JP2003168745A - 集積回路素子の容量を増加させる方法 - Google Patents

集積回路素子の容量を増加させる方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ナノチューブを用いた集積回路素子の容量を
増加させる方法を提供し、プロセスの簡便化および製造
コストの引き下げを図る。 【解決手段】 基板上に触媒領域をパターニングするス
テップと、触媒領域上にナノチューブまたはナノワイヤ
ー或いはナノベルトを形成するステップと、ナノチュー
ブまたはナノワイヤー或いはナノベルトおよび基板上に
第１誘電層を形成するステップと、第１誘電層上に電極
層を形成するステップと、からなる。この方法によれ
ば、コンデンサ電極の領域としてナノチューブまたはナ
ノワイヤー或いはナノベルトを用いているため、コンデ
ンサ電極の底面積自体を広げることなく容量を増加させ
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路（ＩＣ）
素子の容量を増加させる方法に関し、特に、ナノチュー
ブ、ナノワイヤーまたはナノベルトを用いることでＤＲ
ＡＭの容量を大きくする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来技術によるＤＲＡＭの記憶セルは、
１つのトランジスタと１つのコンデンサとから構成され
おり、技術の発展に伴ってトランジスタの小型化が進ん
でいる。トランジスタのサイズが小さくなれば、コンデ
ンサ電極の面積も縮小する必要が出てくるが、コンデン
サ電極の面積が小さくなると、その容量も小さくなって
しまう。ＤＲＡＭにおける記憶セルの容量は、所定の電
圧を維持できる程度に十分な大きさがなければならな
い。よって、この問題を解決するために、コンデンサ電
極の表面積を増大させるいくつかの方法が開示された。
これらの方法は、トレンチを掘る（トレンチング）、或
いは積層する（スタッキング）といった方式により行わ
れるのが通常である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た方法では、いずれも複雑なプロセスを要するので、製
造コストを低く抑えることはできない。また、これらの
方法は、コンデンサ電極の面積を大きくすることはでき
ても、フォトリソグラフィー技術を用いることで生じる
物理的な制限があるため、その効果には限界がある。
【０００４】そこで、上述した欠点を克服するため、本
発明の目的は、ナノチューブを用いて集積回路素子の容
量を増加させる方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述の問題に鑑みて、本
発明に係る集積回路素子の容量を増加させる方法は、基
板上に触媒領域をパターニングするステップと、触媒領
域上にナノチューブまたはナノワイヤー或いはナノベル
トを形成するステップと、ナノチューブまたはナノワイ
ヤー或いはナノベルトおよび基板上に第１誘電層を形成
するステップと、第１誘電層上に電極層を形成するステ
ップと、からなるものである。
【０００６】本発明の方法によれば、コンデンサ電極領
域としてナノチューブまたはナノワイヤー或いはナノベ
ルトを用いることで、コンデンサ電極の底面積自体を広
げることなく容量を増加させることができる。これによ
って、プロセスが簡便化されると共に、製造コストの低
減が可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明がより明確に理解されるよ
う、図面を参照にしながら、実施例に基づいて詳細に説
明する。先ず、図１（ａ）において、触媒領域１２を基
板１０上にパターニングする。触媒領域１２を基板１０
上にパターニングする方法には何種かある。例えば、第
１の方法として、金属触媒イオン含有の水溶液を基板１
０上の所定領域（即ち、触媒領域１２）に拡散し（図示
せず）、次いで、アニール工程を実行して金属触媒イオ
ン含有の水溶液を凝集させ、金属触媒群（metal cataly
st group）を形成させるステップを含むものが挙げられ
る。これによって、触媒領域１２がパターニングされ
る。この金属触媒イオンを含有する水溶液は、ニッケル
イオン含有の水溶液または鉄イオン含有の水溶液である
と好ましい。
【０００８】また、第２の方法としては、基板１０にお
ける所定の領域（つまり、触媒領域１２）上に、イオン
注入によって金属触媒を注入するステップを含むものが
ある。これによって、触媒領域１２がパターニングされ
る。この金属触媒は、ニッケル或いは鉄であると好適で
ある。
【０００９】第３の方法は、基板１０上に金属触媒層を
堆積して（図示せず）から、その金属触媒層上に所定の
パターンを有するフォトレジスト層を形成し、その後フ
ォトリソグラフィー工程により触媒領域１２をパターニ
ングするというステップを含むものである。この金属触
媒層は、ニッケルまたは鉄から構成されていることが好
ましい。
【００１０】次に、図１（ｂ）において、カーボンナノ
チューブ２０を触媒領域１２上に形成する。カーボンナ
ノチューブ２０を触媒領域１２上に形成するステップ
は、所定のプラズマの条件下において、分解ガスを化学
気相成長法（ＣＶＤ）によって触媒領域１２上に導入す
る（図示せず）というものである。この分解ガスとして
は、メタン（ＣＨ４）、エタン（Ｃ２Ｈ６）または二酸
化炭素（ＣＯ２）が好ましい。
【００１１】続いて、第１誘電層４０をカーボンナノチ
ューブ２０および基板１０の上に堆積する。この際、カ
ーボンナノチューブ２０の表面積を大きくするのと同時
に、カーボンナノチューブ２０と第１誘電層４０との間
の密着性を高めるため、図１（ｃ）に示すように、カー
ボンナノチューブ２０上に第１誘電層４０を堆積する前
に金属層３０を成膜させ、その後、図１（ｄ）に示すよ
うに、第１誘電層４０を金属層３０上に堆積するとよ
い。なお、この金属層３０はスパッタリングにより形成
するのが好適である。
【００１２】最後に、図１（ｅ）において、電極層５０
を第１誘電層４０上に堆積する。
【００１３】カーボンナノチューブ２０はナノメートル
級の直径を持つ円筒であり、金属に類似する高導電性な
らびに大横縦比を有している。よって、上述したよう
に、集積回路素子のコンデンサ電極表面上にカーボンナ
ノチューブを底部電極として形成することで、コンデン
サ電極の底面積を広げることなしに容量を増加させるこ
とができる。こうしたプロセスは簡単で、なお且つ製造
コストの低下を可能とする。更に、上述したプロセスを
ＤＲＡＭに適用するにつき、容量が増大されたことによ
って記憶セルのデータセーブの安定性も高まる。また、
カーボンナノチューブ２０の代わりに、その他のナノチ
ューブ、またはナノワイヤー若しくはナノベルトを用い
てもよい。
【００１４】更に、図１（ｆ）において、第２誘電層６
０を形成して電極層５０を被覆する。この第２誘電層６
０に対して平坦化を行ってもよい。
【００１５】以上、本発明を好適な実施形態により説明
したが、これによって本発明を制限しようとするもので
はなく、当業者であれば、本発明の精神および範囲を逸
脱しない限りにおいて各種の変化ならびに修飾を加える
ことができる。よって、本発明の保護の範囲は、上記の
特許請求の範囲を基準としなければならない。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によればコ
ンデンサ電極領域としてナノチューブまたはナノワイヤ
ー或いはナノベルトを用いたため、コンデンサ電極の底
面積を広げることなく容量を増加させることができる。
これによって、プロセスが簡便化されると共に、製造コ
ストを引き下げることができる。また、本発明のＤＲＡ
Ｍへの適用につき、容量が増大されることにより、記憶
セルのデータセーブの安定性も高まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）から（ｆ）は、本発明による集積回路素
子の容量を増加させる方法を説明する説明図である。
【符号の説明】
１０ 基板 １２ 触媒領域 ２０ カーボンナノチューブ ３０ 金属層 ４０ 第１誘電層 ５０ 電極層 ６０ 第２誘電層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F083 AD21 AD42 AD61 GA09 JA60 PR21

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 集積回路素子の容量を増加させる方法で
    あって、 基板上に触媒領域をパターニングするステップと、 前記触媒領域上にナノチューブまたはナノワイヤー或い
    はナノベルトを形成するステップと、 前記ナノチューブまたはナノワイヤー或いはナノベル
    ト、および前記基板上に第１誘電層を形成するステップ
    と、 前記第１誘電層上に電極層を形成するステップとを含む
    方法。
  2. 【請求項２】 前記ナノチューブまたはナノワイヤー或
    いはナノベルトと、前記第１誘電層との間に、金属層を
    形成するステップを更に含むものである請求項１記載の
    方法。
  3. 【請求項３】 前記した基板上に触媒領域をパターニン
    グするステップが、更に、 前記基板における所定の領域に、金属触媒イオン含有の
    水溶液を拡散するステップと、 アニール工程を行うステップとを含むものである請求項
    １記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記した基板上に触媒領域をパターニン
    グするステップが、 前記基板における所定の領域に、イオン注入によって金
    属触媒を注入するステップを含むものである請求項１記
    載の集積回路素子の容量を増加させる方法。
  5. 【請求項５】 前記した基板上に触媒領域をパターニン
    グするステップが、 前記基板上に金属触媒層を形成するステップと、 前記金属触媒層上にフォトレジスト層を形成するステッ
    プと、 フォトリソグラフィー工程を行うステップとを含むもの
    である請求項１記載の集積回路素子の容量を増加させる
    方法。
  6. 【請求項６】 前記した触媒領域上にナノチューブを形
    成するステップが、 所定のプラズマの条件下で、前記触媒領域上に化学気相
    成長法によって分解ガスを導入するステップを含むもの
    である請求項１記載の集積回路素子の容量を増加させる
    方法。
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