[發(fā)明專利]DRAM電容器的下部電極及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611191916.5
• 申請(qǐng)日: 2016-12-21
• 公開（公告）號(hào): CN106952894B
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石坂忠大;小泉正樹;佐野正樹;洪錫亨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01L23/64
• 分類號(hào): H01L23/64
• 代理公司: 11322 北京尚誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 龍淳

本發(fā)明的課題在于提供一種能夠同時(shí)達(dá)到對(duì)于氟酸的耐性高并且對(duì)于由氧系氣體導(dǎo)致的壓力變化小的DRAM電容器的下部電極。其解決方法為，一種在DRAM電容器中設(shè)置在電介體膜的下層并且由TiN系材料構(gòu)成的下部電極204，上述下部電極由具有設(shè)置在兩個(gè)外側(cè)的氧濃度相對(duì)低的兩層的第一TiON膜241、在它們的內(nèi)側(cè)各自形成的氧濃度相對(duì)高的第二TiON膜242和設(shè)置在第二TiON膜242的內(nèi)側(cè)的成為中心層的TiN膜243的5層的疊層結(jié)構(gòu)而成。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及DRAM電容器的下部電極及其制造方法。

背景技術(shù)

近年來，為了提高DRAM的容量，在電容器部使用由高介電常數(shù)(high-k)材料而成的high-k膜。

high-k膜中使用了HfO₂和ZrO₂、疊層Al₂O₃與ZrO₂的材料等的氧化物材料，但將這些用于半導(dǎo)體設(shè)備時(shí)，其中的氧脫離，有時(shí)在high-k膜中出現(xiàn)氧的缺陷。若在high-k膜中有氧的缺陷，在與high-k膜相鄰接的電極的界面形成偶極子，由于偶極子使能帶彎曲，使有效的功函數(shù)降低。其結(jié)果使電子變得容易流動(dòng)，使泄漏電流增加。

作為解決這樣的問題的技術(shù)，專利文獻(xiàn)1和非專利文獻(xiàn)1中公開了通過向作為與high-k膜相鄰接的電極使用的TiN膜中添加氧，使high-k膜中的氧缺陷減少的技術(shù)。

另一方面，作為DRAM的電容器，已知在由TiN膜構(gòu)成的下部電極上形成電介體膜，在其上形成由TiN膜構(gòu)成的上部電極的結(jié)構(gòu)(例如，專利文獻(xiàn)2)。另外，作為能夠使電容器的容量增加的DRAM的電容器的制造方法，已知例如專利文獻(xiàn)3所記載的方法。在該方法中，首先，在基板上形成模氧化膜后，對(duì)模氧化膜進(jìn)行蝕刻，形成凹部。接下來，在凹部的內(nèi)壁將成為下部電極的膜進(jìn)行成膜，對(duì)該膜的填充部進(jìn)行回蝕刻。之后，通過稀氟酸將模氧化膜去除，使筒狀的下部電極殘留。之后，在筒狀的下部電極的表面將high-k膜成膜，進(jìn)一步在其上將上部電極成膜。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特表2015－506097號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2007－201083號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：美國專利第6911364號(hào)說明書

非專利文獻(xiàn)

非專利文獻(xiàn)1：E.Cartier,et al.,Appl.Phys.Lett.,Vol.95,2009,p.042901

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的課題

然而，通過專利文獻(xiàn)3中記載的方法形成DRAM的電容器時(shí)，下部電極在去除模氧化膜時(shí)被氟酸(HF)浸漬，并且在成膜high-k膜時(shí)暴露在作為氧化劑的氧系氣體(例如O₂氣體或O₃氣體)中。

因此，對(duì)于下部電極，要求對(duì)于氟酸的耐性高并且由氧系氣體導(dǎo)致的壓力變化小。

然而，如專利文獻(xiàn)1和非專利文獻(xiàn)1中記載，在將添加有氧的TiN膜作為下部電極使用的情況下，難以同時(shí)達(dá)到對(duì)于氟酸的耐性高并且由氧系氣體導(dǎo)致的壓力變化小。

因此，本發(fā)明的課題在于，提供一種能夠同時(shí)達(dá)到對(duì)于氟酸的耐性高并且由氧系氣體導(dǎo)致的壓力變化小的DRAM電容器的下部電極及其制造方法。

用于解決課題的方法