JPH11224938A

JPH11224938A - 半導体装置及びその製造方法

Info

Publication number: JPH11224938A
Application number: JP10339477A
Authority: JP
Inventors: Yuji Uchiyama; 雄司内山; Atsuhiro Tsukune; 敦弘筑根; Hisaya Suzuki; 寿哉鈴木; Takae Sukegawa; 孝江助川
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1997-12-04
Filing date: 1998-11-30
Publication date: 1999-08-17

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、酸化物をキャパシタ誘電体膜とする
半導体記憶装置のＭＩＭ型キャパシタを形成する方法に
関し、電極と酸化物誘電体膜との反応を防止するととも
に酸化タンタル膜から上下電極への酸素の拡散を阻止す
ること。【解決手段】半導体基板１に接続される半導体膜５を形
成する工程と、タングステン含有ガスを用いて前記半導
体膜５と反応させて前記半導体膜５の表面に選択的にタ
ングステン膜６よりなる下部電極を形成する工程と、窒
素ガス又は窒素含有ガスを用いて前記タングステン膜６
の表面を窒化して窒化タングステン膜７を形成する工程
と、前記窒化タングステン膜７上に酸素を含むキャパシ
タ誘電体膜８を形成する工程と、前記キャパシタ誘電体
膜８を酸素含有ガス中で加熱処理する工程と、前記キャ
パシタ誘電体膜８上に導電膜９からなる上部電極を形成
する工程とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に関し、より詳しくは、高誘電率膜からなる
ＭＩＭ (Metal-Insulator-Metal)型キャパシタを有する
半導体装置及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＤＲＡＭ（Dynamic Randam Access Memo
ry）のようなキャパシタを有する半導体記憶装置では、
素子の高集積化に伴い、キャパシタの微細化が望まれて
いる。このため、キャパシタ絶縁膜として高誘電率を有
する材料、例えば、酸化タンタル（Ta₂O₅）等が用いら
れるようになっている。

【０００３】キャパシタは下部電極と誘電体膜（キャパ
シタ絶縁膜）と上部電極とで構成される。また、キャパ
シタの構造として、平板型のほか、集積度に優れたシリ
ンダ型等がある。平板型のキャパシタは、例えば特開平
２−２２６７５４号公報、特開平６−２７５７７６号公
報や特開平３−１３６３６１号公報、特開平８−１３９
２８８号公報に開示されている。

【０００４】特開平２−２２６７５４号公報や特開平６
−２７５７７６号公報に開示されているように、キャパ
シタの下部電極は半導体基板の不純物拡散領域と接続さ
れるため、不純物拡散領域が浅く形成されるようになっ
てくると、下部電極は半導体基板と同じ材料であるシリ
コン膜で形成されることが多くなっている。また、キャ
パシタがシリンダ型の場合に、下部電極を筒型形状にす
るための加工の容易性を考慮すると、下部電極の構成材
料としてタングステン（Ｗ）は適当ではなく、殆どの場
合ポリシリコンが用いられる。

【０００５】さらに、キャパシタ絶縁膜として酸化タン
タル膜を用いる場合には、酸化タンタル膜の膜質を改善
するために酸化タンタル膜を加熱して再酸化する方法を
採用することが行われる。また、下部電極としてポリシ
リコン膜を用いている場合、上記加熱の際にポリシリコ
ン膜と酸化タンタル膜とが反応してキャパシタ絶縁膜の
リーク電流が増大するおそれがある。また、ポリシリコ
ン膜表面に誘電率が低い自然酸化膜が形成されて容量低
下を引き起こすこともある。

【０００６】特開平２−２２６７５４号公報では、リー
ク電流の増大や容量の低下を防止するために、下部電極
と接する側のキャパシタ絶縁膜として高誘電率の材料で
ある酸化タングステン（WO₂)膜を用いている。この場
合、上部電極としてタングステン膜が用いられている。

【０００７】また、特開平６−２７５７７６号公報で
は、リーク電流を防止するために、酸化タンタル膜と接
する上部電極として窒化タングステン（ＷＮ）膜が適用
されている。この場合、下部電極としてポリシリコン膜
が用いられており、ポリシリコン膜と酸化タンタル膜と
の間にシリコン酸化膜が介在している。

【０００８】特開平３−１３６３６１号公報では、下部
電極及び上部電極としてともにタングステン膜が用いら
れている。この場合、半導体基板を構成するシリコンと
下部電極を構成するタングステン膜との反応を防止する
ために、下部電極と半導体基板との間に窒化タングステ
ンを介在させている。

【０００９】特開平８−１３９２８８号公報では、下部
電極としてアモルファスシリコンを用い、その下部電極
の上にタングステン膜、酸化タンタル誘電体膜を形成
し、さらに、酸化タンタル誘電体膜の上に窒化チタンよ
りなる上部電極を形成し、これによりキャパシタを形成
することが記載されている。この場合のタングステン膜
の選択成長においては、タングステン・ハロゲン化ガス
の他にシラン（SiH₄）ガスのような還元ガスを一緒に用
いる工程を含んでいる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、特開平２−
２２６７５４号公報に記載されているように、ポリシリ
コン膜と酸化タンタル膜の間に酸化タングステン膜を介
在すると、酸化タングステン膜とポリシリコン膜の界面
のリーク電流が増えるおそれがある。

【００１１】また、特開平２−２７５７７６号公報に記
載されているように、ポリシリコンよりなる下部電極と
酸化タンタル膜との間にシリコン酸化膜が介在すると、
キャパシタ全体としての容量が低下する原因となる。

【００１２】また、酸化タンタル膜中の酸素がシリコン
酸化膜を通して下部電極のポリシリコン中に拡散する
と、酸化タンタル膜が劣化したり、或いはシリコン酸化
膜やポリシリコン膜中のシリコンと酸化タンタル膜とが
反応してリーク電流が増加する原因になる。

【００１３】また、特開平３−１３６３６１号公報に記
載されているように、下部電極、上部電極をタングステ
ン膜から形成すると、シリンダ型などのように複雑な形
状をしたキャパシタを作成するには不適当である。

【００１４】さらに、特開平８−１３９２８８号公報に
記載されているように、シリコンよりなる下部電極の上
にタングステン膜、酸化タンタル誘電体膜、窒化タンタ
ル膜を形成してキャパシタを構成する場合には、酸化タ
ンタル誘電体膜の結晶性改善のための加熱処理やタンタ
ルの熱窒化処理など、５００℃以上の熱処理を行うと、
その熱処理によってタングステン膜がシリサイド化して
しまう。そして、タングステン膜がシリサイド化する
と、タングステン膜中のシリコンと酸化タンタル誘電体
膜中の酸素とが反応して酸化タンタル誘電体膜とタング
ステン膜の間に酸化シリコン（SiO₂）が生成されてしま
う。その酸化シリコンは酸化タンタルに比べて誘電率が
低いので、キャパシタの容量を低下させてしまう。

【００１５】そのような酸化シリコンの生成を防止する
ために熱処理の温度を５００℃未満と低くすることも考
えられるが、キャパシタ内のリーク電流を十分に抑制す
る程度まで酸化タンタル誘電体膜の結晶性が改善されな
い。

【００１６】本発明の目的とするところは、上下電極と
酸化タンタル膜との反応を防止するとともに酸化誘電体
膜中の酸素の上下電極への拡散を阻止することができる
半導体装置及びその製造方法を提供するものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】（１）上記した課題は、
図１〜図３に例示するように、半導体基板１に接続され
る半導体膜５を形成する工程と、タングステン含有ガス
を用いて前記半導体膜５と反応させて前記半導体膜５の
表面に選択的にタングステン膜６よりなるキャパシタの
下部電極を形成する工程と、窒素ガス又は窒素含有ガス
を用いて前記タングステン膜６の表面を窒化して窒化タ
ングステン膜７を形成する工程と、前記窒化タングステ
ン膜７上に酸素を含むキャパシタ誘電体膜８を形成する
工程と、前記キャパシタ誘電体膜８を酸素含有ガス中で
加熱処理する工程と、前記キャパシタ誘電体膜８上に導
電膜９からなる前記キャパシタの上部電極を形成する工
程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法に
よって解決される。

【００１８】また、上記した半導体装置の製造方法にお
いて、前記窒素含有ガスは、窒素、モノメチルヒドラジ
ン，ジメチルヒドラジン或いはアンモニアガス又はそれ
らのプラズマ化ガスであることを特徴とする。

【００１９】また、上記した半導体装置の製造方法にお
いて、前記窒化タングステン膜７を形成する工程の後
に、前記窒化タングステン膜７を酸素ガス又は酸素含有
ガスに曝して前記窒化タングステン膜７中に酸素を含有
させることを特徴とする。

【００２０】また、上記した半導体装置の製造方法にお
いて、前記キャパシタ誘電体膜８は、酸化タンタルを含
む膜であることを特徴とする。

【００２１】また、上記した半導体装置の製造方法にお
いて、前記金属膜９は、前記キャパシタ誘電体膜８上の
窒化タングステン含有膜の単層、あるいは窒化タングス
テン含有膜を含む多層からなることを特徴とする。

【００２２】または、上記した課題は、図３に例示する
ように、半導体基板１の不純物拡散領域２ａと接続する
不純物含有の半導体膜５と、前記半導体膜５上にキャパ
シタの下部電極として形成されたタングステン膜６と、
前記タングステン膜６上に形成された窒化タングステン
膜７と、前記窒化タングステン膜７上に形成された酸素
を含むキャパシタ誘電体膜８と、前記キャパシタ誘電体
膜８上に形成された導電膜からなる前記キャパシタの上
部電極９とを有することを特徴とする半導体装置によっ
て解決される。

【００２３】上記した課題は、不純物を含む半導体膜を
形成する工程と、前記半導体膜の上に高融点金属膜を形
成する工程と、前記高融点金属膜の上に高融点金属窒化
膜を形成する工程と、前記高融点金属窒化膜の上に酸化
膜を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装
置の製造方法によって解決される。

【００２４】次に、上記した発明の作用について説明す
る。

【００２５】本発明においては、酸素を含むキャパシタ
誘電体膜と接する下部電極の導電膜として窒化タングス
テン膜を形成している。

【００２６】窒化タングステン膜を形成する方法とし
て、タングステン含有ガスと半導体とを反応させてタン
グステン膜を形成し、さらにタングステン膜を窒素に曝
す方法を採用する。

【００２７】このような窒化タングステン膜は、下部電
極上に酸素を含むキャパシタ誘電体膜を形成した後にキ
ャパシタ誘電体膜を加熱処理したときに、酸素に対する
障壁層として機能する。このため、キャパシタ誘電体
膜、例えば、酸化タンタル膜から周辺部への酸素の拡散
が抑制されるので、酸化タンタル膜中の酸素の量が確保
され、従って、その膜質が保持される。

【００２８】また、キャパシタの下部電極の基体部分に
半導体膜を用いているので、キャパシタとしてシリンダ
型のような複雑な構造のものを比較的容易に作成するこ
とができる。

【００２９】これにより、複雑な構造のキャパシタを作
成することができるとともに、キャパシタ全体のリーク
電流を抑制することができる。（２）上記した課題は、図１２、図１３に例示するよう
に、不純物を導入したシリコン又はシリコン化合物より
なる半導体膜１３を半導体基板１１に接続させて形成す
る工程と、還元ガスを含まない雰囲気内に高融点金属ハ
ロゲン化物ガスを導入して、該雰囲気内で前記半導体膜
１３の表面に選択的に高融点金属膜１４を形成する工程
と、前記高融点金属膜１４の表面を窒化して高融点金属
窒化膜１５を形成する工程と、４Ａ族元素又は５Ａ族元
素の酸化物誘電体膜１６を前記高融点窒化膜１５の上に
形成する工程と、前記酸化物誘電体膜１６を５００℃以
上の熱処理で結晶化する工程とを有することを特徴とす
る半導体装置の製造方法によって解決される。

【００３０】上記した半導体装置の製造方法において、
前記半導体膜１３内の前記不純物の濃度は１．５×１０
¹⁷ atoms/cm³以上であることを特徴とする。

【００３１】また、上記した半導体装置の製造方法にお
いて、前記酸化物誘電体膜１６を結晶化する工程の前か
後に、前記酸化物に酸素を補う工程を含むことを特徴と
する。この場合、前記酸化物誘電体膜１６への前記酸素
の補給は、酸素プラズマ又は紫外線オゾンの雰囲気中で
行ってもよい。

【００３２】また、上記した半導体装置の製造方法にお
いて、前記半導体膜１３は、非晶質又は多結晶であるこ
とを特徴とする。

【００３３】また、上記した半導体装置の製造方法にお
いて、前記高融点金属ハロゲン化物ガスは、六フッ化タ
ングステンガスであることを特徴とする。

【００３４】また、上記した半導体装置の製造方法にお
いて、前記高融点ハロゲン化物ガスは、希ガスをキャリ
アガスとして前記雰囲気内に導入されることを特徴とす
る。希ガスとてして、例えばヘリウム、アルゴンなどの
希ガスがある。

【００３５】また、上記した半導体装置の製造方法にお
いて、前記高融点ハロゲン化物ガスは窒素ガスをキャリ
アガスとして前記雰囲気内に導入されることを特徴とす
る。

【００３６】また、上記した半導体装置の製造方法にお
いて、前記還元ガスはシリコン化合物ガスであることを
特徴とする。

【００３７】上記した課題は、図２１に例示するよう
に、不純物を含む半導体膜を形成する工程と、前記半導
体膜の上に高融点金属膜を形成する工程と、前記高融点
金属膜の上に高融点金属窒化膜を形成する工程と、前記
高融点金属窒化膜の上に金属膜を形成する工程とを有す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法によって回折
する。この場合、前記高融点金属膜はタングステン膜で
あり、前記高融点金属窒化膜は窒化タングステン膜であ
り、前記金属膜は、ルテニウムであってもよい。

【００３８】次に、本発明の作用について説明する。

【００３９】本発明は、不純物を含むシリコンよりなる
半導体膜の上に高融点金属膜を形成する場合に、シリコ
ン化合物ガスのような還元ガスを含まない雰囲気中で高
融点金属ハロゲン化物ガスを用いるようにした。このよ
うな方法で形成された高融点金属膜は、その後の５００
℃以上の加熱工程において、半導体膜の構成元素と反応
し難くなり、高融点金属膜の半導体との化合物が生成さ
れない。その半導体膜に含まれる不純物含有濃度は、
１．５×１０¹⁷atoms/cm³以上である。

【００４０】したがって、高融点金属膜を窒化して得ら
れた高融点窒化膜に半導体元素が含まれなくなるので、
その高融点金属窒化膜の上の酸化物誘電体膜の形成時又
はその後に５００℃で加熱されても、高融点金属窒化膜
と酸化物誘電体膜の間に低誘電率の酸化半導体膜、例え
ば酸化シリコンの形成が防止される。

【００４１】これにより、上部電極と下部電極の間の誘
電率の低下が阻止され、キャパシタ容量の低下が防止さ
れる。

【００４２】また、キャパシタ以外の構造において、そ
のような高融点金属膜とその窒化膜をシリコン膜とその
上の金属膜の間に形成することによって、高融点金属膜
とその窒化膜はバリアメタルとなる。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照しながら説明する。（第１の実施の形態）図１(a) 〜(c) ，図２(a) 〜(c)
は本発明の第１の実施の形態に係るシリンダ型のキャパ
シタの作成方法について示す断面図である。

【００４４】図１(a) は、キャパシタの下部電極となる
ポリシリコン膜が加工形成された後の状態を示す。図１
(a) に示すように、シリコン基板１の表層にソース拡散
領域２ａが形成され、その上にシリコン酸化膜３が形成
されている。ソース拡散領域２ａ上のシリコン酸化膜３
にはコンタクトホール４が形成され、このコンタクトホ
ール４を通してソース拡散領域２ａと接続するように、
下部電極となるポリシリコン膜５が形成されている。ポ
リシリコン膜５中にはｎ型不純物であるリンがドープさ
れ、円筒状に加工されている。

【００４５】円筒状のポリシリコン膜５は、例えば次の
ような工程で形成される。

【００４６】シリコン酸化膜３の上に窒化シリコン膜Ａ
を形成し、その上にＰＳＧ膜Ｂを形成する。その後に、
ＰＳＧ膜Ｂ、窒化シリコン膜Ａに開口Ｈを形成する。つ
いでＰＳＧ膜Ｂの上面上と開口Ｈの内周及び底の上にポ
リシリコン膜５を形成する。そして、ＰＳＧ膜Ｂの上面
上のポリシリコン膜５を研磨によって除去した後にＰＳ
Ｇ膜Ｂを選択的に除去し、続いて窒化シリコン膜Ａを選
択的に除去する。これによって、ポリシリコン膜５は円
筒形状になる。

【００４７】このような状態で、まず、図１(b) に示す
ように、シリコン基板１を温度３００℃に加熱し、流量
１００ｓｃｃｍのキャリアガスＨｅ（ヘリウム）に流量
２ｓｃｃｍの反応ガスＷＦ₆（六フッ化タングステン）
ガスを含ませて流し、シリコン基板１の周辺のガス圧力
を５００ｍＴｏｒｒに保持する。ポリシリコン膜５の表
面で、次のような化学反応が起こり、ポリシリコン膜５
の表面にタングステン（Ｗ）膜６が選択形成される。

【００４８】Ｓｉ＋ＷＦ₆→Ｗ＋ＳｉＦ₄ この状態を１２０秒間保持し、膜厚１０〜２０ｎｍのタ
ングステン膜６をＣＶＤ法により形成する。

【００４９】次いで、タングステン膜６の表面に自然に
形成された酸化膜を除去する処理（希ＨＦ処理１％３０
秒）し、ついで、水洗を行った後、図１(c) に示すよう
に、シリコン基板１を温度５００℃に加熱し、流量１０
０ｓｃｃｍのジメチルヒドラジン（ＤＭＨ）を流して、
シリコン基板１の周辺のガス圧力を１Ｔｏｒｒに保持す
る。タングステン膜６の表面が窒化しはじめ、窒化タン
グステン（ＷＮ_x）が形成される。この状態を１２０秒
間保持し、膜厚２〜３ｎｍのＷＮ_x膜７を形成する。こ
れらシリコン膜５、Ｗ膜６及びＷＮ_x膜７により、下部
電極１０１が構成される。

【００５０】続いて、図２(a) に示すように、図１(c)
のシリコン基板１を温度４００℃に加熱し、流量０．１
ｍｌ／分のＴａ（ＯＣ₂Ｈ₅）₅ガスと流量１ｓｌｍの
Ｏ₂ガスの混合ガスを流して、シリコン基板１の周辺の
ガス圧力を１Ｔｏｒｒに保持する。この状態を適当な時
間保持して、膜厚約８ｎｍのＴａ₂Ｏ₅膜８をＣＶＤ法
により形成する。

【００５１】次いで、図２(b) に示すように、シリコン
基板１を温度４００℃に加熱したまま、Ｏ₂ガスを流し
て圧力を１Ｔｏｒｒに保持し、Ｏ₂ガスをプラズマ化す
る。この酸素プラズマにより、Ｔａ₂Ｏ₅膜８に酸素を
供給する。続いて、図２(c)に示すように、基板温度を
温度７５０℃に保持して、Ｎ₂ガス雰囲気中でＴａ₂Ｏ
₅膜８を加熱して結晶化する。これにより、Ｔａ₂Ｏ₅
膜８の酸素密度が高くなり、かつ膜質が改善される。

【００５２】このとき、Ｔａ₂Ｏ₅膜８の下側にＷＮ_x
膜７が存在し、ＷＮ_x膜７により酸素に対するバリア性
を高めているので、Ｔａ₂Ｏ₅膜８から下方への酸素の
拡散が防止される。従って、Ｔａ₂Ｏ₅膜８の膜質を良
い状態のまま保持することができる。

【００５３】次に、ＣＶＤ成膜室内に置かれたシリコン
基板１を図３に示すように温度４００℃に加熱し、流量
１０ｓｃｃｍのＷＦ₆ガスと流量５ｓｃｃｍのＮＨ₃ガ
スの混合ガスをＣＶＤ成膜室内に流し、シリコン基板１
の周辺のガス圧力を５００ｍＴｏｒｒに保持する。この
状態を適当な時間保持して、膜厚約５０ｎｍのＷＮ_x膜
９を形成する。

【００５４】以上により、シリンダ型のキャパシタ１０
３が完成する。

【００５５】上記第１の実施の形態に係るキャパシタ１
０３によれば、下部電極１０１の材料としてポリシリコ
ン膜５を用いているので、シリンダ型のような複雑な形
状のキャパシタ１０３を容易に作成することができる。

【００５６】また、酸化タンタル膜８に接してその上下
にＷＮ_x膜７，９を形成している。ＷＮ_x膜は酸素に対
するバリア性を有しているので、酸化タンタル膜８から
の酸素の拡散を防止することができる。また、酸化タン
タル膜８の膜質を良い状態のまま保持することができる
ので、酸化タンタル膜８を通して下部電極１０１と上部
電極１０２の間に流れるキャパシタ１０３のリーク電流
を抑制することができる。さらに、タングステン膜６の
表面の酸化が防止されるので、キャパシタの容量の低下
が防止される。

【００５７】次に、タングステン膜６の表面を窒化した
場合と窒化しない場合のそれぞれのＴａ₂Ｏ₅膜８とタ
ングステン膜６の界面の変化についての実験結果を示
す。

【００５８】図４は、ドープトアモルファスシリコン膜
５上に形成されたタングステン膜６の表面を窒化せず
に、タングステン膜６の上にＴａ₂Ｏ₅膜８を直に形成
した場合のそれらの膜の窒素、シリコン、酸素、タング
ステン、タンタルの各元素分布を示している。それらの
膜の断面写真を図６と図７に示す。

【００５９】一方、図５は、ドープトアモルファスシリ
コン膜５上に形成されたタングステン膜６の表面を窒化
することにより、タングステン膜６の上にＷＮ_x膜７を
介してＴａ₂Ｏ₅膜８を形成した場合のそれらの多層膜
の窒素、シリコン、酸素、タングステン、タンタルの各
元素分布を示している。それらの膜の断面写真を図８と
図９に示す。

【００６０】Ｔａ₂Ｏ₅膜８表面から下方への酸素分布
について、図４の酸素分布は図５の酸素分布よりもなだ
らかに下降していることから、窒化タングステン膜７が
酸素拡散を抑制していることが明らかになっている。な
お、図４、図５において、タングステン膜よりも下側の
酸素はシリコン膜表面の自然酸化膜を構成している。

【００６１】なお、図４、図５の元素分析に用いた試料
は、それぞれ基板温度を３５０℃に設定したＴａ₂Ｏ₅
膜８をＮ₂Ｏプラズマによって窒化し、７５０℃の温度
で３分間、加熱したものを用いている。また、図４、図
５の元素分析は、オージェ電子分光法による分析結果で
ある。

【００６２】次に、キャパシタの下部電極となるタング
ステン膜の表面を窒化した場合と窒化しない場合のそれ
ぞれのキャパシタのリーク電流を調べた。図１０は、タ
ングステン膜の表面を窒化した場合のキャパシタのリー
ク電流と印加電圧の関係を示し、図１１は、タングステ
ン膜の表面を窒化しない場合のキャパシタのリーク電流
と印加電圧の関係を示している。

【００６３】図１０、図１１から明らかなように、タン
グステン膜とＴａ₂Ｏ₅膜の間に窒化タングステン膜が
存在するキャパシタのリーク電流は、窒化タングステン
膜が存在しないキャパシタのリーク電流よりも小さいこ
とがわかる。

【００６４】これらの実験によれば、本実施形態のキャ
パシタのＴａ₂Ｏ₅誘電体膜の膜質は向上し、しかもキ
ャパシタのリーク電流が低減することが明らかになる。

【００６５】なお、上記実施の形態では、酸化タンタル
膜８に接するバリア性を有する上部電極１０２としてＷ
Ｎ_x膜９を用いているが、上部電極の形成前に既にＴａ
₂Ｏ ₅膜の再酸化が行われているので、上部電極１０２
としてＷＮ_x膜９よりもバリア性の低いタングステン膜
や窒化チタン（ＴｉＮ）膜又はプラチナ（Pt）を用いる
こともできる。

【００６６】また、図１(c) の工程において、タングス
テン膜を窒化するために、ジメチルヒドラジンを用いて
いるが、ジメチルヒドラジンの代わりに、モノメチルヒ
ドラジン，窒素，アンモニア等を用いることもできる。
また、実施の形態ではこの反応ガスを熱により活性化し
ているが、これらをプラズマ化により活性化してもよ
い。

【００６７】さらに、上記した例では、タングステン膜
６の表面の酸化膜を除去した後にそのタングステン膜６
の表面を窒化してＷＮ_x膜７を成長したが、タングステ
ン膜からその表面の窒化までの工程において、シリコン
基板１を大気に曝さない場合には、タングステン膜６の
表面の酸化膜除去の処理が不要になる。

【００６８】また、本発明の酸化タンタル膜８に接する
バリアメタル膜７，９を下部電極１０１と上部電極１０
２の両方に適用しているが、これに限らず、いずれか一
方のみでもよい。（第２の実施の形態）図１２は本発明の第２の実施の形
態に係るシリンダ型のキャパシタの作成方法について示
す断面図である。

【００６９】第２の実施の形態において、第１の実施の
形態と異なるところは、第１の実施の形態では、上部電
極１０２をＷＮ_x膜９から構成しているのに対して、第
２の実施の形態では、図２(c) に示す処理を終えた後
に、バリアメタルとしてＴａ₂Ｏ₅膜８の上に薄いＷＮ
_x膜９ａを形成した後に、ＷＮ_x膜９ａの上にタングス
テン、窒化チタン、チタンなどの金属膜１０を形成した
点である。

【００７０】したがって、上部電極を多層構造とする場
合でも、ＷＮ_x膜９ａによって酸素バリア性を確保して
Ｔａ₂Ｏ₅膜８からの酸素の抜けを防止できる。

【００７１】なお、上記第２の実施の形態では、下部電
極１０１ａ及び上部電極１０２ａの両方にバリアメタル
膜を形成しているが、下部電極１０１ａのみにバリアメ
タル膜を形成してもよい。

【００７２】また、下部電極１０１ａとしてポリシリコ
ン膜５の表面にＴｉＮ膜とＴｉＮＯ膜を順に形成してこ
れらを酸素バリア膜として用いてもよい。さらに、上部
電極１０２ａとして、酸化タンタル膜８の上にＴｉＮＯ
膜とＴｉＮ膜の２層の膜を形成してもよい。（第３の実施の形態）図１３は、本発明の第３の実施の
形態に係るＤＲＡＭのキャパシタ部分について示す断面
図であり、上記のキャパシタをＤＲＡＭに適用した例で
ある。

【００７３】図１３を参照しながら、以下にＤＲＡＭの
作成方法について説明する。

【００７４】まず、ＬＯＣＯＳ法により、シリコン基板
１の素子分離領域に部分的にシリコン酸化膜１２を形成
する。

【００７５】次いで、シリコン酸化膜からなるゲート酸
化膜２０を熱酸化により形成したのち、ポリシリコン膜
を形成し、パターニングしてゲート電極２１を形成す
る。

【００７６】次に、全面にシリコン酸化膜３を形成した
後、パターニングしてソース拡散領域２ａ上にコンタク
トホール４を形成する。

【００７７】次いで、第１の実施の形態で述べた方法に
より、コンタクトホール４を通してソース拡散領域２ａ
と接続するキャパシタ１０３を形成する。

【００７８】次に、ＣＶＤ法により、キャパシタ１０３
を被覆してシリコン酸化膜やＰＳＧ膜等からなる絶縁膜
２３を形成する。

【００７９】その後、通常の工程を経て、本発明のキャ
パシタを備えたＤＲＡＭが形成される。

【００８０】上記第３の実施の形態に係るキャパシタ１
０３を備えたＤＲＡＭによれば、第１の実施の形態のキ
ャパシタを備えているので、酸化タンタル膜８を通して
下部電極１０１と上部電極１０２の間に流れるキャパシ
タ１０３のリーク電流を抑制することができる。

【００８１】これにより、ＤＲＡＭの高密度化を図るこ
とができるとともに、省電力化を図り、信頼度の高いデ
ータの記憶を行うことができる。

【００８２】なお、上記第１及び第２の実施の形態で
は、ｎ型のソース拡散領域２ａに接続するキャパシタ１
０３に適用しているが、ｐ型のソース拡散領域に接続す
るキャパシタに適用することもできる。この場合には、
下部電極のポリシリコン膜にはｐ型の不純物が導入され
る。

【００８３】また、上記実施の形態ではキャパシタ誘電
体膜の材料として酸化タンタルを用いているが、TiO₂、
Nb₂O₅、ZrO₂を用いることもできる。（第４の実施の形態）図１４、図１５は、本発明の第４
の実施の形態に係るＭＩＭ(metal insulatormetal) 構
造のキャパシタの製造工程を示す断面図である。

【００８４】まず、図１４(a)に示すように、ｎ型のシ
リコン基板１１の表面にキャパシタ形成領域を囲むフィ
ールド酸化膜（絶縁膜）１２を形成する。このフィール
ド酸化膜１２は、例えば窒化シリコンのマスクを使用す
る選択酸化法によって形成される。

【００８５】キャパシタ形成領域の下のシリコン基板１
１には、図５に示したように、燐又は砒素を導入した不
純物拡散層２ａを予め形成しておいてもよい。

【００８６】続いて、図１４(b)に示すように、不純物
として燐又は砒素がドープされた非晶質シリコン膜１３
を気相成長法（ＣＶＤ法）によって５０nmの膜厚に形成
する。その不純物濃度は１．５×１０¹⁷atoms/cm³ 〜１
×１０²²atoms/cm³の範囲、例えば１．４×１０²¹atom
s/cm³とする。

【００８７】非晶質シリコン膜１３はシラン（SiH₄）が
スを使用して成長され、また、そのシランガスには、ｎ
型不純物用のソースガスであるアルシン（AsH₃）又はホ
スフィン（PH₃）が混合される。

【００８８】なお、図１４(b)に示す非晶質シリコン膜
１３は、フォトリソグラフィー法によりパターニングさ
れてキャパシタ形成領域及びその周辺のフィールド酸化
膜２の上に残した状態を示している。

【００８９】次に、図１４(c) に示すように、下地のシ
リコンによる還元反応を利用して、非晶質シリコン膜１
３の露出面上にタングステン膜１４を７０nm未満（例え
ば１０nm）の厚さに選択成長する。タングステン膜１４
は、六フッ化タングステン（WF₆）ガスを用いてＣＶＤ
法によって成長する。このタングステン膜１４を成長す
る雰囲気には成長ガスである WF₆とキャリアガスとなる
アルゴン（Ar）を導入するだけであって還元ガスである
シランガスは導入しない。

【００９０】その後に、タングステン膜１４の表面を窒
素雰囲気に曝し、シリコン基板１１の温度を５００℃〜
８５０℃に設定することにより、タングステン膜１４の
表面を窒化して窒化タングステン（ＷＮ）膜１５を成長
する。この場合の窒素雰囲気の圧力を約１０Torrに設定
する。その窒化処理は、タングステン膜１０の表面の酸
化を防止するために形成されるものである。なお、窒素
雰囲気に導入されるガスとしては例えば窒素、アンモニ
ア、メチルヒドラジンがある。

【００９１】次に、図１５(a) に示すように、成長ガス
としてTa(OC₂H₅)₅（ペンタエトキシタンタル）を用い
て、窒化タングステン膜１５及びフィールド酸化膜１２
の上に酸化タンタル（Ta₂O₅）膜１６を成長する。その
後に、高速加熱処理（rapid thermal anealing）によっ
てTa₂O₅膜１６の結晶性を改善する。この場合の高速加
熱処理の温度と処理時間は、５００℃〜９００℃の範囲
（例えば７５０℃）で１８０秒間の加熱とする。この
時、タングステン膜１４がシリサイド化するような反応
は起こらない。

【００９２】続いて、酸素プラズマ又は酸素含有ガスプ
ラズマの酸化雰囲気にTa₂O₅膜１６を曝して酸素欠損を
補う。Ta₂O₅膜１６への酸素補給の処理は、例えば酸化
雰囲気中に酸素ガスを２００sccmの流量で導入し、基板
温度を３００℃〜５００℃の範囲（例えば３５０℃）と
し、プラズマ領域に加える高周波パワーを３００Ｗとし
て、Ta₂O₅膜１６を酸素雰囲気に曝す時間を約３分間と
する。

【００９３】なお、上記したTa₂O₅膜１６の高速加熱処
理とTa₂O₅膜１６への酸素補償処理の工程を逆にしても
よい。

【００９４】次に、Ta₂O₅膜１６の上に窒化チタン（Ti
N ）膜１７をＣＶＤによって５０nmの厚さに形成する。
続いて、窒化チタン膜１７とTa₂O₅膜１６をフォトリソ
グラフィー法によってパターニングし、図１５(b) に示
すように下部電極１４，１５を覆う範囲に残す。窒化チ
タン膜１７のパターニングに使用するエッチング用の反
応性ガスは、例えば塩素ガス又は塩素化合物ガスであ
る。

【００９５】なお、窒化チタン膜１７をパターニングす
る後に、Ta₂O₅膜１６をパターニングする工程を省略し
てもよい。

【００９６】これにより、タングステン膜１４及び窒化
タングステン膜１５を下部電極、Ta ₂O₅膜１６を誘電体
膜、窒化チタン膜１７を上部電極としたＭＩＭ型のキャ
パシタの基本構造が完成する。以上の複数の工程での主
要なパラメータとその条件を表１に示す。

【００９７】

【表１】

【００９８】さらに、気化したＴＥＯＳ（テトラエトキ
シシラン）を反応ガスとしてプラズマＣＶＤ法によって
窒化チタン膜１７を覆う酸化シリコンよりなる層間絶縁
膜１８を形成する。続いて、図１５(c) に示すように、
層間絶縁膜膜１８をフォトリソグラフィーによりパター
ニングしてフィールド酸化膜１２上にある窒化チタン膜
１７の一部を露出させる開口部１８ａを形成する。

【００９９】その後に、層間絶縁膜１８の上に配線１９
を形成する。その配線１９の一部は、開口部１８ａを通
して窒化チタン膜１７に接続される。その配線１９は、
下からチタン、窒化チタンの順に積層した第１の二層構
造膜１９ａと、この上に形成されるアルミニウム膜と銅
合金からなる第２の二層構造膜１９ｂから形成されてい
る。

【０１００】以上のような工程によってシリコン基板１
１上にキャパシタを形成する工程が終了する。

【０１０１】なお、タングステン膜１４の代わりにタン
タル、チタン、モリブデン、コバルトのような高融点金
属膜を用いてよい。これらの高融点金属膜を形成する際
のソースガスは、高融点金属のハロゲン化物ガス、例え
ばTaCl₅、TiCl₄、MoF₆、CoF₂等を使用するが、高融点
金属を形成する際にはシリコン化合物ガスを用いない。
また、高融点金属ハロゲン化物ガスを導入するキャリア
ガスは、アルゴンに限るものではなく、ヘリウム、窒素
などの不活性ガスを用いてもよい。

【０１０２】また、高融点金属膜の下のシリコン膜１３
としては上記した非晶質に限るものではなく、多結晶で
あっても単結晶であってもよい。さらに、シリコン膜１
３の代わりに炭素含有シリコンのようなシリコン系半導
体膜を用いてもよい。

【０１０３】さらに、誘電体膜としてはTa₂O₅に限るも
のではなく、４Ａ族元素酸化物（例えば、TiO₂）、５Ａ
族元素酸化物（例えば、NbO₅）を用いてもよい。

【０１０４】ところで、上記したように、非晶質シリコ
ン膜１３の不純物濃度を１．５×１０¹⁷atoms/cm³ 以上
にするとともに、成長ガスにシランを加えずにタングス
テン膜１４を形成したところ、その後の工程における熱
処理、即ちタングステン膜１４の表面の窒化時の熱又は
Ta₂O₅膜１６の酸化処理時の熱によってタングステン膜
１４がその下のシリコン膜１３と反応せず、これにより
タングステン膜１４はシリサイド化されなかった。

【０１０５】例えば、１．４×１０²¹ atoms/cm³の砒素
又は燐の濃度を有する非晶質シリコン膜を形成し、その
上にタングステン膜を形成した後に、減圧雰囲気中で基
板温度を７５０℃に設定してタングステン膜と非晶質シ
リコン膜を３０分間加熱して試料１を形成した。この試
料１をＸＲＤ（X-ray diffraction ）スペクトラム測定
したところ、図１６に示すように、タングステンシリサ
イドを示す角度２θにはピークが存在しなかった。

【０１０６】これに対して、従来のように、１．５×１
０¹⁷atoms/cm³ 未満の砒素又は燐の不純物濃度を有する
非晶質シリコン膜の上にタングステン膜を形成した後
に、減圧雰囲気中でタングステン膜と非晶質シリコン膜
を７５０℃で３０分間加熱して試料２を形成した。この
試料２をＸＲＤスペクトラム測定したところ、図１７に
示すように、タングステンシリサイドを示す角度２θに
はピークが存在し、（００２）面と（１０１）面と（１
０３）面の面方位を有するタングステンシリサイド（Ｗ
Si）の存在が確認された。

【０１０７】なお、試料１、２でのタングステン膜は、
ＷＦ₆ガスとアルゴンガスを用いて形成したものを用い
ている。

【０１０８】次に、本実施形態のように、シランガスを
使用せずにＷＦ₆ガスとキャリアガスのみを反応室内に
導入する条件で、ＣＶＤ法によってタングステン膜を非
晶質シリコン膜の上に形成した後に、減圧雰囲気中でタ
ングステン膜と非晶質シリコン膜を７５０℃で３０分間
加熱した。これにより得られた試料３をＸＲＤスペクト
ラム測定したところ、図１８に示すように、タングステ
ンシリサイドを示す角度２θにはピークが存在しなかっ
た。

【０１０９】次に、従来のように、SiH₄ガスとＷＦ₆ガ
スとアルゴンガスを反応室内に導入する条件で、ＣＶＤ
法によりタングステン膜を非晶質シリコン膜の上に形成
した後に、減圧雰囲気中でタングステン膜と非晶質シリ
コン膜を基板温度７５０℃で３０分間加熱した。これに
より得られた試料４をＸＲＤスペクトラム測定したとこ
ろ、図１９に示すように、タングステンシリサイドを示
す角度２θにはピークが存在し、（１０１）面と（１１
０）面と（１０３）面の面方位を有するタングステンシ
リサイド（ＷSi）の存在が確認された。

【０１１０】なお、試料３、４における非晶質シリコン
膜の不純物濃度は１．４×１０²¹ atoms/cm³とした。

【０１１１】ところで、試料１〜４では、非晶質シリコ
ン膜の上にタングステン膜を形成したが、タングステン
膜の代わりにタンタル、チタン、モリブデン、コバルト
のような高融点金属膜を用いても同じような結果が得ら
れる。

【０１１２】なお、上記したキャパシタ及びその形成方
法はＤＲＡＭなどの揮発性半導体装置に用いられる。ま
た、本実施形態のように、１．５×１０^{1 7}atoms/cm³
以上の不純物濃度のシリコン膜の上に還元性ガスを導入
せずにＣＶＤ法により形成された高融点金属膜は、その
上に形成される別の金属膜とシリコン膜の間でバリアメ
タルとして利用することもできる。

【０１１３】シリコン膜の上でのタングステンシリサイ
ドの発生は、以下に述べるように、タングステン膜の加
熱温度とシリコン膜の不純物濃度に影響される。

【０１１４】まず、タングステン膜は、燐濃度１×１０
²⁰ atoms/cm³の不純物含有非晶質シリコン（ＤＡＳＩ）
膜の上に形成され、その後に、タングステン膜と非晶質
シリコン膜は３０秒間、４００℃、６００℃、８００℃
の基板温度の条件で加熱される。タングステン膜の下の
状態をＸＲＤスペクトラム解析法によって測定すると、
図２０に示すように、加熱温度４００℃と６００℃では
タングステンシリサイド（ＷSi）を示す角度２θのピー
クがみられなかった。しかし、８００℃の加熱温度では
ＷSiを示すピークが存在した。

【０１１５】次に、タングステン膜は、燐濃度５×１０
²⁰ atoms/cm³の不純物含有非晶質シリコン（ＤＡＳＩ）
膜の上に形成され、その後に、タングステン膜と非晶質
シリコン膜は３０秒間、４００℃、６００℃、８００℃
の基板温度の条件で加熱される。タングステン膜の下の
状態をＸＲＤスペクトラム解析法によって測定すると、
図２１に示すように、加熱温度４００℃と６００℃では
タングステンシリサイド（ＷSi）を示す角度２θのピー
クがみられなかった。しかし、８００℃の加熱温度では
ＷSiを示すピークが存在した。

【０１１６】さらに、タングステン膜は、燐濃度１×１
０²¹ atoms/cm³の不純物含有非晶質シリコン（ＤＡＳ
Ｉ）膜の上に形成され、その後に、タングステン膜と非
晶質シリコン膜は３０秒間、４００℃、６００℃、８０
０℃の基板温度の条件で加熱される。タングステン膜の
下の状態をＸＲＤスペクトラム解析法によって測定する
と、図２２に示すように、加熱温度４００℃、６００
℃、８００℃のいずれもタングステンシリサイド（ＷS
i）を示す角度２θのピークがみられなかった。（第５の実施の形態）図２３は、本発明の第５実施形態
のキャパシタを示す断面図である。

【０１１７】図２３に示すように、ルテニウム金属膜３
０はTa₂O₅膜１６と窒化タングステン膜１５の間に形成
されている。

【０１１８】Ta₂O₅膜１６をルテニウム金属膜３０の上
に形成する際に、酸素がルテニウム金属膜３０を透過し
て窒化タングステン膜１５に供給される。もし、窒化タ
ングステン膜１５が存在しない場合には、タングステン
膜１４を透過したシリコンは酸素と反応する。この結
果、酸化シリコンがタングステン膜１４の上に形成され
ることになる。

【０１１９】本実施形態では、窒化タングステン膜（高
融点窒化膜）１５とタングステン膜（高融点膜）１４が
シリコン膜１３とルテニウム金属膜３０の間に形成され
ているので、窒化タングステン膜１５は酸素がタングス
テン膜１４に供給されることを阻止することになる。

【０１２０】還元ガスを有しない雰囲気の中で、１．５
×１０¹⁷ atoms/cm³又はそれ以上の不純物濃度を有する
シリコン膜の上に形成されるタングステン膜１４は、バ
リアメタルとして使用される。そして、窒化タングステ
膜１５もバリアメタルとして使用される。

【０１２１】なお、上記した各実施形態において、タン
グステン膜の上の窒化タングステン膜をＣＶＤ法によっ
て形成してもよい。

【０１２２】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、酸素
を含むキャパシタ誘電体膜と接する下部電極の障壁導電
膜として窒化タングステン膜を形成しているので、キャ
パシタ誘電体膜から周辺部への酸素の拡散を抑制してそ
の膜質が保持される。

【０１２３】また、キャパシタの下部電極の基体部分に
半導体膜を用いているので、キャパシタとしてシリンダ
型のような複雑な構造のものを作成することができる。

【０１２４】これにより、複雑な構造のキャパシタを作
成することができるとともに、キャパシタ全体のリーク
電流を抑制することができる。

【０１２５】また、別の本発明によれば、１．５×１０
¹⁷atoms/cm³以上の不純物を含むシリコンよりなる半導
体膜の上に高融点金属膜を形成する場合に、シリコン化
合物ガスのような還元ガスを含まない雰囲気中で高融点
金属ハロゲン化物ガスを用いるようにしたので、その後
の５００℃以上の加熱工程において、半導体膜の構成元
素と高融点金属膜との反応が防止され、高融点金属膜の
表面で半導体の酸化物の形成を防止できる。この結果、
上部電極と下部電極の間の誘電率の低下を阻止し、キャ
パシタ容量の低下を防止できる。

【０１２６】また、高融点金属膜と高融点金属窒化膜
を、シリコン膜とその上の金属膜の間に形成することに
よって、バリアメタルとして利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１(a) 〜(c) は、本発明の第１実施形態に係
るキャパシタの作成工程を示す断面図（その１）であ
る。

【図２】図２(a) 〜(c) は、本発明の第１実施形態に係
るキャパシタの作成工程を示す断面図（その２）であ
る。

【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態に係るキャ
パシタの作成方法について示す断面図（その３）であ
る。

【図４】図４は、従来のキャパシタにおいて、タングス
テン膜の表面を窒化せずに、タングステン膜の上にＴａ
₂Ｏ₅膜を直に形成した場合のそれらの膜中の構成元素
の膜厚方向の分布図である。

【図５】図５は、本発明の第１実施形態のキャパシタに
おいて、タングステン膜の表面を酸化して、タングステ
ン膜の上に窒化タングステン膜を介してＴａ₂Ｏ₅膜を
形成した場合のそれらの膜中の構成元素の膜厚方向の分
布図である。

【図６】図６は、従来のキャパシタを構成する膜の断面
写真である。

【図７】図７は、図６を模式化した図面である。

【図８】図８は、本発明の第１実施形態のキャパシタを
構成する膜の断面写真である。

【図９】図９は、図８を模式化した図面である。

【図１０】図１０は、本発明の第１実施形態に係るキャ
パシタのリーク電流と印加電圧の関係を示す図である。

【図１１】図１１は、従来のキャパシタのリーク電流と
印加電圧の関係を示す図である。

【図１２】図１２は、本発明の第２実施形態に係るキャ
パシタの作成工程を示す断面図である。

【図１３】図１３は、本発明の第３実施形態に係るＤＲ
ＡＭのキャパシタの部分を示す断面図である。

【図１４】図１４(a) 〜(c) は、本発明の第４実施形態
に係るキャパシタの作成工程を示す断面図（その１）で
ある。

【図１５】図１５(a) 〜(c) は、本発明の第４実施形態
に係るキャパシタの作成工程を示す断面図（その２）で
ある。

【図１６】図１６は、本発明の第４実施形態のキャパシ
タの製造工程において、高い不純物濃度のシリコン膜の
上に形成したタングステン膜とシリコン膜の加熱後のＸ
ＲＤスペクトラムである。

【図１７】図１７は、従来のキャパシタの製造工程にお
いて、低い不純物濃度のシリコン膜の上に形成したタン
グステン膜とシリコン膜の加熱後のＸＲＤスペクトラム
である。

【図１８】図１８は、本発明の第４実施形態のキャパシ
タの製造工程において、シランを用いずに成長したタン
グステン膜とその下のシリコン膜の加熱後のＸＲＤスペ
クトラムである。

【図１９】図１９は、従来のキャパシタの製造工程にお
いて、シランを用いて成長したタングステン膜とその下
のシリコン膜の加熱後のＸＲＤスペクトラムである。

【図２０】図２０は、本発明のキャパシタの製造工程に
おいて、１×１０²⁰ atoms/cm³の不純物濃度を有するシ
リコン膜とタングステン膜形成後の加熱温度によるタン
グステンシリサイドの発生を示す図である。

【図２１】図２１は、本発明のキャパシタの製造工程に
おいて、５×１０²⁰ atoms/cm³の不純物濃度を有するシ
リコン膜とタングステン膜形成後の加熱温度によるタン
グステンシリサイドの発生を示す図である。

【図２２】図２２は、本発明のキャパシタの製造工程に
おいて、１×１０²¹ atoms/cm³の不純物濃度を有するシ
リコン膜とタングステン膜形成後の加熱温度によるタン
グステンシリサイドの発生を示す図である。

【図２３】図２３は、本発明の第５実施形態のキャパシ
タを示す断面図である。

【符号の説明】

１…シリコン基板、２ａ…ソース拡散領域、２ｂ…ドレ
イン拡散領域、３…絶縁膜、４…コンタクトホール、５
…ポリシリコン膜、６…タングステン膜、７，９…窒化
タングステン膜（バリアメタル膜）、８…酸化タンタル
膜、１０１，１０１ａ…下部電極、１０２，１０２ａ…
上部電極、１０３，１０３ａ…キャパシタ、１１…シリ
コン基板（半導体基板）、１２…フィールド酸化膜、１
３…シリコン膜、１４…タングステン膜、１５…窒化タ
ングステン膜、１６…Ta₂O₅膜、１７…窒化チタン膜、
１８…層間絶縁膜、３０…ルテニウム金属膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木寿哉神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者助川孝江神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板に接続される不純物含有の半
導体膜を形成する工程と、タングステン含有ガスを用いて前記半導体膜と反応させ
て前記半導体膜の表面に選択的にタングステン膜よりな
るキャパシタの下部電極を形成する工程と、窒素ガス又は窒素含有ガスを用いて前記タングステン膜
の表面に窒化タングステン膜を形成する工程と、前記窒化タングステン膜上に酸素化合物よりなるキャパ
シタ誘電体膜を形成する工程と、前記キャパシタ誘電体膜を酸素含有ガス中で加熱処理す
る工程と、前記キャパシタ誘電体膜上に導電膜からなる前記キャパ
シタの上部電極を形成する工程とを有することを特徴と
する半導体装置の製造方法。
【請求項２】半導体基板の不純物拡散領域と接続する
不純物含有の半導体膜と、前記半導体膜上にキャパシタの下部電極として形成され
たタングステン膜と、前記タングステン膜上に形成された窒化タングステン膜
と、前記窒化タングステン膜上に形成された酸素を含むキャ
パシタ誘電体膜と、前記キャパシタ誘電体膜上に形成された導電膜からなる
前記キャパシタの上部電極とを有することを特徴とする
半導体装置。
【請求項３】不純物を導入したシリコン又はシリコン
化合物よりなる半導体膜を半導体基板に接続させて形成
する工程と、還元ガスを含まない雰囲気内に高融点金属ハロゲン化物
ガスを導入して、該雰囲気内で前記半導体膜の表面に選
択的に高融点金属膜を形成する工程と、前記高融点金属膜の表面を窒化して高融点金属窒化膜を
形成する工程と、４Ａ族元素、５Ａ族元素の酸化物誘電体膜を前記高融点
窒化膜の上に形成する工程と、前記酸化物誘電体膜を５００℃以上の熱処理で結晶化す
る工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
【請求項４】前記半導体膜内の前記不純物の濃度は、
１．５×１０¹⁷ atoms/cm³以上であることを特徴とする
請求項３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】前記酸化物誘電体膜を結晶化する工程の
前か後に、前記酸化物に酸素を補う工程を含むことを特
徴とする請求項３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】前記半導体膜は、非晶質又は多結晶であ
ることを特徴とする請求項３記載の半導体装置の製造方
法。