JP3242732B2 - キャパシタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば半導体装置用
のキャパシタとして好適なキャパシタに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩの高集積化に伴いＬＳＩ内に作り
込むキャパシタを、必要とされる容量を維持しつつ小型
化する必要が生じている。しかし、キャパシタ用絶縁膜
として従来から利用されているシリコン酸化膜（ＳｉＯ
₂ 膜）やシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）或いはそれらの積
層膜では、その膜厚を薄くして必要な容量を確保するに
も限界が生じている。そこで、近年、キャパシタ用絶縁
膜として酸化タンタル（Ｔａ₂ Ｏ₅ ）膜を用いたキャパ
シタの研究が活発化している。この理由は、酸化タンタ
ル膜が、その誘電率が２２とＳｉＯ₂ 膜の数倍あり、か
つ、絶縁耐圧もＳｉＯ₂ 膜より高いなどの利点を有する
からであった。

【０００３】酸化タンタル膜を用いた従来のキャパシタ
及びその製造方法としては、例えば文献Ｉ（アイディイ
ーエム テクニカル ダイジェスト（IEDM Tech.Di
g.），（１９９１），ｐｐ．８２７−８３０）に開示さ
れているキャパシタ及び製造方法がある。以下、この文
献Ｉに開示のキャパシタ及びその製造方法について製造
手順に従い説明する。図８及び図９はその説明に供する
図である。いずれも試料の断面図によって示したもので
ある。ただし、文献Ｉではシリンドリカル・スタックド
・キャパシタを得る例が説明されているが、以下の説明
においては、文献Ｉに開示の技術の原理を説明できれば
良いという意味から、文献Ｉの技術をスタック型のキャ
パシタの形成に適用した例を示している。また、図８及
び図９では、シリコン基板上に２個のスタックドキャパ
シタを形成する例を示している。

【０００４】先ず、シリコン基板１１上に熱酸化法ある
いは化学気相成長法によりＳｉＯ₂膜１３が形成され
る。次に、このＳｉＯ₂ 膜１３上にキャパシタ用電極の
一方の電極（以下、下側電極ともいう。）を形成するた
めの薄膜としてポリシリコン膜１５がＣＶＤ法により形
成される（図８（Ａ））。

【０００５】次に、このポリシリコン膜１５の電気抵抗
を低減するためにこのポリシリコン膜１５にリン（Ｐ）
が、イオン注入法により或いはこの試料をＰＯＣｌ₃ ガ
ス雰囲気中に置いてリンを熱拡散させる方法により、導
入される。ただし、図においてはリンが導入されたポリ
シリコン膜もそのままポリシリコン膜１５として示して
ある。次に、このポリシリコン膜１５上に、これを下側
電極の形状にパターニングする際のマスクとなるレジス
トパターン（図示せず）が、形成される。そして、この
レジストパターンをマスクとしポリシリコン膜１５の不
要部分がエッチングされ、下側電極としてのポリシリコ
ンから成る電極１５ａが形成される（図８（Ｂ））。

【０００６】次に、この試料が瞬間熱処理（ＲＴＡ：Ra
pid Thermal annealing ）装置を用いアンモニアガス雰
囲気中で１分間熱処理される。これにより、ポリシリコ
ンから成る電極１５ａの表面に膜厚が約１．５ｎｍのシ
リコン窒化膜１７が形成される（図８（Ｃ））。

【０００７】次に、この試料上全面に、基板温度を４５
０℃とし、原料ガスとしてペンタエトキシタンタル［Ｔ
ａ（ＯＣ₂ Ｈ₅ ）₅ ］及び酸素（Ｏ₂ ）ガスを用いたＣ
ＶＤ法により、Ｔａ₂ Ｏ₅ 膜１９が形成される（図９
（Ａ））。

【０００８】Ｔａ₂ Ｏ₅ 膜１９の形成後、この膜の緻密
化のため及び欠陥密度低減のためにこの試料に対し熱処
理が行われる。この熱処理はＲＴＡ装置を用いＯ₂ 雰囲
気中において７００〜９００℃の温度で１分間行われ
る。なお、この熱処理においては、ポリシリコンから成
る電極１５ａの、Ｔａ₂ Ｏ₅ 膜１９側の部分が酸化され
るので、この部分にシリコン酸化膜２１が形成される
（図９（Ｂ））。しかし、このポリシリコンから成る電
極１５ａ表面にはシリコン窒化膜１７が予め設けられて
いたのでポリシリコンから成る電極１５ａへのＴａ₂ Ｏ
₅ 膜１９側からの酸素の影響は両者１５ａ，１９が直接
接している場合に比べ軽減されるから、このシリコン酸
化膜２１の膜厚が厚くなるのを防止できる。従って、キ
ャパシタ容量の減少を小さく抑えることができる。

【０００９】次に、この試料上にキャパシタ用電極の他
方の電極（以下、上側電極ともいう。）を形成するため
の薄膜として窒化チタン（ＴｉＮ）膜（図示せず）が反
応性スパッタ法或いはＣＶＤ法により形成される。次
に、このＴｉＮ膜上に、これを上側電極の形状にパター
ニングする際のマスクとなるレジストパターン（図示せ
ず）が、形成される。そして、このレジストパターンを
マスクとしＴｉＮ膜の不要部分がエッチングされ、Ｔｉ
Ｎ膜から成る上側電極２３が形成される。この結果、シ
リコン酸化膜２１、シリコン窒化膜１７及びＴａ₂ Ｏ₅
膜１９の複数の絶縁膜で構成された積層体２５をキャパ
シタ用絶縁膜とし、この積層体２５をポリシリコンで構
成した下側電極１５ａ及びＴｉＮで構成した上側電極２
３で挟んだ構造の、キャパシタ２７が得られる（図９
（Ｃ））。

【００１０】また、この文献Ｉには、Ｔａ₂ Ｏ₅ 膜１９
に接するキャパシタ用電極を従来から良く用いられてい
るタングステン（Ｗ）膜で構成した場合及び上述のごと
くＴｉＮ膜で構成した場合各々のキャパシタでのリーク
電流の発生具合を調べた結果が開示されている。より詳
細には、Ｔａ₂ Ｏ₅ 膜１９に接するキャパシタ用電極を
Ｗ膜で構成した場合及びＴｉＮ膜で構成した場合各々の
キャパシタであって、これらキャパシタの製造において
Ｔａ₂ Ｏ₅ 膜１９にその緻密化などの目的のためにＯ₂
ガス雰囲気でＲＴＡ装置による熱処理を行った場合及び
行わない場合のキャパシタ各々についてのリーク電流の
発生具合について、２つのキャパシタ用電極１５ａ，２
３間へのバイアスのかけ方をパラメータとしそれぞれ調
べた結果が開示されている。図１０（Ａ）及び（Ｂ）は
この結果を示した特性図である。いずれも文献Ｉより引
用した特性図である。ここで、図１０（Ａ）はＴｉＮ膜
やＷ膜で構成される上側電極２３を正としてキャパシタ
に電圧Ｖ_g を印加した場合のこの電圧Ｖ_g （Ｖ）とリー
ク電流密度Ｊ（Ａ／ｃｍ² ）との関係を示した特性図、
図１０（Ｂ）はポリシリコンから成る下側電極１５ａを
正とした場合の同特性図である。両図において、ｐを付
したグループはＴａ₂ Ｏ₅ 膜１９にＯ₂ ガス雰囲気中で
ＲＴＡ装置による熱処理を行った場合の特性、ｑを付し
たグループは同熱処理を行わなかった場合の特性であ
り、さらに、ｐ，ｑの各グループにおいてＩはＴａ₂ Ｏ
₅ 膜１９に接する電極をＴｉＮ膜で構成した場合の特
性、IIは同電極をＷ膜で構成した場合の特性である。な
お、両図において、その縦軸は実際は対数目盛であるが
その目盛りの記載は省略してある。

【００１１】図１０から明らかなように、Ｔａ₂ Ｏ₅ 膜
に対しＯ₂ ガス雰囲気中でＲＴＡ装置により熱処理を行
った方が行わない場合よりリーク電流を低減できること
が判る。また、Ｔａ₂ Ｏ₅ 膜１９に接するキャパシタ用
電極をＴｉＮ膜で構成した方がＷ膜で構成する場合より
リーク電流を低減できることが判る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｔａ₂
Ｏ₅ 膜に接するキャパシタ用電極（図９（Ｃ））の例で
言えば上部電極２３）をＴｉＮ膜で構成したキャパシタ
では、完成したキャパシタに高温（例えば８００℃以
上）を加えた場合この熱処理を例え不活性ガス中で行っ
たとしても、このような熱処理をする前に比べリーク電
流特性が悪化する（リーク電流が増加する）ことが、こ
の出願に係る発明者の詳細な研究により明らかになった
（後述の比較例及び図４〜６参照）。このような現象が
生じる理由は、上記熱処理においてＴａ₂ Ｏ₅ 膜とＴｉ
Ｎ膜とが反応するためではないかと考える。半導体装置
の製造においてはキャパシタ形成後においても種々の熱
処理（例えば、キャパシタ形成後に形成される中間絶縁
膜に対しその緻密化のためなされる熱処理など）が行わ
れることが多いことを考えると、上記現象の改善が望ま
れる。

【００１３】この発明はこのような点に鑑みなされたも
のであり、従ってこの発明の目的はキャパシタ用絶縁膜
としてＴａ₂ Ｏ₅ 膜を用いているキャパシタであって、
キャパシタ完成後に熱処理が行われた場合のこのキャパ
シタでのリーク電流特性の悪化が従来より少ないキャパ
シタを提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、この発明によれば、複数の絶縁膜で構成された積層
体であってその少なくとも一方の最外層が酸化タンタル
膜とされている積層体を２つの電極で挟んだ構造のキャ
パシタにおいて、２つの電極のうちの少なくとも酸化タ
ンタル膜に接している側の電極を窒化タングステンで構
成したことを特徴とする。

【００１５】なお、この発明において、複数の絶縁膜で
構成された前述の積層体とは、積層体の一方の最外層即
ち最下層または最上層を酸化タンタル膜で構成し残りの
層をシリコン酸化膜やシリコン窒化膜などの他の一種ま
たは二種以上の絶縁膜で構成した積層体は勿論、積層体
の最下層及び最上層の双方を酸化タンタル膜で構成し中
間膜を酸化タンタル膜以外の絶縁膜で構成したもの、さ
らには、中間膜にも酸化タンタル膜を含むもの等、種々
のものであることができる。ただし、積層体の最下層及
び最上層の双方を酸化タンタル膜で構成した場合は、２
つの電極いずれもが酸化タンタルと接することになる。
この場合は２つの電極のうちの少なくとも一方を窒化タ
ングステンで構成する。

【００１６】また、この発明の実施に当たり、この発明
を半導体装置に適用する場合には、前述のキャパシタ
を、半導体基板と、該半導体基板上に直接または間接的
に設けられた下側電極と、該下側電極上に設けられ複数
の絶縁膜で構成された積層体であってその最上層が酸化
タンタル膜とされている積層体と、該酸化タンタル膜上
に設けられた上側電極とを具えるキャパシタとし、前述
の上側電極を窒化タングステンで構成するのが好適であ
る。なお、ここでいう半導体基板とはシリコン基板や化
合物半導体基板等の半導体基板そのものの場合、これら
基板上にエピタキシャル層を具えたものの場合、これら
基板に他の素子が作り込まれたものの場合等、キャパシ
タが作り込まれる各種の半導体基板をいうものとする。

【００１７】また、この発明は、複数の絶縁膜で構成さ
れた前記積層体の代わりに酸化タンタル膜のみを具えた
キャパシタに対しても適用できると考える。ただし、こ
の場合は、２つの電極いずれもが酸化タンタルと接する
ことになる。この場合は２つの電極のうちの少なくとも
一方を窒化タングステンで構成する。

【００１８】

【作用】この発明の構成によれば、後述の実験結果から
明らかなように、完成後のキャパシタに対し熱処理を行
った場合のリーク電流が増加する程度が、従来（酸化タ
ンタル膜に接する電極をＴｉＮ膜としていた場合）よ
り、少なくなる。この原因は定かではないが、窒化タン
グステンは酸化タンタル膜と反応しないためと考えられ
る。

【００１９】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明のキャパシタ
の実施例について説明する。しかしながら、説明に用い
る各図はこの発明が理解できる程度に各構成成分の寸
法、形状及び配置関係を概略的に示してあるにすぎな
い。また、説明に用いる各図において従来と同様な構成
成分については同一の符号を付して示してある。

【００２０】１．実施例のキャパシタの構造及び形成方
法の説明 図１はこの発明をスタックキャパシタに適用した例を示
した断面図である。この例では２つのキャパシタ３１を
示してある。

【００２１】この実施例のキャパシタ３１は、半導体基
板としてのシリコン基板１１上にシリコン酸化膜１３を
具え、このシリコン酸化膜１３上に下側電極としてポリ
シリコンで構成されリンがドープされた電極１５ａを具
え、この下側電極１５ａ上にこの下側電極１５ａ側から
シリコン酸化膜２１及び酸化タンタル（Ｔａ₂ Ｏ₅ ）膜
１９をこの順に積層した積層体３３をキャパシタ用絶縁
膜として具え、この酸化タンタル膜１９上に上側電極と
して窒化タングステン（ＷＮ）単層膜で構成した電極３
５を具えている。ただし、この実施例のキャパシタにお
いては、酸化タンタル膜１９の膜厚は約１１ｎｍとして
ある。そして、積層体３３の膜厚はシリコン酸化膜換算
膜厚ｔ_eff で表わして３．１ｎｍとしている（なお、シ
リコン酸化膜２１の膜厚は約１．３ｎｍである。）。さ
らに、窒化タングステン膜で構成した電極３５は反応性
スパッタ法により形成したものとしている。そして、反
応性スパッタ法により上側電極３５用の窒化タングステ
ンを形成する際にそこで用いる窒素ガスの流量比を種々
に違えて複数の試料を作製する（詳細は下記の形成方法
の項参照。）。シリコン酸化膜１３は２つのキャパシタ
を電気的に絶縁するためのものであり、設計によっては
不要となることは理解されたい。

【００２２】図１を用いて説明したキャパシタはこの実
施例の場合以下に説明する方法により形成した。図２〜
図３はその説明に供する工程図である。いずれも主な工
程での試料の様子を図１に対応する断面図によって示し
ている。

【００２３】先ず、シリコン基板１１上に熱酸化法ある
いは化学気相成長法によりＳｉＯ₂膜１３を形成し、次
いで、このＳｉＯ₂ 膜１３上に下側電極１５ａを形成す
るための薄膜としてポリシリコン膜１５をＣＶＤ法によ
り形成する（図２（Ａ））。

【００２４】次に、このポリシリコン膜１５の電気抵抗
を低減するためにこのポリシリコン膜１５にリン（Ｐ）
を、イオン注入法により或いはこの試料をＰＯＣｌ₃ ガ
ス雰囲気中に置いてリンを熱拡散させる方法により、導
入する。ただし、図においてはリンが導入されたポリシ
リコン膜もそのままポリシリコン膜１５として示してあ
る。次に、このポリシリコン膜１５上に、これを下側電
極の形状にパターニングする際のマスクとなるレジスト
パターン（図示せず）を、形成する。そして、このレジ
ストパターンをマスクとしポリシリコン膜１５の不要部
分をエッチングして、下側電極としてのポリシリコンか
ら成る電極１５ａを形成する（図２（Ｂ））。

【００２５】次に、この試料上全面に、基板温度を所定
温度とし、原料ガスとしてペンタエトキシタンタル［Ｔ
ａ（ＯＣ₂ Ｈ₅ ）₅ ］及び酸素（Ｏ₂ ）ガスを用いたＣ
ＶＤ法により、Ｔａ₂ Ｏ₅ 膜１９を形成する（図２
（Ｃ））。

【００２６】Ｔａ₂ Ｏ₅ 膜１９の形成後、この膜の緻密
化のため及び欠陥密度低減のためにこの試料に対し熱処
理を行なう。この熱処理はＲＴＡ装置を用いＯ₂ 雰囲気
中において８００℃の温度で１分間行う。この熱処理に
おいては、ポリシリコンから成る電極１５ａの、Ｔａ₂
Ｏ₅ 膜１９側の部分が酸化されるので、この部分にシリ
コン酸化膜２１が形成される（図３（Ａ））。

【００２７】次に、この試料上にキャパシタ用電極の他
方の電極である上側電極を形成するための薄膜として窒
化タングステン（ＷＮ）膜（図示せず）を反応性スパッ
タ法により形成する。この実施例の場合は、アルゴン
（Ａｒ）と窒素（Ｎ₂ ）との流量比（Ｎ₂ ／（Ｎ₂ ＋Ａ
ｒ））を０，１０，２０及び３０％とそれぞれ違え窒素
の組成が異なるＷＮ膜を有する複数の試料を作製する。
ただし、成膜時の成膜室の圧力はいずれも５ｍＴｏｒｒ
とし、また、ＤＣパワーを２ＫＷとしている。なお、こ
のようなＮ₂ ガスを用いた反応性スパッタ法により形成
したタングステン膜についてＸ線回折解析を行ったとこ
ろ、Ｗ₂ Ｎの（１１１）面及び（２００）面並びに（２
２０）面のピークがそれぞれ検出された。このことか
ら、Ｎ₂ ガスを用いた反応性スパッタ法により形成した
タングステン（ＷＮ）膜は窒化タングステンになってい
るといえる。

【００２８】次に、このＷＮ膜上に、これを上側電極の
形状にパターニングする際のマスクとなるレジストパタ
ーン（図示せず）を、形成する。そして、このレジスト
パターンをマスクとしＷＮ膜の不要部分をエッチング
し、ＷＮ膜から成る電極２３を形成する（図３
（Ｂ））。この結果、図１に示したキャパシタが得られ
る。

【００２９】２．比較例の説明 シリコン基板１１上に、図２〜図３（Ａ）を用い説明し
た実施例の手順及び条件と同様な手順及び条件により、
積層体３３までの形成を行う。次に、ＴｉＮ膜で構成し
た上側電極を、反応性スパッタ法及び公知の微細加工技
術により形成し、上側電極がＴｉＮ膜で構成されたこと
以外は実施例と同様な構成の比較例のキャパシタを得
る。なお、比較例でのＴｉＮ膜は、反応性スパッタ法で
あって、アルゴン（Ａｒ）と窒素（Ｎ₂ ）との流量比
（Ｎ₂ ／（Ｎ₂ ＋Ａｒ））を２６％とし、成膜時の成膜
室の圧力を５ｍＴｏｒｒとし、かつ、ＤＣパワーを２Ｋ
Ｗとした反応性スパッタ法により形成している。

【００３０】３．実施例と比較例との特性比較結果の説
明 ３−１．熱処理前のリーク電流特性 実施例のキャパシタであって、上側電極３５形成時のア
ルゴンと窒素との流量比（Ｎ₂ ／（Ｎ₂ ＋Ａｒ））を２
０％として形成したキャパシタ及び、上記２項の手順で
形成した比較例のキャパシタ各々に対し何らの熱処理も
施さない前に、上側電極及び下側電極間に、上側電極を
正とした状態、下側電極を正とした状態各々の状態で電
圧Ｖ_g を印加し、印加電圧Ｖ_g の変化に対するリーク電
流を測定する。図４はこの測定結果を、横軸にＶ
_g （Ｖ）をとり縦軸にリーク電流密度Ｊ（Ａ／ｃｍ² ）
をとって示したものである。この図４においてａを付し
たグループは上側電極３５側を正として電圧Ｖ_g を印加
した特性であり、ｂを付したグループは下側電極１５ａ
側を正として電圧Ｖ_g を印加した特性である。さらに、
図４のａグループにおいて、Ｉａを付した特性が実施例
のキャパシタのものであり、IIａを付した特性が比較例
のキャパシタののものであり、また、図４のｂグループ
において、Ｉｂを付した特性が実施例のキャパシタのも
のであり、IIｂを付した特性が比較例のキャパシタのの
ものである。

【００３１】図４から明らかなように、キャパシタ完成
後でこれに何らの熱処理も施さない前においては、実施
例及び比較例のキャパシタいずれもほぼ同様なリーク電
流特性を示すといえる。

【００３２】３−２．熱処理後のリーク電流特性 次に、図４の特性を得た実施例のキャパシタ及び比較例
のキャパシタそれぞれを８００℃の温度とされている窒
素雰囲気の拡散炉中に３０分入れ熱処理する。その後、
上記３−１項と同様な手順で印加電圧Ｖ_g の変化に対す
るリーク電流を測定する。図５はこの測定結果を、図４
とほぼ同様な表記方法により示した特性図である。ただ
し、図５のａグループにおいて、図４中のＩａｘを付し
た特性が実施例のキャパシタのものであり、IIａｘを付
した特性が比較例のキャパシタののものであり、また、
図５のｂグループにおいて、Ｉｂｘを付した特性が実施
例のキャパシタのものであり、IIｂｘを付した特性が比
較例のキャパシタののものである。また、図６に図４及
び図５に示した各特性をまとめて示した。

【００３３】図４〜図６から明らかなように、上側電極
を窒化タングステンで構成した実施例のキャパシタの方
が、上側電極をＴｉＮ膜で構成した比較例のキャパシタ
に比べ、キャパシタ完成後に熱処理が行われた場合のこ
のキャパシタのリーク電流特性の悪化が少ないことがわ
かる。

【００３４】４．窒化タングステン膜の組成とリーク電
流特性との関係について 次に、窒化タングステン膜で構成した上側電極３５の組
成と、リーク電流特性の改善具合との関係について説明
する。ただし、完成後のキャパシタの上側電極の組成に
ついては分析していないので、ここでは、反応性スパッ
タ法により上側電極３５用の窒化タングステン膜を形成
する際の窒素の流量比（Ｎ₂ ／（Ｎ₂ ＋Ａｒ））に着目
して上側電極３５の組成と、リーク電流特性の改善具合
との関係について調べている。具体的には、窒素の上記
流量比を０，１０，２０及び３０％として形成した各キ
ャパシタであって上記３−２項の熱処理を終えた各キャ
パシタのリーク電流特性を、上側電極を正極として電圧
Ｖ_g を印加した場合、下側電極を正極として電圧Ｖ_g を
印加した場合それぞれについて求め、これらの特性より
上側電極３５の組成とリーク電流特性の改善具合との関
係を調べた。図７はその結果を整理して示した特性図で
ある。つまり、窒素の上記流量比を０，１０，２０及び
３０％として形成した各キャパシタにおいて１μＡ／ｃ
ｍ² のリーク電流が流れたときの上側及び下側電極間に
印加されている電圧の絶対値｜Ｖ_B ｜（単位ボルト）を
縦軸にとり、窒素の流量比（％）を横軸にとって示した
特性図である。ただし、図７においてａが上側電極３５
側を正極として上側及び下側電極間に電圧Ｖ_g を印加し
た場合の特性、ｂが下側電極１５ａ側を正極とした場合
の同特性である。この図７において、｜Ｖ_B ｜が大きい
程リーク電流が生じにくいキャパシタであることを意味
する。

【００３５】図７から明らかなように、上側電極３５側
を正極として上側及び下側電極間に電圧Ｖ_g を印加した
場合及びその逆の場合いずれも、反応性スパッタ時の窒
素の流量比を大きくすると、完成後のキャパシタに熱処
理した場合のリーク電流特性の悪化が小さくなることが
わかる。特に、下側電極１５ａを正極として上側及び下
側電極間に電圧Ｖ_g を印加した場合はその逆のバイアス
のときより、リーク電流特性の改善が顕著なことがわか
る。また、Ｖ_g の極性にかかわらず、窒化タングステン
膜形成のための反応性スパッタでの窒素流量比が２０％
より多くなるとリーク電流の改善効果が飽和することが
わかる。

【００３６】上述においてはこの発明のキャパシタの実
施例について説明したがこの発明は上述の実施例に限ら
れない。

【００３７】例えば、上述の実施例ではシリコン基板上
に形成されるスタックキャパシタであってキャパシタ用
絶縁膜が基板側からシリコン酸化膜２１及びＴａ₂ Ｏ₅
膜１９で構成されたスタックキャパシタにこの発明を適
用していた。しかし、この発明を適用できるキャパシタ
の構造、キャパシタ絶縁膜の構成は勿論これに限られな
い。例えば、トレンチ型など他の型のキャパシタにも適
用でき、また、キャパシタ用絶縁膜を例えばシリコン酸
化膜、シリコン窒化膜及びＴａ₂ Ｏ₅ 膜の積層体で構成
したキャパシタ（図９（Ｃ）のようなもの）にも適用で
きる。また、下側電極もポリシリコン膜に限られず設計
に応じ変更できる。

【００３８】また、上述の実施例では、窒化タングステ
ン膜の形成を反応性スパッタ法により行っていたが、他
の方法例えばＣＶＤ法や窒素雰囲気でのＭＢＥ法などで
も同様な効果が期待できると考える。また、実施例では
酸化タンタル膜の形成をＣＶＤ法により行っていたが、
この成膜もこの方法に限られない。例えばＴａターゲッ
トを用いＯ₂ 雰囲気中でスパッタする方法などで行って
も良い。

【００３９】

【発明の効果】上述した説明から明らかなようにこの発
明によれば、キャパシタ用絶縁膜として酸化タンタルを
用いたキャパシタにおいて酸化タンタル膜に接している
電極を窒化タングステン単層膜で構成したので、同電極
をＴｉＮ膜で構成していた場合に比べ、キャパシタの完
成後に熱処理を行った場合のリーク電流特性の悪化を少
なくできる。このため、キャパシタ用絶縁膜として酸化
タンタルを用いたキャパシタであって従来より耐熱性に
優れるキャパシタが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のキャパシタの説明に供する断面図であ
る。

【図２】実施例のキャパシタの形成方法例の説明に供す
る工程図である。

【図３】実施例のキャパシタの形成方法例の説明に供す
る図２に続く工程図である。

【図４】実施例及び比較例の各キャパシタの熱処理前の
リーク電流特性を示した図である。

【図５】実施例及び比較例の各キャパシタの熱処理後の
リーク電流特性を示した図である。

【図６】実施例及び比較例の各キャパシタの熱処理前後
のリーク電流特性の変化を説明するための図である。

【図７】実施例の説明に供する図であり、上側電極形成
用の窒化タングステンを反応性スパッタ法により形成す
る際の窒素（Ｎ₂ ）の流量比とキャパシタのリーク電流
特性の改善効果との関係を示した特性図である。

【図８】従来のキャパシタ及びその形成方法の説明に供
する工程図である。

【図９】従来のキャパシタ及びその形成方法の説明に供
する図８に続く工程図である。

【図１０】従来技術の説明に供する図である。

【符号の説明】

１１：半導体基板（シリコン基板） １３：シリコン酸
化膜 １５ａ：下側電極（ポリシリコンで構成した電極） １９：酸化タンタル膜 ２１：シリコン酸
化膜 ３１：実施例のキャパシタ ３３：積層体（キ
ャパシタ用絶縁膜） ３５：上側電極（窒化タングステンで構成した電極）

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の絶縁膜で構成された積層体であっ
   てその少なくとも一方の最外層が酸化タンタル膜とされ
   ている積層体を２つの電極で挟んだ構造のキャパシタに
   おいて、 前記キャパシタを、半導体基板と、該半導体基板上に直
   接または間接的に設けられた下側電極と、該下側電極上
   に設けられ複数の絶縁膜で構成された積層体であってそ
   の最上層が酸化タンタル膜とされている積層体と、該酸
   化タンタル膜上に設けられた上側電極とを具えるキャパ
   シタとし、 前記下側電極は、ポリシリコンから構成され、 該ポリシリコンの上にシリコン酸化膜が構成され、 該シリコン酸化膜の上に酸化タンタル膜が構成され、 該酸化タンタル膜の上に、前記上側電極として窒化タン
   グステンの単層膜が構成されることを特徴とするキャパ
   シタ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のキャパシタにおいて、 前記ポリシリコンは、リンがドープされていることを特
   徴とするキャパシタ。