JP3489660B2

JP3489660B2 - シリコンとの貴金属電極接点のための方法

Info

Publication number: JP3489660B2
Application number: JP15123098A
Authority: JP
Inventors: アルフレッド・グリル; デイビッド・エドワード・コテッキ; キャサリン・リン・センガー
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1997-05-30
Filing date: 1998-06-01
Publication date: 2004-01-26
Anticipated expiration: 2018-06-01
Also published as: JPH1174484A

Description

【発明の詳細な説明】

本出願は、１９９６年１２月２４日に出願した同時係属
出願の米国仮出願第６０／０３４４４２号に対する優先
権を請求する。

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、強誘電性または高
誘電率誘電材料を含む、半導体メモリ・デバイスまたは
薄膜キャパシタ用の下部電極および障壁材料に関する。
具体的には、本発明は、シリコンまたはシリコン寄与基
板上の貴金属を酸素含有雰囲気中でアニールしたときに
形成される貴金属ケイ化物と未反応貴金属との間の反応
停止前面において埋込み拡散障壁を使用する方法、材
料、および構造に関する。

【従来の技術】

【０００２】高誘電率材料を組み込んだメモリ・セル・
デバイスの製造方法は一般に、下部電極とシリコン接点
との間に電導性拡散障壁材料を使用して、（ｉ）離線
（キャパシタ誘電層の付着中に下部電極を介して拡散す
る酸素とシリコンが反応してシリコン接点と下部電極と
の間の電気絶縁層を形成する場合に起こることがある）
と、（ii）シリコンが酸化して下部電極とメモリ・セル
誘電層との間に望ましくない低誘電率層が形成される可
能性のある、下部電極の上面へのシリコン拡散とを防止
する。障壁材料が（酸化された形で導電性でない場合）
耐酸化性でなければならないだけでなく、酸素とシリコ
ンの両方の拡散に対する障壁でなければならないという
二重の必要条件は、大きな制約になることがある。たと
えば、ＴｉＮとＴａＮは両方ともシリコン拡散に対して
はすぐれた障壁であるとみなされるが、Ｐｔ電極層の下
の障壁として使用した場合、特定のタイプの誘電処理条
件に耐えるのに十分な耐酸化性がない。特に、ＴｉＮと
ＴａＮは、ゾル−ゲル技法による高誘電率材料の製造に
一般的に用いられるアニール条件（６００〜７００℃、
７６０トルＯ₂、１〜２分）に耐えられない。

【０００３】１９９５年１月１０日にＧ．Ｓ．サンドゥ
（Ｓａｎｄｈｕ）およびＰ．Ｃ．ファザン（Ｆａｚａ
ｎ）に対して発行された米国特許第５３８１３０２号で
は、非酸化材料（Ｐｔなど）または導電性酸化物材料
（ＲｕＯ₂など）の下部電極と、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｏ、Ｔ
ａ、Ｍｏまたはそれらのケイ化物から成るシリコンとの
接触層との間に使用することができる障壁層が記載され
ている。この障壁層材料は、Ｔａ、ＴｉＮ、ＴａＮ、Ｔ
ｉ、ＲｕＯ₂などの高融点金属、導電性金属酸化物、金
属窒化物、およびＲｕとすることができる。したがっ
て、これらの構造は下部電極とシリコン接触領域との間
の２つの層（障壁層と接触層）を含む。

【０００４】完全に適合する障壁材料がないことに対処
する他の手法は、各障壁材料が所望の障壁層特性の一部
（全部ではない）を有する２層以上の障壁材料から成
る、多層障壁構造を形成することであった。たとえば、
１つの二層障壁構造は、下部電極と接触した耐酸化性の
上部層と、下部層としての酸化可能拡散障壁から成る。
１９９６年４月２日にＳ．Ｒ．サマーフェルト（Ｓｕｍ
ｍｅｒｆｅｌｔ）に対して発行された米国特許第５５０
４０４１号にはそのような障壁構造が記載されている。
耐酸化性障壁層は、ＴｉＡｌＮなどの新奇窒化物とする
ことができ、酸化可能拡散障壁は高融点金属、ケイ化
物、または窒化物（ＴｉＮなど）とすることができる。
記載されている下部電極材料には、白金、パラジウム、
レニウム、ロジウム、酸化ルテニウム、酸化スズ、酸化
インジウム、酸化レニウム、酸化オスミウム、酸化ロジ
ウム、酸化イリジウム、およびこれら組合せを含む。

【０００５】障壁層材料の他の範疇は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒ
ｕ、Ｒｅ、およびＲｈなどをＳｉ−ＯまたはＳｉ−Ｎと
合金させてＰｔ−Ｓｉ−Ｎ、Ｐｔ−Ｓｉ−Ｏ、Ｐｄ−Ｓ
ｉ−Ｎ、Ｐｄ−Ｓｉ−Ｏなどの化合物を形成した貴金属
絶縁体合金から成る。これらの材料は、１９９６年２月
２８日に公開された欧州特許出願ＥＰ０６９８９１８Ａ
１（Ｓ．Ｒ．サマーフェルト等）に記載されており、実
質的に導電性で未酸化の酸化可能層と酸素安定層（Ｐｔ
など）との間に、５〜２０Åの層として使用することを
意図したものである。これらの障壁材料は、酸化または
窒化誘電体母材に埋め込まれた貴金属の微小粒子から成
り、障壁層の導電性が貴金属粒子間のトンネリング電流
によるものであると概念的に説明される。（たとえば貴
金属ケイ化物ターゲットと、ＡｒとＯ₂との低圧混合気
体を使用した）反応性スパッタリングによって所望の厚
さの障壁層を付着させる。

【０００６】埋込み酸素含有障壁層については、従来か
ら様々な著者が、所望のケイ化物形成を遅らせたり停止
させたりするそれらの層の望ましくない作用に関して述
べている。たとえば、Ｃｏとシリコン基板との反応によ
る信頼性の高いケイ化コバルト（ＣｏＳｉ₂）の形成に
は、自然無酸素シリコンと高純度Ｃｏが必要であること
が報告されている（たとえばＳ．Ｐ．ムラカ（Ｍｕｒａ
ｋａ）の「Applications of CoSi₂ to VLSI and ULSI」
Mat. Res. Soc. Symp. Proc.、Vol.320、pp.3-13、1994
年を参照）。

【０００７】他の例では、Ｐｔとシリコン基板との反応
による酸素がケイ化白金に与える影響は、Ｐｔの形態お
よび付着条件に依存することが報告されている（Ｃ．ハ
ーダー（Ｈａｒｄｅｒ）等の「Morphology Dependent P
latinum Silicide Formationin Oxygen Ambients」Phy
s. Stat. Sol. A Vol.146、pp.385-392、1994年）。こ
れらの参考資料に典型的なのは、不完全なケイ化物形成
は酸素混入の望ましくない結果であり、回避すべきこと
であるとみなしている点である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、強誘電材料または常誘電材料などの高誘電率誘
電材料を含むデバイスの製作で使用される電極構造のた
めの新規なタイプの障壁層を提供することである。

【０００９】本発明の他の目的は、シリコンまたはシリ
コン寄与基板上の貴金属を酸素含有雰囲気中でアニール
したときに形成されるケイ化物／貴金属反応前面に形成
されたケイ化物と未反応貴金属との間の反応停止前面に
おける埋込み拡散障壁の使用を教示することである。

【００１０】本発明の他の目的は、開示する埋込み拡散
障壁を、高誘電率誘電材料を含むメモリ・デバイスまた
はキャパシタに組み込む方法および構造を提供すること
である。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、シリコンまた
はシリコン寄与基板上の貴金属を酸素含有雰囲気中でア
ニールしたときに作成されるケイ化物／貴金属反応前面
において形成される、ケイ化物と未反応貴金属との間の
反応停止前面における埋込み拡散障壁の使用を教示す
る。この埋込み拡散障壁は、貴金属が完全に消費される
前にケイ化反応を停止させ、電極面上に未反応のシリコ
ンを含まない貴金属と、導電性基板／ケイ化物界面とを
残す。この埋込み拡散障壁は十分な導電率を有し、無酸
素雰囲気中での形成後アニールに対して安定である。貴
金属を薄い（５０〜１０００Å）層として付着させるこ
とによって、ケイ化物形成（望ましくない表面粗さを生
じさせる可能性がある）を最小限にする。開示するケイ
化物／障壁／貴金属構造は、事前パターン形成された電
極基礎構造上の仕上げ被覆として、または後でより厚い
貴金属を付着させるための下地層として、電極構造内に
組み込むことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の上記およびその他の特
徴、目的、および利点は、以下の本発明の詳細な説明を
図面を参照しながら読んで検討すれば明らかになろう。

【００１３】図１ないし図３に、アニールの前（図
１）、無酸素雰囲気中でのアニールの後（図２）、およ
び酸素含有雰囲気中でのアニールの後（図３）の、シリ
コンまたはシリコン寄与基板２上の貴金属膜の断面図を
示す。図１には、シリコンまたはシリコン寄与基板２上
に付着させた状態の貴金属層１が図示されている。シリ
コン寄与基板２は、たとえばシリコン−ゲルマニウム、
ケイ化物、およびシリコンの三元化合物とすることがで
きる。基板２は、図１ないし図３に図示されているより
もはるかに厚くすることができ、図は一定の拡大率で描
いたものではない。

【００１４】シリコンまたはシリコン寄与基板２上に貴
金属ケイ化物層３を備えた図２のケイ化物構造は、図１
の構造をＡｒやＮ₂などの不活性ガス中でアニールする
ことによって容易に形成される。典型的なアニール温度
と時間は、３００〜７００℃で０．５〜３０分間であ
る。この範囲内での最適アニール条件は、貴金属のタイ
プと厚さとによって決まる。しかし、アニール・ガス中
に酸素（またはＮ₂Ｏなど酸素含有種）が含まれている
か、付着金属中の混入物として含まれていると、貴金属
が完全にケイ化されないうちにこのケイ化反応が遅くな
ったり停止したりすることがある。アニール中に、貴金
属ケイ化物と未反応貴金属の間の反応前面境界に酸素が
堆積し、未反応貴金属がそれ以上消費されるのを妨げる
障壁が形成される。したがって、図１の構造を酸素含有
雰囲気中でアニールすると、未反応貴金属４と、障壁層
５と、貴金属ケイ化物３とを含む、図３の不完全にケイ
化した構造が形成される。図２の構造を形成するのに使
用するものと同じ不活性ガスが、図３の障壁を含む構造
に対してそれ以上作用しないことからわかるように、障
壁層５はいったん形成されるときわめて安定している。

【００１５】図４に、未反応貴金属層４と貴金属ケイ化
物層３との間の拡散障壁５から成る複合層構造の拡大図
を示す。この３層構造は、本発明の「複合層構造」を形
成する。図５に、拡散障壁５が基板と直接接触してい
る、ゼロ厚ケイ化物層の制限のある場合の、シリコンま
たはシリコン寄与基板２上の図４の複合層構造を示す。
このような構造は、基板からシリコンが拡散する前に貴
金属／基板界面に障壁層が形成されると形成することが
できる。

【００１６】その上にこの複合層構造を形成することが
できるシリコンまたはシリコン寄与材料には、ドーピン
グされたポリシリコン、単結晶シリコン、アモルファス
・シリコン、ケイ化タングステン（ＷＳｉ_1-8・3-0）、
ケイ化チタン、ケイ化タンタル、ケイ化コバルト、その
他の任意の導電性ケイ化物、および隣接する貴金属との
ケイ化物を形成することができるその他の任意の材料が
含まれる。これらのシリコンまたはシリコン寄与材料
は、さらに、典型的には１．５ｎｍ以下の厚さの自然酸
化物の層を含めることができる。この複合層構造は、そ
れ自体はケイ化反応にシリコンを寄与させない導電性の
シリコン透過性層の下に付着させた上記のシリコンまた
はシリコン寄与材料のいずれかの上に形成することもで
きる。

【００１７】たとえば、このシリコン透過性層は、シリ
コンが貴金属内に拡散するのを止めるのに十分な厚さで
ないＴｉＮやＴａＮなどの高融点窒化物とすることがで
きる。あるいは、この透過性障壁層は、上に被さってい
る貴金属との反応によって失われたシリコンが、下層の
シリコンまたはシリコン寄与基板からのシリコンによっ
て置き換えられる仕組みによって、複合層形成全体を通
して損なわれずに残るケイ化物とすることもできる。

【００１８】複合層構造に組み込まれる貴金属は、最初
に純貴金属Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏ
ｓ、Ａｕ、Ａｇ、これらの貴金属と貴金属または卑金属
との合金、およびこれらの貴金属または貴金属合金の酸
化物の１つまたは複数の層として配置することができ
る。配置された状態の貴金属の１つの好ましい合金は、
Ｉｒ−Ｐｔであり、これはＰｔ（耐酸化性が比較的高い
貴金属）とＩｒ（耐ケイ化性が比較的高い貴金属）とを
結合させたものである。配置された状態の貴金属の１つ
の好ましい２層組合せは、Ｐｔ（耐酸化性が比較的高い
貴金属）の上部層とＩｒ（耐ケイ化性が比較的高い貴金
属）の下部層である。最初に配置された状態で、上記の
貴金属および合金には付着中に混入する酸素不純物も含
めることができる。たとえば、酸素不純物は、貴金属お
よび合金を酸素含有雰囲気中でスパッタリングすること
によって貴金属および合金内に故意に混入させることが
できる。

【００１９】複合層構造の貴金属ケイ化物は、単一の均
一な化学量組成を有するか、２つ以上の化学量または非
化学量ケイ化物の均質または非均質混合物とすることが
できる。

【００２０】図６ないし図８に、シリコンまたはシリコ
ン寄与領域である領域と、シリコンまたはシリコン寄与
領域ではない領域とを含む基板の、シリコンまたはシリ
コン寄与領域上に、複合層構造をどのように形成するこ
とができるかを示す。図６には、導電性のシリコンまた
はシリコン寄与プラグ領域７とシリコンまたはシリコン
寄与ではない誘電性領域８とから成る基板上に付着させ
た貴金属層６が図示されている。導電プラグ７は誘電層
８に埋め込まれている。プラグ７と誘電層８は、少なく
とも部分的に導電プラグ７と合っている導電領域１０を
有する半導体または絶縁体基板９上に配置されている。
誘電層８はＳｉＯ₂とすることができ、導電プラグ７は
ドーピングされたポリシリコンとすることができる。貴
金属層６は厚くても薄くてもよい。酸素含有雰囲気中で
アニールした後、各プラグ領域の上に図４の複合層構造
が得られる。貴金属層が薄い場合の組み込まれた複合層
構造を図７に示し、貴金属層が厚い場合の組み込まれた
複合層構造を図８に示す。最初に付着させた貴金属６は
基板の誘電領域８の上にそのまま残っていることに留意
されたい。（望ましくない粗さを生じさせることがあ
る）貴金属ケイ化物３の形成は、貴金属を薄い（１００
〜１０００Å）層として付着させることによって最小限
にすることができる。

【００２１】図９および図１０に、イオン・ビーム・エ
ッチングや反応性イオン・エッチングなどのプロセスに
よって図７および図８の構造をパターン形成することに
よって形成された本発明の複合層構造を含む単純な電極
を示す。図９および図１０に示す構造は、それぞれ図７
および図８に示す構造から形成された。この方法は、単
純ではあるが、形成されるケイ化物の量を同時に増やさ
ないと電極の高さを高くすることができないという欠点
がある。ケイ化物の形成は、粗さや応力の原因となり、
したがって最小限にする必要がある。

【００２２】図１１ないし図１４に、複合層構造を含む
電極の一実施形態とその好ましい製作方法を示す。この
方法は、薄い貴金属層で前もって形成された事前に存在
する複合層障壁構造を含む基板上に厚い貴金属層をブラ
ンケット付着させる方法に基づく。図１１に示すように
誘電層８に埋め込まれた導電性のシリコンまたはシリコ
ン寄与プラグ７を含む基板上に、図６のように貴金属層
６を付着させる。酸素含有雰囲気中でアニールして図１
２に示すようにプラグ７の上に複合層構造を形成した
後、図１３に示すように貴金属層１１を付着させる。図
１４に、反応性イオン・エッチングなどのプロセスによ
って貴金属層６および１１をパターン形成した後の完成
した電極構造を示す。貴金属１１は貴金属６と同じもの
でも異なるものでもよい。複合層構造内のケイ化物の厚
さを最小限にするために、貴金属６は一般には比較的薄
く（たとえば１００〜５００Å）する。しかし、貴金属
層６から形成された複合障壁層が貴金属１１がケイ化し
ないように保護する場合は、貴金属１１は比較的厚く
（１０００〜５０００Å）することができる。これは、
たとえば貴金属層６および１１が両方ともＰｔである場
合である。

【００２３】層６がＩｒなどの貴金属で、層１１がＰｔ
などの異なる貴金属である場合は、図１１ないし図１４
の２ステップ方法の変形態様が好ましい。ＩｒとＰｔは
容易に相互拡散するため、ＰｔがＩｒベースの複合層構
造の拡散障壁層に達してその層と破壊的に反応する可能
性がある。この問題は、Ｐｔを付着させる前に、Ｉｒベ
ースの複合層構造の露出Ｉｒ上面を酸化して導電性のＩ
ｒＯ₂の層を形成することによって回避することができ
る。ＩｒＯ₂の形成は複合層の形成に必要な酸素を使用
したアニール中に自然に起こることがあるが、ＩｒＯ₂
層がＰｔ拡散に対する障壁として機能するのに十分な厚
さになるように保証するために、アニール時間を長くす
る必要がある場合がある。たとえば、Ｉｒ／Ｓｉ構造内
に安定した複合層構造を形成するにはＯ₂の大気圧中で
６４０℃で１５秒間のアニールで十分であるが、拡散障
壁として機能するのに十分な厚さのＩｒＯ₂層を形成す
るには同じ条件で２分間のアニールが必要になるであろ
う。この変形態様のプロセスの結果形成された電極構造
を図１５に示す。これは導電性の酸化物層２５があるこ
とを除けば、図１４の電極構造と同じである。ＩｒＯ₂
の場合の導電性貴金属酸化層２５について説明したが、
貴金属酸化物拡散障壁を形成するこの酸化方法は、安定
した導電性酸化物を形成する他の任意の貴金属にも等し
く適切に適用される。

【００２４】図１６ないし図２１に、めっき基層内に含
まれる前もって形成された複合層構造の上に貴金属電極
をスルーマスクめっきする方法に基づく電極の他の実施
形態およびその好ましい製作方法を示す。図１６に示す
ように誘電層８に埋め込まれた導電性シリコンまたはシ
リコン寄与プラグ７を含む基板上に、図６のように薄い
貴金属６を付着させる。次に図１６の構造を酸素含有雰
囲気中でアニールして、プラグ７の上に複合層構造を形
成し、接続された貴金属領域４および６をめっき基層と
して残す。次に図１８に示すように、材料を電着する開
口部が残るようにマスク材料１２を付けてパターン形成
する。マスク材料１２は絶縁性でなければならず、めっ
き剤と化学反応を起こさないものでなければならない。
可能なマスク材料としては有機フォトレジストやダイア
モンド様炭素などが含まれる。図１９に示すように貴金
属を電気めっきした後、図２０に示すようにマスク材料
を除去する。最後に、前にマスク材料で被われていため
っき基層の部分を（イオン・ビーム・エッチングや反応
性イオン・エッチングなどのプロセスによって）除去し
て図１４および図２１の構造を残す。図１８ないし図２
１のめっき方法は、厚い貴金属のエッチングが回避され
るため、図１３および図１４の減法パターン形成方法よ
りは好ましい場合がある。図１１ないし図１４に関連し
て述べたように、貴金属６は酸化面領域または被覆層を
備えて、未反応貴金属６とめっきされた貴金属１３との
間の拡散障壁として機能するようにすることもできる。

【００２５】図２２ないし図３０に、事前パターン形成
された電極基礎構造上の被覆として形成された、本発明
の複合層構造を含む複合スタック電極構造を製作するス
テップを示す。図２２ないし図２６には、パターン形成
された電極基礎構造を形成するステップが図示されてい
る。図２２に示すように、導体領域１０を有する半導体
または絶縁体基板９上にまず誘電層８を付着させる。次
に、図２３に示すように誘電層８内に接触バイア・ホー
ル１４をエッチングする。次に、図２４に示すようにプ
ラグ１５と内部電極基礎構造１６のために導電性シリコ
ンまたはシリコン寄与材料（たとえばドーピングしたポ
リシリコンなど）を付着させ、その後、図２５に示すよ
うにキャッピング層１７を付着させる。キャッピング層
１７は、導電体でも非導電体でもよい。適当なキャッピ
ング層はＳｉＯ₂であろう。次に、キャッピング層１７
と内部電極基礎構造１６を（反応性イオン・エッチング
などのプロセスによって）パターン形成して図２６のよ
うなパターン形成された電極基礎構造を形成する。

【００２６】図２６の電極基礎構造は例として示したに
すぎず、制限的または限定的なものではない。たとえ
ば、キャッピング層１７を多層スタックに置き換えるこ
とによって形成したり、導電プラグ１５を電極基礎構造
１６の材料とは異なる材料で形成したりすることもでき
る。しかし、パターン形成された電極基礎構造は、接触
プラグ１５と電気的に接触した少なくとも１つの外部シ
リコン面または外部シリコン寄与面を備えていなければ
ならない。

【００２７】図２６の事前パターン形成された電極基礎
構造上の被覆として複合層構造を形成するステップを、
図２７ないし図２９に示す。貴金属層１８を共形に付着
させて図２７の構造を形成する。次にこの構造を酸素含
有雰囲気中でアニールして図２８の構造を形成し、複合
貴金属／障壁／ケイ化物層構造１９を組み込む。（たと
えばイオン・ビーム・エッチングや反応性イオン・エッ
チングなどのプロセスによる）異方性側壁スペーサ・エ
ッチングによって、図２９に示すような完成した複合ス
タック電極構造を残して元の貴金属の水平部分を除去す
る。図２９の構造は、図２７の構造に対して異方性側壁
スペーサ・エッチングを行って図３０の構造を形成し、
次に酸素含有雰囲気中でアニールして図２９の完成した
複合スタック電極構造を形成することによっても形成す
ることができる。

【００２８】図３１ないし図３６に、本発明の複合層構
造によって被覆して複合スタック電極構造の他の実施形
態を形成することができる、他のスタック電極基礎構造
を形成するステップを示す。図３１に、電極層８とディ
スポーザブル層２０を付着させた後の導体領域１０を有
する半導体または絶縁体基板９を示す。ディスポーザブ
ル層２０と誘電層８の材料は、同じでも異なっていても
よい。層８と２０の間に追加の層（図示せず）を任意選
択でエッチング・ストップとして使用することができ
る。図３２に、二重ダマシン・パターン形成を行って
「さら穴」キャビティ２１を形成した後の層２０および
８を示す。図３３に示すようにキャビティ２１に導電性
シリコンまたはシリコン寄与材料２２を満たし、化学機
械研磨などのプロセスによって平坦化して図３４の構造
を形成する。材料２２は、たとえばドーピングしたポリ
シリコンまたケイ化タングステンとすることができる。
次に層２０をリセスさせて層２２の上面を露出させ、図
３５のスタック電極基礎構造を形成する。前に図２７な
いし図３０に示したように処理を進めて、スタック電極
基礎構造上に貴金属１８の薄い層を付着させる。次に貴
金属１８をアニールし、異方性側壁スペーサ・エッチン
グを行い（または別法として異方性側壁スペーサ・エッ
チングを行ってからアニールし）、複合障壁層構造１９
を含む図３６の完成した複合スタック電極構造を形成す
る。

【００２９】図３７ないし図４６に、複合層構造１９を
含む複合スタック電極構造の他の実施形態を製作する他
の１組のステップを示す。図３７に、二重ダマシン・パ
ターン形成してさら穴キャビティ２１を形成した後の図
３２の層２０および８を示す。ディスポーザブル層２０
とキャビティ２１を共形に付着させて貴金属２３の薄い
層で被覆する。図３９ないし図４２に、この構造を完成
させて図４２の複合スタック電極を製作する一方法を示
す。まず、導電性シリコンまたはシリコン寄与材料２２
を付着させ、化学機械研磨などのプロセスによって平坦
化し、図３９の構造を形成する。材料２２は、たとえば
ドーピングしたポリシリコンまたはケイ化タングステン
とすることができる。次に、貴金属層２３の露出した水
平部分を、反応性イオン・エッチングなどのプロセスに
よって除去し、図４０の構造を形成する。次に、層２０
をリセスさせて図４１の構造を形成し、それを酸素含有
雰囲気中でアニールし、複合障壁層構造１９を含む図４
２の完成した複合電極構造を形成する。この方法には、
先に付着させた貴金属層の上に複合障壁層構造に寄与す
るシリコンまたはシリコン寄与材料を付着させるという
特徴がある。これは、前もって付着させたシリコンまた
はシリコン寄与材料の上に貴金属層を付着させる、前記
で示した方法とは異なる。

【００３０】図４３ないし図４６に、図３８の構造を完
成させて図４６の複合スタック電極構造を製作する他の
方法を示す。図４３には、貴金属層２３の異方性側壁ス
ペーサ・エッチングを行った後の図３８の構造を示す。
この後、導電性シリコンまたはシリコン寄与材料２２を
付着させ、化学機械研磨などのプロセスによって平坦化
して図４４の構造を形成する。材料２２は、たとえばド
ーピングしたポリシリコンやケイ化タングステンとする
ことができる。次に層２０をリセスさせて図４５の構造
を形成し、それを酸素含有雰囲気中でアニールして、複
合障壁層構造１９を含む図４６の完成した複合電極構造
を形成する。図３７ないし図４２の方法と図４３ないし
図４６の方法のいずれでも、ディスポーザブル層２０は
アニール・ステップの前に図４１および図４５に示すよ
うに除去して、下に障壁層が形成される貴金属面に酸素
が届きやすくすることが好ましい。

【００３１】図６ないし図４６に示す電極を使用して、
高誘電率誘電体または強誘電材料を含むキャパシタまた
は強誘電メモリ要素を製作することができる。高誘電率
誘電体の例としては、チタン酸バリウムストロンチウム
やチタン酸鉛ランタンなどがある。強誘電材料の例とし
ては、チタン酸鉛ジルコニウム（ＰＺＴ）やチタン酸バ
リウムなどがある。

【００３２】図４７は各キャパシタに本明細書で開示の
障壁層を組み込んだキャパシタ・アレイ１１８の断面図
で、図４８はその上面図であり、そのようなキャパシタ
・アレイ１１８を使用してＤＲＡＭまたはＦＲＡＭ１２
２を形成する様子を示したものである。キャパシタ１２
０には、下部電極構成層４および１１と、高誘電率誘電
体３０と、プレート電極４０とを含む、図１４の下部電
極構造が組み込まれている。下部電極層４と１１は、障
壁層５と、貴金属ケイ化物３と、プラグ７とを介して基
板９内の拡散領域１０に接続する。ビット線６５とキャ
パシタ１２０との間をビット線接触領域６０と拡散領域
１０とを介して伝達装置８０によって電荷が伝達され
る。

【００３３】伝達装置８０は、それぞれの拡散領域１０
がソースとドレインを形成し、二酸化シリコン５０がワ
ード線９０の下のゲート誘電体を形成するＭＯＳ電界効
果トランジスタ（ＦＥＴ）とすることができる。伝達装
置８０のゲート・スタックにはワード線９０と、ゲート
酸化物層５０と、絶縁側壁スペーサ５２とが含まれる。

【００３４】ワード線９０は、導体５４とケイ化物５６
とから成る。拡散領域１０と共に隣接する伝達装置８０
は互いに分離領域７０によって分離されている。

【００３５】図２１、図２９、図３０、図３６、および
図４６の構造に対応する下部電極を有するキャパシタを
使用して同様のＤＲＡＭおよびＦＲＡＭも製作すること
ができる。

【００３６】図４の複合層構造の２つの例は、ＷＳｉ
_2.8のシリコン寄与層上のＰｔと、単結晶シリコンのシ
リコン基板上のＩｒである。Ｐｔ（２００Å）／ＷＳｉ
_2.8およびＩｒ（２００Å）／Ｓｉのサンプルを酸素中
で１０秒ないし６分間アニールした。酸素アニール後に
残ったＩｒとＰｔは、その後で無酸素窒素中で６４０℃
で６分間アニールした後でも残った。このアニールは、
普通ならＩｒまたはＰｔを完全にケイ化物に変換してし
まうアニールである。このことは、酸素を多く含む埋込
み障壁層がきわめて安定していることを示している。複
合層構造を形成する温度は、誘電体の付着および処理の
最高温度より低くても、高くても、同じであってもよ
い。しかし、複合層形成温度よりもはるかに高い温度に
さらされると複合層構造の安定性が損なわれる可能性が
ある。

【００３７】以上、ＤＲＡＭおよびＦＲＡＭキャパシタ
を製作するために高誘電率材料の付着および処理に必要
な温度におけるようなシリコン拡散に対する障壁として
機能する酸素含有量の多い障壁層を含む複合層構造につ
いて説明したが、当業者なら、本発明の広い範囲から逸
脱することなく変更や変形を加えることが可能なことが
わかるであろう。本発明は、特許請求の範囲によっての
み限定されるべきである。

【００３８】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。

【００３９】（１）貴金属ケイ化物と、貴金属と、前記
貴金属と前記貴金属ケイ化物との間の酸素を多量に含有
する障壁層とを含み、前記酸素を多量に含有する障壁層
が、シリコン拡散に対する障壁として機能し、前記貴金
属の付着の後に形成される、複合層構造。（２）前記貴金属ケイ化物が、シリコン、シリコン−ゲ
ルマニウム、ケイ化物、およびシリコンの三元化合物か
ら成るグループから選択された導電性材料を含む基板上
に付着させた層である、上記（１）に記載の複合層構
造。（３）前記貴金属ケイ化物が基板の第１の導電領域上に
付着させた層であり、前記基板が、シリコン、シリコン
−ゲルマニウム、ケイ化物、およびシリコンの三元化合
物から成るグループから選択された材料の前記第１の導
電領域と、絶縁体の第２の領域とを含む表面を有する、
上記（１）に記載の複合層構造。（４）前記貴金属ケイ化物が約２ないし５００ｎｍの範
囲の厚さを有する、上記（１）に記載の複合層構造。（５）前記貴金属ケイ化物が２ｎｍ未満の厚さを有し、
前記酸素を多量に含有する障壁層が前記貴金属と前記基
板の前記導電領域との間にある、上記（３）に記載の複
合層構造。（６）前記貴金属が電極構造の外面を形成する、上記
（１）に記載の複合層構造。（７）前記貴金属が第１の層を形成し、前記第１の層の
上面上に付着させた第２の貴金属の第２の層をさらに含
む、上記（６）に記載の複合層構造。（８）前記第２の貴金属が、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｒｅ、
Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、これらの金属と貴金属
または卑金属との合金、これらの金属の成層組合せ、こ
れらの貴金属の酸化物、および貴金属合金の酸化物から
成るグループから選択される、上記（７）に記載の複合
層構造。（９）前記貴金属が、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｒｈ、
Ｐｄ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、これらの貴金属と貴金属また
は卑金属との合金、およびこれらの貴金属または貴金属
合金の酸化物から成るグループから選択される、上記
（１）に記載の複合層構造。（１０）前記貴金属が酸素不純物を含む、上記（１）に
記載の複合層構造。（１１）前記貴金属が、前記貴金属の付着中に混入され
た酸素不純物を含む、上記（１）に記載の複合層構造。（１２）前記貴金属が、イオン注入によって混入された
酸素不純物を含む、上記（１）に記載の複合層構造。（１３）前記貴金属ケイ化物と接触する導電材料の基板
をさらに含み、前記基板がドーピングされたポリシリコ
ン、単結晶シリコン、アモルファス・シリコン、多結晶
シリコン−ゲルマニウム、単結晶シリコン−ゲルマニウ
ム、アモルファス・シリコン−ゲルマニウム、ケイ化タ
ングステン（ＷＳｉ_{1_8・3_0}）、およびケイ化コバルト
から成るグループから選択される、上記（１）に記載の
複合層構造。（１４）前記導電基板がその表面上に１．５ｎｍ未満の
厚さの酸化物の層をさらに含む、上記（１３）に記載の
複合層構造。（１５）それ自体はシリコンを前記貴金属のケイ化反応
に寄与させない導電性のシリコン透過性層をさらに含
み、前記シリコン透過性層が前記基板の導電領域と前記
貴金属ケイ化物との間に付着した、上記（２）に記載の
複合層構造。（１６）シリコン、シリコン−ゲルマニウム、ケイ化
物、およびシリコンの三元化合物から成るグループから
選択された導電材料の少なくとも１つの外面を含む電極
基礎構造と、前記電極基礎構造外面に付着させた貴金属
ケイ化物と、前記貴金属ケイ化物面上に付着させ、前記
複合電極構造の外面を形成する貴金属と、前記貴金属と
前記貴金属ケイ化物との間の酸素を多量に含有する障壁
層とを含み、前記酸素を多量に含有する障壁層が、シリ
コン拡散に対する障壁として機能し、前記貴金属の付着
の後に形成される、複合電極構造。（１７）シリコン、シリコン−ゲルマニウム、ケイ化
物、およびシリコンの三元化合物から成るグループから
選択された導電基板と、貴金属と、前記貴金属と前記導
電基板との間の酸素を多量に含有する障壁層とを含み、
前記酸素を多量に含有する障壁層が、シリコン拡散に対
する障壁として機能し、前記貴金属の付着の後に形成さ
れる、複合層構造。（１８）前記構造が、シリコン、シリコン−ゲルマニウ
ム、ケイ化物、およびシリコンの三元化合物から成るグ
ループから選択された導電材料の少なくとも１つの外面
を含む事前パターン形成された電極基礎構造上の被覆と
して形成される、上記（１７）に記載の複合層構造。（１９）シリコン、シリコン−ゲルマニウム、ケイ化
物、およびシリコンの三元化合物から成るグループから
選択された材料の導電領域を有する基板と、貴金属と、
前記貴金属と前記導電領域との間の酸素を多量に含有す
る障壁層とを含み、前記酸素を多量に含有する障壁層が
シリコン拡散に対する障壁として機能し、前記貴金属の
付着の後に形成される、複合層構造。（２０）前記貴金属が電極構造の外面を形成する、上記
（１９）に記載の複合層構造。（２１）前記貴金属が第１の層を形成し、前記第１の層
の上面上に付着させた第２の貴金属の第２の層をさらに
含む、上記（２０）に記載の複合層構造。（２２）シリコン、シリコン−ゲルマニウム、ケイ化
物、およびシリコンの三元化合物から成るグループから
選択された導電材料を含む基板を選択するステップと、
前記基板上に５０ないし１０００Åの範囲の厚さを有す
る第１の貴金属の薄い層を付着させるステップと、前記
貴金属および前記基板を酸素含有雰囲気中で加熱し、貴
金属ケイ化物と、前記貴金属と前記貴金属ケイ化物との
界面における酸素を多量に含有する障壁層とを形成する
ステップとを含む、電極を形成する方法。（２３）まず、シリコン、シリコン−ゲルマニウム、ケ
イ化物、およびシリコンの三元化合物から成るグループ
から選択された少なくとも１つの材料を含み、誘電体内
に埋め込まれた導電性接触プラグを前記基板内に形成す
るステップと、前記加熱ステップの後に、５ないし１０
００ｎｍの範囲の厚さを有する第２の貴金属の層を付着
させるステップと、前記第１および第２の貴金属をパタ
ーン形成して電極を形成するステップとをさらに含む、
上記（２２）に記載の方法。（２４）前記第１の貴金属の上面を酸化させるステップ
と、第２の貴金属を付着させるステップとをさらに含
む、上記（２２）に記載の方法。（２５）前記第１の貴金属を酸化させる前記ステップ
が、Ｉｒを酸化させて、拡散障壁として機能するのに十
分な厚さのＩｒＯ₂の層を形成するステップを含む、上
記（２２）に記載の方法。（２６）第２の貴金属を付着させる前記ステップがＰｔ
を付着させるステップを含む、上記（２５）に記載の方
法。（２７）誘電体内に埋め込まれ、シリコン、シリコン−
ゲルマニウム、ケイ化物、およびシリコンの三元化合物
から成るグループから選択された材料を含む導電性接触
プラグを含む基板上に電極を形成する方法であって、前
記基板上に第１の貴金属の薄い層を付着させるステップ
と、前記貴金属と前記基板を酸素含有雰囲気中で加熱し
て前記貴金属と前記埋め込まれた接触プラグとを部分的
に反応させるステップと、マスク層を加え、パターン形
成するステップと、未反応貴金属をめっき基層として使
用して前記マスクを通して電気めっきするステップと、
前記マスクを除去するステップと、前記露出しためっき
基層を除去するステップとを含む方法。（２８）前記第１の貴金属の上面を酸化させるステップ
をさらに含み、電気めっきする前記ステップが第２の貴
金属を付着させるステップを含む、上記（２７）に記載
の方法。（２９）前記第１の貴金属を酸化させる前記ステップ
が、Ｉｒを酸化させて、拡散障壁として機能するのに十
分な厚さのＩｒＯ₂の層を形成するステップを含む、上
記（２７）に記載の方法。（３０）第２の貴金属を付着させる前記ステップがＰｔ
を付着させるステップを含む、上記（２９）に記載の方
法。（３１）非反応性基板面上に貴金属を付着させるステッ
プと、前記貴金属の上に、シリコン、シリコン−ゲルマ
ニウム、ケイ化物、およびシリコンの三元化合物から成
るグループから選択した第２の導電材料を付着させるス
テップと、酸素含有雰囲気中で加熱して前記貴金属を前
記第２の導電材料と部分的に反応させるステップとを含
む、複合層構造を形成する方法。（３２）シリコン、シリコン−ゲルマニウム、ケイ化
物、およびシリコンの三元化合物から成るグループから
選択した材料の導電性領域を含む基板上に、約５ないし
１００ｎｍの範囲の厚さを有する第１の貴金属の層を付
着させるステップと、前記貴金属と前記基板を酸素含有
雰囲気中で加熱して、前記貴金属を基板の前記導電領域
と部分的に反応させるステップとを含む、複合層構造を
形成する方法。（３３）加熱する前記ステップの前に、前記貴金属の層
をパターン形成して電極を形成するステップをさらに含
む、上記（３２）に記載の方法。（３４）加熱する前記ステップの後に、前記貴金属の層
をパターン形成して電極を形成するステップをさらに含
む、上記（３３）に記載の方法。（３５）前記第１の貴金属の上に５ないし１０００ｎｍ
の範囲の厚さを有する第２の貴金属の層を付着させるス
テップと、前記第１および第２の貴金属をパターン形成
して電極を形成するステップとをさらに含む、上記（３
２）に記載の方法。（３６）マスク層を加え、パターン形成するステップ
と、未反応貴金属をめっき基層として使用し、前記マス
クを通して第２の貴金属を電気めっきするステップと、
前記マスクを除去するステップと、前記露出しためっき
基層を除去するステップとをさらに含む、上記（３２）
に記載の方法。（３７）シリコン、シリコン−ゲルマニウム、ケイ化
物、およびシリコンの三元化合物から成るグループから
選択された第１の導電材料の層を、実質的に平坦な非反
応性基板上に付着させるステップと、前記第１の導電材
料上にキャップ材料の層を付着させるステップと、前記
キャップ材料と第１の導電材料をパターン形成して電極
基礎構造を形成するステップと、前記電極基礎構造上と
前記基板の露出した水平領域上に第１の貴金属の層を共
形に付着させるステップと、異方性側壁スペーサ・エッ
チングによって前記第１の貴金属層の水平部分を除去す
るステップと、その結果の構造を酸素含有雰囲気中で加
熱して、前記第１の貴金属を電極基礎構造の前記第１の
導電材料と部分的に反応させるステップとを含む、複合
電極構造を形成する方法。（３８）前記第１の貴金属の前記水平部分を除去する前
記ステップが、加熱する前記ステップの後で行われる、
上記（３７）に記載の方法。（３９）基板層内に埋込みキャビティを形成するステッ
プと、前記基板の表面上に貴金属の層を共形に付着させ
て貴金属層で内張りされたキャビティを形成するステッ
プと、シリコン、シリコン−ゲルマニウム、ケイ化物、
シリコンの三元化合物から成るグループから選択された
導電性電極基礎構造材料で前記キャビティを満たすステ
ップと、前記基板層をリセスさせて前記貴金属層の所望
の部分を露出させるステップと、その結果得られる構造
を酸素含有雰囲気中で加熱して、前記貴金属を電極基礎
構造の導電材料と部分的に反応させるステップとを含
む、複合電極構造を形成する方法。（４０）貴金属ケイ化物と、貴金属と、前記貴金属と前
記貴金属ケイ化物との界面における酸素を多量に含有す
る層とを含み、前記酸素を多量に含有する層が、シリコ
ン拡散に対する障壁として機能し、基板表面上に貴金属
の層を付着させるステップと、シリコン、シリコン−ゲ
ルマニウム、ケイ化物、およびシリコンの三元化合物か
ら成るグループから選択された材料を、前記貴金属層の
一部または全部に付着させるステップと、酸素含有雰囲
気中で加熱するステップとによって形成される、複合層
構造。（４１）貴金属ケイ化物を含む第１の電極と、貴金属
と、シリコン拡散に対する障壁として機能する、前記貴
金属と前記貴金属ケイ化物との間の酸素を多量に含有す
る障壁層と、前記第１の電極の前記貴金属に隣接する、
２０を超える誘電率を有する高誘電率材料と、前記高誘
電率材料に隣接する第２の電極とを含む、キャパシタ。（４２）前記貴金属が第１の層を形成し、前記第１の層
の上面上に付着させた第２の貴金属の第２の層をさらに
含む、上記（４１）に記載のキャパシタ。（４３）シリコン、シリコン−ゲルマニウム、ケイ化
物、およびシリコンの三元化合物から成るグループから
選択された導電材料の少なくとも１つの外面を含む電極
基礎構造と、前記電極基礎構造外面上に付着させた貴金
属ケイ化物と、前記貴金属ケイ化物上に付着し、前記複
合電極構造の外面を形成する貴金属と、シリコン拡散に
対する障壁として機能し、前記貴金属の付着の後に形成
される、前記貴金属と前記貴金属ケイ化物との間の酸素
を多量に含有する障壁層と、前記第１の電極の前記貴金
属に隣接する、２０を超える誘電率を有する高誘電率材
料と、前記高誘電率材料に隣接する第２の電極とを含
む、キャパシタ。（４４）前記貴金属が第１の層を形成し、前記第１の層
の上面上に付着させた第２の貴金属の第２の層をさらに
含む、上記（４３）に記載のキャパシタ。（４５）シリコン、シリコン−ゲルマニウム、ケイ化
物、およびシリコンの三元化合物から成るグループから
選択された導電材料の少なくとも１つの外面を含む電極
基礎構造と、前記電極基礎構造外面上に付着させた貴金
属ケイ化物と、前記複合電極構造の外面を形成する貴金
属と、シリコン拡散に対する障壁として機能し、前記貴
金属の付着の後に形成される、前記貴金属と前記貴金属
ケイ化物との間の酸素を多量に含有する障壁層と、前記
第１の電極の前記貴金属に隣接する強誘電材料と、前記
強誘電材料に隣接する第２の電極とを含む、強誘電メモ
リ要素。（４６）貴金属ケイ化物を含む第１の電極と、貴金属
と、シリコン拡散に対する障壁として機能する、前記貴
金属と前記貴金属ケイ化物との間の酸素を多量に含有す
る層と、前記第１の電極の前記貴金属に隣接する強誘電
材料と、前記強誘電材料に隣接する第２の電極とを含
む、強誘電メモリ要素。

【図面の簡単な説明】

【図１】アニール前のシリコンまたはシリコン寄与基板
上の貴金属膜を示す断面図である。

【図２】無酸素雰囲気中でのアニール後のシリコンまた
はシリコン寄与基板上の貴金属膜を示す断面図である。

【図３】酸素含有雰囲気中でのアニール後のシリコンま
たはシリコン寄与基板上の貴金属膜を示す断面図であ
る。

【図４】未反応貴金属層と貴金属ケイ化物層との間に形
成された拡散障壁から成る複合層構造の拡大図である。

【図５】ゼロ厚ケイ化物層の制限のある場合の図４の構
造を示す図である。

【図６】シリコンまたはシリコン寄与領域とシリコンま
たはシリコン寄与領域ではない領域を含む基板のシリコ
ンまたはシリコン寄与領域上に形成された複合層構造を
形成するステップを示す図である。

【図７】シリコンまたはシリコン寄与領域とシリコンま
たはシリコン寄与領域ではない領域を含む基板のシリコ
ンまたはシリコン寄与領域上に形成された複合層構造を
形成するステップを示す図である。

【図８】シリコンまたはシリコン寄与領域とシリコンま
たはシリコン寄与領域ではない領域を含む基板のシリコ
ンまたはシリコン寄与領域上に形成された複合層構造を
形成するステップを示す図である。

【図９】図７の構造をパターン形成することによって形
成された、本発明の複合層構造を含む単純な電極を示す
図である。

【図１０】図８の構造をパターン形成することによって
形成された、本発明の複合層構造を含む単純な電極を示
す図である。

【図１１】前に形成された複合層構造の上の厚い貴金属
層のブランケット付着に基づく電極を製作する好ましい
２ステップ方法の一実施形態を示す図である。

【図１２】前に形成された複合層構造の上の厚い貴金属
層のブランケット付着に基づく電極を製作する好ましい
２ステップ方法の一実施形態を示す図である。

【図１３】前に形成された複合層構造の上の厚い貴金属
層のブランケット付着に基づいて電極を製作する好まし
い２ステップ方法の一実施形態を示す図である。

【図１４】前に形成された複合層構造の上の厚い貴金属
層のブランケット付着に基づいて電極を製作する好まし
い２ステップ方法の一実施形態を示す図である。

【図１５】好ましい２ステップ方法の変形態様によって
形成された構造を示す図である。

【図１６】前に形成された複合層構造の上に貴金属電極
を形成するためのスルーマスクめっきに基づいて電極を
製作する好ましい２ステップ方法の他の実施形態を示す
図である。

【図１７】前に形成された複合層構造の上に貴金属電極
を形成するためのスルーマスクめっきに基づいて電極を
製作する好ましい２ステップ方法の他の実施形態を示す
図である。

【図１８】前に形成された複合層構造の上に貴金属電極
を形成するためのスルーマスクめっきに基づいて電極を
製作する好ましい２ステップ方法の他の実施形態を示す
図である。

【図１９】前に形成された複合層構造の上に貴金属電極
を形成するためのスルーマスクめっきに基づいて電極を
製作する好ましい２ステップ方法の他の実施形態を示す
図である。

【図２０】前に形成された複合層構造の上に貴金属電極
を形成するためのスルーマスクめっきに基づいて電極を
製作する好ましい２ステップ方法の他の実施形態を示す
図である。

【図２１】前に形成された複合層構造の上に貴金属電極
を形成するためのスルーマスクめっきに基づいて電極を
製作する好ましい２ステップ方法の他の実施形態を示す
図である。

【図２２】事前パターン形成された電極基礎構造上の被
覆として形成された本発明の複合層構造を含む複合スタ
ック電極構造を製作するステップを示す図である。

【図２３】事前パターン形成された電極基礎構造上の被
覆として形成された本発明の複合層構造を含む複合スタ
ック電極構造を製作するステップを示す図である。

【図２４】事前パターン形成された電極基礎構造上の被
覆として形成された本発明の複合層構造を含む複合スタ
ック電極構造を製作するステップを示す図である。

【図２５】事前パターン形成された電極基礎構造上の被
覆として形成された本発明の複合層構造を含む複合スタ
ック電極構造を製作するステップを示す図である。

【図２６】事前パターン形成された電極基礎構造上の被
覆として形成された本発明の複合層構造を含む複合スタ
ック電極構造を製作するステップを示す図である。

【図２７】事前パターン形成された電極基礎構造上の被
覆として形成された本発明の複合層構造を含む複合スタ
ック電極構造を製作するステップを示す図である。

【図２８】事前パターン形成された電極基礎構造上の被
覆として形成された本発明の複合層構造を含む複合スタ
ック電極構造を製作するステップを示す図である。

【図２９】事前パターン形成された電極基礎構造上の被
覆として形成された本発明の複合層構造を含む複合スタ
ック電極構造を製作するステップを示す図である。

【図３０】事前パターン形成された電極基礎構造上の被
覆として形成された本発明の複合層構造を含む複合スタ
ック電極構造を製作するステップを示す図である。

【図３１】複合スタック電極構造の他の実施形態を形成
するための本発明の複合層構造によって被覆することも
できる代替スタック電極基礎構造を形成するステップを
示す図である。

【図３２】複合スタック電極構造の他の実施形態を形成
するための本発明の複合層構造によって被覆することも
できる代替スタック電極基礎構造を形成するステップを
示す図である。

【図３３】複合スタック電極構造の他の実施形態を形成
するための本発明の複合層構造によって被覆することも
できる代替スタック電極基礎構造を形成するステップを
示す図である。

【図３４】複合スタック電極構造の他の実施形態を形成
するための本発明の複合層構造によって被覆することも
できる代替スタック電極基礎構造を形成するステップを
示す図である。

【図３５】複合スタック電極構造の他の実施形態を形成
するための本発明の複合層構造によって被覆することも
できる代替スタック電極基礎構造を形成するステップを
示す図である。

【図３６】複合スタック電極構造の他の実施形態を形成
するための本発明の複合層構造によって被覆することも
できる代替スタック電極基礎構造を形成するステップを
示す図である。

【図３７】本発明の複合層を含む複合スタック電極構造
の他の実施形態を製作する他の１組のステップを示す図
である。

【図３８】本発明の複合層を含む複合スタック電極構造
の他の実施形態を製作する他の１組のステップを示す図
である。

【図３９】本発明の複合層を含む複合スタック電極構造
の他の実施形態を製作する他の１組のステップを示す図
である。

【図４０】本発明の複合層を含む複合スタック電極構造
の他の実施形態を製作する他の１組のステップを示す図
である。

【図４１】本発明の複合層を含む複合スタック電極構造
の他の実施形態を製作する他の１組のステップを示す図
である。

【図４２】本発明の複合層を含む複合スタック電極構造
の他の実施形態を製作する他の１組のステップを示す図
である。

【図４３】本発明の複合層を含む複合スタック電極構造
の他の実施形態を製作する他の１組のステップを示す図
である。

【図４４】本発明の複合層を含む複合スタック電極構造
の他の実施形態を製作する他の１組のステップを示す図
である。

【図４５】本発明の複合層を含む複合スタック電極構造
の他の実施形態を製作する他の１組のステップを示す図
である。

【図４６】本発明の複合層を含む複合スタック電極構造
の他の実施形態を製作する他の１組のステップを示す図
である。

【図４７】本明細書で開示の障壁層を組み込んだキャパ
シタのアレイの断面図で、ＤＲＡＭまたはＦＲＡＭでキ
ャパシタ・アレイをどのように使用することができるか
を示す図である。

【図４８】本明細書で開示の障壁層を組み込んだキャパ
シタのアレイの上面図で、ＤＲＡＭまたはＦＲＡＭでキ
ャパシタ・アレイをどのように使用することができるか
を示す図である。

【符号の説明】

３貴金属ケイ化物層４下部電極層５障壁層７プラグ８誘電層９基板１０拡散領域１１下部電極層３０高誘電率誘電体４０プレート電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者デイビッド・エドワード・コテッキアメリカ合衆国12533 ニューヨーク州ホープウェル・ジャンクションシルヴァン・ロード 37 (72)発明者キャサリン・リン・センガーアメリカ合衆国10562 ニューヨーク州オシニングアンダーヒル・ロード 115 (56)参考文献特開平８−274270（ＪＰ，Ａ) 特開平７−302888（ＪＰ，Ａ) 特開平８−51165（ＪＰ，Ａ) 特開平８−64786（ＪＰ，Ａ) 特開平９−17972（ＪＰ，Ａ) 特開平５−206135（ＪＰ，Ａ) 特開平２−130830（ＪＰ，Ａ) 特開昭47−23168（ＪＰ，Ａ) 特開平10−199970（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/8242 H01L 27/105 H01L 27/108

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】シリコン、シリコン−ゲルマニウム、ケイ
化物、およびシリコンの三元化合物から成るグループか
ら選択された導電材料を含む基板を選択するステップ
と、前記基板上に５ないし１００ｎｍの範囲の厚さを有する
第１の貴金属の薄い層を酸素含有雰囲気中でスパッタリ
ングすることによって付着させるとともに、前記貴金属
に酸素不純物を混入させるステップと、前記貴金属および前記基板を酸素含有雰囲気中で加熱
し、貴金属ケイ化物と、前記貴金属と前記貴金属ケイ化
物との界面における酸素を多量に含有する障壁層とを形
成するステップとを含む、電極を形成する方法。
【請求項２】シリコン、シリコン−ゲルマニウム、ケイ
化物、およびシリコンの三元化合物から成るグループか
ら選択された少なくとも１つの材料を含み、誘電体内に
埋め込まれた導電性接触プラグを前記基板内に形成する
ステップと、前記加熱ステップの後に、５ないし１０００ｎｍの範囲
の厚さを有する第２の貴金属の層を付着させるステップ
と、前記第１および第２の貴金属をパターン形成して電極を
形成するステップとをさらに含む、請求項１に記載の方
法。
【請求項３】前記第１の貴金属の上面を酸化させるステ
ップと、第２の貴金属を付着させるステップとをさらに
含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】前記第１の貴金属を酸化させる前記ステッ
プが、Ｉｒを酸化させて、拡散障壁として機能するのに
十分な厚さのＩｒＯ₂の層を形成するステップを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項５】第２の貴金属を付着させる前記ステップが
Ｐｔを付着させるステップを含む、請求項４に記載の方
法。
【請求項６】誘電体内に埋め込まれ、シリコン、シリコ
ン−ゲルマニウム、ケイ化物、およびシリコンの三元化
合物から成るグループから選択された材料を含む導電性
接触プラグを含む基板上に電極を形成する方法であっ
て、前記基板上に５ないし１００ｎｍの範囲の厚さを有する
第１の貴金属の薄い層を酸素含有雰囲気中でスパッタリ
ングすることによって付着させるとともに、前記貴金属
に酸素不純物を混入させるステップと、前記貴金属と前記基板を酸素含有雰囲気中で加熱して前
記貴金属と前記埋め込まれた接触プラグとを部分的に反
応させるステップと、マスク層を加え、パターン形成するステップと、未反応貴金属をめっき基層として使用して前記マスクを
通して電気めっきするステップと、前記マスクを除去するステップと、前記露出しためっき基層を除去するステップとを含む方
法。
【請求項７】前記第１の貴金属の上面を酸化させるステ
ップをさらに含み、電気めっきする前記ステップが第２
の貴金属を付着させるステップを含む、請求項６に記載
の方法。
【請求項８】前記第１の貴金属を酸化させる前記ステッ
プが、Ｉｒを酸化させて、拡散障壁として機能するのに
十分な厚さのＩｒＯ₂の層を形成するステップを含む、
請求項６に記載の方法。
【請求項９】第２の貴金属を付着させる前記ステップが
Ｐｔを付着させるステップを含む、請求項８に記載の方
法。
【請求項１０】非反応性基板面上に５ないし１００ｎｍ
の範囲の厚さを有する貴金属を付着させるとともに、前
記貴金属に酸素不純物を混入させるステップと、前記貴金属の上に、シリコン、シリコン−ゲルマニウ
ム、ケイ化物、およびシリコンの三元化合物から成るグ
ループから選択した第２の導電材料を付着させるステッ
プと、酸素含有雰囲気中で加熱して前記貴金属を前記第２の導
電材料と部分的に反応させるステップとを含む、複合層
構造を形成する方法。
【請求項１１】シリコン、シリコン−ゲルマニウム、ケ
イ化物、およびシリコンの三元化合物から成るグループ
から選択した材料の導電性領域を含む基板上に、５ない
し１００ｎｍの範囲の厚さを有する第１の貴金属の層を
酸素含有雰囲気中でスパッタリングすることによって付
着させるとともに、前記貴金属に酸素不純物を混入させ
るステップと、前記貴金属と前記基板を酸素含有雰囲気中で加熱して、
前記貴金属を基板の前記導電領域と部分的に反応させる
ステップとを含む、複合層構造を形成する方法。
【請求項１２】加熱する前記ステップの前に、前記貴金
属の層をパターン形成して電極を形成するステップをさ
らに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】加熱する前記ステップの後に、前記貴金
属の層をパターン形成して電極を形成するステップをさ
らに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】前記第１の貴金属の上に５ないし１００
０ｎｍの範囲の厚さを有する第２の貴金属の層を付着さ
せるステップと、前記第１および第２の貴金属をパターン形成して電極を
形成するステップとをさらに含む、請求項１１に記載の
方法。
【請求項１５】マスク層を加え、パターン形成するステ
ップと、未反応貴金属をめっき基層として使用し、前記マスクを
通して第２の貴金属を電気めっきするステップと、前記マスクを除去するステップと、前記露出しためっき基層を除去するステップとをさらに
含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】シリコン、シリコン−ゲルマニウム、ケ
イ化物、およびシリコンの三元化合物から成るグループ
から選択された第１の導電材料の層を、実質的に平坦な
非反応性基板上に付着させるステップと、前記第１の導電材料上にキャップ材料の層を付着させる
ステップと、前記キャップ材料と第１の導電材料をパターン形成して
電極基礎構造を形成するステップと、前記電極基礎構造上と前記基板の露出した水平領域上に
５ないし１００ｎｍの範囲の厚さを有する第１の貴金属
の層を酸素含有雰囲気中でスパッタリングすることによ
って共形に付着させるとともに、前記貴金属に酸素不純
物を混入させるステップと、異方性側壁スペーサ・エッチングによって前記第１の貴
金属層の水平部分を除去するステップと、その結果の構造を酸素含有雰囲気中で加熱して、前記第
１の貴金属を電極基礎構造の前記第１の導電材料と部分
的に反応させるステップとを含む、複合電極構造を形成
する方法。
【請求項１７】前記第１の貴金属の前記水平部分を除去
する前記ステップが、加熱する前記ステップの後で行わ
れる、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】基板層内に埋込みキャビティを形成する
ステップと、前記基板の表面上に５ないし１００ｎｍの範囲の厚さを
有する貴金属の層を酸素含有雰囲気中でスパッタリング
することによって共形に付着させるとともに、前記貴金
属に酸素不純物を混入させて貴金属層で内張りされたキ
ャビティを形成するステップと、シリコン、シリコン−ゲルマニウム、ケイ化物、シリコ
ンの三元化合物から成るグループから選択された導電性
電極基礎構造材料で前記キャビティを満たすステップ
と、前記基板層をリセスさせて前記貴金属層の所望の部分を
露出させるステップと、その結果得られる構造を酸素含有雰囲気中で加熱して、
前記貴金属を電極基礎構造の導電材料と部分的に反応さ
せるステップとを含む、複合電極構造を形成する方法。