JP3171173B2 - Capacitor structure and method of manufacturing the same - Google Patents
Capacitor structure and method of manufacturing the sameInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はキャパシタ構造及び
その製造方法に関し、特にダイナミックランダムアクセ
スメモリ(以下、DRAMという)に用いられるキャパ
シタ構造及びその製造方法に関する。The present invention relates to a capacitor structure and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a capacitor structure used for a dynamic random access memory (hereinafter referred to as DRAM) and a method of manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】DRAMに代表される半導体集積回路の
集積化が進んでいる。半導体容量素子は集積化の度合い
によらず、一つの半導体容量素子あたり30fF程度の
容量を確保する必要がある。このため、下部電極構造の
立体化による下部電極側面部利用や、容量膜の薄膜化に
より容量確保の検討が行われてきた。2. Description of the Related Art Semiconductor integrated circuits typified by DRAMs have been increasingly integrated. Regardless of the degree of integration, it is necessary to secure a capacitance of about 30 fF per semiconductor capacitance element. For this reason, studies have been made to utilize the side surface of the lower electrode by making the lower electrode structure three-dimensional and to secure the capacitance by making the capacitance film thinner.
【0003】従来、これらの半導体集積回路用半導体容
量素子の容量膜には、シリコン酸化膜及びシリコン窒化
膜が用いられている。しかし、ギガビット(Gbit)
レベル以上のDRAMで、誘電率が3〜7の上記容量膜
を用いる場合、立体化した下部電極高さが5000オン
グストローム以上に、さらに容量膜も数原子層レベルに
薄膜化する必要がある。Conventionally, a silicon oxide film and a silicon nitride film have been used as a capacitance film of the semiconductor capacitance element for a semiconductor integrated circuit. However, gigabit (Gbit)
When using the above-mentioned capacitance film having a dielectric constant of 3 to 7 in a DRAM of a level or higher, it is necessary to reduce the height of the three-dimensional lower electrode to 5000 Å or more, and to further reduce the capacitance film to a level of several atomic layers.
【0004】下部電極高さは、電極加工の際の露光やド
ライエッチングの不具合を生じる。容量膜が数原子層レ
ベルまで薄膜化されると、容量膜中を電子がトンネリン
グする現象が生じ、容量膜として機能しなくなる。[0004] The lower electrode height causes problems such as exposure and dry etching during electrode processing. When the capacitance film is thinned down to the level of several atomic layers, a phenomenon occurs in which electrons tunnel through the capacitance film, and the capacitance film does not function as a capacitance film.
【0005】上記理由から、容量膜としてシリコン酸化
膜、及びシリコン窒化膜を用いた下部電極の立体化、容
量膜の薄膜化は限界に達している。[0005] For the above reasons, the formation of a three-dimensional lower electrode using a silicon oxide film and a silicon nitride film as a capacitor film and a thinner capacitor film have reached their limits.
【0006】容量膜として誘電率の大きな材料を用いた
場合、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜を用いた場合に
比べて少ない電極面積で同じ容量を得ることができる。
このため、複雑な下部電極構造を作成することなしに容
量を確保することが期待できる。When a material having a large dielectric constant is used for the capacitance film, the same capacitance can be obtained with a smaller electrode area than when a silicon oxide film or a silicon nitride film is used.
For this reason, it is expected that the capacity can be ensured without creating a complicated lower electrode structure.
【0007】上記理由から、シリコン酸化膜やシリコン
窒化膜よりも数十倍から数百倍の誘電率を有するSrT
iO3、(Ba,Sr)TiO3(以下BSTとい
う)、Pb(Zr,Ti)O3などの高誘電率材料が容
量膜として検討されている。For the above reason, SrT having a dielectric constant several tens to several hundreds times higher than that of a silicon oxide film or a silicon nitride film.
High dielectric constant materials such as iO3, (Ba, Sr) TiO3 (hereinafter referred to as BST), and Pb (Zr, Ti) O3 have been studied as the capacitance film.
【0008】たとえば、1991年インターナショナル
・エレクトロンデバイセズ・ミーティング(Inter
national Electron Devices
Meeting)のダイジェスト・オブ・テクニカル
ペイパーズ(Digestof Technical
Papers)第823頁〜第826頁にはBSTを用
いた256Mbit DRAM用半導体容量素子に関す
る報告がなされている。For example, at the 1991 International Electron Devices Meeting (Inter
national Electron Devices
Meetings Digest of Technical Papers (Digestof Technical)
Papers, pp. 823 to 826, reports on a 256 Mbit DRAM semiconductor capacitor using BST.
【0009】上記高誘電率膜は高い成膜温度ほど良好な
電気特性が得られることが、ジャパニーズ・ジャーナル
・オブ・アプライドフィジックス(Japanese
Journal of applied physis
cs)第35巻第5089頁〜第5093頁で報告され
ている。It is known that the higher the film forming temperature, the better the electrical characteristics of the high dielectric constant film can be obtained. Japanese Journal of Applied Physics (Japanese)
Journal of applied physics
cs) Volume 35, pages 5089 to 5093.
【0010】又、この種のキャパシタ構造及びその製造
方法の一例が特開平8−97369号公報(以下、文献
1という)及び特開平10−150155号公報(以
下、文献2という)に開示されている。An example of this type of capacitor structure and a method of manufacturing the same are disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-97369 (hereinafter referred to as Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-150155 (hereinafter referred to as Document 2). I have.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】しかし、容量膜を高温
で成膜する場合、コンタクト部のポリシリコンからのシ
リコン拡散による酸化膜形成により、誘電率の低下する
問題があった。本問題を解決するためにシリコン拡散バ
リア層を用い、さらにシリコン拡散バリア層の酸化に伴
うコンタクト抵抗の高抵抗化を抑制するために、その上
に耐酸化バリア層を形成する電極構造がジャパニーズ・
ジャーナル・オブ・アプライドフィジックス(Japa
nese Journal of applied p
hysiscs)第34巻第5224頁〜5228頁で
提案されている。However, when the capacitor film is formed at a high temperature, there is a problem that the dielectric constant is lowered due to the formation of an oxide film by diffusion of silicon from the polysilicon at the contact portion. In order to solve this problem, a silicon diffusion barrier layer is used, and in order to suppress the increase in the contact resistance due to oxidation of the silicon diffusion barrier layer, an electrode structure in which an oxidation resistant barrier layer is formed thereon has been developed using a Japanese electrode.
Journal of Applied Physics (Japan)
nice Journal of applied p
hysiscs), Vol. 34, pp. 5224-5228.
【0012】しかし、本構造でもスタック形状に加工
し、さらに電極構造が微細化すると、シリコン拡散バリ
ア層が酸化し、コンタクト抵抗が増加する問題があるた
めに、1996年インターナショナル・エレクトロンデ
バイセズミーティング(International
Electron Devices Meeting)
のダイジェスト・オブ・テクニカルペイパーズ(Dig
est of Technical Papers)第
675〜第678頁や、USP5381302図13A
でシリコンバリア層をコンタクト中に埋め込み、酸素拡
散バリアでキャップすることで、高温の高誘電率膜成膜
温度でも低コンタクト抵抗を保つことが可能となる構造
が提案されている。However, when this structure is processed into a stack shape and the electrode structure is further miniaturized, there is a problem that the silicon diffusion barrier layer is oxidized and the contact resistance is increased. Therefore, the 1996 International Electron Devices Meeting (International)
Electron Devices Meeting)
Digest of Technical Papers (Dig)
est of Technical Papers) pp. 675-678 and US Pat.
A structure has been proposed in which a silicon barrier layer is buried in a contact and capped with an oxygen diffusion barrier so that a low contact resistance can be maintained even at a high temperature for forming a high dielectric constant film.
【0013】上記構造は理想的なスタック加工ができた
場合には有効な方法である。しかし、スタック電極とコ
ンタクト間に位置合わせずれが生じた場合には、酸素雰
囲気中にシリコン拡散バリア層が露出し、コンタクト抵
抗の高抵抗化を抑制することができない問題を有してい
た。この問題を解決する手段は上記文献1及び2にも開
示されていない。The above structure is an effective method when ideal stack processing can be performed. However, when a misalignment occurs between the stack electrode and the contact, the silicon diffusion barrier layer is exposed in an oxygen atmosphere, and there has been a problem that it is not possible to suppress an increase in contact resistance. The means for solving this problem is not disclosed in the above-mentioned documents 1 and 2.
【0014】そこで本発明の目的は、スタック電極とコ
ンタクト間に位置合わせずれが生じても、コンタクト抵
抗の高抵抗化を抑制することができるキャパシタ構造及
びその製造方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a capacitor structure and a method of manufacturing the same, which can suppress the increase in contact resistance even if misalignment occurs between the stack electrode and the contact.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明は、コンタクトと、このコンタクトの上部に前
記コンタクトの端部とその端部とが位置合せずれを有し
て積層される下部電極と、この下部電極に堆積される容
量膜と、この容量膜に堆積される上部電極とを含むキャ
パシタ構造であって、前記位置合せずれにより生じた段
差部分と前記容量膜間及び前記下部電極上部と前記容量
膜間に堆積される絶縁膜を含むことを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a contact and a lower part in which an end of the contact and an end of the contact are stacked on the upper part of the contact with misalignment. A capacitor structure including an electrode, a capacitor film deposited on the lower electrode, and an upper electrode deposited on the capacitor film, wherein a step portion caused by the misalignment is formed between the capacitor film and the lower electrode. Top and the capacity
It is characterized by including an insulating film deposited between the films.
【0016】又、本発明による他の発明は、コンタクト
と、このコンタクトの上部に前記コンタクトの端部とそ
の端部とが位置合せずれを有して積層される下部電極
と、この下部電極に堆積される容量膜と、この容量膜に
堆積される上部電極とを含むキャパシタ構造の製造方法
であって、その製造方法は前記コンタクトを作製する第
1工程と、この第1工程の次に前記コンタクトの上部に
前記下部電極を作製する第2工程と、この第2工程の次
に前記下部電極に絶縁膜を堆積させる第3工程と、この
第3工程の次に前記絶縁膜に前記容量膜を堆積させる第
4工程と、この第4工程の次に前記容量膜に前記上部電
極を堆積させる第5工程と、この第5工程の次に前記上
部電極にドライエッチングを施す第6工程とを含むこと
を特徴とする。Another invention according to the present invention is directed to a contact, a lower electrode in which an end of the contact and an end of the contact are stacked on the contact with a misalignment, A method for manufacturing a capacitor structure including a capacitor film to be deposited and an upper electrode to be deposited on the capacitor film, the manufacturing method comprising: a first step of fabricating the contact; A second step of forming the lower electrode above the contact, a third step of depositing an insulating film on the lower electrode after the second step, and a step of depositing the capacitor film on the insulating film after the third step A fourth step of depositing the upper electrode on the capacitor film after the fourth step, and a sixth step of dry-etching the upper electrode after the fifth step. It is characterized by including.
【0017】本発明及び本発明による他の発明によれ
ば、前記下部電極と前記コンタクトとの位置合せずれが
生じている部分が前記絶縁膜で覆われるため、スタック
電極(下部電極)とコンタクト間に位置合わせずれが生
じても、コンタクト抵抗の高抵抗化を抑制することがで
きる。According to the present invention and another invention according to the present invention, since a portion where the lower electrode and the contact are misaligned is covered with the insulating film, the gap between the stack electrode (lower electrode) and the contact is reduced. , It is possible to suppress an increase in contact resistance.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】まず、本発明の特徴について概説
する。本発明は、コンタクトとスタック電極の位置合わ
せずれ部分、あるいはスタック電極下部で露出するシリ
コン拡散バリア層が、容量膜成膜時の酸素により酸化さ
れ、コンタクト抵抗が増加することを防止するキャパシ
タ構造を提供することを目的としている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the features of the present invention will be outlined. The present invention provides a capacitor structure for preventing a position where misalignment between a contact and a stack electrode or a silicon diffusion barrier layer exposed under a stack electrode is oxidized by oxygen at the time of forming a capacitance film, thereby preventing a contact resistance from increasing. It is intended to provide.
【0019】具体的には酸素に露出されるシリコン拡散
バリア層あるいはポリシリコン(コンタクト)部分の一
部あるいは全面を、耐酸素拡散バリア性を有する絶縁膜
で覆っている構造を特徴としている。More specifically, the present invention is characterized in that a part or the whole of a silicon diffusion barrier layer or a polysilicon (contact) portion exposed to oxygen is covered with an insulating film having an oxygen diffusion barrier property.
【0020】さらに、本発明の構造の作製方法として、
(1)酸素ガスをプロセスガスとして用いない段差被覆
性の低い成膜方法を用いて絶縁膜を露出されたシリコン
拡散バリア層あるいはポリシリコン部分上の一部あるい
は全面に成膜すること。(2)絶縁膜をウエットあるい
はドライのエッチバックにより、露出したシリコン拡散
バリア層あるいはポリシリコン部分上の一部あるいは全
面を覆うように残す方法を用いて形成することを特徴と
している。Further, as a method of manufacturing the structure of the present invention,
(1) An insulating film is formed on a part or the entire surface of the exposed silicon diffusion barrier layer or polysilicon portion by using a film forming method with low step coverage without using oxygen gas as a process gas. (2) The method is characterized in that the insulating film is formed by wet or dry etch-back so as to leave a portion or the entire surface of the exposed silicon diffusion barrier layer or polysilicon portion.
【0021】以下、本発明の実施の形態について添付図
面を参照しながら説明する。まず、第1の実施の形態に
ついて説明する。図4は本発明に係るキャパシタ構造の
第1の実施の形態の断面図である。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. First, a first embodiment will be described. FIG. 4 is a cross-sectional view of the first embodiment of the capacitor structure according to the present invention.
【0022】図4を参照して、容量コンタクト102及
びシリコン拡散バリア層103からなるコンタクト1と
耐酸素拡散バリア層104からなる下部電極(以下、ス
タック電極という)2とが位置合わせずれしており、位
置合わせずれ部分に露出しているシリコン拡散バリア層
103、及び耐酸素拡散バリア層104上部が、段差被
覆性の悪い成膜方法により形成された絶縁膜105に覆
われている構造を有している。Referring to FIG. 4, a contact 1 comprising a capacitor contact 102 and a silicon diffusion barrier layer 103 and a lower electrode (hereinafter referred to as a stack electrode) 2 comprising an oxygen-resistant diffusion barrier layer 104 are misaligned. A structure in which the upper part of the silicon diffusion barrier layer 103 and the oxygen-resistant diffusion barrier layer 104 exposed in the misaligned portion is covered with an insulating film 105 formed by a film formation method having poor step coverage. ing.
【0023】この結果、容量膜106形成時の酸素によ
り、シリコン拡散バリア層103が酸化されることを防
ぐことが可能となっている。As a result, it is possible to prevent the silicon diffusion barrier layer 103 from being oxidized by oxygen when the capacitance film 106 is formed.
【0024】なお、第1の実施の形態ではコンタクト1
は容量コンタクト102及びシリコン拡散バリア層10
3で形成されており、スタック電極2は耐酸素拡散バリ
ア層104のみで形成されている。In the first embodiment, the contact 1
Represents the capacitance contact 102 and the silicon diffusion barrier layer 10
3, the stack electrode 2 is formed only of the oxygen-resistant diffusion barrier layer 104.
【0025】次に、第2の実施の形態について説明す
る。図8は本発明に係るキャパシタ構造の第2の実施の
形態の断面図である。Next, a second embodiment will be described. FIG. 8 is a sectional view of a second embodiment of the capacitor structure according to the present invention.
【0026】図8を参照して、容量コンタクト102
と、耐酸素拡散バリア層104及びシリコン拡散バリア
層103からなるスタック電極2が位置合わせずれして
おり、露出しているシリコン拡散バリア層103側面の
一部、ポリシリコンからなる容量コンタクト102、及
び耐酸素拡散バリア層104上部が、段差被覆性の悪い
成膜方法により形成された絶縁膜105に覆われてい
る。Referring to FIG. 8, capacitance contact 102
And the stack electrode 2 composed of the oxygen-resistant diffusion barrier layer 104 and the silicon diffusion barrier layer 103 are misaligned, and a part of the exposed side surface of the silicon diffusion barrier layer 103, the capacitance contact 102 composed of polysilicon, and The upper portion of the oxygen-resistant diffusion barrier layer 104 is covered with an insulating film 105 formed by a film formation method having poor step coverage.
【0027】この結果、容量膜106形成時の酸素によ
り、シリコン拡散バリア層103、ポリシリコン102
が酸化されるのを防ぐことが可能となっている。As a result, the silicon diffusion barrier layer 103, the polysilicon 102
Can be prevented from being oxidized.
【0028】なお、第2の実施の形態ではコンタクト1
は容量コンタクト102のみで形成されており、スタッ
ク電極2はシリコン拡散バリア層103及び耐酸素拡散
バリア層104で形成されている。In the second embodiment, the contact 1
Is formed only by the capacitor contact 102, and the stack electrode 2 is formed by the silicon diffusion barrier layer 103 and the oxygen-resistant diffusion barrier layer 104.
【0029】次に、第3の実施の形態について説明す
る。図12は本発明に係るキャパシタ構造の第3の実施
の形態の断面図である。Next, a third embodiment will be described. FIG. 12 is a sectional view of a third embodiment of the capacitor structure according to the present invention.
【0030】図12を参照して、容量コンタクト102
及びシリコン拡散バリア層103からなるコンタクト1
と酸素拡散バリア層104からなるスタック電極2とが
位置合わせずれしており、位置合わせずれ部分に露出し
ているシリコン拡散バリア層103上の一部が、絶縁膜
109で覆われている構造を有している。Referring to FIG. 12, capacitance contact 102
1 consisting of silicon and silicon diffusion barrier layer 103
And the stack electrode 2 composed of the oxygen diffusion barrier layer 104 is misaligned, and a part of the silicon diffusion barrier layer 103 exposed at the misaligned portion is covered with the insulating film 109. Have.
【0031】この結果、容量膜106形成時の酸素雰囲
気中で、シリコン拡散バリア層103が酸化するのを防
ぐことが可能となっている。As a result, it is possible to prevent the silicon diffusion barrier layer 103 from being oxidized in an oxygen atmosphere when the capacitance film 106 is formed.
【0032】なお、第3の実施の形態は第1の実施の形
態と同様に、コンタクト1は容量コンタクト102及び
シリコン拡散バリア層103で形成されており、スタッ
ク電極2は耐酸素拡散バリア層104のみで形成されて
いる。In the third embodiment, as in the first embodiment, the contact 1 is formed by the capacitor contact 102 and the silicon diffusion barrier layer 103, and the stack electrode 2 is formed by the oxygen-resistant diffusion barrier layer 104. It is formed only with.
【0033】次に、第4の実施の形態について説明す
る。図16は本発明に係るキャパシタ構造の第4の実施
の形態の断面図である。Next, a fourth embodiment will be described. FIG. 16 is a sectional view of a fourth embodiment of the capacitor structure according to the present invention.
【0034】図16を参照して、容量コンタクト102
と、耐酸素拡散バリア層104及びシリコン拡散バリア
層103からなるスタック電極2が位置合わせずれして
おり、位置合わせずれ部分に露出しているポリシリコン
からなる容量コンタクト102上とシリコン拡散バリア
層103側面の一部が酸化膜109に覆われている構造
を有している。Referring to FIG. 16, capacitance contact 102
And the stack electrode 2 composed of the oxygen-resistant diffusion barrier layer 104 and the silicon diffusion barrier layer 103 are misaligned. It has a structure in which a part of the side surface is covered with the oxide film 109.
【0035】この結果、容量膜106形成時の酸素雰囲
気中で、シリコン拡散バリア層103が酸化するのを防
ぐことが可能となっている。As a result, it is possible to prevent the silicon diffusion barrier layer 103 from being oxidized in an oxygen atmosphere when the capacitance film 106 is formed.
【0036】なお、第4の実施の形態では第2の実施の
形態と同様に、コンタクト1は容量コンタクト102の
みで形成されており、スタック電極2はシリコン拡散バ
リア層103及び耐酸素拡散バリア層104で形成され
ている。In the fourth embodiment, as in the second embodiment, the contact 1 is formed only of the capacitor contact 102, and the stack electrode 2 is formed of the silicon diffusion barrier layer 103 and the oxygen-resistant diffusion barrier layer. 104.
【0037】次に、キャパシタ構造及びその製造方法の
詳細を実施例にて説明する。Next, the details of the capacitor structure and the manufacturing method thereof will be described with reference to examples.
【0038】[0038]
【実施例】まず、第1実施例について説明する。この第
1実施例は第1の実施の形態の実施例を示している。図
1〜4は第1実施例のキャパシタ構造作製工程を示す工
程図、図19は同工程のフローチャートである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, a first embodiment will be described. This first example shows an example of the first embodiment. 1 to 4 are process diagrams showing a capacitor structure manufacturing process of the first embodiment, and FIG. 19 is a flowchart of the process.
【0039】第1実施例は段差被覆性の悪い成膜方法を
用いて絶縁膜105を形成する特徴を有している。The first embodiment is characterized in that the insulating film 105 is formed by using a film forming method having poor step coverage.
【0040】図1を参照して、SiO2からなる絶縁膜
101中に開口されたポリシリコンからなる容量コンタ
クト102、さらにその上部には各々500A(オング
ストローム)の窒化チタン(TiN)とチタン(Ti)
の積層構造からなるシリコン拡散バリア層103が絶縁
膜101中に形成されている(図19のS1参照)。Referring to FIG. 1, a capacitor contact 102 made of polysilicon opened in an insulating film 101 made of SiO 2, and further thereon 500 A (angstrom) of titanium nitride (TiN) and titanium (Ti).
Is formed in the insulating film 101 (see S1 in FIG. 19).
【0041】さらに、その上に酸化ルテニュウム(Ru
O2)からなる耐酸化バリア層104が所望の大きさの
スタック電極2にドライエッチング法により加工されて
いる(同図S2参照)。Further, ruthenium oxide (Ru)
An oxidation-resistant barrier layer 104 made of O2) is processed into a stack electrode 2 having a desired size by a dry etching method (see S2 in the same figure).
【0042】RuO2からなるスタック電極2と容量コ
ンタクト102は位置合わせずれが生じており、シリコ
ン拡散バリア層103が露出している。The stack electrode 2 made of RuO 2 and the capacitor contact 102 are misaligned, and the silicon diffusion barrier layer 103 is exposed.
【0043】この時のRuO2104の高さは5000
A(オングストローム)、幅は0.5μm×0.2μ
m、RuO2104とRuO2104のスタック間隔は
0.15μm、容量コンタクト102の径は0.14μ
mであり、位置合わせずれ量(=容量コンタクト102
の最大に露出している部分の長さ)は0.07μmであ
る。At this time, the height of RuO2104 is 5000
A (angstrom), width 0.5μm × 0.2μ
m, the stack interval between RuO2104 and RuO2104 is 0.15 μm, and the diameter of the capacitive contact 102 is 0.14 μm.
m and the amount of misalignment (= capacitive contact 102
Is the maximum exposed length) is 0.07 μm.
【0044】次に、図2にあるように絶縁膜105であ
るSiO2をプロセスガス中に酸素を含まないコリメー
トスパッタ法により500A堆積する。この時のスパッ
タ条件は以下の通りである。Next, as shown in FIG. 2, an insulating film 105 of SiO 2 is deposited at 500 A by a collimated sputtering method which does not contain oxygen in the process gas. The sputtering conditions at this time are as follows.
【0045】ターゲットにSiO2、スパッタガスにA
rを用い、プラズマパワーは2kW、直流印可電圧は5
00V、成膜室圧力は3mTorr、基板加熱は100
℃とする。SiO 2 as the target and A as the sputtering gas
r, plasma power is 2 kW, DC applied voltage is 5
00V, deposition chamber pressure 3 mTorr, substrate heating 100
° C.
【0046】段差被覆性の悪いコリメートスパッタ法を
用いることにより、RuO2からなるスタック電極2上
面、及びスタック電極2間にのみ絶縁膜105を堆積す
る(同図S3参照)。The insulating film 105 is deposited only on the upper surface of the stack electrode 2 made of RuO 2 and between the stack electrodes 2 by using the collimated sputtering method having poor step coverage (see FIG. 3 in FIG. 3).
【0047】さらに、図3に示すように容量膜106で
あるチタン酸ストロンチウム(SrTiO3、以下ST
という)をECRCVD法(エレクトロン・サイクロト
ロン・レゾナンス・ケミカルベーパー・デポジション
(Electron Cyclotron Reson
ance Chemical Vapor Depos
ition)法(以下ECR−CVD法という)により
30nm堆積する(同図S4参照)。Further, as shown in FIG. 3, strontium titanate (SrTiO 3, hereinafter referred to as ST
Is referred to as ECRCVD (Electron Cyclotron Resonance Chemical Vapor Deposition).
ance Chemical Vapor Depos
(ECR-CVD method) (see S4 in FIG. 4).
【0048】この際のST成膜条件は次の通りである。
成膜温度を500℃、成膜室圧力を7mTorr、プラ
ズマパワーを750Wとし、原料としてSr(DPM)
2(ディピバロイルメタネートストロンチウム)、チタ
ンイソプロコキシド(以下Ti(O−i−Pr)4とい
う)を用い、それぞれアルゴン(Ar)をキャリアガス
として成膜室に輸送し、成膜室で酸素ガスと混合して成
膜する。The ST film forming conditions at this time are as follows.
The film forming temperature was 500 ° C., the film forming chamber pressure was 7 mTorr, the plasma power was 750 W, and Sr (DPM) was used as a raw material.
2 (dipivaloyl methanate strontium) and titanium isoprocoxide (hereinafter referred to as Ti (Oi-Pr) 4), each of which was transported to the film formation chamber using argon (Ar) as a carrier gas. Is mixed with oxygen gas to form a film.
【0049】引き続き、図4に示すように上部電極10
7であるRuをスパッタ法により100nm堆積する
(図19のS5参照)。Subsequently, as shown in FIG.
Ru is deposited to a thickness of 100 nm by sputtering (see S5 in FIG. 19).
【0050】この時の堆積条件は次の通りである。ター
ゲットにRu、スパッタガスにArを用い、プラズマパ
ワーを2kW、直流印可電圧を500V、成膜室圧力を
3mTorr、基板加熱を100℃とする。The deposition conditions at this time are as follows. Ru is used for the target, Ar is used for the sputtering gas, the plasma power is 2 kW, the DC application voltage is 500 V, the film forming chamber pressure is 3 mTorr, and the substrate heating is 100 ° C.
【0051】さらに、上部電極107をドライエッチン
グ法により適当な大きさに加工し、キャパシタを形成す
る(同図S6参照)。Further, the upper electrode 107 is processed into an appropriate size by a dry etching method to form a capacitor (see S6 in the same figure).
【0052】図22は従来のキャパシタ構造の一例の断
面図である。同図において、図1〜図4と同様の構成部
分には同一番号を付している。FIG. 22 is a sectional view of an example of a conventional capacitor structure. In the figure, the same components as those in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals.
【0053】従来のキャパシタ構造が本発明の構造と異
なる点は、従来のキャパシタ構造(図22参照)は、本
発明(図4参照)が有する絶縁膜105を有しない点で
ある。The conventional capacitor structure differs from the structure of the present invention in that the conventional capacitor structure (see FIG. 22) does not have the insulating film 105 of the present invention (see FIG. 4).
【0054】図22で示す従来の構造と本発明によるキ
ャパシタ構造を用いて、成膜温度100℃〜600℃で
ST106膜を形成した場合のコンタクト抵抗を比較し
た結果を図17に示す。図17は第1のコンタクト抵抗
対成膜温度特性図である。FIG. 17 shows the result of comparing the contact resistance when an ST106 film is formed at a film formation temperature of 100 ° C. to 600 ° C. using the conventional structure shown in FIG. 22 and the capacitor structure according to the present invention. FIG. 17 is a first contact resistance versus film forming temperature characteristic diagram.
【0055】図17を参照して、従来技術では、容量膜
106形成時の酸素によりシリコン拡散バリア層103
が酸化され導電性が劣化するためにコンタクト抵抗が4
00℃程度から上昇する。Referring to FIG. 17, in the prior art, the silicon diffusion barrier layer 103 is
Is oxidized and the conductivity is deteriorated, so that the contact resistance is 4
It rises from about 00 ° C.
【0056】一方、本発明では、600℃成膜でもコン
タクト抵抗の増加がほとんど見られておらず、低いコン
タクト抵抗が保たれている。On the other hand, in the present invention, almost no increase in the contact resistance was observed even when the film was formed at 600 ° C., and the low contact resistance was maintained.
【0057】さらに本発明によれば、1工程(S3)の
追加のみで所望の特性を得ることが可能となり、最小限
の工程増加で効果を得ることができる優位性がある。Further, according to the present invention, desired characteristics can be obtained only by adding one step (S3), and there is an advantage that an effect can be obtained with a minimum increase in steps.
【0058】次に、第2実施例について説明する。この
第2実施例は第2の実施の形態の実施例を示している。
図5〜8は第2実施例のキャパシタ構造作製工程を示す
工程図である。なお、フローチャートは図19を用い
る。Next, a second embodiment will be described. This second example shows an example of the second embodiment.
5 to 8 are process diagrams showing a capacitor structure manufacturing process of the second embodiment. The flowchart in FIG. 19 is used.
【0059】第2実施例は第1実施例と同様に、段差被
覆性の悪い成膜方法を用いて絶縁膜を形成する特徴を有
している。As in the first embodiment, the second embodiment has a feature that an insulating film is formed by using a film forming method having poor step coverage.
【0060】図5にあるように、SiO2からなる絶縁
膜101中に開口されたポリシリコンからなる容量コン
タクト102が形成されている(図19のS1参照)。As shown in FIG. 5, a capacitance contact 102 made of polysilicon is formed in an insulating film 101 made of SiO2 (see S1 in FIG. 19).
【0061】その上部には窒化チタン(TiN)とチタ
ン(Ti)の積層構造からなるシリコン拡散バリア層1
03、その上に酸化ルテニュウム(RuO2)からなる
耐酸化バリア層104からなる積層が所望の大きさのス
タック電極2にドライエッチング法により加工されてい
る(同図S2)。A silicon diffusion barrier layer 1 having a laminated structure of titanium nitride (TiN) and titanium (Ti)
03, a stack of an oxidation-resistant barrier layer 104 made of ruthenium oxide (RuO2) is formed on the stacked electrode 2 having a desired size by dry etching (S2 in FIG. 3).
【0062】シリコン拡散バリア層103と耐酸素拡散
バリア層104からなるスタック電極2と容量コンタク
ト102は位置合わせずれが生じており、シリコン拡散
バリア層103側面とポリシリコンからなる容量コンタ
クト102が露出している。The stack electrode 2 composed of the silicon diffusion barrier layer 103 and the oxygen-resistant diffusion barrier layer 104 and the capacitance contact 102 are misaligned, and the side surface of the silicon diffusion barrier layer 103 and the capacitance contact 102 composed of polysilicon are exposed. ing.
【0063】この時のRuO2104の高さは5000
A、幅は0.5μm×0.2μm、RuO2104とR
uO2104のスタック間隔は0.15μm、容量コン
タクトの径は0.14μmであり、位置合わせずれ量
(=容量コンタクトの最大に露出している部分の長さ)
は0.07μmである。At this time, the height of RuO2104 is 5000
A, width 0.5 μm × 0.2 μm, RuO2104 and R
The stack interval of uO2104 is 0.15 μm, the diameter of the capacitance contact is 0.14 μm, and the amount of misalignment (= the length of the maximum exposed portion of the capacitance contact)
Is 0.07 μm.
【0064】以下、第一の実施例と同様の工程によりキ
ャパシタを作製する。この際、シリコンバリア層103
側面の一部400A分が絶縁膜105に覆われるように
絶縁膜105膜厚を設定した(図6〜8参照)。Hereinafter, a capacitor is manufactured by the same steps as in the first embodiment. At this time, the silicon barrier layer 103
The thickness of the insulating film 105 was set so that a part of the side surface of the insulating film 105 was covered with the insulating film 105 (see FIGS. 6 to 8).
【0065】図18は第2のコンタクト抵抗対成膜温度
特性図である。露出しているポリシリコン102及びシ
リコン拡散バリア層103側面の一部が絶縁膜105に
覆われているために、ST成膜による酸化が抑制され、
図18に示すように、コンタクト抵抗の増加を抑制する
ことが可能となる。FIG. 18 is a graph showing a second contact resistance versus film forming temperature characteristic. Since the exposed polysilicon 102 and part of the side surface of the silicon diffusion barrier layer 103 are covered with the insulating film 105, oxidation due to ST film formation is suppressed,
As shown in FIG. 18, it is possible to suppress an increase in contact resistance.
【0066】本発明では、シリコン拡散バリア層103
側面と接する絶縁膜105膜厚を400Aとしたが、シ
リコン拡散バリア層103側面全面を覆う膜厚に設定し
た場合には、酸素ガスがシリコン拡散バリア層103側
面を酸化しなくなる効果が増大するので、図17に示す
ようにさらに耐酸化性が向上する。In the present invention, the silicon diffusion barrier layer 103
Although the thickness of the insulating film 105 in contact with the side surface is set to 400 A, if the thickness is set to cover the entire side surface of the silicon diffusion barrier layer 103, the effect of preventing oxygen gas from oxidizing the side surface of the silicon diffusion barrier layer 103 is increased. As shown in FIG. 17, the oxidation resistance is further improved.
【0067】次に、第3実施例について説明する。この
第3実施例は第3の実施の形態の実施例を示している。
図9〜12は第3実施例のキャパシタ構造作製工程を示
す工程図、図20は同工程のフローチャートである。Next, a third embodiment will be described. This third example shows an example of the third embodiment.
9 to 12 are process diagrams showing a capacitor structure manufacturing process of the third embodiment, and FIG. 20 is a flowchart of the process.
【0068】第3実施例は絶縁膜109を形成後、ウエ
ットのエッチバックにより、所望の形状までエッチング
する特徴を有している。The third embodiment is characterized in that after the insulating film 109 is formed, etching is performed to a desired shape by wet etching back.
【0069】図9にあるように、SiO2からなる絶縁
膜101中に開口されたポリシリコンからなる容量コン
タクト102、さらにその上部にそれぞれ500Aの窒
化チタン(TiN)とチタン(Ti)の積層構造からな
るシリコン拡散バリア層103が絶縁膜101中に埋め
込まれている(図20のS11参照)。As shown in FIG. 9, a capacitor contact 102 made of polysilicon opened in an insulating film 101 made of SiO 2, and a 500 A titanium nitride (TiN) / titanium (Ti) laminated structure is further formed thereon. The silicon diffusion barrier layer 103 is buried in the insulating film 101 (see S11 in FIG. 20).
【0070】さらに、その上に酸化ルテニュウム(Ru
O2)からなる耐酸素拡散バリア層104が所望の大き
さのスタック電極2にドライエッチング法により加工さ
れている(同図S12)。Further, ruthenium oxide (Ru)
The oxygen-resistant diffusion barrier layer 104 made of O2) is processed into a stack electrode 2 having a desired size by a dry etching method (S12 in the same figure).
【0071】RuO2からなるスタック電極2と容量コ
ンタクト102は位置合わせずれが生じており、シリコ
ン拡散バリア層103が露出している。The stack electrode 2 made of RuO 2 and the capacitor contact 102 are misaligned, and the silicon diffusion barrier layer 103 is exposed.
【0072】この時のRuO2104の高さは5000
A、幅は0.5μm×0.2μm、RuO2104とR
uO2104のスタック間隔は0.15μm、容量コン
タクト102の径は0.14μmであり、位置合わせず
れ量(=容量コンタクトの最大に露出している部分の長
さ)は0.07μmである。次に、図10にあるように
絶縁膜であるSiO2109をロングスロースパッタ法
により5000A堆積しスタック電極2全体を覆う(同
図S13)。At this time, the height of RuO2104 is 5000
A, width 0.5 μm × 0.2 μm, RuO2104 and R
The stack interval of the uO2104 is 0.15 μm, the diameter of the capacitance contact 102 is 0.14 μm, and the amount of misalignment (= the length of the maximum exposed portion of the capacitance contact) is 0.07 μm. Next, as shown in FIG. 10, 5000 A of SiO2109, which is an insulating film, is deposited by long throw sputtering to cover the entire stack electrode 2 (S13 in FIG. 10).
【0073】この時の成膜条件は以下の通りである。タ
ーゲットにSiO2、スパッタガスにArを用い、プラ
ズマパワーを2kW、直流印可電圧を500V、成膜室
圧力を3mTorr、基板加熱を100℃とする。The film forming conditions at this time are as follows. The target is SiO 2, the sputtering gas is Ar, the plasma power is 2 kW, the DC application voltage is 500 V, the film forming chamber pressure is 3 mTorr, and the substrate heating is 100 ° C.
【0074】引き続き、バッファードフッ酸(BHF)
を用いて絶縁膜109をウエットエッチングする(同図
S14)。Subsequently, buffered hydrofluoric acid (BHF)
Is used to wet-etch the insulating film 109 (S14 in the same figure).
【0075】ウエットエッチングは等方性であることを
利用して、シリコン拡散バリア層103の一部0.5μ
m分を絶縁膜109が覆うようにする(図11参照)。Utilizing the fact that wet etching is isotropic, a part of the silicon diffusion barrier layer 103 has a thickness of 0.5 μm.
The insulating film 109 covers m portions (see FIG. 11).
【0076】引き続き図12に示すように容量膜106
であるSTをECRCVD法により30nm堆積する
(S15)。Subsequently, as shown in FIG.
Is deposited by ECRCVD to a thickness of 30 nm (S15).
【0077】さらに、上部電極107であるRuをスパ
ッタ法により100nm堆積し(図20のS16参
照)、ドライエッチング法により適当な大きさに加工
し、キャパシタを形成する(S17)。Further, Ru as the upper electrode 107 is deposited to a thickness of 100 nm by a sputtering method (see S16 in FIG. 20), and processed into an appropriate size by a dry etching method to form a capacitor (S17).
【0078】本発明により、図18で示すような高温で
の成膜での低コンタクト抵抗を得ることが可能となる。According to the present invention, it is possible to obtain a low contact resistance in film formation at a high temperature as shown in FIG.
【0079】本発明では、シリコン拡散バリア層103
の一部を絶縁膜109が覆う構造としたが、シリコン拡
散バリア層103を全部覆うことにより、酸化を抑制す
る効果が向上し、図17に示すように、さらに耐酸化性
が向上する。In the present invention, the silicon diffusion barrier layer 103
Is partially covered with the insulating film 109, but by covering the entire silicon diffusion barrier layer 103, the effect of suppressing oxidation is improved, and as shown in FIG. 17, the oxidation resistance is further improved.
【0080】また、本実施例による構造では、耐酸素拡
散バリア層104上に絶縁膜109が存在しないため
に、第1及び第2の実施例で用いた構造よりも広い電極
面積を得ることが可能な点で優位性がある。Further, in the structure according to the present embodiment, since the insulating film 109 does not exist on the oxygen-resistant diffusion barrier layer 104, it is possible to obtain a wider electrode area than the structure used in the first and second embodiments. There is an advantage in possible points.
【0081】次に、第4実施例について説明する。この
第4実施例は第3の実施の形態のもう1つの実施例を示
している。第4実施例でも図9〜12を用いる。図21
は第3の実施の形態の工程を示すフローチャートであ
る。Next, a fourth embodiment will be described. This fourth example shows another example of the third embodiment. 9 to 12 are also used in the fourth embodiment. FIG.
9 is a flowchart showing the steps of the third embodiment.
【0082】第4実施例は絶縁膜109を形成後、ドラ
イのエッチバックにより、所望の形状までエッチングす
る特徴を有している。The fourth embodiment is characterized in that after the insulating film 109 is formed, it is etched to a desired shape by dry etch back.
【0083】詳細な成膜条件は先の第3の実施例と同じ
である。The detailed film forming conditions are the same as in the third embodiment.
【0084】図9にあるように、SiO2からなる絶縁
膜101中に開口されたポリシリコンからなる容量コン
タクト102、さらにその上部には窒化チタン(Ti
N)とチタン(Ti)の積層構造からなるシリコン拡散
バリア層103が絶縁膜101中に埋め込まれている
(図21のS21参照)。As shown in FIG. 9, a capacitor contact 102 made of polysilicon opened in an insulating film 101 made of SiO 2, and a titanium nitride (Ti)
A silicon diffusion barrier layer 103 having a laminated structure of N) and titanium (Ti) is embedded in the insulating film 101 (see S21 in FIG. 21).
【0085】さらに、その上に酸化ルテニュウム(Ru
O2)からなる耐酸素拡散バリア層104が所望の大き
さのスタック電極2にドライエッチング法により加工さ
れている(同図S22)。Further, ruthenium oxide (Ru)
The oxygen-resistant diffusion barrier layer 104 made of O2) is processed into a stack electrode 2 having a desired size by a dry etching method (S22 in the same figure).
【0086】RuO2からなるスタック電極2と容量コ
ンタクト102は位置合わせずれが生じており、シリコ
ン拡散バリア層103が露出している。The stack electrode 2 made of RuO 2 and the capacitor contact 102 are misaligned, and the silicon diffusion barrier layer 103 is exposed.
【0087】この時のRuO2104の高さは5000
A、幅は0.5μm×0.2μm、RuO2104とR
uO2104のスタック間隔は0.15μm、容量コン
タクト102の径は0.14μmであり、位置合わせず
れ量(=容量コンタクトの最大に露出している部分の長
さ)は0.07μmである。The height of RuO2104 at this time is 5000
A, width 0.5 μm × 0.2 μm, RuO2104 and R
The stack interval of the uO2104 is 0.15 μm, the diameter of the capacitance contact 102 is 0.14 μm, and the amount of misalignment (= the length of the maximum exposed portion of the capacitance contact) is 0.07 μm.
【0088】次に、図10にあるように絶縁膜であるS
iO2109をロングスロースパッタ法により5000
A堆積しスタック電極2全体を覆う(S23)。Next, as shown in FIG.
iO2109 was 5,000 by long throw sputtering.
A is deposited to cover the entire stack electrode 2 (S23).
【0089】引き続き、SF6(6フッ化イオウ)を用
いたドライエッチングにより絶縁膜109をエッチバッ
クし、露出した容量コンタクト102の一部0.5μm
分を絶縁膜109が覆うように加工した(図11及び図
21のS24参照)。この際のエッチング条件には等方
性が強い条件を用いた。Subsequently, the insulating film 109 is etched back by dry etching using SF6 (sulfur hexafluoride), and a part of the exposed capacitance contact 102 is 0.5 μm thick.
This was processed so as to cover the insulating film 109 (see S24 in FIGS. 11 and 21). At this time, a condition having strong isotropy was used.
【0090】引き続き、図12に示すように容量膜10
6であるSTをECRCVD法により30nm堆積する
(図21のS25参照)。Subsequently, as shown in FIG.
ST having a thickness of 6 is deposited to a thickness of 30 nm by ECRCVD (see S25 in FIG. 21).
【0091】さらに、上部電極107であるRuをスパ
ッタ法により100nm堆積し(同図S26)、ドライ
エッチング法により適当な大きさに加工し、キャパシタ
を形成する(同図S27)。Further, Ru, which is the upper electrode 107, is deposited to a thickness of 100 nm by sputtering (S26 in the same figure) and processed to an appropriate size by dry etching to form a capacitor (S27 in the same figure).
【0092】本発明では、シリコン拡散バリア層103
の一部を絶縁膜109が覆う構造としたが、シリコン拡
散バリア層103を全部覆うことにより、酸化を抑制す
る効果が向上しさらに耐酸化性が向上する。In the present invention, the silicon diffusion barrier layer 103
Is partially covered by the insulating film 109, but by covering the entire silicon diffusion barrier layer 103, the effect of suppressing oxidation is improved and the oxidation resistance is further improved.
【0093】次に、第5実施例について説明する。この
第5実施例は第4の実施の形態の実施例を示している。
図13〜16は第5実施例のキャパシタ構造作製工程を
示す工程図である。なお、第5実施例では図20のフロ
ーチャートを用いる。Next, a fifth embodiment will be described. This fifth example shows an example of the fourth embodiment.
13 to 16 are process diagrams showing a capacitor structure manufacturing process of the fifth embodiment. The fifth embodiment uses the flowchart of FIG.
【0094】第5実施例は絶縁膜109を形成後、ウエ
ットのエッチバックにより、所望の形状までエッチング
する特徴を有している。The fifth embodiment is characterized in that after the insulating film 109 is formed, etching is performed to a desired shape by wet etching back.
【0095】図13にあるように、SiO2からなる絶
縁膜101中に開口されたポリシリコンからなる容量コ
ンタクト102が形成されている(図20のS11参
照)。As shown in FIG. 13, a capacitor contact 102 made of polysilicon is formed in an insulating film 101 made of SiO2 (see S11 in FIG. 20).
【0096】その上部には窒化チタン(TiN)とチタ
ン(Ti)の積層構造からなるシリコン拡散バリア層1
03と、その上に酸化ルテニュウム(RuO2)からな
る耐酸素拡散バリア層104からなる積層が所望の大き
さのスタック電極2にドライエッチング法により加工さ
れている(同図S12)。A silicon diffusion barrier layer 1 having a laminated structure of titanium nitride (TiN) and titanium (Ti)
03, and a stack of an oxygen-resistant diffusion barrier layer 104 made of ruthenium oxide (RuO2) formed on the stacked electrode 2 having a desired size by dry etching (S12 in the same figure).
【0097】シリコン拡散バリア層103と耐酸素拡散
バリア層104からなるスタック電極2と容量コンタク
ト102は位置合わせずれが生じており、シリコン拡散
バリア層103側面とポリシリコン102が露出してい
る状態になっている。The misalignment between the stack electrode 2 composed of the silicon diffusion barrier layer 103 and the oxygen-resistant diffusion barrier layer 104 and the capacitance contact 102 has occurred, and the side surface of the silicon diffusion barrier layer 103 and the polysilicon 102 are exposed. Has become.
【0098】この時のRuO2104の高さは5000
A、幅は0.5μm×0.2μm、RuO2104とR
uO2104のスタック間隔は0.15μm、容量コン
タクト102の径は0.14μmであり、位置合わせず
れ量(=容量コンタクトの最大に露出している部分の長
さ)は0.07μmである。At this time, the height of RuO2104 is 5000
A, width 0.5 μm × 0.2 μm, RuO2104 and R
The stack interval of the uO2104 is 0.15 μm, the diameter of the capacitance contact 102 is 0.14 μm, and the amount of misalignment (= the length of the maximum exposed portion of the capacitance contact) is 0.07 μm.
【0099】次に、図14にあるように絶縁膜であるS
iO2109をロングスロースパッタ法により5000
A堆積しスタック電極2全体を覆う(同図S13)。Next, as shown in FIG.
iO2109 was 5,000 by long throw sputtering.
A is deposited to cover the entire stack electrode 2 (S13 in the same figure).
【0100】この時の成膜条件は以下の通りである。タ
ーゲットにSiO2、スパッタガスにArを用い、プラ
ズマパワーを2kW、直流印可電圧を500V、成膜室
圧力を3mTorr、基板加熱を100℃とする。The film forming conditions at this time are as follows. The target is SiO 2, the sputtering gas is Ar, the plasma power is 2 kW, the DC application voltage is 500 V, the film forming chamber pressure is 3 mTorr, and the substrate heating is 100 ° C.
【0101】引き続き、バッファードフッ酸(BHF)
を用いて絶縁膜109をウエットエッチングする(S1
4)。Subsequently, buffered hydrofluoric acid (BHF)
Is used to wet-etch the insulating film 109 (S1).
4).
【0102】ウエットエッチングは等方性であることを
利用して、露出している容量コンタクト102のすべ
て、シリコン拡散バリア層103の一部0.5μm分を
絶縁膜109が覆うようにする(図15参照)。Utilizing that the wet etching is isotropic, the insulating film 109 covers all the exposed capacitance contacts 102 and a part of the silicon diffusion barrier layer 103 corresponding to 0.5 μm (FIG. 15).
【0103】以下、第3の実施例と同様の工程によりキ
ャパシタを作製する。絶縁膜109を形成する際、シリ
コン拡散バリア層103の一部が絶縁膜109に覆われ
るように絶縁膜109膜厚を400Aとした。Hereinafter, a capacitor is manufactured by the same steps as in the third embodiment. When forming the insulating film 109, the thickness of the insulating film 109 was set to 400 A so that part of the silicon diffusion barrier layer 103 was covered with the insulating film 109.
【0104】本発明では、シリコン拡散バリア層103
のみ一部を絶縁膜109が覆う構造としたが、容量コン
タクト102及びシリコン拡散バリア層103の一部が
絶縁膜109に覆われている場合、容量コンタクト10
2のみ一部絶縁膜109で覆われている場合にも同様の
効果が得られる。In the present invention, the silicon diffusion barrier layer 103
Although only the insulating film 109 partially covers the capacitor contact 102, when the capacitor contact 102 and the silicon diffusion barrier layer 103 partially cover the insulating film 109,
The same effect can be obtained when only 2 is partially covered with the insulating film 109.
【0105】シリコン拡散バリア層103及び容量コン
タクト102を全部覆うことにより、酸化を抑制する効
果が向上しさらに耐酸化性が向上する。By completely covering the silicon diffusion barrier layer 103 and the capacitor contact 102, the effect of suppressing oxidation is improved, and the oxidation resistance is further improved.
【0106】この結果、露出しているポリシリコン10
2及びシリコン拡散バリア層103の一部あるいは全部
が絶縁膜により覆われているために、酸化が抑制され、
図17に示すように、コンタクト抵抗の増加を抑制する
ことが可能となる。As a result, the exposed polysilicon 10
2 and the silicon diffusion barrier layer 103 are partially or entirely covered with the insulating film, so that oxidation is suppressed,
As shown in FIG. 17, an increase in contact resistance can be suppressed.
【0107】また、本実施例ではエッチバック方法にウ
エットを用いたが、第4の実施例で用いたドライエッチ
ングによる方法でも同様の効果が得られる。Although wet etching is used in this embodiment, the same effect can be obtained by the dry etching method used in the fourth embodiment.
【0108】なお、上記5つの実施例では、耐酸素拡散
バリア層104としてRuO2、上部電極107として
Ruを用いたが、白金(Pt)、イリジューム(I
r)、パラジューム(Pd)、タングステン(W)、R
u(ルテニュウム)及びそれらの酸化物、窒化物、さら
にストロンチウムルテニュウムオキサイド(SrRuO
3se4)などの酸化物でも同様の効果が得られる。In the above five embodiments, RuO 2 was used as the oxygen-resistant diffusion barrier layer 104 and Ru was used as the upper electrode 107. However, platinum (Pt), iridium (I
r), palladium (Pd), tungsten (W), R
u (ruthenium) and oxides and nitrides thereof, and strontium ruthenium oxide (SrRuO)
Similar effects can be obtained with oxides such as 3se4).
【0109】さらに、上記実施例では、容量膜106と
してSTを用いたが、ABO3で表わされ、AがBa、
Sr、Pb、Ca、La、Li、あるいはKのうちの少
なくとも一種類以上、BがZr、Ti、Ta、Nb、M
g、Fe、Zn、あるいはWのうちの少なくとも一種類
以上の元素であるか、またはその化学式が(Bi2O
2)(Xm−1YmO3m+1)で表わされ(mは正の
整数)、XがBa、Sr、Pb、Ca、K、あるいはB
iのうちの少なくとも一種類以上、YがNb、Ta、T
i、あるいはWのうちの一種類以上の元素であるか、ま
たは、その化学式がTa2O5あるいはBaMgF4で
ある容量膜でも同様の効果が得られる。Furthermore, in the above embodiment, ST was used as the capacitance film 106, but it was represented by ABO3, where A was Ba,
At least one of Sr, Pb, Ca, La, Li, or K, and B is Zr, Ti, Ta, Nb, M
g, Fe, Zn, or at least one element of W, or a chemical formula of (Bi2O
2) represented by (Xm-1YmO3m + 1) (m is a positive integer), and X is Ba, Sr, Pb, Ca, K, or B
i is at least one kind, Y is Nb, Ta, T
The same effect can be obtained even if the capacitor film is one or more elements of i or W, or its chemical formula is Ta2O5 or BaMgF4.
【0110】また、絶縁膜(109あるいは105)と
してSiO2を用いたがSiN(シリコン窒化膜)、A
l2O3(酸化アルミニューム)でも同様の効果が得ら
れる。Although SiO2 was used as the insulating film (109 or 105), SiN (silicon nitride film), A
The same effect can be obtained with l2O3 (aluminum oxide).
【0111】[0111]
【発明の効果】本発明によれば、コンタクトと、このコ
ンタクトの上部に前記コンタクトの端部とその端部とが
位置合せずれを有して積層される下部電極と、この下部
電極に堆積される容量膜と、この容量膜に堆積される上
部電極とを含むキャパシタ構造であって、そのキャパシ
タ構造を前記位置合せずれにより生じた段差部分と前記
容量膜間に堆積される絶縁膜を含んで構成したため、ス
タック電極とコンタクト間に位置合わせずれが生じて
も、コンタクト抵抗の高抵抗化を抑制することができ
る。According to the present invention, a contact, a lower electrode on which the end of the contact and the end of the contact are laminated with a misalignment over the contact, and a lower electrode deposited on the lower electrode. A capacitor structure comprising: a capacitor film having an upper electrode deposited on the capacitor film, wherein the capacitor structure includes a step portion caused by the misalignment and an insulating film deposited between the capacitor film. With this configuration, even if misalignment occurs between the stack electrode and the contact, it is possible to suppress an increase in contact resistance.
【0112】又、本発明による他の発明によれば、コン
タクトと、このコンタクトの上部に前記コンタクトの端
部とその端部とが位置合せずれを有して積層される下部
電極と、この下部電極に堆積される容量膜と、この容量
膜に堆積される上部電極とを含むキャパシタ構造の製造
方法であって、その製造方法を前記コンタクトを作製す
る第1工程と、この第1工程の次に前記コンタクトの上
部に前記下部電極を作製する第2工程と、この第2工程
の次に前記下部電極に絶縁膜を堆積させる第3工程と、
この第3工程の次に前記絶縁膜に前記容量膜を堆積させ
る第4工程と、この第4工程の次に前記容量膜に前記上
部電極を堆積させる第5工程と、この第5工程の次に前
記上部電極にドライエッチングを施す第6工程とを含ん
で構成したため、スタック電極とコンタクト間に位置合
わせずれが生じても、コンタクト抵抗の高抵抗化を抑制
することができる。According to another aspect of the present invention, there is provided a contact, a lower electrode on which an end of the contact and an end of the contact are stacked with a misalignment above the contact, A method of manufacturing a capacitor structure including a capacitance film deposited on an electrode and an upper electrode deposited on the capacitance film, the method comprising: a first step of fabricating the contact; A second step of forming the lower electrode on the contact, and a third step of depositing an insulating film on the lower electrode after the second step;
Following the third step, a fourth step of depositing the capacitor film on the insulating film, a step of depositing the upper electrode on the capacitor film after the fourth step, and a step of following the fifth step And a sixth step of dry-etching the upper electrode. Therefore, even if misalignment occurs between the stack electrode and the contact, it is possible to suppress an increase in contact resistance.
【図1】本発明に係る第1実施例のキャパシタ構造作製
工程を示す工程図である。FIG. 1 is a process chart showing a capacitor structure manufacturing process of a first embodiment according to the present invention.
【図2】本発明に係る第1実施例のキャパシタ構造作製
工程を示す工程図である。FIG. 2 is a process diagram showing a capacitor structure manufacturing process according to a first embodiment of the present invention.
【図3】本発明に係る第1実施例のキャパシタ構造作製
工程を示す工程図である。FIG. 3 is a process diagram showing a capacitor structure manufacturing process of the first embodiment according to the present invention.
【図4】本発明に係るキャパシタ構造の第1の実施の形
態の断面図である。FIG. 4 is a sectional view of a first embodiment of the capacitor structure according to the present invention.
【図5】第2実施例のキャパシタ構造作製工程を示す工
程図である。FIG. 5 is a process diagram showing a capacitor structure manufacturing process of a second embodiment.
【図6】第2実施例のキャパシタ構造作製工程を示す工
程図である。FIG. 6 is a process diagram showing a capacitor structure manufacturing process of a second embodiment.
【図7】第2実施例のキャパシタ構造作製工程を示す工
程図である。FIG. 7 is a process chart showing a capacitor structure manufacturing process of a second embodiment.
【図8】本発明に係るキャパシタ構造の第2の実施の形
態の断面図である。FIG. 8 is a sectional view of a second embodiment of the capacitor structure according to the present invention.
【図9】第3実施例のキャパシタ構造作製工程を示す工
程図である。FIG. 9 is a process chart showing a capacitor structure manufacturing process of a third embodiment.
【図10】第3実施例のキャパシタ構造作製工程を示す
工程図である。FIG. 10 is a process diagram showing a capacitor structure manufacturing process of a third embodiment.
【図11】第3実施例のキャパシタ構造作製工程を示す
工程図である。FIG. 11 is a process diagram showing a capacitor structure manufacturing process of a third embodiment.
【図12】本発明に係るキャパシタ構造の第3の実施の
形態の断面図である。FIG. 12 is a sectional view of a third embodiment of the capacitor structure according to the present invention.
【図13】第5実施例のキャパシタ構造作製工程を示す
工程図である。FIG. 13 is a process chart showing a capacitor structure manufacturing process of the fifth embodiment.
【図14】第5実施例のキャパシタ構造作製工程を示す
工程図である。FIG. 14 is a process chart showing a capacitor structure fabricating step of the fifth embodiment.
【図15】第5実施例のキャパシタ構造作製工程を示す
工程図である。FIG. 15 is a process chart showing a capacitor structure fabricating step of the fifth embodiment.
【図16】本発明に係るキャパシタ構造の第4の実施の
形態の断面図である。FIG. 16 is a sectional view of a fourth embodiment of the capacitor structure according to the present invention.
【図17】第1のコンタクト抵抗対成膜温度特性図であ
る。FIG. 17 is a first contact resistance versus film forming temperature characteristic diagram.
【図18】第2のコンタクト抵抗対成膜温度特性図であ
る。FIG. 18 is a graph showing a second contact resistance versus film forming temperature characteristic.
【図19】第1実施例のキャパシタ構造作製工程のフロ
ーチャートである。FIG. 19 is a flowchart of a capacitor structure manufacturing process of the first embodiment.
【図20】第3実施例のキャパシタ構造作製工程のフロ
ーチャートである。FIG. 20 is a flowchart of a capacitor structure manufacturing process of the third embodiment.
【図21】第3の実施の形態の工程を示すフローチャー
トである。FIG. 21 is a flowchart showing the steps of the third embodiment.
【図22】従来のキャパシタ構造の一例の断面図であ
る。FIG. 22 is a sectional view of an example of a conventional capacitor structure.
1 コンタクト 2 下部電極 102 容量コンタクト 103 シリコン拡散バリア層 104 耐酸素拡散バリア層 105,109 絶縁膜 106 容量膜 107 上部電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Contact 2 Lower electrode 102 Capacitance contact 103 Silicon diffusion barrier layer 104 Oxygen-resistant diffusion barrier layer 105,109 Insulating film 106 Capacity film 107 Upper electrode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−94600(JP,A) 特開 平9−186299(JP,A) 特開 平10−303395(JP,A) 特開 平11−330405(JP,A) 特開 平5−110026(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/108 H01L 21/822 H01L 21/8242 H01L 27/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-7-94600 (JP, A) JP-A-9-186299 (JP, A) JP-A-10-303395 (JP, A) JP-A-11- 330405 (JP, A) JP-A-5-110026 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 27/108 H01L 21/822 H01L 21/8242 H01L 27/04
Claims (9)
前記コンタクトの端部とその端部とが位置合せずれを有
して積層される下部電極と、この下部電極に堆積される
容量膜と、この容量膜に堆積される上部電極とを含むキ
ャパシタ構造であって、 前記位置合せずれにより生じた段差部分と前記容量膜間
及び前記下部電極上部と前記容量膜間に堆積される絶縁
膜を含むことを特徴とするキャパシタ構造。A contact, a lower electrode laminated on the contact with an end of the contact being misaligned with the end thereof, a capacitor film deposited on the lower electrode, A capacitor structure including an upper electrode deposited on a capacitance film, wherein a step portion caused by the misalignment and the capacitance film
And a dielectric film deposited between the upper part of the lower electrode and the capacitance film .
の容量コンタクトの上部に積層されるシリコン拡散バリ
ア層とにより形成され、前記下部電極は耐酸素拡散バリ
ア層で形成されることを特徴とする請求項1記載のキャ
パシタ構造。2. The method according to claim 1, wherein the contact is formed by a capacitor contact and a silicon diffusion barrier layer stacked on the capacitor contact, and the lower electrode is formed by an oxygen-resistant diffusion barrier layer. 2. The capacitor structure according to 1.
され、前記下部電極はシリコン拡散バリア層と、このシ
リコン拡散バリア層の上部に積層される耐酸素拡散バリ
ア層とにより形成されることを特徴とする請求項1記載
のキャパシタ構造。3. The method according to claim 1, wherein the contact is formed by a capacitive contact, and the lower electrode is formed by a silicon diffusion barrier layer and an oxygen-resistant diffusion barrier layer laminated on the silicon diffusion barrier layer. The capacitor structure according to claim 1.
前記コンタクトの端部とその端部とが位置合せずれを有
して積層される下部電極と、この下部電極に堆積される
容量膜と、この容量膜に堆積される上部電極とを含むキ
ャパシタ構造の製造方法であって、 前記コンタクトを作製する第1工程と、この第1工程の
次に前記コンタクトの上部に前記下部電極を作製する第
2工程と、この第2工程の次に前記下部電極に絶縁膜を
堆積させる第3工程と、この第3工程の次に前記絶縁膜
に前記容量膜を堆積させる第4工程と、この第4工程の
次に前記容量膜に前記上部電極を堆積させる第5工程
と、この第5工程の次に前記上部電極にドライエッチン
グを施す第6工程とを含むことを特徴とするキャパシタ
構造の製造方法。4. A contact, a lower electrode which is stacked above the contact with an end of the contact being misaligned, and a capacitor film deposited on the lower electrode. A method of manufacturing a capacitor structure including an upper electrode deposited on a capacitance film, comprising: a first step of forming the contact; and a second step of forming the lower electrode above the contact after the first step. A third step of depositing an insulating film on the lower electrode after the second step; a fourth step of depositing the capacitor film on the insulating film after the third step; A fifth step of depositing the upper electrode on the capacitor film, and a sixth step of dry-etching the upper electrode after the fifth step.
前記コンタクトの端部とその端部とが位置合せずれを有
して積層される下部電極と、この下部電極に堆積される
容量膜と、この容量膜に堆積される上部電極とを含むキ
ャパシタ構造の製造方法であって、 前記コンタクトを作製する第11工程と、この第11工
程の次に前記コンタクトの上部に前記下部電極を作製す
る第12工程と、この第12工程の次に前記下部電極の
上部及び前記位置合せずれにより生じた前記下部電極下
部の段差部分に絶縁膜を堆積させる第13工程と、この
第13工程の次に前記下部電極の露出部と前記絶縁膜と
に前記容量膜を堆積させる第14工程と、この第14工
程の次に前記容量膜に前記上部電極を堆積させる第15
工程と、この第15工程の次に前記上部電極にドライエ
ッチングを施す第16工程とを含むことを特徴とする請
求項4記載のキャパシタ構造の製造方法。5. A contact, a lower electrode which is stacked above the contact with an end of the contact being misaligned, and a capacitor film deposited on the lower electrode; A method of manufacturing a capacitor structure including an upper electrode deposited on a capacitance film, comprising: an eleventh step of forming the contact; and a twelfth step of forming the lower electrode above the contact after the eleventh step. A twelfth step, a thirteenth step of depositing an insulating film on an upper portion of the lower electrode and a step portion below the lower electrode caused by the misalignment, and a thirteenth step, and A fourteenth step of depositing the capacitance film on the exposed portion of the electrode and the insulating film; and a fifteenth step of depositing the upper electrode on the capacitance film after the fourteenth step.
5. The method according to claim 4, further comprising the step of: performing a dry etching on the upper electrode after the fifteenth step.
前記コンタクトの端部とその端部とが位置合せずれを有
して積層される下部電極と、この下部電極に堆積される
容量膜と、この容量膜に堆積される上部電極とを含むキ
ャパシタ構造の製造方法であって、 前記コンタクトを作製する第21工程と、この第21工
程の次に前記コンタクトの上部に前記下部電極を作製す
る第22工程と、この第22工程の次に前記下部電極全
体に絶縁膜を堆積させる第23工程と、この第23工程
の次に前記絶縁膜にウエットエッチングを施す第24工
程と、この第24工程の次に前記下部電極の露出部と前
記絶縁膜とに前記容量膜を堆積させる第25工程と、こ
の第25工程の次に前記容量膜に前記上部電極を堆積さ
せる第26工程と、この第26工程の次に前記上部電極
にドライエッチングを施す第27工程とを含むことを特
徴とする請求項4記載のキャパシタ構造の製造方法。6. A contact, a lower electrode which is stacked above the contact with an end of the contact being misaligned, and a capacitor film deposited on the lower electrode. A method of manufacturing a capacitor structure including an upper electrode deposited on a capacitance film, comprising: a twenty-first step of forming the contact; and a twenty-second step of forming the lower electrode above the contact after the twenty-first step. A twenty-third step of depositing an insulating film over the entire lower electrode following the twenty-second step; a twenty-fourth step of performing wet etching on the insulating film following the twenty-third step; Next, a twenty-fifth step of depositing the capacitance film on the exposed portion of the lower electrode and the insulating film; a twenty-sixth step of depositing the upper electrode on the capacitance film after the twenty-fifth step; Process The method for manufacturing a capacitor structure according to claim 4, wherein the upper electrode and a second 27 step of performing dry etching.
前記コンタクトの端部とその端部とが位置合せずれを有
して積層される下部電極と、この下部電極に堆積される
容量膜と、この容量膜に堆積される上部電極とを含むキ
ャパシタ構造の製造方法であって、 前記コンタクトを作製する第31工程と、この第31工
程の次に前記コンタクトの上部に前記下部電極を作製す
る第32工程と、この第32工程の次に前記下部電極全
体に絶縁膜を堆積させる第33工程と、この第33工程
の次に前記絶縁膜にドライエッチングを施す第34工程
と、この第34工程の次に前記下部電極の露出部と前記
絶縁膜とに前記容量膜を堆積させる第35工程と、この
第35工程の次に前記容量膜に前記上部電極を堆積させ
る第36工程と、この第36工程の次に前記上部電極に
ドライエッチングを施す第37工程とを含むことを特徴
とする請求項4記載のキャパシタ構造の製造方法。7. A contact, a lower electrode laminated on the contact with an end of the contact being misaligned with the end thereof, a capacitor film deposited on the lower electrode, 31. A method for manufacturing a capacitor structure including an upper electrode deposited on a capacitance film, comprising: a 31st step of forming the contact; and 32nd step of forming the lower electrode above the contact after the 31st step. A step of depositing an insulating film over the entire lower electrode following the 32nd step, a 34th step of performing dry etching on the insulating film after the 33rd step, and a 34th step Next, a thirty-fifth step of depositing the capacitance film on the exposed portion of the lower electrode and the insulating film; a thirty-sixth step of depositing the upper electrode on the capacitance film after the thirty-fifth step; Next to process Method for manufacturing a capacitor structure according to claim 4, characterized in that it comprises a first 37 step of performing dry etching on the upper electrode.
の容量コンタクトの上部に積層されるシリコン拡散バリ
ア層とにより形成され、前記下部電極は耐酸素拡散バリ
ア層で形成されることを特徴とする請求項4〜7いずれ
かに記載のキャパシタ構造の製造方法。8. The device according to claim 1, wherein the contact is formed by a capacitor contact and a silicon diffusion barrier layer stacked on the capacitor contact, and the lower electrode is formed by an oxygen-resistant diffusion barrier layer. 8. The method for manufacturing a capacitor structure according to any one of 4 to 7.
され、前記下部電極はシリコン拡散バリア層と、このシ
リコン拡散バリア層の上部に積層される耐酸素拡散バリ
ア層とにより形成されることを特徴とする請求項4〜6
いずれかに記載のキャパシタ構造の製造方法。9. The method according to claim 9, wherein the contact is formed by a capacitance contact, and the lower electrode is formed by a silicon diffusion barrier layer and an oxygen-resistant diffusion barrier layer laminated on the silicon diffusion barrier layer. Claims 4 to 6
A method for manufacturing the capacitor structure according to any one of the above.
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