JPH1174467A - Capacitance element and manufacturing thereof - Google Patents

Capacitance element and manufacturing thereof

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JPH1174467A
JPH1174467A JP10180089A JP18008998A JPH1174467A JP H1174467 A JPH1174467 A JP H1174467A JP 10180089 A JP10180089 A JP 10180089A JP 18008998 A JP18008998 A JP 18008998A JP H1174467 A JPH1174467 A JP H1174467A
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巧 三河
Yuuji Soshiro
勇治 十代
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent characteristic deterioration caused by titanium and others, which constitute electrode wiring contacting to the upper electrode of a capacitance element, invade capacitor insulation film and react. SOLUTION: On a substrate 1, a lower electrode 2, a capacitor insulation film 3, an insulation film 5 for coating, and the first partial film 7a on an upper electrode 7 which fills the second opening 6 (an opening for regulating capacitance) which is formed in the insulation film 5. A capacitor element is composed of the lower electrode 2, the capacitor insulation film 3, and the first partial film 7a. The upper electrode 7 includes the first partial film 7a which contacts a capacitor insulation film 5, and the second partial film 7b which does not contact the film 5. The second electrode wiring 11, having a lower film 11a of titanium and an upper film 11b of aluminum alloy, contacts the second partial film 7b away from the first partial film 7a of the upper electrode 7. The diffusion of the titanium and others which invade from the second electrode wiring 11 to the capacity insulation film 5 can be prevented.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高誘電率を有する
誘電体または強誘電体を容量絶縁膜とする容量素子およ
びその製造方法に関する。
The present invention relates to a capacitive element using a dielectric or ferroelectric having a high dielectric constant as a capacitive insulating film, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、マイクロコンピュータ等の高速
化,低消費電力化が進む中で民生用電子機器が一段と高
性能化し、そこに使用される半導体装置の半導体素子の
微細化が急速に進められてきている。同時に、それに伴
って電子機器から発生する電磁波雑音である不要輻射が
大きな問題になり、この不要輻射低減対策として高誘電
率を有する誘電体(以下単に高誘電体という)を容量絶
縁膜とする大容量の容量素子を半導体集積回路装置等に
内蔵させる技術が注目をあびている。また、ダイナミッ
クRAMの高集積化に伴い、容量絶縁膜として従来用い
られてきた珪素酸化膜または珪素窒化膜に代わって高誘
電体膜を用いる技術が広く研究されている。さらに、低
動作電圧かつ高速書込み・高速読出しが可能な不揮発性
RAMの実用化を実現するために、自発分極特性を有す
る強誘電体膜に関する研究開発が盛んに行われている。
2. Description of the Related Art In recent years, as the speed of microcomputers and the like and the power consumption have been reduced, the performance of consumer electronic devices has further increased, and the miniaturization of semiconductor elements of semiconductor devices used therein has been rapidly advanced. Is coming. At the same time, unnecessary radiation, which is electromagnetic noise generated by electronic equipment, is a major problem. As a measure to reduce this unnecessary radiation, a dielectric having a high dielectric constant (hereinafter simply referred to as a high dielectric) is used as a capacitive insulating film. Attention has been paid to a technology for incorporating a capacitive element into a semiconductor integrated circuit device or the like. Also, with the high integration of the dynamic RAM, a technique of using a high dielectric film instead of a silicon oxide film or a silicon nitride film conventionally used as a capacitor insulating film has been widely studied. Further, research and development on ferroelectric films having spontaneous polarization characteristics have been actively conducted in order to realize a non-volatile RAM capable of low operating voltage and high speed writing / high speed reading.

【0003】そして、以上のような性能を有する半導体
装置を実現するために、容量素子の特性を劣化させるこ
となく高集積化を実現するための容量素子の構造および
その製造方法を開発することが重要となっている。
In order to realize a semiconductor device having the above performance, it is necessary to develop a structure of a capacitive element for realizing high integration without deteriorating the characteristics of the capacitive element and a method of manufacturing the same. It is important.

【0004】以下、従来の容量素子およびその製造方法
について、図面を参照しながら説明する。図9は、従来
の容量素子の要部を示す断面図である。21は例えば集
積回路が作り込まれたシリコン基板等の基板である。2
2は白金膜等で形成された容量素子の下部電極、23は
強誘電体薄膜で形成された容量素子の容量絶縁膜、24
は白金膜等で形成された容量素子の上部電極であり、下
部電極22と上部電極24と容量絶縁膜23とにより容
量素子が構成されている。また、25は容量絶縁膜24
に形成された開口、26は容量素子を覆う層間絶縁膜、
27は層間絶縁膜26を貫通して下部電極22に達する
第1のコンタクト孔、28は層間絶縁膜26を貫通して
上部電極24に達する第2のコンタクト孔、29は下部
電極22に接続される第1の電極配線、30は上部電極
24に接続される第2の電極配線である。
Hereinafter, a conventional capacitor and a method for manufacturing the same will be described with reference to the drawings. FIG. 9 is a cross-sectional view showing a main part of a conventional capacitive element. Reference numeral 21 denotes a substrate such as a silicon substrate on which an integrated circuit is formed. 2
Numeral 2 denotes a lower electrode of a capacitive element formed of a platinum film or the like; 23, a capacitive insulating film of the capacitive element formed of a ferroelectric thin film;
Is an upper electrode of a capacitive element formed of a platinum film or the like, and the lower electrode 22, the upper electrode 24, and the capacitive insulating film 23 constitute a capacitive element. 25 is a capacitive insulating film 24
26 is an interlayer insulating film covering the capacitive element,
Reference numeral 27 denotes a first contact hole that penetrates through the interlayer insulating film 26 and reaches the lower electrode 22, 28 denotes a second contact hole that penetrates the interlayer insulating film 26 and reaches the upper electrode 24, and 29 denotes a connection with the lower electrode 22. A first electrode wiring 30 is a second electrode wiring connected to the upper electrode 24.

【0005】最近では、これらの電極配線29、30
は、下層がチタン膜からなり、上層がアルミニウムを主
成分とするアルミニウム合金膜からなる2層の積層膜
か、下層がチタン膜からなり、中間層が窒化チタン膜か
らなり、上層がアルミニウムを主成分とするアルミニウ
ム合金膜からなる3層の積層膜により構成されている。
特に、このような容量素子を集積回路に内蔵させる場
合、第1,第2の電極配線29,30は集積回路の拡散
領域にも直接接続されるため、拡散領域とアルミニウム
合金膜との間におけるコンタクト抵抗を低下させるため
に、積層膜の最下層にはチタン膜が用いられるのが一般
的である。
Recently, these electrode wirings 29, 30
Is a two-layer laminated film in which the lower layer is composed of a titanium film and the upper layer is composed of an aluminum alloy film containing aluminum as a main component, or the lower layer is composed of a titanium film, the intermediate layer is composed of a titanium nitride film, and the upper layer is mainly composed of aluminum. It is composed of a three-layer laminated film made of an aluminum alloy film as a component.
In particular, when such a capacitive element is incorporated in an integrated circuit, the first and second electrode wirings 29 and 30 are directly connected to the diffusion region of the integrated circuit. In order to lower the contact resistance, a titanium film is generally used for the lowermost layer of the laminated film.

【0006】次に、従来の容量素子の製造方法について
説明する。図10(a)〜図10(e)は、従来の容量
素子の製造工程を示す断面図である。
Next, a conventional method for manufacturing a capacitive element will be described. 10 (a) to 10 (e) are cross-sectional views showing the steps of manufacturing a conventional capacitive element.

【0007】まず、図10(a)に示す工程で、基板2
1の上に、第1の白金膜22a、強誘電体膜23a、第
2の白金膜24aを順次形成する。次に、図10(b)
に示す工程で、フォトレジストマスクを用いて第2の白
金膜24aをパターニングして上部電極24を形成す
る。次に、図10(c)に示す工程で、上部電極24を
含む領域を覆うフォトレジストマスクを用い、誘電体膜
23aをパターニングして開口25を有する容量絶縁膜
23を形成する。さらに、上部電極24,容量絶縁膜2
3及びその開口25を覆うフォトレジストマスクを用い
て、第1の白金膜22aを選択的にエッチングして下部
電極22を形成する。
First, in the step shown in FIG.
A first platinum film 22a, a ferroelectric film 23a, and a second platinum film 24a are sequentially formed on 1. Next, FIG.
In the process shown in (1), the upper electrode 24 is formed by patterning the second platinum film 24a using a photoresist mask. Next, in a step shown in FIG. 10C, the dielectric film 23a is patterned using a photoresist mask covering a region including the upper electrode 24 to form the capacitor insulating film 23 having the opening 25. Further, the upper electrode 24, the capacitor insulating film 2
The lower electrode 22 is formed by selectively etching the first platinum film 22a using a photoresist mask covering the openings 3 and the openings 25 thereof.

【0008】次に、図10(d)に示す工程で、基板上
に層間絶縁膜26を形成した後、層間絶縁膜26を貫通
して下部電極22に達する第1のコンタクト孔27と、
層間絶縁膜26を貫通して上部電極24に達する第2の
コンタクト孔28とを形成する。
Next, in a step shown in FIG. 10D, after an interlayer insulating film 26 is formed on the substrate, a first contact hole 27 penetrating through the interlayer insulating film 26 and reaching the lower electrode 22;
A second contact hole 28 penetrating through the interlayer insulating film 26 and reaching the upper electrode 24 is formed.

【0009】次に、図10(e)に示す工程で、基板の
全面上にチタン膜およびアルミニウム合金膜を堆積した
後、各コンタクト孔27,28及びその周囲を覆うフォ
トレジストマスクを用いてチタン膜及びアルミニウム合
金膜をパターニングして、下部電極22に接続される第
1の電極配線29と、上部電極24に接続される第2の
電極配線30とを形成する。
Next, in a step shown in FIG. 10E, after a titanium film and an aluminum alloy film are deposited on the entire surface of the substrate, the titanium film is formed using a photoresist mask covering the contact holes 27 and 28 and the periphery thereof. The film and the aluminum alloy film are patterned to form a first electrode wiring 29 connected to the lower electrode 22 and a second electrode wiring 30 connected to the upper electrode 24.

【0010】なお、図10(e)には、簡単のために第
1の電極配線29、第2の電極配線30が単層であるか
のように図示されているが、実際には、上述のようなチ
タン膜とアルミニウム合金膜とからなる2層の積層膜
か、あるいはチタン膜と窒化チタン膜とアルミニウム合
金膜とからなる3層の積層膜等で構成されるのが一般的
である。
In FIG. 10E, the first electrode wiring 29 and the second electrode wiring 30 are illustrated as if they were a single layer for simplicity. In general, it is composed of a two-layer laminated film composed of a titanium film and an aluminum alloy film, or a three-layer laminated film composed of a titanium film, a titanium nitride film and an aluminum alloy film.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
容量素子においては、第2の電極配線30と上部電極2
4との密着性のよいことが要求されている。また、一般
に容量絶縁膜23としては金属酸化物系の強誘電体が用
いられるため、下部電極22や上部電極24としては熱
処理時に金属酸化物との反応がなく高温に耐える材料と
して白金膜が用いられる。また、電極配線29,30と
しては、アルミニウム層と白金膜層との密着性があまり
よくないことから、両者間にチタン層を介在させて電極
配線と容量素子の電極との接続を強固にしている。
By the way, in the above-mentioned conventional capacitance element, the second electrode wiring 30 and the upper electrode 2
4 is required to have good adhesion. Since a metal oxide-based ferroelectric is generally used as the capacitor insulating film 23, a platinum film is used as the lower electrode 22 and the upper electrode 24 as a material that does not react with the metal oxide during heat treatment and withstands high temperatures. Can be In addition, since the adhesion between the aluminum layer and the platinum film layer is not very good as the electrode wirings 29 and 30, a titanium layer is interposed between them to strengthen the connection between the electrode wiring and the electrode of the capacitor. I have.

【0012】ここで、容量素子の性能を向上させるため
に、その製造工程において各電極配線29,30を形成
した後の熱処理等が必要不可欠となっているが、各電極
配線29,30の熱処理を行うと、容量絶縁膜23を構
成する強誘電体膜の性能が低下する現象が見られた。
Here, in order to improve the performance of the capacitive element, a heat treatment or the like after forming the electrode wirings 29 and 30 in the manufacturing process is indispensable. Is performed, the performance of the ferroelectric film constituting the capacitive insulating film 23 is reduced.

【0013】そこで、その原因を追究した結果、以下の
原因によるものと推測された。すなわち、容量素子の上
部電極24及び下部電極22を構成する白金膜は通常ス
パッタリングで形成されるため、柱状の結晶構造を有す
る。そして、各電極配線29,30の熱処理時に、第2
の電極配線30の下層を構成するチタンが上部電極24
を構成する柱状結晶の白金膜の結晶粒界を通って容量絶
縁膜23中に拡散し、容量絶縁膜23を構成する強誘電
体膜と反応するためと思われる。
Then, as a result of investigating the cause, it was presumed that the cause was as follows. That is, since the platinum films constituting the upper electrode 24 and the lower electrode 22 of the capacitor are usually formed by sputtering, they have a columnar crystal structure. Then, during the heat treatment of the electrode wirings 29 and 30, the second
Forming the lower layer of the electrode wiring 30 of the upper electrode 24
Is diffused into the capacitor insulating film 23 through the crystal grain boundaries of the platinum film of the columnar crystal constituting the columnar crystal, and reacts with the ferroelectric film forming the capacitor insulating film 23.

【0014】上述のような問題は、容量素子の各電極が
白金膜により構成されている場合だけでなくイリジウ
ム,パラジウムまたはルテニウム等により構成されてい
る場合にも生じるおそれがある。また、DRAMのメモ
リセルトランジスタのストレージノードのごとく、下部
電極はポリシリコン膜で構成されていても、上部電極が
白金等により構成されているものについては同様に生じ
る問題である。
The above-mentioned problem may occur not only when each electrode of the capacitive element is made of a platinum film but also when it is made of iridium, palladium, ruthenium, or the like. Further, like the storage node of a memory cell transistor of a DRAM, even if the lower electrode is made of a polysilicon film, the same problem occurs when the upper electrode is made of platinum or the like.

【0015】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、電極を構成する金属が容量絶縁膜
にまで拡散しない構造を実現することにより、上部電極
と電極配線との間の強い密着性を保ちながら、容量絶縁
膜の特性の劣化を確実に防止しう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。
The present invention has been made in view of the above point, and an object of the present invention is to realize a structure in which a metal constituting an electrode is not diffused to a capacitor insulating film, thereby providing a structure between an upper electrode and an electrode wiring. It is an object of the present invention to provide a capacitive element capable of reliably preventing the deterioration of the characteristics of a capacitive insulating film while maintaining a strong adhesiveness, and a method for manufacturing the same.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明が講じた手段は、上部電極の一部が容量絶縁
膜に接触しないように上部電極を形成し、その一部にお
いて上部電極と電極配線とを接続するようにしたもので
ある。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, a means taken by the present invention is to form an upper electrode so that a part of the upper electrode does not contact a capacitive insulating film, and to form an upper electrode on a part thereof. The electrode and the electrode wiring are connected.

【0017】本発明の容量素子は、基板と、上記基板の
上に形成された導体膜からなる下部電極と、上記下部電
極の上に形成された容量絶縁膜と、金属材料により構成
され、上記容量絶縁膜の上面に接触する第1の部分膜と
上記容量絶縁膜に接触しない第2の部分膜とを有する上
部電極と、少なくとも上記上部電極を覆う層間絶縁膜
と、上記層間絶縁膜を貫通して上記上部電極のうち上記
第2の部分膜に達するコンタクト孔と、少なくとも上記
コンタクト孔を埋めて上記上部電極に接続される電極配
線とを備えている。
The capacitive element of the present invention comprises a substrate, a lower electrode made of a conductive film formed on the substrate, a capacitive insulating film formed on the lower electrode, and a metal material. An upper electrode having a first partial film in contact with the upper surface of the capacitive insulating film and a second partial film not in contact with the capacitive insulating film, an interlayer insulating film covering at least the upper electrode, and penetrating the interlayer insulating film And a contact hole reaching the second partial film in the upper electrode, and an electrode wiring which fills at least the contact hole and is connected to the upper electrode.

【0018】これにより、上部電極と電極配線とが容量
絶縁膜に接触しない第2の部分膜において接続されてい
るので、製造工程における熱処理時に電極配線を構成す
る材料が上部電極中の第1の部分膜から容量絶縁膜に侵
入するのが可及的に妨げられることになる。
Thus, since the upper electrode and the electrode wiring are connected in the second partial film not in contact with the capacitive insulating film, the material constituting the electrode wiring during the heat treatment in the manufacturing process is changed to the first material in the upper electrode. Invasion of the capacitor insulating film from the partial film is prevented as much as possible.

【0019】上記容量素子において、上記上部電極の上
記第2の部分膜に平面的に見て上記容量絶縁膜とはオー
バーラップしない領域を設け、上記電極配線を上記第2
の部分膜のうち上記容量絶縁膜とオーバーラップしない
領域で上記上部電極に接続させておくことができる。
In the capacitive element, a region which does not overlap with the capacitive insulating film when viewed in plan is provided in the second partial film of the upper electrode, and the electrode wiring is formed in the second partial film.
In the partial film, a region not overlapping with the capacitive insulating film can be connected to the upper electrode.

【0020】これにより、第2の部分膜と容量絶縁膜と
の間の距離が長くなるので、製造工程における熱処理時
に電極配線を構成する材料が上部電極中の第1の部分膜
から容量絶縁膜に侵入するのがより確実に妨げられるこ
とになる。
As a result, the distance between the second partial film and the capacitive insulating film is increased, so that the material forming the electrode wiring during the heat treatment in the manufacturing process is changed from the first partial film in the upper electrode to the capacitive insulating film. Will be more reliably prevented from entering.

【0021】また、上記容量素子において、上記上部電
極を上記容量絶縁膜の一部のみに接触するように形成し
ておき、上記容量絶縁膜のうち上記上部電極と接触して
いない領域の少なくとも一部を覆う下敷き用絶縁膜をさ
らに設け、上記上部電極のうち上記第2の部分膜に上記
下敷き用絶縁膜の上で平面的に見て上記容量絶縁膜とオ
ーバーラップする領域を設け、上記電極配線を上記第2
の部分膜のうち平面的に見て上記容量絶縁膜とオーバー
ラップする領域で上記上部電極に接続しておくこともで
きる。
In the above-mentioned capacitive element, the upper electrode is formed so as to be in contact with only a part of the capacitive insulating film, and at least one region of the capacitive insulating film which is not in contact with the upper electrode is formed. An underlay insulating film that covers a portion of the upper electrode, wherein the second partial film of the upper electrode is provided with a region that overlaps with the capacitive insulating film when viewed in plan on the underlay insulating film; Wiring the second
Of the partial film may overlap with the upper electrode in a region overlapping with the capacitor insulating film when viewed in plan.

【0022】これにより、容量素子全体の占有面積が低
減でき、容量素子の微細化を図ることができる。
As a result, the area occupied by the entire capacitor can be reduced, and the capacitor can be miniaturized.

【0023】上記容量素子において、上記容量絶縁膜を
上記下部電極とほぼ同じ外周形状を有するように形成し
ておき、上記容量絶縁膜及び上記下部電極の外周部の側
面上に形成された絶縁体サイドウォールをさらに設ける
こともできる。
In the above capacitive element, the capacitive insulating film is formed so as to have substantially the same outer peripheral shape as the lower electrode, and an insulator formed on the side surface of the outer peripheral portion of the capacitive insulating film and the lower electrode is formed. Side walls may be further provided.

【0024】これにより、上部電極の第1の部分膜と第
2の部分膜とが縦断面内で容量絶縁膜上から絶縁体サイ
ドウォール上を経てなめらかな曲線を描きながら連続的
に形成されるので容量絶縁膜の端部における上部電極を
構成する金属膜の段切れによる不良の発生が抑制され
る。
Thus, the first partial film and the second partial film of the upper electrode are continuously formed in the longitudinal section while drawing a smooth curve from the portion over the capacitor insulating film to the portion over the insulator sidewall. Therefore, occurrence of defects due to disconnection of the metal film forming the upper electrode at the end of the capacitor insulating film is suppressed.

【0025】上記容量素子において、上記容量絶縁膜の
外周に沿った領域を覆う容量値規定用絶縁膜と、上記容
量値規定用絶縁膜のうち上記容量絶縁膜の外周に沿った
領域を除く主領域の上方に位置する領域に形成された容
量値規定用開口とをさらに設け、上記上部電極の上記第
1の部分膜を上記容量値規定用開口内に形成しておくこ
とができる。
In the above capacitive element, a capacitance value defining insulating film covering a region along the outer periphery of the capacitive insulating film; and a main part of the capacitance value defining insulating film excluding a region along the outer periphery of the capacitive insulating film. An opening for defining a capacitance value formed in a region located above the region may be further provided, and the first partial film of the upper electrode may be formed in the opening for defining a capacitance value.

【0026】これにより、周辺の部材の影響を受けやす
い容量絶縁膜の外周付近の領域は容量素子の一部として
機能しないので、容量素子の特性が特に良好に維持でき
るとともに正確な容量値が得られる。
Thus, the region near the outer periphery of the capacitive insulating film, which is easily affected by peripheral members, does not function as a part of the capacitive element, so that the characteristics of the capacitive element can be maintained particularly well and an accurate capacitance value can be obtained. Can be

【0027】上記上部電極を構成する金属材料が、白
金,イリジウム,パラジウム及びルテニウムのうち少な
くともいずれか1つを含んでいることが好ましい。
It is preferable that the metal material forming the upper electrode contains at least one of platinum, iridium, palladium and ruthenium.

【0028】また、上記上部電極が、白金膜,イリジウ
ム膜,パラジウム膜およびルテニウム膜のうち少なくと
もいずれか2つの膜を積層して構成されていることが好
ましい。
Further, it is preferable that the upper electrode is formed by laminating at least any two of a platinum film, an iridium film, a palladium film and a ruthenium film.

【0029】上記上部電極が下地の面に垂直な柱状の結
晶構造を有することが好ましい。
It is preferable that the upper electrode has a columnar crystal structure perpendicular to the underlying surface.

【0030】これにより、上部電極を構成する金属膜内
には膜面に平行な方向に延びる結晶粒界が存在しないの
で、電極配線を構成する材料が第1の部分膜から金属膜
中を拡散して第2の部分膜に達し、さらに容量絶縁膜内
に侵入するのを確実に防止することができる。
Since there is no crystal grain boundary extending in the direction parallel to the film surface in the metal film forming the upper electrode, the material forming the electrode wiring diffuses from the first partial film through the metal film. As a result, it is possible to reliably prevent the second partial film from reaching the second partial film and further penetrating into the capacitive insulating film.

【0031】上記容量絶縁膜は、ストロンチウム,ビス
マスおよびタンタルのうちいずれか1つを主成分とする
第1の酸化物と、鉛,ジルコンおよびチタンのうちいず
れか1つを主成分とする第2の酸化物と、上記第1及び
第2の酸化物の複合物とのうちいずれか1つにより構成
されていることが好ましい。
The capacitor insulating film is composed of a first oxide mainly containing one of strontium, bismuth and tantalum and a second oxide mainly containing one of lead, zircon and titanium. And the composite of the first and second oxides described above.

【0032】これにより、容量素子が搭載される電子機
器からの不要輻射の発生が抑制されるとともに、容量素
子がDRAMや不揮発性RAMのメモリセル内に配設さ
れたときにも微小面積で大容量の容量素子が得られる。
This suppresses the generation of unnecessary radiation from the electronic equipment on which the capacitive element is mounted, and has a large area with a small area even when the capacitive element is disposed in a memory cell of a DRAM or a nonvolatile RAM. Thus, a capacitive element having a capacity can be obtained.

【0033】本発明の第1の容量素子の製造方法は、基
板上に導体膜及び誘電体膜を順次形成する第1の工程
と、上記導体膜及び上記誘電体膜をパターニングして下
部電極および容量絶縁膜を形成する第2の工程と、基板
上に上部電極用金属膜を形成する第3の工程と、上記上
部電極用金属膜をパターニングして、上記容量絶縁膜の
上面に接触する第1の部分膜と、上記容量絶縁膜に接触
しない第2の部分膜とを有する上部電極を形成する第4
の工程と、基板上に層間絶縁膜を形成する第5の工程
と、上記層間絶縁膜を貫通して上記上部電極の第2の部
分膜に達するコンタクト孔を形成する第6の工程と、基
板上に配線用金属膜を堆積した後これをパターニングし
て、上記コンタクト孔を埋めて上記上部電極の上記第2
の部分膜に接続される電極配線を形成する第7の工程と
を備えている。
A first method of manufacturing a capacitive element according to the present invention comprises a first step of sequentially forming a conductor film and a dielectric film on a substrate, and patterning the conductor film and the dielectric film to form a lower electrode and a lower electrode. A second step of forming a capacitance insulating film, a third step of forming a metal film for an upper electrode on a substrate, and a step of patterning the metal film for an upper electrode to contact an upper surface of the capacitance insulating film. A fourth electrode forming an upper electrode having a first partial film and a second partial film not in contact with the capacitive insulating film;
A fifth step of forming an interlayer insulating film on the substrate, a sixth step of forming a contact hole penetrating through the interlayer insulating film and reaching the second partial film of the upper electrode, After a metal film for wiring is deposited thereon, it is patterned to fill the contact hole and fill the second electrode of the upper electrode.
Forming an electrode wiring connected to the partial film.

【0034】上記第1の容量素子の製造方法において、
上記第2の工程では、上記導体膜および上記誘電体膜を
共通のマスク部材を用いてエッチングして、ほぼ同じ外
周形状を有する下部電極および容量絶縁膜を形成し、基
板上にサイドウォール用絶縁膜を堆積した後、異方性エ
ッチングを行って上記容量絶縁膜及び下部電極の外周部
の端面上に絶縁体サイドウォールを形成する工程をさら
に備え、上記第4の工程では、上記上部電極の第2の部
分膜を上記絶縁体サイドウォールの上を含む上記基板上
の領域に形成することができる。
In the first method of manufacturing a capacitive element,
In the second step, the conductor film and the dielectric film are etched using a common mask member to form a lower electrode and a capacitor insulating film having substantially the same outer peripheral shape, and a sidewall insulating film is formed on the substrate. After depositing the film, the method further comprises a step of performing anisotropic etching to form an insulator sidewall on an end face of an outer peripheral portion of the capacitive insulating film and the lower electrode. A second partial film can be formed in a region on the substrate including over the insulator sidewall.

【0035】本発明の第2の容量素子の製造方法は、基
板上に導体膜及び誘電体膜を順次形成する第1の工程
と、上記導体膜及び上記誘電体膜をパターニングして下
部電極および容量絶縁膜を形成する第2の工程と、基板
上に下敷き用絶縁膜を形成する第3の工程と、上記下敷
き用絶縁膜を部分的に除去して、上記容量絶縁膜の一部
を露出させる第4の工程と、基板上に上部電極用金属膜
を形成する第5の工程と、上記上部電極用金属膜をパタ
ーニングして、上記容量絶縁膜の露出している領域上で
上記容量絶縁膜の上面に接触する第1の部分膜と、上記
下敷き用絶縁膜の上にある第2の部分膜とを有する上部
電極を形成する第6の工程と、基板上に層間絶縁膜を形
成する第7の工程と、上記層間絶縁膜を貫通して上記上
部電極の第2の部分膜に達するコンタクト孔を形成する
第8の工程と、基板上に配線用金属膜を堆積した後これ
をパターニングして、上記コンタクト孔を埋めて上記上
部電極の上記第2の部分膜に接続される電極配線を形成
する第9の工程とを備えている。
According to a second method of manufacturing a capacitive element of the present invention, a first step of sequentially forming a conductor film and a dielectric film on a substrate, and patterning the conductor film and the dielectric film to form a lower electrode and A second step of forming a capacitive insulating film, a third step of forming an underlying insulating film on a substrate, and partially removing the underlying insulating film to expose a portion of the capacitive insulating film A fourth step of forming, a fifth step of forming a metal film for an upper electrode on a substrate, and patterning the metal film for an upper electrode to form a capacitor insulating film on an exposed region of the capacitor insulating film. A sixth step of forming an upper electrode having a first partial film in contact with the upper surface of the film and a second partial film on the underlying insulating film, and forming an interlayer insulating film on the substrate A seventh step, a second portion of the upper electrode penetrating the interlayer insulating film; An eighth step of forming a contact hole reaching the contact hole, and depositing a wiring metal film on the substrate and then patterning the metal film to fill the contact hole and connect to the second partial film of the upper electrode. A ninth step of forming an electrode wiring.

【0036】上記第2の容量素子の製造方法において、
上記第4の工程では、上記下敷き用絶縁膜のうち上記容
量絶縁膜の外周付近の領域を除く主領域の上方に位置す
る領域を除去して容量規定用開口を形成し、上記第6の
工程では、上記上部電極の第2の部分膜を上記容量規定
用開口内に形成することができる。
In the second method of manufacturing a capacitive element,
In the fourth step, a capacity defining opening is formed by removing a region located above a main region excluding a region near the outer periphery of the capacitor insulating film in the underlaying insulating film, thereby forming a capacitor defining opening. Then, the second partial film of the upper electrode can be formed in the capacitance defining opening.

【0037】上記容量素子の製造方法において、上記第
6の工程では、上記上部電極の第2の部分膜を、上記基
板上の上記容量絶縁膜とオーバーラップしない領域上に
形成することができる。
In the method of manufacturing a capacitive element, in the sixth step, the second partial film of the upper electrode can be formed on a region of the substrate that does not overlap with the capacitive insulating film.

【0038】上記第2の容量素子の製造方法において、
上記第6の工程では、上記上部電極の第2の部分膜を、
上記下敷き用絶縁膜の上で上記容量絶縁膜とオーバーラ
ップする領域に形成することができる。
In the second method of manufacturing a capacitive element,
In the sixth step, the second partial film of the upper electrode is formed by:
It can be formed on the underlying insulating film in a region overlapping with the capacitive insulating film.

【0039】上述の第1,第2の容量素子の製造方法に
より、電極配線に接触する上部電極の第2部分膜には接
触しない容量絶縁膜を備えた容量素子が形成される。し
たがって、電極配線用金属膜を構成する材料が容量絶縁
膜内に侵入するのを防止する機能を有する容量素子の製
造方法を提供することができる。
By the above-described first and second manufacturing methods of the capacitive element, a capacitive element having a capacitive insulating film not in contact with the second partial film of the upper electrode in contact with the electrode wiring is formed. Therefore, it is possible to provide a method for manufacturing a capacitor having a function of preventing a material constituting a metal film for electrode wiring from entering a capacitor insulating film.

【0040】上記第1,第2の容量素子の製造方法にお
いて、上記上部電極用金属膜を形成する工程は、スパッ
タリングにより行われることが好ましい。
In the first and second methods of manufacturing a capacitive element, the step of forming the upper electrode metal film is preferably performed by sputtering.

【0041】この方法により、上部電極の第1の部分膜
及び第2の部分膜が膜面に垂直な方向に延びる柱状の結
晶構造からなる金属膜により形成されるので、上部電極
を構成する金属膜内には膜面に平行な方向に延びる結晶
粒界が存在せず、電極配線用金属膜を構成する材料が容
量絶縁膜内に侵入するのを確実に防止できる容量素子を
容易に形成することができる。
According to this method, the first partial film and the second partial film of the upper electrode are formed of a metal film having a columnar crystal structure extending in a direction perpendicular to the film surface. There is no crystal grain boundary extending in a direction parallel to the film surface in the film, and a capacitance element capable of reliably preventing the material constituting the metal film for electrode wiring from invading into the capacitance insulating film is easily formed. be able to.

【0042】[0042]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(第1の実施形態)図1及び図2は、本発明の第1の実
施形態に係る容量素子の要部を抜き出して示す断面図及
び平面図である。ただし、図2においては層間絶縁膜及
び電極配線はないものとして扱っている。基板1(シリ
コン基板等)の上に下部電極2が形成されており、その
下部電極2の上に容量絶縁膜3が形成されている。容量
絶縁膜3には、下部電極2に到達する第1の開口4が形
成されている。また、容量絶縁膜3の上には被覆用絶縁
膜5が形成されており、この被覆用絶縁膜5には容量絶
縁膜3に到達する第2の開口6(容量値規定用開口)が
形成されている。そして、この第2の開口6内を埋める
上部電極7の第1の部分膜7aが形成されている。上記
下部電極2と、容量絶縁膜3と、第2の開口6内の第1
の部分膜7aとにより、MIM型の容量素子が構成され
ている。本実施形態における被覆用絶縁膜5は、容量素
子の容量を規定する容量値規定用絶縁膜として機能する
ものである。
(First Embodiment) FIGS. 1 and 2 are a sectional view and a plan view, respectively, showing a main part of a capacitive element according to a first embodiment of the present invention. However, in FIG. 2, it is assumed that there is no interlayer insulating film and no electrode wiring. A lower electrode 2 is formed on a substrate 1 (such as a silicon substrate), and a capacitance insulating film 3 is formed on the lower electrode 2. A first opening 4 reaching the lower electrode 2 is formed in the capacitor insulating film 3. Further, a covering insulating film 5 is formed on the capacitive insulating film 3, and a second opening 6 (capacitance value defining opening) reaching the capacitive insulating film 3 is formed in the covering insulating film 5. Have been. Then, a first partial film 7a of the upper electrode 7 filling the inside of the second opening 6 is formed. The lower electrode 2, the capacitor insulating film 3, and the first
The partial film 7a constitutes an MIM-type capacitive element. The insulating film 5 for covering in the present embodiment functions as a capacitance value defining insulating film that defines the capacitance of the capacitive element.

【0043】また、上記被覆用絶縁膜5の上には、上記
第2の開口6内の第1の部分膜7aにつながって延び、
上記容量絶縁膜3に接触しない領域に形成された上部電
極7の第2の部分膜7bが設けられている。特に、本実
施形態では、第2の部分膜7bは平面的に見て容量絶縁
膜とはオーバーラップしない領域を有している。そし
て、上記第1の部分膜7a及び第2の部分膜7bの上に
は、基板全体を覆う層間絶縁膜8が形成されており、こ
の層間絶縁膜8及び上記第1の開口4内の被覆用絶縁膜
5を貫通して下部電極2に達する第1のコンタクト孔9
aと、層間絶縁膜8を貫通して第2の部分膜7bのうち
平面的に見て容量絶縁膜とはオーバーラップしない領域
に到達する第2のコンタクト孔9bとが形成されてい
る。また、第1のコンタクト孔9a内及びその周囲の層
間絶縁膜8の上には第1の電極配線10が設けられ、第
2のコンタクト孔9b内及びその周囲の層間絶縁膜8の
上には第2の電極配線11が設けられている。上記第
1,第2の電極配線10,11は、それぞれチタンから
なる下層膜10a,11aと、アルミニウム合金膜から
なる上層膜10b,11bとにより、つまり、それぞれ
2層の積層膜により構成されている。
On the insulating film 5 for coating, the first partial film 7a in the second opening 6 is connected to and extends.
A second partial film 7b of the upper electrode 7 formed in a region not in contact with the capacitance insulating film 3 is provided. In particular, in the present embodiment, the second partial film 7b has a region which does not overlap with the capacitance insulating film when viewed in plan. On the first partial film 7a and the second partial film 7b, an interlayer insulating film 8 covering the entire substrate is formed, and the interlayer insulating film 8 and the coating in the first opening 4 are formed. Contact hole 9 that reaches lower electrode 2 through insulating film 5 for use
a and a second contact hole 9b penetrating through the interlayer insulating film 8 and reaching a region of the second partial film 7b that does not overlap with the capacitive insulating film when viewed in plan. Further, a first electrode wiring 10 is provided in the first contact hole 9a and on the interlayer insulating film 8 around the first contact hole 9a, and is provided on the interlayer insulating film 8 in the second contact hole 9b and around the same. The second electrode wiring 11 is provided. The first and second electrode wirings 10 and 11 are respectively composed of lower films 10a and 11a made of titanium and upper films 10b and 11b made of an aluminum alloy film. I have.

【0044】したがって、本実施形態の容量素子におい
ては、第2の電極配線11は、上部電極7の第2の部分
膜7bのうち平面的に見て容量絶縁膜とはオーバーラッ
プしない領域に接続されていることになる。
Therefore, in the capacitive element of this embodiment, the second electrode wiring 11 is connected to a region of the second partial film 7b of the upper electrode 7 which does not overlap with the capacitive insulating film when viewed in plan. It will be.

【0045】次に、上記図1及び図2に示す構造を有す
る容量素子の製造工程について説明する。図3(a)〜
(f)は、第1の実施形態における容量素子の製造工程
を示す断面図である。
Next, the steps of manufacturing the capacitor having the structure shown in FIGS. 1 and 2 will be described. FIG.
FIG. 3F is a cross-sectional view illustrating a step of manufacturing the capacitor in the first embodiment.

【0046】まず、図3(a)に示す工程において、基
板1の主面上に第1の金属膜2aおよび誘電体膜3aを
形成する。
First, in the step shown in FIG. 3A, a first metal film 2a and a dielectric film 3a are formed on the main surface of the substrate 1.

【0047】次に、図3(b)に示す工程において、誘
電体膜3aを選択的にエッチングして、第1の金属膜2
aに到達する第1の開口4を形成する。次に、第1の開
口4を含む容量素子形成領域を覆うフォトレジストマス
ク(図示せず)を用いたエッチングにより、第1の金属
膜2aおよび誘電体膜3aをパターニングして、下部電
極2及び容量絶縁膜3を形成する。
Next, in a step shown in FIG. 3B, the dielectric film 3a is selectively etched to form the first metal film 2a.
A first opening 4 reaching a is formed. Next, the first metal film 2a and the dielectric film 3a are patterned by etching using a photoresist mask (not shown) covering the capacitive element formation region including the first opening 4, and the lower electrode 2 and the The capacitance insulating film 3 is formed.

【0048】次に、図3(c)に示す工程において、基
板上に被覆用絶縁膜5を堆積した後、被覆用絶縁膜5に
容量絶縁膜3のうち外周付近の領域を除く領域を露出さ
せる第2の開口6を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 3C, after depositing the covering insulating film 5 on the substrate, the covering insulating film 5 exposes the region of the capacitive insulating film 3 excluding the region near the outer periphery. A second opening 6 to be formed is formed.

【0049】次に、図3(d)に示す工程において、ス
パッタリングにより、基板上に第2の金属膜(上部電極
用金属膜、図示せず)を堆積した後、第2の金属膜をパ
ターニングして、第2の開口6を埋める第1の部分膜7
aと、第1の部分膜7aにつながるとともに容量絶縁膜
3に接触することなく、かつ基板1の上で平面的に見て
容量絶縁膜3とはオーバーラップしない領域まで延びる
第2の部分膜7bとを形成する。
Next, in the step shown in FIG. 3D, after depositing a second metal film (metal film for an upper electrode, not shown) on the substrate by sputtering, the second metal film is patterned. Then, the first partial film 7 filling the second opening 6
a and a second partial film which is connected to the first partial film 7a and extends to a region not in contact with the capacitive insulating film 3 and not overlapping with the capacitive insulating film 3 when viewed planarly on the substrate 1. 7b.

【0050】次に、図3(e)に示す工程において、基
板上に層間絶縁膜8を堆積した後、層間絶縁膜8および
被覆用絶縁膜5を貫通して下部電極2に達する第1のコ
ンタクト孔9aと、層間絶縁膜8を貫通して第2の部分
膜7bに達する第2のコンタクト孔9bとを形成する。
Next, in a step shown in FIG. 3E, after depositing an interlayer insulating film 8 on the substrate, a first electrode reaching the lower electrode 2 through the interlayer insulating film 8 and the covering insulating film 5 is formed. A contact hole 9a and a second contact hole 9b penetrating through the interlayer insulating film 8 and reaching the second partial film 7b are formed.

【0051】次に、図3(f)に示す工程において、基
板上にチタン膜及びアルミニウム合金膜を順次堆積した
後、両者をパターニングして、上記第1のコンタクト孔
9aを埋める第1の電極配線10と、上記第2のコンタ
クト孔9bを埋める第2の電極配線11とを形成する。
つまり、チタン膜からなる下層膜10a,11aと、ア
ルミニウム合金膜からなる上層膜10b,11bからな
る第1,第2の電極配線10,11とが形成される。
Next, in a step shown in FIG. 3F, after a titanium film and an aluminum alloy film are sequentially deposited on the substrate, both are patterned to form a first electrode for filling the first contact hole 9a. A wiring 10 and a second electrode wiring 11 filling the second contact hole 9b are formed.
That is, the lower films 10a and 11a made of a titanium film and the first and second electrode wirings 10 and 11 made of the upper films 10b and 11b made of an aluminum alloy film are formed.

【0052】なお、本実施形態においては、図3(b)
に示す工程で、容量絶縁膜3に第1の開口4を形成して
いるが、ここでは容量絶縁膜3と下部電極2の外周部の
パターニングのみ行い、図3(f)に示す工程で層間絶
縁膜8、被覆用絶縁膜5および容量絶縁膜3を貫通する
第1のコンタクト孔9aを形成してもよい。
In this embodiment, FIG.
In the step shown in FIG. 3, the first opening 4 is formed in the capacitive insulating film 3, but here, only the patterning of the outer periphery of the capacitive insulating film 3 and the lower electrode 2 is performed, and in the step shown in FIG. A first contact hole 9a penetrating the insulating film 8, the covering insulating film 5, and the capacitive insulating film 3 may be formed.

【0053】なお、この容量素子が集積回路内に形成さ
れている場合には、第1の電極配線10および第2の電
極配線11は集積回路の配線層の一部を構成しており、
配線層と同じプロセスで形成される。
When this capacitor is formed in an integrated circuit, the first electrode wiring 10 and the second electrode wiring 11 constitute a part of a wiring layer of the integrated circuit.
It is formed in the same process as the wiring layer.

【0054】本実施形態によると、上部電極7は、容量
絶縁膜3に接触する第1の部分膜7aと、容量絶縁膜3
とは接触しない第2の部分膜7bとにより構成されてい
て、この第2の部分膜7bに対して第2の電極配線11
がコンタクトしている。したがって、第2の電極配線1
1を構成するチタン等が上部電極7の第2の部分膜7b
内に侵入しても、熱処理の間にチタン等が上部電極7内
を第2の部分膜7bから第1の部分膜7aまで拡散して
容量絶縁膜3に到達することは困難であり、チタン等と
強誘電体との反応に起因する容量絶縁膜3の性能の劣化
を防止することができる。
According to the present embodiment, the upper electrode 7 includes the first partial film 7 a in contact with the capacitor insulating film 3 and the capacitor insulating film 3.
And the second partial film 7b which is not in contact with the second electrode film 11b.
Is in contact. Therefore, the second electrode wiring 1
1 constituting the second partial film 7b of the upper electrode 7
However, it is difficult for titanium or the like to diffuse into the upper electrode 7 from the second partial film 7b to the first partial film 7a and reach the capacitive insulating film 3 during the heat treatment. It is possible to prevent the performance of the capacitive insulating film 3 from deteriorating due to the reaction between the ferroelectric material and the like.

【0055】特に、本実施形態の図1及び図2に示す構
造の場合、第2の部分膜7bは、平面的に見て容量絶縁
膜3とはオーバーラップしない領域を有しており、第2
の電極配線11が、第2の部分膜7bのうち平面的に見
て容量絶縁膜3とはオーバーラップしない領域にコンタ
クトしている。したがって、上部電極7内における第2
の電極配線11とのコンタクト部と容量絶縁膜3とのコ
ンタクト部との間の距離を十分長くすることが容易であ
り、上述のようなチタン等の容量絶縁膜3への侵入阻止
機能が大きい上部電極7が得られるという利点がある。
In particular, in the case of the structure shown in FIGS. 1 and 2 of this embodiment, the second partial film 7b has a region which does not overlap with the capacitance insulating film 3 in plan view. 2
Of the second partial film 7b is in contact with a region of the second partial film 7b that does not overlap with the capacitive insulating film 3 when viewed in plan. Therefore, the second in the upper electrode 7
It is easy to make the distance between the contact portion with the electrode wiring 11 and the contact portion with the capacitive insulating film 3 sufficiently long, and the function of preventing entry into the capacitive insulating film 3 of titanium or the like as described above is large. There is an advantage that the upper electrode 7 can be obtained.

【0056】さらに、本実施形態のごとく、第1の部分
膜7aを容量値規定用開口である第2の開口6内に形成
することにより、容量絶縁膜3のうち周辺の部材の影響
を受けやすい外周付近の領域が容量膜として機能しない
ので、容量素子の特性が良好に維持され、かつ設計値通
りの正確な容量値を得ることが容易となる。
Further, as in the present embodiment, the first partial film 7a is formed in the second opening 6, which is the opening for defining the capacitance value, so that the peripheral member of the capacitive insulating film 3 is affected. Since the region near the outer periphery which does not easily function as a capacitance film, the characteristics of the capacitance element are favorably maintained, and it is easy to obtain an accurate capacitance value as designed.

【0057】本実施形態において、下部電極2および上
部電極7を構成する金属膜は、白金、イリジウム、パラ
ジウムまたはルテニウムの単層膜またはそれらの2種類
以上からなる合金膜により構成することができる。ある
いは、白金膜、イリジウム膜、パラジウム膜およびルテ
ニウム膜の2種以上の積層膜を用いてもよい。ただし、
後述するように、第1の金属膜2aは必ずしも白金等の
金属膜である必要はなく、ポリシリコン膜であってもよ
い。
In the present embodiment, the metal film constituting the lower electrode 2 and the upper electrode 7 can be constituted by a single layer film of platinum, iridium, palladium or ruthenium or an alloy film composed of two or more of them. Alternatively, a stacked film of two or more of a platinum film, an iridium film, a palladium film, and a ruthenium film may be used. However,
As described later, the first metal film 2a does not necessarily have to be a metal film such as platinum, but may be a polysilicon film.

【0058】特に、第2の金属膜7がスパッタリングに
より構成される白金等の金属膜である場合、第2の金属
膜7は縦方向に延びる柱状の結晶構造を有するので、横
方向に延びる結晶粒界はほとんど存在しないことにな
る。ところが、チタンの拡散は主として結晶粒界を通っ
て行われるので、第2の電極配線11から第2の部分膜
7b内に侵入したチタン等が横方向に拡散して第1の部
分膜7aに達することはほとんどなくなり、よって、容
量絶縁膜3へのチタン等の侵入に起因する容量素子の特
性の劣化を確実に防止することができる。
In particular, when the second metal film 7 is a metal film such as platinum formed by sputtering, the second metal film 7 has a columnar crystal structure extending in the vertical direction. There will be almost no grain boundaries. However, since the diffusion of titanium is mainly performed through the crystal grain boundaries, titanium or the like that has entered the second partial film 7b from the second electrode wiring 11 diffuses in the lateral direction to the first partial film 7a. Thus, it hardly reaches, so that deterioration of the characteristics of the capacitive element due to intrusion of titanium or the like into the capacitive insulating film 3 can be reliably prevented.

【0059】また、容量絶縁膜3は、ストロンチウム,
ビスマス及びタンタルを主成分とする第1の酸化物から
なる強誘電体、鉛,ジルコン及びチタンを主成分とする
第2の酸化物からなる強誘電体、あるいは第1の酸化物
及び第2の酸化物からなる複合物誘電体により構成する
ことができる。これらの酸化物は強誘電体であり、小さ
な面積でも大きな容量を得ることができるので、高集積
化に適しているとともに、メモリに使用された場合に
は、低動作電圧かつ高速書き込み,高速読み出しという
優れた特性を実現することができる。
The capacitance insulating film 3 is made of strontium,
A ferroelectric composed of a first oxide containing bismuth and tantalum as a main component, a ferroelectric composed of a second oxide containing lead, zircon and titanium as a main component, or a first oxide and a second oxide It can be composed of a composite dielectric made of an oxide. These oxides are ferroelectric and can provide a large capacity even in a small area, so they are suitable for high integration and, when used for memory, have a low operating voltage, high-speed writing, and high-speed reading. Such excellent characteristics can be realized.

【0060】上記層間絶縁膜8は、シリコン酸化膜,ボ
ロン及びリンを含有するシリコン酸化膜、及びリンを含
有するシリコン酸化膜のうちいずれか1つにより構成さ
れていることが好ましい。これにより、平坦性のよい層
間絶縁膜が得られ、容量素子の安定化と長寿命化を実現
できる。
The interlayer insulating film 8 is preferably formed of one of a silicon oxide film, a silicon oxide film containing boron and phosphorus, and a silicon oxide film containing phosphorus. As a result, an interlayer insulating film with good flatness can be obtained, and the stabilization and long life of the capacitor can be realized.

【0061】(第2の実施形態)図3は、第2の実施形
態における容量素子の要部を抜き出して示す断面図であ
る。
(Second Embodiment) FIG. 3 is a sectional view showing an essential part of a capacitive element according to a second embodiment.

【0062】同図に示すように、基板1(シリコン基板
等)の上に下部電極2が形成されており、その下部電極
2の上に下部電極2とほぼ同じ外周形状を有する容量絶
縁膜3が形成されている。また、下部電極2および容量
絶縁膜3の側面上には絶縁体サイドウォール12が形成
されている。この絶縁体サイドウォール12は容量絶縁
膜3よりも上方に盛り上がらない方が望ましい。容量絶
縁膜3には、下部電極2に到達する第1の開口4が形成
されている。また、容量絶縁膜3の上から絶縁体サイド
ウォール12上を通って基板1上まで延びる上部電極7
が設けられている。この上部電極7は、容量絶縁膜3の
半分程度に接触する第1の部分膜7aと、容量絶縁膜3
には接触しない第2の部分膜7bとを有している。この
上部電極7の第1の部分膜7aと、下部電極2と、容量
絶縁膜3とにより、MIM型の容量素子が構成されてい
る。本実施形態においても、第2の部分膜7bは平面的
に見て容量絶縁膜とはオーバーラップしない領域を有し
ている。
As shown in the figure, a lower electrode 2 is formed on a substrate 1 (such as a silicon substrate), and a capacitive insulating film 3 having substantially the same outer peripheral shape as the lower electrode 2 is formed on the lower electrode 2. Are formed. Insulating sidewalls 12 are formed on the side surfaces of the lower electrode 2 and the capacitive insulating film 3. It is desirable that the insulator sidewall 12 does not rise above the capacitive insulating film 3. A first opening 4 reaching the lower electrode 2 is formed in the capacitor insulating film 3. Further, an upper electrode 7 extending from above the capacitor insulating film 3 to above the substrate 1 through the insulator sidewall 12.
Is provided. The upper electrode 7 includes a first partial film 7 a that contacts about half of the capacitive insulating film 3 and a capacitive insulating film 3.
And the second partial film 7b which is not in contact with. The first partial film 7 a of the upper electrode 7, the lower electrode 2, and the capacitance insulating film 3 constitute an MIM-type capacitance element. Also in the present embodiment, the second partial film 7b has a region which does not overlap with the capacitance insulating film when viewed in plan.

【0063】また、第1の部分膜7a及び第2の部分膜
7bの上には、基板全体を覆う層間絶縁膜8が形成され
ており、この層間絶縁膜8及び上記第1の開口4内の層
間絶縁膜8を貫通して下部電極2に達する第1のコンタ
クト孔9aと、層間絶縁膜8を貫通して第2の部分膜7
bのうち平面的に見て容量絶縁膜とはオーバーラップし
ない領域に到達する第2のコンタクト孔9bとが形成さ
れている。また、第1のコンタクト孔9a内及びその周
囲の層間絶縁膜8の上には第1の電極配線10が設けら
れ、第2のコンタクト孔9b内及びその周囲の層間絶縁
膜8の上には第2の電極配線11が設けられている。上
記第1,第2の電極配線10,11は、それぞれチタン
からなる下層膜10a,11aと、アルミニウム合金膜
からなる上層膜10b,11bとにより、つまり、それ
ぞれ2層の積層膜により構成されている。
On the first partial film 7 a and the second partial film 7 b, an interlayer insulating film 8 covering the entire substrate is formed, and the interlayer insulating film 8 and the inside of the first opening 4 are formed. A first contact hole 9a penetrating through the interlayer insulating film 8 and reaching the lower electrode 2, and a second partial film 7 penetrating through the interlayer insulating film 8
A second contact hole 9b reaching a region which does not overlap with the capacitive insulating film when viewed in a plan view is formed. Further, a first electrode wiring 10 is provided in the first contact hole 9a and on the interlayer insulating film 8 around the first contact hole 9a, and is provided on the interlayer insulating film 8 in the second contact hole 9b and around the same. The second electrode wiring 11 is provided. The first and second electrode wirings 10 and 11 are respectively composed of lower films 10a and 11a made of titanium and upper films 10b and 11b made of an aluminum alloy film. I have.

【0064】したがって、本実施形態の容量素子におい
ても、第2の電極配線11は、上部電極7の第2の部分
膜7bのうち平面的に見て容量絶縁膜とはオーバーラッ
プしない領域に接続されていることになる。
Therefore, also in the capacitive element of this embodiment, the second electrode wiring 11 is connected to a region of the second partial film 7b of the upper electrode 7 which does not overlap with the capacitive insulating film when viewed in plan. It will be.

【0065】次に、本実施形態における容量素子の製造
工程について説明する。図5(a)〜図5(d)は、本
実施形態における容量素子の製造工程のうちの前半部分
を示す断面図、図6(a)〜図6(d)は、その後半部
分を示す断面図である。
Next, a description will be given of a manufacturing process of the capacitive element according to the present embodiment. 5A to 5D are cross-sectional views showing the first half of the manufacturing process of the capacitive element according to the present embodiment, and FIGS. 6A to 6D show the latter half. It is sectional drawing.

【0066】まず、図5(a)に示す工程において、基
板1の主面上に第1の金属膜2aおよび誘電体膜3aを
形成する。
First, in the step shown in FIG. 5A, a first metal film 2a and a dielectric film 3a are formed on the main surface of the substrate 1.

【0067】次に、図5(b)に示す工程において、容
量素子形成領域を覆うフォトレジストマスク(図示せ
ず)を用いたエッチングにより、第1の金属膜2aおよ
び誘電体膜3aをパターニングして、同じ外周形状を有
する下部電極2及び容量絶縁膜3を形成する。ここで、
上記第1の実施形態とは異なり、容量絶縁膜3には開口
が形成されていない。
Next, in the step shown in FIG. 5B, the first metal film 2a and the dielectric film 3a are patterned by etching using a photoresist mask (not shown) covering the capacitive element formation region. Thus, the lower electrode 2 and the capacitor insulating film 3 having the same outer peripheral shape are formed. here,
Unlike the first embodiment, no opening is formed in the capacitance insulating film 3.

【0068】次に、図5(c)に示す工程において、基
板上にシリコン酸化膜等の絶縁膜12aを堆積する。
Next, in a step shown in FIG. 5C, an insulating film 12a such as a silicon oxide film is deposited on the substrate.

【0069】次に、図5(d)に示す工程において、絶
縁膜12aの全面に異方性エッチングを施して、容量絶
縁膜3および下部電極2の側面上に絶縁体サイドウォー
ル12を残す。このとき、容量絶縁膜3上の絶縁膜12
aは確実に除去しておくことが重要である。
Next, in the step shown in FIG. 5D, anisotropic etching is performed on the entire surface of the insulating film 12a to leave the insulator sidewalls 12 on the side surfaces of the capacitive insulating film 3 and the lower electrode 2. At this time, the insulating film 12 on the capacitive insulating film 3
It is important that a is reliably removed.

【0070】次に、図6(a)に示す工程において、基
板上に第2の金属膜(上部電極用金属膜、図示せず)を
形成した後、この第2の金属膜をパターニングして、上
記容量絶縁膜3の上に存在する第1の部分膜7aと、第
1の部分膜7aにつながるとともに容量絶縁膜3に接触
することなく、かつ基板1の上で平面的に見て容量絶縁
膜3とはオーバーラップしない領域まで延びる第2の部
分膜7bとを形成する。
Next, in the step shown in FIG. 6A, after forming a second metal film (a metal film for an upper electrode, not shown) on the substrate, the second metal film is patterned. A first partial film 7a existing on the capacitive insulating film 3 and a capacitor connected to the first partial film 7a and not in contact with the capacitive insulating film 3 and viewed in plan on the substrate 1; A second partial film extending to a region that does not overlap with the insulating film is formed.

【0071】次に、図6(b)に示す工程において、基
板上に層間絶縁膜8を形成する。さらに、図6(c)に
示す工程において、層間絶縁膜8および容量絶縁膜3を
貫通して下部電極2に達する第1のコンタクト孔9a
と、層間絶縁膜8を貫通して第2の部分膜7bのうち容
量絶縁膜とは平面的に見てオーバーラップしない領域に
達する第2のコンタクト孔9bを形成する。
Next, in a step shown in FIG. 6B, an interlayer insulating film 8 is formed on the substrate. Further, in a step shown in FIG. 6C, a first contact hole 9a penetrating through the interlayer insulating film 8 and the capacitive insulating film 3 and reaching the lower electrode 2 is formed.
Then, a second contact hole 9b penetrating through the interlayer insulating film 8 and reaching a region of the second partial film 7b which does not overlap with the capacitive insulating film in plan view is formed.

【0072】その後、図6(d)に示す工程において、
基板上にチタン膜及びアルミニウム合金膜を順次堆積し
た後、両者をパターニングして、上記第1のコンタクト
孔9aを埋める第1の電極配線10と、上記第2のコン
タクト孔9bを埋める第2の電極配線11とを形成す
る。つまり、チタン膜からなる下層膜10a,11a
と、アルミニウム合金膜からなる上層膜10b,11b
からなる第1,第2の電極配線10,11が形成され
る。
Thereafter, in the step shown in FIG.
After sequentially depositing a titanium film and an aluminum alloy film on the substrate, both are patterned to form a first electrode wiring 10 filling the first contact hole 9a and a second electrode wiring 10 filling the second contact hole 9b. The electrode wiring 11 is formed. That is, the lower films 10a and 11a made of a titanium film
And upper films 10b and 11b made of an aluminum alloy film
First and second electrode wirings 10 and 11 are formed.

【0073】なお、この容量素子が集積回路内に形成さ
れている場合には、第1の電極配線10及び第2の電極
配線11は集積回路の配線層の一部を構成しており、配
線層と同じプロセスで形成される。
When this capacitive element is formed in an integrated circuit, the first electrode wiring 10 and the second electrode wiring 11 constitute a part of a wiring layer of the integrated circuit. It is formed in the same process as the layer.

【0074】本実施形態によっても、上部電極7が容量
絶縁膜3に接触する第1の部分膜7aと容量絶縁膜3に
接触しない第2の部分膜7bとによって構成され、第2
の電極配線11が第2の部分膜7bのうち平面的に見て
容量絶縁膜3とオーバーラップしない領域にコンタクト
しているので、上記第1の実施形態と同様の作用によ
り、チタンと強誘電体との反応に起因する容量絶縁膜3
の性能の劣化を確実に防止することができる。
Also in the present embodiment, the upper electrode 7 is constituted by the first partial film 7a contacting the capacitive insulating film 3 and the second partial film 7b not contacting the capacitive insulating film 3,
Is in contact with a region of the second partial film 7b which does not overlap with the capacitive insulating film 3 when viewed in a plan view, so that titanium and ferroelectric material are actuated in the same manner as in the first embodiment. Capacitive insulating film 3 due to reaction with the body
The performance can be reliably prevented from deteriorating.

【0075】加えて、本実施形態では、容量絶縁膜3お
よび下部電極2の側面上に絶縁体サイドウォール12が
形成されているので、上部電極7が、容量絶縁膜3上か
ら絶縁体サイドウォール12上を経て基板1上に延びる
ようになめらかに形成されているので、容量絶縁膜3お
よび下部電極2の端部における両者間の断線を防止でき
る。
In addition, in the present embodiment, since the insulator sidewalls 12 are formed on the side surfaces of the capacitor insulating film 3 and the lower electrode 2, the upper electrode 7 is separated from the capacitor insulating film 3 by the insulator sidewalls. Since it is formed smoothly so as to extend over the substrate 1 via the upper surface 12, disconnection between the ends of the capacitive insulating film 3 and the lower electrode 2 can be prevented.

【0076】本実施形態においても、上記下部電極2,
上部電極7,容量絶縁膜3及び層間絶縁膜8を構成する
材料は、上記第1の実施形態と同様に、各種の材料を使
用することができる。
In this embodiment, the lower electrodes 2 and
Various materials can be used for the upper electrode 7, the capacitor insulating film 3, and the interlayer insulating film 8, as in the first embodiment.

【0077】上記絶縁体サイドウォールは、シリコン酸
化膜,ボロン及びリンを含有するシリコン酸化膜、及び
リンを含有するシリコン酸化膜のうちいずれか1つによ
り構成することが好ましい。これにより、容量絶縁膜お
よび下部電極で構成される段差部を滑らかに埋めること
ができる。
The insulator side wall is preferably formed of one of a silicon oxide film, a silicon oxide film containing boron and phosphorus, and a silicon oxide film containing phosphorus. As a result, the step formed by the capacitor insulating film and the lower electrode can be smoothly filled.

【0078】(第3の実施形態)次に、図7及び図8
は、第3の実施形態における容量素子の要部を抜き出し
て示す断面図及び平面図である。ただし、図8において
は層間絶縁膜及び電極配線はないものとして扱ってい
る。基板1(シリコン基板等)の上に下部電極2が形成
されており、その下部電極2の上に容量絶縁膜3が形成
されている。容量絶縁膜3には、下部電極2に到達する
第1の開口4が形成されている。また、容量絶縁膜3の
上には被覆用絶縁膜5が形成されており、この被覆用絶
縁膜5には容量絶縁膜3に到達する第2の開口6(容量
値規定用開口)が形成されている。そして、この第2の
開口6内を埋めて上部電極7の第1の部分膜7aが形成
されている。上記下部電極2と、容量絶縁膜3と、第2
の開口6内の第1の部分膜7aとにより、MIM型の容
量素子が構成されている。
(Third Embodiment) Next, FIGS. 7 and 8
FIGS. 7A and 7B are a cross-sectional view and a plan view illustrating a main part of a capacitive element according to a third embodiment. However, in FIG. 8, it is assumed that there is no interlayer insulating film and no electrode wiring. A lower electrode 2 is formed on a substrate 1 (such as a silicon substrate), and a capacitance insulating film 3 is formed on the lower electrode 2. A first opening 4 reaching the lower electrode 2 is formed in the capacitor insulating film 3. Further, a covering insulating film 5 is formed on the capacitive insulating film 3, and a second opening 6 (capacitance value defining opening) reaching the capacitive insulating film 3 is formed in the covering insulating film 5. Have been. Then, the first partial film 7 a of the upper electrode 7 is formed so as to fill the inside of the second opening 6. The lower electrode 2, the capacitor insulating film 3, and the second
And the first partial film 7a in the opening 6 constitute an MIM-type capacitive element.

【0079】また、上記被覆用絶縁膜5の上には、上記
第2の開口6内の第1の部分膜7aにつながって延び、
上記容量絶縁膜3に接触しない領域に形成された上部電
極7の第2の部分膜7bが設けられている。特に、本実
施形態では、第2の部分膜7bは容量絶縁膜3の上方に
位置する領域、つまり平面的に見て容量絶縁膜とオーバ
ーラップする領域を有している。そして、上記第1の部
分膜7a及び第2の部分膜7bの上には、基板全体を覆
う層間絶縁膜8が形成されており、この層間絶縁膜8及
び上記第1の開口4内の被覆用絶縁膜5を貫通して下部
電極2に達する第1のコンタクト孔9aと、層間絶縁膜
8を貫通して第2の部分膜7bのうち平面的に見て容量
絶縁膜3とオーバーラップする領域に到達する第2のコ
ンタクト孔9bとが形成されている。また、第1のコン
タクト孔9a内及びその周囲の層間絶縁膜8の上には第
1の電極配線10が設けられ、第2のコンタクト孔9b
内及びその周囲の層間絶縁膜8の上には第2の電極配線
11が設けられている。上記第1,第2の電極配線1
0,11は、それぞれチタンからなる下層膜10a,1
1aと、アルミニウム合金膜からなる上層膜10b,1
1bとにより、つまり、それぞれ2層の積層膜により構
成されている。
Further, on the insulating film for covering 5, the first partial film 7 a in the second opening 6 is connected and extends.
A second partial film 7b of the upper electrode 7 formed in a region not in contact with the capacitance insulating film 3 is provided. In particular, in the present embodiment, the second partial film 7b has a region located above the capacitance insulating film 3, that is, a region that overlaps with the capacitance insulating film in plan view. On the first partial film 7a and the second partial film 7b, an interlayer insulating film 8 covering the entire substrate is formed, and the interlayer insulating film 8 and the coating in the first opening 4 are formed. The first contact hole 9a penetrating through the insulating film 5 for use to reach the lower electrode 2 and the second partial film 7b penetrating through the interlayer insulating film 8 and overlapping with the capacitive insulating film 3 in plan view. A second contact hole 9b reaching the region is formed. A first electrode wiring 10 is provided in the first contact hole 9a and on the interlayer insulating film 8 around the first contact hole 9a.
A second electrode wiring 11 is provided on the inside and around the interlayer insulating film 8. The first and second electrode wirings 1
Reference numerals 0 and 11 denote lower layer films 10a and 1 made of titanium, respectively.
1a and an upper film 10b, 1 made of an aluminum alloy film.
1b, that is, each is composed of two laminated films.

【0080】したがって、本実施形態の容量素子におい
ては、第2の電極配線11は、上部電極7の第2の部分
膜7bのうち平面的に見て容量絶縁膜とオーバーラップ
する領域に接続されていることになる。そして、本実施
形態における被覆用絶縁膜5は、容量素子の容量を規定
する容量値規定用絶縁膜として機能するとともに、上部
電極7の第2の部分膜7bの下敷き用絶縁膜としても機
能する。
Therefore, in the capacitive element of the present embodiment, the second electrode wiring 11 is connected to a region of the second partial film 7b of the upper electrode 7 that overlaps with the capacitive insulating film in a plan view. Will be. In addition, the insulating film 5 for covering in the present embodiment functions as an insulating film for defining a capacitance value that defines the capacitance of the capacitive element, and also functions as an insulating film for underlaying the second partial film 7 b of the upper electrode 7. .

【0081】本実施形態によっても、上部電極7が容量
絶縁膜3に接触する第1の部分膜7aと容量絶縁膜3に
接触しない第2の部分膜7bとによって構成されている
ので、上記第1の実施形態と同様の作用により、チタン
と強誘電体との反応に起因する容量絶縁膜3の性能の劣
化を防止することができる。
Also in the present embodiment, since the upper electrode 7 is constituted by the first partial film 7a that contacts the capacitive insulating film 3 and the second partial film 7b that does not contact the capacitive insulating film 3, By the same operation as in the first embodiment, it is possible to prevent the performance of the capacitive insulating film 3 from deteriorating due to the reaction between titanium and the ferroelectric.

【0082】加えて、本実施形態では、第2の電極配線
11が第2の部分膜7bのうち平面的に見て容量絶縁膜
3とオーバーラップする領域にコンタクトしているの
で、容量絶縁膜3の上方の空間を有効に活用して、上部
電極7に第2の電極配線11とのコンタクト部を設ける
ことができ、容量素子の微細化を図ることができる。
In addition, in the present embodiment, since the second electrode wiring 11 is in contact with a region of the second partial film 7b that overlaps with the capacitance insulating film 3 in plan view, By effectively utilizing the space above 3, the upper electrode 7 can be provided with a contact portion with the second electrode wiring 11, and the capacitor can be miniaturized.

【0083】(その他の実施形態)上記各実施形態で
は、下部電極を白金膜等により構成するとしたが、本発
明はかかる実施形態に限定されるものではなく、下部電
極はポリシリコン膜やアルミニウム合金膜等により構成
されていてもよい。また、上記各実施形態では、下部電
極の直下領域を非導電性領域(半導体基板)としたが、
本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、不
純物が拡散された半導体基板のソース・ドレイン領域な
どであってもよい。たとえば、スタック型DRAMのメ
モリセルトランジスタに配置されるストレージノードを
本発明の容量素子の下部電極とし、セルプレートを上部
電極とすれば本発明の容量素子をスタック型DRAMの
記憶容量部として使用できる。なお、その場合、ストレ
ージノードが半導体基板内のソース領域上に形成され
る。
(Other Embodiments) In each of the above embodiments, the lower electrode is made of a platinum film or the like. However, the present invention is not limited to this embodiment, and the lower electrode may be made of a polysilicon film or an aluminum alloy. It may be constituted by a film or the like. In each of the above embodiments, the region immediately below the lower electrode is a non-conductive region (semiconductor substrate).
The present invention is not limited to such an embodiment, and may be a source / drain region of a semiconductor substrate into which impurities are diffused. For example, if the storage node arranged in the memory cell transistor of the stacked DRAM is used as the lower electrode of the capacitor of the present invention and the cell plate is used as the upper electrode, the capacitor of the present invention can be used as the storage capacitor of the stacked DRAM. . In that case, the storage node is formed on the source region in the semiconductor substrate.

【0084】さらに、容量素子をMISキャパシタ構造
とすることも可能であり、その場合、下部電極は半導体
基板中の高濃度不純物拡散領域であってもよい。
Further, the capacitance element may have a MIS capacitor structure. In this case, the lower electrode may be a high-concentration impurity diffusion region in the semiconductor substrate.

【0085】また、図1や図7に示すような上記第1,
第3の実施形態の容量素子における容量値規定用開口
(第2の開口6)を有する構造において、容量絶縁膜3
及び下部電極2の外周部の側面上に絶縁体サイドウォー
ルを形成する構造としてもよい。その場合、被覆用絶縁
膜5の第2の開口6の内周部の側面上にも絶縁体サイド
ウォールが形成されるので、ここの段差部における上部
電極7の段差切れ等を防止することができる利点があ
る。
Also, as shown in FIGS. 1 and 7,
In the structure having the capacitance value defining opening (second opening 6) in the capacitance element of the third embodiment, the capacitance insulating film 3
Alternatively, a structure in which an insulator sidewall is formed on a side surface of an outer peripheral portion of the lower electrode 2 may be employed. In this case, the insulator sidewall is also formed on the side surface of the inner peripheral portion of the second opening 6 of the covering insulating film 5, so that the step of the upper electrode 7 at the step portion can be prevented. There are advantages that can be done.

【0086】[0086]

【発明の効果】本発明の容量素子によれば、上部電極
を、容量絶縁膜に接触する第1の部分膜と容量絶縁膜に
接触しない第2の部分膜とにより構成し、電極配線をこ
の第2の部分膜にコンタクトさせるようにしたので、電
極配線を構成する材料が第2の部分膜から上部電極内の
結晶粒界を介して第1の部分膜まで拡散し容量絶縁膜に
侵入するのを妨げることにより、電極配線を構成する材
料との反応に起因する容量絶縁膜の特性の劣化を防止す
ることができる。
According to the capacitive element of the present invention, the upper electrode is constituted by the first partial film which is in contact with the capacitive insulating film and the second partial film which is not in contact with the capacitive insulating film, and the electrode wiring is formed. Since the second partial film is brought into contact with the second partial film, the material forming the electrode wiring diffuses from the second partial film to the first partial film through the crystal grain boundary in the upper electrode and enters the capacitance insulating film. , It is possible to prevent the deterioration of the characteristics of the capacitor insulating film due to the reaction with the material forming the electrode wiring.

【0087】この容量素子の構造は、本発明の第1また
は第2の容量素子の製造方法により容易に実現できる。
This structure of the capacitive element can be easily realized by the method of manufacturing the first or second capacitive element of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施形態における容量素子の近傍の構造
を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a structure near a capacitance element according to a first embodiment.

【図2】第1の実施形態における容量素子の近傍の構造
を示す平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing a structure near a capacitive element according to the first embodiment.

【図3】第1の実施形態における容量素子の製造工程を
示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing step of the capacitive element according to the first embodiment.

【図4】第2の実施形態における容量素子の近傍の構造
を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a structure near a capacitive element according to a second embodiment.

【図5】第2の実施形態における容量素子の製造工程の
うち前半の各工程を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the first half of the manufacturing steps of the capacitive element according to the second embodiment.

【図6】第2の実施形態における容量素子の製造工程の
うち後半の各工程を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the latter half of the manufacturing steps of the capacitive element according to the second embodiment.

【図7】第3の実施形態における容量素子の近傍の構造
を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a structure near a capacitive element according to a third embodiment.

【図8】第3の実施形態における容量素子の近傍の構造
を示す平面図である。
FIG. 8 is a plan view illustrating a structure near a capacitive element according to a third embodiment.

【図9】従来の容量素子の近傍の構造を示す断面図であ
る。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a structure near a conventional capacitive element.

【図10】従来の容量素子の製造工程を示す断面図であ
る。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a conventional capacitive element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 下部電極 2a 第1の金属膜 3 容量絶縁膜 3a 誘電体膜 4 第1の開口 5 被覆用絶縁膜(容量値規定用絶縁膜,下敷き用絶
縁膜) 6 第2の開口(容量値規定用開口) 7 上部電極 7a 第1の部分膜 7b 第2の部分膜 8 層間絶縁膜 9a 第1のコンタクト孔 9b 第2のコンタクト孔 10 第1の電極配線 10a 下層膜 10b 上層膜 11 第2の電極配線 11a 下層膜 11b 上層膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Lower electrode 2a 1st metal film 3 Capacitance insulation film 3a Dielectric film 4 1st opening 5 Insulating film for covering (insulating film for capacitance value definition, underlay insulating film) 6 2nd opening (capacitance value Opening 7) Upper electrode 7a First partial film 7b Second partial film 8 Interlayer insulating film 9a First contact hole 9b Second contact hole 10 First electrode wiring 10a Lower film 10b Upper film 11 Second Electrode wiring 11a Lower layer film 11b Upper layer film

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板と、 上記基板の上に形成された導体膜からなる下部電極と、 上記下部電極の上に形成された容量絶縁膜と、 金属材料により構成され、上記容量絶縁膜の上面に接触
する第1の部分膜と上記容量絶縁膜に接触しない第2の
部分膜とを有する上部電極と、 少なくとも上記上部電極を覆う層間絶縁膜と、 上記層間絶縁膜を貫通して上記上部電極のうち上記第2
の部分膜に達するコンタクト孔と、 少なくとも上記コンタクト孔を埋めて上記上部電極に接
続される電極配線とを備えている容量素子。
An upper surface of a substrate, a lower electrode made of a conductive film formed on the substrate, a capacitor insulating film formed on the lower electrode, and a metal material. An upper electrode having a first partial film in contact with the first electrode and a second partial film not in contact with the capacitor insulating film; an interlayer insulating film covering at least the upper electrode; and the upper electrode penetrating the interlayer insulating film. Of the second
A capacitive element comprising: a contact hole reaching the partial film of (1); and an electrode wiring filling at least the contact hole and connected to the upper electrode.
【請求項2】 請求項1記載の容量素子において、 上記上部電極の上記第2の部分膜は、平面的に見て上記
容量絶縁膜とはオーバーラップしない領域を有してお
り、 上記電極配線は、上記第2の部分膜のうち上記容量絶縁
膜とオーバーラップしない領域で上記上部電極に接続さ
れていることを特徴とする容量素子。
2. The capacitive element according to claim 1, wherein the second partial film of the upper electrode has a region which does not overlap with the capacitive insulating film in plan view, and wherein the electrode wiring Is connected to the upper electrode in a region of the second partial film that does not overlap with the capacitance insulating film.
【請求項3】 請求項1記載の容量素子において、 上記上部電極は、上記容量絶縁膜の一部のみに接触する
ように形成されており、 上記容量絶縁膜のうち上記上部電極と接触していない領
域の少なくとも一部を覆う下敷き用絶縁膜をさらに備
え、 上記上部電極のうち上記第2の部分膜は、上記下敷き用
絶縁膜の上で平面的に見て上記容量絶縁膜とオーバーラ
ップする領域を有しており、 上記電極配線は、上記第2の部分膜のうち平面的に見て
上記容量絶縁膜とオーバーラップする領域で上記上部電
極に接続されていることを特徴とする容量素子。
3. The capacitive element according to claim 1, wherein the upper electrode is formed so as to contact only a part of the capacitive insulating film, and is in contact with the upper electrode of the capacitive insulating film. An underlying insulating film that covers at least a part of the non-existing region, wherein the second partial film of the upper electrode overlaps the capacitive insulating film as viewed in plan on the underlying insulating film. A capacitance element having a region, wherein the electrode wiring is connected to the upper electrode in a region of the second partial film that overlaps with the capacitance insulating film when viewed in plan. .
【請求項4】 請求項1又は2記載の容量素子におい
て、 上記容量絶縁膜は、上記下部電極とほぼ同じ外周形状を
有するように形成されており、 上記容量絶縁膜及び上記下部電極の外周部の側面上に形
成された絶縁体サイドウォールをさらに備えていること
を特徴とする容量素子。
4. The capacitive element according to claim 1, wherein the capacitive insulating film is formed to have substantially the same outer peripheral shape as the lower electrode, and an outer peripheral portion of the capacitive insulating film and the lower electrode. A capacitive element further comprising an insulator sidewall formed on a side surface of the capacitor.
【請求項5】 請求項1〜3のうちいずれか1つに記載
の容量素子において、 上記容量絶縁膜の外周に沿った領域を覆う容量値規定用
絶縁膜と、 上記容量値規定用絶縁膜のうち上記容量絶縁膜の外周に
沿った領域を除く主領域の上方に位置する領域に形成さ
れた容量値規定用開口とをさらに備え、 上記上部電極の上記第1の部分膜は、上記容量値規定用
開口内に形成されていることを特徴とする容量素子。
5. The capacitance element according to claim 1, wherein a capacitance value defining insulating film covers a region along an outer periphery of the capacitance insulating film, and the capacitance value defining insulating film. And a capacitance value defining opening formed in a region located above the main region excluding a region along the outer periphery of the capacitance insulating film, wherein the first partial film of the upper electrode includes the capacitance A capacitive element formed in a value defining opening.
【請求項6】 請求項1〜5のうちいずれか1つに記載
の容量素子において、 上記上部電極を構成する金属材料は、白金,イリジウ
ム,パラジウム及びルテニウムのうち少なくともいずれ
か1つを含むことを特徴とする容量素子。
6. The capacitive element according to claim 1, wherein the metal material forming the upper electrode includes at least one of platinum, iridium, palladium, and ruthenium. A capacitive element characterized by the above-mentioned.
【請求項7】 請求項1〜5のうちいずれか1つに記載
の容量素子において、 上記上部電極は、白金膜,イリジウム膜,パラジウム膜
およびルテニウム膜のうち少なくともいずれか2つの膜
を積層して構成されていることを特徴とする容量素子。
7. The capacitive element according to claim 1, wherein the upper electrode is formed by stacking at least two films of a platinum film, an iridium film, a palladium film, and a ruthenium film. A capacitive element characterized by being constituted by:
【請求項8】 請求項6又は7記載の容量素子におい
て、 上記上部電極は、下地の面に垂直な柱状の結晶構造を有
することを特徴とする容量素子。
8. The capacitive element according to claim 6, wherein the upper electrode has a columnar crystal structure perpendicular to the surface of the base.
【請求項9】 請求項1〜8のうちいずれか1つに記載
の容量素子において、 上記容量絶縁膜は、 ストロンチウム,ビスマスおよびタンタルのうちいずれ
か1つを主成分とする第1の酸化物と、 鉛,ジルコンおよびチタンのうちいずれか1つを主成分
とする第2の酸化物と、 上記第1及び第2の酸化物の複合物とのうちいずれか1
つにより構成されていることを特徴とする容量素子。
9. The capacitive element according to claim 1, wherein said capacitive insulating film is a first oxide mainly containing one of strontium, bismuth and tantalum. And a second oxide containing any one of lead, zircon and titanium as a main component, and a composite of the first and second oxides.
A capacitive element comprising:
【請求項10】 基板上に導体膜及び誘電体膜を順次形
成する第1の工程と、 上記導体膜及び上記誘電体膜をパターニングして下部電
極および容量絶縁膜を形成する第2の工程と、 基板上に上部電極用金属膜を形成する第3の工程と、 上記上部電極用金属膜をパターニングして、上記容量絶
縁膜の上面に接触する第1の部分膜と、上記容量絶縁膜
に接触しない第2の部分膜とを有する上部電極を形成す
る第4の工程と、 基板上に層間絶縁膜を形成する第5の工程と、 上記層間絶縁膜を貫通して上記上部電極の第2の部分膜
に達するコンタクト孔を形成する第6の工程と、 基板上に配線用金属膜を堆積した後これをパターニング
して、上記コンタクト孔を埋めて上記上部電極の上記第
2の部分膜に接続される電極配線を形成する第7の工程
とを備えている容量素子の製造方法。
10. A first step of sequentially forming a conductor film and a dielectric film on a substrate, and a second step of patterning the conductor film and the dielectric film to form a lower electrode and a capacitor insulating film. A third step of forming a metal film for an upper electrode on a substrate; patterning the metal film for an upper electrode to form a first partial film that contacts an upper surface of the capacitor insulating film; A fourth step of forming an upper electrode having a second partial film that is not in contact, a fifth step of forming an interlayer insulating film on a substrate, a second step of penetrating the interlayer insulating film, A sixth step of forming a contact hole reaching the partial film of the above; and, after depositing a metal film for wiring on the substrate, patterning the metal film for wiring and filling the contact hole to fill the contact hole with the second partial film of the upper electrode. A seventh step of forming electrode wiring to be connected; The manufacturing method of the capacitive element provided with.
【請求項11】 請求項10記載の容量素子の製造方法
において、 上記第2の工程では、上記導体膜および上記誘電体膜を
共通のマスク部材を用いてエッチングして、ほぼ同じ外
周形状を有する下部電極および容量絶縁膜を形成し、 基板上にサイドウォール用絶縁膜を堆積した後、異方性
エッチングを行って上記容量絶縁膜及び下部電極の外周
部の端面上に絶縁体サイドウォールを形成する工程をさ
らに備え、 上記第4の工程では、上記上部電極の第2の部分膜を上
記絶縁体サイドウォールの上を含む上記基板上の領域に
形成することを特徴とする容量素子の製造方法。
11. The method for manufacturing a capacitive element according to claim 10, wherein, in the second step, the conductor film and the dielectric film are etched using a common mask member to have substantially the same outer peripheral shape. After forming a lower electrode and a capacitor insulating film, depositing a sidewall insulating film on a substrate, performing anisotropic etching to form an insulator sidewall on an end face of an outer peripheral portion of the capacitor insulating film and the lower electrode. The method further comprising: forming a second partial film of the upper electrode in a region on the substrate including a portion above the insulator sidewall in the fourth step. .
【請求項12】 基板上に導体膜及び誘電体膜を順次形
成する第1の工程と、 上記導体膜及び上記誘電体膜をパターニングして下部電
極および容量絶縁膜を形成する第2の工程と、 基板上に下敷き用絶縁膜を形成する第3の工程と、 上記下敷き用絶縁膜を部分的に除去して、上記容量絶縁
膜の一部を露出させる第4の工程と、 基板上に上部電極用金属膜を形成する第5の工程と、 上記上部電極用金属膜をパターニングして、上記容量絶
縁膜の露出している領域上で上記容量絶縁膜の上面に接
触する第1の部分膜と、上記下敷き用絶縁膜の上にある
第2の部分膜とを有する上部電極を形成する第6の工程
と、 基板上に層間絶縁膜を形成する第7の工程と、 上記層間絶縁膜を貫通して上記上部電極の第2の部分膜
に達するコンタクト孔を形成する第8の工程と、 基板上に配線用金属膜を堆積した後これをパターニング
して、上記コンタクト孔を埋めて上記上部電極の上記第
2の部分膜に接続される電極配線を形成する第9の工程
とを備えている容量素子の製造方法。
12. A first step of sequentially forming a conductor film and a dielectric film on a substrate, and a second step of patterning the conductor film and the dielectric film to form a lower electrode and a capacitor insulating film. A third step of forming an underlay insulating film on the substrate; a fourth step of partially removing the underlay insulating film to expose a portion of the capacitive insulating film; A fifth step of forming a metal film for an electrode; and a first partial film that is patterned on the metal film for an upper electrode to contact an upper surface of the capacitance insulating film on a region where the capacitance insulating film is exposed. A sixth step of forming an upper electrode having a second partial film on the underlying insulating film, a seventh step of forming an interlayer insulating film on a substrate, Forming a contact hole that penetrates to reach the second partial film of the upper electrode An eighth step of forming a wiring metal film on the substrate and then patterning the wiring metal film to fill the contact hole and form an electrode wiring connected to the second partial film of the upper electrode. 9. A method for manufacturing a capacitive element, comprising:
【請求項13】 請求項12記載の容量素子の製造方法
において、 上記第4の工程では、上記下敷き用絶縁膜のうち上記容
量絶縁膜の外周付近の領域を除く主領域の上方に位置す
る領域を除去して容量規定用開口を形成し、 上記第6の工程では、上記上部電極の第2の部分膜を上
記容量規定用開口内に形成することを特徴とする容量素
子の製造方法。
13. The method for manufacturing a capacitive element according to claim 12, wherein in the fourth step, a region located above a main region of the underlay insulating film excluding a region near an outer periphery of the capacitive insulating film. And forming a capacitor defining opening by removing the second electrode. In the sixth step, a second partial film of the upper electrode is formed in the capacitor defining opening.
【請求項14】 請求項12又は13記載の容量素子の
製造方法において、 上記第6の工程では、上記上部電極の第2の部分膜を、
上記基板上の上記容量絶縁膜とオーバーラップしない領
域上に形成することを特徴とする容量素子の製造方法。
14. The method for manufacturing a capacitive element according to claim 12, wherein, in the sixth step, a second partial film of the upper electrode is formed by:
A method for manufacturing a capacitive element, wherein the capacitive element is formed on a region of the substrate that does not overlap with the capacitive insulating film.
【請求項15】 請求項12又は13記載の容量素子の
製造方法において、 上記第6の工程では、上記上部電極の第2の部分膜を、
上記下敷き用絶縁膜の上で上記容量絶縁膜とオーバーラ
ップする領域に形成することを特徴とする容量素子の製
造方法。
15. The method for manufacturing a capacitive element according to claim 12, wherein in the sixth step, a second partial film of the upper electrode is formed by:
A method of manufacturing a capacitive element, comprising: forming an insulating film on an underlying film in a region overlapping with the capacitive insulating film.
【請求項16】 請求項10〜15のうちいずれか1つ
に記載の容量素子の製造方法において、 上記上部電極用金属膜を形成する工程は、スパッタリン
グにより行われることを特徴とする容量素子の製造方
法。
16. The method of manufacturing a capacitive element according to claim 10, wherein the step of forming the upper electrode metal film is performed by sputtering. Production method.
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