JPH11126884A - 容量素子およびその製造方法 - Google Patents

容量素子およびその製造方法

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JPH11126884A
JPH11126884A JP9293045A JP29304597A JPH11126884A JP H11126884 A JPH11126884 A JP H11126884A JP 9293045 A JP9293045 A JP 9293045A JP 29304597 A JP29304597 A JP 29304597A JP H11126884 A JPH11126884 A JP H11126884A
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JP
Japan
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thin film
film
dielectric thin
high dielectric
metal
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Pending
Application number
JP9293045A
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English (en)
Inventor
Kanji Hirano
幹二 平野
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高誘電体薄膜を用いた容量素子において、高
誘電体薄膜の高温焼結時や容量素子形成後の高温アニー
ル時に上下電極の周辺エッジ部分で発生する強いストレ
スが高誘電体薄膜にかかることを防止し、容量素子自体
の特性が劣化することを抑制する。 【解決手段】 高誘電体薄膜4の周囲を、高温処理時の
ストレスの発生が、高誘電体薄膜4に比べて小さい材質
の絶縁体薄膜5で覆い、第一の白金膜3および第二の白
金膜6の周辺エッジ部分を高誘電体薄膜4と接すること
なく、絶縁体薄膜5上に位置させる構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高い誘電率を有する誘
電体薄膜(以下、高誘電体薄膜と記す)を上電極および
下電極で挟んで形成した容量素子およびその製造方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、高誘電体薄膜は、不揮発性RAM
(Random Access Memory)や高集
積DRAM(Dynamic Random Acce
ssMemory)におけるデータ保持のための容量素
子に用いる容量絶縁膜としての応用を目指して研究が盛
んに行われている。高誘電体薄膜のうち、特に高い誘電
率(従来のシリコン酸化膜に比べて誘電率が1〜2桁以
上大きいもの)及び自発分極を有するものについては、
強誘電体薄膜と呼ばれ、高集積化、微細化に有利である
こと、また電圧が0でも電荷を保持しているため不揮発
性のメモリを実現できることなどから、特に注目を集め
ている。
【0003】以下に、従来の容量素子について説明す
る。図8は従来の容量素子の要部断面図であり、集積回
路が形成された半導体基板上に形成した例について示す
ものである。図8に示すように従来の素子は、集積回路
が作り込まれた支持基板1の上に選択的にチタニウム
(以下、Tiと記す)膜2および第一の白金(以下、P
tと記す)膜3が蒸着法またはスパッタ法を用いて形成
されており、その上に例えば(Bax Sr1-x )TiO
3 膜からなる高誘電体薄膜4が塗布法、スパッタ法また
はCVD(Chemical Vapor Depos
ition)法を用いて形成されている。この高誘電体
薄膜4は高温で焼成されたものである。その上に第二の
Pt膜6が第一のPt膜3および高誘電体薄膜4と同一
の形状で形成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、第一のPt膜3および第二のPt膜6の
の周辺エッジ部分は、高誘電体薄膜4に接するように形
成されている。このため、第一のPt膜3および第二の
Pt膜6は、高誘電体薄膜4の高温焼結時あるいは容量
素子形成後の高温アニール処理時において、特にそのエ
ッジ部分で強いストレスが発生することが知られてい
る。したがって、このストレスにより高誘電体薄膜の特
性が劣化するという課題を有している。
【0005】本発明はこのような従来の容量素子の特性
が劣化するという課題を考慮し、金属膜のエッジ部分に
発生する強いストレスが高誘電体薄膜にかからないよう
にすることによって、特性が劣化することを抑制する容
量素子およびその製造方法を提供することを目的とする
ものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項1の本発明は、支持基板の一表面に形成
された第一の金属膜と、前記第一の金属膜上に形成され
た高誘電体薄膜と、前記高誘電体薄膜上に形成された第
二の金属膜とを備え、前記第一および第二の金属膜の周
辺エッジ部分は、前記高誘電体薄膜と接していないこと
を特徴とする容量素子である。
【0007】すなわち、高誘電体薄膜が第一および第二
の金属膜のいずれの膜の周辺エッジ部分とも接していな
い構成を備えていることによって、金属膜の周辺エッジ
部分で発生する強いストレスが高誘電体薄膜にかかるこ
とを防止し、高誘電体薄膜の特性が劣化することを抑制
することができる。
【0008】また、請求項4の本発明は、支持基板の一
表面に第一の金属膜を形成し、その上に高誘電体薄膜を
形成する高誘電体薄膜形成工程と、前記高誘電体薄膜形
成工程の後、前記高誘電体薄膜をパターンニングするパ
ターンニング工程と、前記パターンニング工程の後、前
記高誘電体薄膜の周囲を取り囲むように絶縁体薄膜を形
成する絶縁体薄膜形成工程と、前記絶縁体薄膜形成工程
の後、前記高誘電体薄膜を高温焼結する高温焼結工程
と、前記高温焼結工程の後、第二の金属膜を形成する第
二金属膜形成工程とを備え、前記絶縁体薄膜の材質は、
高温処理時に前記第一および第二の金属膜の周辺エッジ
部分に発生するストレスが、前記高誘電体薄膜にかかる
ことを抑制するものであることを特徴とする容量素子の
製造方法である。
【0009】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。
【0010】図1は、本発明の第一の実施の形態におけ
る容量素子の要部断面図である。
【0011】図2は、本発明の第一の実施の形態におけ
る容量素子の高誘電体薄膜および絶縁体薄膜表面での要
部平面図である。
【0012】図1および図2において、1は集積回路が
作り込まれた支持基板、2は支持基板1上に形成された
Ti膜、3はTi膜2上にTi膜と同一形状で形成され
た第一のPt膜、4は第一のPt膜3上に形成された高
誘電体薄膜、5は第一のPt膜3上に形成された高誘電
体薄膜4の周囲を取り囲むように形成された絶縁体薄
膜、6は高誘電体薄膜4および絶縁体薄膜5上に形成さ
れた第二のPt膜である。高誘電体薄膜4の材質は、例
えば(Bax Sr1-x )TiO3 である。絶縁体薄膜5
の材質は、例えばCVD法を用いてTEOS等から生成
されるものであり、後述する製造時の高温処理時に、T
i膜2、第一のPt膜3および第二のPt膜6の周辺エ
ッジ部分に発生するストレスが、高誘電体薄膜4にかか
ることを抑制するものである。なお、Ti膜2は、支持
基板1と第一のPt膜3との接合性が悪いときの対策と
して形成されるものであり、前記接合性が良好な場合
は、省略されても差し支えない。
【0013】すなわち、本実施の形態の構成において
は、金属膜のエッジ部分に発生する強いストレスが高誘
電体薄膜にかからないようにすることによって、特性が
劣化することを抑制する以下に、本実施の形態における
容量素子の製造方法を図面を参照して説明する。
【0014】図3〜図7は、本実施の形態における容量
素子の製造方法における工程順断面図である。
【0015】図3に示すように、集積回路が作り込まれ
た支持基板1の上に例えば膜厚10〜40nmのTi膜
2と膜厚100〜300nmの第一のPt膜3を連続的
に蒸着法またはスパッタ法により形成する。続いてこの
第一のPt膜3を覆って例えば(Bax Sr1-x )Ti
3 膜等の高誘電体薄膜4を塗布法、CVD法またはス
パッタ法を用いて20〜300nmの厚さに形成する。
【0016】次に、図4に示すように、通常のフォトレ
ジストを用いたリソグラフィー技術もしくは酸化膜等を
マスキング材として用いたリソグラフィー技術と、ドラ
イエッチング技術とを駆使して、高誘電体薄膜4をパタ
ーニングする。
【0017】次に、図5に示すように、例えばCVD法
を用いて、TEOS等から生成される絶縁体薄膜5を3
0〜500nmの厚さに形成する。ここでレジストを用
いたエッチバック法を利用して高誘電体薄膜4の表面が
現れるまでエッチバックを行い、高誘電体薄膜4の周囲
を取り囲むように絶縁体薄膜5を残す。その後500〜
900℃程度で高誘電体薄膜4の高温焼結を行う。
【0018】次に、図6に示すように、高誘電体薄膜4
および絶縁体薄膜5の上に、例えば膜厚100〜300
nmの第二のPt膜6を蒸着法またはスパッタ法により
形成する。
【0019】次に、図7に示すように、再度フォトレジ
ストを用いたリソグラフィー技術もしくは酸化膜等をマ
スキング材として用いたリソグラフィー技術と、ドライ
エッチング技術とを駆使して、先にパターニングした高
誘電体薄膜4を完全に覆い、かつ、その周囲を取り囲む
絶縁体薄膜5領域上に容量素子のパターンエッジ部が位
置するように、第二のPt膜6からTi膜2までを連続
的にエッチングする。このようにして第一のPt膜3、
第二のPt膜6、高誘電体薄膜4および絶縁体薄膜5を
同一形状に形成する。その後は通常の集積回路形成プロ
セス処理に従うが、高誘電体薄膜4に与えるダメージ回
復のため適当な工程で900℃以下の高温アニール処理
が行われる。
【0020】なお、上述した第一の実施の形態において
は、第一のPt膜3、第二のPt膜6、高誘電体薄膜4
および絶縁体薄膜5を同一形状に形成したが、第一のP
t膜3、第二のPt膜6、高誘電体薄膜4および絶縁体
薄膜5の形状が一致していなくても、高誘電体薄膜4が
第一のPt膜3および第二のPt膜6の周辺エッジ部分
に接していない形状でさえあれば同様の効果が得られ
る。
【0021】また、上述した第一の実施の形態において
は、本発明の高誘電体薄膜の周囲を取り囲むように本発
明の絶縁体薄膜が配置されているとして説明したが、こ
れに限らず、絶縁体薄膜を省略した構成としてもよい、
要するに、本発明の第一および第二の金属膜の周辺エッ
ジ部分が、本発明の高誘電体薄膜と接してさえいなけれ
ばよい。
【0022】また、本発明の高誘電体薄膜は、上述した
第一の実施の形態においては、(Bax Sr1-x )Ti
3 膜であるとして説明したが、これに限らず、強誘電
体薄膜を含む、高い誘電率を有する誘電体薄膜でありさ
えすればよい。
【0023】また、本発明の絶縁体薄膜は、上述した第
一の実施の形態においては、CVD法を用いて、TEO
S等から生成される絶縁体薄膜として説明したが、これ
に限らず、本発明の高誘電体薄膜に比べて高温処理時の
ストレスの発生が小さくなるような材質のものでありさ
えすればよい。
【0024】さらに、本発明の第一および第二の金属膜
は、上述した第一の実施の形態においては、第一の金属
膜がTiとPt二層の金属膜層であり、第二の金属膜が
Pt膜であるとして説明したが、これに限るものではな
く、本発明の高誘電体薄膜および支持基板との接合性が
良好な金属から構成されたものでありさえすればよい。
【0025】
【発明の効果】以上説明したところから明らかなよう
に、本発明は、金属膜のエッジ部分に発生する強いスト
レスが高誘電体薄膜にかからないようにすることによっ
て、高誘電体薄膜の特性が劣化することを抑制する容量
素子およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施の形態における容量素子の
要部断面図。
【図2】本発明の第一の実施の形態における容量素子の
要部平面図。
【図3】本発明の第一の実施の形態の容量素子の製造方
法における工程順断面図。
【図4】本発明の第一の実施の形態の容量素子の製造方
法における工程順断面図。
【図5】本発明の第一の実施の形態の容量素子の製造方
法における工程順断面図。
【図6】本発明の第一の実施の形態の容量素子の製造方
法における工程順断面図。
【図7】本発明の第一の実施の形態の容量素子の製造方
法における工程順断面図。
【図8】従来の容量素子の要部断面図。
【符号の説明】
1 集積回路が作り込まれた支持基板 2 チタニウム膜 3 第一の白金膜 4 高誘電体薄膜 5 絶縁体薄膜 6 第二の白金膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 27/10 451

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 支持基板の一表面に形成された第一の金
    属膜と、前記第一の金属膜上に形成された高誘電体薄膜
    と、前記高誘電体薄膜上に形成された第二の金属膜とを
    備え、前記第一および第二の金属膜の周辺エッジ部分
    は、前記高誘電体薄膜と接していないことを特徴とする
    容量素子。
  2. 【請求項2】 前記高誘電体薄膜の周囲を取り囲むよう
    に配置された絶縁体薄膜を備え、前記絶縁体薄膜の材質
    は、高温処理時に前記第一および第二の金属膜の周辺エ
    ッジ部分に発生するストレスが、前記高誘電体薄膜にか
    かることを抑制するものであることを特徴とする請求項
    1に記載の容量素子。
  3. 【請求項3】 前記第一の金属膜は、二層の金属膜層で
    形成されていることを特徴とする請求項1または2に記
    載の容量素子。
  4. 【請求項4】 支持基板の一表面に第一の金属膜を形成
    し、その上に高誘電体薄膜を形成する高誘電体薄膜形成
    工程と、前記高誘電体薄膜形成工程の後、前記高誘電体
    薄膜をパターンニングするパターンニング工程と、前記
    パターンニング工程の後、前記高誘電体薄膜の周囲を取
    り囲むように絶縁体薄膜を形成する絶縁体薄膜形成工程
    と、前記絶縁体薄膜形成工程の後、前記高誘電体薄膜を
    高温焼結する高温焼結工程と、前記高温焼結工程の後、
    第二の金属膜を形成する第二金属膜形成工程とを備え、
    前記絶縁体薄膜の材質は、高温処理時に前記第一および
    第二の金属膜の周辺エッジ部分に発生するストレスが、
    前記高誘電体薄膜にかかることを抑制するものであるこ
    とを特徴とする容量素子の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記第二金属膜形成工程の後、前記高誘
    電体薄膜に高温アニール処理を行う高温アニール処理工
    程を備えることを特徴とする請求項4に記載の容量素子
    の製造方法。
JP9293045A 1997-10-24 1997-10-24 容量素子およびその製造方法 Pending JPH11126884A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007005513A (ja) * 2005-06-23 2007-01-11 Fujitsu Ltd 強誘電体メモリ装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007005513A (ja) * 2005-06-23 2007-01-11 Fujitsu Ltd 強誘電体メモリ装置

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