[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件及其制造方法。

背景技术

作为即使切断电源也能够存储信息的非易失性存储器，闪存和铁电存储器已被公知。

其中，闪存具有填埋在绝缘栅极型的场效应晶体管(IGFET)的栅极绝缘膜中的浮栅，通过将表示存储信息的电荷存储到该浮栅中来存储信息。但是，在这种闪存中存在如下缺点，即，在信息的写入或删除时，需要使隧道电流向栅极绝缘膜流动，从而需要较高的电压。

相对于此，铁电存储器也被称之为FeRAM(Ferroelectric Random AccessMemory：铁电随机存储器)，利用铁电电容器具有的铁电膜的磁滞特性来存储信息。该铁电膜，根据施加在电容器的上部电极和下部电极之间的电压产生极化，即使去掉该电压也残留自发极化。当反相所施加的电压的极性时，该自发极化也颠倒，通过将该自发极化的朝向与“1”和“0”相对应的方式，向铁电膜写入信息。FeRAM具有以下优点，即，该写入所需的电压比闪存的电压还低，还有，能够比闪存还要高速地写入。

FeRAM，根据其结构大致分为堆叠型和平面型。在后者的平面型中，形成在半导体衬底上的MOS晶体管和电容器下部电极，经由电容器上方的金属布线电连接，存在电容器的平面形状容易变大的倾向。

相对于此，在堆叠型的FeRAM中，在连接于MOS晶体管的源极/漏极区域的接触塞的正上方形成了电容器下部电极，并经由该接触塞将下部电极和MOS晶体管电连接。通过这种结构，与平面型相比较，能够将电容器的平面形状变小，有利于今后所追求的FeRAM的微细化。

作为该接触塞一般使用钨塞，但用钨以外的材料来构成接触塞的这一点在专利文献1至4中已公开了。

例如，在专利文献1中公开了用多晶体硅或非晶态硅来构成接触塞的这一点，而且在专利文献2中公开了用氮化钨来构成接触塞的这一点。另外，在专利文献3中将该接触塞用铱构成，在专利文献4中用铱或钌构成接触塞。

另外，与本发明相关的技术，在专利文献5中也公开了。

专利文献1：JP国际公开第97/33316号小册子

专利文献2：JP特开2001-345432号公报

专利文献3：JP特开2003-133534号公报

专利文献4：JP特开2003-31775号公报

专利文献5：JP特开2004-153031号公报

而且，当采用一般的钨塞作为上述接触塞时，钨结晶的取向影响塞上的下部电极的取向，由此存在电容器电介质膜的取向不往所期望的方向取向的情况。这样的话，电容器电介质膜的铁电特性，例如，残留电极电荷等减少，难以向电容器读写信息，所以不为优选。

另外，这样使用钨塞作为接触塞的时候，为了防止钨的氧化，有时在接触塞和下部电极之间形成导电性氧阻挡膜。这时，导电性氧阻挡膜的取向受钨结晶的取向的影响，与上述一样，发生电容器电介质膜的铁电特性变差的问题。

这种问题，不仅在钨塞中，也可能发生在将具有结晶性的材料作为接触塞来使用的时候。因此，将作为结晶性的材料的氮化钨、铱及钌使用在接触塞的专利文献2至4中，也同上述一样，电容器电介质膜的铁电特性变差。

另外，通过图案成形形成电容器电介质膜后，为了弥补因该图案成形而在电容器电介质膜上发生的氧气缺陷，在氧气会见中对电容器电介质膜实施被称为还原退火的退火。作为非晶硅在使用接触塞的专利文献1中，接触塞的表面被该还原退火氧化，从而接触塞的接触阻抗可能会上升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半导体器件及其制造方法，上述半导体器件，不阻碍电容器下部电极的取向，并在电容器的正下方具有在氧气环境中不易氧化的接触塞。

根据本发明的一个观点，提供一种半导体器件，其具有：半导体衬底；第一杂质扩散区域，其形成在上述半导体衬底的表层上；第一绝缘膜，其在上述第一杂质扩散区域上具有第一孔；导电膜，其形成在上述第一孔的内面上，并与上述第一杂质扩散区域电连接；填充体，其以填埋第一孔的厚度形成在上述导电膜上，并与该导电膜一起构成第一接触塞，而且至少该填充体的上表面由非晶态的绝缘材料构成；电容器，其形成在上述第一接触塞上，并具有与上述导电膜电连接的下部电极、由铁电材料构成的电容器电介质膜及上部电极。

根据该装置，形成在电容器正下方的填充体的上表面由非晶态的绝缘材料构成。因此，不存在作为填充体形成象钨那样的结晶性材料的时候，因为填充体的结晶性而引起下部电极的取向变乱。由此，下部电极自己取向容易，根据下部电极的取向的作用也能够提高电容器电介质膜的取向，并能够提高所谓残留极化电荷等的电容器电介质模的铁电特性。