JPH04307764A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH04307764A JPH04307764A JP3071350A JP7135091A JPH04307764A JP H04307764 A JPH04307764 A JP H04307764A JP 3071350 A JP3071350 A JP 3071350A JP 7135091 A JP7135091 A JP 7135091A JP H04307764 A JPH04307764 A JP H04307764A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関し、特に高誘電率容量膜の形成方法に関する。
関し、特に高誘電率容量膜の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の高集積化に伴ない、素子の
微細化が進んできている。特にＤＲＡＭにおいては、高
密度化のために素子部，容量部の微細化が必要になって
いる。容量部の微細化によって容量値が低下し、ソフト
エラー等信頼性上の問題が発生することから、高誘電率
膜を容量絶縁膜に用いる検討が行なわれている。さらに
、より微細な容量部を形成するために、３次元構造のい
わゆるスタックド型の容量構造が検討されている。
微細化が進んできている。特にＤＲＡＭにおいては、高
密度化のために素子部，容量部の微細化が必要になって
いる。容量部の微細化によって容量値が低下し、ソフト
エラー等信頼性上の問題が発生することから、高誘電率
膜を容量絶縁膜に用いる検討が行なわれている。さらに
、より微細な容量部を形成するために、３次元構造のい
わゆるスタックド型の容量構造が検討されている。
【０００３】例えば、１９８９年のシンポジューム
オン ブィ・エル・エス・アイ テクノロジーにお
けるダイジェスト オブ テクニカル ペーパー
ズの２５−２６ページ（１９８９ Ｓｙｍｐｏｓｉｕ
ｍ ｏｎ ＶＬＳＩ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄ
ｉｇｅｓｔ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐａｐ
ｅｒｓ，ｐｐ２５−２６）には、５酸化２タンタル（Ｔ
ａ２ Ｏ５ ）を容量絶縁膜として用いた報告がされて
いる。図３を参照して上述の報告内容を説明する。
オン ブィ・エル・エス・アイ テクノロジーにお
けるダイジェスト オブ テクニカル ペーパー
ズの２５−２６ページ（１９８９ Ｓｙｍｐｏｓｉｕ
ｍ ｏｎ ＶＬＳＩ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄ
ｉｇｅｓｔ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐａｐ
ｅｒｓ，ｐｐ２５−２６）には、５酸化２タンタル（Ｔ
ａ２ Ｏ５ ）を容量絶縁膜として用いた報告がされて
いる。図３を参照して上述の報告内容を説明する。
【０００４】まず、シリコン酸化膜１表面にシリコン酸
化膜（フィールド酸化膜）１３を形成し、多結晶シリコ
ンからなる下部電極６を形成する。続いて、全面にシリ
コン酸化膜１４を堆積する〔図３（ａ）〕。次に、ペン
タエトキシタンタル（Ｔａ（ＯＣ２ Ｈ５ ）５ ）を
用いた化学気相成長（ＣＶＤ）法により、４２０℃の温
度で５酸化２タンタル（Ｔａ２ Ｏ５ ）膜７を形成す
る〔図３（ｂ）〕。次に、アニールを施した後、タング
ステンからなる上部電極１５を形成することにより、ス
タックド型の容量部を形成する〔図３（ｃ）〕。
化膜（フィールド酸化膜）１３を形成し、多結晶シリコ
ンからなる下部電極６を形成する。続いて、全面にシリ
コン酸化膜１４を堆積する〔図３（ａ）〕。次に、ペン
タエトキシタンタル（Ｔａ（ＯＣ２ Ｈ５ ）５ ）を
用いた化学気相成長（ＣＶＤ）法により、４２０℃の温
度で５酸化２タンタル（Ｔａ２ Ｏ５ ）膜７を形成す
る〔図３（ｂ）〕。次に、アニールを施した後、タング
ステンからなる上部電極１５を形成することにより、ス
タックド型の容量部を形成する〔図３（ｃ）〕。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の５
酸化２タンタル（Ｔａ２ Ｏ５ ）膜の形成方法には、
以下のような問題点がある。すなわち、ペンタエトキシ
タンタル（Ｔａ（ＯＣ２ Ｈ５ ）５ ）等のアルコキ
シタンタルを用いる場合、成膜時に有機物が残留しやす
い。このため、このような方法による容量絶縁膜を用い
た場合、上部電極，下部電極の間のリーク電流が大きく
なるという致命的な欠点がある。特にＤＲＡＭにおいて
は、電荷の蓄積時間（ホールドタイム）が著しく低下す
ることになり、所望の特性を得ることは不可能となる。
酸化２タンタル（Ｔａ２ Ｏ５ ）膜の形成方法には、
以下のような問題点がある。すなわち、ペンタエトキシ
タンタル（Ｔａ（ＯＣ２ Ｈ５ ）５ ）等のアルコキ
シタンタルを用いる場合、成膜時に有機物が残留しやす
い。このため、このような方法による容量絶縁膜を用い
た場合、上部電極，下部電極の間のリーク電流が大きく
なるという致命的な欠点がある。特にＤＲＡＭにおいて
は、電荷の蓄積時間（ホールドタイム）が著しく低下す
ることになり、所望の特性を得ることは不可能となる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、高誘電率容量膜を具備してなる半導体装置の
製造方法において、高誘電率容量膜が、第１の金属の弗
化水素酸水溶液に第１の金属の酸化物の微粒子を溶解，
飽和させた後、弗化水素酸と反応して弗化物イオンを生
成する物質を添加して形成した常時過飽和状態に保たれ
た水溶液中に、基板を浸漬せしめることにより形成され
る。第１の金属の弗化水素酸は、好ましくはタンタル弗
化水素酸（Ｈ２ ＴａＦ７ ），チタン弗化水素酸（Ｈ
２ ＴｉＦ６ ），ジルコニウム弗化水素酸（Ｈ２ Ｚ
ｒＦ６ ），およびハフニウム弗化水素酸（Ｈ２ Ｈｆ
Ｆ６ ）のうちの１つである。また、第１の金属の酸化
物は、好ましくは５酸化２タンタル（Ｔａ２ Ｏ５ ）
，２酸化チタン（ＴｉＯ２ ），２酸化ジルコン（Ｚｒ
Ｏ２ ），および２酸化ハフニウム（ＨｆＯ２ ）のう
ちの１つである。
造方法は、高誘電率容量膜を具備してなる半導体装置の
製造方法において、高誘電率容量膜が、第１の金属の弗
化水素酸水溶液に第１の金属の酸化物の微粒子を溶解，
飽和させた後、弗化水素酸と反応して弗化物イオンを生
成する物質を添加して形成した常時過飽和状態に保たれ
た水溶液中に、基板を浸漬せしめることにより形成され
る。第１の金属の弗化水素酸は、好ましくはタンタル弗
化水素酸（Ｈ２ ＴａＦ７ ），チタン弗化水素酸（Ｈ
２ ＴｉＦ６ ），ジルコニウム弗化水素酸（Ｈ２ Ｚ
ｒＦ６ ），およびハフニウム弗化水素酸（Ｈ２ Ｈｆ
Ｆ６ ）のうちの１つである。また、第１の金属の酸化
物は、好ましくは５酸化２タンタル（Ｔａ２ Ｏ５ ）
，２酸化チタン（ＴｉＯ２ ），２酸化ジルコン（Ｚｒ
Ｏ２ ），および２酸化ハフニウム（ＨｆＯ２ ）のう
ちの１つである。
【０００７】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明する
。図１は本発明の一実施例を説明するための工程順の断
面図である。本実施例では、ペンタエトキシタンタル（
Ｔａ（ＯＣ２ Ｈ５ ）５ ）を１００℃で１０時間焼
成して形成した５酸化２タンタル（Ｔａ２ Ｏ５ ）粉
末をタンタル弗化水素酸（Ｈ２ ＴａＦ７ ）水溶液に
溶解し，飽和させた飽和水溶液を形成し、これによりＤ
ＲＡＭの容量膜としての５酸化２タンタル（Ｔａ２ Ｏ
５ ）膜を形成する。
。図１は本発明の一実施例を説明するための工程順の断
面図である。本実施例では、ペンタエトキシタンタル（
Ｔａ（ＯＣ２ Ｈ５ ）５ ）を１００℃で１０時間焼
成して形成した５酸化２タンタル（Ｔａ２ Ｏ５ ）粉
末をタンタル弗化水素酸（Ｈ２ ＴａＦ７ ）水溶液に
溶解し，飽和させた飽和水溶液を形成し、これによりＤ
ＲＡＭの容量膜としての５酸化２タンタル（Ｔａ２ Ｏ
５ ）膜を形成する。
【０００８】まず、シリコン基板１表面にゲート酸化膜
２，フィールド酸化膜（図示せず）を形成し、シリコン
基板１上に多結晶シリコン膜からなるゲート電極３を形
成し、シリコン基板１表面に拡散層４ａ，４ｂ，４ｃを
形成する。全面に層間絶縁膜５を堆積し、拡散層４ａ，
４ｂ，４ｃ上の層間絶縁膜５を除去した後、各々拡散層
４ａ，４ｃと接続する多結晶シリコン膜からなるスタッ
クド型容量部の下部電極６を形成する〔図１（ａ）〕。
２，フィールド酸化膜（図示せず）を形成し、シリコン
基板１上に多結晶シリコン膜からなるゲート電極３を形
成し、シリコン基板１表面に拡散層４ａ，４ｂ，４ｃを
形成する。全面に層間絶縁膜５を堆積し、拡散層４ａ，
４ｂ，４ｃ上の層間絶縁膜５を除去した後、各々拡散層
４ａ，４ｃと接続する多結晶シリコン膜からなるスタッ
クド型容量部の下部電極６を形成する〔図１（ａ）〕。
【０００９】次に、あらかじめ形成しておいた上述のタ
ンタル弗化水素酸の５酸化２タンタル飽和水溶液中に、
液温を３０℃に保ち、基板を浸漬する。この水溶液に０
．１ｍｏｌ／ｌの濃度の硼酸（Ｈ３ ＢＯ３ ）水溶液
を連続的に添加し、かつ常時フィルタリングを行ないな
がら、５時間放置することにより、膜厚約５０ｎｍの５
酸化２タンタル（Ｔａ２ Ｏ５ ）膜７を形成する〔図
１（ｂ）〕。
ンタル弗化水素酸の５酸化２タンタル飽和水溶液中に、
液温を３０℃に保ち、基板を浸漬する。この水溶液に０
．１ｍｏｌ／ｌの濃度の硼酸（Ｈ３ ＢＯ３ ）水溶液
を連続的に添加し、かつ常時フィルタリングを行ないな
がら、５時間放置することにより、膜厚約５０ｎｍの５
酸化２タンタル（Ｔａ２ Ｏ５ ）膜７を形成する〔図
１（ｂ）〕。
【００１０】次に、スタックド型容量部の上部電極８を
多結晶シリコン膜により形成し〔図１（ｃ）〕、全面に
第２の層間絶縁膜９を堆積し、拡散層４ｂに達するコン
タクト孔１０を形成する〔図１（ｄ）〕。続いて、コン
タクト孔１０に多結晶シリコン層１１を埋設し、これに
例えば燐を拡散した後、銅，シリコンを含有するアルミ
ニウム配線１２を形成する〔図１（ｅ）〕。
多結晶シリコン膜により形成し〔図１（ｃ）〕、全面に
第２の層間絶縁膜９を堆積し、拡散層４ｂに達するコン
タクト孔１０を形成する〔図１（ｄ）〕。続いて、コン
タクト孔１０に多結晶シリコン層１１を埋設し、これに
例えば燐を拡散した後、銅，シリコンを含有するアルミ
ニウム配線１２を形成する〔図１（ｅ）〕。
【００１１】スタックド型容量部における本実施例での
容量値は４０ｆＦであり、この値は従来の方法により得
られた値と同じであった。
容量値は４０ｆＦであり、この値は従来の方法により得
られた値と同じであった。
【００１２】以上の工程により作成したＤＲＡＭにおい
て、膜厚約５０ｎｍの５酸化２タンタル膜のリーク電流
特性の測定結果を図２に示す。比較のため、従来のペン
タエトキシタンタル（Ｔａ（ＯＣ２ Ｈ５ ）５ ）を
用いたＣＶＤ法による膜厚約５０ｎｍの５酸化２タンタ
ル膜のリーク電流特性の測定結果も、図２に図示する。 同図から明らかなように、本実施例に基ずく５酸化２タ
ンタル膜のリーク電流は、従来の５酸化２タンタル膜の
リーク電流に比べて非常に小さい。
て、膜厚約５０ｎｍの５酸化２タンタル膜のリーク電流
特性の測定結果を図２に示す。比較のため、従来のペン
タエトキシタンタル（Ｔａ（ＯＣ２ Ｈ５ ）５ ）を
用いたＣＶＤ法による膜厚約５０ｎｍの５酸化２タンタ
ル膜のリーク電流特性の測定結果も、図２に図示する。 同図から明らかなように、本実施例に基ずく５酸化２タ
ンタル膜のリーク電流は、従来の５酸化２タンタル膜の
リーク電流に比べて非常に小さい。
【００１３】更に本実施例は、簡単な装置により容量絶
縁膜をバッチ処理にて形成できるため、従来のＣＶＤ法
による形成方法に比べて低コストで容量絶縁膜を形成で
きるという利点をあわせ持つようになる。
縁膜をバッチ処理にて形成できるため、従来のＣＶＤ法
による形成方法に比べて低コストで容量絶縁膜を形成で
きるという利点をあわせ持つようになる。
【００１４】なお本実施例では、金属弗化水素酸として
はタンタル弗化水素酸（Ｈ２ ＴａＦ７ ）を用い、金
属酸化物としては５酸化２タンタル（Ｔａ２ Ｏ５ ）
を用いた。これらの他に、金属弗化水素酸並びに金属酸
化物としては チタン弗化水素酸（Ｈ２ ＴｉＦ６
）並びに２酸化チタン（ＴｉＯ２ ），あるいはジルコ
ニウム弗化水素酸（Ｈ２ ＺｒＦ６ ）並びに２酸化ジ
ルコン（ＺｒＯ２ ），あるいはハフニウム弗化水素酸
（Ｈ２ ＨｆＦ６ ）並びに２酸化ハフニウム（ＨｆＯ
２ ）を用いることもできる。
はタンタル弗化水素酸（Ｈ２ ＴａＦ７ ）を用い、金
属酸化物としては５酸化２タンタル（Ｔａ２ Ｏ５ ）
を用いた。これらの他に、金属弗化水素酸並びに金属酸
化物としては チタン弗化水素酸（Ｈ２ ＴｉＦ６
）並びに２酸化チタン（ＴｉＯ２ ），あるいはジルコ
ニウム弗化水素酸（Ｈ２ ＺｒＦ６ ）並びに２酸化ジ
ルコン（ＺｒＯ２ ），あるいはハフニウム弗化水素酸
（Ｈ２ ＨｆＦ６ ）並びに２酸化ハフニウム（ＨｆＯ
２ ）を用いることもできる。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体装置
の製造方法は、高誘電率の金属酸化物を金属弗化水素酸
に溶解し，飽和させた水溶液に浸漬して得られるこの金
属酸化物からなる膜を半導体装置の容量部の容量絶縁膜
として用いることにより、リーク電流が小さく，かつ電
荷保持時間（ホールドタイム）の長い半導体装置を得る
ことができる。
の製造方法は、高誘電率の金属酸化物を金属弗化水素酸
に溶解し，飽和させた水溶液に浸漬して得られるこの金
属酸化物からなる膜を半導体装置の容量部の容量絶縁膜
として用いることにより、リーク電流が小さく，かつ電
荷保持時間（ホールドタイム）の長い半導体装置を得る
ことができる。
【図１】本発明の一実施例を説明するための工程順の断
面図である。
面図である。
【図２】従来の半導体装置の製造方法と比較して本発明
の一実施例の効果を説明するための図であり、リーク特
性を示すグラフである。
の一実施例の効果を説明するための図であり、リーク特
性を示すグラフである。
【図３】従来の半導体装置の製造方法を説明するための
工程順の断面図である。
工程順の断面図である。
１ シリコン基板
２ ゲート酸化膜
３ ゲート電極
４ａ，４ｂ，４ｃ 拡散層
５，９ 層間絶縁膜
６ 下部電極（多結晶シリコン膜）７ ５
酸化２タンタル膜 ８ 上部電極（多結晶シリコン膜）１０
コンタクト孔 １１ 多結晶シリコン層 １２ アルミニウム配線 １３，１４ シリコン酸化膜
酸化２タンタル膜 ８ 上部電極（多結晶シリコン膜）１０
コンタクト孔 １１ 多結晶シリコン層 １２ アルミニウム配線 １３，１４ シリコン酸化膜
Claims (2)
- 【請求項１】 高誘電率容量膜を具備してなる半導体
装置の製造方法において、前記高誘電率容量膜が、第１
の金属の弗化水素酸水溶液に前記第１の金属の酸化物の
微粒子を溶解，飽和させた後、弗化水素酸と反応して弗
化物イオンを生成する物質を添加して形成した常時過飽
和状態に保たれた水溶液中に、基板を浸漬せしめること
により形成されることを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項２】 前記第１の金属が、タンタル，チタン
，ジルコニウム，およびハフニウムのうちの１つである
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3071350A JPH04307764A (ja) | 1991-04-04 | 1991-04-04 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3071350A JPH04307764A (ja) | 1991-04-04 | 1991-04-04 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04307764A true JPH04307764A (ja) | 1992-10-29 |
Family
ID=13457963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3071350A Pending JPH04307764A (ja) | 1991-04-04 | 1991-04-04 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04307764A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001144272A (ja) * | 1999-11-09 | 2001-05-25 | Hyundai Electronics Ind Co Ltd | 半導体素子のキャパシタ製造方法 |
-
1991
- 1991-04-04 JP JP3071350A patent/JPH04307764A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001144272A (ja) * | 1999-11-09 | 2001-05-25 | Hyundai Electronics Ind Co Ltd | 半導体素子のキャパシタ製造方法 |
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