TWI229891B - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents

Description

1229891 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明與一種半導體裝置及其製造方法相關，特別地， 與一種包括一使用鐵電材料之電容器之半導體裝置及其製 造方法相關。 【先前技術】 近年來，LSI(大型積體電路）之應用領域大大地擴展。特 定地，LSI過去主要應用於超級電腦，一 EWS(工程工作站） 以及個人電腦。然而，現今LSI主要應用於例如行動裝置和 多媒體系統。結果，除了低功率消耗和高速操作，現今對 於賦予LSI非揮發性功能係為重要的。引進新材料至LSI以 賦予更高效能和更多眾多功能於LSI也是重要的。 例如，具有非揮發性的鐵電記憶體（鐵電RAM)，使用一鐵 電膜，例如鈦鈣礦之膜或一鉍分層材料為儲存資訊的電容 器，最近吸引很大的注意。該鐵電記憶體，可取代快閃記 憶體、SRAM(靜態RAM)、以及DRAM(動態RAM)，也可施 加至一邏輯電路内嵌裝置，對於成為下一代記憶體有很高 的期待。並且，因為該鐵電記憶體可在高速下操作不用使 用電池，該鐵電記憶體已經使用在非接觸卡，例如RF-ID(射 頻識別）。 使用準備一鐵電記憶體之材料包括高度揮發元件或在製 造方法中擴散的元件，而這些元件與其他材料反應。結果， 該製造方法被用於生產鐵電記憶體之材料影響很大。 一 PZT膜，即是Pb(Zr，Τι)〇3，係為使用為^磁鐵膜之最 85761 1229891

通常合成氧化物之一。包含在PZT膜中之鉛（Pb)具有比在該 PZT膜中所包含之其他元件還高的氣相壓力。所以，首先在 一低溫下形成一非晶矽膜，隨後在一高溫下施加一熱處理 至該非晶矽膜以轉換該非晶矽膜至晶體膜的方法通常使用 於形成一 PZT膜。例如，廣泛使用一種方法，其中首先在室 溫下，使用例如一濺擊方法形成一非晶矽PZT膜，隨後在氧 大氣下施加一 RTA(快速熱退火）至該非晶矽PZT膜以立即地 晶體化該非晶矽PZT膜。 然而，因為在製造過程全程控制該鉛的量為困難的，所 以要高良率製造具有高精確重複性的半導體裝置係非常困 難的。也應該注意為了改進半導體裝置的可靠性，使用例 如 Ir02、Ru02、SRO (SrRu03)或 LSCO ((La, Sr)Co〇3))形成 電容器的電極。應該注意的是包含在該電極材料中的這些 元素擴散至該PZT膜且在粒界線與鉛反應，導致Ι-V特性之 降級和不良的鐵電性質。

並且，在傳統晶體化之情況中，該非晶矽PZT膜在氧大氣 中退火。因此，該PZT膜之晶體呈現如此後所描述的圓柱結 構，產生高漏電流和開關时久度的惡化。 一 PZT膜之使用在例如曰本專利申請KOKAI出版案號 2000-156473和美國專利案號6,287,637B1中所參考。這些出 版都教導首先形成的PZT膜在氬大氣中退火，隨後在一氧大 氣中進一步退火該PZT膜。然而，在這些出版中，並沒有考 慮在該退火處理之後該PZT膜之結構。一般來說，獲得在漏 電流特性優越的鐵電電容器係為困難的。 S5761 1229891 如上所述，在傳統鐵電電容器中，漏電流增加且疲勞性 質降級，使得獲得優越的1々特性和可靠性之電容器係為困 難的。一般來說，發展包括有優越特性和可靠性之電容哭 之半導體裝置和製造其方法是有高度重要性的。 【發明内容】 根據本發明之一第一觀點，提供一半導體裝置，包括·· -底部電極；-頂部電極；以及—介電膜，在該底部電極 和該頂端電極之間提供且由包含H欽和氧的欽舞礦 鐵電所製造，該介電膜包括由複數個晶粒所形成之一第一 部分，該等晶粒由具有複數個方向的粒界線所分開。 根據本發明之一第二觀點，提供一種製造半導體裝置之 方法，包括：在一底部電極上形成由包括鉛、锆、歛和氧 之一舒鈥礦型式鐵電所製造之介電膜；以及在該介電膜上 形成一頂部電極，形成該介電膜包括：藉由在一氧大氣中 的退火’在該底部電極上形成該介電膜之一第一部分·以 及藉由在一惰性氣體大氣中之退火，在該第一部份上形成 該介電膜之一第二部分。 【實施方式】 本發明之一些具體實施例將參考隨附圖式而描述。 第一具體實施例：. 圖1概要地顯示本發明之一第一具體實施例之半導體裝 置中電容器之結構； 顯示在圖1之電容器在一半導體基板上形成（未顯示），例 如’一矽基板，且使用為一電容器用於在非揮發性鐵電記 85761 1229891 憶體中儲存電荷。 現在將描述顯示在圖1之電容器之製造方法。

在第一步騾中，在例如LP-TEOS氧化物膜之一底下膜 上，藉由一 DC鐵電管濺擊方法形成一 100奈米厚度之一鉑膜 11。形成該鉑膜11之濺擊處理在氬大氣中執行20秒，輸入 功率設在3千瓦。之後，在室溫下，藉由一 DC鐵電管濺擊方 法形成一 SrRu03膜（SRO膜）12。用於形成該SRO膜12之濺擊 處理在氬大氣中執行11.5秒，輸入功率設定在700瓦。之後 在550 °C至600 °C在氧大氣下施加熱處理30秒以晶體化該 SRO膜 12。 在下一步驟中，一 PZT膜13，即是一 Pb(Zr，Ti)03膜，在 該SRO膜12上形成。PZT係為由ABCs所代表之鈦鈣礦鐵電材 料且至少包括船、锆、鈥和氧。錯（Pb)對應至場地A元素而 錘或鈦對應至該場地B元素。在一些情況下，一小量的另一 元素替代該場地A元素或該場地B元素。

現在將描述形成該PZT膜13之步驟。在該第一步驟中，藉 由一射頻鐵電管濺擊方法，在室溫下，在該SRO膜12上沉 積一非晶矽PZT膜，接著藉由一 RTA處理，在550至600°C施 加一熱處理至該非晶矽PZT膜30秒，以晶體化該非晶矽PZT 膜。之後，一额外非晶矽PZT膜在該晶體化PZT膜上沉積， 隨後在550至600 °C施加一 RTA處理至該额外#晶矽PZ 丁膜 30秒以晶體化該额外非晶矽PZT膜。結果，形成一具有130 奈米總厚度之晶體PZT膜13。如上所述，重複兩次該非晶矽 PZT膜之沉積和退火以減少該PZT膜之表面粗造且使該錯 85761 1229891 在該PZT膜13中均勻分布。附帶一提，使用具有合成物，例 如（Pbi.15，La0.03)(Zr0.4，丁i06)〇3之高密度目標為該ρζ丁目 標。並且’藉由濺擊用於形成每個該等非晶矽ΡΖΊΓ膜之沉積 在氬大氣中執行72秒，輸入功率設在1.5千瓦。 現在將詳細地描述PZT膜13之退火步驟。關於該較低層 ρζτ膜（該pzt膜之較低部分），在溫度已經達到最高溫度55〇 至600°C之後，在氧大氣中執行退火於前者15秒而該退火在 氬大氣中執行於後者15秒。從氧氣至氬氣之交換循序地實 施。另一方面，關於該較高層PZT膜（該ρζτ膜之較高部分），· 在溫度已經達到最焉溫度5 5 0至6 0 0 °C之後，在氬大氣中執 行退火於前者15秒而該退火在氧大氣中執行於後者15秒。 從氬氣至氧氣之交換循序地實施。一 PZT膜13b主要在氧大 氣中實施的較低層pzt膜之退火步驟中獲得，而一PZT膜 13a主要在隨後步驟中獲得。 在下一步騾中，在該PZT膜13上形成一 10奈米厚度之SR0 膜14，隨後在該SRO膜14上行程一顧膜15至50奈米的厚度。 應該注意每個SRO膜14和鉑膜15係藉由使用例如一遮蔽光# 罩而形成’為一具有160微米直徑的圓形圖案。之後，在一 氧大氣中，在550至600°C藉由使用一電子鍋爐執行一熱處 理。 如上所述’所獲得的係為一電容器結構，包括一底部電 極，該底部電極包括該鉑膜11和該SRO膜12、一頂部電極， 包括該SRO膜14和該鉑膜15、以及一夾在上所參照的該底 部電極和滅頂邓電極之間之PZT膜13之鐵電膜。 85761 -10- 1229891 圖2概要地顯示一比較性範例之一電容器結構。顯示在圖 2之該鉑膜11、3以0膜12、3&0膜14以及鉑膜15由相似於形 成顯示在圖1之鉑膜U、811〇膜12、SR〇膜14以及鉑膜15所 利用的方法形成。然而，利用於形成顯示在圖2之PZT膜13 之退火方法不同於用於形成顯示在圖1之PZT膜13所利用之 方法。在顯示在圖2之比較性範例中，也重複兩次該非晶矽 PZT膜之沉積和退火方法。然而，在該比較性範例中，在一 氧大氣中，在550至60(TC，每次執行該退火方法（RTA處 理）3 0秒。 圖3顯TR根據在圖丨所顯示的根據本發明之第一具體實施 的電容器之剖面結構，其由TEM(傳輸電予顯微）所觀察。顯 示在圖3的係為在包括一 SR〇膜和一鉑膜之頂部電極形成 之前的結構。 、在該根據本發明之第—具體實施例之退火方法所獲得的 及PZT膜13a<中，該晶粒的形狀係為圓錐形或橢圓的。更 特疋地說，晶粒之剖面係為楔形或橢圓形如顯示在圖】和 3。因為該等晶粒之特別形狀，該等粒界線之方向並未對 齊，即是，該等粒界線具有複數個方向，且該等粒界線的 方向係隨機地排列。換句話說，該等粒界線在該p ζ τ膜之較 低表面和較高表面之間係為蘇齒形。另一方面，該等晶粒 在β ΡΖΤ膜13b中係為圓柱形狀’如顯示在圖2之比較性範例 之PZT膜13中一樣。 圖4顯示在圖2所顯示之比較性範例之電容器之剖面結 構，其由TEM所觀察。在該比較性範例中，該ρζτ膜之晶粒 85761 -11 - 1229891 為圓柱形且具有一長方形（矩形）剖面形狀。並且，該等晶粒 界線係往實質上與該PZT膜之較低表面和較高表面垂直之 方向對齊和延伸。換句話說，該等粒界線往一方向延伸。 鐵電電容器之電氣特性將在關於根據本發明之第一具體 實施例的電容器和比較性範例之電容器描述。 圖5和6係為顯示漏電流特性（I-V特性）之測量結果圖。顯 示在圖5之曲線（氧-氬/氬-氧）表示根據本發明之第一具體實 施例之電容器的特性，而圖6顯示該比較性範例（傳統範例） 之電容器之特性。在圖6所顯示之比較性範例中，該漏電流 密度在+2.5伏特之電壓時，就如8.3 xl 0_6安培/平方公分一樣 高。然而，在本發明之第一具體實施例之電容器中，該漏 電流密度在+2.5伏特時，就如5.9χ10_7安培/平方公分一樣 低，證實了該第一具體實施例顯著地允許改善該漏電流密 度。 為了調查圖5和6所給之實驗資料之原因，藉由TEM-EDX 分析在該ΡΖΤ膜之粒界線所呈現之元件。圖7顯示關於根據 本發明之第一具體例之電容器之結果，而圖8顯示關於比較 性範例之電容器的結果。在顯示在圖8之比較性範例中，釕 之顯著高峰在ΡΖΤ膜之粒界線中被強烈地偵測。然而，在根 據本發明之第一具體實施例之電容器中，釕之顯著高峰並 沒有在ΡΖΤ膜中觀察到。該現象原因之一係為因為本發明之 第一具體實施例與比較性範例之不同在於晶粒之形狀，如 圖3和4所顯示，在了垂直擴散至在ΡΖΤ膜和SRO膜之介面已經 改變。為了更特定，視為合理了解，因為在本發明之第一 85761 -12 - 1229891 具體實施例中該粒界線騎㈣狀，所以有效㈣長度變 長，抑制釕向PZT膜之表面擴散。 另-考慮之理由如下。圖9顯示關於溫度對鉛量之依賴關 係（ICP分析結果。該ICP分析藉由改變RTA氣體型式而進 行。如圖9所顯示，在氧大氣中實施的Rta情況中，在溫度 落在30(TC至70(TC之範圍之間，錯減少量為小。然而，在 氬大氣中所實施的RTA的情況中，該鉛量在晶體化溫度附近 快速地減少。導致達到接近化學計量值之㈣容。上面所 給的實驗資料證實，在該比較性情況中，大量鉛或鉛合成 物在該PZT膜之粒界線中遺留，而㈣散且反應以形成一由 化學式Pb2RU2CW；f代表的導電氧化物。因此形成之導電氧 化物被視為漏電流路徑的原因。 一般視為合理的了解，本發明之第一具體實施例在上面 所描述的情況下在漏電流特性變得與該比較性範例不同。 重申一次，在本發明之第一具體實施例中，該粒界線係為 鋸齒形，導致抑制釕垂直擴散至在ρζτ膜和SR〇膜之間的介 面。並且，在PZT膜中之鉛量藉由在氬大氣下所實施的RTA 所減V。例如這樣的狀況，一般视為和合理的了解，抑制 上面所參考之導電氧化物之形成以降低漏電流。 圖10係為顯示疲勞特性之測量結果。在測量該疲勞特性 中’設疋在開關極化之驅動電壓在土 6伏特，脈衡寬度設在 1 〇微秒’測量極化所施加之電壓設在± 4伏特。在該比較性 範例（氧/氧）情況下，在1 〇5至1 06開關週期之附近，殘存極化 里開始減少。在另一方面，在本發明之第一真體實施例之 85761 -13- 1229891 情況中（氧_氬/氬_氧），殘存極化量甚至在極化開關之1〇10週 期之後也不會減少。一般視為合理的了解，在本發明之第 一具體實施例中，該膜密化且鉛量變成最佳以產生如上所 述的極佳效果。 圖11係為顯示印壓特性測量之結果。在本發明之第一且 體實施例中（氧·氬/氬-氧），與該比較性情況（氧/氧）比較起 來’在150 °c加熱600小時或更多之後，相對於初始值之電 壓漂移減少約0· 1伏特，證實良好的印壓特性可在本發明之 第一具體實施例中獲得。 如上所述，在本發明之第一具體實施例中，該非晶矽ρζτ 膜在氬大氣中退火，結果，在該退火處理之後，晶體化pZT 膜中’可能獲得緊密和細緻晶粒且該等粒界線變成鋸齒 形並且’也可成控制在該等粒界線和介面中之錯量。结 果，該ΡΖΤ膜所包含之鉛量減少，而在電極中所包含之釕擴 散被抑制’使得可能顯著地抑制漏電流。此外，該ΡΖΤ膜和 電極之間介面中的鉛比例造的最佳化使得可能改進電容器 的可靠性。例如，可能改進該疲勞特性。 第二具體實施例： 圖12概要地顯示在根據本發明之一第二具體實施例之半 導體裝置中所包含之一電容器之結構。顯示在圖12之電容 器與根據顯示在圖1之本發明之第一具體實施例之電容器 的基本結構大致上相同，除了該第二具體實施例與該第一 具體實施例差異在於該ΡΖΤ膜之結構。 現在將要描述準備顯示在圖12之電容器的方法。附帶一 85761 -14- 1229891 提，顯示在圖12之第二具體實施例在結構上和形成該鉑膜 11、SRO膜12、SRO膜14和鉑膜15之方法與顯示在圖1之第 ，具體實施例大致上相同。例如這樣的情況，現在將描述 形成該等PZT膜13a和13b之方法。 非晶碎PZT膜之沉積和退火方法也在第二具體實施例中 重複兩次，如同本發明之第一具體實施例中一樣。第二具 體實施例在膜形成情況等等，例如形成非晶矽PZT膜，跟第 一具體實施例係相等的，但是在退火方法（RTA方法）係與第 一具體實施例不同。特定地，在本發明之第二具體實施例 中，首先沉積該第一層非晶矽PZT膜，隨後在氬大氣中退火 該沉積之非晶矽PZT膜以形成該第一層PZT膜13a。在另一 方面，該第二層非晶矽PZT膜首先在該第一層ρζτ膜13a上 形成’隨後在一氧大氣中退火該沉積之非晶矽PZT膜以形成 該第一層PZT膜13b。在每個這些退火步驟中，該退火溫度 設定在55〇至600°C，且實施該退火處理30秒。 因為上面所描述的方法，該第二具體實施例之第一層pzt 膜13a變得結構上與顯示在圖1之第一具體實施例之ρζτ膜 13 a相同。在另一方面，第二具體實施例之第二層ρζτ膜i3b 結構上變得與顯示在圖2之比較性範例之PZT膜13相同。 該鐵電電容器之電氣特性將在關於本發明之第二具體實 施例中描述。 先前所參考的圖5也顯示關於漏電流特性（I-V特性）之測 量結果。在本發明之第二具體實施例（氬/氧）中，該漏電流 密度在+2·5伏特之電壓跟約6.5 xl(Γ7安培/平方公分一樣 85761 -15- 1229891 低，澄貫漏電流特性顯著地改進。先前跟本發明第一具體 實施例一起描述的影響被視為對在本發明之第二具體實施 例中所達到漏電流改進有所貢獻。 先前所參考的圖10也顯示關於本發明之第二具體實施例 (疲勞特性之測量結果。在測量該疲勞特性中，在開關極 化之驅動電壓設在±6伏特，脈衝寬度設在1〇微秒，且測量 極化所施加的電壓設在±4伏特。在本發明之第二具體實施 例（氬/氧）中，殘存極化量甚至在極化開關之1〇1〇週期之後也 沒有減少。圖10也顯示測量的結果，涵蓋下列情況：形成 瘰第一層PZT膜之方法和形成第二層Ρζτ膜之方法在關於 退火大氣方面互換，即是該第一層Ρζτ膜在氧大氣中退火， 而該第二層ΡΖΤ膜在氬大氣中退火（氧/氬）之情況。在該情況 中’開關耐久度之惡化達到某程度。一般視為合理的了解， 因為氧的量的改變在第二層ΡΖΤ膜之較高表面之鄰近中的 區域不足夠，因為在氬大氣中實施RTA的關係，在SR〇膜所 包含的氧原子被該PZT膜所萃取，降低了該SR〇膜的晶體 性’藉此引起上面所指稱的惡化。然而，甚至在關於退火 大氣之氧/氬情況中，該第二層PZT膜在結構上變成與顯示 在圖1之本發明之第一具體實施例之ρζτ膜l3a相同，使得可 能改進電容器之特性。 先前所參考的圖11也顯示本發明之第二具體實施例之印 壓特性之測量結果。特定地，在本發明之第二具體實施例 中（氬-氧），與該比較性情況（氧/氧）比較起來，在150。〇加熱 600小時或更多之後，相對於初始值之電壓漂移減少約〇 j 85761 -16 - 1229891 伏特，證實良好的印壓特性可在本發明之第二具體實施例 中獲得。 如上所述，本發明之第二具體實施例也使得其可能抑制 高漏電流且改進電容器之鐵電性和可靠性，如同先前描述 之本發明之第一具體實施例。 第三具體實施例： 圖13概要地顯示根據本發明之一第三具體實施例之半導 體裝置中所包括之一電容器的結構。根據本發明之第三具 體實施例之電容器在基本結構上與顯示在圖1之根據本發 明之第一具體實施例之電容器，大致上相等，除了該第三 具體實施例在PZT膜之結構上與第一具體實施例不同。 現在將描述準備顯示在圖13之電容器的方法。附帶一 提，顯示在圖13之鉑膜11、SRO膜12、SRO膜14以及鉑膜15 之結構和形成方法相等於本發明之第一具體實施例的結構 和方法。如同這樣的情況，現在將描述形成該PZT膜13a、 13bl和13b2之方法。 在本發明之第三具體實施例中，沉積和退火該非晶矽PZT 膜之步騾重複三次。該第三具體實施例在該非晶矽PZT膜之 膜形成情況等等與第一具體實施例相等。然而，在第三具 體實施例中形成每個非晶矽膜PZT膜之時間設定在48秒以 讓PZT膜之全部厚度與在第一具體實施例中的相等。特定 地，在本發明之第三具體實施例中，首先沉積該第一層非 晶矽PZT膜，隨後在氧大氣中退火該沉積之非晶矽PZT膜以 形成該第一層PZT膜13bl。之後，該第二層非晶矽PZ丁膜首 85761 -17- 1229891 先沉積在該第一層PZT膜13bl上，隨後在氬大氣中退火該沉 積之非晶矽PZT膜以形成該第二層PZT膜13a。進一步地， 該第三層非晶矽PZT膜首先沉積在該第二層PZT膜13a上， 隨後在氧大氣中退火該沉積之非晶矽PZT膜以形成該第三 層PZT膜13b2。在每個這些退火步驟中，該退火溫度設定在 550至600°C，且實施退火處理20秒。 因為上述的方法，該第二層PZT膜13a結構上變得與圖1 所顯示之本發明之第一具體實施之PZT膜13a相等。並且， 每個該第一層PZT膜13bl和該第三層PZT膜13b2在結構上 變得跟顯示在圖2之比較性範例之PZT膜13相等。 如上所述，本發明之第三具體實施例也使得其可能抑制 高漏電流，以改進疲勞特性，且改進電容器的特性和可靠 性，如先前描述之本發明之第一具體實施例。 在上面描述之本發明之第三具體實施例中，沉積和退火 該非晶矽PZT膜之方法重複三次。或者，也可能首先沉積一 非晶矽PZT膜，隨後在氧大氣中施加一退火處理、在一氬大 氣中施加一退火處理，之後在氧大氣中施加一退火處理至 該非晶矽PZT膜。在該情況中，也可能獲得顯示在圖13之結 構。也可能藉由改變，例如，退火條件，甚至在利用在先 前描述之本發明之第一具體實施例中所利用的方法之情況 下，而獲得圖13所顯示的結構。 上述的每個具體實施例並不包括BEOL(線的後端）方法， 例如形成一接觸、一線和一内層膜、餘刻以及為平坦化之 研磨。然而，甚至在利用完全方法之情況中，也可能獲得 85761 -18- 1229891 上述的效果。並且，在每個上述的具體實施例中，該非晶 矽PZT膜，等等，藉由濺擊方法而形成。然而，當然可能利 用另一膜形成技術。 並且’在使用’例如’多晶碎（P〇lySiHc〇n)或鶬如同插塞 材料’製造具有一 COP(插塞上的電容器）結構之一記憶體裝 置的情況中，可能利用上述具體實施例的每種方法抑制氧 化代理之擴散至該插塞表面，使得其可能實現一較大規模 整合的半導體記憶體裝置。 進一步地，在上所描述的每個具體實施例中，欲以退火 溫度T1於退火該較低層側邊3尺〇膜12、退火溫度了2於退火 該PZT膜13、以及退火溫度T3於退火較高層側邊认〇膜14 以具有下列關係：Τ1>Τ2^Τ3。並且，關於該ΡΖΤ膜13，想 要退火該較高層側邊之退火溫度不高於退火高較低層側邊 之退火溫度。 更進一步地，在每個上述之該等具體實施例中，可能使 用氣乳、氖氣、氪氣、氤氣、氡氣、氮氣如取代氬氣實施 退火處理之惰性氣體。 額外優點和修改將容易地發生於熟悉此技藝的人士。所 以’以較廣泛觀點來說，本發明並不侷限於在此顯示和描 述的特定細節和代表性的具體實施例。因此，可以產生許 多修改而不背離由增附之申請專利範圍和其等同所定義之 一般發明性觀念之精神或範圍。 【圖式簡單說明】 圖1概要地顯示本發明之一第一具體實施例之電容器之 85761 -19- 1229891 結構的剖面檢視圖； 圖2係為概要地顯示比較性範例之電容器之結構（傳統情 況）之剖面檢視圖； 圖3係為一 TEM影像，顯示根據本發明之第一具體實施例 之電容器的剖面結構； 圖4係為一 TEM影像，顯示比較性範例之電容器之剖面結 構（傳統情況）； 圖5係為根據本發明之具體實施例之電容器之1-乂特性； 圖6顯示比較性範例（傳統情況）之電容器之Ι-V特性； 圖7係關於本發明之一具體實施例且顯示包含在一 PZT膜 之釕之分析的結果，該分析使用一 TEM-EDX執行； 圖8係關於一比較性範例（傳統情況）且顯示包含在一 PZT 膜之釕之分析的結果，該分析使用一 TEM-EDX執行； 圖9顯示一 ICP分析的結果，係關於溫度對包含在電容器 中鉛含量之依賴性； 圖10顯示關於一電容器之疲勞性質的測量結果； 圖11顯示一電容器之印壓特性的測量結果； 圖12係為概要地顯示根據本發明之一第二具體實施例之 電容器之結構的剖面檢視圖；以及 圖13係為概要地顯示根據本發明之一第三具體實施例之 電容器之結構的剖面檢視圖。 圖式代表符號說明 11、 15 鉑膜 12、 14 SRO膜 85761 -20 - 1229891 13、13a、13b、 PZT膜 13bl 、 13b2 85761 -21

Claims (1)

1229891 拾、申請專利範圍： 1. 一種半導體裝置，包括： 一底邵電極； 一頂部電極； 以及介電膜，其提供在該底部電極和該頂部電極之 間’且由包含錯、鍺、叙和氧的钕趟礦型式鐵電所製造， 孩介電膜包括由複數個晶粒所形成之一第一部分，該等 晶粒由具有複數個方向的粒界線所分開。 2. 如申請專利範圍第丨,之半導體裝置，其中包含在該第一 邯分之該晶粒形成圓錐形或橢圓形。 3·如=專利範圍第4之半導體裝置，其中該介電膜尚包 第I5刀在該底邵電極和第一部份之間提供，由 往方向延伸之粒界線鐵電之複數個晶粒所形成。 4. 如申請專利範圍第3項之半導體裝置，纟巾包含在該第二 邯分之晶粒形成圓柱形。 5. 如^專㈣圍第3項之半導體裝置，其中該介電膜尚包 广第—。Ρ刀，在该頂邵電極和第一部份之間提供，由 Υ方向延伸之粒界線鐵電之複數個晶粒所形成。 6. 如申請專利範圍第5項之半導體裝置，其中包含在該第三 邵分中之晶粒形成圓柱形。 7. 如=專利範圍第！項之半導體裝置，其中該介電膜尚包 广第#刀，在該頂邵電極和第一部份之間提供，由 "方向延伸之粒界線鐵電之複數個晶粒所形成。 士 t明專利|a圍第7項之半導體裝置，其中包含在該第二 85761 1229891 部分中之晶粒形成圓柱形。 9 ·如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中該底部電極和 頂部電極至少其中之一包括一包括釕的膜。 10. —種製造一半導體裝置之方法，包括： 在一底部電極上形成由包括鉛、結、鈥和氧之一鈣鈦 礦型式鐵電所製造之介電膜；以及 在該介電膜上形成一頂部電極， 形成該介電膜包括： 藉由在氧大氣中的退火，在該底部電極上形成該介電 膜之一第一部分；以及 藉由在一惰性氣體大氣中之退火，在該第一部份上形 成該介電膜之一第二邵分。 11. 如申請專利範圍第10項之製造半導體裝置之方法，其中： 形成該第一部分包括在氧大氣下，退火包括鉛、锆、 鈦和氧之一第一膜；以及 形成該第二部分包括在一惰性大氣下，退火該第一膜。 12. 如申請專利範圍第10項之製造半導體裝置之方法，其中： 形成該第一部分包括在氧大氣下，退火包括鉛、锆、 鈦和氧之一第一膜；以及 形成該第二部分包括在該第一膜上形成包括鉛、結、 欽和氧之一弟二膜且在一惰性大氣下退火该弟一膜。 13. 如申請專利範圍第10項之製造半導體裝置之方法，其中： 形成該介電膜尚包括在氧大氣下，藉由退火在該第二 部份上形成該介電膜之一第三部分。 85761 1229891 ，其中 舌銜的 ，其中 氬氣、 14. 如申請專利範圍第10項之製造半導體裝置之方法 該底部電極和頂部電極至少其中之一包括一包 膜。 15. 如申請專利範圍第10項之製造半導體裝置之方法 該惰性氣體至少包括下列其中之一：氦氣、氖氣、 氪氣、氙氣、氡氣、氮氣。 85761