[發(fā)明專利]具有電容器的半導(dǎo)體器件及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110096648.X
• 申請(qǐng)日: 2006-09-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102176457A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 立花宏俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 富士通半導(dǎo)體股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L27/115
• 分類號(hào): H01L27/115
• 代理公司: 隆天國(guó)際知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 72003
• 代理人: 浦柏明;徐恕

本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?00680055950.8(國(guó)際申請(qǐng)?zhí)枺篜CT/JP2006/319122)、申請(qǐng)日為2006年9月27日、發(fā)明名稱為“具有電容器的半導(dǎo)體器件及其制造方法”的專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及具有電容器的半導(dǎo)體器件，尤其涉及具有與平滑電容器的結(jié)構(gòu)相符的電容器的半導(dǎo)體器件，所述平滑電容器使用了由鐵電材料形成的電容器電介質(zhì)膜。

背景技術(shù)

在下述專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)的鐵電存儲(chǔ)器(FRAM)中，作為半導(dǎo)體元件的電源電路用平滑電容器，使用鐵電電容器。由于平滑電容器與鐵電存儲(chǔ)器的各存儲(chǔ)單元內(nèi)的電容器(單元電容器)同時(shí)形成，因此不需要增加用于形成平滑電容器的新的工序。另外，由于將鐵電材料用作為電容器電介質(zhì)膜，所以與通常使用絕緣材料的情況相比，容易使靜電電容變大。

專利文獻(xiàn)1：國(guó)際公開(kāi)第2006/011196號(hào)小冊(cè)子。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的課題

對(duì)于平滑電容器而言，要求其電容比單元電容器大。因此，平滑電容器所占的面積會(huì)大于單元電容器所占的面積。通過(guò)本申請(qǐng)的發(fā)明人的評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)得出，存在當(dāng)電容器的面積增大時(shí)電破壞壽命(TDDB：Time?Dependent?Dielectric?Breakdown)變短的傾向。因此，即使在單元電容器具有充分的TDDB的情況下，產(chǎn)品壽命也受平滑電容器的TDDB的限制。

本發(fā)明的目的是提供一種能夠防止電容器的大面積化而導(dǎo)致TDDB下降的半導(dǎo)體器件及其制造方法。

用于解決課題的手段

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)觀點(diǎn)，提供一種半導(dǎo)體器件，具有：半導(dǎo)體襯底，電容器，其形成在所述半導(dǎo)體襯底上，通過(guò)按順序?qū)盈B下部電極、電容器電介質(zhì)膜以及上部電極而構(gòu)成，當(dāng)設(shè)下部電極和上部電極隔著電介質(zhì)膜而相對(duì)置的電容區(qū)域的面積為S，該電容區(qū)域的外周線的總長(zhǎng)度為L(zhǎng)時(shí)，面積S為1000μm²以上，L/S為0.4μm^-1以上。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)觀點(diǎn)，提供一種半導(dǎo)體器件，具有：半導(dǎo)體襯底，

電容器，其形成在所述半導(dǎo)體襯底上，通過(guò)按順序?qū)盈B下部電極、電容器電介質(zhì)膜以及上部電極而構(gòu)成；在俯視觀察下，所述上部電極被包圍在所述下部電極內(nèi)，并且由相互分離的多個(gè)圖形構(gòu)成。

根據(jù)本發(fā)明的又一其他觀點(diǎn)，提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，其包括：在半導(dǎo)體襯底上形成電容器的工序，其中，該電容器通過(guò)按順序?qū)盈B下部電極、由鐵電材料構(gòu)成的電容器電介質(zhì)膜以及上部電極而構(gòu)成，當(dāng)設(shè)下部電極和上部電極隔著電介質(zhì)膜而相對(duì)置的電容區(qū)域的面積為S，該電容區(qū)域的外周線的總長(zhǎng)度為L(zhǎng)時(shí)，面積S為1000μm²以上，L/S為0.4μm^-1以上，通過(guò)對(duì)所述電容器進(jìn)行加熱，改善所述電容器電介質(zhì)膜的膜品質(zhì)的工序。

發(fā)明效果

使電容器采用上述結(jié)構(gòu)，即使電容器面積增大也能夠抑制其TDDB(Time?Dependent?Dielectric?Breakdown)的平均損壞時(shí)間(MTTF：Mean?Time?To?Failure)的劣化。

附圖說(shuō)明

圖1是第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的等效電路圖。

圖2是第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造過(guò)程中的剖視圖(其一)。

圖3是第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造過(guò)程中的剖視圖(其二)。

圖4是第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造過(guò)程中的剖視圖(其三)。

圖5是第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造過(guò)程中的剖視圖(其四)。

圖6是第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的剖視圖。

圖7A是第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的平滑電容器的俯視圖，圖7B是現(xiàn)有的平滑電容器的俯視圖。

圖8A是表示平滑電容器的上部電極寬度和MTTF之間的關(guān)系的坐標(biāo)圖(graph)，圖8B是表示上部電極的外周長(zhǎng)與面積的比和MTTF之間的關(guān)系的坐標(biāo)圖。

圖9A是第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的平滑電容器的俯視圖，圖9B是第二實(shí)施例的變更例的半導(dǎo)體器件的平滑電容器的俯視圖。

圖10是第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的平滑電容器的俯視圖。

圖11是第四實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的剖視圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1存儲(chǔ)單元部

2電源電路部

10MOS晶體管

11單元電容器

21平滑電容器

30半導(dǎo)體襯底

31元件分離絕緣膜

33金屬硅化物膜

34蓋膜(cap?film)

35阱