专利名称：半导体器件以及半导体器件的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体器件以及该半导体器件的制造方法，特别是涉及一种具有强电介质层的半导体器件。
利用外加在强电介质上的电压和极化电荷的磁滞特性的强电介质存储器己为人们所周知。
图12是表示以前的强电介质存储器剖面结构的一个例子的示意图。
以前的强电介质存储器2具有依次将由Pt(铂)构成的下部电极6、由PZT(PbZrxTil-xO3)等强电介质材料构成的强电介质层8、和由Pt(铂)构成的上部电极10堆积到层间膜4上的强电介质电容18。为覆盖该强电介质电容18，形成层间膜12以及铝布线14。为保护它们而形成钝化膜16。
但是，上述这种以前的强电介质存储器2存在以下问题强电介质材料有因氢而劣化的倾向。即由于强电介质中氢的作用，使强电介质的磁滞特性劣化了。因为在以前的强电介质存储器2中，电极、特别是上部电极10是由Pt(铂)构成的，所以要防止氢在钝化膜成膜过程中向强电介质层8的渗入，以及氢从成膜后的钝化膜向强电介质层8的渗入是困难的。
为此，提议使用对强电介质层8受氢影响比较小的TEOS(Tetraethylorthosilcate、有机硅源的一种)硅氧化膜来形成钝化膜16等的方法。
但是，因为硅氧化膜(SiO2)的防湿性差，容易通过和保持水分，所以，在高湿度下强电介质存储器2的可靠性不太高。
本发明的目的是，解决上述问题，使强电介质的磁滞特性不易劣化，而且要提供在高湿度条件下可靠性高的半导体器件及制造方法。
本发明的半导体器件包括强电介质层、连接着强电介质层的导体层、以及设置在强电介质层旁边的绝缘层的半导体器件，其特征是在使用含有氮化硅的绝缘性材料构成绝缘层的同时，还使用含有带导电性的氧化物的导电性材料来构成导体层。
本发明的半导体器件的制造方法包括制造具有强电介质层、连接着强电介质层的导体层、以及设置在强电介质层旁边的绝缘层的半导体器件，其特征是，在使用强电介质材料构成强电介质层的同时，还使用含有带导电性的氧化物的导电性材料来构成导体层，然后，使用含有硅烷及氨的成膜气体来形成由含有氮化硅的绝缘性材料构成的绝缘层。
本发明的半导体器件包括强电介质层、和设置在强电介质层旁边的绝缘层，其特征是使用含有具有硅·氢键的氮化硅的绝缘性材料构成绝缘层，同时，把构成该绝缘层的硅·氢键的氢的浓度实质性地设置到了1.0×1022个/cm3以下。
本发明的半导体器件，包括强电介质层和设置在强电介质层旁边的绝缘层，其特征是，在使用含有带硅·氢键以及氮·氢键的氮化硅的绝缘性材料构成绝缘层的同时，把构成该绝缘层的硅·氢键以及氮·氢键的氢的浓度实质性地设置到了1.6×1022个/cm3以下。
此外，本发明的半导体器件包括强电介质层、和设置在强电介质层旁边的绝缘层，其特征是，使用含有氮化硅的绝缘性材料构成绝缘层，同时，调整包含在该绝缘层中的氢的浓度，使在形成该绝缘层之后的强电介质层的开关容量相对于在形成该绝缘层之前的强电介质层的开关容量的减少率，实质性地达到25％以下。
而且，本发明的半导体器件的制造方法包括制造具有强电介质层，以及设置在强电介质层旁边的绝缘层的半导体器件，其特征是，在形成强电介质层之后，在使用含有硅烷及氨的成膜气体来形成由含有氮化硅的绝缘性材料构成的绝缘层的同时，将该成膜气体中硅烷及氨的容量比实质性地设置到了70％以下。
本发明的特征，能够如上述的那样广泛地予以表示，而其构成和内容也同其目的及特征一起，在考虑到用附图表示的基础上，通过以下的公开表示而变得更为明确。
下面，简单说明附图图1是表示根据本发明的实施例1的半导体器件的双晶体管·双电容器型强电介质存储器M的剖面结构的一部分(在强电介质电容Cf附近)的图。
图2A是用于说明强电介质存储器M的制造工序的剖视图。
图2B是用于说明强电介质存储器M的制造工序的剖视图。
图3A是用于说明强电介质存储器M的制造工序的剖视图。
图3B是用于说明强电介质存储器M的制造工序的剖视图。
图4A是用于说明强电介质存储器M的制造工序的剖视图。
图4B是用于说明强电介质存储器M的制造工序的剖视图。
图5是表示关于各钝化膜42的成膜气体中的SiH4以及NH3的容量百分比的图。
图6是表示关于各钝化膜42的膜中Si-H键的氢浓度的图。
图7是表示关于各钝化膜42的膜中Si-H键以及N-H键的合计氢浓度的图。
图8是表示关于各钝化膜42在膜形成之后的强电介质电容Cf的开关容量QSW的减少率的图。
图9是表示SoyaTuwer(音译)电路组成的示意图。
图10是表示用SoyaTuwer(音译)电路测定出的强电介质磁滞曲线的图。
图11是表示双晶体管·双电容器型强电介质存储器M的结构的图。
图12是表示以前的强电介质存储器2的剖面结构的一个例子的图。
实施例图11是根据本发明的实施例1的半导体器件的双晶体管·双电容器型强电介质存储器M的电路构成的一个例子。图1是表示强电介质存储器M的剖面结构的一部分(在强电介质电容Cf附近)的图。如图1所示，强电介质存储器M在硅基片22上设置场氧化膜24、层间膜26、栅极28以及层间膜30，在此基础上设置强电介质电容Cf。
强电介质电容Cf，具有依次将下部导体层的下部电极32、由PZT(PbZrxTil-xO3)等强电介质材料构成的强电介质层34以及上部导体层的上部电极36堆积而成的结构。下部电极32是依次将IrO2(氧化铱)和Pt(铂)堆积而成两层结构的电极。导体层的上部电极36是依次将第一层的IrO2(氧化铱)和第二层Ir(铱)依次堆积而成两层结构的电极。
为覆盖该强电介质电容Cf，形成层间膜38以及铝配线40。为保护它们而形成作为表面保护膜的钝化膜42。各层间膜26、30、38，由氧化硅膜构成。绝缘层的钝化膜42由氢浓度较低的氮化硅膜构成。
接着，依照图2A～图4B以及图1来说明强电介质存储器M的制造方法。首先，如图2A所示，准备硅基片22，在硅基片22的一部分上形成场氧化膜24。氧化膜24用硅局部氧化隔离(Local Oxidation of Silicon)法等形成。
其次，如图2B所示，形成层间膜26，在层间膜26上形成栅极28。层间膜26按照化学汽相淀积(Chemical VaporDeposition)法等，通过堆积硅氧化物来形成。栅极28则利用下述方法来形成，即利用化学汽相淀积法使多晶硅堆积，再利用反应式离子腐蚀将其按所定形状成型。
接着，如图3A所示，形成层间膜30。层间膜30按照化学汽相淀积法，通过使硅氧化物堆积来形成。
再者，如图3B所示，在层间膜30上形成强电介质电容Cf。强电介质电容Cf如下述那样形成首先，在层间膜30上利用喷镀等形成构成下部电极32的电极层。构成下部电极32的电极层是依次将IrO2(氧化铱)和Pt(铂)堆积而成的两层结构的电极层。其次，在此基础上，利用溶胶·凝胶(Sol-Gel)法等形成构成强电介质34的电极层。构成强电介质34的电极层由PZT(PbZrxTil-xO3)构成。在此基础上，利用喷镀等进一步形成构成上部电极36的电极层。构成上部电极36的电极层是依次将IrO2(氧化铱)和Ir(铱)堆积而成两层结构的电极层。利用腐蚀使如此而形成的三个电极层按所定形状成型，形成强电介质电容Cf。
再有，如图4A所示，形成层间膜38。层间膜38是使用作为有机硅源的原硅酸四乙酯，利用等离子体化学汽相淀积法，通过使氧化硅膜堆积来形成的。其次，利用腐蚀在如此而形成的层间膜38上，形成接触孔38a、38b。形成接点洞孔38a，使之能够到达强电介质电容Cf的上部电极36的上面。形成接触孔38b，使之能够到达硅基片22。
其次，如图4B所示，形成铝布线40。铝布线40是利用喷镀等形成构成铝布线40的层之后，再利用腐蚀使其按所定形状成型。
最后，如图1所示，形成钝化膜42。利用等离子体化学汽相淀积法(CVD法)，通过使氢浓度较低的氮化硅膜(SiN)堆积来形成钝化膜42。使用SiH4(硅烷)、NH3(氨)、N2(氮)、N2O(氧化氮)，来作为形成钝化膜42时的成膜气体成分。
在本实施例中，设定该成膜气体中含氢的气体成分SiH4以及NH3所占的容量百分比为大约百分之六(SiH4约占1％，NH3约占5％)(参照图5(a))。如此而形成的钝化膜42(氢浓度较低的氮化硅膜)中的Si-H键的氢浓度为0.06×1022个/cm3程度(参照图6(a))。而且，钝化膜42中的Si-H键以及N-H键的合计氢浓度为1.3×1022个/cm3程度(参照图7(a))。并且，钝化膜42中的Si-H键以及N-H键的氢浓度，是使用利用FTIR(傅里叶变换红外分光)法的测量装置(BIO-RAD公司制，QS300)来进行测量的。
针对上述钝化膜42在成膜过程中以及被形成之后，会对强电介质电容Cf的强电介质层34施加怎样的影响这一点，进行了实验。在实验时，先分别测量出形成钝化膜42的前后的强电介质电容Cf的开关容量Qsw(后述)，然后算出形成钝化膜42之后的强电介质电容Cf的开关容量Qsw，究竟比形成钝化膜42之前的强电介质电容Cf的开关容量Qsw减少了多少。
如图9所示，开关容量Qsw的测量使用了一般的SoyaTuwer(音译)电路来进行。在SoyaTuwer电路上外加有交流电压V＝Vin·sin(ωt)。通过测量SoyaTuwer电路的X、Y点的电位，就可以知道外加在强电介质电容Cf上的交流电压V与强电介质电容Cf上出现的极化电荷之间的关系。图10表示的是在SoyaTuwer电路的示波器上显示的上述关系。
在图10中的剩余极化电荷Pr1、Pr2，是当外加电压V＝0时，反映电容Cf的外加电压史的，在强电介质电容Cf上出现的两个极化电荷。而上述的开关容量Qsw是对应于剩余极化电荷Pr1、Pr2的绝对值的和S的量。即开关容量Qsw越大，电容Cf作为存储元件的能力也就越大。因此，强电介质电容Cf的开关容量Qsw在钝化膜42形成之后的减小率越小，电容Cf作为存储元件的能力下降的也就越小。
如图8(a)所示，在本实施例中，强电介质电容Cf的开关容量Qsw在钝化膜42形成之后的减小率是在10％以下。可以认为，这种程度的开关容量Qsw的减小在实用时不会发生任何问题。
而且，在上述实施例中，把在钝化膜42的成膜气体中，含氢的气体成分SiH4以及NH3所占的合计容量百分比被设定为大约百分之六时，形成的氮化硅膜的情况(参照图5(a))作为例子，进行了说明。下面，把在钝化膜42的成膜气体中，含氢的气体成分SiH4以及NH3所占的合计容量百分比被设定为大约百分之二十五时，形成的氮化硅膜的情况(参照图5(b))作为例子，进行如下说明。
如此而形成的钝化膜42(氮氧化硅膜)中的Si-H键的氢浓度为0.1×1022个/cm3程度(参照图6(b))。而且，钝化膜42中的Si-H键以及N-H键的合计氢浓度为1.6×1022个/cm3程度(参照图7(b))。
如图8(b)所示，即使在这种情况下，强电介质电容Cf的开关容量Qsw在钝化膜42形成之后的减小率也是在10％以下。
下面，把在钝化膜42的成膜气体中，含氢的气体成分SiH4以及NH3所占的合计容量百分比被设定为大约百分之七十五时，形成的具有通常氢浓度的氮化硅膜的情况(参照图5(c))作为例子，进行说明。
如此而形成的钝化膜42(氮化硅膜)中的Si-H键的氢浓度为1.1×1022个/cm3程度(参照图6(c))。而且，钝化膜42中的Si-H键以及N-H键的合计氢浓度为1.7×1022个/cm3程度(参照图7(c))。
如图8(c)所示，在这种情况中，强电介质电容Cf的开关容量Qsw在钝化膜42形成之后的减小率是在27％的程度上。可以认为，这种程度的开关容量Qsw的减小在实用时没有多大问题。
对钝化膜42的成膜气体中含氢的气体成分SiH4以及NH3所占的容量百分比，没有特别的限定，但还是希望最好该SiH4以及NH3所占的容量百分比能低于70％(参照图5(d))。这是因为，通过把SiH4以及NH3所占的容量百分比设定到70％的程度以下(即低于70％)，就能够把强电介质电容Cf的开关容量Qsw的减小率控制在25％的程度(参照图8(d))以下，而如能把强电介质电容Cf的开关容量Qsw的减小率控制在25％的程度以下，就能够进一步提高强电介质存储器M的可靠性。
可以认为，通过把钝化膜42的成膜气体中SiH4以及NH3所占的容量百分比控制到70％的程度以下，就能使钝化膜42中的Si-H键的氢浓度达到1.0×1022个/cm3的程度(参照图6(d))以下(即低于1.0×1022个/cm3)。而且，通过把钝化膜42的成膜气体中SiH4以及NH3所占的容量百分比控制到70％的程度以下，就能使钝化膜42中的Si-H键以及N-H键的合计氢浓度达到1.6×1022个/cm3的程度以下(参照图7(d))。
而且，如果能把钝化膜42的成膜气体中SiH4以及NH3所占的容量百分比控制到30％的程度以下(参照图5)，就能使Qsw的减小率达到10％的程度以下(参照图8)。所以这更为理想。
可以认为，通过把钝化膜42的成膜气体中SiH4以及NH3所占的容量百分比控制到30％的程度以下，就能使钝化膜42中的Si-H键的氢浓度达到0.1×1022个/cm3的程度(参照图6)以下(即低于1.0×1022个/cm3)。而且还可以认为，通过把钝化膜42的成膜气体中SiH4以及NH3所占的容量百分比控制到30％的程度以下，就能使钝化膜42中的Si-H键以及N-H键的合计氢浓度达到1.6×1022个/cm3的程度以下(参照图7)。
而且，如果能把钝化膜42的成膜气体中SiH4以及NH3所占的容量百分比控制到6％的程度以下(参照图5)，就能使Qsw的减小率达到10％的程度以下(参照图8)。所以这比较理想。
可以认为，通过把钝化膜42的成膜气体中SiH4以及NH3所占的容量百分比控制到6％的程度以下，就能使钝化膜42中的Si-H键的氢浓度达到0.06×1022个/cm3的程度(参照图6)以下。而且还可以认为，通过把钝化膜42的成膜气体中SiH4以及NH3所占的容量百分比控制到60％的程度以下，就能使钝化膜42中的Si-H键以及N-H键的合计氢浓度达到1.3×1022个/cm3的程度以下(参照图7)。
可以认为，这种通过把钝化膜42的成膜气体中SiH4以及NH3所占的容量百分比设定到一个较低的程度来降低Qsw的减小率的方法的原理是，因为在成膜过程中氢的产生少了，所以在某种程度上就防止了因为氢引起的强电介质电容Cf的劣化。
同样可以认为，这种通过把钝化膜42中的Si-H键的氢浓度和钝化膜42中的Si-H键以及N-H键的合计氢浓度设定到一个较低的程度来降低Qsw的减小率的方法的原理是，因为在被形成的钝化膜42中包含的氢较少，所以在某种程度上就防止了因为氢引起的强电介质电容Cf的劣化。
而且，可以认为，作为Cf的上部电极36，使用依次将IrO2(氧化铱)和Ir(铱)堆积而成两层结构的电极，作为下部电极32，使用依次将IrO2(氧化铱)和Pt(铂)堆积而成的两层结构的电极，而通过把具有IrO2这样的导电性的氧化物用到电极上，就能够减缓氢对强电介质层34的影响。特别是可以认为，作为上部电极36，通过使用具有导电性的氧化物，就能够很方便减缓来自钝化膜42的氢的影响。
作为这样的具有导电性的氧化物，并不限于IrO2，例如，也可以象RuO2、SrRuO3、PtRhOx、SRO+α、LSCO(LaSrC0(或Cu)Ox)、LSCO+α等。
分别准备30个具有如上所述的用氢浓度较低的氮化硅膜(参照图5～图8(a))构成的钝化膜42的强电介质存储器M、具有用氮氧化硅膜(参照图5～图8(b))构成的钝化膜42的强电介质存储器M、以及具有用通常氢浓度的氮化硅膜(参照图5～图8(c))构成的钝化膜42的强电介质存储器M，进行HAST(不饱和蒸汽加压试验，EIAJ ED-4701)。试验通过在温度为150℃、相对湿度为80％的状态下，外加电压后搁置300个小时的方法来实施。
试验的结果，在具有用氢浓度较低的氮化硅膜构成的钝化膜42的强电介质存储器M、具有用氮氧化硅膜构成的钝化膜42的强电介质存储器M、以及具有用通常氢浓度的氮化硅膜构成的钝化膜42的强电介质存储器M的各器件中，没有出现器件特性劣化了的试样。而在用以前的、具有用氧化硅膜构成的钝化膜的强电介质存储器进行的同样的试验中，发现了器件特性劣化了的试样。
可以说，这是因为，通过使用象含氢浓度较低的氮化硅膜、氮氧化硅膜、以及具有通常氢浓度的氮化硅膜等含有细密的氮化硅物质的材料来构成钝化膜42，使钝化膜42的防湿性能得以提高而带来的结果。即可以说，利用钝化膜42能够在某种程度上防止来自强电介质存储器M外部的水分渗入。
而且，虽然上述实施例是以导体层是上部导体层(上部电极)的情况为例做的说明，但本发明也同样能适用于导体层是下部导体层(下部电极)的情况。
并且，虽然上述实施例是以导体层是两层结构的情况为例做的说明，但本发明并非由此被限定，本发明也同样能适用于导体层是一层结构以及三层以上结构的情况。
而且，虽然上述实施例是使用等离子体化学汽相淀积法作为形成钝化膜42的方法，但形成钝化膜42的方法并非由此被限定，例如，也可以使用常压化学汽相淀积法等作为形成钝化膜42的方法。
并且，虽然上述实施例是以绝缘层是间接覆盖强电介质层的表面保护膜(钝化膜)的情况为例做的说明，但本发明也能适用于绝缘层是直接覆盖强电介质层的表面保护膜的情况。进而言之，虽然上述实施例是以绝缘层是表面保护膜的情况为例做的说明，但本发明并非由此被限定，例如，本发明也同样能适用于绝缘层是层间膜等的情况。
而且，虽然上述实施例是以用PZT作为强电介质材料的情况为例做的说明，但本发明并非由此被限定，例如，本发明也同样能适用于强电介质材料是Y1以及SBT的情况。
并且，虽然上述实施例是以用双晶体管·双电容器型强电介质存储器作为半导体器件的情况为例做的说明，但本发明并非由此被限定，例如，本发明也同样能适用于单晶体管·单电容器型强电介质存储器。而且，也同样能适用于MFMIS(金属-铁电体-金属-绝缘体-半导体结构)结构的FET(场效应晶体管)等、FET型的强电介质存储器。进而言之，本发明不仅能适用于强电介质存储器，而且也能适用于利用强电介质的一般半导体器件。
本发明的半导体器件有以下特征，即在使用含有氮化硅物质的绝缘材料构成绝缘层的同时，使用含有带导电性的氧化物的导电性材料构成导体层。
因此，可以认为，通过使用含有氮化硅物质的绝缘材料构成绝缘层，能够提高绝缘层的防湿性能。而且，通过把含氧化物的导电性材料用到形成导体层上，就能够减缓氢对强电介质层的影响。因此，能够在某种程度上控制因形成绝缘层而引起的强电介质层的开关容量的下降。即能够使强电介质的磁滞特性不易劣化，而且能够实现在高湿情况下可靠性高的半导体器件。
本发明的半导体器件还有以下特征，即其导体层具有用氧化铱构成的第一层和接续第一层的、用铱构成的第二层。因此，可以通过考虑与连接导体层的各层间的结合性等来选择第一层以及第二层的材料。
本发明的半导体器件还具有其绝缘层是由氮化硅膜构成的这一特征。因此，能够实现更细密的绝缘层。从而，能够实现在高湿情况下可靠性更高的半导体器件。
本发明的半导体器件还具有其绝缘层是由氮氧化硅膜构成的这一特征。因此，能够实现发生应力较小的绝缘膜，并能够提高生产效率。所以，本发明能够提供价廉物美、可靠性高的半导体器件。
本发明的半导体器件还具有其绝缘层是直接或间接地覆盖强电介质层的表面保护膜这一特征。因此，能够减少来自半导体器件表面的水分渗入。
本发明的半导体器件还具有如下特征具有间接地覆盖强电介质层的表面保护膜，其绝缘层是被设置在该表面保护膜的内侧的、直接或间接地覆盖强电介质层的层间膜。因此，能够减少被封在表面保护膜内侧的、绝缘层自身所含的水分。从而能够实现在高湿情况下可靠性高的半导体器件。
本发明的半导体器件还具有依次重叠了下部导体层、强电介质层、和上部导体层的强电介质电容这一特征。因此，能够使强电介质的磁滞特性不易劣化，而且能够实现在高湿情况下可靠性高、结构简单的存储元件。
本发明的半导体器件的制造方法还有以下特征，即在使用强电介质材料构成强电介质层的同时，还使用含有带导电性的氧化物的导电性材料来形成导体层，然后，使用含有硅烷及氨的成膜气体来形成由含有氮化硅的绝缘性材料构成的绝缘层。
因此，通过使用含有氮化硅物质的绝缘材料构成绝缘层，能够提高绝缘层的防湿性能。而且，通过使用含氧化物的导电性材料来形成导体层，就能够在某种程度上控制因形成绝缘层而引起的强电介质层的开关容量的下降。即能够使强电介质的磁滞特性不易劣化，而且能够制造出耐高湿、可靠性高的半导体器件。
本发明的半导体器件还具有如下特征在使用含有带硅·氢键的氮化硅的绝缘性材料构成绝缘层的同时，把构成该绝缘层的硅·氢键的氢的浓度实质性地达到了1.0×1022个/cm3以下。
因此，通过使用含有氮化硅物质的绝缘材料构成绝缘层，能够提高绝缘层的防湿性能。而且，通过把构成该绝缘层的硅·氢键的氢的浓度实质性地达到了1.0×1022个/cm3以下，就能够把因形成绝缘层而引起的强电介质层的开关容量的下降幅度控制在允许的范围内。即能够使强电介质的磁滞特性不易劣化，而且能够实现耐高湿、可靠性高的半导体器件。
本发明的半导体器件还具有如下特征在使用含有带硅·氢键以及氮·氢键的氮化硅的绝缘性材料构成绝缘层的同时，把构成该绝缘层的硅·氢键以及氮·氢键的氢的浓度实质性地达到了1.6×1022个/cm3以下。
因此，通过使用含有氮化硅物质的绝缘材料构成绝缘层，能够提高绝缘层的防湿性能。而且，通过把构成该绝缘层的硅·氢键以及氮·氢键的氢的浓度实质性地达到了1.6×1022个/cm3以下，就能够把因形成绝缘层而引起的强电介质层的开关容量的下降幅度控制在允许的范围内。即能够使强电介质的磁滞特性不易劣化，而且能够实现耐高湿、可靠性高的半导体器件。
本发明的半导体器件还具有如下特征在使用含有氮化硅的绝缘性材料构成绝缘层的同时，调整包含在该绝缘层中的氢的浓度，使在形成该绝缘层之后的强电介质层的开关容量相对于在形成该绝缘层之前的强电介质层的开关容量的减少率，实质性地达到25％以下。
因此，通过使用含有氮化硅物质的绝缘材料构成绝缘层，能够提高绝缘层的防湿性能。而且，通过调整包含在该绝缘层中的氢的浓度，使在形成该绝缘层之后的强电介质层的开关容量相对于在形成该绝缘层之前的强电介质层的开关容量的减少率，实质性地达到25％以下，就能够把因形成绝缘层而引起的强电介质层的开关容量的下降幅度控制在允许的范围内。即能够使强电介质的磁滞特性不易劣化，而且能够实现耐高湿、可靠性高的半导体器件。
本发明的半导体器件具有使用氮化硅膜来构成绝缘层这一特征。所以，能够实现更加细密的绝缘层。从而能够实现耐高湿的、可靠性更高的半导体器件。
本发明的半导体器件具有其绝缘层是由氮氧化硅膜构成的这一特征。因此，能够实现发生应力较小的绝缘膜，并能够提高生产效率。所以，本发明能够提供价廉物美、可靠性高的半导体器件。
本发明的半导体器件具有如下特征在具有连接着强电介质层的导体层的同时，还使用含有带导电性的氧化物的导电性材料来构成导体层。因此可以认为，通过把含氧化物的导电性材料用到导体层上，能够减缓氢对强电介质层的影响。从而使强电介质的磁滞特性更不易劣化。
本发明的半导体器件有以下特征，即其导电体层具有用氧化铱构成的第一层和接续第一层的、用铱构成的第二层。因此，可以通过考虑与连接导体层的各层间的结合性等来选择第一层以及第二层的材料。
本发明的半导体器件具有其绝缘层是直接或间接地覆盖强电介质层的表面保护膜这一特征。因此，能够减少来自半导体器件表面的水分渗入。
本发明的半导体器件具有如下特征具有间接地覆盖强电介质层的表面保护膜，其绝缘层是被设置在该表面保护膜的内侧的、直接或间接地覆盖强电介质层的层间膜。因此，能够减少被封在表面保护膜内侧的、绝缘层自身所含的水分。从而能够实现在更高湿情况下可靠性高的半导体器件。
本发明的半导体器件具有依次重叠了了下部导体层、强电介质层、和上部导体层的强电介质电容这一特征。因此，能够使强电介质的磁滞特性不易劣化，而且能够实现耐高湿、可靠性高、结构简单的存储元件。
本发明的半导体器件的制造方法具有如下特征在形成强电介质层之后，在使用含有硅烷及氨的成膜气体来形成由含有氮化硅的绝缘性材料构成的绝缘层的同时，将该成膜气体中硅烷及氨的容量比实质性地达到了70％以下。
因此，通过使用含有氮化硅物质的绝缘材料构成绝缘层，能够提高绝缘层的防湿性能。而且，通过将绝缘层的成膜气体中硅烷及氨的容量比实质性地达到了70％以下，就能够把因形成绝缘层而引起的强电介质层的开关容量的下降幅度控制在允许的范围内。即能够使强电介质的磁滞特性不易劣化，而且能够实现耐高湿、可靠性高的半导体器件。
在上述内容中，把本发明作为理想的实施例做了说明，文中所出现的各种用语并不是用来做限定，而是为了说明想要阐述的内容而使用的。因此，只要不脱离本发明的范围和精神，在本发明所保护的范围之内，可以对本文进行变更。
权利要求
1.一种半导体器件，包括强电介质层、连接着强电介质层的导体层，以及设置在强电介质层旁边的绝缘层，其特征在于，在使用含有氮化硅的绝缘性材料构成绝缘层的同时，还使用含有带导电性的氧化物的导电性材料来构成导体层。
2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述带导电性的氧化物是氧化铱。
3.根据权利要求2所述的半导体器件，其特征在于，所述导电体层具有用氧化铱构成的第一层和接续第一层的、用铱构成的第二层。
4.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述绝缘层是由氮化硅膜构成。
5.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述绝缘层是由氮氧化硅膜构成。
6.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述绝缘层是直接或间接地覆盖所述强电介质层的表面保护膜。
7.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，该半导体器件具有间接地覆盖所述强电介质层的表面保护膜，所述绝缘层是被设置在该表面保护膜的内侧的、直接或间接地覆盖所述强电介质层的层间膜。
8.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，该半导体器件具有依次重叠了下部导体层、所述强电介质层、和上部导体层的强电介质电容；该下部导体层或上部导体层中的至少一方是所述导体层，所述绝缘层是直接或间接地覆盖该强电介质电容的膜。
9.根据权利要求8所述的半导体器件，其特征在于，所述上部导体层是所述导体层，所述绝缘层是覆盖所述强电介质电容的表面保护膜。
10.根据权利要求8所述的半导体器件，其特征在于，该半导体器件具有间接地覆盖所述强电介质电容的表面保护膜，所述绝缘层是被设置在该表面保护膜的内侧的、覆盖所述强电介质电容的层间膜。
11.一种半导体器件的制造方法，是制造具有强电介质层、连接着强电介质层的导体层，以及设置在强电介质层旁边的绝缘层的半导体器件的半导体器件的制造方法，其特征在于，在使用强电介质材料构成强电介质层的同时，还使用含有带导电性的氧化物的导电性材料来构成导体层，然后，使用含有硅烷及氨的成膜气体来形成由含有氮化硅的绝缘性材料构成的绝缘层。
12.根据权利要求11所述的半导体器件制造方法，其特征在于，该半导体器件是由下述方法所构成即该半导体器件具有依次重叠了下部导体层、所述强电介质层、和上部导体层的强电介质电容；该下部导体层或上部导体层中的至少一方是所述导体层，在所述绝缘层是直接或间接地覆盖该强电介质电容的膜的情况下，在形成该强电介质电容之后，使用含有硅烷及氨的成膜气体来形成绝缘层。
13.一种半导体器件，包括强电介质层和设置在强电介质层旁边的绝缘层的半导体器件，其特征在于，使用含有具有硅·氢键的氮化硅的绝缘性材料构成绝缘层，同时，把构成该绝缘层的硅·氢键的氢的浓度实质性地设置到了1.0×1022个/cm3以下。
14.一种半导体器件，包括强电介质层和设置在强电介质层旁边的绝缘层的半导体器件，其特征在于，在使用含有带硅·氢键以及氮·氢键的氮化硅的绝缘性材料构成绝缘层的同时，把构成该绝缘层的硅·氢键以及氮·氢键的氢的浓度实质性地设置到了1.6×1022个/cm3以下。
15.一种半导体器件，包括强电介质层和设置在强电介质层旁边的绝缘层，其特征在于，使用含有氮化硅的绝缘性材料构成绝缘层，同时，调整包含在该绝缘层中的氢的浓度，使在形成该绝缘层之后的强电介质层的开关容量相对于在形成该绝缘层之前的强电介质层的开关容量的减少率，实质性地达到25％以下。
16.根据权利要求13所述的半导体器件，其特征在于，所述绝缘层是由氮化硅膜构成。
17.根据权利要求14所述的半导体器件，其特征在于，所述绝缘层是由氮化硅膜构成。
18.根据权利要求15所述的半导体器件，其特征在于，所述绝缘层是由氮化硅膜构成。
19.根据权利要求13所述的半导体器件，其特征在于，所述绝缘层是由氮氧化硅膜构成。
20.根据权利要求14所述的半导体器件，其特征在于，所述绝缘层是由氮化硅膜构成。
21.根据权利要求15所述的半导体器件，其特征在于，所述绝缘层是由氮化硅膜构成。
22.根据权利要求13所述的半导体器件，其特征在于，该半导体器件具有连接着所述强电介质层的导体层，并使用含有带导电性的氧化物的导电性材料来构成该导体层。
23.根据权利要求14所述的半导体器件，其特征在于，该半导体器件具有连接着所述强电介质层的导体层，并使用含有带导电性的氧化物的导电性材料来构成该导体层。
24.根据权利要求15所述的半导体器件，其特征在于，该半导体器件具有连接着所述强电介质层的导体层，并使用含有带导电性的氧化物的导电性材料来构成该导体层。
25.根据权利要求22所述的半导体器件，其特征在于，所述带导电性的氧化物是氧化铱。
26.根据权利要求23所述的半导体器件，其特征在于，所述带导电性的氧化物是氧化铱。
27.根据权利要求24所述的半导体器件，其特征在于，所述带导电性的氧化物是氧化铱。
28.根据权利要求25所述的半导体器件，其特征在于，所述导体层具有用氧化铱构成的第一层和接续第一层的、用铱构成的第二层。
29.根据权利要求26所述的半导体器件，其特征在于，所述导体层具有用氧化铱构成的第一层和接续第一层的、用铱构成的第二层。
30.根据权利要求27所述的半导体器件，其特征在于，所述导体层具有用氧化铱构成的第一层和接续第一层的、用铱构成的第二层。
31.根据权利要求13所述的半导体器件，其特征在于，所述绝缘层是直接或间接地覆盖所述强电介质层的表面保护膜。
32.根据权利要求14所述的半导体器件，其特征在于，所述绝缘层是直接或间接地覆盖所述强电介质层的表面保护膜。
33.根据权利要求15所述的半导体器件，其特征在于，所述绝缘层是直接或间接地覆盖所述强电介质层的表面保护膜。
34.根据权利要求13所述的半导体器件，其特征在于，该半导体器件具有间接地覆盖所述强电介质层的表面保护膜，所述绝缘层是被设置在该表面保护膜的内侧的、直接或间接地覆盖所述强电介质层的层间膜。
35.根据权利要求14所述的半导体器件，其特征在于，该半导体器件具有间接地覆盖所述强电介质层的表面保护膜，所述绝缘层是被设置在该表面保护膜的内侧的、直接或间接地覆盖所述强电介质层的层间膜。
36.根据权利要求15所述的半导体器件，其特征在于，该半导体器件具有间接地覆盖所述强电介质层的表面保护膜，所述绝缘层是被设置在该表面保护膜的内侧的、直接或间接地覆盖所述强电介质层的层间膜。
37.根据权利要求22所述的半导体器件，其特征在于，该半导体器件具有依次重叠了下部导体层、所述强电介质层、和上部导体层的强电介质电容；该下部导体层或上部导体层中的至少一方是所述导体层，所述绝缘层是直接或间接地覆盖该强电介质电容的膜。
38.根据权利要求23所述的半导体器件，其特征在于，该半导体器件具有依次重叠了下部导体层、所述强电介质层、和上部导体层的强电介质电容；该下部导体层或上部导体层中的至少一方是所述导体层，所述绝缘层是直接或间接地覆盖该强电介质电容的膜。
39.根据权利要求24所述的半导体器件，其特征在于，该半导体器件具有依次重叠了下部导体层、所述强电介质层、和上部导体层的强电介质电容；该下部导体层或上部导体层中的至少一方是所述导体层，所述绝缘层是直接或间接地覆盖该强电介质电容的膜。
40.根据权利要求37所述的半导体器件，其特征在于，所述上部导体层是所述导体层，所述绝缘层是覆盖所述强电介质电容的表面保护膜。
41.根据权利要求38所述的半导体器件，其特征在于，所述上部导体层是所述导体层，所述绝缘层是覆盖所述强电介质电容的表面保护膜。
42.根据权利要求39所述的半导体器件，其特征在于，所述上部导体层是所述导体层，所述绝缘层是覆盖所述强电介质电容的表面保护膜。
43.根据权利要求37所述的半导体器件，其特征在于，该半导体器件具有间接地覆盖所述强电介质电容的表面保护膜，所述绝缘层是被设置在该表面保护膜的内侧的、覆盖所述强电介质电容的层间膜。
44.根据权利要求38所述的半导体器件，其特征在于，该半导体器件具有间接地覆盖所述强电介质电容的表面保护膜，所述绝缘层是被设置在该表面保护膜的内侧的、覆盖所述强电介质电容的层间膜。
45.根据权利要求39所述的半导体器件，其特征在于，该半导体器件具有间接地覆盖所述强电介质电容的表面保护膜，所述绝缘层是被设置在该表面保护膜的内侧的、覆盖所述强电介质电容的层间膜。
46.一种半导体器件的制造方法，是制造具有强电介质层、和设置在强电介质层旁边的绝缘层的半导体器件的半导体器件的制造方法，其特征在于，在形成强电介质层之后，在使用含有硅烷及氨的成膜气体来形成由含有氮化硅的绝缘性材料构成的绝缘层的同时，将该成膜气体中硅烷及氨的容量比实质性地设置到了70％以下。
47.根据权利要求46所述的半导体器件制造方法，其特征在于，该半导体器件是由下述方法所构成即该半导体器件具有依次重叠了下部导体层、所述强电介质层、和上部导体层的强电介质电容，在所述绝缘层是直接或间接地覆盖该强电介质电容的膜的情况下，在形成该强电介质电容之后，使用含有硅烷及氨的成膜气体来形成绝缘层。
全文摘要
一种半导体器件,具有使强电介质的磁滞特性不易劣化、在高温度下可靠性高的特征。形成由细密的氮化硅膜构成的钝化膜以覆盖强电介质电容,防止来自外部的水分渗入。控制钝化膜的成膜气体中SiH
文档编号H01L21/768GK1268247SQ98808604
公开日2000年9月27日 申请日期1998年8月21日 优先权日1997年8月28日
发明者鲛岛克己, 小泽孝典, 渊上贵昭, 干场一博, 中尾雄一 申请人:罗姆股份有限公司