[发明专利]具有一种贵金属层的半导体装置及其制造方法

说明书

本发明涉及按照权利要求1前序部分的具有一种贵金属层，特别是铂系金属(Platinmetall)的一种半导体装置，以及制造一种这样的半导体装置的方法。

铂层被广泛地用作为电极并且也被用作为半导体装置的导电电路。在近一段时间里也被用于电容器，其电介质是铁电的或者具有100或大于100的一个高介电常数。

但是目前也表明，铂在一层二氧化硅作为衬底上的粘接能力是有问题的。同样情况也出现在和二氧化硅具有相同特性的其他衬底上。

试验表明，通过选择一种特殊的二氧化硅是不可能改善粘接能力的。不论是用热的二氧化硅还是用TEOS二氧化硅(TEOS=Tetraethy-lorthosilikat四乙基硅酸盐)：一个薄的铂层在两种二氧化硅品种上都是粘不好的。

现在为了克服这些困难，到目前为止为了薄的铂层使用专用的粘接剂。例如常用的有，在一种二氧化硅衬底和一个薄的铂层之间加上钛、二氧化钛、氧化铝或铬的一层膜作为粘接剂。由于它在薄的铂层和氧化硅衬底之间的可靠的粘接能力而不得不被使用的一种这样的附加粘接剂层，当然意味着至今毫无疑问地被忍受的一笔花费。

和一般趋势相反，即对薄的铂层使用粘接剂层，发明人考虑，如何不需要一种粘接剂层的很多花费就有可能提高在一个薄的铂层和一种衬底之间的粘接能力。

本发明的任务在于给出一种半导体装置及其制作方法，在本任务中用简单的方法可以改善在一种薄的贵金属层，特别是铂系金属和一种衬底之间的粘结能力。

按照本发明此任务是通过其特征为权利要求1的一种半导体装置以及通过其特征为权利要求3的一种方法解决的。

在发明中氮化硅被用作为在一种贵金属层，特别是铂系金属和一种衬底之间的粘接剂。这里衬底可以由氮化硅本身构成。也就是说，氮化硅在这里作为衬底并且同时也是它自己的粘接剂。Ru、Os、Ir、Pd或Pt可以被作为铂系金属使用。本发明也可以普遍地应用于贵金属，例如金、银及其有关合金。

在依照本发明的方法中在氮化硅衬底作为阴极和一个在一定距离内放置的阴极之间当例如铂溅射时被加上一个100至1000V，常用的是250V的衬底偏压。一个在这种条件下产生的薄的铂层显示了在其下为氮化硅衬底上具有一种特别优异的粘接能力，即使在氮化硅与铂层之间没有任何粘接介质。由于节省了一个粘接介质层制作一个半导体装置，例如制作一个DRAM或一个FeRAM(铁电RAM)的工序就可以变得非常简单。此外使用氮化硅衬底的优越性在于，如众所周知近几十年来在半导体技术中已经引入了氮化硅，因而关于它的制造、处理和特性有了很多经验。

如果在铂层上再附加一层电介质，则铂层与一个下面为氮化硅衬底的粘接能力即使在高温过程为700℃至800℃时也是足够的。用另外一种说法，一个在偏压作用下涂在一个氮化硅衬底上的铂层本身可以被用于具有一种铁电介质的或者一种具有高介电常数电介质的电容器，即使如果这种电容器必须考虑在高温下制造时。例如(Ba,Sr)TiO₂或SrBi₂Ta₂O₉或SrBi₂(Ta,Nb)₂O₉或绝缘橡胶或铁电层在这里可以被用作为电介质。

当铂层溅射时，例如在5分钟之内在压力为0.66Pa(5mTorr)的氩气氛中使用一个300W的高频功率。此时衬底偏压为250V。这样在一个层厚约为550nm的氮化硅衬底上可以产生一个层厚约为40nm的能很好粘接的铂层。

下面借助附图详细地叙述本发明。如：

附图．1用来实施本发明方法的一个反应器的简图和

附图．2在一个DRAM以及FeRAM内一个电容器的结构图。

在一个反应器1内在一个作为底板的阴极2上面根据设备型式有一个或几个硅片3，在它的顶面上有氮化硅层4。在阴极的对面安置了一个作为溅射靶的阳极5，当在阳极5和阴极2之间被加上一个偏压时，从这里一种贵金属，例如铂Pt被溅射出来。也可以用一个环8代替阴极5被用来加电压。

氮化硅涂层4可以用等离子CVD(CVD化学气相沉积)制成并且其层厚约为550nm。

在反应器1内通过溅射在氮化硅层4上被涂上一层铂6。此时溅射是在高频功率300W压力约为0,66Pa(5mTorr)的氩气氛中进行的。在5分钟时间内铂层的层厚达到约40nm。这些数值仅仅是一些例子并且随着设备不同而改变。