JPH0992795A - 容量素子及びその製造方法、並びに半導体装置 - Google Patents
容量素子及びその製造方法、並びに半導体装置Info
- Publication number
- JPH0992795A JPH0992795A JP7245836A JP24583695A JPH0992795A JP H0992795 A JPH0992795 A JP H0992795A JP 7245836 A JP7245836 A JP 7245836A JP 24583695 A JP24583695 A JP 24583695A JP H0992795 A JPH0992795 A JP H0992795A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- electrode
- diffusion
- capacitive element
- capacitor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
電極の加工精度やスループットを改善できる容量素子の
構造及び半導体装置を提供する。 【解決手段】 一対の電極18、22と、一対の電極1
8、22の間に形成された誘電体膜20とを有する容量
素子において、一対の電極28、22のうち少なくとも
一方が、(200)配向した窒化チタンを含む材料によ
り形成されている。
Description
化物高誘電体を用いた容量素子及びその製造方法、並び
にそれを用いた半導体装置に関する。
どの高誘電率を有する材料は、半導体メモリー等、エレ
クトロニクスの分野での応用が期待されている。例え
ば、通常のDRAMは1つのトランジスタと1つのキャ
パシタにより1つのセルが構成されており、集積度を上
げるためにはキャパシタの面積を縮小することが有効で
ある。キャパシタ面積を縮小するためには、従来よりキ
ャパシタ誘電体膜として用いられているシリコン酸化膜
やONO膜(シリコン酸化膜/シリコン窒化膜/シリコ
ン酸化膜の三層構造の膜)等よりも誘電率の高い膜を用
いることが効果的である。これによって素子の微細化、
高集積化を図ることができる。
の成膜は、通常、酸化性雰囲気中で行われる。従って、
下地に用いる電極には、酸化されにくい材料、若しくは
酸化されても導電性を維持できる材料を用いる必要性が
ある。そのため、従来の電極としては、酸化されにくい
白金(Pt)などが用いられていた。SrTiO3膜や
Pb(Zr,Ti)O3膜上に形成する上部電極も、同
様に耐酸化性のある材料を用いる必要がある。耐酸化性
を有する材料を用いなければ、SrTiO3膜やPb
(Zr,Ti)O3膜中の酸素が上部電極に吸い上げら
れ、誘電体膜中を流れるリーク電流が増大するからであ
る。
形成する場合には、Ti膜やTiN膜等よりなる拡散防
止膜を、シリコン基板と下部電極であるPt膜との間に
介在させていた。シリコン基板上に直接Pt膜を成膜す
ると、誘電体膜の成膜中にシリコン基板中のシリコン原
子がPt膜中を拡散してPt膜表面に達し、誘電体膜と
Pt膜との界面においてシリコン酸化膜が形成されるた
め、形成するキャパシタの容量が減少するからである。
コン原子の拡散を抑えつつ、高誘電体薄膜を用いたキャ
パシタが形成されていた。
来の容量素子の製造方法では、拡散防止膜を設けること
によってシリコン原子の拡散を防止することができる
が、誘電体膜の成膜中に酸素原子がPt膜中を拡散して
拡散防止膜に達し、拡散防止膜が酸化されるといった問
題がった。
と、Pt膜とシリコン基板とのコンタクトがとれなくな
るため、キャパシタ直下の素子とキャパシタとを接続で
きず、高集積化が困難になるといった問題があった。ま
た、電極としてPt膜を用いた場合、Pt膜はRIE
(反応性イオンエッチング)法によりパターニングでき
ないため、イオンミリングにより加工する必要がある
が、イオンミリング法では、RIE法ほどの加工精度や
スループットが得られないといった問題があった。
ることなく、酸化性雰囲気中で誘電体膜を成膜できる容
量素子及びその製造方法、並びに半導体装置を提供する
ことにある。また、本発明の他の目的は、電極の加工精
度やスループットを改善できる容量素子の構造及び半導
体装置を提供することにある。
と、前記一対の電極の間に形成された誘電体膜とを有す
る容量素子において、前記一対の電極のうち少なくとも
一方が、(200)配向した窒化チタンを含む材料によ
り形成されていることを特徴とする容量素子によって達
成される。
電体薄膜をキャパシタ誘電体膜として用いる場合にも、
良質な容量素子を形成することができる。また、容量素
子の電極をTiN膜により形成するので、電極のパター
ニングはRIE法により行うことができる。これによ
り、電極のパターニング時の加工精度とスループットを
大幅に改善することができる。
板に達する接続孔が形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上
に形成され、前記絶縁膜に形成された接続孔を介して前
記下地基板と電気的に接続された第1の電極と、前記第
1の電極上に形成された誘電体膜と、前記誘電体膜上に
形成された第2の電極と、前記下地基板と前記第1の電
極との間に形成され、前記下地基板を構成する物質が前
記第1の電極方向に拡散することを防止する第1の拡散
防止膜と、前記接続孔が形成された領域上の前記第1の
電極と前記誘電体膜との間に形成され、前記誘電体膜を
堆積する際に、酸化性雰囲気中の酸素が前記第1の電極
方向に拡散することを防止する第2の拡散防止膜とを有
することを特徴とする容量素子によっても達成される。
膜を成膜する際にも、第1の拡散防止膜が酸化されるこ
とはなく、第1の電極と下地基板とのコンタクト抵抗を
低い状態で維持することができる。また、上記の容量素
子において、前記第2の拡散防止膜と前記誘電体膜との
間に、耐酸化性の導電膜を更に有することが望ましい。
パシタ容量の低下なしに、第1の拡散防止膜の酸化を防
止することができる。また、上記の容量素子において、
前記第2の拡散防止膜は、シリコン酸化膜又はシリコン
窒化膜であることが望ましい。また、上記の容量素子に
おいて、前記第2の拡散防止膜は、Ti、Ta、W、若
しくはAlの窒化物又は酸化物であることが望ましい。
一方の電極に接続されたトランジスタとにより構成され
たメモリセルを有することを特徴とする半導体装置によ
っても達成される。これにより、容量の大きな容量素子
を小さい領域に形成できるので、記憶容量及び集積度を
向上することができる。
板に達する接続孔が形成された絶縁膜上に、前記下地基
板を構成する物質が前記上層に形成する素子方向に拡散
することを防止する第1の拡散防止膜を形成する第1の
拡散防止膜形成工程と、前記第1の拡散防止膜上に、第
1の電極を形成する第1の電極形成工程と、前記接続孔
が形成された領域の前記第1の電極上に、膜中を酸素原
子が拡散しない第2の拡散防止膜を形成する第2の拡散
防止膜形成工程と、前記第2の拡散防止膜が形成された
前記第1の電極上に、酸化性雰囲気中において誘電体膜
を形成する誘電体膜形成工程と、前記誘電体膜上に、第
2の電極を形成する第2の電極形成工程とを有すること
を特徴とする容量素子の製造方法によっても達成され
る。
膜を成膜する際に、第1の拡散防止膜が酸化されること
はなく、第1の電極と下地基板とのコンタクト抵抗を低
い状態で維持することができる。また、上記の容量素子
の製造方法において、前記第2の拡散防止膜形成工程の
後に、前記第2の拡散防止膜が形成された前記第1の電
極上に、耐酸化性の導電膜を形成する導電膜形成工程を
更に有することが望ましい。
パシタ容量の低下なしに、第1の拡散防止膜の酸化を防
止することができる。
素子の製造方法を図1乃至図3を用いて説明する。図1
はシリコン基板上に堆積したTiN膜をX線回折法によ
り分析した結果を示す回折スペクトル、図2は本実施形
態による容量素子の製造方法を示す工程断面図、図3は
本実施形態による容量素子の製造方法により製造した容
量素子のリーク電流を示すグラフである。
耐性を調査した結果を示す。実験に用いた試料は、シリ
コン基板上にスパッタ法により膜厚約100nmのTi
N膜を堆積することにより形成した。成膜にあたって
は、基板温度を300℃、成長真空度を1mTorrと
し、ターゲットにTiを、スパッタガスにAr(アルゴ
ン)ガスとN2(窒素)ガスを用いた。また、成膜時の
ガス比を変化し、以下の3種類の試料を形成した。
分析した結果を図1に示す。
1では、基板シリコンの回折ピークと、TiN(11
1)の回折ピークとが検出された。即ち、シリコン基板
上には(111)配向したTiN膜が形成されている
(図1(a))。N2のガス比増加し、ArとN2のガス
比を1:4とした試料2では、TiN(111)の回折
ピークの他に、TiN(200)の回折ピークが検出さ
れ、TiN(111)の回折ピークは小さくなってい
る。即ち、シリコン基板上には、(111)配向したT
iN膜と、(200)配向したTiN膜とが混在して形
成されている(図1(b))。
比を1:10とした試料3では、TiN(111)の回
折ピークは消滅し、TiNの回折ピークはTiN(20
0)のみが検出された。即ち、シリコン基板上には、
(200)配向したTiN膜が形成されている(図1
(c))。このように、TiN膜の配向性は、N2ガス
の比率が増加するにつれ、(111)配向から(20
0)配向に変化する。
関係を調査するため、上記各試料を酸素雰囲気中にてア
ニールした。アニール条件は、温度を600℃、時間3
0分、1気圧とした。表1に、アニール前後でのTiN
膜の比抵抗の変化を示す。
前の比抵抗の値は異なるが、アニールを行うことによっ
て比抵抗が増加していることが判る。特に、(111)
配向のTiN膜よりなる試料1では、TiN膜が酸化さ
れ、絶縁性のTiO2が形成されたため、測定ができな
いほどに比抵抗が増加した。
料2、試料3では比抵抗の増加分は小さく、特に、(2
00)配向のTiN膜よりなる試料3では、その増加分
は非常に小さかった。このように、本願発明者等は、
(200)配向したTiN膜が耐酸化性を有しており、
酸化性雰囲気に曝された場合にも比抵抗の増加を抑える
ことができることを初めて見いだした。
SrTiO3膜やPb(Zr,Ti)O3膜等の高誘電体
材料の電極として望ましいと考えられる。そこで、(2
00)配向のTiN膜を用いたキャパシタの形成を試み
た。次に、本実施形態による容量素子の製造方法を図2
を用いて説明する。まず、(100)シリコン基板10
上にシリコン酸化膜12が形成された下地基板上に、膜
厚約100nmのTi膜14と、膜厚約200nmのT
iN膜16とをスパッタ法により連続して成膜した。
真空度を1mTorrとし、ターゲットにTiを、スパ
ッタガスにArを用いて堆積した。TiN膜16は、基
板温度を300℃、成長真空度を1mTorrとし、タ
ーゲットにTiを、スパッタガスにArとN2を用いて
堆積した。なお、ArとN2とのガス比は1:10と
し、(200)配向のTiN膜を堆積した。ArとN2
とのガス比を1:4としたキャパシタについても別途作
成した。
チング技術により、TiN膜16とTi膜14とを同一
パターンに加工した(図2(a))。TiN膜16とT
i膜14は、基板温度を60℃、圧力を200mTor
r、投入電力を200Wとし、エッチングガスにCl2
(塩素)ガスを用いてエッチングした。このようにし
て、TiN膜16、Ti膜14よりなる下部電極18を
形成した。
膜をスパッタ法により堆積した。SrTiO3膜は、基
板温度を450℃、成長真空度を10mTorrとし、
ターゲットにSrTiO3を、スパッタガスにO2ガスを
10%添加したArガスを用いて堆積した。この後、通
常のリソグラフィー技術及びエッチング技術により、S
rTiO3膜をパターニングし、キャパシタ誘電体膜2
0を形成した。SrTiO3膜は、5%に希釈した弗酸
水溶液を用いてエッチングした(図2(b))。
パッタ法により堆積した。TiN膜は、基板温度を30
0℃、成長真空度を1mTorrとし、ターゲットにT
iを、スパッタガスにArとN2を用いて堆積した。な
お、ArとN2とのガス比は1:10とし、(200)
配向のTiN膜を堆積した。ArとN2とのガス比を
1:4としたキャパシタについても別途作成した。
チング技術によりTiN膜をパターニングし、上部電極
22を形成した(図2(c))。TiN膜20は、基板
温度を60℃、圧力を200mTorr、投入電力を2
00Wとし、エッチングガスにCl2(塩素)ガスを用
いてエッチングした。なお、キャパシタ誘電体膜20上
にTiN膜を残して上部電極22を形成する他に、下部
電極18上にもTiN膜を残し、電極24を形成してい
る。
膜を堆積し、層間絶縁膜26を形成した。シリコン酸化
膜は、基板温度を320℃、投入電力を20W、成長レ
ートを125nm/min、圧力を1Torrとし、原
料ガスにSiH4、N2O、N 2の混合ガスを用いて堆積
した。次いで、層間絶縁膜26をパターニングし、上部
電極22及び下部電極18より配線を引き出すコンタク
トホールを開口した。
入電力を200W、圧力を200mTorr、エッチン
グレートを70nm/minとし、エッチングガスにC
F4:CHF3=1:1の混合ガスを用いてエッチングし
た。続いて、上部電極22及び下部電極18に接続され
た配線28を形成するために、膜厚約600nmのAl
をスパッタ法により堆積し、通常のリソグラフィー技術
及びエッチング技術によりパターニングした(図2
(d))。
W、圧力を1mTorr、成長レートを600nm/m
inとし、スパッタガスにArを用いて成膜し、基板温
度を40℃、投入電力を200W,圧力を200mTo
rr、エッチングレートを500nm/minとし、エ
ッチングガスにCl2を用いてエッチングした。このよ
うにして、SrTiO3膜を誘電体膜とするキャパシタ
を形成した。
00μm2のキャパシタを形成し、上部電極22と下部
電極18との間に流れるリーク電流を測定した結果を図
3に示す。○及び●が、ArとN2とのガス比を1:1
0とした場合の結果、△及び▲が、ArとN2とのガス
比を1:4とした場合の結果である。
ことによりリーク電流は減少していることが判る。特
に、ArとN2とのガス比を1:10とした場合には、
10V印加した際のリーク電流を約1×10-6A・cm
-2まで減少でき、良質なキャパシタを形成できることが
判った。このようにリーク電流が減少するのは、TiN
膜の耐酸化性が向上するため、SrTiO3膜中の酸素
が上部電極22、下部電極18のTiN膜によって吸い
上げられず、リーク電流を低いまま維持できるためと考
えられる。
率は約200程度と十分高い値を得ることができた。こ
のように、本実施形態によれば、耐酸化性の高い(20
0)配向のTiN膜によりキャパシタの電極を形成した
ので、酸化性雰囲気で成長する高誘電体薄膜をキャパシ
タ誘電体膜として用いる場合にも、良質なキャパシタを
形成することができる。
形成したので、電極のパターニングはRIE法により行
うことができる。これにより、電極のパターニング時の
加工精度とスループットを大幅に改善することができ
る。なお、本実施形態は、キャパシタ電極に(200)
配向のTiNを含むことを特徴とするものであり、上述
のキャパシタ構造、プロセス条件はその一例を示したに
すぎない。キャパシタ構造等を他の構造に変更したとし
ても、本発明の効果にはなんら影響を及ぼすものではな
い。
子及びその製造方法について図4及び図5を用いて説明
する。図4は本実施形態による容量素子の構造を示す概
略断面図、図5は本実施形態による容量素子の製造方法
を示す概略断面図である。本実施形態による容量素子
は、高誘電体薄膜を成膜する際に、半導体基板と下部電
極とを密着させる密着層が酸化されないように、密着層
と半導体基板とを接続する接続孔が形成された領域の下
部電極上に、酸素の拡散を防止する拡散防止膜を設けた
ことに特徴がある。
膜32によって画定された接続孔34が形成されてい
る。素子分離膜32上には、接続孔34においてシリコ
ン基板30に接続された密着層36が形成されている。
密着層36上には、Ptよりなる下部電極38が形成さ
れている。下部電極38上の、接続孔34が開口された
領域には拡散防止膜40が形成されている。拡散防止膜
40が形成された下部電極38上には、SrTiO3膜
よりなるキャパシタ誘電体膜42が形成されている。キ
ャパシタ誘電体膜42上には、Pt膜よりなる上部電極
44が形成されている。
法を図5を用いて説明する。まず、シリコン基板30上
に素子分離膜32を形成し、素子分離膜32により画定
された接続孔34を形成する。次いで、Tiよりなる密
着層36と、Ptよりなる下部電極38とを堆積する。
下部電極38とシリコン基板30とは、密着層36を介
して接続孔34において接続される。密着層36は、下
部電極38とシリコン基板30との密着性を向上すると
ともに、シリコン基板中のシリコン原子が下部電極38
方向に拡散すること防止する、拡散防止膜としても機能
する。
を堆積後、接続孔34が開口された領域の下部電極38
上にシリコン酸化膜が残留するようにパターニングし、
拡散防止膜40を形成する(図5(a))。この後、拡
散防止膜40がパターニングされた下部電極38上に、
SrTiO 3膜よりなるキャパシタ誘電体膜42を形成
する。
囲気中にて行われる。このため、雰囲気中の酸素がPt
膜を拡散してTiと反応し、密着層36は高抵抗化され
る。しかしながら、接続孔34上の下部電極38の領域
には拡散防止膜40が形成されているため、雰囲気中の
酸素は接続孔34が形成された領域の密着層36には達
しないので、シリコン基板30と下部電極38との間の
コンタクト抵抗は低いままで維持される。
よりなる上部電極44を形成する(図5(b)) 続いて、上部電極44、キャパシタ誘電体膜42、下部
電極38、密着層36を同一のパターンに加工し、キャ
パシタを形成する(図5(c))。このように、本実施
形態によれば、接続孔34が形成された領域の下部電極
38上に拡散防止膜40を形成するので、酸化性雰囲気
においてキャパシタ誘電体膜42を成膜する際にも、下
部電極38とシリコン基板30とのコンタクト抵抗を低
い状態で維持することができる。
子及びその製造方法について図6及び図7を用いて説明
する。図6は本実施形態による容量素子の構造を示す概
略断面図、図7は本実施形態による容量素子の製造方法
を示す概略断面図である。本実施形態による容量素子
は、第2実施形態による容量素子において、下部電極の
内部に拡散防止膜が形成されていることに特徴がある。
膜32によって画定された接続孔34が形成されてい
る。素子分離膜32上には、接続孔34においてシリコ
ン基板30に接続された密着層36が形成されている。
密着層36上には、Ptよりなる下部電極38aが形成
されている。下部電極38a上の、接続孔34が開口さ
れた領域には拡散防止膜40が形成されている。拡散防
止膜40が形成された下部電極38a上には、Ptより
なる下部電極38bが形成されており、下部電極38
a、38bによって拡散防止膜40が囲われている。下
部電極38b上には、SrTiO3膜よりなるキャパシ
タ誘電体膜42が形成されている。キャパシタ誘電体膜
42上には、Pt膜よりなる上部電極44が形成されて
いる。
法を図7を用いて説明する。まず、シリコン基板30上
に素子分離膜32を形成し、素子分離膜32により画定
された接続孔34を形成する。次いで、Tiよりなる密
着層36と、Ptよりなる下部電極38aを堆積する。
下部電極38aとシリコン基板30とは、密着層36を
介して接続孔34において接続される。
膜を堆積後、接続孔34が開口された領域の下部電極3
8a上にシリコン酸化膜が残留するようにパターニング
し、拡散防止膜40を形成する(図7(a))。この
後、拡散防止膜40が形成された下部電極38a上に、
Ptよりなる下部電極38bを堆積する。これにより、
拡散防止膜40はPtにより完全に囲われる。
3膜よりなるキャパシタ誘電体膜42を形成する。Sr
TiO3膜の堆積は、通常、酸化性雰囲気中にて行われ
る。このため、雰囲気中の酸素が下部電極38a、38
bを拡散してTiと反応し、密着層36は高抵抗化され
る。しかしながら、接続孔34上の下部電極38aの領
域には拡散防止膜40が形成されているため、雰囲気中
の酸素は接続孔34が形成された領域の密着層36には
達しないので、シリコン基板30と下部電極38との間
のコンタクト抵抗は低いままで維持される。
よりなる上部電極44を形成する(図7(b))。この
後、上部電極44、キャパシタ誘電体膜42、下部電極
38、密着層36を同一のパターンに加工し、キャパシ
タを形成する(図7(c))。このように、本実施形態
によれば、接続孔34が形成された領域の下部電極38
上に拡散防止膜40を形成するので、酸化性雰囲気にお
いてキャパシタ誘電体膜42を成膜する際にも、下部電
極38とシリコン基板30とのコンタクト抵抗を低い状
態で維持することができる。
a、38bとの間に形成されているので、第2実施形態
のようにキャパシタ誘電体膜の一部としては作用しな
い。このため、本実施形態による容量素子では、キャパ
シタ容量を減少せずに上記の効果を得ることができる。
なお、上記第2及び第3実施形態では、拡散防止膜40
としてシリコン酸化膜を用いたが、酸素の拡散を防止で
きる物質であればよいので、これに限定されるものでは
ない。例えば、シリコン窒化膜、又はTi、Ta(タン
タル)、W(タングステン)、若しくはAl、又はこれ
ら金属の窒化物若しくは酸化物等を用いることができ
る。
いる場合には、第1実施形態において示した(200)
配向のTiN膜を用いれば更に効果的である。耐酸化性
に優れており、キャパシタ容量を減少することなく、下
部電極38とシリコン基板30との間のコンタクト抵抗
を低い状態で維持することができる。また、上記実施形
態では密着層36としてTi膜を用いたが、シリコン基
板30よりシリコン原子が拡散してPt膜と反応するこ
とを防止できればよいので、これに限定されるものでは
ない。例えば、Ta、W等の金属、又はこれらの窒化
物、又はこれらのシリサイド(硅化物)を用いてもよ
い。また、例えば、TiN/Ti等の積層膜であっても
よい。
膜は、耐酸化性のある他の物質を用いて構成してもよ
い。例えば、Pd(パラジウム)、又はRu(ルテニウ
ム)若しくはIr(イリジウム)等の導電性酸化物を用
いることができる。次に、本発明の第4実施形態による
半導体装置及びその製造方法について図8及び図9を用
いて説明する。
を示す概略断面図、図9は本実施形態による半導体装置
の製造方法を示す工程断面図である。本実施形態では、
第3実施形態による容量素子をDRAMのキャパシタに
適用する例を説明する。本実施形態による半導体装置で
は、図8に示すように、1トランジスタ、1キャパシタ
よりなるDRAMを、第3実施形態による容量素子を用
いて構成している。
き出されたプラグ62には、シリコン酸化膜68よりな
る拡散防止膜がその間に挟まれ、Pt膜66、70との
積層膜よりなるキャパシタ蓄積電極72が形成され、キ
ャパシタ蓄積電極72上には、キャパシタ誘電体膜74
と、キャパシタ対向電極76とが形成されている。次
に、本実施形態による半導体装置の製造方法を図9を用
いて説明する。
り、メモリセルトランジスタ54と、ビット線56とを
シリコン基板50上に形成する。次いで、メモリセルト
ランジスタ54及びビット線56上に層間絶縁膜58を
堆積し、その表面を平坦化する。続いて、メモリセルト
ランジスタ54と、上層に形成するキャパシタの蓄積電
極とを接続するコンタクトホールを開口する。この後、
多結晶シリコン膜を堆積してエッチバックし、多結晶シ
リコンよりなるプラグ62をコンタクトホール内に埋め
込む。
して成膜する。Ti膜64は、プラグ62中のシリコン
原子がPt膜66中を拡散することを防止する拡散防止
膜として機能する。続いて、シリコン酸化膜を堆積して
パターニングし、立体型の蓄積電極部を形成する。この
ようにパターニングされたシリコン酸化膜68は、上層
に誘電体膜を酸化性雰囲気中にて堆積する際に、酸素原
子の拡散を抑止する拡散防止膜として機能する。
8上にPt膜70を堆積し(図9(a))、Pt膜7
0、66、Ti膜64を同一パターンに加工する。こう
して、シリコン酸化膜68がその間に挟まれた、Pt膜
66、70との積層膜よりなるキャパシタ蓄積電極72
を形成する(図9(b))。次いで、キャパシタ蓄積電
極72上に、SrTiO3膜よりなるキャパシタ誘電体
膜74を形成する。
囲気中にて行われる。このため、雰囲気中の酸素がPt
膜66、70中を拡散してTi膜64と反応し、Ti膜
64は高抵抗化される。しかしながら、プラグ62上の
キャパシタ蓄積電極72中にはシリコン酸化膜68より
なる拡散防止膜が形成されているため、雰囲気中の酸素
はプラグ62が形成された領域のTi膜64には達しな
いので、プラグ62とキャパシタ蓄積電極72との間の
コンタクト抵抗は低いままで維持される。
膜よりなるキャパシタ対向電極76を形成し、メモリセ
ルトランジスタ54に接続されたキャパシタを形成する
(図9(c))。こうして、1キャパシタ、1トランジ
スタよりなるDRAMを形成する。このように、本実施
形態によれば、キャパシタ容量の低下を招くことなくキ
ャパシタ蓄積電極とメモリセルトランジスタとの電気的
接続を確保することができるので、酸化物高誘電体を用
いたキャパシタを、高集積化されたDRAMのキャパシ
タとして用いることができる。
を平坦化した後にプラグ62を形成し、プラグ62に接
続されたキャパシタを形成したが、Ti膜64を直接メ
モリセルトランジスタ54に接続してもよい。例えば、
メモリセルトランジスタの拡散層上にコンタクトホール
を開口した後、メモリセルトランジスタに直接接続され
たキャパシタ蓄積電極72を形成し(図10(a)乃至
(b))、その上層にキャパシタ誘電体膜74、キャパ
シタ対向電極76を形成することもできる(図10
(c))。
ン基板50中のシリコン原子がPt膜66方向に拡散す
ることを防止する拡散防止膜として機能するので、これ
による容量低下を防止することができる。また、上記実
施形態では、第3実施形態による容量素子を用いて半導
体装置を形成したが、第1又は第2実施形態による容量
素子を用いて半導体装置を構成してもよい。
造も、上記の構造には限られない。例えばフィン構造な
ど、種々の形状のキャパシタに適用することができる。
極と、一対の電極の間に形成された誘電体膜とを有する
容量素子において、一対の電極のうち少なくとも一方
を、(200)配向した窒化チタンを含む材料により形
成するので、酸化性雰囲気で成長する高誘電体薄膜をキ
ャパシタ誘電体膜として用いる場合にも、良質な容量素
子を形成することができる。
成するので、電極のパターニングはRIE法により行う
ことができる。これにより、電極のパターニング時の加
工精度とスループットを大幅に改善することができる。
また、下地基板上に形成され、下地基板に達する接続孔
が形成された絶縁膜と、絶縁膜上に形成され、絶縁膜に
形成された接続孔を介して下地基板と電気的に接続され
た第1の電極と、第1の電極上に形成された誘電体膜
と、誘電体膜上に形成された第2の電極と、下地基板と
第1の電極との間に形成され、下地基板を構成する物質
が第1の電極方向に拡散することを防止する第1の拡散
防止膜と、接続孔が形成された領域上の第1の電極と誘
電体膜との間に形成され、誘電体膜を堆積する際に、酸
化性雰囲気中の酸素が第1の電極方向に拡散することを
防止する第2の拡散防止膜とにより容量素子を構成する
ので、酸化性雰囲気において誘電体膜を成膜する際に
も、第1の拡散防止膜が酸化されることはなく、第1の
電極と下地基板とのコンタクト抵抗を低い状態で維持す
ることができる。
散防止膜と誘電体膜との間に、耐酸化性の導電膜を形成
すれば、第2の拡散防止膜によるキャパシタ容量の低下
なしに、第1の拡散防止膜の酸化を防止することができ
る。また、上記の容量素子において、第2の拡散防止膜
には、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜を適用するこ
とができる。
散防止膜には、Ti、Ta、W、若しくはAlの窒化物
又は酸化物を適用することができる。また、上記の容量
素子と、容量素子の一方の電極に接続されたトランジス
タとにより構成されたメモリセルを有する半導体装置を
構成すれば、容量の大きな容量素子を小さい領域に形成
できるので、記憶容量及び集積度を向上することができ
る。
達する接続孔が形成された絶縁膜上に、下地基板を構成
する物質が上層に形成する素子方向に拡散することを防
止する第1の拡散防止膜を形成する第1の拡散防止膜形
成工程と、第1の拡散防止膜上に、第1の電極を形成す
る第1の電極形成工程と、接続孔が形成された領域の第
1の電極上に、膜中を酸素原子が拡散しない第2の拡散
防止膜を形成する第2の拡散防止膜形成工程と、第2の
拡散防止膜が形成された第1の電極上に、酸化性雰囲気
中において誘電体膜を形成する誘電体膜形成工程と、誘
電体膜上に、第2の電極を形成する第2の電極形成工程
とにより容量素子を製造方法するので、酸化性雰囲気に
おいて誘電体膜を成膜する際に、第1の拡散防止膜が酸
化されることはなく、第1の電極と下地基板とのコンタ
クト抵抗を低い状態で維持することができる。
て、第2の拡散防止膜形成工程の後に、第2の拡散防止
膜が形成された第1の電極上に、耐酸化性の導電膜を形
成する導電膜形成工程を行えば、第2の拡散防止膜によ
るキャパシタ容量の低下なしに、第1の拡散防止膜の酸
化を防止することができる。
法により分析した結果を示すX線回折スペクトルであ
る。
法を示す工程断面図である。
法により製造した容量素子におけるリーク電流を示すグ
ラフである。
示す概略断面図である。
法を示す工程断面図である。
示す概略断面図である。
法を示す工程断面図である。
を示す概略断面図である。
方法を示す工程断面図である。
装置及びその製造方法を示す工程断面図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 一対の電極と、前記一対の電極の間に形
成された誘電体膜とを有する容量素子において、 前記一対の電極のうち少なくとも一方が、(200)配
向した窒化チタンを含む材料により形成されていること
を特徴とする容量素子。 - 【請求項2】 下地基板上に形成され、前記下地基板に
達する接続孔が形成された絶縁膜と、 前記絶縁膜上に形成され、前記絶縁膜に形成された接続
孔を介して前記下地基板と電気的に接続された第1の電
極と、 前記第1の電極上に形成された誘電体膜と、 前記誘電体膜上に形成された第2の電極と、 前記下地基板と前記第1の電極との間に形成され、前記
下地基板を構成する物質が前記第1の電極方向に拡散す
ることを防止する第1の拡散防止膜と、 前記接続孔が形成された領域上の前記第1の電極と前記
誘電体膜との間に形成され、前記誘電体膜を堆積する際
に、酸化性雰囲気中の酸素が前記第1の電極方向に拡散
することを防止する第2の拡散防止膜とを有することを
特徴とする容量素子。 - 【請求項3】 請求項2記載の容量素子において、 前記第2の拡散防止膜と前記誘電体膜との間に、耐酸化
性の導電膜を更に有することを特徴とする容量素子。 - 【請求項4】 請求項2又は3記載の容量素子におい
て、 前記第2の拡散防止膜は、シリコン酸化膜又はシリコン
窒化膜であることを特徴とする容量素子。 - 【請求項5】 請求項2又は3記載の容量素子におい
て、 前記第2の拡散防止膜は、Ti、Ta、W、若しくはA
lの窒化物又は酸化物であることを特徴とする容量素
子。 - 【請求項6】 請求項1乃至5のいずれかに記載の容量
素子と、前記容量素子の一方の電極に接続されたトラン
ジスタとにより構成されたメモリセルを有することを特
徴とする半導体装置。 - 【請求項7】 下地基板上に形成され、前記下地基板に
達する接続孔が形成された絶縁膜上に、前記下地基板を
構成する物質が前記上層に形成する素子方向に拡散する
ことを防止する第1の拡散防止膜を形成する第1の拡散
防止膜形成工程と、 前記第1の拡散防止膜上に、第1の電極を形成する第1
の電極形成工程と、 前記接続孔が形成された領域の前記第1の電極上に、膜
中を酸素原子が拡散しない第2の拡散防止膜を形成する
第2の拡散防止膜形成工程と、 前記第2の拡散防止膜が形成された前記第1の電極上
に、酸化性雰囲気中において誘電体膜を形成する誘電体
膜形成工程と、 前記誘電体膜上に、第2の電極を形成する第2の電極形
成工程とを有することを特徴とする容量素子の製造方
法。 - 【請求項8】 請求項7記載の容量素子の製造方法にお
いて、 前記第2の拡散防止膜形成工程の後に、前記第2の拡散
防止膜が形成された前記第1の電極上に、耐酸化性の導
電膜を形成する導電膜形成工程を更に有することを特徴
とする容量素子の製造方法。
Priority Applications (10)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24583695A JP3621162B2 (ja) | 1995-09-25 | 1995-09-25 | 容量素子及びその製造方法、並びに半導体装置 |
US08/621,597 US5874364A (en) | 1995-03-27 | 1996-03-26 | Thin film deposition method, capacitor device and method for fabricating the same, and semiconductor device and method for fabricating the same |
KR1019960008522A KR100235545B1 (ko) | 1995-03-27 | 1996-03-27 | 박막형성방법 |
US09/166,141 US6515843B2 (en) | 1995-03-27 | 1998-10-02 | Semiconductor capacitive device |
KR1019990021702A KR100307463B1 (ko) | 1995-03-27 | 1999-06-11 | 박막형성방법 및 반도체장치의 제조방법 |
US09/434,168 US6271077B1 (en) | 1995-03-27 | 1999-11-04 | Thin film deposition method, capacitor device and method for fabricating the same, and semiconductor device and method for fabricating the same |
KR1020000001132A KR100300289B1 (ko) | 1995-03-27 | 2000-01-11 | 박막형성방법 |
KR1020000044140A KR100310558B1 (ko) | 1995-03-27 | 2000-07-31 | 용량소자 및 반도체장치 |
KR1020000083543A KR100304797B1 (ko) | 1995-03-27 | 2000-12-28 | 용량소자 및 그 제조방법과 반도체장치 |
KR1020000083544A KR100334206B1 (ko) | 1995-03-27 | 2000-12-28 | 반도체장치의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24583695A JP3621162B2 (ja) | 1995-09-25 | 1995-09-25 | 容量素子及びその製造方法、並びに半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0992795A true JPH0992795A (ja) | 1997-04-04 |
JP3621162B2 JP3621162B2 (ja) | 2005-02-16 |
Family
ID=17139579
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24583695A Expired - Lifetime JP3621162B2 (ja) | 1995-03-27 | 1995-09-25 | 容量素子及びその製造方法、並びに半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3621162B2 (ja) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999066558A1 (fr) * | 1998-06-19 | 1999-12-23 | Hitachi, Ltd. | Dispositif a semiconducteur et son procede de production |
US6225156B1 (en) | 1998-04-17 | 2001-05-01 | Symetrix Corporation | Ferroelectric integrated circuit having low sensitivity to hydrogen exposure and method for fabricating same |
JP2002064186A (ja) * | 2000-08-18 | 2002-02-28 | Fujitsu Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
US6420190B1 (en) | 1999-06-04 | 2002-07-16 | Seiko Epson Corporation | Method of manufacturing ferroelectric memory device |
KR20020088719A (ko) * | 2001-05-21 | 2002-11-29 | 주식회사 하이닉스반도체 | 캐패시터의 제조 방법 |
KR100522762B1 (ko) * | 2001-12-19 | 2005-10-24 | 주식회사 하이닉스반도체 | 금속막의 화학기상증착법 |
JP2010219229A (ja) * | 2009-03-16 | 2010-09-30 | Fujitsu Semiconductor Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
JP2011216658A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Canon Anelva Corp | 不揮発性記憶素子およびその製造方法 |
US9391274B2 (en) | 2010-12-01 | 2016-07-12 | Canon Anelva Corporation | Nonvolatile memory element and method of manufacturing the same |
-
1995
- 1995-09-25 JP JP24583695A patent/JP3621162B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6570202B2 (en) | 1998-04-17 | 2003-05-27 | Symetrix Corporation | Ferroelectric integrated circuit having low sensitivity to hydrogen exposure and method for fabricating same |
US6225156B1 (en) | 1998-04-17 | 2001-05-01 | Symetrix Corporation | Ferroelectric integrated circuit having low sensitivity to hydrogen exposure and method for fabricating same |
KR100350166B1 (ko) * | 1998-04-17 | 2002-08-24 | 시메트릭스 주식회사 | 수소노광에 저반응성을 가진 강유전성집적회로와 그 제조방법 |
US6713343B2 (en) | 1998-06-19 | 2004-03-30 | Hitachi, Ltd. | Method of forming a semiconductor device with a capacitor including a polycrystalline tantalum oxide film dielectric |
WO1999066558A1 (fr) * | 1998-06-19 | 1999-12-23 | Hitachi, Ltd. | Dispositif a semiconducteur et son procede de production |
US6420190B1 (en) | 1999-06-04 | 2002-07-16 | Seiko Epson Corporation | Method of manufacturing ferroelectric memory device |
US6885050B2 (en) | 1999-06-04 | 2005-04-26 | Seiko Epson Corporation | Ferroelectric memory device and method of manufacturing the same |
JP2002064186A (ja) * | 2000-08-18 | 2002-02-28 | Fujitsu Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
KR20020088719A (ko) * | 2001-05-21 | 2002-11-29 | 주식회사 하이닉스반도체 | 캐패시터의 제조 방법 |
KR100522762B1 (ko) * | 2001-12-19 | 2005-10-24 | 주식회사 하이닉스반도체 | 금속막의 화학기상증착법 |
JP2010219229A (ja) * | 2009-03-16 | 2010-09-30 | Fujitsu Semiconductor Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
JP2011216658A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Canon Anelva Corp | 不揮発性記憶素子およびその製造方法 |
US9391274B2 (en) | 2010-12-01 | 2016-07-12 | Canon Anelva Corporation | Nonvolatile memory element and method of manufacturing the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3621162B2 (ja) | 2005-02-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5581436A (en) | High-dielectric-constant material electrodes comprising thin platinum layers | |
US5656852A (en) | High-dielectric-constant material electrodes comprising sidewall spacers | |
KR100264429B1 (ko) | 반도체장치 | |
US5573979A (en) | Sloped storage node for a 3-D dram cell structure | |
JP3495955B2 (ja) | 半導体メモリ装置及びその製造方法 | |
JP2003068987A (ja) | 半導体記憶装置およびその製造方法 | |
US6162671A (en) | Method of forming capacitors having high dielectric constant material | |
US5742472A (en) | Stacked capacitors for integrated circuit devices and related methods | |
JP2788835B2 (ja) | 薄膜キャパシタおよびその製造方法 | |
US5714402A (en) | Method for fabricating a capacitor of a semiconductor device and the structure of the same | |
US6888189B2 (en) | Dielectric element including oxide-based dielectric film and method of fabricating the same | |
US5861332A (en) | Method for fabricating capacitors of semiconductor devices | |
US20030020122A1 (en) | Methods of forming integrated circuit electrodes and capacitors by wrinkling a layer that includes a noble metal oxide, and integrated circuit electrodes and capacitors fabricated thereby | |
KR100522756B1 (ko) | 크롬이 함유된 확산장벽층을 구비하는 반도체소자 및 그제조 방법 | |
US5932907A (en) | Method, materials, and structures for noble metal electrode contacts to silicon | |
JP3621162B2 (ja) | 容量素子及びその製造方法、並びに半導体装置 | |
JP2002280524A (ja) | 容量素子の形成方法 | |
US7053436B2 (en) | Semiconductor device and method for fabricating the same | |
JP2000174213A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
JP2002203948A (ja) | 半導体装置 | |
CA2361737A1 (en) | Capacitor and method for manufacturing the same | |
US6238932B1 (en) | Method for fabricating reliable multilayer bottom electrode for ferroelectric capacitors | |
KR19980065687A (ko) | 커패시터의 제조방법 | |
JP2000077355A (ja) | 半導体集積回路の電極構造とその製造方法 | |
KR100307539B1 (ko) | 커패시터 제조방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040706 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040902 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20041116 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20041117 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081126 Year of fee payment: 4 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081126 Year of fee payment: 4 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091126 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101126 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101126 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111126 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111126 Year of fee payment: 7 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111126 Year of fee payment: 7 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111126 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121126 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121126 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131126 Year of fee payment: 9 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |