绝缘膜与所述第一金属连线之间的绝缘膜边界上，并且位于把所述晶体管电连接到所述第一金属连线的一个晶体管边界上；一个所述第二金属氧化物阻挡膜形成于位于所述电容器与所述金属连线之间的一条电容器边界上，其中所述的第一附着金属膜不处于所述电容器边界上。
为了更进一步实现上述目的以及其他目的，在此提供一种半导体器件。该半导体器件包括一个基片；一个至少间接地形成于所述基片上的晶体管；一个至少间接地形成于所述基片上的电容器，该电容器中包括一个电容上置电极、一个电容下置电极、以及一个位于所述电容上置电极与所述电容下置电极之间的金属氧化物电介质；一个形成于所述电容器上并覆盖该电容器的绝缘层；一个穿过所述覆盖电容器的绝缘层的第一导电贯穿孔；以及一个形成于所述覆盖电容器的绝缘层上的第一连线层，并通过溅射方法与所述第一导电贯穿孔集成为一体。
在下面结合附图对最佳实施例的说明中，本发明的上述目的及优点将变得显而易见。
图1是表示本发明的第一个实施例所提供的方法的第一步骤的横断剖视图；图2是表示本发明的第一个实施例所提供的方法的第二步骤的横断剖视图；图3是表示本发明的第一个实施例所提供的方法的第三步骤的横断剖视图；图4是表示本发明的第一个实施例所提供的方法的第四步骤的横断剖视图5是表示本发明的第一个实施例所提供的方法的第五步骤的横断剖视图；图6是表示本发明的第一个实施例所提供的方法的第六步骤的横断剖视图；图7是表示本发明的第一个实施例所提供的方法的第七步骤的横断剖视图；图8是表示本发明的第一个实施例所提供的方法的第八步骤的横断剖视图；图9是表示本发明的第一个实施例所提供的方法的第九步骤的横断剖视图；图10是表示本发明的第一个实施例所提供的方法的第十步骤的横断剖视图；图11是表示本发明的第一个实施例所提供的方法的第十一步骤的横断剖视图；图12是表示本发明的第一个实施例所提供的方法的第十二步骤的横断剖视图；图13是表示本发明的第一个实施例所提供的方法的第十三步骤的横断剖视图；图14是表示本发明的第二个实施例所提供的方法的第一步骤的横断剖视图；图15是表示本发明的第二个实施例所提供的方法的第二步骤的横断剖视图；图16是表示本发明的第二个实施例所提供的方法的第三步骤的横断剖视图；图17是表示本发明的第二个实施例所提供的方法的第四步骤的横断剖视图；图18是表示本发明的第二个实施例所提供的方法的第五步骤的横断剖视图；图19是表示现有技术的第一个示例所提供的方法的第一步骤的横断剖视图20是表示现有技术的第一个示例所提供的方法的第二步骤的横断剖视图；图21是表示现有技术的第一个示例所提供的方法的第三步骤的横断剖视图；图22是表示现有技术的第一个示例所提供的方法的第四步骤的横断剖视图；图23是表示现有技术的第一个示例所提供的方法的第五步骤的横断剖视图；图24是表示现有技术的第一个示例所提供的方法的第六步骤的横断剖视图；图25是表示现有技术的第一个示例所提供的方法的第七步骤的横断剖视图；图26是表示现有技术的第一个示例所提供的方法的第八步骤的横断剖视图；图27是表示现有技术的第二个示例所提供的方法的第一步骤的横断剖视图；图28是表示现有技术的第二个示例所提供的方法的第二步骤的横断剖视图；图29是表示现有技术的第二个示例所提供的方法的第三步骤的横断剖视图；图30是表示现有技术的第二个示例所提供的方法的第四步骤的横断剖视图；图31是表示现有技术的第二个示例所提供的方法的第五步骤的横断剖视图；图32是表示现有技术的第三个示例所提供的方法的第一步骤的横断剖视图；图33是表示现有技术的第三个示例所提供的方法的第二步骤的横断剖视图；图34是表示现有技术的第三个示例所提供的方法的第三步骤的横断剖视下面最佳对实施例的描述给出了一些具体的参数和成份构成，然而，这些最佳实施例只是本发明之技术方案的示例，下文所给出的具体的描述仅是为了便于对实施例进行描述，便于从整体上了解本发明的技术方案。相应地，本领域的技术人员很容易明白，本发明的技术方案并不仅限于下文所描述的具体实施例，而且为了描述之简单明了，本发明所涉及的那些为本领域技术人员所熟知的各种参数和成份构成在描述中被略去。
图1至13给出了本发明的第一个实施例。如图1所示，首先提供一个硅基片1，将磷离子注入到该硅基片1中形成一个N型阱2。然后，硼被注入到硅基片1中形成一个P型阱3。接着，硅基片1的表面被氧化到约10纳米深度，形成一个氧化硅层(图中未给出)，在此氧化硅层(图中未给出)上生长第一氮化硅膜(图中未给出)至约100纳米的厚度。之后，用干法刻蚀工艺对氮化硅膜(图中未给出)、氧化硅层(图中未给出)和硅基片1进行刻蚀，形成一个深度约为300纳米的沟槽。在硅基片1上的沟槽的表面上形成一个厚度约为10纳米的热氧化膜(图中未给出)，用来阻断沟道的硼离子被倾斜地注入，用偏置ERC-CVD(电子回旋共振化学气相淀积)方法生长一个厚度约为60纳米的氧化硅膜(图中未给出)，且该氧化硅膜被埋置在硅沟槽中。然后，用于法刻蚀工艺将该氧化硅膜(图中未给出)的部分去除，用光栅反图形方法形成一个硅沟槽图形。再下面，用化学机械抛光(CMP)对氧化硅膜(图中未给出)的表面选择性地进行平整和抛光，直至第一氮化硅膜的表面与氧化硅膜的表面彼此一致。然后，利用一种含纤维素的水溶液对氧化硅膜(图中未给出)进行吸湿处理，进行摩擦清洗，对第一氮化硅膜进行湿法刻蚀。经过上述过程，一个埋置于硅基片中的沟槽分离氧化膜4被形成。
在注入栅硼离子之后，通过热氧化过程形成一个厚度约为10纳米的栅氧化膜(图中未给出)。用CVD方法生长一个厚度约为150纳米的栅多晶硅膜，用溅射方法生长一个厚度约为150纳米的栅硅化钨膜。对栅多晶硅膜和栅硅化钨进行刻蚀形成一个复合栅电极5。
然后，一个侧壁氧化膜6形成于栅电极的侧壁上，磷离子和砷离子被注入到NMOS晶体管7的源/漏区，硼离子被注入到PMOS晶体管8的源/漏区。用CVD方法，在晶体管7与8上生长厚度约为150纳米的一层非掺杂氧化硅(NSG)膜9，用CVD方法在NSG膜9上形成厚度为1000纳米的BPSG(掺硼氧化硅)膜10。随后，在900℃条件下对BPSG膜10进行退火处理，再用CMP方法对BPSG膜进行平整。
如图2所示，在BPSG膜10上生长厚度约为10纳米的一个Ti电极附着层11，在电极附着层11上生长厚度约为200纳米的一个Pt电容器下置电极膜12。并且，在电极膜12上生长厚度约50至200纳米的一个PZT膜13，在PZT膜13上生长Pt电容器上置电极膜14。上述膜11至14是在不暴露于大空气的条件下用溅射工艺连续生长的。在不暴露于大空气的条件下顺序溅射生长电容器下置电极膜12、PZT膜13、及电容器上置电极膜14是有利的，因为它防止了外来物质污染电容器电极12与14与PZT膜13之间的边界。
此外，Ar等离子气被用来溅射生长下置电极膜12，采用PZT靶材、含有Ar和O2混合物的RF(射频)等离子气被用来溅射生长PZT膜13、含有Ar和O2混合物的等离子气被用来溅射生长Pt电容器上置电极膜14。之所以用Ar和O2等离子气来刻蚀电容器上置电极膜14，是为了保证在整个刻蚀过程中工艺气氛含有足够量的氧。尤其是，对电极膜14进行刻蚀以将膜13暴露出来的工艺过程如果是在缺氧的气氛下进行的，那么PZT膜13中所含的氧将被释放到工艺气氛中，氧的释放使膜13发生还原反应，并产生了缺陷。由于Ar和O2等离子气中含有氧，在去除电极膜14时，氧充分地作用于PZT膜13的表面，使膜13不会释放一点氧到工艺气氛中。因此，在PZT膜13与上置电极膜14之间的边界不会出现氧缺陷。之后，在Pt电容器上置电极膜14上形成一个有图形的光致抗蚀剂层15。
接下来，如图3所示，这个晶片被移入第一反应室中，用Cl2气等离子体对Pt电容器上置电极膜14进行干法刻蚀。然后，将晶片移入真空，再进入第二反应室中。在第二反应室中，用CF4气对PZT膜13进行干法刻蚀。如图4所示，在PZT膜13、Pt电容器上置电极膜14和电容器下置电极膜12上的相应部分上，形成一个光致抗蚀剂层15，它具有与所期望的电容器下置电极膜12的大小相对应的图形。接着，如图5所示，用Cl2气等离子体对电容器下置电极膜12进行干法刻蚀，附着膜11所被刻蚀。结果，形成了一个铁电电容器16，而且，该电容器的电介质(即PZT膜13)仅存在于位于Pt电容器下置电极膜12和Pt电容器上置电极膜14之间的区域。
如图6所示，用热CVD方法，在铁电电容器16上生长一个热CVD氧化硅膜17至约200-300纳米的厚度。在此热CVD方法中，四乙基原硅酸盐(TEOS)和臭氧被混合到一起，且基片1的温度被加热到大约350℃至450℃。结果，形成了膜17，并产生了副产品一氧化碳和水。然后，用等离子体CVD工艺，在氧化硅膜17上生长一个等离子体CVD氧化硅膜18至约150纳米的厚度。在此等离子体CVD工艺中，TEOS在氧等离子体内分解，且基片1的温度被加热到大约300℃至350℃。结果，形成了膜18，并产生了副产品氢。膜17和18共同形成了一个覆盖电容器的绝缘膜19。
如上所述，活化氢使PZT膜13还原，并大大地损坏膜13的性能。所以，以此实施中，氧化硅膜17被生长在电容器16之上，以防止活化氢渗入PZT膜13中。尤其是，在热CVD工艺过程中形成的水不会与PZT膜13发生反应，这使得热CVD氧化硅膜17具有很强的亲水性。所以，虽然在生长等离子体CVD氧化硅膜18的过程中产生了活性氢，这些活性氢被亲水的氧化硅膜17所吸收，这说明膜17作为一个阻挡层防止氢渗入PZT膜13。为了适当地吸收氢，热CVD氧化硅膜17的厚度最好是100纳米或以上。
如图7所示，在覆盖电容器的绝缘膜19形成之后，在膜19之上形成光致抗蚀剂层15。然后，以光致抗蚀剂层15为掩膜，在膜19中形成第一接触孔20(即晶体管接触孔)，通达NMOS晶体管7和PMOS晶体管8的源/漏区和栅电极5。虽然本实施例没有给出，接触孔20中还包含一个与源/漏区相连的硅化物连线(即一根位线)、以及通达一个多晶硅局部连线的一个接触孔。
在这个例子中，形成于MOS晶体管之上的等离子体CVD氧化硅膜18、热CVD氧化硅膜17、和BPSG膜10的总厚度约为1000纳米，而且第一接触孔20(即晶体管接触孔)的形成分两个阶段。第一阶段，氧化硅膜(即膜10、17、18组成的复合膜)在CF4气体(5mTorr(毫乇)，RF＝250W)中被干法刻蚀700至800纳米的深度，直到接触孔快要到达硅掺杂层，然后，采用从CHF3中分解出来的、具有高选择性的碳氟化合物膜，保证刻蚀工艺精确地使接触孔到达硅掺杂层。
在硅刻蚀过程中，如果象CHF3这样的气体分解并产生氢根，刻蚀氧化硅膜时产生的氧将选择性地与氢化合，使碳容易被淀积。于是，在第二阶段，引入另一种还原性气体如CO气体，提高还原气体CHF3的选择性。在现有技术中，CO气体一般要接触PZT膜13，还原PZT膜13，并损坏膜13的性能。然而，在形成第一接触孔20(即晶体管接触孔)的过程中，由于铁电电容器16完全被覆盖电容器的绝缘膜19所覆盖，CO气体及其它气体将不会污染或还原PZT膜13。
如图8所示，光致抗蚀剂层15被去除，进行SPM清洗工艺和AMP清洗工艺处理。由于铁电电容器16被埋置于覆盖电容器的绝缘膜19(即氧化硅膜17和18)之中，尽管进行SPM清洗工艺和AMP清洗工艺处理，第一接触孔20的底部也不会受到来自电容器电极膜12和14的Pt的污染。在清洗处理之后，在整个表面上生长一层厚度约为30纳米的氧化硅保护膜(图中未给出)，以在离子注入过程中保护硅掺杂层。然后，以5×1015原子/平方厘米的剂量将磷离子注入到与NMOS晶体管7相接触的第一接触孔22，以5×1014原子/平方厘米的剂量将BF2离子注入到整个表面。之后，用稀释的氢氟酸水溶液将氧化硅保护膜(图中未给出)去除。接着，在整个半导体器件的表面上生长一个含有Ti附着膜和TiN第一阻挡膜的叠层膜21。Ti附着膜的厚度约为30纳米，TiN第一阻挡膜的厚度约为500纳米。
接下来，如图9所示，一个具有一定图形的光致抗蚀剂层15形成于整个半导体器件上，形成通达Pt电容器上置电极膜14和Pt电容器下置电极膜12的第二接触孔22(即电容器接触孔)。在形成第二接触孔22的过程中，采用不含有如CF4一样的还原气体的刻蚀气体，因此可以防止对PZT膜13的损坏。
之后，用微波辐照氧气来产生氧离子和氧根，光致抗蚀剂层15(由碳组成)被暴露于这些氧根。结果，光致抗蚀剂层15变成灰分(即变成二氧化碳)从而被去除。虽然在去除光致抗蚀剂层15的过程中产生了氧离子，如果把它们扩散入一个硅管，这些活性氧离子就可以被去除。特别是，氧离子与硅管表面碰撞后会迅速消失，只有氧根留下来。利用将光致抗蚀剂层15仅暴露给氧根从而使其变成灰分这种方法，消除了通常会由氧离子造成的对PZT膜13的破坏。于是，光致抗蚀剂层15与氧离子的反应产物水的再分解所产生的活性氢对PZT膜13的损坏就被防止了。当形成一个具有金属氧化物电介质电容器的半导体器件时，仅将氧根作用于光致抗蚀剂层15的表面从而将其变成灰分，而且，最好是在电容器接触孔22已经形成之后，再将光致抗蚀剂层15变成灰分。
如图10所示，在光致抗蚀剂层15被去除之后，利用一种有机溶剂(如丁酮，即MEK)进行有机清洗处理。然后，在叠层膜21上生长一个TiN膜至约50纳米的厚度形成第二阻挡膜23。结果，叠层膜(含有Ti附着膜和第一阻挡膜)与第二阻挡膜23彼此叠层在一起形成一个位于覆盖电容器的绝缘膜19之上的结构，构成一个坚固的附着结构。类似地，在位于第一接触孔20(即晶体管接触孔)的底部表面上的硅、多晶硅或硅化物表面上形成Ti附着膜、第一阻挡膜、及第二阻挡膜23。在这个例子中，由于第一阻挡膜和第二阻挡膜23都是由TiN构成的，当它们叠层在一起，形成了一个Ti/TiN结构。另一方面，只有第二阻挡膜23(即一个TiN膜)存在于第二接触孔22(即电容器接触孔)的底部。所以，Ti附着层所含有的Ti不会扩散进入电容器上置电极14，也不会渗入PZT膜13的表面。这样，PZT膜13就不会被还原或被损坏。
在第二阻挡膜23形成之后，在600至700℃温度条件下在氮气气氛下进行30秒的光源退火处理，以纯化TiN膜。光源退火处理也激活了已经被注入到第一接触孔20的底部的磷、砷、或硼。
然后，如图11所示，在第二阻挡膜23上生长厚度为500至800纳米的Al-Cu膜，从而产生一个Al-Cu连线金属膜24，在连线金属膜24上形成一个厚度为50纳米的TiN膜，从而产生一个TiN防反射膜25。之后，在TiN防反射膜25上形成一个有一定图形的光致抗蚀剂层15。随后，如图12所示，用氧化等离子气体(如氯)对TiN防反射膜25、连线金属膜24、第二阻挡膜23、和叠层膜21一起进行刻蚀，形成第一Al连线26。
再接下来，如图13所示，可以形成生长一个连线层间绝缘膜27，生长膜27的方法是，利用以TEOS和臭氧为原材料的热CVD方法形成一个厚度为300纳米的氧化硅膜，再利用等离子体CVD方法形成一个厚度为500纳米的氧化硅膜，在此等离子体CVD方法中，TEOS在氧等子体中被分解。此后，还可以利用不产生如CF4一类还原气体的等离子气，形成通达第一层Al连线26的一个贯穿孔28。然后，可以生长一个厚度为150纳米的Ti膜，以形成第二附着膜29，在第二附着膜29上可以生长厚度为500纳米的第二层Al连线30。通过利用基片温度为400至480℃的高温铝溅射方法，Al连线可以埋置在贯穿孔中。之后，可以在第二层Al连线30上形成防反射膜25，利用一层光致抗蚀剂作为掩膜可以对防反射膜25和第二层Al连线30进行干法刻蚀。
通常，在实施CVD方法的过程中，钨被用作埋置于贯穿孔28中的金属。例如，在钨CVD方法中，基片温度可以被设置为380至450℃，用含有WF6、SiH4、和H2的混合气体使WF6被硅烷和氢还原以此来生长钨。这种情况下，电容器16的PZT膜13被还原并被损坏。相应地，本发明采用了一种通过高温溅射方法将Al金属连线30埋置于贯穿孔28中的方法。而且，将Al金属连线30埋置于贯穿孔28中的方法除了利用还原气体的金属CVD方法之外，还可以有别的方法。例如高压溅射方法，在此方法中，在高真空中生长了铝膜之后，提高温度和压力，使铝被埋置于贯穿孔28中。此外，上述方法中所采用的连线金属并不仅限于铝，如，也可以采用铜回流溅射方法。
如上所述，形成了一个将PZT膜13用作金属氧化物电介质的电容器16。然而，还可以采用铋钛化合物或BiSr2Ta2O9来替代PZT，电介质膜也可以选择其它材料，如(Ba，Sr)TiO3膜或Ta2O5膜。并且，还可以不用Pt来形成电容器电极12和14，而是用Ir或Ru。
图14-18给出了第二个实施例，即将SBT膜用作电介质膜的一个半导体电容器。与PZT膜相比，SBT膜对来自于电容器上置电极的Ti扩散不敏感，因而，它适用于Ti附着膜可能会存在于电容器上置电极上的情况。
如图14所示，在覆盖电容器的绝缘膜19上形成有一定图形的光致抗蚀剂层15，覆盖电容器的绝缘膜19覆盖含有位于Pt电容器下置电极12和Pt电容器上置电极14之间的一个SBT层的铁电电容器16。然后，在绝缘膜19中形成第一接触孔20(即晶体管接触孔)。
如图15所示，光致抗蚀剂层15被变成灰分并被去除，进行SPM清洗处理和APM清洗处理。在这些处理过程中，第一接触孔20的底部被清洗。之后，利用热CVD方法形成厚度为30纳米的氧化硅保护膜31。氧化硅保护膜帮助维持已经过SPM清洗处理和APM清洗处理的第一接触孔20的底部的清洁度。然后，接触离子(如磷、砷、或硼)被注入到第一接触孔20中。
随后，如图16所示，在氧化硅保护膜31上形成有一定图形的光致抗蚀剂层15，通过采用非还原性气体的干法刻蚀工艺形成第二接触孔22(即电容器接触孔)。接着，将光致抗蚀剂层15暴露于氧根从而将其去除，用稀释的氢氟酸水溶液将氧化硅保护膜31去除。
如图17所示，用溅射工艺在整个表面上生长含有厚15纳米的Ti附着膜和厚50纳米的第一阻挡膜(即一层TiN膜)的一个叠层膜21。在650℃温度条件下，在氮气气氛中进行30秒的光源退火处理，以纯化TiN膜。
然后，如图18所示，在叠层膜21上生长一个Al-Cu膜26，并将膜26埋置于第一接触孔20和第二接触孔22中，膜26的埋置是通过基片温度为450℃的高温溅射方法实现的。再接下来，利用溅射工艺在整个表面上形成厚50纳米的防反射膜25。之后，在整个表面上形成有一定图形的光致抗蚀剂层，用氯气对防反射膜25、Al-Cu膜26、和叠层膜21进行刻蚀，形成Al连线26。
如上面对实施例的描述，本发明有许多优点，如，良好地与其下的硅层附着的叠层膜21所包含的Ti附着膜和TiN阻挡膜是形成于通达MOS晶体管的第一接触孔20的底部。另一方面，在通达电容器16的第二接触孔22的底部，只有TiN阻挡膜23存在，膜23不含有可能扩散入Pt电容器电极膜12和14的金属成份。结果，金属成份不会扩散入电极膜12和14，电容器的性能不会被损坏。
此外，通达MOS晶体管的第一接触孔20的形成是利用对其下的硅层具有高选择性的干法刻蚀气体实现的。另一方面，在此之后，通达Pt电容器电极12和14的第二接触孔22的形成是利用不采用还原性气体的干法刻蚀过程实现的。结果，电容器16中的电介质膜不会被还原，防止了对电容器16的损坏。
并且，在形成互一接触孔20之后，SPM和APM清洗处理可以安全地进行，不对半导体器件造成任何损坏，因为电容器16已经被绝缘膜19保护起来。于是，下面的硅层的表面可以被净化，显著提高它与铝连线连接的可靠性。
另外，形成刻蚀掩膜的光致刻蚀剂层在其被变成灰分并被去除时，只暴露于氧根。所以，电容器16不会因氧离子对金属氧化物电容器16的破坏而被损坏。
如上所述，本发明所提供的半导体器件保证了金属连线和MOS晶体管之间的可靠的连接，并实现了在不损坏电容器的金属氧化物电介质膜的情况下金属连线与电容器电极膜的连接。并且，在形成连线时所采用的金属CVD方法没有使用可能会分解出氢气的气体，使得在不损坏金属氧化物电介质电容器的情况下形成了多层连线结构。所以，通过多层连线结构进行连接的具有4至6层铁电存储器的微处理器内置永久存储器或者是大规模CMOS逻辑电路等将可以被可靠地制作生产。
上面对最佳实施例的描述是为了使本领域的技术人员可以重复或使用本发明。进一步讲，本领域的技术人员可以很容易地对这些实施例做出修改，这里所提供的基本原理还可以在不需要进行新的发明技能的情况下被用到其它实施例中，因此，本发明的保护范围并不限于这里对实施例的描述，而是以下面的权利要求书中的内容为准。
权利要求
1·一种制作半导体器件的方法，其特征在于，它包含以下步骤(a)在一个半导体基片上形成具有一个源/漏区和一个栅电极的晶体管；(b)至少是间接地在所述基片上形成一个电容器，其中所述电容器具有一个电容器上置电极、一个电容器下置电极、和置于所述电容器上置电极与所述电容器下置电极之间的一个金属氧化物电介质膜；(c)在所述电容器上形成一个绝缘膜，使所述绝缘膜覆盖所述电容器；(d)形成一个穿过所述绝缘膜通达所述晶体管的第一接触孔；(e)在所述绝缘膜上和所述第一接触孔的内表面上形成含有一层附着金属膜和一层第一阻挡膜的一个复合膜；(f)形成一个穿过所述附着金属膜、所述第一阻挡膜和所述绝缘膜通达所述电容器的第二接触孔；(g)在所述复合膜上和所述第二接触孔的内表面上形成一个第二阻挡膜；及(h)在所述第二阻挡膜上形成一个金属连线膜。
2·如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述它还包括以下步骤(i)对所述附着金属膜、所述第一阻挡膜、所述第二阻挡膜、和所述金属连线膜进行刻蚀，形成一个第一连线层。
3·如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(f)还包括以下步骤(f1)通过一种使用不含氢的等离子气的刻蚀工艺形成所述第二接触孔。
4·如权利要求3所述的方法，其特征在于，其中所述第二接触孔穿透所述电容器上置电极和所述电容器下置电极中的一个。
5·如权利要求1所述的方法，其特征在于，一个氧化硅层置于所述绝缘膜和所述晶体管之间，且其中所述步骤(d)还包括以下步骤(d1)在第一刻蚀阶段用一种不含氢的等离子气对所述氧化硅层进行刻蚀；(d2)在所述第一刻蚀阶段之后的第二刻蚀阶段，将所述不含氢的等离子气变成一种含有氢且对所述晶体管具有高度选择性的等离子气；及(d3)在所述第二刻蚀阶段，用所述具有高度选择性的等离子气进行刻蚀，将所述第一接触孔延伸到至少一个电连接于所述晶体管的导电层。
6·如权利要求5所述的方法，其特征在于，其中所述至少一个所述导电层含有所述晶体管的所述源/漏区。
7·如权利要求5所述的方法，其特征在于，其中所述至少一个所述导电层含有一个连接于所述晶体管的所述源/漏区的导电膜。
8·如权利要求5所述的方法，其特征在于，其中所述至少一个所述导电层含有所述晶体管的所述栅电极。
9·如权利要求1所述的方法，其特征在于，它还进一步包括以下步骤(i)在所述步骤(d)之后和所述步骤(f)之前进行一个酸清洗步骤。
10·如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(f1)又进一步包括以下步骤(f1a)通过一种刻蚀工艺形成所述第二接触孔，其中所述刻蚀工艺使用形成于所述附着金属膜、所述第一阻挡膜和所述绝缘膜之上的一个光致抗蚀剂层；及(f1b)将所述光致抗蚀剂层暴露于氧根，使所述光致抗蚀剂层变成灰分。
11·一种制作半导体器件的方法，其特征在于，它包含以下步骤(a)在一个半导体基片上形成具有一个源/漏区和一个栅电极的晶体管；(b)至少是间接地在所述基片上形成一个电容器，其中所述电容器具有一个电容器上置电极、一个电容器下置电极、和置于所述电容器上置电极与所述电容器下置电极之间的一个金属氧化物电介质膜；(c)在所述电容器上形成一个绝缘膜，使所述绝缘膜覆盖所述电容器；(d)形成一个穿过所述绝缘膜通达所述晶体管的第一接触孔；(e)在所述绝缘膜上和所述第一接触孔的内表面上形成含有一层附着金属膜和一层第一阻挡膜的一个复合膜；(f)形成一个穿过所述附着金属膜、所述第一阻挡膜和所述绝缘膜通达所述电容器的第二接触孔，其中所述步骤(f)在所述步骤(d)之后进行；(g)在所述复合膜上和所述第二接触孔的内表面上形成一个第二阻挡膜；(h)在所述第二阻挡膜上形成一个金属连线膜；及(i)对所述附着金属膜、所述第一阻挡膜、所述第二阻挡膜、和所述金属连线膜进行刻蚀，形成一个第一连线层。
12·如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述步骤(f)还包括以下步骤(f1)通过一种使用不含氢的等离子气的刻蚀工艺形成所述第二接触孔。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，其中所述第二接触孔穿透所述电容器上置电极和所述电容器下置电极中的一个。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，一个氧化硅层置于所述绝缘膜和所述晶体管之间，且其中所述步骤(d)还包括以下步骤(d1)在第一刻蚀阶段用一种不含氢的等离子气对所述氧化硅层进行刻蚀；(d2)在所述第一刻蚀阶段之后的第二刻蚀阶段，将所述不含氢的等离子气变成一种含有氢且对所述晶体管具有高度选择性的等离子气；及(d3)在所述第二刻蚀阶段，用所述具有高度选择性的等离子气进行刻蚀，将所述第一接触孔延伸到至少一个电连接于所述晶体管的导电层。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，它还进一步包括以下步骤(i)在所述步骤(d)之后和所述步骤(f)之前进行一个酸清洗步骤。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述步骤(f1)又进一步包括以下步骤(f1a)通过一种刻蚀工艺形成所述第二接触孔，其中所述刻蚀工艺使用形成于所述附着金属膜、所述第一阻挡膜和所述绝缘膜之上的一个光致抗蚀剂层；及(f1b)将所述光致抗蚀剂层暴露于氧根，使所述光致抗蚀剂层变成灰分。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，它还包括以下步骤(j)在氮气气氛下对所述半导体器件进行退火。
18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述步骤(h)还包括以下步骤(h1)在所述第二接触孔上形成所述金属连线膜，并且利用一种溅射工艺、将所述金属连线膜与在所述第二接触孔内的金属集成到一起。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述步骤(j)在所述步骤(h)之前进行。
20.一种制作半导体器件的方法，其特征在于，它包含以下步骤(a)在一个半导体基片上形成具有一个源/漏区和一个栅电极的晶体管；(b)至少是间接地在所述基片上形成一个电容器，其中所述电容器具有一个电容器上置电极、一个电容器下置电极、和置于所述电容器上置电极与所述电容器下置电极之间的一个金属氧化物电介质膜；(c)在所述电容器上形成一个绝缘膜，使所述绝缘膜覆盖所述电容器；(d)形成一个穿过所述绝缘膜的晶体管接触孔提供一种对所述晶体管的电连接，同时所述电容器被所述绝缘膜覆盖而不暴露于形成所述第一接触孔时的气氛中；(e)形成一个穿过所述绝缘膜的电容器接触孔，从而提供一种与所述电容器的电连接，其中所述步骤(d)和所述步骤(e)不是同时进行的；及(f)在所述步骤(d)中形成所述晶体管接触孔时，进行一种酸清洗处理，以消除损坏，其中，所述步骤(f)在所述步骤(d)之后和所述步骤(e)之前进行。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，它还进一步包括以下步骤(g)在所述绝缘膜上和所述第一接触孔的内壁上形成含有一个附着金属膜和一个第一阻挡膜的一个复合膜，其中所述步骤(g)在所述步骤(d)之后和所述步骤(e)之前进行。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述步骤(d)又包括以下步骤(d1)形成穿过所述附着金属膜、所述第一阻挡膜和所述绝缘膜的所述电容器接触孔。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，它还进一步包括以下步骤(h)在所述复合膜上和所述电容器接触孔的内壁上形成一个第二阻挡膜。
24.如权利要求20所述的方法，其特征在于，它还进一步包括以下步骤(g)有选择地形成一个第一连线层于所述绝缘膜之上和所述晶体管接触孔之上以提供与所述晶体管的电连接、于所述电容器接触孔之上以提供与所述电容器的电连接。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，它还进一步包括以下步骤(h)在所述第一连线层之上形成一个层间绝缘层；(i)在所述层间绝缘层中形成一个贯穿孔；(j)在所述层间绝缘层和所述贯穿孔上形成一个第二连线层，以提供所述第一连线层与所述第二连线层之间的电连接。
26.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述步骤(c)又进一步包括以下步骤(c1)在所述电容器上形成一个具有强亲水性的热CVD氧化硅膜；(c2)在所述热CVD氧化硅膜上形成一个等离子体CVD氧化硅膜。
27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述热CVD氧化硅膜的厚度大于或等于100纳米。
28.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述步骤(d)又进一步包括以下步骤(d1)在所述绝缘膜上形成一个光致抗蚀剂层；(d2)用不含氢的第一种气体对所述晶体管接触孔的原有部分进行刻蚀；(d3)用一种含氢的还原性气体对所述晶体管接触孔的后来形成部分进行刻蚀；(d4)去除所述光致抗蚀剂层。
29.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述步骤(e)又进一步包括以下步骤(e1)在所述绝缘膜上形成一个光致抗蚀剂层；(e2)对所述绝缘膜进行刻蚀形成所述电容器接触孔，且其中所述的刻蚀不使用还原性气体；(e3)去除所述光致抗蚀剂层；其中所述步骤(e)在所述步骤(d)之后进行。
30.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述步骤(e3)又进一步包括以下步骤(e3a)用氧根对所述光致抗蚀剂层进行作用，且不使氧离子作用于所述光致抗蚀剂层。
31.如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述步骤(e3a)又进一步包括以下步骤(e3a1)用微波照射氧气产生所述氧离子和所述氧根；及(e3a2)通过将所述氧离子扩散入一种硅石结构来去除所述氧离子。
32.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述步骤(e)还进一步包括以下步骤(e4)利用一种有机溶剂进行一种有机清洗工艺来对所述电容器接触孔进行清洗。
33.如权利要求23所述的方法，其特征在于，它还包括以下步骤(i)在所述第二阻挡膜上形成一个连线膜；(j)在所述连线膜上形成一个光致抗蚀剂层；(k)对所述第一连线膜、所述第二阻挡膜和所述复合膜进行刻蚀形成一个第一连线膜。
34.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述步骤(j)又进一步包括以下步骤(j1)在所述层间绝缘层上形成一个第二连线膜；(j2)通过一种高温溅射方法，将所述第二连线膜埋置在所述贯穿孔中。
35.如权利要求34所述的方法，其特征在于，所述步骤(i)又进一步包括以下步骤(i1)利用非还原性气体在所述层间绝缘中形成所述贯穿孔；及(i2)在所述层间绝缘层上和所述贯穿孔的内壁上形成一个附着金属膜。
36.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述的金属氧化物电介质膜是一个PZT膜。
37.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述的金属氧化物电介质膜是一个SBT膜。
38.如权利要求20所述的方法，其特征在于，它还包括以下步骤(g)在所述绝缘膜上、在所述晶体管接触孔的内壁上、在所述电容器接触孔的内壁上形成含有一个附着金属膜和一个第一阻挡膜的一个复合膜，其中所述步骤(e)在所述步骤(d)之后进行，所述步骤(g)在所述步骤(e)之后进行。
39. 如权利要求38所述的方法，其特征在于，所述的金属氧化物电介质膜是一个SBT膜。
40.如权利要求38所述的方法，其特征在于，它还包括以下步骤(h)有选择地形成一个第一连线层于所述绝缘膜之上和所述晶体管接触孔之上以提供与所述晶体管的电连接、于所述电容器接触孔之上以提供与所述电容器的电连接。
41.如权利要求40所述的方法，其特征在于，所述步骤(h)又进一步包括以下步骤(h1)在所述复合膜上形成一个第一连线膜；(h2)用一种高温溅射方法将所述第一连线膜埋置于所述晶体管接触孔和所述电容器接触孔之中；及(h3)将所述第一连线膜做成图形以产生所述第一连线层。
42.一种制作半导体器件的方法，其特征在于，它包含以下步骤(a)在一个半导体基片上形成具有一个源/漏区和一个栅电极的晶体管；(b)至少是间接地在所述基片上形成一个电容器，其中所述电容器具有一个电容器上置电极、一个电容器下置电极、和置于所述电容器上置电极与所述电容器下置电极之间的一个金属氧化物电介质膜；(c)在所述电容器上形成一个绝缘膜，使所述绝缘膜覆盖所述电容器；(d)形成一个穿过所述绝缘膜的晶体管接触孔提供一种对所述晶体管的电连接，同时所述电容器被所述绝缘膜覆盖而不暴露于形成所述第一接触孔的气氛中；(e)形成一个穿过所述绝缘膜的电容器接触孔，从而提供一种对所述电容器的电连接，其中所述步骤(d)和所述步骤(e)不是同时进行的；(f)有选择地形成一个第一连线层于所述绝缘膜之上和所述晶体管接触孔之上以提供与所述晶体管的电连接、于所述电容器接触孔之上以提供与所述电容器的电连接；(g)在所述第一连线层之上形成一个层间绝缘层；(h)在所述层间绝缘层中形成一个贯穿孔；及(i)在所述层间绝缘层和所述贯穿孔上形成一个第二连线层，以提供所述第一连线层与所述第二连线层之间的电连接。
43.如权利要求42所述的方法，其特征在于，所述步骤(e)又进一步包括以下步骤(e1)在所述绝缘膜上形成一个光致抗蚀剂层；(e2)对所述绝缘膜进行刻蚀形成所述电容器接触孔，且其中所述的刻蚀不使用还原性气体；(e3)去除所述光致抗蚀剂层；其中所述步骤(e)在所述步骤(d)之后进行。
44.如权利要求43所述的方法，其特征在于，所述步骤(e3)又进一步包括以下步骤(e3a)用氧根对所述光致抗蚀剂层进行作用，且不使氧离子作用于所述光致抗蚀剂层。
45.如权利要求44所述的方法，其特征在于，所述步骤(e3a)又进一步包括以下步骤(e3a1)用微波照射氧气产生所述氧离子和所述氧根；及(e3a2)通过将所述氧离子扩散入一种硅石结构来去除所述氧离子。
46.如权利要求43所述的方法，其特征在于，所述步骤(i)又进一步包括以下步骤(i1)在所述层间绝缘层上形成一个第二连线膜；(i2)通过一种高温溅射方法，将所述第二连线膜埋置在所述贯穿孔中。
47.如权利要求46所述的方法，其特征在于，所述步骤(h)又进一步包括以下步骤(h1)利用非还原性气体在所述层间绝缘中形成所述贯穿孔；及(h2)在所述层间绝缘层上和所述贯穿孔的内壁上形成一个附着金属膜。
48.如权利要求47所述的方法，其特征在于，它还包括以下步骤(j)在所述绝缘膜上和所述晶体管接触孔的内壁上形成含有一个附着金属膜和一个第一阻挡膜的一个复合膜，其中所述步骤(j)在所述步骤(d)之后和所述步骤(e)之前进行。
49.如权利要求48所述的方法，其特征在于，所述步骤(d)又进一步包括以下步骤(d1)形成穿过所述附着金属膜、所述第一阻挡膜和所述绝缘膜的所述电容器接触孔。
50.如权利要求49所述的方法，其特征在于，它还包括以下步骤(k)在所述复合膜上和所述电容器接触孔的内壁上形成一个第二阻挡层。
51.如权利要求50所述的方法，其特征在于，它还包括以下步骤(l)在所述步骤(d)中形成所述晶体管接触孔时，进行一种酸清洗处理，以消除损坏，其中，所述步骤(1)在所述步骤(d)之后和所述步骤(e)之前进行。
52.如权利要求50所述的方法，其特征在于，所述所述步骤(c)又进一步包括以下步骤(c1)在所述电容器上形成一个具有强亲水性的热CVD氧化硅膜；及(c2)在所述热CVD氧化硅膜上形成一个等离子体CVD氧化硅膜。
53.如权利要求52所述的方法，其特征在于，所述热CVD氧化硅膜的厚度大于或等于100纳米。
54.如权利要求50所述的方法，其特征在于，所述步骤(d1)又进一步包括以下步骤(d1a)在所述绝缘膜上形成一个光致抗蚀剂层；(d1b)用不含氢的第一种气体对所述晶体管接触孔的原有部分进行刻蚀；(d1c)用一种含氢的还原性气体对所述晶体管接触孔的后来形成部分进行刻蚀；(d1d)去除所述光致抗蚀剂层。
55.如权利要求50所述的方法，其特征在于，所述的金属氧化物电介质膜是一个PZT膜。
56.如权利要求47所述的方法，其特征在于，它还包括以下步骤(j)在所述绝缘膜上、在所述晶体管接触孔的内壁上、在所述电容器接触孔的内壁上形成含有一个附着金属膜和一个第一阻挡膜的一个复合膜，其中所述步骤(e)在所述步骤(d)之后进行，所述步骤(j)在所述步骤(e)之后进行。
57.如权利要求56所述的方法，其特征在于，所述的金属氧化物电介质膜是一个SBT膜。
58.如权利要求56所述的方法，其特征在于，所述步骤(f)又进一步包括以下步骤(f1)在所述复合膜上形成一个第一连线膜；(f2)用一种高温溅射方法将所述第一连线膜埋置于所述晶体管接触孔和所述电容器接触孔之中；及(f3)将所述第一连线膜做成图形以产生所述第一连线层。
59.一种半导体器件，其特征在于，它包括有以下部分一个半导体基片；形成于所述半导体基片上的一个具有一个源/漏区和一个栅电极的晶体管；具有一个电容器上置电极、一个电容器下置电极、和置于所述电容器上置电极与所述电容器下置电极之间的一个金属氧化物电介质膜的一个电容器；一个形成于所述电容器上覆盖电容器的绝缘膜；一个形成于所述覆盖电容器的绝缘膜之上的第一金属连线；一个含有第一附着金属膜和第一阻挡膜的复合膜，其中所述的第一附着金属膜和第一阻挡膜位于所述覆盖电容器的绝缘膜与所述第一金属连线之间的绝缘膜边界，并位于将所述晶体管电连接于所述第一金属连线的一个晶体管边界；一个形成于所述电容器与所述金属连线之间的电容器边界的第二金属氧化物阻挡膜，其中所述第一附着金属膜的位置不在所述电容器边界。
60.如权利要求59所述的半导体器件，其特征在于，所述金属氧化物电介质是一层PZT膜。
61.如权利要求59所述的半导体器件，其特征在于，所述覆盖电容器的绝缘膜还包含有一个具有强亲水性的热CVD氧化硅膜，和一个位于所述热CVD氧化硅膜之上的等离子体CVD氧化硅膜。
62.如权利要求61所述的半导体器件，其特征在于，所述热CVD氧化硅膜的厚度大于或等于100纳米。
63.如权利要求59所述的半导体器件，其特征在于，它还包含有一个穿透所述覆盖电容器的绝缘膜通达所述晶体管的晶体管接触孔；其中所述第一金属连线位于所述晶体管接触孔中，且其中所述第一附着金属膜和所述第一金属氧化物阻挡膜位于所述晶体管与所述第一金属连线之间所述晶体管接触孔中。
64.如权利要求59所述的半导体器件，其特征在于，它还包括一个穿透所述覆盖电容器的绝缘膜通达所述电容器形成的电容器接触孔；其中所述第一金属连线位于所述电容器接触孔中，且其中所述第二金属氧化物阻挡膜位于所述电容器与所述第一金属连线之间所述电容器接触孔中，且所述第一附着金属膜的位置不在所述电容器接触孔的下半部分。
65.如权利要求63所述的半导体器件，其特征在于，它还包括一个穿透所述覆盖电容器的绝缘膜通达所述电容器形成的电容器接触孔；其中所述第一金属连线位于所述电容器接触孔中，且其中所述第二金属氧化物阻挡膜位于所述电容器与所述第一金属连线之间所述电容器接触孔中，且所述第一附着金属膜的位置不在所述电容器接触孔的下半部分。
66.一种半导体器件，其特征在于，它包含有以下部分一个基片；一个至少是间接地形成于所述基片上的晶体管；至少是间接地形成于所述基片之上的、具有一个电容器上置电极、一个电容器下置电极和位于所述电容器上置与所述电容器下置电极之间的一个金属氧化物电介质的一个电容器；一个形成于所述电容器上面的覆盖电容器的绝缘膜；一个穿透所述覆盖电容器的绝缘膜通达所述电容器的第一导电贯穿孔；通过一种溅射方法形成于所述覆盖电容器的绝缘膜之上的、与所述第一导电贯穿孔集成到一起的第一连线层。
67.如权利要求66所述的半导体器件，其特征在于，它还包含有一个形成于所述第一连线层之上的第二绝缘膜；一个穿透所述第二绝缘膜通达所述第一连线层的第二导电贯穿孔；及通过一种溅射方法形成于所述第二绝缘膜之上的、与所述第二导电贯穿孔集成到一起的第二连线层。
全文摘要
一种制作半导体器件的方法,能在不损坏电容器的金属氧化物电介质的情况下可靠地连接MOS晶体管。在半导体基片上形成具有源/漏区和栅极的晶体管,在基片上形成一个电容器,该电容器具有电容器上置、下置电极和置于电容器上置与下置电极间的金属氧化物电介质膜。一个绝缘膜形成于电容器上将电容器覆盖,形成一个贯穿该绝缘膜的晶体管接触孔。形成一个电容器接触孔提供与电容器的电连接。本发明还提供了用上述方法制作的器件。
文档编号H01L27/06GK1202728SQ98102508
公开日1998年12月23日 申请日期1998年6月17日 优先权日1997年6月18日
发明者林喜宏, 井上尚也, 小林壮太 申请人:日本电气株式会社