[发明专利]半导体装置的电容器的制造方法

说明书

本发明涉及半导体装置的电容器的制造方法，具体地说，本发明是涉及既能充分确保半导体装置要求的充电电容又能改善膜质的电特性的半导体装置的电容器的制造方法。

现在，为了达到半导体装置的高度集成化，而正在积极进行有关单元面积的减少和工作电压的低电压化的研究开发。

随着高度集成化的提高，电容器的面积迅速减少，然而，虽然存储元件工作的必要充电容的单元面积减少了，但存储元件工作的必要电荷，即单位面积可以确保的电容量必须增加。因而，最近为了确保DRAM用电容器的足够电容量，而提出了一种通过圆柱体构造改变来增加电容器面积或减少电介质膜的厚度，从而确保足够的电容量的方法。

另外，最近还正在进行把原有的作为硅氧化膜使用的电介质膜形成为NO(Nitride-Oxide)或ONO(Oxide-Nitride-Oxide)的结构，或者打算用能够确保高的电容量(介电常数：20～50)的Ta₂O₅或BST(BaSrTiO₃)等代替的研究。

另一方面，最近，由于具有NO电介质的电容器显示出能确保256M以上的下一代存储器的必要的电容量的极限，所以对于下一代电介质例如Ta₂O₅电介质的研究开发也在进行中。

然而，由于上述Ta₂O₅薄膜具有不稳定的化学计量(Stoichiometry)，所以起因于Ta和O的组成比的差别的置换型Ta原子只存在于薄膜内。

并且，在Ta₂O₅电介质膜形成时，由于作为Ta₂O₅的前体的Ta(OC₂H₅)₅的有机物与O₂(或N₂O)气体的反应，生成作为杂质碳原子和碳化合物(C、CH₄、C₂H₄等)以及水(H₂O)。

结果，因存在于Ta₂O₅薄膜内的氧空位和作为杂质存在的碳原子、离子和游离基而使电容器的漏电流增加和介电特性变坏。

为了除去Ta₂O₅薄膜内的杂质，而进行二次、三次低温热处理(例如等离子体N₂O或UV-O₃)，但制造过程复杂，并使Ta₂O₅薄膜的抗氧化性能下降，所以存在发生下部电极氧化的缺点。

本发明是为解决上述已有技术的各种问题而提出的，本发明的目的是提供一种具有优良电特性并可确保高电容量的半导体装置的电容器的制造方法。

本发明的另一个目的是提供一种通过除去作为电介质膜内漏电流原因的杂质得到优良电介质膜的半导体装置的电容器的制造方法。

本发明的还有一个目的是通过省略为了确保电容器的高电容量而增加下部电极的横断面积的制造工序减少了单位工序数和缩短了工序时间，从而提供了一种能够节省生产成本的半导体装置的电容器的制造方法。

用于达到上述目的的本发明的半导体装置的电容器的制造方法，其特征是包含：在半导体晶片的下部构造物上形成下部电极的步骤；在上述下部电极的上部蒸镀非晶质TaON薄膜后，在NH₃气氛中进行至少1次以上退火工序，以便形成多层构造的TaON电介质膜的步骤；在上述多层构造的TaON电介质膜的上部形成上部电极的步骤。

本发明的半导体装置的电容器的制造方法，其特征是包含：在半导体晶片的下部构造物上形成下部电极的步骤；在上述下部电极的上部蒸镀非晶质TaON薄膜后，在NH₃气氛中进行2次退火工序，以便形成多层构造的TaON电介质膜的步骤；在上述TaON电介质膜的上部形成上部电极的步骤。

本发明的半导体装置的电容器的制造方法，其特征是包含：在半导体晶片的下部构造物上形成下部电极的步骤；进行氮化处理的步骤；在上述下部电极的上部蒸镀非晶质TaON薄膜后，在NH₃气氛中进行2次退火工序，以便形成多层构造的TaON电介质膜的步骤；在上述TaON电介质膜的上部形成上部电极的步骤。

图1是说明具有本发明的多层TaON薄膜的半导体装置的电容器制造方法的工序图。