JP2001210787A - 回路製造方法、mim容量回路 - Google Patents
回路製造方法、mim容量回路Info
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Abstract
どの金属により下部電極を形成し、この下部電極の表面
を硫酸を含む溶液により洗浄してから容量膜を積層す
る。容量膜を積層する下部電極の表面から有機物や酸化
物が除去されるので、これらが原因となるリーク電流が
防止される。
Description
極とが容量膜を介して対向したMIM容量回路を製造す
る回路製造方法、下部電極と上部電極とが容量膜を介し
て対向したMIM容量回路、に関する。
おり、例えば、電圧の一時保持には容量回路が利用され
ている。この容量回路にも各種構造が存在するが、薄膜
技術を利用した微細な容量回路としてはMIM容量回路
がある。これは下部電極と上部電極とが容量膜を介して
対向したものであり、下部電極と容量膜と上部電極とを
薄膜技術により微細に形成することができる。
来例を図2ないし図6を参照して以下に説明する。な
お、同図はMIM容量回路の製造方法を示す工程図であ
る。ここで一従来例として例示するMIM容量回路10
0では、図6(b)に示すように、シリコン基板101を
具備しており、このシリコン基板101の表面には、絶
縁物であるSiO2からなる二層の層間絶縁膜102,1
03が順番に成膜されている。
W(タングステン)からなる下部配線104が埋め込まれ
ており、上方の層間絶縁膜103には、金属であるTi
N(窒化チタン)からなる下部電極105が埋め込まれて
いる。この下部電極105は凹状に形成されており、そ
の下面に下部配線104が接続されている。
a2O5からなる容量膜106が積層されており、この容
量膜106の表面にTiNからなる上部電極107が積
層されている。この上部電極107の上面には上部配線
108が接続されており、この上部配線108と下部配
線104とが外部の回路(図示せず)に接続されている。
は、導電性の下部電極105と上部電極107とが絶縁
性の容量膜106を介して対向しているので、この部分
で電荷を保持することができる。ここで、上述のような
構造のMIM容量回路100を製造する回路製造方法を
以下に簡単に説明する。
板101の表面に膜厚0.7(μm)の酸化膜からなるSiO2
の層間絶縁膜102を形成し、この層間絶縁膜102を
フォトリソグラフィ技術などによりパターニングしてシ
リコン基板101の表面まで到達するコンタクトホール
111を形成する。
ール111の底面と層間絶縁膜102の上面とにCVD
(Chemical Vapor Deposition)法により膜厚100(Å)のT
i膜112を成膜し、さらにコンタクトホール111の
内面と層間絶縁膜102の上面とにCVD法により膜厚
100(Å)のTiN膜113を成膜する。
間絶縁膜102の上面とにPVD(Physical Vapor Depo
sition)法により、Ti膜112を300(Å)の膜厚に成膜
するとともにTiN膜113を500(Å)の膜厚に成膜する
ことも可能である。
113の表面にCVD法により膜厚400(Å)のW膜11
4を成膜し、このW膜114によりコンタクトホール1
11の内部を充填する。同図(d)に示すように、CMP
(Chemical Mechanical Polishing)法により層間絶縁膜
102の上面のみW膜114とTiN膜113とTi膜1
12とを除去することで下部配線104を形成する。
により平坦となった層間絶縁膜102等の上面に、プラ
ズマCVD法により膜厚500(Å)のSiON膜115と膜
厚1.5(μm)のSiO2からなる層間絶縁膜103とを順番
に成膜し、同図(b)に示すように、この上部の層間絶縁
膜103をフォトリソグラフィ技術などによりパターニ
ングして下部の層間絶縁膜102と下部配線104との
上面まで到達する幅広の凹穴116を形成する。
116の内面と層間絶縁膜103の上面とにCVD法に
より膜厚100〜300(Å)のTiN膜117を成膜してか
ら、図4(a)に示すように、このTiN膜117を介し
て凹穴116の内部をフォトレジスト118で充填す
る。なお、TiN膜117を成膜するCVD法の条件
は、例えば、反応ガス“TiC14/NH3/N2”が流量
“10-40/100-600/500(sccm)”、圧力0.3(Toll)、温度
600(℃)などとされる。
トレジスト118を除去することなく層間絶縁膜103
の上面のみTiN膜117をエッチングすることで凹型
の下部電極105を形成し、同図(c)に示すように、こ
の下部電極105の内面からフォトレジスト118をア
ッシングと有機剥離により除去する。
“O2/N2”が、流量“1000〜3000/100〜200(scc
m)”、圧力1〜5(Toll)、温度200〜300(℃)、電力1000
(W)などとされる。また、有機剥離では、アッシングに
よりフォトレジスト118が除去されてから、デポジシ
ョンや残存したフォトレジスト118がジメチルスルホ
キシドと弗化アンモニウムの混合水溶液により除去され
る。
すように、下部電極105の内面と層間絶縁膜103の
上面とにCVD法などにより膜厚50〜200(Å)のTa2O5
膜119と膜厚100〜300(Å)のTiN膜120と膜厚100
0(Å)のW膜121とを順番に成膜する。
法の条件は、例えば、反応ガス“Ta(OC2H5)5/
O2”が、流量“0.1/2000(sccm)”、圧力0.5(Toll)、
温度450(℃)などとされる。また、TiN膜120を成膜
するCVD法の条件は、例えば、有機ソースのTDMA
T(Tetrakis-DiMethylAmino-Titanium)が反応ガスとさ
れ、圧力1.5(Toll)、温度450(℃)などとされる。
膜103の上面のTa2O5膜119とTiN膜120とW
膜121とをフォトリソグラフィ技術などにより同一形
状にパターニングすることにより、容量膜106と上部
電極107と上部配線108とを形成する。
IM容量回路100は、導電性の下部電極105と上部
電極107とが絶縁性の容量膜106を介して対向して
いるので、この部分で電荷を保持することができる。し
かし、本発明者が実際に上述のような構造のMIM容量
回路100を試作したところ、無視できない流量のリー
ク電流が発生することが判明した。
らなる下部電極105の表面に有機物が付着したり酸化
物が発生していることが予想され、このような有機物の
付着や酸化物の発生の原因は、下部電極105の表面に
塗布したフォトレジスト118をアッシングや有機剥離
により除去するためと予想される。
IM容量回路の電極材料の一つとしてTiNが開示され
ており、その電極の表面を洗浄することが開示されてい
る。そして、この洗浄は“水、塩酸、硝酸、弗酸、有機
溶剤”の少なくとも一つを含む溶液により実行されると
開示されているが、このような溶液で下部電極105の
表面を洗浄してから容量膜106を成膜しても、リーク
電流の発生を良好に防止できないことが確認された。
たものであり、リーク電流が大幅に削減されているMI
M容量回路を製造できる回路製造方法、リーク電流が大
幅に削減されているMIM容量回路、を提供することを
目的とする。
法は、下部電極と上部電極とが容量膜を介して対向した
MIM容量回路を製造する回路製造方法であって、硫酸
により酸化されにくい金属により前記下部電極を形成
し、硫酸を含む溶液により前記下部電極の表面を洗浄
し、この洗浄された下部電極の表面に絶縁物により前記
容量膜を形成し、この容量膜の表面に金属により前記上
部電極を形成するようにした。
により下部電極を形成し、この下部電極の表面に絶縁物
により容量膜を形成し、この容量膜の表面に金属により
上部電極を形成することにより、前記下部電極と前記上
部電極とが前記容量膜を介して対向したMIM容量回路
を製造する回路製造方法であって、前記下部電極を硫酸
により酸化されにくい金属により形成し、この下部電極
の表面を硫酸を含む溶液により洗浄してから前記容量膜
を形成するようにした。
したMIM容量回路は、硫酸により酸化されにくい金属
からなる下部電極の表面が硫酸を含む溶液により洗浄さ
れてから容量膜が形成されているので、この容量膜が積
層されている下部電極の表面に無用な有機物や酸化物が
存在せず、これらが原因となるリーク電流が発生しな
い。
い下部電極の金属は、例えば、窒化チタン、ルテニウ
ム、酸化ルテニウム、窒化タングステン、タングステ
ン、窒化タンタル、の少なくとも一つを主体とする。
照して以下に説明する。ただし、本実施の形態に関して
前述した一従来例と同一の部分は、同一の名称および符
号を使用して詳細な説明は省略する。なお、図1はMI
M容量回路の供試材でのリーク電流の電流密度を示す特
性図である。
造は従来と同一であるが、その製造方法が部分的に従来
とは相違している。つまり、本実施の形態のMIM容量
回路の製造方法では、図4(b)(c)に示すように、Ti
Nからなる下部電極105の内面に塗布したフォトレジ
スト118をアッシングと有機剥離により除去してか
ら、容量膜106となるTa2O5膜119を成膜する以
前に、下部電極105の表面を硫酸を含む溶液である希
硫酸により洗浄する(図示せず)。
部電極105の表面を洗浄すると、フォトレジスト11
8を塗布してから除去することにより下部電極105の
表面に発生した有機物や酸化物を良好に除去することが
できる。このため、このような下部電極105に容量膜
106を積層するなどしてMIM容量回路100を形成
すると、このMIM容量回路100には多大なリーク電
流が発生しない。
ため、シリコン基板にTiN膜とTa 2O5膜と金属膜とを
順番に積層した二種類の供試材を製作し、一方の供試材
ではTiN膜の表面を希硫酸で洗浄することなくTa2O5
膜を積層し、他方の供試材はTiN膜の表面を希硫酸で
洗浄してからTa2O5膜を積層した。
コン基板の下面と金属膜の上面とでリーク電流を測定し
たところ、図1に示すように、TiN膜の表面を希硫酸
で洗浄した供試材では、リーク電流が多分に減少して容
量を良好に確保できることが確認された。なお、同図の
縦軸は電流密度であり、横軸は容量の逆数に相当する。
属の洗浄には不向きとされている。このため、前述した
特開平10−12836号公報には電極の表面を洗浄する溶液
の材料として“水、塩酸、硝酸、弗酸、有機溶剤”しか
開示されていない。しかし、本発明者がTiN膜の表面
を硫酸により洗浄したところ、TiNは硫酸により洗浄
しても酸化せず、それでいて有機物や酸化膜が良好に除
去されることが確認された。
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許
容する。例えば、上記形態では硫酸により酸化されにく
い下部電極105の金属として窒化チタンを例示した
が、これを、ルテニウム、酸化ルテニウム、窒化タング
ステン、タングステン、窒化タンタル、の少なくとも一
つを主体とする金属とすることも可能である。
回路を製造するとき、その硫酸により酸化されにくい金
属からなる下部電極の表面を硫酸を含む溶液により洗浄
してから容量膜を積層することにより、容量膜を積層す
る下部電極の表面から有機物や酸化物を除去することが
できるので、これらが原因となる多大なリーク電流が発
生しないMIM容量回路を製造することができる。
密度を示す特性図である。
ある。
ある。
ある。
ある。
ある。
Claims (7)
- 【請求項1】 下部電極と上部電極とが容量膜を介して
対向したMIM(Metal Insulative Metal)容量回路を製
造する回路製造方法であって、 硫酸により酸化されにくい金属により前記下部電極を形
成し、 硫酸を含む溶液により前記下部電極の表面を洗浄し、 この洗浄された下部電極の表面に絶縁物により前記容量
膜を形成し、 この容量膜の表面に金属により前記上部電極を形成する
ようにした回路製造方法。 - 【請求項2】 所定の金属により下部電極を形成し、こ
の下部電極の表面に絶縁物により容量膜を形成し、この
容量膜の表面に金属により上部電極を形成することによ
り、前記下部電極と前記上部電極とが前記容量膜を介し
て対向したMIM容量回路を製造する回路製造方法であ
って、 前記下部電極を硫酸により酸化されにくい金属により形
成し、 この下部電極の表面を硫酸を含む溶液により洗浄してか
ら前記容量膜を形成するようにした回路製造方法。 - 【請求項3】 前記下部電極の金属は、窒化チタン、ル
テニウム、酸化ルテニウム、窒化タングステン、タング
ステン、窒化タンタル、の少なくとも一つを主体とする
請求項1または2に記載の回路製造方法。 - 【請求項4】 前記溶液が希硫酸からなる請求項1ない
し3の何れか一項に記載の回路製造方法。 - 【請求項5】 下部電極と上部電極とが容量膜を介して
対向したMIM容量回路であって、 前記下部電極が硫酸により酸化されにくい金属により形
成されており、 この下部電極の表面が硫酸を含む溶液により洗浄されて
いるMIM容量回路。 - 【請求項6】 前記下部電極が、窒化チタン、ルテニウ
ム、酸化ルテニウム、窒化タングステン、タングステ
ン、窒化タンタル、の少なくとも一つを主体とする金属
からなる請求項5に記載のMIM容量回路。 - 【請求項7】 下部電極と上部電極とが容量膜を介して
対向したMIM容量回路であって、 請求項1ないし3の何れか一項に記載の回路製造方法に
より製造されているMIM容量回路。
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