DE3906874C2 - Kondensator und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents
Kondensator und Verfahren zu dessen HerstellungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kondensator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, der
in LSI, VLSI und ULSI Chips oder ähnlichem anwendbar
ist und der eine hohe dielektrische Konstante besitzt und
der einen Leckstrom reduziert, sowie ein Verfahren zur
Herstellung eines Kondensators nach dem Oberbegriff des Anspruchs 4.
Zum Beispiel umfaßt ein herkömmlicher dynamischer Speicher
mit wahlfreiem Zugriff RAM (dRAM) eine Vielzahl von
Speicherzellen, wobei jede Zelle einen MOSFET und einen
Kondensator umfaßt, die in hohem Maße integriert wurden,
um einen LSI-Baustein zu erzeugen. In den LSI-Bausteinen
dieser Art wurde ein flacher Oberflächenkondensator, der
einen Siliziumdioxidfilm (SiO2) als dielektrische
Substanz verwendet, oft in dem herkömmlichen Kondensator
eingesetzt. Als jedoch die LSI-Bausteine stärker
integriert wurden, wurde es schwierig, mit dieser hohen
Integration nur durch Reduzierung der Dicke des
SiO2-Films des Kondensators schrittzuhalten, da die
Fläche des Kondensators nahezu gleichblieb. Um dieses
Problem zu lösen wird ein Siliziumnitridfilm (Si3N4)
mit einer höheren Dielektrizitätskonstante als der
SiO2-Film in Kombination mit dem SiO2-Film in Form
eines geschichteten Aufbaus verwendet, wie z. B. ein
zweischichtiger Schichtfilm aus SiO2-Film,
Si3N4-Film, ein dreischichtiger Schichtfilm aus
SiO2-Film, Si3N4-Film - SiO2-Film u. s. w. Jedoch
beträgt die Filmdicke dieser Schichtfilme ungefähr maximal
5 nm im
Hinblick auf das SiO2. Bei sehr hoch
integrierten Schaltkreisen (VLSI) wurde die Entwicklung
einer dielektrischen Substanz mit einer höheren
Dielektrizitätskonstanten gefordert.
Im Moment wird weit verbreitet die Forschung und
Entwicklung eines Metalloxids aus Tantalpentoxid
(Ta2O5) aus dem Grund durchgeführt, da die relative
Dielektrizitätskonstante von Ta2O5 ungefähr 25 bis 30
beträgt, die sechs bis achtmal größer ist als die von
SiO2 oder drei bis viermal größer als die von Si3N4
ist. Demzufolge kann die Dicke des Ta2O5-Films um die
Vergrößerungsrate der relativen Dielektrizitätskonstanten
verdickt werden, wenn dieselbe Kapazität wie die des
SiO2 oder Si3N4 erzielt werden soll, um einen Film
mit geringeren Nachteilen zu erzeugen und ein elektrisches
Feld zu reduzieren, wenn die gleiche Spannung angelegt
wird, was zu einer Reduzierung der Belastung oder Ladung
führt, die in einem Isolierfilm gegeben ist. Ferner ist
Tantal (Ta) eines der Materialien, dessen
Raffinationstechnik weit entwickelt ist und bei dem eine
hohe Reinheit bereits erzielt werden kann. Wie bei diesen
hochreinen Materialien anders als Tantal, z. B., besitzt
Titan (Ti) selbst eine hohe Dielektrizitätskonstante,
jedoch ist, da das Oxid von Ti eine metastabile Phase
enthält, eine Verschiebung
der normalen Zusammensetzung von TiO2 möglich, und
die Wahrscheinlichkeit für die Sauerstoffauslassung ist
hoch. Demzufolge ist die elektrische isolierende
Eigenschaft von TiO2 schlechter als die von Ta2O5
und momentan richtet sich die Forschung und Entwicklung
von Ta2O5 auf die praktische Anwendung.
Wenn das Ta2O5 mit einer derartigen hohen
Dielektrizitätskonstanten auf dem Silizium (Si) in Form
eines dünnen Films ausgebildet wird, wird dessen relative
Dielektrizitätskonstante reduziert, da der Film dünner
ausgebildet wird. Wenn z. B. das Ta2O5 mit einer Dicke
von 20 nm aufgebracht wird, wird die wirksame relative
Dielektrizitätskonstante bei einem geringen Wert, zum
Beispiel 12 bis 14,5 erforderlich aufgrund eines Films aus
SiO2 oder TaSixOy mit einer niedrigen
Dielektrizitätskonstanten, der an einem Übergang
dazwischen erzeugt wird. Im einzelnen wird, wenn das
Tantaltarget in einer gemischten Gasatmosphäre aus Argon
(Ar) und Sauerstoff (O) gesputtert wird, um einen
Ta2O5-Film auf das Silizium aufzulagern, SiO2 an dem
Übergang zwischen dem Silizium und dem Ta2O5-Film
gebildet. Es wird angenommen, daß das SiO2 durch das
Sauerstoffplasma in dem Plasmaoxidationsverfahren gebildet
wird. Es ist selbstverständlich, daß die relative
Dielektrizitätskonstante von Ta2O5, das auf Molybden
(Mo) oder Platin (Pt) aufgelagert wurde, nicht von dessen
Dicke abhängt. Es ist ebenfalls selbstverständlich, das
Ta2O5 dasselbe Verhalten auf Wolfram (W) besitzt. Wenn
dementsprechend eine metallische Elektrode verwendet wird,
kann eine hohe relative Dielektrizitätskonstante, wie z. B.
25 bis 30 erzielt werden. Wenn jedoch ein Metallfilm durch
ein Aufdampfen oder durch Sputtern aufgebracht
wird, wird, je höher die Reinheit des Metallfilms ist, desto wahrscheinlicher
der Metallfilm als Nadelkristall gebildet.
Zum Beispiel wird der Leckstrom
des gesputterten Ta2O5-Films groß der auf die
fein-rauhe Oberfläche des Basismetallfilms aufgelagert
wurde. Es wird angenommen, daß dieses Problem durch die
ungleiche Dicke des Ta2O5-Films und die elektrischen
Feldkonzentrationseffekte aufgrund des Nadelkristalls
hervorgerufen wird.
Um dieses Problem zu lösen wird die Rauhigkeit der
Oberfläche der Basiselektrode reduziert, wie in der
offengelegten japanischen Patentanmeldung 61-2 65 856
offenbart ist. Dies wird durchgeführt durch Ausbildungen
einer amorphen Struktur durch Einführen von Sauerstoff
oder Argon in die Basiselektrode, während oder nachdem die
Elektrode ausgebildet wird, oder durch Ausbilden einer
recht dünnen Dicke, wie zum Beispiel einige nm der
Basiselektrode, oder Ausbilden relativ großer Partikel in
der Basiselektrode durch Wärmebehandlung bei einer hohen
Temperatur. Obwohl diese Gegenmaßnahmen bis zu einem
gewissen Maße einen Erfolg bringen, ist es jedoch
schwierig, stets eine gleichbleibende Wiederholbarkeit zu
erzielen. Das Problem der Wiederholbarkeit entsteht
demzufolge bei einem in sehr starkem Maße integrierten
Schaltkreis, wie zum Beispiel bei einem 4M-dRAM, einem
16M-dRAM oder einem stärker integrierten dRAM. Um eine
höhere Verläßlichkeit sicherzustellen, muß die Oberfläche
der Basiselektrode genau geglättet werden und es ist
erforderlich, einen Aufbau zu verwenden, der für die
Einhaltung einer chemischen Stabilität zwischen einem
dielektrischen Film und unteren und oberen Elektroden in
der Lage ist.
In einem herkömmlichen Drei-Schichten-Kondensator mit
einem Metall-Hoch-Dielektrischen Film-Metall-Aufbau ist
der große Leckstrom der ungleichen Dicke des
hochdielektrischen Films aufgrund der rauhen Oberfläche
der Basiselektrode und dem elektrischen
Feldkonzentrationseffekt aufgrund der unebenen Oberfläche
der Basiselektrode zuzuschreiben. Ferner existieren
Silizide, Nitride, Boride und Karbide von Metallen, die
nicht mit dem Siliziumhalbleiter bei einem Prozeß bei
einer hohen Temperatur von zumindest 650° reagieren. Wenn
jedoch eine reine chemische Verbindung ein Metalloxid bei
einer hohen Temperatur kontaktiert, nimmt das erstere den
Sauerstoff aus dem letzteren und verschlechtert die
Isolationseigenschaft des Metalloxids. Bei den
herkömmlichen Gegenmaßnahmen zur Reduzierung des
Leckstroms können insofern bei den LSI, bei den VLSI, den
ULSI und ähnlichen keine zufriedenstellenden Wirkungen
erzielt werden.
Aus US 4 628 405 ist ein Kondensator bekannt, dessen eine Elektrode aus einer
Metallverbindung besteht, welche während des Herstellungsprozesses von einer
Siliziumschicht abgedeckt wird. Die Siliziumschicht wird anschließend von der
freien Seite her oxidiert, um als Dielektrikum zu dienen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
einen Kondensator sowie ein
Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, der
einen geringen
Leckstrom aufweist, geeignet ist zur Verwendung in
integrierten Schaltkreisen, wie z. B. LSI, VLSI und ULSI und an
Übergängen zwischen Elektrode und Dielektrikum chemisch stabil ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, wie in den Ansprüchen 1 und 4
gekennzeichnet.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Kondensator
geschaffen mit einem dielektrischen Film aus einem
Metalloxid und zwei Elektroden, die mit Oberflächen des
dielektrischen Films in Berührung stehen, wobei zumindest
eine der Elektroden eine leitfähige Metallverbindung ist,
zu der Sauerstoff hinzugefügt wird.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird
ein Verfahren zur Herstellung eines Kondensators
geschaffen, mit der Verwendung einer leitfähigen
Metallverbindung für zumindest eine Elektrode, die mit
Oberflächen eines dielektrischen Films eines Metalloxids
in Berührung steht und mit Hinzufügen von Sauerstoff zu
der zumindest einen Elektrode während deren Ausbildung aus
der leitfähigen Metallverbindung.
Die leitfähige Metallverbindung ist zumindest eine aus den
Nitriden, Boriden, Carbiden und Siliziden von Titan,
Zirkonium, Hafnium, Niob und Tantal und aus den Siliziden
und Nitriden von Wolfram und Molybden. Das Metalloxid ist
zumindest eines aus Tantal, Niob, Titan, Zirkonium,
Hafnium und Ytrium. Der spezifische Widerstand der
leitfähigen Metallverbindung zu der Sauerstoff zugefügt
wird, ist zumindest 1 K Ω × cm.
Diese und andere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der
vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der
Erfindung unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen vollständig hervor, in denen zeigt
Fig. 1 einen Längsquerschnitt, der einen typischen
dreischichtigen Schichtkondensator mit einem
Aufbau obere Elektrode - dielektrischer
Film - untere Elektrode gemäß der vorliegenden
Erfindung dargestellt;
Fig. 2 einen Längsquerschnitt, der ein Verfahren zur
Herstellung eines Kondensators mit dem in Fig.
1c dargestellten Aufbau zeigt,
Fig. 3 eine graphische Darstellung, die die
Leckstromeigenschaften des durch ein Verfahren
gem. Fig. 2 hergestellten Kondensators gegenüber
einem herkömmlichen Kondensator wiedergibt,
Fig. 4 einen Längsquerschnitt, der ein anderes Verfahren
zur Herstellung eines weiteren Kondensators
gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 5 eine graphische Darstellung, die das Verhältnis
zwischen dem Sauerstoffgehalt und dem
spezifischen Widerstand des Kondensators
wiedergibt, der durch das Verfahren
dargestellten Fig. 4 erzielt wurde.
Bezugnehmend auf die Zeichnungen sind die Fig. 1
Ausführungsbeispiele des Kondensators gemäß der
vorliegenden Erfindung dargestellt.
In Fig. 1a umfaßt ein dreischichtiger Schichtkondensator
eine untere Elektrode 11 aus einem Film aus einer
leitfähigen Metallverbindung, der Sauerstoff hinzugefügt
wurde, einen dielektrischen Film 12 aus einem Metalloxid,
das auf der unteren Elektrode 11 abgelagert wurde, und
eine obere Elektrode 13 aus einem leitfähigen Film, der auf
dem dielektrischen Film 12 abgelagert wurde. In Fig. 1b
umfaßt ein anderer dreischichtiger Schichtkondensator eine
untere Elektrode 14 aus dem leitfähigen Film, einen
dielektrischen Film 15 aus dem Metalloxid, das auf der
unteren Elektrode 14 abgelagert wurde, und eine obere
Elektrode 16 aus dem leitfähigen Metallverbindungsfilm,
dem Sauerstoff hinzugefügt wurde. In Fig. 1c umfaßt ein
wiederum anderer dreischichtiger Schichtkondensator einen
dielektrischen Film 18 aus dem Metalloxid und eine untere
und obere Elektrode 17 bzw. 19 aus dem leitfähigen
Metallverbindungsfilm zu dem Sauerstoff hinzugefügt wurde.
In diesem Fall ist die leitfähige Metallverbindung
zumindest eine von den folgenden Verbindungen: Nitride,
Boride, Carbide und Silizide von Titan (Ti), Zirkonium
(Zr), Hafnium (Hf), Niob (Nb) und Tantal (Ta), und
Silizide und Nitride von Wolfram (W) und Molybden (Mo).
Das Metalloxid ist zumindest eines von Ta, Nb, Ti. Zr, Hf
und Ytrium (Y). Die leitfähige Metallverbindung zu der
Sauerstoff hinzugefügt wird, wird zur Bildung von
zumindest einer der unteren und oberen Elektroden
verwendet. Es wird angenommen, daß durch Hinzufügen des
Sauerstoffes zur leitfähigen Metallverbindung der Entzug
des Sauerstoffs aus dem dielektrischen Film aus dem
Metalloxid wirksam verhindert werden kann, durch die
leitfähige Metallverbindung, zu der Sauerstoff während der
Hitzebehandlung bei der hohen Temperatur hinzugefügt wird.
Die hinzugefügte Menge des Sauerstoffs ist geeignet in
einem Bereich festgelegt, in dem das Elektrodenmaterial
selbst eine größere Leitfähigkeit besitzt als der
Halbleiter. Das heißt, es ist unerwünscht, daß die
Elektroden Eigenschaften der dielektrischen Substanz nach
dem Hinzufügen des Sauerstoffs zu den Elektroden
aufweisen. Demzufolge beträgt der spezifische Widerstand
der leitfähigen Metallverbindung zu der Sauerstoff
hinzugefügt wird, maximal 1 k Ω × cm.
In Fig. 2 ist schematisch ein Verfahren zur Herstellung
eines Kondensators mit dem in Fig. 1c gezeigten Aufbau
dargestellt.
In Fig. 2a wird auf einem p-Typ-Silizium-(100)-
Halbleitersubstrat 21 mit einem spezifischen Widerstand
von 6 Ω× cm, ein SiO2-Film 22 von 1 µm Dicke durch ein
chemisches Vakuumablagerungsverfahren (CVD) abgelagert und
dann eine Öffnung von 0,8 µm in einem
Stapeltyp-Kondensator-Bildungsbereich des SiO2-Films 22
ausgebildet, indem Fotolithographie und reaktives
Ionenätzen angewandt wird. Arsen (As) - verunreinigtes
polykristallines Silizium 23 mit 0,5 µm Dicke wird in dem
Öffnungsbereich des SiO2-Films 22 in einem LPCVD Ofen
unter Verwendung von AsH3 und SiH4 abgelagert. Dieser
Schritt wird bei einer Substrattemperatur von 600°C bei
einem Druck von 0,1 Torr während der Ablagerung
ausgeführt. Verdichten wird bei 900°C durchgeführt, um den
Widerstand des polykristallinen Siliziums 23 zu reduzieren
und um einen As-Diffusionsbereich 24 im Substrat 21 zu
bilden. Glättendes Ätzen des polykristallinen Siliziums 23
wird dann unter Verwendung von NF3- und O2-Gasen bei
einem Strömungsverhältnis von 1 : 2,5 durchgeführt. Dieser
Ätzvorgang wird unter den Bedingungen 600 W RF-Leistung und
0,2 Torr Druck durchgeführt, um ein Ätzen von ungefähr 150
nm (1500 A) durchzuführen. Dann wird das polykristalline
Silizium 23 unter Verwendung der Photolitographie und
reaktiven Ionenätzens geätzt. Die Ätzgröße wird in
Anbetracht der Ränder 2 × 0,2 µm auf 1,2 µm bestimmt. Dann
wird ein TaNxOy-Film 25 von 50 nm Dicke als untere
Elektrode aufgelagert, um die gesamte Oberfläche des
polykristallinen Siliziums 23 abzudecken. Dieser Schritt
wird in einer Gasmischung aus Sauerstoff, Stickstoff und
Argon durch sputtern eines 99,9999%igen Ta-Targets
durchgeführt und es wird eine Sputtervorrichtung vom
Gleichstrommagnetrontyp verwendet. Das Durchflußverhältnis
von Sauerstoff, Stickstoff und Argon ist 7 : 20 : 20. Der
Druck während der Ablagerung beträgt 0,2 Pascal und die
Heiztemperatur des Substrates beträgt 200°C.
In Fig. 2b wird durch Sputtern des Ta-Targets in einer
Gasmischung aus Sauerstoff und Stickstoff bei einem
Flußverhältnis von 50 : 1 ein Ta2O4-Film von 29 nm Dicke
als dielektrischer Film auf den TaNxOy-Film 25
ausgebildet. Dann wird ein TaNxOy-Film 27 von 200 nm
Dicke zur Ausbildung einer oberen Elektrode auf dem
Ta2O5-Film 26 auf gleiche Art wie bei der Ablagerung
des TaNxOy-Films 25 aufgelagert. Der TaNxOy-Film
27 wird dann auf ungefähr 1,5 µm Größe geätzt, durch
Anwendung der Photolitographie und des reaktiven
Ionenätzens. Das reaktive Ionenätzen wird durch Einführen
von NF3- und O2-Gasen bei einem Flußverhältnis von 2 : 1
durchgeführt. Bei diesem Ätzschritt werden die beiden
TaNxOy-Filme 25 und 27 in weitem Maße bei einem
Verhältnis von ungefähr 15 bis 20% geätzt, um einen
Kondensator gemäß der vorliegenden Erfindung zu erzielen,
wie in Fig. 2c dargestellt ist. Der so aufgebaute
Kondensator wird dann bei 800°C für 60 Minuten in
Stickstoffgas wärmebehandelt und dessen elektrische
Eigenschaften getestet.
In Fig. 9 ist die Leckcharakteristik (a) des
Ta2O5-Films des Kondensators mit 0,1 mm2
dargestellt, die bei dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 2
erzielt wird, im Vergleich mit der (b) eines herkömmlichen
Kondensators. Es ist offensichtlich, daß nahezu gleiche
Ergebnisse auf beiden Gatterseiten (+) und (-) erzielt
werden, und daß der Leckstrom des erfindungsgemäßen
Kondensators in starkem Maße um einen Faktor von 10-7
beim selben elektrischen Feld im Vergleich zu dem des
herkömmlichen Kondensators verringert ist. Daher entsteht
durch Hinzufügung des Sauerstoffs in die TaNxOy-Filme
kein Problem im Hinblick auf die chemische Stabilität des
Kondensators, der nach der Ablagerung des Ta2O5-Films
hitzebehandelt wird. In diesem Fall beträgt der Leckstrom
pro Zelle ungefähr 1 × 10-16 A bei einer
Vorspannungsspannung von 5 V, der kleiner ist als der
Leckstrom von 1 × 10-15 A, der für die dRAM-Zelle
verlangt wird. Die Leckstromeigenschaften einer
Kondensatorgruppe des 107 Maßstabs liegt einheitlich
innerhalb +/- 0,2 MV/cm. Die relative
Dielektrizitätskonstante des Ta2O5 Films ist hoch, wie
etwa 28 bis 29. Demnach ist die Dicke von 20 nm des
Ta2O5-Films äquivalent zu 2,7 nm in Bezug auf den
SiO2-Film, um dieselbe Kapazität zu erzielen, d. h.
obwohl die beanspruchte Fläche des Kondensators klein ist,
wie etwa 1,2 × 1,5 µm2, kann dennoch eine Kapazität von
mehr als 25 fF erzielt werden.
In Fig. 4 ist schematisch ein anderes Verfahren zur
Herstellung eines Kondensators mit unterer und oberer
Elektrode aus TiNxOy und einem dielektrischen Film aus
Ta2O5 dazwischen gemäß der vorliegenden Erfindung
dargestellt. In Fig. 4a wird in einem p-Typ
Silizium-(100)-Halbleitersubstrat 31 mit einem
spezifischen Widerstand von 5 × cm ein n⁺-Typ
Diffusionsbereich 32 in 0,12 µm Tiefe durch Implantieren
von As⁺-Ionen bei 30 kcV Elektronenenergie mit einer
Dosis von 1 × 1015 cm-2 und darauf folgendes
Wärmebehandeln bei 850°C für 60 Minuten ausgebildet. Ein
Nickel (Ni) Film von 30 nm Dicke wird auf dem
n⁺-Typ-Diffusionsbereich 32 durch Sputtern aufgelagert
und dann wird eine Wärmebehandlung bei 750°C für 30
Minuten durchgeführt, um einen Bereich 33 aus NiSi2 in
100 nm Tiefe in dem oberen Oberflächenbereich des
Diffusionsbereichs 32 zu bilden. Dann wird ein SiO2 Film
34 von 300 nm Dicke auf dem Substrat 31 abgelagert und
eine Öffnung A in dem SiO2 Film 34 auf dieselbe Art wie
bei der Ausführungsform aus Fig. 2 ausgebildet.
In Fig. 4b wird ein TiNO0.2-Film 35 von 200 nm Dicke auf
den SiO₂-Film 34 und dem NiS₂-Bereich 33 des Substrats
31 durch Einführung von Ti(N)(CH3)2)4
Gasen N₂O- und N2-Gasen bei einem Flußverhältnis von
20 : 1 : 20 auf dieselbe Art wie bei dem Ausführungsbeispiel
aus Fig. 2 aufgelagert. Dieser Schritt wird bei einem
Gesamtdruck von 0,2 Torr durchgeführt. In Fig. 4c wird dann
das Ätzen des TiNO0.2-Films 35 durchgeführt, indem ein
Schutzfilm verwendet wird, um eine
untere Elektrode auf dieselbe Art wie bei dem
vorangegangenen Ausführungsbeispiel zu erzielen. Dann, wie
in Fig. 4d gezeigt, wird ein Ti2O5-Film 36 von 10 nm
Dicke, einschließlich 3 bis 5 Gewichtsprozent von Zr, als
Dielektrischer Film auf den Filmen 34 und 35 abgelagert,
indem Ta(OC2H5)5- und Zr(OC3H7)4-Gase einem
Durchflußverhältnis von 10 : 1 bei 400°C und einem Druck von
0,15 Torr verwendet werden, um den TiNO0.2-Film 35
vollständig abzudecken. In Fig. 4e wird ein TiNO0.2-Film
37 als eine obere Elektrode auf dem Ta2O5-Film 36 auf
dieselbe Art wie bei dem Film 35 zuvor beschrieben wurde,
aufgelagert und dann der Film 37 durch reaktives
Ionenätzen geätzt, indem ein Chlor-(Cl2)-Gruppengas
verwendet wird, um eine obere Elektrode auf dieselbe Art
wie zuvor beschrieben wurde, zu erzielen, wodurch ein
Kondensator gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt
wird.
In Fig. 5 ist das Verhältnis zwischen dem Sauerstoffgehalt
eines TiN-Films zu dem Sauerstoff bei 500°C durch
Verwendung von Ti(N(CH3)2)₄ und N2O- und
N2-Gasen hinzugefügt wurde, und dem spezifischen
Widerstand des erzielten TiNOx-Films in dem zweiten
Verfahren dargestellt, das unter Bezugnahme auf Fig. 4
oben beschrieben wurde. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, kann
durch Zufügen des Sauerstoffes der gewünschte spezifische
Widerstand des TiNOx erzielt werden.
Wie zuvor beschrieben, kann gemäß der vorliegenden
Erfindung die chemische Stabilität an den Übergängen
zwischen den Metalloxid-Dielektrikum Filmen und der
unteren und oberen Elektrode sichergestellt werden. Die
Kristallgröße der Elektroden wird durch Hinzufügen des
Sauerstoffes verkleinert und die Oberflächen der
Elektroden, die den dielektrischen Film berühren,
geglättet, um den elektrischen Feldkonzentrationseffekt zu
beschränken. Demnach kann der Leckstrom des
Schichtkondensators aus Metall-hochdielektrischem
Film-Metall wirksam reduziert werden und die hohe relative
Dielektrizitätskonstante, wie zum Beispiel 20 bis 30 des
hochdielektrischen Films bei einer sehr geringen Dicke wie
maximal 50 nm realisiert werden. Dementsprechend können
Kondensatoren gemäß der vorliegenden Erfindung in
verschiedenen LSI, VLSI, ULSI und anderen Schaltungen wie
z. B. 16M-dRAM und 64M-dRAM verwendet werden. Die Vorteile
der kleinen Größe und der großen Kapazität der
Kondensatoren kann bewirkt werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung im Hinblick auf die
bevorzugte Ausführungsform und unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen beschrieben wurde, ist es
selbstverständlich, daß die vorliegende Erfindung nicht
auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt ist
und daß zahlreiche Veränderungen und Modifikationen der
vorliegenden Erfindung durch einen Fachmann durchgeführt
werden können, ohne daß von dem Inhalt und dem Umfang der
vorliegenden Erfindung abgewichen wird.
Claims (6)
1. Kondensator mit einem dielektrischen Film (12, 15, 18,
33) aus einem Metalloxid sowie zwei Elektroden (11, 13;
14, 16; 17, 19; 32, 35), die mit Oberflächen des
dielektrischen Films in Berührung stehen, wobei
zumindest eine der Elektroden eine leitfähigen
Metallverbindung besteht,
dadurch gekennzeichnet, daß
der leitfähigen Metallverbindung Sauerstoff zugefügt
ist.
2. Kondensator nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die leitfähige Metallverbindung zumindest ein Nitrid,
Borid, Carbid und Silizid von Titan, Zirkonium,
Hafnium, Niob und Tantal oder ein Silizid und Nitrid
von Wolfram und Molybden ist.
3. Kondensator nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Metalloxid zumindest eines von Tantal, Niob, Titan,
Zirkonium, Hafnium oder Ytrium ist.
4. Verfahren zur Herstellung eines Kondensators mit einem
dielektrischen Film (12, 15, 18, 33) aus einem
Metalloxid sowie zwei Elektroden (11, 13; 14, 16; 17,
19; 32, 35), die mit Oberflächen des dielektrischen
Films in Berührung stehen, wobei zumindest eine der
Elektroden aus einer leitfähigen Metallverbindung
besteht,
dadurch gekennzeichnet, daß
beim Bilden der zumindest einen Elektrode der
leitfähigen Metallverbindung Sauerstoff zugefügt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
nach der Bildung der Elektroden der Kondensator einer
Wärmebehandlung unterzogen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
die leitfähige Metallverbindung zumindest ein Nitrid,
Borid, Carbid und Silizid von Titan, Zirkonium,
Hafnium, Niob und Tantal oder ein Silizid und Nitrid
von Wolfram und Molybden ist.
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