[发明专利]具有电容器的半导体器件及其制造方法

说明书

本申请是申请号为200680055950.8(国际申请号：PCT/JP2006/319122)、申请日为2006年9月27日、发明名称为“具有电容器的半导体器件及其制造方法”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及具有电容器的半导体器件，尤其涉及具有与平滑电容器的结构相符的电容器的半导体器件，所述平滑电容器使用了由铁电材料形成的电容器电介质膜。

背景技术

在下述专利文献1中公开的铁电存储器(FRAM)中，作为半导体元件的电源电路用平滑电容器，使用铁电电容器。由于平滑电容器与铁电存储器的各存储单元内的电容器(单元电容器)同时形成，因此不需要增加用于形成平滑电容器的新的工序。另外，由于将铁电材料用作为电容器电介质膜，所以与通常使用绝缘材料的情况相比，容易使静电电容变大。

专利文献1：国际公开第2006/011196号小册子。

发明内容

发明所要解决的课题

对于平滑电容器而言，要求其电容比单元电容器大。因此，平滑电容器所占的面积会大于单元电容器所占的面积。通过本申请的发明人的评价实验得出，存在当电容器的面积增大时电破坏寿命(TDDB：Time Dependent Dielectric Breakdown)变短的倾向。因此，即使在单元电容器具有充分的TDDB的情况下，产品寿命也受平滑电容器的TDDB的限制。

本发明的目的是提供一种能够防止电容器的大面积化而导致TDDB下降的半导体器件及其制造方法。

用于解决课题的手段

根据本发明的一个观点，提供一种半导体器件，具有：半导体衬底，电容器，其形成在所述半导体衬底上，通过按顺序层叠下部电极、电容器电介质膜以及上部电极而构成，当设下部电极和上部电极隔着电介质膜而相对置的电容区域的面积为S，该电容区域的外周线的总长度为L时，面积S为1000μm²以上，L/S为0.4μm^-1以上。

根据本发明的另一个观点，提供一种半导体器件，具有：半导体衬底，

电容器，其形成在所述半导体衬底上，通过按顺序层叠下部电极、电容器电介质膜以及上部电极而构成；在俯视观察下，所述上部电极被包围在所述下部电极内，并且由相互分离的多个图形构成。

根据本发明的又一其他观点，提供一种半导体器件的制造方法，其包括：在半导体衬底上形成电容器的工序，其中，该电容器通过按顺序层叠下部电极、由铁电材料构成的电容器电介质膜以及上部电极而构成，当设下部电极和上部电极隔着电介质膜而相对置的电容区域的面积为S，该电容区域的外周线的总长度为L时，面积S为1000μm²以上，L/S为0.4μm^-1以上，通过对所述电容器进行加热，改善所述电容器电介质膜的膜品质的工序。

发明效果

使电容器采用上述结构，即使电容器面积增大也能够抑制其TDDB(Time Dependent Dielectric Breakdown)的平均损坏时间(MTTF：Mean Time To Failure)的劣化。

附图说明

图1是第一实施例的半导体器件的等效电路图。

图2是第一实施例的半导体器件的制造过程中的剖视图(其一)。

图3是第一实施例的半导体器件的制造过程中的剖视图(其二)。

图4是第一实施例的半导体器件的制造过程中的剖视图(其三)。

图5是第一实施例的半导体器件的制造过程中的剖视图(其四)。

图6是第一实施例的半导体器件的剖视图。

图7A是第一实施例的半导体器件的平滑电容器的俯视图，图7B是现有的平滑电容器的俯视图。

图8A是表示平滑电容器的上部电极宽度和MTTF之间的关系的坐标图(graph)，图8B是表示上部电极的外周长与面积的比和MTTF之间的关系的坐标图。

图9A是第二实施例的半导体器件的平滑电容器的俯视图，图9B是第二实施例的变更例的半导体器件的平滑电容器的俯视图。

图10是第三实施例的半导体器件的平滑电容器的俯视图。

图11是第四实施例的半导体器件的剖视图。

附图标记说明

1存储单元部

2电源电路部

10MOS晶体管

11单元电容器

21平滑电容器

30半导体衬底

31元件分离绝缘膜

33金属硅化物膜

34盖膜(cap film)

35阱