JP3197782B2 - Semiconductor integrated circuit capacitor and its electrode structure - Google Patents

Semiconductor integrated circuit capacitor and its electrode structure

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B53/00Ferroelectric RAM [FeRAM] devices comprising ferroelectric memory capacitors

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  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はメモリに用いられるコン
デンサに関し、より詳しくは、動的ランダム・アクセス
・メモリ(DRAM)に適した酸化物型高誘電体コンデ
ンサの半導体側の電極構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a capacitor used for a memory, and more particularly to a semiconductor-side electrode structure of an oxide type high dielectric capacitor suitable for a dynamic random access memory (DRAM).

【0002】[0002]

【従来の技術】動的ランダム・アクセス・メモリ(DR
AM)を高密度に拡張して1ギガビットまたはそれ以上
の集積度にするには、集積回路チップ上の狭くなった表
面積中に充分な大きさのコンデンサが構築できるよう
に、高誘電率の材料が必要である。1ギガビットのDR
AMに必要とされる充分な高誘電率を有する材料には、
複合酸化物型の材料、特にBaxSr(1-x)TiO3やP
bZrX1-X3(PZT)などの強誘電性または常誘
電性の材料があると思われる。これらの材料はケイ素ま
たはその合金と電気的に接触するように電極上に付着し
なければならない。高誘電率材料は種々の方法で付着さ
せることができるが、ある段階で500℃以上の温度に
加熱するものが多い。デバイス製造の際に材料がより高
い温度に曝されることもあり得る。
2. Description of the Related Art Dynamic random access memory (DR)
AM) to high densities of 1 gigabit or higher, high dielectric constant materials are needed to build capacitors of sufficient size in the reduced surface area on integrated circuit chips. is necessary. 1 Gigabit DR
Materials with a sufficiently high dielectric constant required for AM include:
Composite oxide type materials, especially Ba x Sr (1-x) TiO 3 and P
bZr X T 1-X O 3 (PZT) ferroelectric or paraelectric material, such as seems to be. These materials must be deposited on the electrodes in electrical contact with the silicon or its alloy. The high dielectric constant material can be deposited by various methods, but many are heated to a temperature of 500 ° C. or more at a certain stage. Materials may be exposed to higher temperatures during device fabrication.

【0003】コンデンサ構造の加工の際に、電極の導電
性を維持し、高誘電性コンデンサと直列になる酸化ケイ
素層の形成を防止しなければならない。高誘電率材料の
構造と特性を保持するためには、電極と高誘電率材料と
の間の相互作用も回避しなければならない。
In processing the capacitor structure, the conductivity of the electrodes must be maintained and the formation of a silicon oxide layer in series with the high dielectric capacitor must be prevented. In order to maintain the structure and properties of the high-k material, the interaction between the electrode and the high-k material must also be avoided.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、集積
回路コンデンサ、特に動的ランダム・アクセス・メモリ
(DRAM)に使用するのに適した集積回路コンデンサ
を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an integrated circuit capacitor, particularly an integrated circuit capacitor suitable for use in a dynamic random access memory (DRAM).

【0005】本発明のもう1つの目的は、第3層がチタ
ン酸塩成分に対する障壁となって、チタン酸塩成分が第
2層を形成する金属酸化物と相互作用するのを防止す
る、電極構造、たとえばコンデンサの底部電極を提供す
ることにある。
Another object of the invention is to provide an electrode wherein the third layer acts as a barrier to the titanate component, preventing the titanate component from interacting with the metal oxide forming the second layer. It is to provide a structure, for example, a bottom electrode of the capacitor.

【0006】本発明のもう1つの目的は、導電性で、下
部の半導体たとえばケイ素への酸素の拡散を防止し、結
合すると誘電性界面に低誘電材料を形成する高誘電率材
料中への半導体原子たとえばケイ素の拡散を防止する、
3層電極構造を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a semiconductor in a high dielectric constant material that is conductive and prevents diffusion of oxygen into the underlying semiconductor, eg, silicon, and forms a low dielectric material at the dielectric interface when combined. Prevent the diffusion of atoms such as silicon,
It is to provide a three-layer electrode structure.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、半導体
領域上に半導体領域とオーム接触するように形成され
た、Ru、Ir、Re、Rh、Os、Pdおよびそれら
の合金からなる群から選択された金属の第1層と、第1
層上に第1層とオーム接触するように形成された、R
u、Ir、Re、Rh、Os、Pdおよびそれらの混合
物の酸化物からなる群から選択された金属酸化物の第2
層と、チタン酸バリウムストロンチウムやチタン酸鉛ジ
ルコニウム(PZT)などの高誘電率材料がその上に形
成される、Pt、Au、Ru、Ir、Re、Rh、O
s、Pdおよびそれらの合金からなる群から選択された
金属の第3層とを含み、露出した表面を有する基板上の
半導体領域に接触する高誘電率材料のコンデンサの片面
の電極構造が提供される。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device formed from a group consisting of Ru, Ir, Re, Rh, Os, Pd, and alloys thereof formed in ohmic contact with the semiconductor region. A first layer of a selected metal;
R formed on the layer in ohmic contact with the first layer
a second metal oxide selected from the group consisting of oxides of u, Ir, Re, Rh, Os, Pd and mixtures thereof.
Layer and a high dielectric constant material such as barium strontium titanate or lead zirconium titanate (PZT) formed thereon, Pt, Au, Ru, Ir, Re, Rh, O
and a third layer of a metal selected from the group consisting of s, Pd and alloys thereof, wherein a single-sided electrode structure of a capacitor of a high dielectric constant material is provided that contacts a semiconductor region on a substrate having an exposed surface. You.

【0008】本発明はさらに、コンデンサ、および上記
の電極構造を備え、さらに複合酸化物型の材料、特にB
aTiO3、SrTiO3、BaxSr(1-x)TiO3、P
LT、PLZT、またはPbZrX1-X3(PZT)
などの強誘電材料または常誘電材料からなる群から選択
された高誘電率材料の第4層と、第4層の上に形成され
た導電性材料の第5層とを含むコンデンサを作成する方
法を提供する。
The present invention further comprises a capacitor and the above-mentioned electrode structure, and further comprises a composite oxide type material,
aTiO 3 , SrTiO 3 , Ba x Sr (1-x) TiO 3 , P
LT, PLZT, or PbZr X T 1 -X O 3 (PZT)
For producing a capacitor including a fourth layer of a high-permittivity material selected from the group consisting of ferroelectric materials or paraelectric materials, and a fifth layer of a conductive material formed on the fourth layer I will provide a.

【0009】本発明の上記その他の特徴、目的、および
利点は、下記の発明の詳細な説明を図面を参照しながら
読めば明らかになるであろう。
[0009] These and other features, objects, and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of the invention when read in conjunction with the drawings.

【0010】[0010]

【実施例】図1には、電荷を蓄積するためのコンデンサ
10および11を含むメモリ・アレイ9が示されてい
る。図2は、図1のコンデンサ10と半導体領域26の
一部分の断面図を示す拡大図である。コンデンサ10お
よび11が、それぞれ半導体領域26および28の上の
上面22上に形成されている。半導体領域26および2
8は、コンデンサ10および11の下部電極構造14と
基板12中のドープされた領域38および40とを電気
的に結合する働きをする。半導体領域26および28
は、たとえば、ケイ素、ゲルマニウム、ガリウム、ヒ素
およびそれらの合金でよい。基板12は、たとえば、ケ
イ素、ゲルマニウム、ガリウム、ヒ素およびそれらの合
金等の半導体でよい。コンデンサ10および11はそれ
ぞれ、下部電極構造14と、たとえばチタン酸バリウ
ム、チタン酸鉛ジルコニウム(PZT)などの高誘電率
材料の誘電層16と、アルミニウム、白金等などの導電
性材料の上部電極18とを含むことができる。
1 shows a memory array 9 including capacitors 10 and 11 for storing charge. FIG. 2 is an enlarged view showing a cross-sectional view of a part of the capacitor 10 and the semiconductor region 26 of FIG. Capacitors 10 and 11 are formed on upper surface 22 above semiconductor regions 26 and 28, respectively. Semiconductor regions 26 and 2
8 serves to electrically couple the lower electrode structures 14 of the capacitors 10 and 11 with the doped regions 38 and 40 in the substrate 12. Semiconductor regions 26 and 28
May be, for example, silicon, germanium, gallium, arsenic and their alloys. Substrate 12 may be, for example, a semiconductor such as silicon, germanium, gallium, arsenic, and alloys thereof. Capacitors 10 and 11 each include a lower electrode structure 14, a dielectric layer 16 of a high dielectric constant material such as barium titanate, lead zirconium titanate (PZT), and an upper electrode 18 of a conductive material such as aluminum, platinum and the like. And may be included.

【0011】基板12は上面21上に形成された誘電層
20を有することができる。たとえば酸化ケイ素の誘電
層20は上面22を有する。開口、バイア、または溝2
4および25が、上面22に、層20を突き抜けて、あ
るいは基板12の上面21に食い込んで形成されてい
る。閉口、バイア、または溝24および25は、たとえ
ば層20をマスクし、反応性イオン・エッチング(RI
E)によって形成される。溝24および25を、ドープ
されたケイ素、またはケイ素・ゲルマニウム等のドープ
されたケイ素合金、あるいはたとえば多結晶質のシリサ
イド(silicide)で充填して、半導体領域26および2
8を形成する。半導体領域26および28はそれぞれ誘
電層20の上面22と同一平面にある上面27および2
9を有する。同一平面にある上面22、27、29は化
学機械式研磨(CMP)で形成できる。半導体領域26
および28の上面27および29は、後でそれぞれコン
デンサ10および11の下部電極構造14との電気接触
を行うための露出表面を形成する。
The substrate 12 can have a dielectric layer 20 formed on a top surface 21. The dielectric layer 20 of, for example, silicon oxide has an upper surface 22. Opening, via, or groove 2
4 and 25 are formed on the upper surface 22, penetrating through the layer 20 or into the upper surface 21 of the substrate 12. Closures, vias, or trenches 24 and 25 are provided, for example, to mask layer 20 and provide reactive ion etching (RI
E). Grooves 24 and 25 are filled with doped silicon or a doped silicon alloy such as silicon-germanium or, for example, polycrystalline silicide to form semiconductor regions 26 and 2.
8 is formed. Semiconductor regions 26 and 28 have upper surfaces 27 and 2 which are coplanar with upper surface 22 of dielectric layer 20, respectively.
9 The coplanar top surfaces 22, 27, 29 can be formed by chemical mechanical polishing (CMP). Semiconductor region 26
And 28 form an exposed surface for later making electrical contact with lower electrode structure 14 of capacitors 10 and 11, respectively.

【0012】図2に示すように、コンデンサ10および
11の下部電極構造14は3つの層を含む。すなわち、
半導体領域26の上面27および誘電層20の上面22
の上に互いに積み重ねて形成された第1層31、第2層
32、および第3層33である。
As shown in FIG. 2, the lower electrode structure 14 of the capacitors 10 and 11 includes three layers. That is,
Upper surface 27 of semiconductor region 26 and upper surface 22 of dielectric layer 20
A first layer 31, a second layer 32, and a third layer 33 formed on top of each other.

【0013】第1層31は、半導体領域26と誘電層2
0の上に、半導体領域26とオーム接触するように形成
された、Ru、Ir、Re、Rh、Os、Pdおよびそ
れらの合金からなる群から選択された金属でよい。第1
層31は、純アルゴン雰囲気中など酸素を含まないプラ
ズマ中でのスパッタ付着により、あるいは酸素のない雰
囲気または環境中での化学蒸着で形成することができ
る。
The first layer 31 includes the semiconductor region 26 and the dielectric layer 2.
A metal selected from the group consisting of Ru, Ir, Re, Rh, Os, Pd, and their alloys formed on O.sub.0 and in ohmic contact with the semiconductor region 26 may be used. First
Layer 31 can be formed by sputter deposition in an oxygen-free plasma, such as in a pure argon atmosphere, or by chemical vapor deposition in an oxygen-free atmosphere or environment.

【0014】第2層32は、第1層31と誘電層20と
の上に、第1層31とオーム接触するように形成され
た、Ru、Ir、Re、Rh、Os、Pdおよびそれら
の合金の酸化物からなる群から選択された金属酸化物で
よい。第2層32は、酸素含有プラズマ中での選択され
た金属ターゲットのスパッタ付着または反応性スパッタ
リングによるか、あるいは選択された金属ターゲットの
酸素中での反応性蒸着によるか、あるいは酸素雰囲気ま
たは環境中での適当な前駆体からの化学蒸着によって形
成することができる。
The second layer 32 is formed on the first layer 31 and the dielectric layer 20 so as to make ohmic contact with the first layer 31, and is composed of Ru, Ir, Re, Rh, Os, Pd and the like. A metal oxide selected from the group consisting of alloy oxides may be used. The second layer 32 may be formed by sputter deposition or reactive sputtering of the selected metal target in an oxygen-containing plasma, or by reactive deposition of the selected metal target in oxygen, or in an oxygen atmosphere or environment. By chemical vapor deposition from a suitable precursor.

【0015】第3層33は、第2層32と誘電層20の
上に第2層32とオーム接触するように形成された、P
t、Au、Ru、Ir、Re、Rh、Os、Pdおよび
それらの合金からなる群から選択された金属でよい。第
3層33は、スパッタ付着または蒸着によって形成する
ことができる。
The third layer 33 is formed on the second layer 32 and the dielectric layer 20 so as to make ohmic contact with the second layer 32.
It may be a metal selected from the group consisting of t, Au, Ru, Ir, Re, Rh, Os, Pd and alloys thereof. The third layer 33 can be formed by sputter deposition or evaporation.

【0016】半導体領域26および上面27は層31と
相互作用して、半導体領域26の原子の化合物を生じ、
金属シリサイド(metal silicide)などの金属半導体層
34を形成する。金属半導体層34は、原子が領域26
から第1層31へ、またはその逆方向に拡散して化合物
を形成するのに充分な温度まで表面27の温度が上がっ
たかどうかに応じて、形成されるかされないかが決ま
る。
Semiconductor region 26 and top surface 27 interact with layer 31 to produce a compound of the atoms of semiconductor region 26;
A metal semiconductor layer 34 such as metal silicide is formed. The atoms of the metal semiconductor layer 34 are
Is formed or not depending on whether the temperature of the surface 27 has risen to a temperature sufficient to diffuse from the first layer 31 to the first layer 31 or vice versa to form a compound.

【0017】誘電層16は、複合酸化物型の材料、具体
的にはチタン酸バリウムストロンチウムやチタン酸鉛ジ
ルコニウム(PZT)などの強誘電性あるいは常誘電性
材料からなる群から選択することができる高誘電率材料
である。
The dielectric layer 16 can be selected from the group consisting of ferroelectric or paraelectric materials such as barium strontium titanate and lead zirconium titanate (PZT), for example. It is a high dielectric constant material.

【0018】上部電極18は、たとえばPt、Au、R
u、Ir、Re、Rh、Os、Pdおよびそれらの合金
からなる群から選択された層状金属でよい。
The upper electrode 18 is made of, for example, Pt, Au, R
It may be a layered metal selected from the group consisting of u, Ir, Re, Rh, Os, Pd and alloys thereof.

【0019】導線40を通じて上部電極18に電圧をか
け、下部電極14、半導体領域26、ドープした領域3
8、それに下の基板12が導線42を通じて導通してい
る場合には、基板12に2次電圧V2をかけることによ
り、コンデンサ10に1次電圧V1がかかる。半導体領
域26と、金属半導体層34が存在するならばそれと、
第1層31、第2層32、および第3層33を含む下部
電極14は導電性であるので、導線40および上部電極
18にかかった電圧V1は、導線42により、誘電層1
6を横切って下部電極14で電圧V2になる。コンデン
サ10の両端間の電位差はV1−V2である。
A voltage is applied to the upper electrode 18 through the conducting wire 40, and the lower electrode 14, the semiconductor region 26, the doped region 3
8, if the substrate 12 of the bottom are conducted through wires 42 thereto, by multiplying the secondary voltage V 2 to the substrate 12, it takes the primary voltages V 1 to the capacitor 10. A semiconductor region 26 and, if present, a metal semiconductor layer 34;
Since the lower electrode 14 including the first layer 31, the second layer 32, and the third layer 33 is conductive, the voltage V 1 applied to the conductor 40 and the upper electrode 18 is increased by the conductor 42 through the dielectric layer 1.
6, the voltage V 2 is applied to the lower electrode 14. The potential difference across the capacitor 10 is V 1 -V 2.

【0020】下部電極構造14の第1層31は、第1層
31が形成された後、第1層の一部が酸化される可能性
がある第2層の形成中に、半導体領域26の酸化を防止
する働きをする。たとえば、領域26がケイ素である場
合、金属シリサイド層34はルテニウム・シリサイド、
第1層31はルテニウムでよい。第2層32は、ルテニ
ウム酸化物でよく、酸素および半導体原子に対する拡散
障壁として働く。半導体原子は半導体領域26から、酸
素原子は誘電層16からのものである。
The first layer 31 of the lower electrode structure 14 is formed after the formation of the first layer 31 and during the formation of the second layer in which a portion of the first layer may be oxidized. It works to prevent oxidation. For example, if region 26 is silicon, metal silicide layer 34 may be ruthenium silicide,
The first layer 31 may be ruthenium. The second layer 32 may be ruthenium oxide and acts as a diffusion barrier for oxygen and semiconductor atoms. The semiconductor atoms come from the semiconductor region 26 and the oxygen atoms come from the dielectric layer 16.

【0021】第3層33は、たとえば白金などの抗酸化
性金属がよく、続いて形成される誘電層16の高誘電性
酸化物と第2層32の金属酸化物との相互作用を防止す
る機能を有する。抗酸化性金属の33層がなければ、層
32の金属酸化物は誘電層16と相互作用してこの中に
拡散するか、あるいは誘電層16が金属酸化物層32と
相互作用してその中に拡散する可能性がある。拡散の障
壁となる層33がなければ、層32からの金属酸化物が
誘電層16中に移行または拡散する可能性が高い。
The third layer 33 is preferably made of an antioxidant metal such as platinum, for example, and prevents interaction between the subsequently formed high dielectric oxide of the dielectric layer 16 and the metal oxide of the second layer 32. Has functions. Without the 33 layers of antioxidant metal, the metal oxide of layer 32 would interact with and diffuse into dielectric layer 16 or dielectric layer 16 would interact with metal oxide layer 32 and Could spread to Without the diffusion barrier layer 33, the metal oxide from the layer 32 is likely to migrate or diffuse into the dielectric layer 16.

【0022】好ましい実施態様においては、第1層31
はRu、Ir、Re、Rh等の金属を含む。第2層32
は、第1層31を構成する1種または数種の金属の酸化
物を含むことになる。
In a preferred embodiment, the first layer 31
Contains metals such as Ru, Ir, Re, and Rh. Second layer 32
Contains oxides of one or several metals constituting the first layer 31.

【0023】図3にはメモリ・アレイ9に適したコンデ
ンサが示されている。図3においては、図1および図2
に対応する機能に同様の記号が付けてある。半導体領域
26'は誘電層20の表面22の上方に延びて、半導体
領域26'の上に形成された下部の電極構造14'の表面
積を広げる。誘電層16'と上部電極18'が下部電極構
造14'の上に形成されている。半導体領域26'は立方
体、直方体、円筒形、円錐形、あるいは複合幾何形であ
り、基板12の表面21から突き出ている。表面22の
上方にある形状は、下部電極14'および上部電極18'
に多くの表面積を与える働きをする。
FIG. 3 shows a capacitor suitable for the memory array 9. In FIG. 3, FIG. 1 and FIG.
The functions corresponding to are marked with the same symbols. Semiconductor region 26 'extends above surface 22 of dielectric layer 20 to increase the surface area of lower electrode structure 14' formed over semiconductor region 26 '. A dielectric layer 16 'and an upper electrode 18' are formed over the lower electrode structure 14 '. The semiconductor region 26 ′ is cubic, rectangular, cylindrical, conical, or a complex geometric shape and protrudes from the surface 21 of the substrate 12. The shape above surface 22 includes lower electrode 14 'and upper electrode 18'.
It serves to give more surface area to the surface.

【0024】以上、基板と、露出した表面を有する基板
上の半導体領域と、半導体領域とオーム接触するように
半導体領域上に形成されたRu、Ir、Re、Rh、O
s、Pdおよびこれらの合金からなる群から選択された
金属の第1層と、第1層とオーム接触するように第1層
上に形成されたRu、Ir、Re、Rh、Os、Pdお
よびそれらの混合物の酸化物からなる群から選択された
金属酸化物の第2層と、Pt、Au、Ru、Ir、R
e、Rh、Os、Pdおよびそれらの合金からなる群か
ら選択された第3層と、複合酸化物型の材料、特にBa
xSr(1-x)TiO3やPbZrX1-X3(PZT)等の
強誘電性または常誘電性材料からなる群から選択された
高誘電性材料の第4層と、第4層上に形成された導電性
材料の第5層とを含む、コンデンサおよび電極構造を記
述した。
As described above, the substrate, the semiconductor region on the substrate having the exposed surface, and Ru, Ir, Re, Rh, O, O formed on the semiconductor region so as to make ohmic contact with the semiconductor region.
a first layer of a metal selected from the group consisting of s, Pd and alloys thereof, and Ru, Ir, Re, Rh, Os, Pd, and Ru formed on the first layer in ohmic contact with the first layer. A second layer of a metal oxide selected from the group consisting of oxides of those mixtures; and Pt, Au, Ru, Ir, R
a third layer selected from the group consisting of e, Rh, Os, Pd and alloys thereof, and a composite oxide type material, especially Ba
x Sr (1-x) TiO 3 and PbZr X T 1-X O 3 and a fourth layer of high dielectric material selected from the ferroelectric or the group consisting of paraelectric material (PZT) or the like, the fourth A capacitor and electrode structure has been described, including a fifth layer of conductive material formed on the layer.

【0025】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
In summary, the following is disclosed regarding the configuration of the present invention.

【0026】(1)基板と、上記基板上の半導体領域
と、上記半導体領域とオーム接触するように上記半導体
領域上に形成された、Ru、Ir、Re、Rh、Os、
Pdおよびそれらの合金からなる群から選択された金属
の第1層と、上記第1層とオーム接触するように上記第
1層上に形成された、Ru、Ir、Re、Rh、Os、
Pdおよびそれらの合金の酸化物からなる群から選択さ
れた金属酸化物の第2層と、その上に高誘電性材料を形
成することのできる、Pt、Au、Ru、Ir、Re、
Rh、Os、Pdおよびそれらの合金からなる群から選
択された金属の第3層とを備える、半導体集積回路コン
デンサ電極構造。 (2)上記半導体領域が、ケイ素、ゲルマニウムおよび
それらの合金からなる群から選択された材料を含むこと
を特徴とする、上記(1)に記載の半導体集積回路コン
デンサ電極構造。 (3)上記半導体領域および上記第1層の金属がこれら
の界面において化合物を形成していることを特徴とす
る、上記(1)に記載の半導体集積回路コンデンサ電極
構造。 (4)上記化合物がシリサイドであることを特徴とす
る、上記(3)に記載の半導体集積回路コンデンサ電極
構造。 (5)基板と、上記基板上の半導体領域と、上記半導体
領域とオーム接触するように上記半導体領域上に形成さ
れた、Ru、Ir、Re、Rh、Os、Pdおよびそれ
らの合金からなる群から選択された金属の第1層と、上
記第1層とオーム接触するように上記第1層上に形成さ
れた、Ru、Ir、Re、Rh、Os、Pdおよびそれ
らの混合物からなる群から選択された金属酸化物の第2
層と、Pt、Au、Ru、Ir、Re、Rh、Os、P
dおよびそれらの合金からなる群から選択された金属の
第3層と、高誘電率材料の第4層と、上記第4層上に形
成された導電性材料の第5層とを備える、半導体集積回
路コンデンサ。 (6)上記高誘電率材料がBaTiO3、SrTiO3
BaxSr(1-x)TiO3、PLT、またはPbZrX
1-X3(PZT)であることを特徴とする上記(5)に
記載の半導体集積回路コンデンサ。 (7)上記コンデンサが動的ランダム・アクセス・メモ
リ(DRAM)のためのコンデンサであることを特徴と
する上記(5)に記載の半導体集積回路コンデンサ。
(1) A substrate, a semiconductor region on the substrate, and Ru, Ir, Re, Rh, Os, and Ru formed on the semiconductor region in ohmic contact with the semiconductor region.
A first layer of a metal selected from the group consisting of Pd and their alloys, and Ru, Ir, Re, Rh, Os, Os, formed on the first layer in ohmic contact with the first layer;
A second layer of a metal oxide selected from the group consisting of oxides of Pd and their alloys, and Pt, Au, Ru, Ir, Re,
And a third layer of a metal selected from the group consisting of Rh, Os, Pd, and alloys thereof. (2) The semiconductor integrated circuit capacitor electrode structure according to (1), wherein the semiconductor region includes a material selected from the group consisting of silicon, germanium, and alloys thereof. (3) The capacitor electrode structure for a semiconductor integrated circuit according to the above (1), wherein the semiconductor region and the metal of the first layer form a compound at an interface between them. (4) The capacitor electrode structure for a semiconductor integrated circuit according to the above (3), wherein the compound is a silicide. (5) A group consisting of Ru, Ir, Re, Rh, Os, Pd, and an alloy thereof formed on the substrate, the semiconductor region on the substrate, and the semiconductor region in ohmic contact with the semiconductor region. And a first layer of a metal selected from the group consisting of Ru, Ir, Re, Rh, Os, Pd, and mixtures thereof formed on the first layer in ohmic contact with the first layer. Second of selected metal oxide
Layers and Pt, Au, Ru, Ir, Re, Rh, Os, P
a third layer of a metal selected from the group consisting of d and alloys thereof, a fourth layer of a high dielectric constant material, and a fifth layer of a conductive material formed on the fourth layer. Integrated circuit capacitors. (6) The high dielectric constant material is BaTiO 3 , SrTiO 3 ,
Ba x Sr (1-x) TiO 3 , PLT, or PbZr X T
The semiconductor integrated circuit capacitor according to the above (5), which is 1-X O 3 (PZT). (7) The semiconductor integrated circuit capacitor according to the above (5), wherein the capacitor is a capacitor for a dynamic random access memory (DRAM).

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of one embodiment of the present invention.

【図2】図1の一部分の拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of a part of FIG.

【図3】本発明の代替実施例の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of an alternative embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 コンデンサ 11 コンデンサ 12 基板 14 下部電極 16 誘電層 18 上部電極 20 誘電層 24 溝 25 溝 26 半導体領域 28 半導体領域 38 ドープ領域 40 ドープ領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Capacitor 11 Capacitor 12 Substrate 14 Lower electrode 16 Dielectric layer 18 Upper electrode 20 Dielectric layer 24 Groove 25 Groove 26 Semiconductor region 28 Semiconductor region 38 Doped region 40 Doped region

フロントページの続き (72)発明者 リチャード・ジョーゼフ・ガンビーノ アメリカ合衆国11790 ニューヨーク州 ストーニー・ブルック シカモア・サー クル 148 (72)発明者 アルフレッド・グリル アメリカ合衆国10605 ニューヨーク州 ホワイト・プレーンズ オーバールッ ク・ロード 85 (72)発明者 ウィリアム・フランシス・ケーン アメリカ合衆国10921 ニューヨーク州 フロリダ ニュー・ストリート 17 (72)発明者 ドナルド・ジョーゼフ・ミカルセン アメリカ合衆国10512 ニューヨーク州 カーメル ロングフェロー・アンド・ハ ッチンソン・ドライブズ(番地なし) (56)参考文献 特開 平7−263635(JP,A) 特開 平5−29567(JP,A) 特開 平6−5810(JP,A) 特開 平4−37170(JP,A) 特開 平7−99290(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 H01L 27/105 Continued on the front page (72) Inventor Richard Joseph Gambino United States 11790 Stony Brook, New York Sycamore Circle 148 (72) Inventor Alfred Grill United States 10605 New York White Plains Overlook Road 85 (72) Invented Author William Francis Cane United States 10921 Florida New Street, New York 17 (72) Inventor Donald Joseph Micalsen US 10512 New York, Carmel Longfellow and Hutchinson Drives (No Address) (56) References Special JP-A-7-263635 (JP, A) JP-A-5-29567 (JP, A) JP-A-6-5810 (JP, A) JP-A-4-37170 (JP, A) JP-A-7-99290 (JP JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 27/108 H01L 21/822 H01L 21/8242 H01L 27/04 H01L 27/105

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】基板と、 上記基板上の半導体領域と、 上記半導体領域とオーム接触するように上記半導体領域
上に形成された、Ru、Ir、Re、Rh、Os、Pd
およびそれらの合金からなる群から選択された金属の第
1層と、 上記第1層とオーム接触するように上記第1層上に形成
された、Ru、Ir、Re、Rh、Os、Pdおよびそ
れらの合金の酸化物からなる群から選択された金属酸化
物の第2層と、 その上に高誘電性材料を形成することのできる、Pt、
Au、Ru、Ir、Re、Rh、Os、Pdおよびそれ
らの合金からなる群から選択された金属の第3層とを備
える、半導体集積回路コンデンサ電極構造。
A substrate, a semiconductor region on the substrate, and Ru, Ir, Re, Rh, Os, Pd formed on the semiconductor region so as to make ohmic contact with the semiconductor region.
And a first layer of a metal selected from the group consisting of alloys thereof, and Ru, Ir, Re, Rh, Os, Pd, and Ru formed on the first layer in ohmic contact with the first layer. A second layer of a metal oxide selected from the group consisting of oxides of those alloys, and a Pt, on which a high dielectric material can be formed;
And a third layer of a metal selected from the group consisting of Au, Ru, Ir, Re, Rh, Os, Pd and alloys thereof.
【請求項2】上記半導体領域が、ケイ素、ゲルマニウム
およびそれらの合金からなる群から選択された材料を含
むことを特徴とする、請求項1に記載の半導体集積回路
コンデンサ電極構造。
2. The semiconductor integrated circuit capacitor electrode structure according to claim 1, wherein said semiconductor region contains a material selected from the group consisting of silicon, germanium, and alloys thereof.
【請求項3】上記半導体領域および上記第1層の金属が
これらの界面において化合物を形成していることを特徴
とする、請求項1に記載の半導体集積回路コンデンサ電
極構造。
3. The capacitor electrode structure of a semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein said semiconductor region and said metal of said first layer form a compound at their interface.
【請求項4】上記化合物がシリサイドであることを特徴
とする、請求項3に記載の半導体集積回路コンデンサ電
極構造。
4. A capacitor electrode structure for a semiconductor integrated circuit according to claim 3, wherein said compound is silicide.
【請求項5】基板と、 上記基板上の半導体領域と、 上記半導体領域とオーム接触するように上記半導体領域
上に形成された、Ru、Ir、Re、Rh、Os、Pd
およびそれらの合金からなる群から選択された金属の第
1層と、 上記第1層とオーム接触するように上記第1層上に形成
された、Ru、Ir、Re、Rh、Os、Pdおよびそ
れらの混合物からなる群から選択された金属酸化物の第
2層と、 Pt、Au、Ru、Ir、Re、Rh、Os、Pdおよ
びそれらの合金からなる群から選択された金属の第3層
と、高誘電率材料の第4層と、 上記第4層上に形成された導電性材料の第5層とを備え
る、半導体集積回路コンデンサ。
5. A substrate, a semiconductor region on the substrate, and Ru, Ir, Re, Rh, Os, Pd formed on the semiconductor region so as to make ohmic contact with the semiconductor region.
And a first layer of a metal selected from the group consisting of alloys thereof, and Ru, Ir, Re, Rh, Os, Pd, and Ru formed on the first layer in ohmic contact with the first layer. A second layer of a metal oxide selected from the group consisting of mixtures thereof; and a third layer of a metal selected from the group consisting of Pt, Au, Ru, Ir, Re, Rh, Os, Pd and alloys thereof. And a fourth layer of a high dielectric constant material; and a fifth layer of a conductive material formed on the fourth layer.
【請求項6】上記高誘電率材料がBaTiO3、SrT
iO3、BaxSr(1-x)TiO3、PLT、またはPbZ
X1-X3(PZT)であることを特徴とする請求項
5に記載の半導体集積回路コンデンサ。
6. The high dielectric constant material is BaTiO 3 , SrT.
iO 3 , Ba x Sr (1-x) TiO 3 , PLT, or PbZ
The semiconductor integrated circuit capacitor according to claim 5, characterized in that the r X T 1-X O 3 (PZT).
【請求項7】上記コンデンサが動的ランダム・アクセス
・メモリ(DRAM)のためのコンデンサであることを
特徴とする請求項5に記載の半導体集積回路コンデン
サ。
7. The semiconductor integrated circuit capacitor according to claim 5, wherein said capacitor is a capacitor for a dynamic random access memory (DRAM).
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