JP2000208744A - 五酸化タンタル層を用いた集積回路用コンデンサを製造するための方法 - Google Patents
五酸化タンタル層を用いた集積回路用コンデンサを製造するための方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、五酸化タンタル層を用いた集積回
路用コンデンサを製造するための方法に関する。 【解決手段】 本発明は、集積回路用のコンデンサを製
造するための方法に関する。この方法は、一つの好まし
い実施例においては、半導体基板に隣接して（上面
に）、窒化金属の表面部分を有する第一の金属電極を形
成するステップ；窒化金属の表面部分の上に、五酸化タ
ンタル層を、温度をこの第一の金属電極の酸化温度より
低く維持しながら、形成するステップ；前記五酸化タン
タル層を遠隔プラズマアニールリングするステップ；お
よび、前記五酸化タンタル層に隣接して第二の電極を形
成するステップ、から構成される。前記五酸化タンタル
層を形成するステップは、好ましくは、五酸化タンタル
を、約５００℃より低い温度にて、化学蒸着することに
よって行なわれる。これによって、金属の酸化が防止さ
れ、高品質の五酸化タンタルが形成される。前記第一の
金属電極の金属は、チタン、タングステン、タンタル、
プラチナ、ルテニウム、イリジウム、もしくはこれらの
合金の少なくとも一つから成る。
路用コンデンサを製造するための方法に関する。 【解決手段】 本発明は、集積回路用のコンデンサを製
造するための方法に関する。この方法は、一つの好まし
い実施例においては、半導体基板に隣接して（上面
に）、窒化金属の表面部分を有する第一の金属電極を形
成するステップ；窒化金属の表面部分の上に、五酸化タ
ンタル層を、温度をこの第一の金属電極の酸化温度より
低く維持しながら、形成するステップ；前記五酸化タン
タル層を遠隔プラズマアニールリングするステップ；お
よび、前記五酸化タンタル層に隣接して第二の電極を形
成するステップ、から構成される。前記五酸化タンタル
層を形成するステップは、好ましくは、五酸化タンタル
を、約５００℃より低い温度にて、化学蒸着することに
よって行なわれる。これによって、金属の酸化が防止さ
れ、高品質の五酸化タンタルが形成される。前記第一の
金属電極の金属は、チタン、タングステン、タンタル、
プラチナ、ルテニウム、イリジウム、もしくはこれらの
合金の少なくとも一つから成る。
Description
【０００１】
【関連する特許出願】本発明は、全て、１９９９年１月
１２日付けで、本発明と譲受人を同一とする係属中の暫
定特許出願第６０／１１５，５３０号と関連するため
に、これらについても参照されたい。
１２日付けで、本発明と譲受人を同一とする係属中の暫
定特許出願第６０／１１５，５３０号と関連するため
に、これらについても参照されたい。
【０００２】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体の分野、よ
り詳細には、集積回路用のコンデンサを製造するための
方法に関する。
り詳細には、集積回路用のコンデンサを製造するための
方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】集積回路は、典型的には、半導体基板上
に形成されたトランジスタおよび他のデバイスを備え
る。集積回路の一部としてコンデンサも製造されるが、
これは、例えば、最初に、第一の導電性の電極を形成
し、次に、この第一の電極の上に絶縁層を形成し、最後
に、この絶縁層の上に第二の導電性の電極を形成するこ
とによって得られる。このようなコンデンサは、通常、
ダイナミックＲＡＭデバイスなどに対するメモリセルと
して用いられる他、アナログ／デジタルコンバータその
他の回路に対しても用いられる。
に形成されたトランジスタおよび他のデバイスを備え
る。集積回路の一部としてコンデンサも製造されるが、
これは、例えば、最初に、第一の導電性の電極を形成
し、次に、この第一の電極の上に絶縁層を形成し、最後
に、この絶縁層の上に第二の導電性の電極を形成するこ
とによって得られる。このようなコンデンサは、通常、
ダイナミックＲＡＭデバイスなどに対するメモリセルと
して用いられる他、アナログ／デジタルコンバータその
他の回路に対しても用いられる。
【０００４】例えば、DeBoerらに交付された合衆国特許
第５，９１０，８８０号において開示されているよう
に、五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）は、これが約２５とい
う比較的高い誘電定数を有するために、コンデンサの絶
縁層として用いるには、理想的である。比較のため、窒
化ケイ素の誘電定数は、約８であり、二酸化ケイ素の誘
電定数は、約４である。五酸化タンタルは、高い誘電定
数を有するために、他の誘電定数の低い材料を用いる場
合と比較して、電極間の材料として、同一のキャパシタ
ンス（容量）を達成するために、より薄い層を用いるこ
とが可能になる。
第５，９１０，８８０号において開示されているよう
に、五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）は、これが約２５とい
う比較的高い誘電定数を有するために、コンデンサの絶
縁層として用いるには、理想的である。比較のため、窒
化ケイ素の誘電定数は、約８であり、二酸化ケイ素の誘
電定数は、約４である。五酸化タンタルは、高い誘電定
数を有するために、他の誘電定数の低い材料を用いる場
合と比較して、電極間の材料として、同一のキャパシタ
ンス（容量）を達成するために、より薄い層を用いるこ
とが可能になる。
【０００５】このようなコンデンサの典型的な構造にお
いては、最初に、多結晶シリコンから成る第一の電極す
なわち下側電極が形成される。典型的には、この多結晶
シリコン（下側電極）が酸化される（二酸化ケイ素とな
る）ことを防止するため、およびこの上に五酸化タンタ
ルを堆積する際の拡散を阻止するために、次に、窒化ケ
イ素から成る第一の障壁層が形成される。その後、この
第一の障壁層の上に堆積された五酸化タンタルの層の上
に、窒化チタンあるいは窒化タングステンから成る第二
の障壁層が形成され、最後に、上側電極を構成する多結
晶シリコンあるいは金属層が形成される。
いては、最初に、多結晶シリコンから成る第一の電極す
なわち下側電極が形成される。典型的には、この多結晶
シリコン（下側電極）が酸化される（二酸化ケイ素とな
る）ことを防止するため、およびこの上に五酸化タンタ
ルを堆積する際の拡散を阻止するために、次に、窒化ケ
イ素から成る第一の障壁層が形成される。その後、この
第一の障壁層の上に堆積された五酸化タンタルの層の上
に、窒化チタンあるいは窒化タングステンから成る第二
の障壁層が形成され、最後に、上側電極を構成する多結
晶シリコンあるいは金属層が形成される。
【０００６】Sekineらに交付された合衆国特許第５，６
２２，８８８号は、これも五酸化タンタルを用いてダイ
ナミックＲＡＭのコンデンサを製造する方法を開示す
る。この方法においては、最初に、下側のポリシリコン
電極の上に、タングステンの層がスパッタ堆積される。
次に、五酸化タンタルが、化学蒸着（ＣＶＤ）によっ
て、３００℃〜６００℃の範囲の温度にて、堆積され
る。ただし、不幸なことに、このように高い温度では、
タングステンが酸化される傾向がある。その後、この五
酸化タンタル層が、酸素ガスを用いて、２００〜６００
°Ｃの範囲の温度にて、緻密化される。最後に、この五
酸化タンタル層の上に、上側タングステン電極が形成さ
れる。
２２，８８８号は、これも五酸化タンタルを用いてダイ
ナミックＲＡＭのコンデンサを製造する方法を開示す
る。この方法においては、最初に、下側のポリシリコン
電極の上に、タングステンの層がスパッタ堆積される。
次に、五酸化タンタルが、化学蒸着（ＣＶＤ）によっ
て、３００℃〜６００℃の範囲の温度にて、堆積され
る。ただし、不幸なことに、このように高い温度では、
タングステンが酸化される傾向がある。その後、この五
酸化タンタル層が、酸素ガスを用いて、２００〜６００
°Ｃの範囲の温度にて、緻密化される。最後に、この五
酸化タンタル層の上に、上側タングステン電極が形成さ
れる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】五酸化タンタルをコン
デンサの絶縁材として用いるなど、集積回路用コンデン
サの製造分野は絶えず進歩しているが、これにも係わら
ず、今だに、比較的高いキャパシタンス値および他の望
ましい特性を有する集積回路用コンデンサを製造するた
めの製造プロセスをさらに発展させる必要性が残されて
いる。
デンサの絶縁材として用いるなど、集積回路用コンデン
サの製造分野は絶えず進歩しているが、これにも係わら
ず、今だに、比較的高いキャパシタンス値および他の望
ましい特性を有する集積回路用コンデンサを製造するた
めの製造プロセスをさらに発展させる必要性が残されて
いる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の背景を鑑み、本発
明の一つの目的は、従って、比較的高いキャパシタンス
を有する集積回路用コンデンサを製造するための方法を
提供することにある。
明の一つの目的は、従って、比較的高いキャパシタンス
を有する集積回路用コンデンサを製造するための方法を
提供することにある。
【０００９】本発明のこれらおよびその他の目的、特徴
および長所が、本発明の集積回路用コンデンサを製造す
るための一つの好ましい方法によって提供される。この
方法は：半導体基板に隣接して（上面に）第一の金属電
極を形成するステップ；前記第一の金属電極の上に五酸
化タンタル層を、温度を前記第一の金属電極の酸化温度
より低く維持しながら、形成するステップ；前記五酸化
タンタル層の少なくとも一度の遠隔プラズマアニール
を、このときも、温度を前記第一の金属電極の酸化温度
より低く維持しながら遂行するステップ；および前記五
酸化タンタル層に隣接して第二の電極を、このときも、
温度を前記第一の金属電極の酸化温度より低く維持しな
がら形成するステップ、から構成される。前記五酸化タ
ンタル層を形成するステップは、好ましくは、前記五酸
化タンタル層を、約５００℃より低い温度にて化学蒸着
することから成り、さらに好ましくは、これを、約４０
０℃より低い温度にて行なうことから成る。さらに、前
記五酸化タンタルの化学蒸着（ＣＶＤ）を用いての形成
は、好ましくは、約１０分より短時間にて遂行される。
加えて、前記ＣＶＤの際の圧力は、典型的には、約３ト
ル（Torr）、例えば、３〜１５トル（Torr）の範囲とさ
れる。
および長所が、本発明の集積回路用コンデンサを製造す
るための一つの好ましい方法によって提供される。この
方法は：半導体基板に隣接して（上面に）第一の金属電
極を形成するステップ；前記第一の金属電極の上に五酸
化タンタル層を、温度を前記第一の金属電極の酸化温度
より低く維持しながら、形成するステップ；前記五酸化
タンタル層の少なくとも一度の遠隔プラズマアニール
を、このときも、温度を前記第一の金属電極の酸化温度
より低く維持しながら遂行するステップ；および前記五
酸化タンタル層に隣接して第二の電極を、このときも、
温度を前記第一の金属電極の酸化温度より低く維持しな
がら形成するステップ、から構成される。前記五酸化タ
ンタル層を形成するステップは、好ましくは、前記五酸
化タンタル層を、約５００℃より低い温度にて化学蒸着
することから成り、さらに好ましくは、これを、約４０
０℃より低い温度にて行なうことから成る。さらに、前
記五酸化タンタルの化学蒸着（ＣＶＤ）を用いての形成
は、好ましくは、約１０分より短時間にて遂行される。
加えて、前記ＣＶＤの際の圧力は、典型的には、約３ト
ル（Torr）、例えば、３〜１５トル（Torr）の範囲とさ
れる。
【００１０】前記五酸化タンタル層の損傷を低減するた
めに、前記アニーリングステップは、好ましくは、前記
五酸化タンタル層を、最初は、純粋な窒素から成る遠隔
プラズマに露出し、次に、酸素と窒素から成る遠隔プラ
ズマに露出することから成る。本発明の方法によると、
これによって、第一の電極の金属が酸化することが回避
され、高品質の五酸化タンタル層が形成される。
めに、前記アニーリングステップは、好ましくは、前記
五酸化タンタル層を、最初は、純粋な窒素から成る遠隔
プラズマに露出し、次に、酸素と窒素から成る遠隔プラ
ズマに露出することから成る。本発明の方法によると、
これによって、第一の電極の金属が酸化することが回避
され、高品質の五酸化タンタル層が形成される。
【００１１】前記第一の金属電極の金属は、好ましく
は、チタン、タングステン、タンタル、プラチナ、イリ
ジウム、ルテニウム、もしくはこれらの合金の少なくと
も一つから形成される。より好ましくは、前記第一の金
属電極は、チタン、タングステン、タンタル、もしくは
これらの合金の少なくとも一つから形成される。最も好
ましくは、前記金属には窒化チタンが用いられる。
は、チタン、タングステン、タンタル、プラチナ、イリ
ジウム、ルテニウム、もしくはこれらの合金の少なくと
も一つから形成される。より好ましくは、前記第一の金
属電極は、チタン、タングステン、タンタル、もしくは
これらの合金の少なくとも一つから形成される。最も好
ましくは、前記金属には窒化チタンが用いられる。
【００１２】この方法は、さらに、前記半導体基板に隣
接して（上面に）少なくとも一つの絶縁層を形成するス
テップ、および前記少なくとも一つの絶縁層内に開口を
形成するステップを含む。こうして、前記第一の金属電
極を形成するステップは、前記第一の金属電極を、前記
少なくとも一つの絶縁層内の前記開口と整合するように
形成することから成る。
接して（上面に）少なくとも一つの絶縁層を形成するス
テップ、および前記少なくとも一つの絶縁層内に開口を
形成するステップを含む。こうして、前記第一の金属電
極を形成するステップは、前記第一の金属電極を、前記
少なくとも一つの絶縁層内の前記開口と整合するように
形成することから成る。
【００１３】本発明のもう一つの実施例においては、前
記第一の金属電極を形成するステップは、第一の金属層
を形成するステップと、この金属層の上側表面部分を窒
化させるステップから成る。前記窒化ステップは、好ま
しくは、前記第一の金属層を、窒素雰囲気に、温度を前
記第一の金属層の酸化温度より低く維持しながら、露出
することから成る。もう一つの実施例においては、前記
第一の金属電極を形成するステップは、第一の金属層を
堆積するステップと、この上に窒化金属層を、好ましく
は、温度を前記第一の金属の酸化温度より低く維持しな
がら堆積するステップから成る。こうして窒化された表
面部分は、下地金属の酸化に対する耐性を促進する。こ
のことは、例えば、下地金属がタングステンの場合は、
特に重要である。
記第一の金属電極を形成するステップは、第一の金属層
を形成するステップと、この金属層の上側表面部分を窒
化させるステップから成る。前記窒化ステップは、好ま
しくは、前記第一の金属層を、窒素雰囲気に、温度を前
記第一の金属層の酸化温度より低く維持しながら、露出
することから成る。もう一つの実施例においては、前記
第一の金属電極を形成するステップは、第一の金属層を
堆積するステップと、この上に窒化金属層を、好ましく
は、温度を前記第一の金属の酸化温度より低く維持しな
がら堆積するステップから成る。こうして窒化された表
面部分は、下地金属の酸化に対する耐性を促進する。こ
のことは、例えば、下地金属がタングステンの場合は、
特に重要である。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に、本発明を、本発明の好ま
しい実施例を図解する付録の図面との関連でより詳細に
説明する。ただし、本発明は、多くの様々な異なる形態
にて実現することが可能であり、以下に説明する実施例
に限定されるものではないくことに注意する。むしろ、
以下に説明するこれら幾つかの実施例は、本明細書が、
十分で、完全なものとなり、本発明の範囲を当業者に完
全に示すことができることを意図して提供されるもので
ある。図面中、類似する参照符号は、類似する要素を示
し、また、様々な層およびエリアは、明快さ期すため
に、誇張されていることに注意する。
しい実施例を図解する付録の図面との関連でより詳細に
説明する。ただし、本発明は、多くの様々な異なる形態
にて実現することが可能であり、以下に説明する実施例
に限定されるものではないくことに注意する。むしろ、
以下に説明するこれら幾つかの実施例は、本明細書が、
十分で、完全なものとなり、本発明の範囲を当業者に完
全に示すことができることを意図して提供されるもので
ある。図面中、類似する参照符号は、類似する要素を示
し、また、様々な層およびエリアは、明快さ期すため
に、誇張されていることに注意する。
【００１５】以下に、図１〜２との関連で、コンデンサ
２０を備えた集積回路１０を製造するための方法につい
て説明する。この方法の好ましい実施例は、ブロック４
０から開始された後に、ブロック４２において、絶縁
（誘電）層２２内に開口を形成するステップを含む。集
積回路１０は、さらに、当業者においては容易に理解で
きるように、半導体基板２５上に形成された他の絶縁層
２３、２４、並びにコンデンサ２０への接続のためのバ
イヤ（接続孔）２６を備える。本発明は、主として、既
に、高速論理回路が、当業者においては周知の方法に
て、それらの電極配線（メタライゼーション）も含め
て、基板上に形成されている埋込みダイナミックRAM用
途に用いるコンデンサ２０を形成することに向けられ
る。
２０を備えた集積回路１０を製造するための方法につい
て説明する。この方法の好ましい実施例は、ブロック４
０から開始された後に、ブロック４２において、絶縁
（誘電）層２２内に開口を形成するステップを含む。集
積回路１０は、さらに、当業者においては容易に理解で
きるように、半導体基板２５上に形成された他の絶縁層
２３、２４、並びにコンデンサ２０への接続のためのバ
イヤ（接続孔）２６を備える。本発明は、主として、既
に、高速論理回路が、当業者においては周知の方法に
て、それらの電極配線（メタライゼーション）も含め
て、基板上に形成されている埋込みダイナミックRAM用
途に用いるコンデンサ２０を形成することに向けられ
る。
【００１６】次に、ブロック４４において、第一の金属
層３０が、絶縁層２２内の開口と整合するように形成さ
れる。この第一の金属層は、好ましくは、チタン、タン
グステン、タンタル、あるいはそれらの合金から形成さ
れる。第一の金属層３０は、幾つかの好ましい実施例に
おいては、窒化チタン、タングステン、あるいは、窒化
タンタルから形成される。特に好ましい材料は、窒化チ
タンと、窒化タンタルである。他の幾つかの実施例にお
いては、第一の金属層３０は、プラチナ、ルテニウム、
イリジウム、あるいはそれらの合金の少なくとも一つか
ら形成される。第一の金属層３０は、好ましくは、CVD
蒸着技法を用いて形成されるが、この技法については、
当業者においては周知であるために、説明は割愛する。
層３０が、絶縁層２２内の開口と整合するように形成さ
れる。この第一の金属層は、好ましくは、チタン、タン
グステン、タンタル、あるいはそれらの合金から形成さ
れる。第一の金属層３０は、幾つかの好ましい実施例に
おいては、窒化チタン、タングステン、あるいは、窒化
タンタルから形成される。特に好ましい材料は、窒化チ
タンと、窒化タンタルである。他の幾つかの実施例にお
いては、第一の金属層３０は、プラチナ、ルテニウム、
イリジウム、あるいはそれらの合金の少なくとも一つか
ら形成される。第一の金属層３０は、好ましくは、CVD
蒸着技法を用いて形成されるが、この技法については、
当業者においては周知であるために、説明は割愛する。
【００１７】第一の金属層が、例えば、タングステンか
ら形成される場合は、ブロック４６において、この上側
表面部分を窒化させることで、図示する窒化金属（窒化
タングステン）層３１が形成される。当業者においては
理解できるように、この窒化タングステンの表面部分
は、下地のタングステンが酸化されることを防止する。
この窒化された表面部分は、様々な周知の技術を用いて
形成することができる。例えば、プラズマを用いたり、
炉内でこの表面を、雰囲気、例えば、アンモニアを含む
窒素に露出することで形成される。もう一つの実施例に
おいては、窒化金属（窒化タングステン）層３１は、従
来の堆積技法、例えば、化学蒸着（ＣＶＤ）を用いて形
成される。窒化金属（窒化タングステン）層３１は、好
ましくは、温度を、金属の酸化温度より低く保ちながら
堆積される。他の幾つかの実施例、例えば、第一の金属
層３０が窒化チタンや窒化タンタルから形成される実施
例では、窒化層３１は不要となる。
ら形成される場合は、ブロック４６において、この上側
表面部分を窒化させることで、図示する窒化金属（窒化
タングステン）層３１が形成される。当業者においては
理解できるように、この窒化タングステンの表面部分
は、下地のタングステンが酸化されることを防止する。
この窒化された表面部分は、様々な周知の技術を用いて
形成することができる。例えば、プラズマを用いたり、
炉内でこの表面を、雰囲気、例えば、アンモニアを含む
窒素に露出することで形成される。もう一つの実施例に
おいては、窒化金属（窒化タングステン）層３１は、従
来の堆積技法、例えば、化学蒸着（ＣＶＤ）を用いて形
成される。窒化金属（窒化タングステン）層３１は、好
ましくは、温度を、金属の酸化温度より低く保ちながら
堆積される。他の幾つかの実施例、例えば、第一の金属
層３０が窒化チタンや窒化タンタルから形成される実施
例では、窒化層３１は不要となる。
【００１８】次に、ブロック４８において、五酸化タン
タル層３３が、コンデンサ絶縁層として形成される。勿
論、五酸化タンタルは、半導体の製造において用いられ
ている他の従来の絶縁材と比較して相対的に高い誘電定
数を有するという点で、コンデンサに対する絶縁層とし
て、非常に望ましい。五酸化タンタル層３３は、当業者
においては周知のように、Ｔａ（ＯＣ2Ｈ5）5と酸素の
混合を伴うＣＶＤプロセスによって形成される。
タル層３３が、コンデンサ絶縁層として形成される。勿
論、五酸化タンタルは、半導体の製造において用いられ
ている他の従来の絶縁材と比較して相対的に高い誘電定
数を有するという点で、コンデンサに対する絶縁層とし
て、非常に望ましい。五酸化タンタル層３３は、当業者
においては周知のように、Ｔａ（ＯＣ2Ｈ5）5と酸素の
混合を伴うＣＶＤプロセスによって形成される。
【００１９】本発明によると、堆積温度は、第一の金属
層の酸化温度より低く維持される。より詳細には、温度
は、好ましくは、約５００℃より低く維持され、より好
ましくは、約４００℃より低く維持される。当業者にお
いては容易に理解できるように、五酸化タンタル層３３
のＣＶＤ堆積に対する時間期間は、通常は、用いられる
装置によって決まるが、プロセスの良好な制御のために
は、堆積時間は、典型的には、１〜１０分の範囲とされ
る。ただし、高速熱処理（ＲＴＰ）の場合のように、こ
れより短時間とすることもできる。加えて、比較的低温
にて十分に高い堆積速度（成膜速度）を達成するため
に、圧力は、好ましくは、約３トル（Torr）より大き
く、例えば、約３〜１５トルの範囲とされる。
層の酸化温度より低く維持される。より詳細には、温度
は、好ましくは、約５００℃より低く維持され、より好
ましくは、約４００℃より低く維持される。当業者にお
いては容易に理解できるように、五酸化タンタル層３３
のＣＶＤ堆積に対する時間期間は、通常は、用いられる
装置によって決まるが、プロセスの良好な制御のために
は、堆積時間は、典型的には、１〜１０分の範囲とされ
る。ただし、高速熱処理（ＲＴＰ）の場合のように、こ
れより短時間とすることもできる。加えて、比較的低温
にて十分に高い堆積速度（成膜速度）を達成するため
に、圧力は、好ましくは、約３トル（Torr）より大き
く、例えば、約３〜１５トルの範囲とされる。
【００２０】次に、ブロック５０において、五酸化タン
タル層３３が、好ましくは、遠隔プラズマを用いてアニ
ールされる。遠隔プラズマは、漏れ電流が低いという点
で、高品質の五酸化タンタル層を与える。遠隔プラズマ
は、２つの別個のアニールから構成され、当業者におい
ては周知のように、第一のアニールは、純粋な窒素内で
遂行され、第二のアニールは、酸素と窒素内で遂行され
る。これらアニールの際の圧力は、約１〜５トルとされ
る。勿論、ここでも、温度は、好ましくは、第一の電極
の金属の酸化温度、例えば、約５００℃より低く、より
好ましくは、約４００℃より低く、維持される。
タル層３３が、好ましくは、遠隔プラズマを用いてアニ
ールされる。遠隔プラズマは、漏れ電流が低いという点
で、高品質の五酸化タンタル層を与える。遠隔プラズマ
は、２つの別個のアニールから構成され、当業者におい
ては周知のように、第一のアニールは、純粋な窒素内で
遂行され、第二のアニールは、酸素と窒素内で遂行され
る。これらアニールの際の圧力は、約１〜５トルとされ
る。勿論、ここでも、温度は、好ましくは、第一の電極
の金属の酸化温度、例えば、約５００℃より低く、より
好ましくは、約４００℃より低く、維持される。
【００２１】次に、ブロック５２において、五酸化タン
タル層３３の上に第二の電極３４が形成される。第二の
電極３４は、好ましくは、金属から形成され、より好ま
しくは、第一の金属電極３０に対して上で示した任意の
材料から形成される。次に、ブロック５４において、当
業者においては周知の方法にて、開口内のコンデンサ層
によって区画される凹を満たすタングステンプラグ３５
が形成され、その後、このプロセスは、ブロック５６に
おいて終了する。
タル層３３の上に第二の電極３４が形成される。第二の
電極３４は、好ましくは、金属から形成され、より好ま
しくは、第一の金属電極３０に対して上で示した任意の
材料から形成される。次に、ブロック５４において、当
業者においては周知の方法にて、開口内のコンデンサ層
によって区画される凹を満たすタングステンプラグ３５
が形成され、その後、このプロセスは、ブロック５６に
おいて終了する。
【００２２】本発明による方法は、例えば、ポリシリコ
ンから成る下側電極を有する従来のコンデンサによって
達成されるそれよりも高いキャパシタンス（容量）を有
するコンデンサ２０を提供する。本発明によって製造さ
れるコンデンサ２０は、２０femtoFarads/cm2なるキャ
パシタンス値を有するが、これに対して、従来のコンデ
ンサの容量は、この値の半分程度である。五酸化タンタ
ル層３３は、遠隔プラズマアニールのために、比較的低
い漏れ電流を有するが、この点も、当業者においては容
易に理解できるように、集積回路デバイスに対するコン
デンサに対して望ましい特性である。
ンから成る下側電極を有する従来のコンデンサによって
達成されるそれよりも高いキャパシタンス（容量）を有
するコンデンサ２０を提供する。本発明によって製造さ
れるコンデンサ２０は、２０femtoFarads/cm2なるキャ
パシタンス値を有するが、これに対して、従来のコンデ
ンサの容量は、この値の半分程度である。五酸化タンタ
ル層３３は、遠隔プラズマアニールのために、比較的低
い漏れ電流を有するが、この点も、当業者においては容
易に理解できるように、集積回路デバイスに対するコン
デンサに対して望ましい特性である。
【００２３】以上、本発明の様々な実施例について説明
したが、当業者においては、上述の説明および関連する
図面から、これらと同一の利益を持つ多くの修正および
他の実現が考案できるものと考えられる。従って、本発
明は上に説明の特定の実施例に限定されるものではな
く、それら修正および他の実現も、本発明の請求の範囲
に含まれるものと解されるべきである。
したが、当業者においては、上述の説明および関連する
図面から、これらと同一の利益を持つ多くの修正および
他の実現が考案できるものと考えられる。従って、本発
明は上に説明の特定の実施例に限定されるものではな
く、それら修正および他の実現も、本発明の請求の範囲
に含まれるものと解されるべきである。
【図１】本発明の方法に従って製造されたコンデンサの
略断面図である。
略断面図である。
【図２】本発明による集積回路のコンデンサを製造する
ための方法の流れ図である。
ための方法の流れ図である。
１０ 集積回路 ２０ コンデンサ ２３、２４ 絶縁層 ２５ 半導体基板 ２６ バイヤ（接続孔） ３０ 第一の金属層（第一の金属電極） ３１ 窒化金属（窒化タングステン）層 ３３ 五酸化タンタル層 ３４ 第二の電極
Claims (27)
- 【請求項１】 集積回路のコンデンサを製造するための
方法であって、 半導体基板に隣接して（上面に）第一の金属電極を形成
するステップ；前記第一の金属電極の上に五酸化タンタ
ル層を、温度を前記第一の金属電極の酸化温度より低く
維持しながら、形成するステップ；前記五酸化タンタル
層の少なくとも一度の遠隔プラズマアニールを、温度を
前記第一の金属電極の酸化温度より低く維持しながら、
遂行するステップ；および前記アニーリングのステップ
の後に、前記五酸化タンタル層に隣接して第二の電極
を、温度を前記第一の金属電極の酸化温度より低く維持
しながら形成するステップを含むことを特徴とする方
法。 - 【請求項２】 前記五酸化タンタル層を形成するステッ
プが、これを、約５００℃より低い温度にて、化学蒸着
することから成ることを特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項３】 前記五酸化タンタル層を形成するステッ
プが、これを、約４００℃より低い温度にて、化学蒸着
することから成ることを特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項４】 前記五酸化タンタル層を形成するステッ
プが、さらに、前記五酸化タンタル層を、約１０分より
短い時間にて、形成することから成ることを特徴とする
請求項１の方法。 - 【請求項５】 前記五酸化タンタル層を形成するステッ
プが、さらに、前記五酸化タンタル層を、約３トル（To
rr）より大きな圧力にて、形成することから成ることを
特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項６】 前記少なくとも一度の遠隔プラズマアニ
ールを遂行するステップが、前記五酸化タンタル層を、
純粋な窒素から成る遠隔プラズマに露出するステップを
含むことを特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項７】 前記少なくとも一度の遠隔プラズマアニ
ールを遂行するステップが、さらに、前記純粋な窒素に
よる遠隔プラズマアニールの後に、前記五酸化タンタル
層を、酸素と窒素から成る遠隔プラズマに露出するステ
ップを含むことを特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項８】 前記第一の金属電極を形成するステップ
が、前記第一の金属電極を、チタン、タングステン、タ
ンタル、もしくはこれらの合金の少なくとも一つから形
成することから成ることを特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項９】 前記第一の金属電極を形成するステップ
が、前記第一の金属電極を、チタン、タングステン、タ
ンタル、プラチナ、ルテニウム、イリジウム、もしくは
これらの合金の少なくとも一つから形成することから成
ることを特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項１０】 前記第二の電極を形成するステップ
が、第二の金属電極を形成することから成ることを特徴
とする請求項１の方法。 - 【請求項１１】 さらに：前記半導体基板に隣接して
（上面に）少なくとも一つの絶縁層を形成するステッ
プ；および前記少なくとも一つの絶縁層内に開口を形成
するステップを含み；前記第一の金属電極を形成するス
テップが、前記第一の金属電極を、前記少なくとも一つ
の絶縁層内の前記開口と整合するように形成することか
ら成ることを特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項１２】 前記第一の金属電極を形成するステッ
プが、第一の金属層を形成するステップと、この金属層
の上側表面部分を窒化させるステップから成ることを特
徴とする請求項１の方法。 - 【請求項１３】 前記窒化ステップが、前記第一の金属
層を、窒素雰囲気に、温度を前記第一の金属層の酸化温
度より低く維持しながら、露出することから成ることを
特徴とする請求項１２の方法。 - 【請求項１４】 前記第一の金属電極を形成するステッ
プが、第一の金属層を堆積するステップと、この上に窒
化金属層を、温度を前記第一の金属の酸化温度より低く
維持しながら、堆積するステップから成ることを特徴と
する請求項１の方法。 - 【請求項１５】 集積回路のコンデンサを製造するため
の方法であって、 半導体基板に隣接して（上面に）第一の金属電極を形成
するステップ；前記第一の金属電極の上に五酸化タンタ
ル層を、温度を約５００℃より低く維持ながら、約１０
分より短い時間期間にて、形成するステップ；前記五酸
化タンタル層の少なくとも一度の遠隔プラズマアニール
を、温度を約５００℃より低く維持しながら、遂行する
ステップ；および前記アニーリングのステップの後に、
前記五酸化タンタル層に隣接して第二の電極を、温度を
約５００℃より低く維持しながら形成するステップを含
むことを特徴とする方法。 - 【請求項１６】 前記五酸化タンタル層を形成するステ
ップが、これを、約４００℃より低い温度にて、化学蒸
着することから成ることを特徴とする請求項１５の方
法。 - 【請求項１７】 前記少なくとも一度の遠隔プラズマア
ニールを遂行するステップが、前記五酸化タンタル層を
純粋な窒素から成る遠隔プラズマに露出するステップを
含むことを特徴とする請求項１５の方法。 - 【請求項１８】 前記少なくとも一度の遠隔プラズマア
ニールを遂行するステップが、さらに、前記純粋な窒素
による遠隔プラズマアニールの後に、前記五酸化タンタ
ル層を、酸素と窒素から成る遠隔プラズマに露出するス
テップを含むことを特徴とする請求項１７の方法。 - 【請求項１９】 前記第一の金属電極を形成するステッ
プが、前記第一の金属電極を、チタン、タングステン、
タンタル、もしくはこれらの合金の少なくとも一つから
形成することから成ることを特徴とする請求項１５の方
法。 - 【請求項２０】 前記第一の金属電極を形成するステッ
プが、前記第一の金属電極を、チタン、タングステン、
タンタル、プラチナ、ルテニウム、イリジウム、もしく
はこれらの合金の少なくとも一つから形成することから
成ることを特徴とする請求項１５の方法。 - 【請求項２１】 前記第二の電極を形成するステップ
が、第二の金属電極を形成することから成ることを特徴
とする請求項１５の方法。 - 【請求項２２】 さらに：前記半導体基板に隣接して
（上面に）少なくとも一つの絶縁層を形成するステッ
プ；および前記少なくとも一つの絶縁層内に開口を形成
するステップを含み；前記第一の金属電極を形成するス
テップが、前記第一の金属電極を、前記少なくとも一つ
の絶縁層内の前記開口と整合するように形成することか
ら成ることを特徴とする請求項１５の方法。 - 【請求項２３】 集積回路のコンデンサを製造するため
の方法であって、 半導体基板に隣接して（上面に）、チタン、タングステ
ン、タンタル、もしくはこれらの合金の少なくとも一つ
から成る第一の金属電極を形成するステップ；前記第一
の金属電極の上に五酸化タンタル層を、温度を約５００
℃より低く維持ながら、形成するステップ；前記五酸化
タンタル層を、純粋な窒素プラズマ内で、遠隔プラズマ
アニーリングするステップ；および前記純粋な窒素によ
るアニールの後に、前記五酸化タンタル層を、窒素と酸
素のプラズマ内で、遠隔プラズマアニーリングするステ
ップ；および前記窒素と酸素のプラズマ内での遠隔プラ
ズマアニーリングの後に、前記五酸化タンタル層に隣接
して第二の電極を形成するステップを含むことを特徴と
する方法。 - 【請求項２４】 前記五酸化タンタル層を形成するステ
ップが、これを、約４００℃より低い温度にて、化学蒸
着することから成ることを特徴とする請求項２３の方
法。 - 【請求項２５】 前記五酸化タンタル層を形成するステ
ップが、前記五酸化タンタル層を、約１０分より短い時
間にて、形成することから成ることを特徴とする請求項
２３の方法。 - 【請求項２６】 前記第二の電極を形成するステップ
が、第二の金属電極を形成することから成ることを特徴
とする請求項２３の方法。 - 【請求項２７】 さらに：前記半導体基板に隣接して
（上面に）少なくとも一つの絶縁層を形成するステッ
プ；および前記少なくとも一つの絶縁層内に開口を形成
するステップを含み；前記第一の金属電極を形成するス
テップが、前記第一の金属電極を、前記少なくとも一つ
の絶縁層内の前記開口と整合するように形成することか
ら成ることを特徴とする請求項２３の方法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US11553099P | 1999-01-12 | 1999-01-12 | |
| US60/115530 | 1999-01-12 | ||
| US09/345,556 US6265260B1 (en) | 1999-01-12 | 1999-06-30 | Method for making an integrated circuit capacitor including tantalum pentoxide |
| US09/345556 | 1999-06-30 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007108964A Division JP5247059B2 (ja) | 1999-01-12 | 2007-04-18 | 五酸化タンタル層を用いた集積回路用コンデンサを製造するための方法 |
Publications (1)
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