DE19633689A1

DE19633689A1 - Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung

Info

Publication number: DE19633689A1
Application number: DE19633689A
Authority: DE
Inventors: Heung Lak Park; Kyeong Keun Choi
Original assignee: Hyundai Electronics Industries Co Ltd
Current assignee: SK Hynix Inc
Priority date: 1995-08-21
Filing date: 1996-08-21
Publication date: 1997-02-27
Anticipated expiration: 2016-08-22
Also published as: US5739049A; DE19633689B4; JPH09121034A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstel len von Halbleitervorrichtungen, und insbesondere ein Verfah ren zum Herstellen von Halbleitervorrichtungen, welches es ermöglicht, derart strukturierte Kondensatoren und Metallei tungen zu bilden, daß eine hohe Integration der Halbleiter vorrichtungen erreicht wird.

Der jüngere Trend nach hoher Integration von Halbleitervor richtungen bringt unvermeidbarerweise eine Reduktion in der Zelldimension mit sich. Solch eine Reduktion in der Zelldi mension verursacht jedoch eine Schwierigkeit beim Bilden von Kondensatoren mit hinreichender Kapazität. Das kommt daher, weil die Kapazität proportional zum Oberflächenbereich des Kondensators ist.

In einem Fall einer dynamischen Direktzugriffs-Speichervor richtung (DRAM), die aus einem Metalloxid-Halbleiter(MOS)-Transistor) und einem Kondensator aufgebaut ist, ist es wich tig, zur hohen Integration der DRAM-Vorrichtung die durch den Kondensator belegte Fläche zu reduzieren, und dennoch eine hohe Kapazität des Kondensators zu erhalten.

Die Kapazität C des Kondensators kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

C = (Eo × Er × A)/T

wobei Eo die Dielektrizitätskonstante im Vakuum, Er die Die lektrizitätskonstante des dielektrischen Films, A die Fläche des Kondensators und T die Dicke des dielektrischen Films re präsentiert.

Wie man aus der Gleichung versteht, kann die Kapazität C durch Bilden des dielektrischen Films unter Benutzung eines dielektrischen Materials, das eine hohe Dielektrizitätskon stante Er aufweist, erhöht werden. Bei Benutzung solch eines dielektrischen Films kann eine hohe Integration der Halblei tervorrichtungen erreicht werden.

Typischerweise ist der dielektrische Film aus PZT oder BST hergestellt.

Wenn solch ein dielektrischer Film benutzt wird, kann eine unter dem dielektrischen Film angeordnete Unterelektrode aus antioxidierendem Platin hergestellt werden. Der dielektrische Film kann ebenfalls einen Rutheniumoxid(RuO₂)-Film oder einen Iridiumoxid(IrO₂)-Film aufweisen.

Jedoch ist es praktisch unmöglich, Platin zur Bildung des dielektrischen Films zu benutzen. Das kommt daher, weil Pla tin im Ätzprozeß nicht geätzt wird.

Andererseits ist es erforderlich, daß Rutheniumoxid und Iri diumoxid-Filme einen reduzierten elektrischen Kontaktwider stand bezüglich einer Siliziumdiffusionsschicht aufweisen, da sie einen hohen Kontaktwiderstand bezüglich Silizium aufwei sen.

Zum Reduzieren des elektrischen Kontaktwiderstands zwischen der Rutheniumoxid- und der Siliziumdiffusionsschicht ist es notwendig, eine Schicht mit niedrigem Widerstand, welche bei spielsweise aus einer laminierten Struktur, die Titan/Titan- Nitritfilme aufweist, besteht, vor der Abscheidung der Unter elektrode zu bilden.

Wo solch eine Schicht mit niedrigem Widerstand gebildet wird, gibt es jedoch eine Degradation in den Isolations- und Ferro elektrizitätseigenschaften der Halbleitervorrichtungen. Das kommt daher, weil die Schicht mit niedrigem Widerstand in Kontakt mit der beim nächsten Prozeß gebildeten dielektri schen Schicht steht. Daraus resultierend gibt es eine Degra dation in der Eigenschaft und der Zuverlässigkeit der Halb leitervorrichtungen. Es ist ebenfalls schwierig, Halbleiter vorrichtungen mit einem hohen Integrationsgrad zu erhalten.

Mittlerweile wird bei der Bildung einer Metallverdrahtung ei ner Halbleitervorrichtung in Übereinstimmung mit einem wohl bekannten herkömmlichen Verfahren eine Kupferverdrahtung zu erst auf einer Halbleitervorrichtung gebildet. Ein Wolfram- oder feuerbeständiger Nitrit-Film wird dann über der Struktur einschließlich der Kupferverdrahtung gebildet.

Darauf wird die resultierende Struktur in Übereinstimmung mit einem Ätzprozeß unter Benutzung mit einer Metallverdrah tungsmaske derart geätzt, daß der Wolfram- oder feuerbestän dige Nitritfilm an Seitenwänden der geätzten Kupferverdrah tung belassen wird.

Darauffolgend wird ein Isolierfilm über der resultierenden Struktur gebildet, um eine planarisierte obere Oberfläche zu bilden. Die resultierende Struktur wird dann in Übereinstim mung mit einem Ätzprozeß unter Benutzung einer Metallver drahtungskontaktmaske geätzt, um dadurch ein Kontaktloch zu bilden, durch das die Kupferverdrahtung freigelegt ist.

Daraufhin wird eine zweite Metallschicht auf der resultieren den Struktur derart gebildet, daß sie in Kontakt mit der Kup ferverdrahtung steht. So wird eine Metallverdrahtung gebil det.

In diesem Fall kann der Wolfram- oder feuerbeständige Nitrit-Film nicht dazu dienen, es zu verhindern, daß in dem Isolier film enthaltener Sauerstoff in die Kupferverdrahtung diffun diert. Der Wolfram- oder federbeständige Nitrit-Film dient vielmehr dazu, mit dem Sauerstoff zu reagieren, um dadurch einen Oxidfilm zu bilden.

Um die Bildung solch eines Oxidfilms zu verhindern, wurde die Benutzung eines Aluminiumoxid(Al₂O₂)-Films anstelle des Wolf ram- oder feuerbeständigen Nitrit-Films vorgeschlagen.

Jedoch weist solch ein Aluminiumoxidfilm, der ein nicht-lei tender Film ist, einen hohen Kontaktwiderstand auf. Es ist ebenfalls schwierig, den Aluminiumoxidfilm vollständig zu entfernen. Daraus resultierend ist es schwierig, einen er wünschten Kontaktstift zu bilden.

Dies resultiert in einer Schwierigkeit beim Kontaktprozeß, der bei der Bildung der Metallverdrahtung benutzt wird, so daß dadurch die Charakteristik und die Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtungen degradiert. Demzufolge ist es schwie rig, eine hohe Integration der Halbleitervorrichtung zu er zielen.

Ein Beispiel eines herkömmlichen Verfahrens zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung ist in Fig. 1 illustriert.

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht zum Zeigen eines her kömmlichen Verfahrens zum Bilden eines Kondensators einer Halbleitervorrichtung.

In Übereinstimmung mit diesem Verfahren wird zunächst ein Halbleitersubstrat 1, daß mit einer Struktur versehen ist, die einen Element-isolierenden Isolierfilm (nicht gezeigt), eine Gate-Elektrode (nicht gezeigt) und Bitleitungen (nicht gezeigt) aufweist, hergestellt, und dann wird eine untere Isolierschicht 2 über dem Halbleitersubstrat 1 derart gebil det, daß sie eine planarisierte obere Oberfläche aufweist.

Die resultierende Struktur wird dann in Übereinstimmung mit einem Ätzprozeß unter Benutzung einer Kondensator-Kontakt maske (nicht gezeigt) geätzt, um dadurch ein Kontaktloch 3 zu bilden, durch das ein erwünschter Bereich des Halbleiter substrats 1 freigelegt ist.

Daraufhin wird eine Schicht 4 mit niedrigem Widerstand über der resultierenden Struktur einschließlich des Kontaktlochs 3 gebildet. Über der Schicht 4 mit niedrigem Widerstand wird dann eine Materialschicht für die untere Elektrode (nicht ge zeigt) gebildet.

Darauffolgend werden die Materialschicht für die untere Elek trode und die Schicht 4 mit niedrigem Widerstand in Überein stimmung mit einem Ätzprozeß unter Benutzung einer Speicher elektrodenmaske geätzt, um dadurch eine untere Elektrode 5 für eine Speicherelektrode zu bilden.

Daraufhin wird ein elektrischer Film 6 auf der unteren Elek trode 5 gebildet. Der dielektrische Film 6 ist aus PZT oder aus BST hergestellt.

In Übereinstimmung mit diesem Verfahren ist der dielektrische Film 6 jedoch im Bereich a in Kontakt mit der Schicht mit niedrigem Widerstand. Daraus resultierend sind die Isola tions- und Ferroelektrizitätseigenschaften der Schicht mit niedrigem Widerstand und des dielektrischen Films degradiert, woraus die Schwierigkeit bei der hohen Integration der Halb leitervorrichtungen resultiert.

Deshalb ist es eine Aufgabe der Erfindung, die oben erwähnten Probleme, welche bei herkömmlichen Verfahren auftreten, zu lösen und ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervor richtung mit einem Kondensator, der verbesserte Isolations- und Ferroelektrizitätseigenschaften aufweist, zu schaffen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung zu schaffen, das es ermöglicht, die Diffusion von Sauerstoff in einem bei der Bildung in einem Metallverdrahtung planarisiertem Isolierfilm zu verhindern, um dadurch eine Verbesserung in der Charakte ristik und der Zuverlässigkeit in der Metallverdrahtung zu erzielen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung zu schaffen, das es ermöglicht, die Charakteristik und Zuverlässigkeit der Halb leitervorrichtung zu verbessern, um dadurch eine hohe Integra tion der Halbleitervorrichtung zu erzielen.

In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfin dung weist ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervor richtung folgende Schritte auf: Bereitstellen eines Halblei tersubstrats; Bilden einer unteren Isolierschicht über dem Halbleitersubstrat; selektives Entfernen der unteren Isolier schicht in Übereinstimmung mit einem Ätzprozeß, um dadurch ein Kontaktloch in der unteren Isolierschicht zu bilden, um das Halbleitersubstrat durch das Kontaktloch freizulegen; Bilden eines Rutheniumfilms über der unteren, mit dem Kon taktloch versehenen Isolierschicht; selektives Entfernen des Rutheniumfilms, um dadurch eine untere Elektrode zu bilden; und Oxidieren der unteren Elektrode an der Oberfläche, um da durch einen Rutheniumoxidfilm über der unteren Elektrode zu bilden, so daß ein Kondensator gebildet werden kann.

In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zum Bilden eines Kondensators einer Halbleitervorrichtung folgende Schritte auf: Bereit stellen eines Halbleitersubstrats; Bilden einer unteren Iso lierschicht über dem Halbleitersubstrat; selektives Entfernen der unteren Isolierschicht in Übereinstimmung mit einem Ätz prozeß, um dadurch ein Kontaktloch in der unteren Isolier schicht zu bilden, um das Halbleitersubstrat durch das Kon taktloch freizulegen; Bilden eines in dem Kontaktloch ver senkten Kontaktstifts; Bilden eines Rutheniumfilms über der gesamten freigelegten oberen Oberfläche der resultierenden Struktur, die nach der Bildung des Kontaktstifts erhalten wird; selektives Entfernen des Rutheniumfilms; und Oxidieren des selektiv entfernten Rutheniumfilms an der Oberfläche, um dadurch einen Rutheniumoxidfilm über dem Rutheniumfilm zu bilden, so daß ein Kondensator gebildet werden kann.

In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zum Herstellen einer Halblei tervorrichtung folgende Schritte auf: Bereitstellen eines Halbleitersubstrats, das an einer oberen Oberfläche mit einer unteren Isolierschicht versehen ist; Bilden einer ersten Me tallschicht über der unteren Isolierschicht; Bilden eines Rutheiumoxidfilms über der ersten Metallschicht; selektives Ätzen des Rutheniumoxidfilms und der ersten Metallschicht; selektives Bilden eines Wolframfilms auf Seitenwänden der se lektiv geätzten ersten Metallschicht; Bilden eines Isolier films über der gesamten freigelegten oberen Oberfläche der resultierenden Struktur, die nach der selektiven Bildung des Wolframfilms erhalten wird; selektives Entfernen der Isolier schicht in Übereinstimmung mit einem Ätzprozeß, um dadurch ein Kontaktloch in der Isolierschicht zu bilden, um die erste Metallschicht durch das Kontaktloch freizulegen; Bilden einer zweiten Metallschicht über der resultierenden Struktur, die nach der Bildung des Kontaktlochs erhalten wird, derart, daß die zweite Metallschicht mit der ersten Metallschicht über das Kontaktloch verbunden ist, so daß eine Metallverdrahtung gebildet werden kann.

Weitere Aufgaben und Aspekte der Erfindung werden klarer aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen erscheinen.

Die Figuren zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht zum Illustrieren eines herkömmlichen Verfahrens zum Bilden eines Kondensa tors einer Halbleitervorrichtung;

Fig. 2A bis 2C Querschnittsansichten zum jeweiligen Illustrieren der sequentiellen Schritte eines Verfahrens zum Bilden eines Kondensators einer Halbleitervorrich tung in Übereinstimmung mit einer ersten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht zum Illustrieren eines Verfahrens zum Bilden eines Kondensators einer Halbleitervorrichtung in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 4A bis 4E Querschnittsansichten zum jeweiligen Illustrieren der sequentiellen Schritte eines Verfahrens zum Bilden einer Metallverdrahtung einer Halbleitervor richtung in Übereinstimmung mit einer dritten Aus führungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2A bis 2C sind Querschnittsansichten zum jeweiligen Illustrieren der sequentiellen Schritte eines Verfahrens zum Bilden eines Kondensators einer Halbleitervorrichtung in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform der vorliegen den Erfindung.

In Übereinstimmung mit diesem Verfahren wird zunächst ein Halbleitersubstrat 11 bereitgestellt, und eine untere Iso lierschicht 12 wird über dem Halbleitersubstrat 11, wie in Fig. 2A gezeigt, gebildet. Die Bildung der unteren Isolier schicht 12 wird durch Bilden einer Struktur, die einen Ele ment-isolierenden Isolierfilm (nicht gezeigt), eine Gate-Elektrode (nicht gezeigt) oder Bitleitung (nicht gezeigt) aufweist, auf dem Halbleitersubstrat 11 und Planarisieren der gesamten freigelegten Oberfläche der Struktur durch ein Iso liermaterial mit einem hohen Fließvermögen erreicht.

Daraufhin wird die resultierende Struktur in Übereinstimmung mit einem Ätzprozeß unter Benutzung einer Kondensatorkon taktmaske (nicht gezeigt) geätzt, um somit ein Kontaktloch 13 zu bilden, durch das ein erwünschter Abschnitt des Halblei tersubstrats 11 freigelegt ist.

Daraufhin wird ein Rutheniumfilm 14 über der resultierenden Struktur gebildet, der das Kontaktloch 13 beinhaltet, so daß er mit dem Halbleitersubstrat 11 über das Kontaktloch 13 ver bunden werden kann. Ein Iridiumfilm, der als ein oxidierender Leiter dient, kann anstelle des Rutheniumfilms 14 benutzt werden. Der Rutheniumfilm 14 hat eine Dicke von etwa 1000 bis 5000 Å. Die Bildung des Rutheniumfilms 14 wird unter Benut zung eines Sputterverfahrens oder eines chemischen Dampfab scheidungs(CVD)-Verfahrens erreicht. Wenn das Sputterverfah ren benutzt wird, wird Ruthenium als Ziel (Target) benutzt. Andererseits wird in Übereinstimmung mit dem CVD-Verfahren die Abscheidung des Rutheniumfilms unter Benutzung einer thermischen Zerlegung einer Metall-organischen Verbindung, die Ruthenium enthält, ausgeführt. Alternativermaßen kann RuO₄ im letzteren Fall benutzt werden.

Darauffolgend wird der Rutheniumfilm 14 in Übereinstimmung mit einem Ätzprozeß unter Benutzung einer Speicherelektro denmaske (nicht gezeigt) geätzt, um dadurch eine rundere Elektrode 14a, wie in Fig. 2B gezeigt, zu bilden. Das Ätzen des Rutheniumfilms 14 wird unter Benutzung eines chemischen Materials, wie zum Beispiel 012, Br oder CFE in Plasmaanre gung ausgeführt.

Ein Rutheniumoxidfilm 15 wird dann auf eine erwünschte Dicke über der unteren Elektrode 14a in Übereinstimmung mit einem Oberflächenoxidationsprozeß, wie in Fig. 2C gezeigt, gebil det. Vorzugsweise hat der Rutheniumoxidfilm 15 eine Dicke von 100 bis 1000 Å.

Der Oberflächenoxidationsprozeß wird durch Heizen des Halb leitersubstrats 11 auf eine Temperatur von etwa 400 bis 800°C in einer Glimmentladungs-Plasmaatmosphäre unter Benutzung von Sauerstoff oder in einer oxidierenden Atmosphäre unter Benut zung von Oxongas ausgeführt.

Obwohl nicht gezeigt, wird Silizid in Bereichen gebildet, wo der Rutheniumfilm 14 mit dem Halbleitersubstrat 11 in Kontakt steht, während die Oberflächenoxidation ausgeführt wird. Das Silizid dient zum Reduzieren des Kontaktwiderstands, der an den Kontaktbereichen erzeugt wird.

Daraufhin werden ein dielektrischer Film (nicht gezeigt) und eine obere Elektrode (nicht gezeigt) sequentiell über der un teren Elektrode 14a gebildet. Vorzugsweise ist der dielektri sche Film aus PZT oder BST hergestellt. Andererseits kann die obere Elektrode aus einem Rutheniumoxid- oder Iridiumoxid- Film bestehen, wobei diese Eigenschaft ähnlich wie bei der unteren Elektrode 14a ist. Ein Material, das eine ähnliche Leitungseigenschaft wie der Rutheniumoxid- oder der Iri diumoxid-Film aufweist, kann zum Bilden der oberen Elektrode benutzt werden.

Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht zum Illustrieren eines Verfahrens zum Bilden eines Kondensators einer Halbleitervor richtung in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In Übereinstimmung mit diesem Verfahren wird zuerst ein Halb leitersubstrat 21 bereitgestellt, und dann wird eine untere Isolierschicht 22 über dem Halbleitersubstrat 21, wie in Fig. 3 gezeigt, gebildet. Die Bildung der unteren Isolier schicht 22 wird durch Bilden einer Struktur, die einen Ele ment-isolierenden Isolierfilm (nicht gezeigt), eine Gate- Elektrode (nicht gezeigt) oder Bitleitungen (nicht gezeigt) aufweist, auf dem Halbleitersubstrat 11 und Planarisieren der gesamten freigelegten Oberfläche der Struktur durch ein Iso liermaterial mit einem hohen Fließvermögen erreicht.

Die resultierende Struktur wird dann in Übereinstimmung mit einem Ätzprozeß unter Benutzung einer Kondensatorkontakt maske (nicht gezeigt) geätzt, um dadurch ein Kontaktloch 23 zu bilden, durch das ein erwünschter Abschnitt des Halblei tersubstrats 21 freigelegt wird.

Ein Kontaktstift 24 wird dann auf der resultierenden Struktur derart gebildet, daß er in dem Kontaktloch 23 versenkt ist. Vorzugsweise ist der Kontaktstift 24 aus dotiertem Polysili zium hergestellt.

Über der gesamten freigelegten Oberfläche der resultierenden Struktur werden dann ein Rutheniumfilm 25 und ein Ruthe niumoxidfilm 26 sequentiell gebildet. Der Rutheniumfilm 25 wird als untere Elektrode benutzt. Ein Iridiumfilm und ein Iridiumoxidfilm können anstelle des Rutheniumfilms 25 und des Rutheniumoxidfilms 26 gebildet werden.

Daraufhin werden ein dielektrischer Film (nicht gezeigt) und eine obere Elektrode (nicht gezeigt) sequentiell über der freigelegten Oberfläche des Rutheniumoxidfilms 26 gebildet. Vorzugsweise ist der dielektrische Film aus PZT oder BST her gestellt. Andererseits kann die obere Elektrode aus einem Rutheniumoxid- oder einem Iridiumoxidfilm bestehen, wobei diese Eigenschaft ähnlich der der unteren Elektrode 14a ist. Ein Material, das eine Leitungseigenschaft ähnlich derjenigen des Rutheniumoxid- oder des Iridiumoxidfilms aufweist, kann zum Bilden der oberen Elektrode benutzt werden.

Fig. 4A bis 4E sind Querschnittsansichten, die jeweils se quentielle Schritte eines Verfahrens zum Bilden einer Metall verdrahtung einer Halbleitervorrichtung in Übereinstimmung mit einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustrieren.

In Übereinstimmung mit diesem Verfahren wird zunächst ein Halbleitersubstrat 31 bereitgestellt, und dann wird eine Kup ferschicht 32 als erste Metallschicht über dem Halbleiter substrat 31, wie in Fig. 4A gezeigt, gebildet. Daraufhin wird ein Rutheniumoxidfilm 33 über der Kupferschicht 32 ge bildet.

Die Bildung der Kupferschicht 32 wird unter Benutzung eines Sputterverfahrens oder eines CVD-Verfahrens erreicht. Vor zugsweise hat Kupferschicht 32 eine Dicke von etwa 2000 bis 4000 Å. Wenn das Sputterverfahren benutzt wird, wird die Ab scheidung der Kupferschicht 32 1 bis 30 Minuten lang unter Benutzung von Argongas und mit einer elektrischen Leistung von 50 bis 200 W (Watt) unter einem Druck von etwa 1 bis 50 mTorr ausgeführt. Wenn andererseits das CVD-Verfahren benutzt wird, wird die Abscheidung der Kupferschicht 32 10 Sekunden bis 10 Minuten lang bei einer Temperatur von etwa 150 bis 250°C unter Benutzung von Cu als Quellenmaterial unter einem Druck von 0,01 bis 10 Torr ausgeführt.

Vorzugsweise wird der Rutheniumoxidfilm 33 auf eine Dicke von etwa 50 bis 300 Å abgeschieden. Die Abscheidung des Ruthe niumoxidfilms 33 wird etwa 30 Sekunden bis 5 Minuten lang un ter Benutzung einer elektrischen Leistung von etwa 100 bis 1000 W zusammen mit Argon- und Sauerstoffgas in Übereinstim mung mit einem DC-Magnetron-Sputterverfahren ausgeführt. In diesem Fall werden etwa 5 bis 300 sccm Argongas benutzt. An dererseits fließen etwa 5 bis 100 sccm an Sauerstoffgas. Die Abscheidung des Rutheniumoxidfilms 33 kann in Übereinstimmung mit dem CVD-Verfahren erreicht werden. In diesem Fall wird die Abscheidung des Rutheniumoxidfilms 33 1 bis 30 Minuten lang bei einer Temperatur von etwa 100 bis 600°C unter Benut zung von Ru(NO) (NO₃), RuO₄, RuF₅, oder Ru(C₅H₅)₂ als Quellenmaterial unter einem Druck von etwa 1 mTorr bis 100 Torr ausgeführt.

Darauffolgend werden der Rutheniumoxidfilm 33 und die Kupfer schicht 32 sequentiell in Übereinstimmung mit einem Ätzpro zeß unter Benutzung einer Metallverdrahtungsmaske (nicht ge zeigt), wie in Fig. 4B gezeigt, geätzt.

Ein Wolframfilm 34 wird dann selektiv an den Seitenwänden der Kupferschicht 32a, die nach dem Vervollständigen des Ätzpro zesses von Fig. 4B zurückgelassen wurde, wie in Fig. 4C ge zeigt, gebildet. Die Bildung des Wolframfilms 34 wird unter Benutzung WF₆/SiH₄-Gas als Quellengas ausgeführt. In diesem Fall liegt das Strömungsverhältnis von WF₆/SiH₄ im Bereich von 10 : 5 bis 20 : 10 sccm. Der Wolframfilm 34 wird dann auf eine Dicke von etwa 100 bis 1000 Å bei einer Temperatur von etwa 200 bis 400°C und einem Druck von etwa 10 bis 500 mTorr abgeschieden.

Darauffolgend wird ein Oxidfilm 35 auf eine Dicke von etwa 5000 bis 10 000 Å über der resultierenden Struktur gebildet, um eine planarisierte Oberfläche, wie in Fig. 4B gezeigt, zu schaffen. Vorzugsweise ist der Oxidfilm 35 aus einem Isolier material mit einem hohen Fließvermögen hergestellt.

Der Oxidfilm 35 wird dann selektiv entfernt, um dadurch ein Kontaktloch 36 zu bilden, durch die die Kupferschicht 32a als erste Metallschicht freigelegt wird. Die Bildung des Kontakt lochs 36 wird in Übereinstimmung mit einem Ätzprozeß unter Benutzung einer Metallverdrahtungskontaktmaske (nicht gezeigt) ausgeführt.

Eine zweite Metallschicht 37 wird dann über dem Oxidfilm 35 derart gebildet, daß sie mit der Kupferschicht 32 als der er sten Metallschicht, wie in Fig. 4E gezeigt, verbunden ist. Die zweite Metallschicht 37 ist aus Aluminium, Wolfram oder Kupfer hergestellt, und hat eine Dicke von etwa 5000 bis 8000 Å.

Die oben erwähnten Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung bieten zahlreiche Effekte.

D.h. das Kondensator-Herstellungsverfahren gemäß der .ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vereinfacht die zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung benutzten Pro zesse, wobei es nicht nur die Isolations- und die Dielektri zitätseigenschaften der Halbleitervorrichtung verbessert, sondern ebenfalls den Kontaktwiderstand reduziert.

Das Kondensator-Herstellungsverfahren gemäß der zweiten Aus führungsform der vorliegenden Erfindung löst ein Stufenab deckungsproblem, das aus der hohen Integration einer Halblei tervorrichtung herrührt, durch die Benutzung eines Kontakt stifts, um dadurch eine Verbesserung der Eigenschaft und Zu verlässigkeit der Halbleitervorrichtung zu erzielen.

Andererseits bringt das Metallverdrahtungs-Herstellungsver fahren gemäß er dritten Ausführungsform der vorliegenden Er findung keinerlei Anstieg im durch auf der ersten Metall schicht bei der Bildung der Kontakte zurückgelassenes Mate rial verursachten Widerstand mit sich. Dieses Verfahren kann ebenfalls eine Verbesserung in der Eigenschaft und Zuverläs sigkeit des Metallverdrahtungs-Herstellungsverfahren durch Bilden eines Rutheniumoxidfilms, der verhindert, daß in der planarisierten Schicht enthaltener Sauerstoff in die erste Metallschicht auf der ersten Metallschicht diffundiert, und darauffolgendes Durchführen des Metallverdrahtungs-Herstel lungsprozesses erzielen.

Wie aus der obigen Beschreibung klar erscheint, schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, das es ermöglicht, die Eigenschaft und Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung zu verbessern, um dadurch eine hohe Integration der Halbleitervorrichtung zu erzielen.

Obwohl die bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zu Illu strationszwecken offenbart worden sind, werden die Fachleute verstehen, daß verschiedene Modifikationen, Hinzuführungen und Ersetzungen möglich sind, ohne vom Schutzumfang und Ge halt der Erfindung, der in den begleitenden Patentansprüchen offenbart ist, abzuweichen.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung mit den Schritten:
Bereitstellen eines Halbleitersubstrats;
Bilden einer unteren Isolierschicht über dem Halbleiter substrat;
selektives Entfernen der unteren Isolierschicht in Überein stimmung mit einem Ätzprozeß, um dadurch ein Kontaktloch in der unteren Isolierschicht zu bilden, um das Halbleiter substrat durch das Kontaktloch freizulegen;
Bilden eines Rutheniumfilms über der unteren Isolierschicht, die mit dem Kontaktloch versehen ist;
selektives Entfernen des Rutheniumfilms, um dadurch eine un tere Elektrode zu bilden; und
Oxidieren der unteren Elektrode an der Oberfläche, um dadurch einen Rutheniumoxidfilm über der unteren Elektrode zu bilden, so daß ein Kondensator gebildet werden kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rutheniumfilm durch einen Iridiumfilm ersetzt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ätzprozeß unter Benutzung von Cl₂, Br oder CF₄ in Plas maanregung unter Benutzung einer Maske für die untere Elek trode ausgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächenoxidationsschritt in einer Plasmaatmosphäre mit Sauerstoffgas unter Aufheizen des Halbleitersubstrats auf eine Temperatur von 400 bis 800°C ausgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächenoxidationsschritt in einer oxidierenden Atmo sphäre mit Ozongas unter Aufheizen des Halbleitersubstrats auf eine Temperatur von etwa 400 bis 800°C ausgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Silizid in Bereichen gebildet wird, wo der Rutheniumfilm in Kontakt mit dem Halbleitersubstrat beim Oberflächenoxida tionsschritt steht.

7. Verfahren zum Bilden einer Halbleitervorrichtung mit den Schritten:
Bereitstellen eines Halbleitersubstrats;
Bilden einer unteren Isolierschicht über dem Halbleiter substrat;
selektives Atzen der unteren Isolierschicht in Übereinstim mung mit einem Ätzprozeß, um dadurch ein Kontaktloch in der unteren Isolierschicht zu bilden, um das Halbleitersubstrat durch das Kontaktloch freizulegen;
Bilden eines Kontaktstifts, der im Kontaktloch versenkt ist;
Bilden eines Rutheniumfilms über der gesamten freigelegten oberen Oberfläche der resultierenden Struktur, die nach der Bildung des Kontaktstifts erhalten wird;
selektives Entfernen des Rutheniumfilms; und
Ätzen des selektiv entfernten Rutheniumfilms an der Oberflä che, um dadurch einen Rutheniumoxidfilm über dem Ruthenium film zu bilden, so daß ein Kondensator gebildet werden kann.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktstift aus dotiertem Polysilizium hergestellt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rutheniumfilm durch einen Iridiumfilm ersetzt ist.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ätzprozeß unter Benutzung von Cl₂, Br oder CF₄ in Plas maanregung unter Benutzung einer Maske für die untere Elek trode ausgeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächenoxidationsschritt in einer Plasmaatmosphäre mit Sauerstoffgas unter Aufheizen des Halbleitersubstrats auf eine Temperatur von etwa 400 bis 800°C ausgeführt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächenoxidationsschritt in einer oxidierenden Atmo sphäre mit Ozongas unter Aufheizen des Halbleitersubstrats auf eine Temperatur von etwa 400 bis 800°C ausgeführt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Silizid in Bereichen gebildet wird, wo der Rutheniumfilm beim Oberflächenoxidationsschritt in Kontakt mit dem Halbleiter substrat besteht.

14. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung mit den Schritten:
Bereitstellen eines Halbleitersubstrats, das an einer oberen Oberfläche mit einer unteren Isolierschicht versehen ist;
Bilden einer ersten Metallschicht über der unteren Isolier schicht;
Bilden eines Rutheniumoxidfilms über der ersten Metall schicht;
selektives Ätzen des Rutheniumoxidfilms und der ersten Me tallschicht;
selektives Bilden eines Wolframfilms an Seitenwänden der se lektiv geätzten ersten Metallschicht;
Bilden eines Isolierfilms über der gesamten freigelegten obe ren Oberfläche der resultierenden Struktur, die nach der se lektiven Bildung des Wolframfilms erhalten wird;
selektives Entfernen der Isolierschicht in Übereinstimmung mit einem Ätzprozeß, um dadurch ein Kontaktloch in der Iso lierschicht zu bilden, um die erste Metallschicht durch das Kontaktloch freizulegen;
Bilden einer zweiten Metallschicht über der resultierenden Struktur, die nach der Bildung des Kontaktlochs erhalten wird, derart, daß die zweite Metallschicht mit der ersten Me tallschicht über das Kontaktloch verbunden ist, so daß eine Metallverdrahtung gebildet werden kann.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Metallschicht aus Kupfermaterial hergestellt wird und die Bildung der Kupferschicht 1 bis 30 Minuten lang unter Benutzung von Argongas und einer elektrischen Leistung von 50 bis 200 W und einem Druck von etwa 1 bis 50 mTorr in Überein stimmung mit einem Sputterverfahren ausgeführt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung der Kupferschicht 10 Sekunden bis 10 Minuten lang bei einer Temperatur von 150 bis 250°C unter Benutzung von Cu(hfac) (tmvs) als Quellenmaterial unter einem Druck von etwa 0,01 bis 10 Torr ausgeführt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Rutheniumoxidfilm mit einer Dicke von etwa 50 bin 300 Å gebildet wird.

18. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung des Rutheniumoxidfilms etwa 30 Sekunden bis 5 Mi nuten lang unter Benutzung einer elektrischen Leistung von 100 bis 1000 w zusammen mit 5 bis 300 sccm Argongas und etwa 5 bis 300 sccm Sauerstoffgas in Übereinstimmung mit einem DC- Magnetron-Sputterverfahren ausgeführt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung des Rutheniumoxidfilms etwa 1 bis 30 Minuten lang bei einer Temperatur von etwa 100 bis 600°C unter Benutzung von Ru(No)(No₃), RuO₄, RuF₅ oder Ru(C₅H₅)₂ als Quellenmaterial unter einem Druck von 1 mTorr bis 100 Torr ausgeführt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Wolframfilm bei einer Dicke von etwa 100 bis 1000 Å unter Benutzung von WF₆/SiH₄-Gas in einem Strömungsverhältnis im Bereich von 10 : 5 zu 20 : 10 bei einer Temperatur von etwa 200 bis 400°C unter einem Druck von etwa 10 bis 500 mTorr ausge führt wird.