JPH10294426A - 薄膜キャパシタとその製造方法 - Google Patents
薄膜キャパシタとその製造方法Info
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- JPH10294426A JPH10294426A JP9101471A JP10147197A JPH10294426A JP H10294426 A JPH10294426 A JP H10294426A JP 9101471 A JP9101471 A JP 9101471A JP 10147197 A JP10147197 A JP 10147197A JP H10294426 A JPH10294426 A JP H10294426A
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- oxygen
- thin film
- film capacitor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】酸素欠損による低誘電率層の生成を防止して、
高容量，低リーク電流の薄膜キャパシタを提供する。 【解決手段】誘電体層８とその端部に設けた電極層３，
６との間に、高温で酸素を放出する酸素発生層８を設
け、この酸素発生層８から酸素を発生させることで、誘
電体層５に酸素欠損が発生するのを防止する。
高容量，低リーク電流の薄膜キャパシタを提供する。 【解決手段】誘電体層８とその端部に設けた電極層３，
６との間に、高温で酸素を放出する酸素発生層８を設
け、この酸素発生層８から酸素を発生させることで、誘
電体層５に酸素欠損が発生するのを防止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高密度半導体メモ
リ等に用いられる薄膜キャパシタおよびその製造方法に
関する。
リ等に用いられる薄膜キャパシタおよびその製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子機器が高機能化されるに従
い、高容量のメモリが要求されてきている。そこで、ギ
ガビットクラスのＤＲＡＭを実現するために、高誘電体
材料からなる薄膜を誘電体層にして薄膜キャパシタを製
造する試みが盛んに行われている。例えば、半導体、集
積回路技術シンポジウム［ｐ103−ｐ108（1992）］に総
説されているように、高い比誘電率と常誘電性とを兼ね
備えたＢaxＳr1―ｘＴiＯ3（以下、ＢＳＴと略す）を、
スパッタやＣＶＤ技術を利用してＤＲＡＭの誘電体層に
利用する試みが行われている。
い、高容量のメモリが要求されてきている。そこで、ギ
ガビットクラスのＤＲＡＭを実現するために、高誘電体
材料からなる薄膜を誘電体層にして薄膜キャパシタを製
造する試みが盛んに行われている。例えば、半導体、集
積回路技術シンポジウム［ｐ103−ｐ108（1992）］に総
説されているように、高い比誘電率と常誘電性とを兼ね
備えたＢaxＳr1―ｘＴiＯ3（以下、ＢＳＴと略す）を、
スパッタやＣＶＤ技術を利用してＤＲＡＭの誘電体層に
利用する試みが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＢＳＴ
膜をギガビットＤＲＡＭへ適用すべく、薄膜化を行なっ
ていくと、比誘電率の低下やリーク電流の増大が著しく
なるという問題が生じた。以下、詳細に説明する。
膜をギガビットＤＲＡＭへ適用すべく、薄膜化を行なっ
ていくと、比誘電率の低下やリーク電流の増大が著しく
なるという問題が生じた。以下、詳細に説明する。
【０００４】薄膜キャパシタは、Ａl等からなる下部電
極層上に、有機金属を用いた化学気相成長法（以下、Ｍ
ＯＣＶＤと略す）によりＢＳＴからなる誘電体層を形成
し、さらに誘電体層上にＡl等からなる上部電極層を形
成したのち、アニール処理を施すことで形成される。こ
こで、ＭＯＣＶＤは４００℃前後の熱環境化で行う熱処
理であり、アニール処理も同様に熱処理である。
極層上に、有機金属を用いた化学気相成長法（以下、Ｍ
ＯＣＶＤと略す）によりＢＳＴからなる誘電体層を形成
し、さらに誘電体層上にＡl等からなる上部電極層を形
成したのち、アニール処理を施すことで形成される。こ
こで、ＭＯＣＶＤは４００℃前後の熱環境化で行う熱処
理であり、アニール処理も同様に熱処理である。
【０００５】このような熱処理（ＭＯＣＶＤ，アニール
処理）を行うと、誘電体層（ＢＳＴ）と電極層との界面
に低誘電率層が形成される。これは、次のような理由に
よっていると思われる。すなわち、誘電体層（ＢＳＴ）
にＭＯＣＶＤやアニール処理の熱を加えると、その熱に
よって電極層が熱酸化（前記界面付近にＡｌ2Ｏ3が形
成）し、その際、電極界面付近の誘電体層が還元されて
酸素欠陥を生じて、酸素欠損が生じた部位に低誘電率層
が形成される。
処理）を行うと、誘電体層（ＢＳＴ）と電極層との界面
に低誘電率層が形成される。これは、次のような理由に
よっていると思われる。すなわち、誘電体層（ＢＳＴ）
にＭＯＣＶＤやアニール処理の熱を加えると、その熱に
よって電極層が熱酸化（前記界面付近にＡｌ2Ｏ3が形
成）し、その際、電極界面付近の誘電体層が還元されて
酸素欠陥を生じて、酸素欠損が生じた部位に低誘電率層
が形成される。
【０００６】誘電体層と電極層との界面に、このような
低誘電率層が形成されることが、比誘電率の低下とリー
ク電流の増加の要因となっていた。特に、比誘電率の高
い誘電体を数１００Å程度の薄膜に形成してなる薄膜キ
ャパシタにおいては、低誘電率層の発生によって、比誘
電率やリーク電流が著しく悪化するため、このような低
誘電率層の発生を防止することが求められていた。
低誘電率層が形成されることが、比誘電率の低下とリー
ク電流の増加の要因となっていた。特に、比誘電率の高
い誘電体を数１００Å程度の薄膜に形成してなる薄膜キ
ャパシタにおいては、低誘電率層の発生によって、比誘
電率やリーク電流が著しく悪化するため、このような低
誘電率層の発生を防止することが求められていた。
【０００７】ところで、上記理由から鑑みて、耐酸化性
に優れた白金（Ｐt）から電極層を構成して低誘電率層
の生成を抑制することが考えられる。しかしながら、白
金（Ｐt）は微細加工が困難な材料であって、これでは
ギガビットＤＲＡＭといった高集積化された薄膜キャパ
シタに適用することは困難であった。
に優れた白金（Ｐt）から電極層を構成して低誘電率層
の生成を抑制することが考えられる。しかしながら、白
金（Ｐt）は微細加工が困難な材料であって、これでは
ギガビットＤＲＡＭといった高集積化された薄膜キャパ
シタに適用することは困難であった。
【０００８】また、白金（Ｐt）までは耐酸化性を有し
ないものの、ある程度の耐酸化性を有しかつ微細加工が
可能な材料であるルテニウム（Ｒu）やイリジウム（Ｉ
r）といった金属から電極層を構成することも考えられ
る。この場合、ルテニウム（Ｒu）やイリジウム（Ｉr）
は、白金（Ｐt）比べて酸化性があるため、電極層端面
に、導電性を有するるＲuＯ2やＩrＯ2といった酸化物層
からなる酸素遮蔽膜を形成して、誘電体層から電極層に
向けて酸素が透過することを防止する必要がある。しか
しながら、これら酸素遮蔽膜は、酸素の遮蔽性能ががそ
れほど高くなため、誘電体層の酸素欠損を完全に防止す
るには、１０００Å程度の膜厚が必要となり、これでは
ギガビットＤＲＡＭといった高集積化された薄膜キャパ
シタに適用することは困難であった。
ないものの、ある程度の耐酸化性を有しかつ微細加工が
可能な材料であるルテニウム（Ｒu）やイリジウム（Ｉ
r）といった金属から電極層を構成することも考えられ
る。この場合、ルテニウム（Ｒu）やイリジウム（Ｉr）
は、白金（Ｐt）比べて酸化性があるため、電極層端面
に、導電性を有するるＲuＯ2やＩrＯ2といった酸化物層
からなる酸素遮蔽膜を形成して、誘電体層から電極層に
向けて酸素が透過することを防止する必要がある。しか
しながら、これら酸素遮蔽膜は、酸素の遮蔽性能ががそ
れほど高くなため、誘電体層の酸素欠損を完全に防止す
るには、１０００Å程度の膜厚が必要となり、これでは
ギガビットＤＲＡＭといった高集積化された薄膜キャパ
シタに適用することは困難であった。
【０００９】したがって、本発明の目的は、電極界面で
の低誘電率層の生成を防いくことで、比誘電率が高く、
かつリーク電流の低い薄膜キャパシタを提供することで
ある。
の低誘電率層の生成を防いくことで、比誘電率が高く、
かつリーク電流の低い薄膜キャパシタを提供することで
ある。
【００１０】
【課題を解決する手段】本発明は、誘電体層とその端部
に設けた電極層との間に、高温で酸素を放出する酸素発
生層を設けることで上記課題を解決している。
に設けた電極層との間に、高温で酸素を放出する酸素発
生層を設けることで上記課題を解決している。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の薄膜キ
ャパシタは誘電体層とその端部に設けた電極層との間
に、高温で酸素を放出する酸素発生層を設けることに特
徴を有している。この薄膜キャパシタによれば、薄膜キ
ャパシタの形成時に加わる熱処理によって電極層が熱酸
化する際に必要となる酸素は、熱処理により酸素発生層
から発生する酸素で賄われるため、誘電体層が還元され
ることがなくなる。これにより、誘電体層に酸素欠損が
生じなくなる。このような酸素欠損は低誘電率層を発生
させて誘電体層の比誘電率を低下させる原因となるの
で、酸素欠損が生じなくなった分、比誘電率の高い薄膜
キャパシタが実現できることとなる。
ャパシタは誘電体層とその端部に設けた電極層との間
に、高温で酸素を放出する酸素発生層を設けることに特
徴を有している。この薄膜キャパシタによれば、薄膜キ
ャパシタの形成時に加わる熱処理によって電極層が熱酸
化する際に必要となる酸素は、熱処理により酸素発生層
から発生する酸素で賄われるため、誘電体層が還元され
ることがなくなる。これにより、誘電体層に酸素欠損が
生じなくなる。このような酸素欠損は低誘電率層を発生
させて誘電体層の比誘電率を低下させる原因となるの
で、酸素欠損が生じなくなった分、比誘電率の高い薄膜
キャパシタが実現できることとなる。
【００１２】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項
１に係る薄膜キャパシタにおいて、前記酸素発生層を、
前記誘電体層と前記電極層との界面上に部分的に設ける
ことに特徴を有している。この薄膜キャパシタによれ
ば、酸素発生層が誘電体層と電極層との界面上に部分的
に配置されることにより、酸素発生層が低誘電率の材料
から構成されている場合であっても、薄膜キャパシタの
合成容量に大きな影響を及ぼすことがなく、合成容量は
大きなものとなる。
１に係る薄膜キャパシタにおいて、前記酸素発生層を、
前記誘電体層と前記電極層との界面上に部分的に設ける
ことに特徴を有している。この薄膜キャパシタによれ
ば、酸素発生層が誘電体層と電極層との界面上に部分的
に配置されることにより、酸素発生層が低誘電率の材料
から構成されている場合であっても、薄膜キャパシタの
合成容量に大きな影響を及ぼすことがなく、合成容量は
大きなものとなる。
【００１３】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
１または２に係る薄膜キャパシタにおいて、前記酸素発
生層を、前記誘電体層の形成温度で酸素を発生させる物
質から構成することに特徴を有している。この薄膜キャ
パシタによれば、誘電体層の形成時に加わる熱処理で電
極層が熱酸化する際に必要となる酸素は、誘電体層形成
時の熱処理により酸素発生層から発生する酸素で賄われ
るため、誘電体層が還元されることがなくなる。これに
より、誘電体層に酸素欠損を生じさせて低誘電率層を発
生させることがなくなり、その分、比誘電率の高い薄膜
キャパシタを実現できることとなる。
１または２に係る薄膜キャパシタにおいて、前記酸素発
生層を、前記誘電体層の形成温度で酸素を発生させる物
質から構成することに特徴を有している。この薄膜キャ
パシタによれば、誘電体層の形成時に加わる熱処理で電
極層が熱酸化する際に必要となる酸素は、誘電体層形成
時の熱処理により酸素発生層から発生する酸素で賄われ
るため、誘電体層が還元されることがなくなる。これに
より、誘電体層に酸素欠損を生じさせて低誘電率層を発
生させることがなくなり、その分、比誘電率の高い薄膜
キャパシタを実現できることとなる。
【００１４】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
１または２に係る薄膜キャパシタにおいて、前記酸素発
生層を、薄膜キャパシタのアニール処理温度で酸素を発
生させる物質から構成することに特徴を有している。こ
の薄膜キャパシタによれば、薄膜キャパシタのアニール
処理で電極層が熱酸化する際に必要となる酸素は、アニ
ール処理により酸素発生層から発生する酸素で賄われる
ため、誘電体層が還元されることがなくなる。これによ
り、誘電体層に酸素欠損を生じさせて低誘電率層を形成
させることがなくなり、その分、比誘電率の高い薄膜キ
ャパシタを実現できることとなる。
１または２に係る薄膜キャパシタにおいて、前記酸素発
生層を、薄膜キャパシタのアニール処理温度で酸素を発
生させる物質から構成することに特徴を有している。こ
の薄膜キャパシタによれば、薄膜キャパシタのアニール
処理で電極層が熱酸化する際に必要となる酸素は、アニ
ール処理により酸素発生層から発生する酸素で賄われる
ため、誘電体層が還元されることがなくなる。これによ
り、誘電体層に酸素欠損を生じさせて低誘電率層を形成
させることがなくなり、その分、比誘電率の高い薄膜キ
ャパシタを実現できることとなる。
【００１５】本発明の請求項５に記載の発明は、請求項
１ないし４のいずれかに係る薄膜キャパシタにおいて、
前記酸素発生層は、銀（Ａg）、クロム（Ｃr）、マンガ
ン（Ｍn）、バリウム（Ｂa）、ストロンチウム（Ｓr）
もしくは希土類のうちの少なくとも一つの酸化物あるい
は過酸化物を含んでいることに特徴を有している。この
薄膜キャパシタによれば、酸素を放出する材料が成膜
時、あるいは、熱処理時に誘電体層に拡散したとして
も、大きく誘電体層の比誘電率が低下したり、大きくリ
ーク電流が増大することは起きない。
１ないし４のいずれかに係る薄膜キャパシタにおいて、
前記酸素発生層は、銀（Ａg）、クロム（Ｃr）、マンガ
ン（Ｍn）、バリウム（Ｂa）、ストロンチウム（Ｓr）
もしくは希土類のうちの少なくとも一つの酸化物あるい
は過酸化物を含んでいることに特徴を有している。この
薄膜キャパシタによれば、酸素を放出する材料が成膜
時、あるいは、熱処理時に誘電体層に拡散したとして
も、大きく誘電体層の比誘電率が低下したり、大きくリ
ーク電流が増大することは起きない。
【００１６】本発明の請求項６に記載の発明は、請求項
１ないし５のいずれかに係る薄膜キャパシタにおいて、
前記誘電体層は、バリウム（Ｂa），ストロンチウム
（Ｓr），チタン（Ｔi）の元素グループ、鉛（Ｐb），
ジルコニウム（Ｚr），チタン（Ｔi）の元素グループ、
あるいはビスマス（Ｂi），ストロンチウム（Ｓr），タ
ンタル（Ｔa）の元素グループのいずれかの元素グルー
プを含む物質であることに特徴を有している。本発明は
これらの誘電体層を備えた薄膜キャパシタに対して特に
有効となる。それは、これら誘電体材料物質が高い比誘
電率を有しているために、薄膜化、すなわち高集積化し
て高容量化しやすく、それが故に、酸素欠損による比誘
電率の低下やリーク電流の低下の影響を顕著に受けるた
めである。
１ないし５のいずれかに係る薄膜キャパシタにおいて、
前記誘電体層は、バリウム（Ｂa），ストロンチウム
（Ｓr），チタン（Ｔi）の元素グループ、鉛（Ｐb），
ジルコニウム（Ｚr），チタン（Ｔi）の元素グループ、
あるいはビスマス（Ｂi），ストロンチウム（Ｓr），タ
ンタル（Ｔa）の元素グループのいずれかの元素グルー
プを含む物質であることに特徴を有している。本発明は
これらの誘電体層を備えた薄膜キャパシタに対して特に
有効となる。それは、これら誘電体材料物質が高い比誘
電率を有しているために、薄膜化、すなわち高集積化し
て高容量化しやすく、それが故に、酸素欠損による比誘
電率の低下やリーク電流の低下の影響を顕著に受けるた
めである。
【００１７】本発明の請求項７に記載の発明は、請求項
１ないし６のいずれかに係る薄膜キャパシタにおいて、
前記電極層がルテニウム（Ｒu）もしくはイリジウム
（Ｉr）、ないしはこれらの酸化物からなることに特徴
を有している。この薄膜キャパシタによれば、電極層と
して比較的酸化しにくいこれらの材料を用いることで、
誘電体層が還元されることがさらになくなり、その分、
誘電体層に酸素欠損を生じさせてそこに低誘電率層が形
成されることを、さらに防止することができる。
１ないし６のいずれかに係る薄膜キャパシタにおいて、
前記電極層がルテニウム（Ｒu）もしくはイリジウム
（Ｉr）、ないしはこれらの酸化物からなることに特徴
を有している。この薄膜キャパシタによれば、電極層と
して比較的酸化しにくいこれらの材料を用いることで、
誘電体層が還元されることがさらになくなり、その分、
誘電体層に酸素欠損を生じさせてそこに低誘電率層が形
成されることを、さらに防止することができる。
【００１８】本発明の請求項８に記載の発明は、下部電
極層を形成する工程と、下部電極層上に誘電体層を形成
する工程と、誘電体層上に上部電極層を形成する工程と
を含む薄膜キャパシタの製造方法であって、誘電体層を
形成する工程の前に、誘電体層形成温度で酸素を発生す
る酸素発生層を前記下部電極層上に形成する工程を含む
ことに特徴を有している。この薄膜キャパシタの製造方
法によれば、誘電体層の形成時に加わる熱処理によって
電極層が熱酸化する際に必要となる酸素は、誘電体層形
成時の熱処理により酸素発生層から発生する酸素で賄わ
れるため、誘電体層が還元されることがなくなる。これ
により、誘電体層に酸素欠損が生じてそこに低誘電率層
が生成させることがなくなり、その分、比誘電率の高い
薄膜キャパシタを実現できることとなる。
極層を形成する工程と、下部電極層上に誘電体層を形成
する工程と、誘電体層上に上部電極層を形成する工程と
を含む薄膜キャパシタの製造方法であって、誘電体層を
形成する工程の前に、誘電体層形成温度で酸素を発生す
る酸素発生層を前記下部電極層上に形成する工程を含む
ことに特徴を有している。この薄膜キャパシタの製造方
法によれば、誘電体層の形成時に加わる熱処理によって
電極層が熱酸化する際に必要となる酸素は、誘電体層形
成時の熱処理により酸素発生層から発生する酸素で賄わ
れるため、誘電体層が還元されることがなくなる。これ
により、誘電体層に酸素欠損が生じてそこに低誘電率層
が生成させることがなくなり、その分、比誘電率の高い
薄膜キャパシタを実現できることとなる。
【００１９】本発明の請求項９に記載の発明は、誘電体
層を挟んでその両端に下部電極層および上部電極層を配
置してなる薄膜キャパシタ構造体を形成する工程と、前
記薄膜キャパシタ構造体にアニール処理を施す工程とを
含む薄膜キャパシタの製造方法であって、アニール処理
工程を施す前に、アニール処理温度で酸素を発生させる
酸素発生層を、下部電極層と誘電体層との間、および誘
電体層と上部電極層との間のうちの少なくとも一方に形
成する工程を含むことに特徴を有している。この薄膜キ
ャパシタの製造方法によれば、薄膜キャパシタのアニー
ル処理によって電極層が熱酸化する際に必要となる酸素
は、アニール処理により酸素発生層から発生する酸素で
賄われるため、誘電体層が還元されることがなくなる。
これにより、誘電体層に酸素欠損が生じてそこに低誘電
率層が形成されることがなくなり、その分、比誘電率の
高い薄膜キャパシタを実現できることとなる。
層を挟んでその両端に下部電極層および上部電極層を配
置してなる薄膜キャパシタ構造体を形成する工程と、前
記薄膜キャパシタ構造体にアニール処理を施す工程とを
含む薄膜キャパシタの製造方法であって、アニール処理
工程を施す前に、アニール処理温度で酸素を発生させる
酸素発生層を、下部電極層と誘電体層との間、および誘
電体層と上部電極層との間のうちの少なくとも一方に形
成する工程を含むことに特徴を有している。この薄膜キ
ャパシタの製造方法によれば、薄膜キャパシタのアニー
ル処理によって電極層が熱酸化する際に必要となる酸素
は、アニール処理により酸素発生層から発生する酸素で
賄われるため、誘電体層が還元されることがなくなる。
これにより、誘電体層に酸素欠損が生じてそこに低誘電
率層が形成されることがなくなり、その分、比誘電率の
高い薄膜キャパシタを実現できることとなる。
【００２０】本発明の請求項１０に記載の発明は、請求
項８または９に係る薄膜キャパシタの製造方法であっ
て、前記酸素発生層の形成工程は、酸素発生層の構成元
素もしくは構成元素の酸化物を形成した後、構成元素も
しくはその酸化物に酸素を吸蔵させることで酸素発生層
を形成することに特徴を有している。この薄膜キャパシ
タの製造方法によれば、酸素発生層を容易に形成するこ
とができるようになる。特に、薄膜キャパシタ製造工程
時に一般的に用いられる酸化もしくは過酸化処理によっ
て、酸素発生層の構成元素もしくはその酸化物に酸素を
吸蔵させるようにすれば酸素発生層の形成がより一層容
易になる。
項８または９に係る薄膜キャパシタの製造方法であっ
て、前記酸素発生層の形成工程は、酸素発生層の構成元
素もしくは構成元素の酸化物を形成した後、構成元素も
しくはその酸化物に酸素を吸蔵させることで酸素発生層
を形成することに特徴を有している。この薄膜キャパシ
タの製造方法によれば、酸素発生層を容易に形成するこ
とができるようになる。特に、薄膜キャパシタ製造工程
時に一般的に用いられる酸化もしくは過酸化処理によっ
て、酸素発生層の構成元素もしくはその酸化物に酸素を
吸蔵させるようにすれば酸素発生層の形成がより一層容
易になる。
【００２１】以下、本発明の実施の形態を図面を参照し
て説明する。なお、以下の実施の形態では、誘電体層を
構成する誘電体としてＢＳＴを用いた例について説明す
る。
て説明する。なお、以下の実施の形態では、誘電体層を
構成する誘電体としてＢＳＴを用いた例について説明す
る。
【００２２】実施の形態１ 図１は、本発明の実施の形態１にかかる、薄膜キャパシ
タの断面構成図である。図１において、１はシリコン基
板、１ａはシリコン電極、２は絶縁膜、３は下部電極
層、４は酸素発生層、５は誘電体層、６は上部電極層で
あって、この薄膜キャパシタは、下部電極層３と誘電体
層５との間に酸素発生層４を設けたことに特徴を有して
いる。以下、この薄膜キャパシタの製造方法を説明す
る。
タの断面構成図である。図１において、１はシリコン基
板、１ａはシリコン電極、２は絶縁膜、３は下部電極
層、４は酸素発生層、５は誘電体層、６は上部電極層で
あって、この薄膜キャパシタは、下部電極層３と誘電体
層５との間に酸素発生層４を設けたことに特徴を有して
いる。以下、この薄膜キャパシタの製造方法を説明す
る。
【００２３】まず、シリコン基板１上に絶縁膜２を形成
し、絶縁膜２に開口部７を形成する。そして、開口部７
内にシリコン電極１ａを埋め込み形成し、その上部に下
部電極３を形成する。下部電極層３は、シリコン電極１
ａとのコンタクトが取れ、かつ、後述する誘電体層５の
形成工程時およびアニール処理工程時に熱酸化しにくい
（酸素が拡散しにくい）ものであればよい。このような
条件に適したものとして、例えば、チタン（Ｔi），窒
化チタン（ＴiＮ）、ルテニウム（Ｒu），酸化ルテニウ
ム（ＲuＯ2）の各層をスパッタ法により順次積層した下
部電極３やチタン（Ｔi）／白金（Ｐt）からなる下部電
極層３がある。
し、絶縁膜２に開口部７を形成する。そして、開口部７
内にシリコン電極１ａを埋め込み形成し、その上部に下
部電極３を形成する。下部電極層３は、シリコン電極１
ａとのコンタクトが取れ、かつ、後述する誘電体層５の
形成工程時およびアニール処理工程時に熱酸化しにくい
（酸素が拡散しにくい）ものであればよい。このような
条件に適したものとして、例えば、チタン（Ｔi），窒
化チタン（ＴiＮ）、ルテニウム（Ｒu），酸化ルテニウ
ム（ＲuＯ2）の各層をスパッタ法により順次積層した下
部電極３やチタン（Ｔi）／白金（Ｐt）からなる下部電
極層３がある。
【００２４】そして、形成した下部電極３上に、酸素発
生層４を形成する。以下、バリウムの過酸化物ＢaＯ2を
酸素発生層４として形成した例について説明する。
生層４を形成する。以下、バリウムの過酸化物ＢaＯ2を
酸素発生層４として形成した例について説明する。
【００２５】ＢaＯ2からなる酸素発生層４の成膜は、後
述する誘電体層５の成膜と同様、ＭＯＣＶＤにより形成
することができる。ＭＯＣＶＤは、所望の元素を含む有
機金属を、気化させた状態で反応室に導入し、反応室内
で基板と反応させる方式であり、微細な段差に対しても
カバレッジ良く成膜できる利点があるため、ＤＲＡＭの
ような微細なキャパシタを形成するときには、スパッタ
や蒸着などの他の物理的成膜法よりも精度良く形成でき
るために多用されている。
述する誘電体層５の成膜と同様、ＭＯＣＶＤにより形成
することができる。ＭＯＣＶＤは、所望の元素を含む有
機金属を、気化させた状態で反応室に導入し、反応室内
で基板と反応させる方式であり、微細な段差に対しても
カバレッジ良く成膜できる利点があるため、ＤＲＡＭの
ような微細なキャパシタを形成するときには、スパッタ
や蒸着などの他の物理的成膜法よりも精度良く形成でき
るために多用されている。
【００２６】具体的には、ＢaＯ2からなる酸素発生層４
は、次のようにして形成する。すなわち、バリウム（Ｂ
a）の有機金属材料の原料溶液を気化し、その気化ガス
と酸化性ガスとを、予めシリコン基板１が搬入された反
応炉（図示省略）に導入することで、シリコン基板１の
下部電極層３上に酸素発生層４を成膜する。上記原料溶
液としては、ＢＳＴのＭＯＣＶＤ原料の１つである、Ｂ
ａ（ＤＰＭ）3を酢酸ブチルで希釈したものが適当であ
る。なお、ＤＰＭはジピバロイルメタネートを示してお
り、上記酸化性ガスとしては酸素が適当であり、反応炉
の温度は６００℃が適当である。
は、次のようにして形成する。すなわち、バリウム（Ｂ
a）の有機金属材料の原料溶液を気化し、その気化ガス
と酸化性ガスとを、予めシリコン基板１が搬入された反
応炉（図示省略）に導入することで、シリコン基板１の
下部電極層３上に酸素発生層４を成膜する。上記原料溶
液としては、ＢＳＴのＭＯＣＶＤ原料の１つである、Ｂ
ａ（ＤＰＭ）3を酢酸ブチルで希釈したものが適当であ
る。なお、ＤＰＭはジピバロイルメタネートを示してお
り、上記酸化性ガスとしては酸素が適当であり、反応炉
の温度は６００℃が適当である。
【００２７】ここで、酸素発生層４は、下部電極層３上
において、電極表面全面を覆って形成するのではなく部
分的に形成する必要がある。これは次のような理由によ
っている。すなわち、ＢaＯ2からなる酸素発生層４は低
誘電率を有する材料であるために、このような酸素発生
層５を電極表面全面を覆って形成すると、薄膜キャパシ
タの合成容量に大きな影響を及ぼす（合成容量を低下さ
せてしまう）。そこで、ＢaＯ2からなる酸素発生層４を
下部電極層３上に部分的（島状）に形成することで、合
成容量に対する影響を最小限に止めている。
において、電極表面全面を覆って形成するのではなく部
分的に形成する必要がある。これは次のような理由によ
っている。すなわち、ＢaＯ2からなる酸素発生層４は低
誘電率を有する材料であるために、このような酸素発生
層５を電極表面全面を覆って形成すると、薄膜キャパシ
タの合成容量に大きな影響を及ぼす（合成容量を低下さ
せてしまう）。そこで、ＢaＯ2からなる酸素発生層４を
下部電極層３上に部分的（島状）に形成することで、合
成容量に対する影響を最小限に止めている。
【００２８】ＢaＯ2からなる酸素発生層４は下部電極層
３上に極薄く形成することで、結果として下部電極層３
上に部分的に形成するようにしている。具体的には、酸
素発生層４を１０〜５０Åの厚みで下部電極層３上に形
成することで、下部電極層３表面に部分的に形成した。
なお、下部電極層３表面での酸素発生層４の被覆面積
は、酸素発生層４の厚みを調整することで制御すること
ができる。すなわち、酸素発生層４の厚みが厚くなれば
なるほど下部電極層３表面での酸素発生層４の被覆面積
が大きくなり、反対に、酸素発生層４の厚みが薄くなれ
ばなるほど下部電極層３表面での酸素発生層４の被覆面
積が小さくなる。
３上に極薄く形成することで、結果として下部電極層３
上に部分的に形成するようにしている。具体的には、酸
素発生層４を１０〜５０Åの厚みで下部電極層３上に形
成することで、下部電極層３表面に部分的に形成した。
なお、下部電極層３表面での酸素発生層４の被覆面積
は、酸素発生層４の厚みを調整することで制御すること
ができる。すなわち、酸素発生層４の厚みが厚くなれば
なるほど下部電極層３表面での酸素発生層４の被覆面積
が大きくなり、反対に、酸素発生層４の厚みが薄くなれ
ばなるほど下部電極層３表面での酸素発生層４の被覆面
積が小さくなる。
【００２９】このようにして作成したＢaＯ2からなる酸
素発生層４には、後述する誘電体層５の形成工程（ＭＯ
ＣＶＤ）の加熱温度（４００〜５００℃）やアニール処
理温度（６５０℃）で、酸素を放出する特性がある。
素発生層４には、後述する誘電体層５の形成工程（ＭＯ
ＣＶＤ）の加熱温度（４００〜５００℃）やアニール処
理温度（６５０℃）で、酸素を放出する特性がある。
【００３０】酸素発生層４を形成したのち、下部電極層
３上に、誘電体層５を成膜する。誘電体層５は、酸素発
生層４と同様、ＭＯＣＶＤにより成膜する。すなわち、
例えば、バリウム（Ｂa）の有機金属材料の原料溶液、
Ｂa（ＤＰＭ）3、Ｓr（ＤＰＭ）3、ＴiＯ（ＤＰＭ）2を
酢酸ブチルに希釈してなる原料溶液を用意し、この原料
溶液を気化させて、酸化性ガスとともに反応炉（図示省
略）に導入し、予め反応炉に搬入されている酸素発生層
４形成済みのシリコン基板１にＢＳＴを５００Åの膜厚
で成膜して誘電体層５を形成する。なお、この時、酸化
性ガスには酸素を用い、反応炉の反応温度を４００〜５
００℃にするのが適当である。
３上に、誘電体層５を成膜する。誘電体層５は、酸素発
生層４と同様、ＭＯＣＶＤにより成膜する。すなわち、
例えば、バリウム（Ｂa）の有機金属材料の原料溶液、
Ｂa（ＤＰＭ）3、Ｓr（ＤＰＭ）3、ＴiＯ（ＤＰＭ）2を
酢酸ブチルに希釈してなる原料溶液を用意し、この原料
溶液を気化させて、酸化性ガスとともに反応炉（図示省
略）に導入し、予め反応炉に搬入されている酸素発生層
４形成済みのシリコン基板１にＢＳＴを５００Åの膜厚
で成膜して誘電体層５を形成する。なお、この時、酸化
性ガスには酸素を用い、反応炉の反応温度を４００〜５
００℃にするのが適当である。
【００３１】誘電体層５の成膜時、ＭＯＣＶＤの処理温
度（４００〜５００℃）が下部電極層３に加わると、下
部電極層３はその熱によって熱酸化し、その際、電極界
面付近の誘電体層５が還元されて酸素欠陥を生じて、酸
素欠損が生じた部位に低誘電率層が形成される可能性が
ある。しかしながら、この時、酸素発生層４では、ＭＯ
ＣＶＤの処理温度（４００〜５００℃）が加わるとこと
により酸素を放出させており、下部電極層３の熱酸化に
必要な酸素は、酸化発生層４から発生する酸素によって
賄われる。そのため、下部電極層３との界面付近の誘電
体層５が還元されることがなく、誘電体層４に還元によ
り酸素欠陥が生じて低誘電率層が形成されることもな
い。
度（４００〜５００℃）が下部電極層３に加わると、下
部電極層３はその熱によって熱酸化し、その際、電極界
面付近の誘電体層５が還元されて酸素欠陥を生じて、酸
素欠損が生じた部位に低誘電率層が形成される可能性が
ある。しかしながら、この時、酸素発生層４では、ＭＯ
ＣＶＤの処理温度（４００〜５００℃）が加わるとこと
により酸素を放出させており、下部電極層３の熱酸化に
必要な酸素は、酸化発生層４から発生する酸素によって
賄われる。そのため、下部電極層３との界面付近の誘電
体層５が還元されることがなく、誘電体層４に還元によ
り酸素欠陥が生じて低誘電率層が形成されることもな
い。
【００３２】その後、ＲuＯ2からなる上部電極層６をス
パッタ法あるいはＭＯＣＶＤ法により形成した。
パッタ法あるいはＭＯＣＶＤ法により形成した。
【００３３】このようにして、下部，上部電極層３，
６、酸素発生層４、および誘電体層５からなる薄膜キャ
パシタ構造体を形成したのち、誘電体層（ＢＳＴ）５を
結晶化させるため、シリコン基板１を減圧下もしくはＮ
2雰囲気中において、６５０℃の温度でアニール処理
（熱処理）を行なう。アニール処理が終了して誘電体層
５の結晶化が終了すると薄膜キャパシタができあがる。
６、酸素発生層４、および誘電体層５からなる薄膜キャ
パシタ構造体を形成したのち、誘電体層（ＢＳＴ）５を
結晶化させるため、シリコン基板１を減圧下もしくはＮ
2雰囲気中において、６５０℃の温度でアニール処理
（熱処理）を行なう。アニール処理が終了して誘電体層
５の結晶化が終了すると薄膜キャパシタができあがる。
【００３４】ここで、アニール処理時、アニール処理温
度（６５０℃）が下部電極層３に加わると、下部電極層
３はその熱によって再度熱酸化し、その際、電極界面付
近の誘電体層５が還元されて酸素欠陥を生じて、酸素欠
損が生じた部位に低誘電率層が形成される可能性があ
る。しかしながら、この時、酸素発生層４では、アニー
ル処理温度（６５０℃）が加わるとことにより酸素を発
生させており、下部電極層３の熱酸化に必要となる酸素
は、酸化発生層４から発生する酸素によって賄われる。
そのため、電極界面付近の誘電体層５が還元されること
がなく、還元により酸素欠陥を生じて低誘電率層が形成
されることもない。
度（６５０℃）が下部電極層３に加わると、下部電極層
３はその熱によって再度熱酸化し、その際、電極界面付
近の誘電体層５が還元されて酸素欠陥を生じて、酸素欠
損が生じた部位に低誘電率層が形成される可能性があ
る。しかしながら、この時、酸素発生層４では、アニー
ル処理温度（６５０℃）が加わるとことにより酸素を発
生させており、下部電極層３の熱酸化に必要となる酸素
は、酸化発生層４から発生する酸素によって賄われる。
そのため、電極界面付近の誘電体層５が還元されること
がなく、還元により酸素欠陥を生じて低誘電率層が形成
されることもない。
【００３５】以上のようにして製造された薄膜キャパシ
タは、下部電極層３の熱酸化の影響によって誘電体層５
に低誘電率層が生成されることもなく、高誘電率、低リ
ーク電流の性能を備えたものとなる。
タは、下部電極層３の熱酸化の影響によって誘電体層５
に低誘電率層が生成されることもなく、高誘電率、低リ
ーク電流の性能を備えたものとなる。
【００３６】実施の形態２ 図２は、本発明の実施の形態２にかかる、薄膜キャパシ
タの断面構成図である。本実施の形態の薄膜キャパシタ
は、基本的には、実施の形態１で説明した薄膜キャパシ
タと同様の構造を備えており、図１と同一ないし同様の
部分には、同一の符号を付し、それらについての説明は
省略する。この薄膜キャパシタは、誘電体層５と上部電
極層６との間に酸素発生層８を設けたことに特徴があ
る。以下、この薄膜キャパシタの製造方法を説明する。
タの断面構成図である。本実施の形態の薄膜キャパシタ
は、基本的には、実施の形態１で説明した薄膜キャパシ
タと同様の構造を備えており、図１と同一ないし同様の
部分には、同一の符号を付し、それらについての説明は
省略する。この薄膜キャパシタは、誘電体層５と上部電
極層６との間に酸素発生層８を設けたことに特徴があ
る。以下、この薄膜キャパシタの製造方法を説明する。
【００３７】まず、シリコン基板１上に、絶縁膜２，シ
リコン電極１ａ，下部電極３を実施の形態１と同様にし
て形成し、さらに、下部電極層３上に、誘電体層５を実
施の形態１と同様の手法（ＭＯＣＶＤ）により成膜す
る。
リコン電極１ａ，下部電極３を実施の形態１と同様にし
て形成し、さらに、下部電極層３上に、誘電体層５を実
施の形態１と同様の手法（ＭＯＣＶＤ）により成膜す
る。
【００３８】このようにして形成した誘電体層５上に、
酸素発生層８を実施の形態１と同様の手法（ＭＯＣＶ
Ｄ）により形成する。酸素発生層８は誘電体層５表面に
部分的に形成する。酸素発生層８を誘電体層５上に部分
的に形成する理由は実施の形態１の酸素発生層４で説明
したのと同様である。
酸素発生層８を実施の形態１と同様の手法（ＭＯＣＶ
Ｄ）により形成する。酸素発生層８は誘電体層５表面に
部分的に形成する。酸素発生層８を誘電体層５上に部分
的に形成する理由は実施の形態１の酸素発生層４で説明
したのと同様である。
【００３９】酸素発生層８を形成したのち、ＲuＯ2から
なる上部電極層６をスパッタ法あるいはＭＯＣＶＤ法に
より形成する。
なる上部電極層６をスパッタ法あるいはＭＯＣＶＤ法に
より形成する。
【００４０】このようにして、上下電極層３，６、酸素
発生層８、および誘電体層５からなる薄膜キャパシタ構
造体を形成したのち、誘電体層（ＢＳＴ）５を結晶化さ
せるため、シリコン基板１を減圧下もしくはＮ2雰囲気
中において、６５０℃の温度でアニール処理（熱処理）
を行なう。
発生層８、および誘電体層５からなる薄膜キャパシタ構
造体を形成したのち、誘電体層（ＢＳＴ）５を結晶化さ
せるため、シリコン基板１を減圧下もしくはＮ2雰囲気
中において、６５０℃の温度でアニール処理（熱処理）
を行なう。
【００４１】アニール処理時、アニール処理温度（６５
０℃）が上部電極層６に加わると、上部電極層６はその
熱によって熱酸化し、その際、上部電極層６には誘電体
層５との界面付近が還元されて酸素欠陥を生じ、酸素欠
損が生じた部位に低誘電率層が形成される可能性があ
る。しかしながら、この時、酸素発生層８では、アニー
ル処理温度（６５０℃）が加わることにより酸素を発生
させており、上部電極層６の熱酸化に必要となる酸素
は、酸化発生層８から発生する酸素によって賄われる。
そのため、上部電極層６との界面付近の誘電体層５が還
元されて酸素欠陥を生じ、そこに低誘電率層が形成され
るといったことも起きない。
０℃）が上部電極層６に加わると、上部電極層６はその
熱によって熱酸化し、その際、上部電極層６には誘電体
層５との界面付近が還元されて酸素欠陥を生じ、酸素欠
損が生じた部位に低誘電率層が形成される可能性があ
る。しかしながら、この時、酸素発生層８では、アニー
ル処理温度（６５０℃）が加わることにより酸素を発生
させており、上部電極層６の熱酸化に必要となる酸素
は、酸化発生層８から発生する酸素によって賄われる。
そのため、上部電極層６との界面付近の誘電体層５が還
元されて酸素欠陥を生じ、そこに低誘電率層が形成され
るといったことも起きない。
【００４２】以上のようにして製造された薄膜キャパシ
タは、上部電極層６の熱酸化の影響によって誘電体層５
に低誘電率層が生成されることもなく、高誘電率、低リ
ーク電流の性能を備えたものとなる。
タは、上部電極層６の熱酸化の影響によって誘電体層５
に低誘電率層が生成されることもなく、高誘電率、低リ
ーク電流の性能を備えたものとなる。
【００４３】実施の形態３ 図３は、本発明の実施の形態３にかかる、薄膜キャパシ
タの断面構成図である。本実施の形態の薄膜キャパシタ
は、基本的には、実施の形態１で説明した薄膜キャパシ
タと同様の構造を備えており、図１と同一ないし同様の
部分には、同一の符号を付し、それらについての説明は
省略する。この薄膜キャパシタは、下部電極層３と誘電
体層５との間、および誘電体層５と上部電極層６との間
にそれぞれ酸素発生層４，８を設けたことに特徴があ
る。以下、この薄膜キャパシタの製造方法を説明する。
タの断面構成図である。本実施の形態の薄膜キャパシタ
は、基本的には、実施の形態１で説明した薄膜キャパシ
タと同様の構造を備えており、図１と同一ないし同様の
部分には、同一の符号を付し、それらについての説明は
省略する。この薄膜キャパシタは、下部電極層３と誘電
体層５との間、および誘電体層５と上部電極層６との間
にそれぞれ酸素発生層４，８を設けたことに特徴があ
る。以下、この薄膜キャパシタの製造方法を説明する。
【００４４】まず、シリコン基板１上に、絶縁膜２，シ
リコン電極１ａ，下部電極３を実施の形態１と同様にし
て形成する。
リコン電極１ａ，下部電極３を実施の形態１と同様にし
て形成する。
【００４５】このようにして形成した誘電体層５上に、
酸素発生層４を実施の形態１と同様の手法（ＭＯＣＶ
Ｄ）により形成する。酸素発生層４は下部電極層３表面
に部分的に形成する。酸素発生層４を下部電極層３上に
部分的に形成する理由は実施の形態１の酸素発生層４で
説明したのと同様である。
酸素発生層４を実施の形態１と同様の手法（ＭＯＣＶ
Ｄ）により形成する。酸素発生層４は下部電極層３表面
に部分的に形成する。酸素発生層４を下部電極層３上に
部分的に形成する理由は実施の形態１の酸素発生層４で
説明したのと同様である。
【００４６】さらに、酸素発生層４を形成した下部電極
層３上に、誘電体層５を実施の形態１と同様の手法（Ｍ
ＯＣＶＤ）により成膜する。
層３上に、誘電体層５を実施の形態１と同様の手法（Ｍ
ＯＣＶＤ）により成膜する。
【００４７】誘電体層５の成膜時、ＭＯＣＶＤの処理温
度（４００〜５００℃）が下部電極層３に加わると、下
部電極層３はその熱によって熱酸化し、その際、下部電
極層３では誘電体層５との界面付近が還元されて酸素欠
陥を生じ、これによって低誘電率層が形成される可能性
がある。しかしながら、この時、酸素発生層４では、誘
電体形成温度（４００〜５００℃）が加わるとことによ
り酸素を発生させており、下部電極層３の熱酸化に必要
となる酸素は、酸素発生層４から発生する酸素によって
賄われる。そのため、下部電極層３との界面付近の誘電
体層５が還元されて酸素欠陥を生じ、そこに低誘電率層
が形成されるといったことも起きない。
度（４００〜５００℃）が下部電極層３に加わると、下
部電極層３はその熱によって熱酸化し、その際、下部電
極層３では誘電体層５との界面付近が還元されて酸素欠
陥を生じ、これによって低誘電率層が形成される可能性
がある。しかしながら、この時、酸素発生層４では、誘
電体形成温度（４００〜５００℃）が加わるとことによ
り酸素を発生させており、下部電極層３の熱酸化に必要
となる酸素は、酸素発生層４から発生する酸素によって
賄われる。そのため、下部電極層３との界面付近の誘電
体層５が還元されて酸素欠陥を生じ、そこに低誘電率層
が形成されるといったことも起きない。
【００４８】このようにして形成した誘電体層５上に、
さらに酸素発生層８を実施の形態２と同様の手法（ＭＯ
ＣＶＤ）により形成する。酸素発生層８は誘電体層５表
面に部分的に形成する。酸素発生層８を誘電体層５上に
部分的に形成する理由は実施の形態１の酸素発生層４で
説明したのと同様である。
さらに酸素発生層８を実施の形態２と同様の手法（ＭＯ
ＣＶＤ）により形成する。酸素発生層８は誘電体層５表
面に部分的に形成する。酸素発生層８を誘電体層５上に
部分的に形成する理由は実施の形態１の酸素発生層４で
説明したのと同様である。
【００４９】酸素発生層８を形成したのち、ＲuＯ2から
なる上部電極層６をスパッタ法あるいはＭＯＣＶＤ法に
より形成する。
なる上部電極層６をスパッタ法あるいはＭＯＣＶＤ法に
より形成する。
【００５０】このようにして、下部，上部電極層３，
６、酸素発生層４，８、および誘電体層５からなる薄膜
キャパシタ構造体を形成したのち、誘電体層（ＢＳＴ）
５を結晶化させるため、シリコン基板１を減圧下もしく
はＮ2雰囲気中において、６５０℃の温度でアニール処
理（熱処理）を行なう。
６、酸素発生層４，８、および誘電体層５からなる薄膜
キャパシタ構造体を形成したのち、誘電体層（ＢＳＴ）
５を結晶化させるため、シリコン基板１を減圧下もしく
はＮ2雰囲気中において、６５０℃の温度でアニール処
理（熱処理）を行なう。
【００５１】アニール処理時、処理温度（６５０℃）が
下部電極層３，上部電極層６に加わると、下部電極層
３，上部電極層６はその熱によって熱酸化し、その際、
下部電極層３，上部電極層６では誘電体層５との界面付
近が還元されて酸素欠陥を生じて低誘電率層が形成され
る可能性がある。しかしながら、この時、酸素発生層
４，８では、アニール処理温度（６５０℃）が加わると
ことにより酸素を発生させており、下部電極層３，上部
電極層６の熱酸化に必要となる酸素は、酸化発生層４，
８から発生する酸素によって賄われる。そのため、下部
電極層３，上部電極層６との界面付近の誘電体層５が還
元されて酸素欠陥を生じ、そこに低誘電率層が形成され
るといったことも起きない。
下部電極層３，上部電極層６に加わると、下部電極層
３，上部電極層６はその熱によって熱酸化し、その際、
下部電極層３，上部電極層６では誘電体層５との界面付
近が還元されて酸素欠陥を生じて低誘電率層が形成され
る可能性がある。しかしながら、この時、酸素発生層
４，８では、アニール処理温度（６５０℃）が加わると
ことにより酸素を発生させており、下部電極層３，上部
電極層６の熱酸化に必要となる酸素は、酸化発生層４，
８から発生する酸素によって賄われる。そのため、下部
電極層３，上部電極層６との界面付近の誘電体層５が還
元されて酸素欠陥を生じ、そこに低誘電率層が形成され
るといったことも起きない。
【００５２】以上のようにして製造された薄膜キャパシ
タは、下部電極層３，上部電極層６の熱酸化の影響によ
って誘電体層５に低誘電率層が生成されることもなく、
高誘電率、低リーク電流の性能を備えたものとなる。
タは、下部電極層３，上部電極層６の熱酸化の影響によ
って誘電体層５に低誘電率層が生成されることもなく、
高誘電率、低リーク電流の性能を備えたものとなる。
【００５３】ところで、上述した実施の形態１〜３で
は、下部電極層３や上部電極層６を構成する電極材料を
次のものから構成すると説明した。
は、下部電極層３や上部電極層６を構成する電極材料を
次のものから構成すると説明した。
【００５４】・チタン（Ｔi），窒化チタン（ＴiＮ）、
ルテニウム（Ｒu），酸化ルテニウム（ＲuＯ2）の各層
を順次積層したもの、 ・チタン（Ｔi）／白金（Ｐt）の積層体、 ・酸化ルテニウム（ＲuＯ2） これら電極材料は、比較的酸化しにくいという特徴があ
る。このような特徴を備えた電極材料から下部電極層３
や上部電極層６を構成すれば、誘電体層５が還元される
ことがさらに起きにくくなり、その分、誘電体層５に酸
素欠損を生じさせてそこに低誘電率層が形成されること
を、より以上に防止することができる。また、このよう
な特徴を備えた電極材料としては、この他、イリジウム
（Ｉr）およびイリジウム（Ｉr）の酸化物があり、これ
も下部電極層３，上部電極層６の電極材料として用いる
ことができ、その場合においても、上記利点は享受でき
る。
ルテニウム（Ｒu），酸化ルテニウム（ＲuＯ2）の各層
を順次積層したもの、 ・チタン（Ｔi）／白金（Ｐt）の積層体、 ・酸化ルテニウム（ＲuＯ2） これら電極材料は、比較的酸化しにくいという特徴があ
る。このような特徴を備えた電極材料から下部電極層３
や上部電極層６を構成すれば、誘電体層５が還元される
ことがさらに起きにくくなり、その分、誘電体層５に酸
素欠損を生じさせてそこに低誘電率層が形成されること
を、より以上に防止することができる。また、このよう
な特徴を備えた電極材料としては、この他、イリジウム
（Ｉr）およびイリジウム（Ｉr）の酸化物があり、これ
も下部電極層３，上部電極層６の電極材料として用いる
ことができ、その場合においても、上記利点は享受でき
る。
【００５５】また、上述した実施の形態１〜３では、酸
素発生層４，８としてＢaＯ2を用いている。ＢaＯ2に
は、次のような特性がある。すなわち、ＢaＯ2を誘電体
に接して形成したのち熱処理を加えると、ＢaＯ2はある
程度誘電体に拡散するものの、拡散により誘電体の比誘
電率を低下させたりリーク電流を増大させたたりするこ
とは起きない。そのため、このような特性を備えたＢa
Ｏ2を酸素発生層４，８として用いれば、誘電体層５の
形成工程（ＭＯＣＶＤ）やアニール工程による熱で酸素
発生層５の成分が誘電体層５に拡散したとしても、誘電
体層５の比誘電率が低下したり、リーク電流が増大する
といった不都合が起きず、その分、さらに特性の優れた
薄膜キャパシタを得ることができる。
素発生層４，８としてＢaＯ2を用いている。ＢaＯ2に
は、次のような特性がある。すなわち、ＢaＯ2を誘電体
に接して形成したのち熱処理を加えると、ＢaＯ2はある
程度誘電体に拡散するものの、拡散により誘電体の比誘
電率を低下させたりリーク電流を増大させたたりするこ
とは起きない。そのため、このような特性を備えたＢa
Ｏ2を酸素発生層４，８として用いれば、誘電体層５の
形成工程（ＭＯＣＶＤ）やアニール工程による熱で酸素
発生層５の成分が誘電体層５に拡散したとしても、誘電
体層５の比誘電率が低下したり、リーク電流が増大する
といった不都合が起きず、その分、さらに特性の優れた
薄膜キャパシタを得ることができる。
【００５６】このような特性を備え、しかも、誘電体層
形成工程やアニール工程で酸素を放出することができる
材料として、ＢaＯ2の他に、次のようなものがある。す
なわち、銀（Ａg）、クロム（Ｃr）、マンガン（Ｍ
n）、バリウム（Ｂa）、ストロンチウム（Ｓr）もしく
は希土類のうちの少なくとも一つの酸化物あるいは過酸
化物である。これらの材料を用いて酸素発生層４，８を
構成しても、高温時の酸素発生作用を発揮したうえで、
上記した利点を享受するができる。例えば、銀（Ａg）
の場合では、Ａg2ＯもしくはＡgＯの組成にしたうえで
用いればよく、そうすれば、熱処理中における雰囲気圧
力の制御により酸素を放出させることが可能となる。ま
た、クロム（Ｃr）の場合では、Ｃr2Ｏ3とＣrＯ2との混
合物の組成にして用いればよく、マンガン（Ｍn）の場
合では、ＭnＯ2の組成にして用いればよく、バリウム
（Ｂa）の場合ではＢaＯ2の組成にして用いればよく、
ストロンチウム（Ｓr）の場合では、ＳrＯ1+Xの組成に
して用いればよく、希土類の例としてＣe，Ｙがあり、
これらの場合においても、上記利点は享受することがで
きる。
形成工程やアニール工程で酸素を放出することができる
材料として、ＢaＯ2の他に、次のようなものがある。す
なわち、銀（Ａg）、クロム（Ｃr）、マンガン（Ｍ
n）、バリウム（Ｂa）、ストロンチウム（Ｓr）もしく
は希土類のうちの少なくとも一つの酸化物あるいは過酸
化物である。これらの材料を用いて酸素発生層４，８を
構成しても、高温時の酸素発生作用を発揮したうえで、
上記した利点を享受するができる。例えば、銀（Ａg）
の場合では、Ａg2ＯもしくはＡgＯの組成にしたうえで
用いればよく、そうすれば、熱処理中における雰囲気圧
力の制御により酸素を放出させることが可能となる。ま
た、クロム（Ｃr）の場合では、Ｃr2Ｏ3とＣrＯ2との混
合物の組成にして用いればよく、マンガン（Ｍn）の場
合では、ＭnＯ2の組成にして用いればよく、バリウム
（Ｂa）の場合ではＢaＯ2の組成にして用いればよく、
ストロンチウム（Ｓr）の場合では、ＳrＯ1+Xの組成に
して用いればよく、希土類の例としてＣe，Ｙがあり、
これらの場合においても、上記利点は享受することがで
きる。
【００５７】また、マンガン（Ｍn）、クロム（Ｃr）の
酸化物（過酸化物）で酸素発生層４，８を構成する場合
では、高温で酸化価数が減少する反応を利用して酸素放
出をすればよい。また、これらの材料（Ｍn，Ｃr）で酸
素発生層４，８を構成した場合には、加熱によりこれら
の材料が誘電体層（ＢＳＴ）５に拡散したとしても、粒
界に偏析することになるので、誘電体層５のリーク電流
を抑える働きをする。そのため、誘電体層５の誘電率に
は大きな影響を与えることはなく、リーク電流を低減す
る果が発揮できる。なお、マンガン（Ｍn）、クロム
（Ｃr）の酸化物（過酸化物）からなる酸素発生層４，
８は、ＭＯＣＶＤ、スパッタ等既存の成膜手法で成膜す
ることができる。
酸化物（過酸化物）で酸素発生層４，８を構成する場合
では、高温で酸化価数が減少する反応を利用して酸素放
出をすればよい。また、これらの材料（Ｍn，Ｃr）で酸
素発生層４，８を構成した場合には、加熱によりこれら
の材料が誘電体層（ＢＳＴ）５に拡散したとしても、粒
界に偏析することになるので、誘電体層５のリーク電流
を抑える働きをする。そのため、誘電体層５の誘電率に
は大きな影響を与えることはなく、リーク電流を低減す
る果が発揮できる。なお、マンガン（Ｍn）、クロム
（Ｃr）の酸化物（過酸化物）からなる酸素発生層４，
８は、ＭＯＣＶＤ、スパッタ等既存の成膜手法で成膜す
ることができる。
【００５８】また、上述した実施の形態１〜３では、誘
電体層５を構成する誘電体としてＢＳＴ（ＢaxＳr1―ｘ
ＴiＯ3）を用いた場合を例にして説明した。しかしなが
ら、本発明は、このような誘電体を用いた場合に限られ
るものではなく、次の特性を有する誘電体を誘電体層５
として用いた場合に特に有効となる。その誘電体とは、
高い比誘電率を有しており、薄膜化、すなわち高集積化
して高容量化しやすく、それが故に、薄膜キャパシタの
誘電体層として構成された場合に酸素欠損による比誘電
率の低下やリーク電流の低下の影響を顕著に受けて薄膜
キャパシタとしての性能を発揮できにくい誘電体であ
る。このような特性を備えた誘電体としては、 ・バリウム（Ｂa）、ストロンチウム（Ｓr）、チタン
（Ｔi）の元素のグループを含む物質（例えば、ＢＳＴ
といったこれら元素を含む酸化物）、 ・鉛（Ｐb），ジルコニウム（Ｚr），チタン（Ｔi）の
元素グループを含む物質（具体的にはこれら元素を含む
物質であって、例えば、ＰbＺrXＴi1-XＯ3）、 ・ビスマス（Ｂi）、ストロンチウム（Ｓr）、タンタル
（Ｔa）の元素グループを含むもの（具体的にはこれら
元素を含む物質であって、例えば、ＳrＢi2Ｔa2Ｏ9）、 が他の例として挙げられる。
電体層５を構成する誘電体としてＢＳＴ（ＢaxＳr1―ｘ
ＴiＯ3）を用いた場合を例にして説明した。しかしなが
ら、本発明は、このような誘電体を用いた場合に限られ
るものではなく、次の特性を有する誘電体を誘電体層５
として用いた場合に特に有効となる。その誘電体とは、
高い比誘電率を有しており、薄膜化、すなわち高集積化
して高容量化しやすく、それが故に、薄膜キャパシタの
誘電体層として構成された場合に酸素欠損による比誘電
率の低下やリーク電流の低下の影響を顕著に受けて薄膜
キャパシタとしての性能を発揮できにくい誘電体であ
る。このような特性を備えた誘電体としては、 ・バリウム（Ｂa）、ストロンチウム（Ｓr）、チタン
（Ｔi）の元素のグループを含む物質（例えば、ＢＳＴ
といったこれら元素を含む酸化物）、 ・鉛（Ｐb），ジルコニウム（Ｚr），チタン（Ｔi）の
元素グループを含む物質（具体的にはこれら元素を含む
物質であって、例えば、ＰbＺrXＴi1-XＯ3）、 ・ビスマス（Ｂi）、ストロンチウム（Ｓr）、タンタル
（Ｔa）の元素グループを含むもの（具体的にはこれら
元素を含む物質であって、例えば、ＳrＢi2Ｔa2Ｏ9）、 が他の例として挙げられる。
【００５９】また、上述した実施の形態１〜３では、Ｂ
aＯ2からなる酸素発生層４，８を、ＭＯＣＶＤにより形
成していたが、本発明はこのような方法により酸素発生
層４，８を形成することに限定されるものではなく、こ
れら酸素発生層４，８の材料層を形成したのち、この材
料層を酸化処理ないしは過酸化処理することで、酸素発
生層４，８を形成するようにしていもよい。このように
すれば、酸素発生層４，８をより容易に形成することが
できる。例えば、ＡgＯから構成される酸素発生層４，
８は、次のような酸化処理（過酸化処理）を行うことで
形成できる。
aＯ2からなる酸素発生層４，８を、ＭＯＣＶＤにより形
成していたが、本発明はこのような方法により酸素発生
層４，８を形成することに限定されるものではなく、こ
れら酸素発生層４，８の材料層を形成したのち、この材
料層を酸化処理ないしは過酸化処理することで、酸素発
生層４，８を形成するようにしていもよい。このように
すれば、酸素発生層４，８をより容易に形成することが
できる。例えば、ＡgＯから構成される酸素発生層４，
８は、次のような酸化処理（過酸化処理）を行うことで
形成できる。
【００６０】酸素ガス存在下で、Ａgをスパッタ（基板
温度３００℃）し、ＡgＯを形成する。その後、１atm，
Ｏ2環境下で、基板温度を５００℃に上げることによ
り、酸素を吸蔵したＡgＯとすることができる。このよ
うにして得たＡg酸化膜は、より高温もしくは減圧下
で、酸素放出能力を有している。
温度３００℃）し、ＡgＯを形成する。その後、１atm，
Ｏ2環境下で、基板温度を５００℃に上げることによ
り、酸素を吸蔵したＡgＯとすることができる。このよ
うにして得たＡg酸化膜は、より高温もしくは減圧下
で、酸素放出能力を有している。
【００６１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、誘電体膜
の形成あるいは熱処理時の酸素欠損を防ぐことができ、
薄膜であっても、高容量の薄膜キャパシタを実現するこ
とができる。
の形成あるいは熱処理時の酸素欠損を防ぐことができ、
薄膜であっても、高容量の薄膜キャパシタを実現するこ
とができる。
【図１】本発明の実施の形態１の薄膜キャパシタの構成
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２の薄膜キャパシタの構成
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態３の薄膜キャパシタの構成
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【符号の説明】 １ シリコン基板 ３ 下部電極
層 ４ 酸素発生層 ５ 誘電体層 ６ 上部電極層 ８ 酸素発生
層
層 ４ 酸素発生層 ５ 誘電体層 ６ 上部電極層 ８ 酸素発生
層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/8247 29/788 29/792
Claims (10)
- 【請求項１】 誘電体層とその端部に設けた電極層との
間に、高温で酸素を放出する酸素発生層を設けることを
特徴とする薄膜キャパシタ。 - 【請求項２】 請求項１記載の薄膜キャパシタであっ
て、 前記酸素発生層を、前記誘電体層と前記電極層との界面
上に部分的に設けることを特徴とする薄膜キャパシタ。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の薄膜キャパシタ
であって、 前記酸素発生層を、前記誘電体層の形成温度で酸素を発
生させる物質から構成することを特徴とする薄膜キャパ
シタ。 - 【請求項４】 請求項１または２記載の薄膜キャパシタ
であって、 前記酸素発生層を、薄膜キャパシタのアニール処理温度
で酸素を発生させる物質から構成することを特徴とする
薄膜キャパシタ。 - 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれか記載の薄膜
キャパシタであって、 前記酸素発生層は、銀（Ａg）、クロム（Ｃr）、マンガ
ン（Ｍn）、バリウム（Ｂa）、ストロンチウム（Ｓr）
もしくは希土類のうちの少なくとも一つの酸化物あるい
は過酸化物を含んでいることを特徴とする薄膜キャパシ
タ。 - 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれか記載の薄膜
キャパシタであって、 前記誘電体層は、バリウム（Ｂa），ストロンチウム
（Ｓr），チタン（Ｔi）の元素グループ、鉛（Ｐb），
ジルコニウム（Ｚr），チタン（Ｔi）の元素グループ、
あるいはビスマス（Ｂi），ストロンチウム（Ｓr），タ
ンタル（Ｔa）の元素グループのいずれかの元素グルー
プを含む物質であることを特徴とする薄膜キャパシタ。 - 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれか記載の薄膜
キャパシタであって、 前記電極層がルテニウム（Ｒu）、もしくはイリジウム
（Ｉr）、ないしはこれらの酸化物からなることを特徴
とする薄膜キャパシタ。 - 【請求項８】 下部電極層を形成する工程と、下部電極
層上に誘電体層を形成する工程と、誘電体層上に上部電
極層を形成する工程とを含む薄膜キャパシタの製造方法
であって、 誘電体層を形成する工程の前に、誘電体層形成温度で酸
素を発生する酸素発生層を前記下部電極層上に形成する
工程を含むことを特徴とする薄膜キャパシタの製造方
法。 - 【請求項９】 誘電体層を挟んでその両端に下部電極層
および上部電極層を配置してなる薄膜キャパシタ構造体
を形成する工程と、前記薄膜キャパシタ構造体にアニー
ル処理を施す工程とを含む薄膜キャパシタの製造方法で
あって、 アニール処理工程を施す前に、アニール処理温度で酸素
を発生させる酸素発生層を、下部電極層と誘電体層との
間、および誘電体層と上部電極層との間のうちの少なく
とも一方に形成する工程を含むことを特徴とする薄膜キ
ャパシタの製造方法。 - 【請求項１０】 請求項８または９記載の薄膜キャパシ
タの製造方法であって、 前記酸素発生層の形成工程
は、酸素発生層の構成元素もしくは構成元素の酸化物を
形成した後、構成元素もしくはその酸化物に酸素を吸蔵
させることで酸素発生層を形成することを特徴とする薄
膜キャパシタの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9101471A JPH10294426A (ja) | 1997-04-18 | 1997-04-18 | 薄膜キャパシタとその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9101471A JPH10294426A (ja) | 1997-04-18 | 1997-04-18 | 薄膜キャパシタとその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10294426A true JPH10294426A (ja) | 1998-11-04 |
Family
ID=14301651
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9101471A Pending JPH10294426A (ja) | 1997-04-18 | 1997-04-18 | 薄膜キャパシタとその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10294426A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002277855A (ja) * | 2001-03-15 | 2002-09-25 | Sharp Corp | Ａｇ合金薄膜の形成方法および情報表示素子 |
| KR100487528B1 (ko) * | 2002-06-26 | 2005-05-03 | 삼성전자주식회사 | 피로 현상을 억제하기 위한 금속산화막을 갖는 강유전체캐패시터 및 그 제조방법 |
| JP2013131749A (ja) * | 2011-12-20 | 2013-07-04 | Imec | 金属−絶縁体−金属スタックおよびその製造方法 |
-
1997
- 1997-04-18 JP JP9101471A patent/JPH10294426A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002277855A (ja) * | 2001-03-15 | 2002-09-25 | Sharp Corp | Ａｇ合金薄膜の形成方法および情報表示素子 |
| KR100487528B1 (ko) * | 2002-06-26 | 2005-05-03 | 삼성전자주식회사 | 피로 현상을 억제하기 위한 금속산화막을 갖는 강유전체캐패시터 및 그 제조방법 |
| JP2013131749A (ja) * | 2011-12-20 | 2013-07-04 | Imec | 金属−絶縁体−金属スタックおよびその製造方法 |
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