JP2776115B2 - 薄膜コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents
薄膜コンデンサ及びその製造方法Info
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- JP2776115B2 JP2776115B2 JP4201192A JP4201192A JP2776115B2 JP 2776115 B2 JP2776115 B2 JP 2776115B2 JP 4201192 A JP4201192 A JP 4201192A JP 4201192 A JP4201192 A JP 4201192A JP 2776115 B2 JP2776115 B2 JP 2776115B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は小型電子回路（以下ＬＳ
Ｉとする）に用いる薄膜コンデンサの構造に関し、特に
下部電極の構造に関する。
Ｉとする）に用いる薄膜コンデンサの構造に関し、特に
下部電極の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】集積回路技術の発達にともなって電子回
路がますます小型化しており、各種電子回路に必須の回
路素子であるコンデンサの小型化も一段と重要になって
きている。しかし、能動素子の小型化に比べると、薄膜
コンデンサの小型化は遅れており、高集積化を阻む大き
な要因となっている。そこで、コンデンサを小型化する
手法として従来用いられているようなＳｉＯ2やＳｉ3Ｎ
4よりも大きな誘電率を持つＢａＴｉＯ3，ＳｒＴｉ
Ｏ3，ＰｂＺｒＯ3，ＰｂＴｉＯ3あるいはその固溶体か
らなる強誘電体を用いてコンデンサを開発することが重
要となってきている。
路がますます小型化しており、各種電子回路に必須の回
路素子であるコンデンサの小型化も一段と重要になって
きている。しかし、能動素子の小型化に比べると、薄膜
コンデンサの小型化は遅れており、高集積化を阻む大き
な要因となっている。そこで、コンデンサを小型化する
手法として従来用いられているようなＳｉＯ2やＳｉ3Ｎ
4よりも大きな誘電率を持つＢａＴｉＯ3，ＳｒＴｉ
Ｏ3，ＰｂＺｒＯ3，ＰｂＴｉＯ3あるいはその固溶体か
らなる強誘電体を用いてコンデンサを開発することが重
要となってきている。
【０００３】従来、このような誘電体を用いた薄膜キャ
パシタは、シリコン電極上に直接スパッタ法により誘電
体膜，上部電極を順に形成した構造（特願平１−２１７
９１８号）、またはシリコン電極上にタンタル，チタン
などの少なくとも１種類の高融点金属からなる第１層及
び白金，パラジュウムの少なくとも１種類の材料からな
る第２層から構成される導電層上に誘電体膜，上部電極
を順次形成した構造（特願平１−２３８４８４号）が用
いられている。
パシタは、シリコン電極上に直接スパッタ法により誘電
体膜，上部電極を順に形成した構造（特願平１−２１７
９１８号）、またはシリコン電極上にタンタル，チタン
などの少なくとも１種類の高融点金属からなる第１層及
び白金，パラジュウムの少なくとも１種類の材料からな
る第２層から構成される導電層上に誘電体膜，上部電極
を順次形成した構造（特願平１−２３８４８４号）が用
いられている。
【０００４】また、例えば１９６９年のアイ・ビー・エ
ム・ジャーナル・オブ・リサーチ・アンド・デベロップ
メント，第６８巻，６８６〜６９５頁（ＩＢＭ Ｊｏｕ
ｒｎａｌ ｏｆ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅｖｅ
ｌｏｐｍｅｎｔ，６８，Ｐ６８６〜６９５）に記載され
ているように、サファイア等の絶縁基板上に下部電極と
してＰｔまたはＰｄを堆積し、誘電体膜，上部電極を順
次堆積する構造が知られている。
ム・ジャーナル・オブ・リサーチ・アンド・デベロップ
メント，第６８巻，６８６〜６９５頁（ＩＢＭ Ｊｏｕ
ｒｎａｌ ｏｆ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅｖｅ
ｌｏｐｍｅｎｔ，６８，Ｐ６８６〜６９５）に記載され
ているように、サファイア等の絶縁基板上に下部電極と
してＰｔまたはＰｄを堆積し、誘電体膜，上部電極を順
次堆積する構造が知られている。
【０００５】しかし、シリコン上に直接誘電体膜を堆積
し、シリコンを下部電極としてコンデンサを作製する場
合には、誘電体膜とシリコンとの間に低誘電率層ができ
てしまい、高い容量密度を得ることができない。また、
ＰｔやＰｄを下部電極として用いようとしても、ＬＳＩ
に提供するためには、シリコンの拡散が下部電極で起こ
り、結果としてシリコンの上に直接誘電体膜を堆積した
のと同じように低誘電率層ができてしまう。
し、シリコンを下部電極としてコンデンサを作製する場
合には、誘電体膜とシリコンとの間に低誘電率層ができ
てしまい、高い容量密度を得ることができない。また、
ＰｔやＰｄを下部電極として用いようとしても、ＬＳＩ
に提供するためには、シリコンの拡散が下部電極で起こ
り、結果としてシリコンの上に直接誘電体膜を堆積した
のと同じように低誘電率層ができてしまう。
【０００６】以上のようなことから、ＬＳＩに適用する
ことを目的とした、強誘電体を用いた薄膜コンデンサに
は特願平１−２３８４８４号にあるような下部電極とし
て金属の２層構造を用いたものによる試みが広く行われ
るようになってきている。
ことを目的とした、強誘電体を用いた薄膜コンデンサに
は特願平１−２３８４８４号にあるような下部電極とし
て金属の２層構造を用いたものによる試みが広く行われ
るようになってきている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述した構造のキャパ
シタをＬＳＩに適用するためには、下部電極を適当な面
積で、かつ他の下部電極とが導通しないように加工しな
ければならない。そのためには導電層である下部電極を
１層，２層ともエッチングして取り除かなければならな
い。
シタをＬＳＩに適用するためには、下部電極を適当な面
積で、かつ他の下部電極とが導通しないように加工しな
ければならない。そのためには導電層である下部電極を
１層，２層ともエッチングして取り除かなければならな
い。
【０００８】しかし、下部電極をエッチングすることに
より生じた段差上に誘電体膜を堆積する際、ステップカ
バレージよく堆積できないと、膜厚の薄いところや、誘
電体膜の付いていないところでは下部電極と上部電極が
導通したり、あるいは低い電圧で破壊してしまい、コン
デンサとして充分動作させることができなくなってしま
う。以上のように、ＬＳＩ用強誘電体膜を用いたコンデ
ンサを作製するためには下部電極と基板との段差をでき
るだけ小さくすることが重要である。
より生じた段差上に誘電体膜を堆積する際、ステップカ
バレージよく堆積できないと、膜厚の薄いところや、誘
電体膜の付いていないところでは下部電極と上部電極が
導通したり、あるいは低い電圧で破壊してしまい、コン
デンサとして充分動作させることができなくなってしま
う。以上のように、ＬＳＩ用強誘電体膜を用いたコンデ
ンサを作製するためには下部電極と基板との段差をでき
るだけ小さくすることが重要である。
【０００９】本発明の目的は、下部電極と基板との段差
をなくして誘電体膜を、よりステップカバレージよく堆
積しうる薄膜コンデンサ及びその製造方法を提供するこ
とにある。
をなくして誘電体膜を、よりステップカバレージよく堆
積しうる薄膜コンデンサ及びその製造方法を提供するこ
とにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による薄膜コンデンサにおいては、シリコン
基板上に絶縁層が形成され、絶縁層内にシリコン基板と
の導通をとるコンタクトホールが開口され、コンタクト
ホール内にタングステンあるいはポリシリコンが埋め込
まれ、下部電極，誘電体膜及び上部電極を絶縁層上に順
次積層した構造の薄膜キャパシタであって、誘電体は、
ＢａＴｉＯ3，ＳｒＴｉＯ3，ＰｂＴｉＯ3，ＰｂＺｒＯ3
から選ばれた一つ、あるいはこれらの固溶体からなり、
誘電体を直接成膜する下部電極は、絶縁膜上に形成され
る第１層と、その上の一部分に積層された白金からなる
第２層とから構成され、上部に第２層が積層されていな
い第１層の部分は、Ｔａ2Ｏ5であり、上部に第２層が積
層されている第１層の部分は、Ｏ／Ｔａが２．０以下の
酸素が化学量論組成から不足している導電性のタンタル
酸化物である。
め、本発明による薄膜コンデンサにおいては、シリコン
基板上に絶縁層が形成され、絶縁層内にシリコン基板と
の導通をとるコンタクトホールが開口され、コンタクト
ホール内にタングステンあるいはポリシリコンが埋め込
まれ、下部電極，誘電体膜及び上部電極を絶縁層上に順
次積層した構造の薄膜キャパシタであって、誘電体は、
ＢａＴｉＯ3，ＳｒＴｉＯ3，ＰｂＴｉＯ3，ＰｂＺｒＯ3
から選ばれた一つ、あるいはこれらの固溶体からなり、
誘電体を直接成膜する下部電極は、絶縁膜上に形成され
る第１層と、その上の一部分に積層された白金からなる
第２層とから構成され、上部に第２層が積層されていな
い第１層の部分は、Ｔａ2Ｏ5であり、上部に第２層が積
層されている第１層の部分は、Ｏ／Ｔａが２．０以下の
酸素が化学量論組成から不足している導電性のタンタル
酸化物である。
【００１１】薄膜コンデンサの製造方法においては、シ
リコン基板上に絶縁層を形成し、絶縁層内にシリコン基
板との導通をとるコンタクトホールを開口して、該コン
タクトホール内にタングステンあるいはポリシリコンを
埋め込み、絶縁層上に順次下部電極，誘電体膜及び上部
電極を積層する薄膜コンデンサの製造方法であって、下
部電極は、絶縁膜上に直接形成する第１層と、その上の
一部分に白金からなる第２層を積層して形成するもので
あり、上部に第２層が積層されない第１層の部分は、Ｔ
ａ2Ｏ5であり、上部に第２層が積層される第１層の部分
は、Ｏ／Ｔａが２．０以下の酸素が化学量論組成から不
足している導電性のタンタル酸化物であり、下部電極の
第１層のＴａ2Ｏ5及び導電性のタンタル酸化物は、基板
温度５００℃以上１０００℃以下、酸素雰囲気中でアニ
ールすることにより作製するものである。
リコン基板上に絶縁層を形成し、絶縁層内にシリコン基
板との導通をとるコンタクトホールを開口して、該コン
タクトホール内にタングステンあるいはポリシリコンを
埋め込み、絶縁層上に順次下部電極，誘電体膜及び上部
電極を積層する薄膜コンデンサの製造方法であって、下
部電極は、絶縁膜上に直接形成する第１層と、その上の
一部分に白金からなる第２層を積層して形成するもので
あり、上部に第２層が積層されない第１層の部分は、Ｔ
ａ2Ｏ5であり、上部に第２層が積層される第１層の部分
は、Ｏ／Ｔａが２．０以下の酸素が化学量論組成から不
足している導電性のタンタル酸化物であり、下部電極の
第１層のＴａ2Ｏ5及び導電性のタンタル酸化物は、基板
温度５００℃以上１０００℃以下、酸素雰囲気中でアニ
ールすることにより作製するものである。
【００１２】また、シリコン基板上に絶縁層を形成し、
絶縁層内にシリコン基板との導通をとるコンタクトホー
ルを開口して、該コンタクトホール内にタングステンあ
るいはポリシリコンを埋め込み、絶縁層上に順次下部電
極，誘電体膜及び上部電極を積層する薄膜コンデンサの
製造方法であって、下部電極は、絶縁膜上に直接形成す
る第１層と、その上の一部分に白金からなる第２層を積
層して形成するものであり、上部に第２層が積層されな
い第１層の部分は、Ｔａ2Ｏ5であり、上部に第２層が積
層される第１層の部分は、Ｏ／Ｔａが２．０以下の酸素
が化学量論組成から不足している導電性のタンタル酸化
物であり、下部電極の第１層のＴａ2Ｏ5及び導電性のタ
ンタル酸化物は、酸素のイオン注入により作製するもの
である。
絶縁層内にシリコン基板との導通をとるコンタクトホー
ルを開口して、該コンタクトホール内にタングステンあ
るいはポリシリコンを埋め込み、絶縁層上に順次下部電
極，誘電体膜及び上部電極を積層する薄膜コンデンサの
製造方法であって、下部電極は、絶縁膜上に直接形成す
る第１層と、その上の一部分に白金からなる第２層を積
層して形成するものであり、上部に第２層が積層されな
い第１層の部分は、Ｔａ2Ｏ5であり、上部に第２層が積
層される第１層の部分は、Ｏ／Ｔａが２．０以下の酸素
が化学量論組成から不足している導電性のタンタル酸化
物であり、下部電極の第１層のＴａ2Ｏ5及び導電性のタ
ンタル酸化物は、酸素のイオン注入により作製するもの
である。
【００１３】
【作用】下部電極の第１層にタンタルの酸化物を用い、
第２層が上部に形成されていない部分を絶縁物のＴａ2
Ｏ5，第２層の形成されている部分を導電性のタンタル
の酸化物で構成することにより、第２層の膜厚分の段差
をなくすことができる。このことにより、誘電体膜をよ
りステップカバレージよく堆積できるようになる。さら
にイオン注入によりＴａ2Ｏ5を作製して導電性の酸化タ
ンタルの幅を精度よくコントロールすることができ、ア
ニールにより、Ｔａ2Ｏ5を作製ものよりも下部電極を微
細化できる効果がある。
第２層が上部に形成されていない部分を絶縁物のＴａ2
Ｏ5，第２層の形成されている部分を導電性のタンタル
の酸化物で構成することにより、第２層の膜厚分の段差
をなくすことができる。このことにより、誘電体膜をよ
りステップカバレージよく堆積できるようになる。さら
にイオン注入によりＴａ2Ｏ5を作製して導電性の酸化タ
ンタルの幅を精度よくコントロールすることができ、ア
ニールにより、Ｔａ2Ｏ5を作製ものよりも下部電極を微
細化できる効果がある。
【００１４】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００１５】（実施例１）図１は、絶縁膜としてＳｉＯ
2、コンタクトホールを埋め込む材料としてタングステ
ン、誘電体膜としてＢａＴｉＯ3を用いた薄膜コンデン
サの構造の一実施例である。
2、コンタクトホールを埋め込む材料としてタングステ
ン、誘電体膜としてＢａＴｉＯ3を用いた薄膜コンデン
サの構造の一実施例である。
【００１６】図において、シリコン基板１上にＳｉＯ2
からなる絶縁層２を積層する。絶縁層２には、シリコン
基板１との導通をとるためにコンタクトホール３が開け
られており、コンタクトホール３内は、タングステン４
により埋め込まれている。コンタクトホール３上には、
導電性のタンタル酸化物５、他の部分には、絶縁物のＴ
ａ2Ｏ5６よりなる第１層、導電層のタンタル酸化物５上
には白金（Ｐｔ）７よりなる第２層が形成されている。
下部電極上には、誘電体のＢａＴｉＯ3８、その上に
は、上部電極のＡｌ９の膜が積層されて薄膜コンデンサ
を構成している。
からなる絶縁層２を積層する。絶縁層２には、シリコン
基板１との導通をとるためにコンタクトホール３が開け
られており、コンタクトホール３内は、タングステン４
により埋め込まれている。コンタクトホール３上には、
導電性のタンタル酸化物５、他の部分には、絶縁物のＴ
ａ2Ｏ5６よりなる第１層、導電層のタンタル酸化物５上
には白金（Ｐｔ）７よりなる第２層が形成されている。
下部電極上には、誘電体のＢａＴｉＯ3８、その上に
は、上部電極のＡｌ９の膜が積層されて薄膜コンデンサ
を構成している。
【００１７】以下、薄膜コンデンサの製造方法を説明す
る。シリコン基板１上にＳｉＯ2を水蒸気酸化により基
板温度９００℃で形成した。膜厚は、５０００Åとし
た。コンタクトホール３はプラズマエッチング法により
形成した。反応ガスとして塩素ガス，圧力０．５ｍＴｏ
ｒｒ，２００Ｗで行った。タングステン４は、ＣＶＤ法
によりコンタクトホール３に埋め込んだ。
る。シリコン基板１上にＳｉＯ2を水蒸気酸化により基
板温度９００℃で形成した。膜厚は、５０００Åとし
た。コンタクトホール３はプラズマエッチング法により
形成した。反応ガスとして塩素ガス，圧力０．５ｍＴｏ
ｒｒ，２００Ｗで行った。タングステン４は、ＣＶＤ法
によりコンタクトホール３に埋め込んだ。
【００１８】原料ガスとしては、塩化タングステンを用
い、成膜温度５００℃で行った。次に直流マグネトロン
スパッタ法により５０ｎｍのタンタル膜を形成した。成
膜は、金属タンタルのターゲットを用い、Ａｒガス雰囲
気，４×１０-3Ｔｏｒｒ，基板温度５０℃で行った。成
膜したタンタル膜が大気に触れないように装置内で連続
して白金７を５０ｎｍを堆積した。
い、成膜温度５００℃で行った。次に直流マグネトロン
スパッタ法により５０ｎｍのタンタル膜を形成した。成
膜は、金属タンタルのターゲットを用い、Ａｒガス雰囲
気，４×１０-3Ｔｏｒｒ，基板温度５０℃で行った。成
膜したタンタル膜が大気に触れないように装置内で連続
して白金７を５０ｎｍを堆積した。
【００１９】成膜条件は、タンタルの成膜と同条件で行
った。白金７を成膜する際のターゲットとしては金属白
金を用いた。次に白金層を電極面積が１０μｍ□になる
ように加工した。白金のエッチングは、ＥＣＲドライエ
ッチングにより行った。エッチングには、塩素に１０％
の酸素を添加したガスを用い、全圧０．５μｍＴｏｒ
ｒ，２００Ｗ，基板温度−２５℃で行った。
った。白金７を成膜する際のターゲットとしては金属白
金を用いた。次に白金層を電極面積が１０μｍ□になる
ように加工した。白金のエッチングは、ＥＣＲドライエ
ッチングにより行った。エッチングには、塩素に１０％
の酸素を添加したガスを用い、全圧０．５μｍＴｏｒ
ｒ，２００Ｗ，基板温度−２５℃で行った。
【００２０】上記のように加工した下部電極を酸素雰囲
気中で２時間，基板温度５００℃でアニールを行った。
アニールを行うことにより、直接酸素に触れるタンタル
の表面が酸化され、絶縁性のＴａ2Ｏ5６に、上部に白金
７のある部分は酸化される度合いが小さく、酸素が化学
量論組成から不足している導電性のタンタルの酸化物５
（Ｏ／Ｔａ＝１．５）になる。続いて加工した下部電極
上に、ＢａＴｉＯ3８の膜を５００Å堆積した。堆積
は、Ａｒ−Ｏ2混合ガス中、１×１０-2Ｔｏｒｒ，基板
温度６００℃の成膜条件で高周波マグネトロンスパッタ
法により行った。ターゲットには化学量論組成の粉末タ
ーゲットを用いた。上部電極には、５０００ÅのＡｌ９
をＤＣスパッタ法により堆積した。ターゲットには金属
Ａｌを用い、Ａｒガス雰囲気，４×１０-3Ｔｏｒｒ，基
板温度５０℃で行った。
気中で２時間，基板温度５００℃でアニールを行った。
アニールを行うことにより、直接酸素に触れるタンタル
の表面が酸化され、絶縁性のＴａ2Ｏ5６に、上部に白金
７のある部分は酸化される度合いが小さく、酸素が化学
量論組成から不足している導電性のタンタルの酸化物５
（Ｏ／Ｔａ＝１．５）になる。続いて加工した下部電極
上に、ＢａＴｉＯ3８の膜を５００Å堆積した。堆積
は、Ａｒ−Ｏ2混合ガス中、１×１０-2Ｔｏｒｒ，基板
温度６００℃の成膜条件で高周波マグネトロンスパッタ
法により行った。ターゲットには化学量論組成の粉末タ
ーゲットを用いた。上部電極には、５０００ÅのＡｌ９
をＤＣスパッタ法により堆積した。ターゲットには金属
Ａｌを用い、Ａｒガス雰囲気，４×１０-3Ｔｏｒｒ，基
板温度５０℃で行った。
【００２１】次に本発明による構造とタンタル層までエ
ッチングした構造の下部電極の面積１μｍｍ2のコンデ
ンサ各々１０００個について破壊電圧の分布を調べた結
果を図２に示す。タンタルまでエッチングしたもの（図
２（ａ））では、約半数がショートしてしまっている。
また破壊電圧のばらつきも大きい。このようにショート
したり、破壊電圧のばらつきが大きいのは、第１層まで
エッチングしてしまうために下部電極と基板との間の段
差が大きくなり、この段差に誘電体膜がステップカバレ
ージよく堆積できなくなったためである。
ッチングした構造の下部電極の面積１μｍｍ2のコンデ
ンサ各々１０００個について破壊電圧の分布を調べた結
果を図２に示す。タンタルまでエッチングしたもの（図
２（ａ））では、約半数がショートしてしまっている。
また破壊電圧のばらつきも大きい。このようにショート
したり、破壊電圧のばらつきが大きいのは、第１層まで
エッチングしてしまうために下部電極と基板との間の段
差が大きくなり、この段差に誘電体膜がステップカバレ
ージよく堆積できなくなったためである。
【００２２】膜の付かなかったところではショートし、
例え薄く付いていても膜厚が均一でないために、コンデ
ンサとして働くが破壊電圧にばらつきを生じることにな
る。一方、本発明の構造の下部電極を用いたコンデンサ
は、図２（ｂ）のように耐圧の分布がほとんどなく、シ
ョートしているものもない。
例え薄く付いていても膜厚が均一でないために、コンデ
ンサとして働くが破壊電圧にばらつきを生じることにな
る。一方、本発明の構造の下部電極を用いたコンデンサ
は、図２（ｂ）のように耐圧の分布がほとんどなく、シ
ョートしているものもない。
【００２３】導電性のタンタル酸化物５のＯ／Ｔａと、
コンデンサの容量密度との関係を調べた。その結果を図
３に示す。図３において、Ｏ／Ｔａの値が２．０よりも
大きくなると、容量が大きく減少してしまう。これは、
タンタルの酸化物の抵抗がＯ／Ｔａが大きくなるにつれ
てだんだん大きくなり導電層から絶縁層に変化し、２．
０以上では絶縁物となりタンタル酸化物が低誘電率層と
して働くためである。このことから酸化タンタルのＯ／
Ｔａは２．０以下にすることが必要である。
コンデンサの容量密度との関係を調べた。その結果を図
３に示す。図３において、Ｏ／Ｔａの値が２．０よりも
大きくなると、容量が大きく減少してしまう。これは、
タンタルの酸化物の抵抗がＯ／Ｔａが大きくなるにつれ
てだんだん大きくなり導電層から絶縁層に変化し、２．
０以上では絶縁物となりタンタル酸化物が低誘電率層と
して働くためである。このことから酸化タンタルのＯ／
Ｔａは２．０以下にすることが必要である。
【００２４】図４に下部電極作製の際のアニール温度を
変化させた場合の容量変化を調べた結果を示す。コンデ
ンサは、３インチの基板上に作製した。基板温度が５０
０℃以下では容量膜の誘電率から期待される容量より大
変大きな値が得られている。一方１０００℃以上で作製
したものは誘電率が低下している。５００℃以下では上
部に第２層の白金のない部分が充分酸化されないために
絶縁物とならず、他のコンデンサとの絶縁が取れなくな
ったためである。
変化させた場合の容量変化を調べた結果を示す。コンデ
ンサは、３インチの基板上に作製した。基板温度が５０
０℃以下では容量膜の誘電率から期待される容量より大
変大きな値が得られている。一方１０００℃以上で作製
したものは誘電率が低下している。５００℃以下では上
部に第２層の白金のない部分が充分酸化されないために
絶縁物とならず、他のコンデンサとの絶縁が取れなくな
ったためである。
【００２５】結果として見かけ上、大きな電極面積を持
ったコンデンサになってしまうので容量が大きくなる。
一方１０００℃以上で容量が低下するのは、白金の下部
のタンタルも１０００℃以上で充分酸化されるため絶縁
物となり、低誘電率層として働くため容量が低下してし
まうのである。以上のことから、アニールする際の基板
温度は５００℃以上１０００℃以下である必要がある。
ったコンデンサになってしまうので容量が大きくなる。
一方１０００℃以上で容量が低下するのは、白金の下部
のタンタルも１０００℃以上で充分酸化されるため絶縁
物となり、低誘電率層として働くため容量が低下してし
まうのである。以上のことから、アニールする際の基板
温度は５００℃以上１０００℃以下である必要がある。
【００２６】またコンタクトホールには、ポリシリコン
を、誘電体膜として（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3，ＳｒＴｉ
Ｏ3，ＰｂＺｒＯ3，ＰｂＴｉＯ3あるいはその固溶体か
らなる強誘電体膜を用いた場合にも同様の結果が得られ
ている。
を、誘電体膜として（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3，ＳｒＴｉ
Ｏ3，ＰｂＺｒＯ3，ＰｂＴｉＯ3あるいはその固溶体か
らなる強誘電体膜を用いた場合にも同様の結果が得られ
ている。
【００２７】（実施例２）実施例１の薄膜コンデンサに
おいて、下部電極第１層のＴａ2Ｏ5をイオン注入により
作製を行った。実施例１にあるようにコンタクトホール
３の開いている絶縁膜上にタンタル，白金を堆積する。
電極として必要な面積をマスクし、第１層のタンタル層
に酸素を４０〜１００ＫｅＶ，ドーズ量１０15〜１０18
ｃｍ-2でイオン注入する。イオン注入した基板を窒素雰
囲気中で４００℃，２時間の熱処理を行い、実施例１に
あるように白金のエッチング，誘電体膜，上部電極の堆
積を行った。この結果、得られたコンデンサについて、
図２に示した結果と同様の結果が得られた。
おいて、下部電極第１層のＴａ2Ｏ5をイオン注入により
作製を行った。実施例１にあるようにコンタクトホール
３の開いている絶縁膜上にタンタル，白金を堆積する。
電極として必要な面積をマスクし、第１層のタンタル層
に酸素を４０〜１００ＫｅＶ，ドーズ量１０15〜１０18
ｃｍ-2でイオン注入する。イオン注入した基板を窒素雰
囲気中で４００℃，２時間の熱処理を行い、実施例１に
あるように白金のエッチング，誘電体膜，上部電極の堆
積を行った。この結果、得られたコンデンサについて、
図２に示した結果と同様の結果が得られた。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
下部電極の段差が小さくなることにより、ステップカバ
レージ不良による、下部電極と上部電極のショートが防
止され、再現性良く薄膜コンデンサを作製することので
きる効果がある。
下部電極の段差が小さくなることにより、ステップカバ
レージ不良による、下部電極と上部電極のショートが防
止され、再現性良く薄膜コンデンサを作製することので
きる効果がある。
【図１】本発明における実施例１の薄膜コンデンサの断
側面図である。
側面図である。
【図２】破壊電圧の分布を示すもので、（ａ）は第１層
のタンタルまでエッチングした場合、（ｂ）は、第２層
の白金のみエッチングし、アニールを行ったものを示す
図である。
のタンタルまでエッチングした場合、（ｂ）は、第２層
の白金のみエッチングし、アニールを行ったものを示す
図である。
【図３】導電層のタンタル酸化物のＯ／Ｔａを変化させ
た場合の誘電率の変化を示す図である。
た場合の誘電率の変化を示す図である。
【図４】アニールを行う温度を変化させた時のコンデン
サの容量の変化を示す図である。
サの容量の変化を示す図である。
１ シリコン ２ ＳｉＯ2 ３ コンタクトホール ４ タングステン ５ タンタル酸化物 ６ Ｔａ2Ｏ5 ７ Ｐｔ ８ ＢａＴｉＯ3 ９ Ａｌ
Claims (3)
- 【請求項１】 シリコン基板上に絶縁層が形成され、絶
縁層内にシリコン基板との導通をとるコンタクトホール
が開口され、コンタクトホール内にタングステンあるい
はポリシリコンが埋め込まれ、下部電極，誘電体膜及び
上部電極を絶縁層上に順次積層した構造の薄膜キャパシ
タであって、 誘電体は、ＢａＴｉＯ3，ＳｒＴｉＯ3，ＰｂＴｉＯ3，
ＰｂＺｒＯ3から選ばれた一つ、あるいはこれらの固溶
体からなり、 誘電体を直接成膜する下部電極は、絶縁膜上に形成され
る第１層と、その上の一部分に積層された白金からなる
第２層とから構成され、 上部に第２層が積層されていない第１層の部分は、Ｔａ
2Ｏ5であり、上部に第２層が積層されている第１層の部
分は、Ｏ／Ｔａが２．０以下の酸素が化学量論組成から
不足している導電性のタンタル酸化物であることを特徴
とする薄膜コンデンサ。 - 【請求項２】 シリコン基板上に絶縁層を形成し、絶縁
層内にシリコン基板との導通をとるコンタクトホールを
開口して、該コンタクトホール内にタングステンあるい
はポリシリコンを埋め込み、絶縁層上に順次下部電極，
誘電体膜及び上部電極を積層する薄膜コンデンサの製造
方法であって、 下部電極は、絶縁膜上に直接形成する第１層と、その上
の一部分に白金からなる第２層を積層して形成するもの
であり、 上部に第２層が積層されない第１層の部分は、Ｔａ2Ｏ5
であり、上部に第２層が積層される第１層の部分は、Ｏ
／Ｔａが２．０以下の酸素が化学量論組成から不足して
いる導電性のタンタル酸化物であり、 下部電極の第１層のＴａ2Ｏ5及び導電性のタンタル酸化
物は、基板温度５００℃以上１０００℃以下、酸素雰囲
気中でアニールすることにより作製するものであること
を特徴とする薄膜コンデンサの製造方法。 - 【請求項３】 シリコン基板上に絶縁層を形成し、絶縁
層内にシリコン基板との導通をとるコンタクトホールを
開口して、該コンタクトホール内にタングステンあるい
はポリシリコンを埋め込み、絶縁層上に順次下部電極，
誘電体膜及び上部電極を積層する薄膜コンデンサの製造
方法であって、 下部電極は、絶縁膜上に直接形成する第１層と、その上
の一部分に白金からなる第２層を積層して形成するもの
であり、 上部に第２層が積層されない第１層の部分は、Ｔａ2Ｏ5
であり、上部に第２層が積層される第１層の部分は、Ｏ
／Ｔａが２．０以下の酸素が化学量論組成から不足して
いる導電性のタンタル酸化物であり、 下部電極の第１層のＴａ2Ｏ5及び導電性のタンタル酸化
物は、酸素のイオン注入により作製するものであること
を特徴とする薄膜コンデンサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4201192A JP2776115B2 (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | 薄膜コンデンサ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4201192A JP2776115B2 (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | 薄膜コンデンサ及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05218299A JPH05218299A (ja) | 1993-08-27 |
| JP2776115B2 true JP2776115B2 (ja) | 1998-07-16 |
Family
ID=12624244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4201192A Expired - Fee Related JP2776115B2 (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | 薄膜コンデンサ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2776115B2 (ja) |
-
1992
- 1992-01-31 JP JP4201192A patent/JP2776115B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05218299A (ja) | 1993-08-27 |
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