JP2017130620A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】下部電極3の表面に金属酸化膜3aを形成することで、ラフネスを解消して平坦化する。これにより、容量膜4への下部電極3のラフネスに起因するダメージを軽減できる。また、、上部電極5の第1層5aをCVD法などによって形成することで容量膜4への物理的ダメージを軽減する。これにより、容量膜4へのダメージを抑制して容量膜4の信頼性を高めることができる。また、上部電極5をすべてCVD法などによって形成するのではなく、第1層5aの上にPVD法などによって第2層5bを形成することで、上部電極5の高抵抗化を抑制することも可能となる。
【選択図】図1
Description
第1実施形態について説明する。本実施形態では、MIMキャパシタとして、平板構造のものを例に挙げて説明する。なお、ここで説明するMIMキャパシタを有する半導体装置は、例えばアナログデジタルコンバータ(以下、A/Dコンバータという)などに適用される。
まず、半導体基板1を用意する。半導体基板1としては、必要に応じて集積回路などを構成する半導体素子などが形成されたものを用いることができる。そして、半導体基板1の上に絶縁膜2を形成したのち、絶縁膜2の表面に下部電極3を形成する。例えば、スパッタリング等のPVD法によって下部電極3を形成している。なお、ここでは基板として半導体基板1を用いる場合を例に挙げているが、半導体基板ではない基板を用いても良く、絶縁基板を用いれば絶縁膜2を形成しなくても良い。
下部電極3の表層部を酸化することで金属酸化膜3aを形成する。例えば、O2ラジカルを主体とするCVDであるO2プラズマ酸化または熱酸化などを実施することによって、金属酸化膜3aを形成することができる。なお、O2プラズマ酸化としては、ここまでのプロセス中に含まれるO2ガス雰囲気によるものも含まれる。例えば、ここまでのプロセス中にドライエッチングが含まれている場合、ドライエッチングガス中に含まれるO2ガス雰囲気によるO2プラズマ酸化によって金属酸化膜3aを形成することもできる。一例を挙げると、半導体素子の形成中に実施されるドライエッチングや、絶縁膜2に対して図示しないコンタクトホールを形成したり、下部電極3をパターニングする際のドライエッチングなどが該当する。
下部電極3の上に容量膜4を成膜する。例えばCVD法などでシリコン酸化膜を形成することによって容量膜4を形成している。このとき、図2(b)の工程において、金属酸化膜3aを形成し、かつ、下部電極3自身の酸化によって金属酸化膜3aを形成していることから、その上に形成される容量膜4のダメージを抑制することが可能となる。すなわち、単に下部電極3を成膜しただけだと下部電極3の表面のラフネス、つまり凹凸によって、下部電極3を下地として形成される容量膜4が不均一な膜厚になるなど、容量膜4にダメージが付与されて膜質を低下させることになる。また、下部電極3の上に、下部電極3とは別の金属による金属酸化膜を形成するような場合も、ラフネスを改善することができない。このため、下部電極3の一面側を下部電極3自身の酸化による金属酸化膜3aとしておくことで、容量膜4の膜厚の不均一や膜質の低下を抑制できる。また、容量膜4にリークポイントとなるピンホールが形成されることを抑制することも可能となり、初期故障なども抑制できる。そして、下部電極3の一面側に積極的に金属酸化膜3aを形成することで、表面の凹凸が低減できて電界集中する部分を無くすことも可能となる。
容量膜4の上に上部電極5を成膜する。このとき、まず最初にCVD法もしくはALD法によって第1層5aを形成し、その後、PVD法によって第2層5bを形成することで上部電極5を成膜している。
第2実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して容量膜4や上部電極5の構造を変更したものであり、その他については第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
第3実施形態について説明する。本実施形態は、第1、第2実施形態で説明したMIMキャパシタを用いて逆接キャパシタを構成するものであり、MIMキャパシタの構成自体は第1、第2実施形態と同様であるため、第1、第2実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
2 絶縁膜
3 下部電極
3a 金属酸化膜
4 容量膜
5 上部電極
5a 第1層
5b 第2層
10 層間絶縁膜
10a トレンチ
Claims (6)
- メタルインシュレータメタル構造のキャパシタを有する半導体装置の製造方法であって、
第1電極(3)の形成を行うことと、
前記第1電極の上に、該第1電極に接する容量膜(4)を形成することと、
前記容量膜の上に、該容量膜に接する第2電極(5)を形成することと、を含み、
前記第2電極を形成することは、前記容量膜の表面に化学気相成長、原子層堆積もしくは有機金属気相成長によって第1層(5a)を形成することと、前記第1層の上に物理気相成長によって第2層(5b)を形成することを含んでいる半導体装置の製造方法。 - 前記第1層を形成することは、該第1層として、アルミニウム、窒化チタン、チタン、銅のいずれか1つで構成される単層膜もしくは複数で構成される積層膜を形成することである請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2層を形成することは、該第2層として、アルミニウム、窒化チタン、チタン、銅、タングステンのいずれかによって構成される膜を形成することである請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1電極を形成することは、該第1電極のうち前記容量膜側の一面に金属酸化膜(3a)を形成することを含んでいる請求項1ないし3のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。
- メタルインシュレータメタル構造のキャパシタを有する半導体装置の製造方法であって、
第1電極(3)の形成を行うことと、
前記第1電極の上に、該第1電極に接する容量膜(4)を形成することと、
前記容量膜の上に、該容量膜に接する第2電極(5)を形成することと、を含み、
前記第1電極を形成することは、該第1電極のうち前記容量膜側の一面に金属酸化膜(3a)を形成することを含んでいる半導体装置の製造方法。 - 前記金属酸化膜を形成することは、前記第1電極の一面に対してO2ラジカルを主体とするCVDであるO2プラズマ酸化を行うこと、または熱酸化を行うことで前記金属酸化膜を形成することを含んでいる請求項4または5に記載の半導体装置の製造方法。
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