(57)【要約】本発明は、水素による損傷を受けやすい誘電体を水素汚染からよりよく保護する、超小型電子構造体に関するものである。本発明では、水素による損傷を受けやすい誘電体（１４）を少なくとも中間酸化物（１８）によって被覆する。この中間酸化物の材料の厚さは、少なくとも水素による損傷を受けやすい誘電体の厚さの５倍である。同様に、中間酸化物（１８）を合金誘電体として使用するので、その上面を金属によって被覆する。十分な厚さの中間酸化物（１８）は、水素防護層（２２,２６）を蒸着する間に放出される全ての水素をも吸収することによって、水素による損傷を受けやすい誘電体（１４）を保護する。
2004525525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素防護層（２２、２６）によって覆われた、水素感受性の誘電体（１４）を備えている超小型電子構造体において、
上記水素感受性の誘電体（１４）と水素防護層（２２、２６）との間に、少なくとも１つの中間酸化物（１８）が配置されており、
この中間酸化物の厚さが、水素感受性の誘電体（１４）の厚さの少なくとも５倍であることを特徴とする、超小型電子構造体。
【請求項２】
上記中間酸化物（１８）中に、導電性材料（２４）を充填した接触穴（２０）が配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の超小型電子構造体。
【請求項３】
上記中間酸化物（１８）が、スピンオングラスまたはＴＥＯＳ層であることを特徴とする、請求項１または２に記載の超小型電子構造体。
【請求項４】
上記水素防護層（２２、２６）が、電気的に絶縁性の材料から構成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の超小型電子構造体。
【請求項５】
上記水素防護層（２２、２６）が、窒化シリコンから構成されていることを特徴とする、請求項４に記載の超小型電子構造体。
【請求項６】
上記水素防護層（２２）が、接触穴（２０）の側壁を覆っていることを特徴とする、請求項４または５に記載の超小型電子構造体。
【請求項７】
上記水素防護層（２６）が、導電性の材料からなることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の超小型電子構造体。
【請求項８】
上記水素防護層（２６）が、接触穴（２０）の縁から離れて設けられていることを特徴とする、請求項７に記載の超小型電子構造体。
【請求項９】
上記水素防護層（２６）が、接触穴（２０）の側壁を覆う絶縁層（２２、２８、３０）によって覆われていることを特徴とする、請求項７または８に記載の超小型電子構造体。
【請求項１０】
上記水素感受性の誘電体（１４）が金属酸化物を含んだ層であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の超小型電子構造体。
【請求項１１】
上記金属酸化物を含んだ層（１４）が強誘電体または常誘電体であることを特徴とする、請求項１０に記載の超小型電子構造体。
【請求項１２】
上記金属酸化物を含んだ層（１４）は、一般式ＡＢＯXで表され、
Ａは、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、ビスマス（Ｂｉ）、鉛（Ｐｂ）、ジルコニア（Ｚｒ）、ランタン（Ｌａ）、ニオブ（Ｎｂ）、カリウム（Ｋ）、または、カルシウム（Ｃａ）からなる群より選択される少なくとも１つの金属であり、
Ｂは、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、またはルテニウム（Ｒｕ）であり、
Ｏは酸素（Ｏ）であることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の超小型電子構造体。
【請求項１３】
上記水素感受性の誘電体（１４）がキャパシタ誘電体として用いられるとともに、金属を含んだ２つの電極（８、１６）間に配置されており、
上記２つの電極（８、１６）のうちの１つが、水素感受性の誘電体（１４）と中間酸化物（１８）との間に配置されていることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の超小型電子構造体。
【請求項１４】
上記金属を含んだ電極（８、１６）は、プラチナ（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、レニウム（Ｒｅ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐａ）、イリジウム（Ｉｒ）、酸化イリジウム、酸化ルテニウム、ストロンチウム酸化ルテニウム、または、これらの材料の合金からなることを特徴とする、請求項１３に記載の超小型電子構造体。
【請求項１５】
水素防護層（２２、２６）によって覆われた水素感受性の誘電体（１４）を備えた超小型電子構造体の製造方法であって、
上記水素感受性の誘電体（１４）を基板（２、６）上に形成する工程と、
上記水素感受性の誘電体（１４）の上に、少なくとも１つの中間酸化物（１８）を、水素感受性の誘電体（１４）の少なくとも５倍の厚さに形成する工程と、
上記中間酸化物（１８）を、水素防護層（２２、２６）によって覆う工程と、を有する超小型電子構造体の製造方法。
【請求項１６】
上記中間酸化物（１８）を、スピンオングラスまたはＴＥＯＳ方法を用いて形成することを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
上記水素防護層（２２、２６）を中間酸化物（１８）に塗布した後、接触穴（２０）をエッチングし、その側壁を絶縁層（２２、３０）によって覆うことを特徴とする、請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
上記絶縁層（２２、２８、３０）が、水素防護層（２２、２８）と同じ材料からなり、当該両方の層が共に水素防護層を構成していることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
上記水素防護層（２６）が、絶縁層（２２、２８、３０）によって覆われた電気的に導電性の材料から構成されていることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
上記絶縁層（２２）を２つの部分層（２８、３０）から形成し、第１の部分層（２８）を、接触穴をエッチングする前に、中間酸化物（１８）または水素防護層（２６）の上に形成し、
接触穴（２０）をエッチングした後、第２の部分層（３０）を中間酸化物（１８）および第１の部分層（２８）の上に均一に形成し、
続いて、第２の部分層（３０）を、接触穴（２０）の側壁に沿って端板（３０）を形成するために、異方的にエッチバックすることを特徴とする、請求項１７〜１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
上記絶縁層（２２、２８、３０）が、窒化シリコンから構成されていることを特徴とする、請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
上記水素感受性の誘電体（１４）は、一般式ＡＢＯXで表される金属酸化物を含んだ層から構成されており、
Ａは、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、ビスマス（Ｂｉ）、鉛（Ｐｂ）、ジルコニア（Ｚｒ）、ランタン（Ｌａ）、ニオブ（Ｎｂ）、カリウム（Ｋ）、または、カルシウム（Ｃａ）からなる群より選択される少なくとも１つの金属であり、
Ｂは、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、または、ルテニウム（Ｒｕ）であり、
Ｏは酸素（Ｏ）であることを特徴とする、請求項１５〜２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
上記水素感受性の誘電体（１４）の上に、金属を含んだ電極（１６）を形成し、
該金属を含んだ電極（１６）は、中間酸化物（１８）によって覆われていることを特徴とする、請求項１５〜２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
上記金属を含んだ電極（１６）が、プラチナ（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、レニウム（Ｒｅ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐａ）、イリジウム（Ｉｒ）、酸化イリジウム、酸化ルテニウム、ストロンチウム酸化ルテニウム、または、これらの材料の合金からなることを特徴とする、請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、半導体技術の分野に属するものであり、水素防護層（水素バリア層）によって覆われた、水素感受性の（水素による損傷を受けやすい（wasserstoffempfindlichen））誘電体を備えた超小型電子構造体（超小型電子構造、Mikroelektronische Struktur）、および当該超小型電子構造体の製造方法に関するものである。
【０００２】
多くの超小型電子構造体に、水素による損傷を受けやすい、誘電層または強誘電層が用いられているが、例えば、金属酸化物を含んだ強誘電層を用いる場合、その分極率が下がり、それによって強誘電層の機能は制限されてしまう。
【０００３】
しかし、半導体製品を超小型電子構造体の形状に製造する際に水素の影響を阻止することは、ほぼ不可能である。例えば、金属被覆およびトランジスタの調製には、アニーリング工程が成形ガス（Formiergas）（９５％  Ｎ2、５％  Ｈ2）の中で（in）行われる必要がある。さらに、複数の層（例えば、タングステンおよび窒化シリコン）を、水素を含んだ雰囲気下で蒸着する。また、強誘電層を用いると、水素の影響を受けて電気特性が明らかに悪化し、特に、漏れ電流が増し、短絡が生じ、分極が低下する。さらに、強誘電層をメモリーキャパシタのキャパシタ誘電体として使用する場合、水素の影響を受けて強誘電層の接着力も低下し、したがって、メモリーキャパシタが基板上に配置されてしまう。
【０００４】
水素感受性の（水素による損傷を受けやすい）層への水素の影響を低減するために、いわゆる水素防護層を水素感受性の層の上に形成することによって、水素を含んだ雰囲気下で行われる次のプロセス工程の間、水素感受性の層を保護することが提示されてきた。つまり、メモリーキャパシタを用いた場合、通常、キャパシタモジュールを水素防護層（封入成形バリア層（encapsulation barrier layer）、ＥＢＬ）によって覆うということである。
【０００５】
例えば、ＤＥ  １９９  ０４  ３７９  Ａ１には、不動態化層およびその後に形成される水素防護層によってメモリーキャパシタの上部電極を覆う技術について開示されている。ここでは、この不動態化層は、この層の蒸着に必要な金属を含んだ上部電極によって、アンモニアによる接触分解を防止するためのものである。アンモニアの接触分解によって、水素が直接放出されてしまい、上部電極が被覆されていない場合、水素は上部電極を貫いてキャパシタ誘電体まで拡散してしまうのである。しかし、この不動態化層は、アンモニアの接触分解を大幅に防止することができるが、これ以外の点では、蒸着反応によって放出される水素からキャパシタ誘電体を十分に保護できないことが、明らかになっている。
【０００６】
同様に、水素防護層を、キャパシタモジュールの上に直接形成すること、特に強誘電層によって覆われていないキャパシタ電極の周辺領域上に形成する技術が、ＥＰ  ０  ５１３  ８９４  Ａ２に開示されている。この水素防護層が電気的に導電性の材料から構成されている場合、ＥＰ  ０  ５１３  ８９４  Ａ２に記載されているように、水素防護層とキャパシタモジュールとの間に絶縁層を備える必要がある。
【０００７】
これに対して、ＵＳ  ６,０２７,９４７では、この水素拡散の問題を、強誘電体を用いて上部キャパシタ電極を封入することによって低減している。
【０００８】
さらに、水素防護層を蒸着する間に水素によって強誘電層が損傷されてしまう危険と共に、続く層（例えば水素拡散障壁、酸化物層）を蒸着する間に用いられるプラズマによるダメージも考えられる。さらに、特に、キャパシタ電極が帯電してしまい、その結果として強誘電層が損傷してしまうという問題点もある。
【０００９】
そこで、本発明は、これらの損傷を十分に防止する、超小型電子構造体を提示することを目的としている。
【００１０】
本発明の目的は、水素感受性の（水素による損傷を受けやすい）誘電体と水素防護層との間に少なくとも１つの中間酸化物を配置し、この中間酸化物の厚さが、水素による損傷を受けやすい誘電体の厚さの少なくとも５倍である、超小型電子構造体を用いて達成することができる。
【００１１】
また、本発明では、この中間酸化物の厚さは、最も薄いもので水素による損傷を受けやすい誘電体の厚さの５倍であり、好ましくは１０倍である。さらに、水素防護層は、水素による損傷を受けやすい誘電体の上に直接配置されておらず（つまりそのすぐ近くに位置しており）、少なくとも中間酸化物によってこの誘電体から隔てられている（距離をおいて設けられている）。この中間酸化物は比較的厚いので、水素防護層を蒸着する間に発生する水素は、水素感受性の誘電体まで拡散しない。この中間酸化物は、拡散した水素の比較的多くの部分を吸収する。中間酸化物の吸収力は、その厚さに応じて増す。したがって、中間酸化物が、水素感受性の層の厚さの５倍よりもかなり厚いことが、好ましい。
【００１２】
同時に、中間酸化物は、その上に金属被覆層を配置し、かつ、中間酸化物の下に位置する機能素子と金属被覆層とを接続する接触穴を中間酸化物中に形成するような、合金誘電体の機能を有していることが好ましい。これらの接触穴には、導電性材料を充填することが好ましい。したがって、水素防護層を、水素感受性の誘電体の領域ではなく、中間酸化物の上の領域に配置することが好ましい。中間酸化物は同時に合金誘電体の機能を有しているので、基本的に超小型電子構造体に合金誘電体が備えられている場合は、冒頭に記載した従来技術において必要とされているような付加的な層を蒸着しなくてもよい。次に、このことを、半導体素子のメモリーセルの強誘電性キャパシタを例にとって詳述する。
強誘電性キャパシタを、通常、キャパシタと実際の（eigentlichen）基板とを分かつ絶縁層の上に配置する。このキャパシタは、ここでは、下部・上部電極、および、その間に位置する強誘電性誘電体から構成されている。下部電極を、絶縁層の中に形成された導電性結合部を介して、半導体基板と接続する。これに対して、上部電極を、キャパシタを平坦に被覆する合金誘電体の上に配置された金属被覆と、電気的に導電するように接続する。この金属被覆と上部電極との間の接続を、導電性材料が充填された接触穴を介して行う。
【００１３】
また、本発明では、中間酸化物としても用いられるこのような合金誘電体の上に、水素防護層を形成する。この結果、この水素防護層は、従来技術のように合金誘電体の下ではなく、その上に配置される。この利点は、一方では、中間酸化物の水素の吸収率が上昇する点にあり、他方では、この膜が、プラズマに起因する損傷から強誘電層をより保護できる点にある。特に、合金誘電体または中間酸化物の厚さが十分にあるので、強誘電体を水素から十分に保護することができる。さらに、この合金誘電体または中間酸化物が存在することによって、水素防護層をプラズマ蒸着する間、キャパシタ電極は帯電しない。
【００１４】
他の利点は、本発明の超小型電子構造体において、中間酸化物の蒸着後に、いわゆる回復アニール（Recovery-Anneal）を実行することにより、水素防護層の蒸着前に発生してしまう、水素による損傷を受けやすい層における損傷を取り除くことができるという点にある。このようにしてアニーリングされた水素による損傷を受けやすい層を、続く水素防護層の蒸着中に、比較的厚い中間酸化物によって保護することができる。
【００１５】
また、中間酸化物が、ＴＥＯＳ方法またはＳＯＧ（スピンオングラス）方法を用いて形成される酸化シリコン層であることが好ましい。これらの方法の利点は、それらがアンモニアを含まない雰囲気下で実行されるという点にある。つまり、例えば、ＴＥＯＳ方法は、オゾンを活性化する（ozonaktiviert）ことによってのみ実行することができる。他の利点は、中間酸化物によって超小型電子構造体の表面を平坦化する点にある。この平坦化によって、次のプロセス工程が行いやすくなる。したがって、中間酸化物は、平坦化された層であることが好ましい。
【００１６】
また、水素防護層は、接触穴の側壁をも覆っていることが好ましく、これによって、水素が中間酸化物の側面から侵入することを防止できる。水素防護層は、絶縁性の材料から構成されていてもよいし、電気的に導電性の材料から構成されていてもよい。電気的に導電性の材料を使用する場合、この材料が絶縁層によって覆われることによって、全ての金属被覆の短絡をも防止することが好ましい。電気的に導電性の材料からなる水素防護層に対する電気的絶縁性をさらに改善するために、水素防護層を、接触穴の縁から離す（zurueckgezogen）ことができる。
【００１７】
水素感受性の誘電体は、常誘電体（Paraelektrikum）または強誘電体を形成する、金属酸化物を含んだ層であることが好ましい。この金属酸化物を含んだ層の一般式は、ここでは、ＡＢＯXであることが好ましい。このとき、Ａは、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、ビスマス（Ｂｉ）、鉛（Ｐｂ）、ジルコニア（Ｚｒ）、ランタン（Ｌａ）、ニオブ（Ｎｂ）、カリウム（Ｋ）、または、カルシウム（Ｃａ）からなる群より選択される少なくとも１つの金属、Ｂは、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、または、ルテニウム（Ｒｕ）、Ｏは酸素（Ｏ）を示している。
【００１８】
さらに、水素感受性の誘電体がキャパシタ誘電体として用いられ、金属を含んだ２つの電極間に配置されているとき、２つの電極のうちの１つが、水素感受性の誘電体と中間酸化物との間に配置されていることが好ましい。キャパシタ電極は、ここでは、プラチナ（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、レニウム（Ｒｅ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐａ）、イリジウム（Ｉｒ）、酸化イリジウム、酸化ルテニウム、ストロンチウム酸化ルテニウム（Strontium Rutheniumoxid）、または、これらの材料の合金からなることが好ましい。
【００１９】
中間酸化物の厚さは、超小型電子構造体を製造する際の構造寸法の影響を強く受ける。構造寸法（最小に達成可能な（minimal erreichbare）リソグラフィー分解能）が小さければ小さいほど、通常、個々の機能層の層厚は薄くなる。ダイナミック半導体メモリーの場合、このことは、メモリーキャパシタが常に最小充電（Mindestladung）を記憶している必要があるかどうかによる。また、構造を縮小し、それによって表面積を低減する技術は、キャパシタ誘電体の層厚を薄くすることによってのみ達成できる。構造を縮小すると、通常、基本的には、他の全ての層も薄くする必要がある。近年の構造寸法は０．２５〜０．１７μｍであり、この場合の中間酸化物の層厚は２００ｎｍより厚い。さらには、中間酸化物は４００ｎｍよりも厚いことが好ましい。中間酸化物を厚く形成すればするほど、その保護効果は高くなる。また、将来的な構造寸法は０．１μｍおよびそれ以下であり、この場合の中間酸化物の層厚は２００ｎｍよりも薄い。なぜなら、水素防護層自体もより薄く形成することにより、水素を含んだ雰囲気下での蒸着時間を縮小することができるからである。
【００２０】
また、他の利点は、水素感受性の誘電体が、厚い中間酸化物と水素拡散障壁との保護効果によって、成形ガスアニール（Formiergas-Anneal）後にも変わらず（gleichbleibend）接着されているという点にある。各層の剥離は観察されていない。さらに、この厚い中間酸化物は、その下に位置する水素感受性の誘電体を、例えば、衝突する（auftreffende）イオンによって引き起こされるプラズマ蒸着プロセスの力学的作用（mechanischen Auswirkungen）からも保護することができる。
【００２１】
さらに、本発明の目的は、水素感受性の誘電体をより一層保護する、水素感受性の誘電体を備えた超小型電子構造体の製造方法を提示することにある。この目的を、以下の工程を有する、水素防護層によって覆われている、水素感受性の誘電体を備えた超小型電子構造体の製造方法によって、達成する。
【００２２】
すなわち、本発明に係る製造方法における工程とは、
水素感受性の誘電体を基板上に形成し、
水素感受性の誘電体の上に、少なくとも１つの中間酸化物を、水素感受性の誘電体の少なくとも５倍の厚さに形成し、
この中間酸化物を、水素防護層によって覆う、という工程である。
【００２３】
この中間酸化物を、スピンオングラスまたはＴＥＯＳ方法を用いて形成することが好ましい。さらに、中間酸化物に水素防護層を塗布した後で接触穴をエッチングし、その側壁を絶縁層によって覆うことが好ましい。この絶縁層は、ここでは、水素防護層と同じ材料から構成されていてもよく、この結果、これらの層はともに、水素防護層の機能を有することになる。また、これに対して、水素防護層が、導電性の材料から構成されていてもよく、この場合、水素防護層は、絶縁層によって覆われている必要がある。
【００２４】
また、上記絶縁層を、原則的に、２つの部分層から形成できる。第１の部分層を、接触穴をエッチングする前に、中間酸化物または水素防護層の上に形成し、第２の部分層を、接触穴をエッチングした後、中間酸化物の上に均一に形成する。続いて、この第２の部分層を、接触穴の側壁に沿って（側壁を覆うように）端板（Randstege）を形成するために異方的に（異方性に、anisotrop）エッチバックする。この場合、絶縁層とは、中間酸化物または水素防護層の表面に位置する第１の部分層、および、接触穴の側壁に沿うように（側壁を覆うように）第２の部分層である。この絶縁層は、窒化シリコンからなることが好ましい。
【００２５】
次に、本発明を、図面に示した実施例に沿って詳述する。図１は、本発明の超小型電子構造体を示す図である。図２Ａ〜図２Ｃは、本発明の超小型電子構造体を製造するための各方法工程を示す図である。図３は、接触穴の縁から離れた水素防護層と絶縁層とを備えた本発明の超小型電子構造体を示す図である。図４は、金属被覆が形成されている本発明の超小型電子構造体を示す図である。
【００２６】
図１に、接触穴４を有する絶縁層６によって覆われている、半導体基板２を示す。絶縁基板６の上であって、かつ各接触穴４の上に、メモリーキャパシタの下部電極８がそれぞれ位置している。ここでは、これらの電極８は、金属電極１０、および、金属電極１０と各接触穴４との間に位置する酸素バリア層１２から構成されている。酸素バリア層１２は、導電性材料が充填された接触穴４を介して半導体基板２へ酸素が拡散するのを防止するものである。また、接触穴４にポリシリコンが充填されている場合、この酸素バリア層がポリシリコンの酸化を防止するので、接触穴４を絶縁性酸化シリコン層によって覆う必要はない。この酸素バリア層を、多層に形成してもよい。酸素バリア層を形成するための適切な材料が、例えば、部分的に酸化された酸化イリジウムである。場合によっては、酸素バリア層と絶縁層６との間に接着剤層を配置してもよい。
【００２７】
各下部電極８を強誘電層１４および金属層の形状をした上部電極１６によって覆う。強誘電層および金属層をそれぞれ均一に蒸着し、好ましくは異方性エッチング方法によって同じようにパターン化する。そして、このようにパターン化された金属層が、上部電極１６となる。
【００２８】
金属電極１０および上部電極１６は、遷移金属（例えば、プラチナ、または、パラジウム、イリジウム、レニウム、オスミウム、または、ルテニウム）から構成されることが好ましい。強誘電層１４に適した材料は、ストロンチウム−ビスマス−タンタル酸塩（ＳＢＴ,ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9）、ニオビウムをドープしたストロンチウム−ビスマス−タンタル酸塩（ＳＢＴＮ,ＳｒＢｉ2（Ｔａ,Ｎｂ）2Ｏ9）、鉛−ジルコン−チタン酸塩（Ｐｂ（Ｚｒ,Ｔｉ）Ｏ3）、または、ビスマス−チタン酸塩（ＢＴＯ,Ｂｉ4Ｔｉ3Ｏ12）であることが好ましい。強誘電層の代わりに、誘電率の高い（例えば、２０よりも高い、好ましくは５０よりも高い）常誘電層を使用してもよい。この層の材料は、例えば、バリウム−ストロンチウム−チタン酸塩（ＢＳＴ,（Ｂａ,Ｓｒ）ＴｉＯ3）である。上述の材料は、すべて、一般式ＡＢＯXの金属酸化物を含んだ材料である。
【００２９】
これらの下部電極、強誘電層、および、上部電極が、ともに、メモリーキャパシタを構成している。これらのメモリーキャパシタは、平坦化された層（ここでは中間酸化物）１８によって覆われている。この中間酸化物１８を、水素およびプラズマの損傷を回避するために、例えばＳＯＧ方法またはオゾンを活性化するＴＥＯＳ方法によって蒸着できる。ＳＯＧ方法とは、プラズマ損傷も水素損傷も生じない低温方法のことである。ＳＯＧ方法の他の利点は、表面の平坦化の度合いが高い点にある。また、オゾンを活性化するＴＥＯＳ方法を、同様に、水素を含まない雰囲気下で実行する。中間酸化物を、水素を含んだ雰囲気下で蒸着するとしても、原則的には、どの酸化物も中間酸化物１８の材料に適している。しかし、このような酸化物の酸素透過性が非常に高いので、酸素を含んだ雰囲気下での強誘電層中の水素による損傷を除去するために、中間酸化物の蒸着後に、回復アニールを実行することが好ましい。
【００３０】
また、中間酸化物１８は、上部電極１６または半導体基板２まで延びる接触穴２０を備えている。これらの接触穴は、絶縁層２２によって覆われており、導電性材料２４によって充填されている。また、絶縁層２２は、中間酸化物１８の表面をも覆っている。さらに、絶縁層２２は水素防護層である。水素防護層として用いられる絶縁層２２によって接触穴を覆うことによって、側面からの水素の侵入を回避することができる。この結果、例えば、通常の水素を含んだ雰囲気下で蒸着可能であるし、また、蒸着中に多量の水素を放出するタングステンを用いて接触穴２０を充填することもできる。
【００３１】
また、上記強誘電層の厚さは、５０〜１００ｎｍであることが好ましい。これに対して、中間酸化物の厚さは、少なくとも３００〜８００ｎｍである必要がある。これらの値は、例えば、構造幅が０．２５μｍである技術に用いられる。
水素拡散障壁として用いられる絶縁層２２は、ＬＰ−ＣＶＤ（低圧化学蒸着）方法を用いて蒸着される窒化シリコンからなることが好ましい。窒化シリコンは、ここでは、できるだけ化学量論的に（stoechiometrisch）存在していることが好ましい。
【００３２】
次に、本発明の製造方法の各方法工程を詳述する。図２Ａには、半導体基板２の上に中間酸化物１８が備えられている図を示す。中間酸化物１８の表面には、水素防護層が第１の部分層２８の形状に配置されている。第１の部分層２８および中間酸化物１８は、ともに、パターン化されている。または、初めに第１の部分層２８をエッチングし、次にパターン化された部分層２８をマスクとして用いて中間酸化物１８をエッチングしてもよい。エッチングすることによって、接触穴２０を中間酸化物１８に形成する。
【００３３】
エッチングを行った後、特に接触穴２０の側壁を覆う第２の部分層３０を均一に塗布する。このプロセス工程の結果を図２Ｂに示す。
【００３４】
続いて、第２の部分層３０を異方的にエッチバックすることによって、接触穴の側壁に位置する端板だけを残す。次に、接触穴２０に導電性材料２４を充填する。こうして形成された構造を、図２Ｃに示す。第１の部分層２８および第２の部分層３０は、ともに、水素防護層２２を構成する。水素防護層２２を形成するためのこの２段階の方法によって、特に、水素防護層によって底部領域まで完全に中間酸化物１８を覆うことができる。
【００３５】
この水素防護層が電気的に導電性の材料からなる場合、絶縁層の短絡を回避するために、この層を覆う必要がある。この場合、中間酸化物１８の上に、初めに水素防護層を、次に絶縁層を、好ましくは第１部分層の形状に形成する。続いて、絶縁層の第１の部分層、水素防護層、および、中間酸化物をエッチングし、第２の部分層を均一に蒸着して異方的にエッチバックする。なお、この方法工程は、図２Ａ、図２Ｂに示した方法工程とは、絶縁層２２として用いられる部分層２８、３０の下に水素防護層が位置しているという点において異なっている。
【００３６】
これに関する構造を、図３に示す。この図では、導電性材料からなる水素拡散障壁２６は、付加的に、接触穴２０の縁から横に後退している（zurueckgesetzt）。これにより、導電性の水素拡散障壁を、接触穴に対してより一層絶縁できる。
【００３７】
最後に、図４に、図３と同様に接触穴の縁から後退している、導電性材料からなる水素拡散障壁を示す。接触穴２０の上部に、アルミニウム、銅、アルミニウム合金、または、銅合金からなることが好ましい金属被覆３２を配置する。水素防護層２６または絶縁層２２が接触穴２０の側面の縁まで、さらに接触穴２０の中へ、突き出ている場合、金属被覆３２をこれらの層の上部にも配置する。
【００３８】
水素拡散障壁に適した材料としては、例えば、電気的に絶縁性の材料（例えば窒化シリコンおよびシリコン酸窒化物）、および、電気的に導電性の材料（例えば、ＴｉＮ、ＴｉＳｉＮ、ＴａＮ、ＴａＳｉＮ（参照：ドイツ特許出願１００  ５６  ２９５．７等））等を挙げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の超小型電子構造体を示す図である。
【図２Ａ】本発明の超小型電子構造体を製造するための各方法工程を示す図である。
【図２Ｂ】本発明の超小型電子構造体を製造するための各方法工程を示す図である。
【図２Ｃ】本発明の超小型電子構造体を製造するための各方法工程を示す図である。
【図３】接触穴の縁から離れた水素防護層と、絶縁層とを備えた、本発明の超小型電子構造体を示す図である。
【図４】金属被覆が形成されている本発明の超小型電子構造体を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
２  半導体基板
４  接触穴
６  絶縁層
８  下部電極
１０  金属電極
１２  酸素バリア層
１４  強誘電層／常誘電層／金属酸化物を含む層
１６  上部電極
１８  中間酸化物
２０  接触穴
２２  絶縁層／水素防護層
２４  導電性材料
２６  水素防護層
２８  第１部分層
３０  第２部分層／端板（Randstege）
３２  金属被覆
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004525525.tif 000027
2004525525.tif 000028
【手続補正書】
【提出日】平成15年5月27日(2003.5.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強誘電体または常誘電体である金属酸化物を含んだ層を備え、かつ、水素防護層（２２、２６）によって覆われた水素感受性の誘電体（１４）を備えている超小型電子構造体において、
上記水素防護層（２２、２６）が、電気的に絶縁性の材料から構成されており、
上記水素感受性の誘電体（１４）と水素防護層（２２、２６）との間に少なくとも１つの中間酸化物（１８）が配置されており、
この中間酸化物の厚さが、水素感受性の誘電体（１４）の厚さの少なくとも５倍であることを特徴とする、超小型電子構造体。
【請求項２】
上記中間酸化物（１８）中に、導電性材料（２４）を充填した接触穴（２０）が配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の超小型電子構造体。
【請求項３】
上記中間酸化物（１８）が、スピンオングラスまたはＴＥＯＳ層であることを特徴とする、請求項１または２に記載の超小型電子構造体。
【請求項４】
上記水素防護層（２２、２６）が、窒化シリコンから構成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の超小型電子構造体。
【請求項５】
上記水素防護層（２２）が、接触穴（２０）の側壁を覆っていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の超小型電子構造体。
【請求項６】
上記金属酸化物を含んだ層（１４）は、一般式ＡＢＯXで表され、
Ａは、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、ビスマス（Ｂｉ）、鉛（Ｐｂ）、ジルコニア（Ｚｒ）、ランタン（Ｌａ）、ニオブ（Ｎｂ）、カリウム（Ｋ）、または、カルシウム（Ｃａ）からなる群より選択される少なくとも１つの金属であり、
Ｂは、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、または、ルテニウム（Ｒｕ）であり、
Ｏは酸素（Ｏ）であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の超小型電子構造体。
【請求項７】
上記水素感受性の誘電体（１４）がキャパシタ誘電体として用いられるとともに、金属を含んだ２つの電極（８、１６）間に配置されており、
上記２つの電極（８、１６）のうちの１つが、水素感受性の誘電体（１４）と中間酸化物（１８）との間に配置されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の超小型電子構造体。
【請求項８】
上記金属を含んだ電極（８、１６）は、プラチナ（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、レニウム（Ｒｅ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐａ）、イリジウム（Ｉｒ）、酸化イリジウム、酸化ルテニウム、ストロンチウム酸化ルテニウム、または、これらの材料の合金からなることを特徴とする、請求項７に記載の超小型電子構造体。
【請求項９】
水素防護層（２２、２６）によって覆われた水素感受性の誘電体（１４）を備えた超小型電子構造体の製造方法であって、
強誘電体または常誘電体である金属酸化物を含んだ層からなる水素感受性の誘電体（１４）を、基板（２、６）上に形成する工程と、
上記水素感受性の誘電体（１４）の上に、少なくとも１つの中間酸化物（１８）を、水素感受性の誘電体（１４）の少なくとも５倍の厚さに形成する工程と、
上記中間酸化物（１８）を、水素防護層（２２、２６）によって覆う工程と、を有する超小型電子構造体の製造方法。
【請求項１０】
上記中間酸化物（１８）を、スピンオングラスまたはＴＥＯＳ方法を用いて形成することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
上記水素防護層（２２、２６）を中間酸化物（１８）に塗布した後、接触穴（２０）をエッチングし、その側壁を絶縁層（２２、３０）によって覆うことを特徴とする、請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
上記絶縁層（２２、２８、３０）が、水素防護層（２２、２８）と同じ材料からなり、当該両方の層が共に水素防護層を構成していることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
上記絶縁層（２２）を２つの部分層（２８、３０）から形成し、第１の部分層（２８）を、接触穴をエッチングする前に、中間酸化物（１８）または水素防護層（２６）の上に形成し、
接触穴（２０）をエッチングした後、第２の部分層（３０）を中間酸化物（１８）および第１の部分層（２８）の上に均一に形成し、
続いて、第２の部分層（３０）を、接触穴（２０）の側壁に沿って端板（３０）を形成するために、異方的にエッチバックすることを特徴とする、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
上記絶縁層（２２、２８、３０）が、窒化シリコンから構成されていることを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
上記水素感受性の誘電体（１４）は、一般式ＡＢＯXで表される金属酸化物を含んだ層から構成されており、
Ａは、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、ビスマス（Ｂｉ）、鉛（Ｐｂ）、ジルコニア（Ｚｒ）、ランタン（Ｌａ）、ニオブ（Ｎｂ）、カリウム（Ｋ）、または、カルシウム（Ｃａ）からなる群より選択される少なくとも１つの金属であり、
Ｂは、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、または、ルテニウム（Ｒｕ）であり、
Ｏは酸素（Ｏ）であることを特徴とする、請求項９〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
上記水素感受性の誘電体（１４）の上に、金属を含んだ電極（１６）を形成し、
該金属を含んだ電極（１６）は、中間酸化物（１８）によって覆われていることを特徴とする、請求項９〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
上記金属を含んだ電極（１６）が、プラチナ（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、レニウム（Ｒｅ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐａ）、イリジウム（Ｉｒ）、酸化イリジウム、酸化ルテニウム、ストロンチウム酸化ルテニウム、または、これらの材料の合金からなることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【国際調査報告】
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2004525525.tif 000030
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