[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

本公开涉及一种半导体器件及其制造方法，特别是一种制造半导体器件的方法，其包括：在半导体衬底之上形成绝缘膜；在绝缘膜上形成导电膜；在导电膜上形成介电膜；在介电膜上以一定间隔形成多个上电极；通过溅射法在上电极和介电膜上形成第一保护性绝缘膜；在该第一保护性绝缘膜形成之后，通过原子层沉积法在第一保护性绝缘膜上形成第二保护性绝缘膜，从而用第二保护性绝缘膜填充沿着介电膜的晶界的间隙；在第二保护性绝缘膜形成后，使导电膜形成图案以提供下电极。

本申请是申请人为富士通半导体股份有限公司，申请日为2015年12月31日，申请号为201511021446.3，发明名称为“半导体器件及其制造方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本文讨论的实施例涉及一种半导体器件及其制造方法。

背景技术

除了快闪存储器之外，诸如铁电随机存取存储器(FeRAM)的铁电存储器被称为非易失性存储器，这种非易失性存储器即使在电源关闭后也不会失去信息。

铁电存储器包括铁电电容器，该铁电电容器使用铁电膜作为电容器介电膜。铁电存储器通过使铁电膜的极化方向与“0”和“1”相关联而在其中储存信息，与快闪存储器相比，其具有以低功耗进行高速数据运算的优点。

然而，在提高产量方面，铁电存储器仍有进一步改进的空间。

需要注意的是，与本申请有关的技术在日本专利特许公开文献第2012-38906号、日本专利特许公开文献第2011-155268号和日本专利特许公开文献第2005-183843号中公开。

发明内容

本发明的一个目的是提高包括铁电电容器的半导体器件的产量以及提供该半导体器件的制造方法。

下文公开的一个方案提供了一种制造半导体器件的方法，该方法包括：在半导体衬底之上形成绝缘膜；在绝缘膜上形成导电膜；在导电膜上形成介电膜，介电膜包括铁电体；在介电膜上以一定间隔形成多个上电极；通过溅射法在上电极和介电膜上形成第一保护性绝缘膜；通过原子层沉积法在第一保护性绝缘膜上形成第二保护性绝缘膜，从而用第二保护性绝缘膜填充沿着介电膜的晶界产生的间隙；以及在第二保护性绝缘膜形成之后，使导电膜形成图案以提供下电极，从而形成包括上电极、介电膜和下电极的铁电电容器。

本公开的另一方案提供了一种半导体器件，其包括：绝缘膜，形成在半导体衬底之上；下电极，形成在绝缘膜上；介电膜，形成在下电极上，介电膜包括铁电体并具有沿介电膜的晶界产生的间隙；多个上电极，以一定间隔形成在介电膜上，以与下电极和介电膜一起形成铁电电容器；第一保护性绝缘膜，形成在介电膜的除了间隙之外的部分上和上电极上；以及第二保护性绝缘膜，形成在第一保护性绝缘膜上和位于间隙中的介电膜上，使得间隙被第二保护性绝缘膜填充。

通过以下的公开内容，介电膜的晶界中产生的间隙被第一保护性绝缘膜和第二保护性绝缘膜的复合膜填充，所以可防止当导电膜在随后的步骤中形成图案时产生的生成物进入间隙并腐蚀下电极。

附图说明

图1A到图1D是本发明人所研究的半导体器件在制造过程中的剖视图；

图2A到图2J是本发明人所研究的包括在半导体器件中的铁电电容器在制造过程中的放大剖视图；

图3A到图3H是本发明人所研究的包括在半导体器件中的铁电电容器在制造过程中的放大俯视图；

图4是基于铁电膜的扫描电子显微镜(SEM)图像绘制的立体图；

图5是基于铁电电容器的透射电子显微镜(TEM)图像绘制的剖视图；

图6是基于与图5不同的铁电电容器的SEM图像绘制的剖视图；

图7是示出铁电电容器的磁滞曲线(hysteresis curve)的示意图，其中在下电极中产生凹部；