JPS59188957A - 半導体装置用キヤパシタの製造方法 - Google Patents
半導体装置用キヤパシタの製造方法Info
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- JPS59188957A JPS59188957A JP58063166A JP6316683A JPS59188957A JP S59188957 A JPS59188957 A JP S59188957A JP 58063166 A JP58063166 A JP 58063166A JP 6316683 A JP6316683 A JP 6316683A JP S59188957 A JPS59188957 A JP S59188957A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B53/00—Ferroelectric RAM [FeRAM] devices comprising ferroelectric memory capacitors
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体装置用キャパシタの製造方法に関する。
従来、半導体装置用キャパシタには、金属あるいは半導
体へ絶縁膜を付着し、さらに金属等の電極を被着した構
造のものが用いられて来た。絶縁膜としては２酸化シリ
コン５ｉＯｚ、アルミナＡＡｔｚＯｓｔ窒化シリコンＳ
ｉ３Ｎ４等の膜が用いられて来たＯ実装密度の増加が望
まれているためにこれらの絶縁膜よシも大きな誘電率を
もちかつ極端に薄い誘電体膜が要求されて来た。１９８
２年秋季応用物理学会学術講演会講演予稿集Ｐ、４８１
に酸素を含むタンタルの熱酸化によるタンタル酸化膜の
形成方法が示されている。上記の方法に於いて酸素を含
んだタンタル膜はタンタルをターゲットとしてアルゴン
と酸素の混合ガス中のプレーナ・マグネトロンＷＲＦス
パッタリングでＰ型１０Ω・ｃｍ（Ｄ（ｘｏｏ）８ｉ基
板上に被着形成される。この酸素を含んだタンタル薄膜
を有するシリコン基板は七 ′れから４００〜
５００°０ドライ酸素ガス中で熱処理される。上記の方
法で約２００Ａ形成したタンクル膜を４００°Ｃで熱処
理した場合、酸化完了に要する時間は、約２ａｔ％の酸
素を含んだタンタル膜では１９５分、約２０ａｔチの酸
素を含んだタンタル膜では１２０分である。従って上記
の方法では膜中に酸素を約２０ａｔ％含むタンタル膜は
約２ａｔ％の酸素をほとんど含まない膜にくらべて酸化
時間はかな夛短縮されているが、いずれの膜についても
タンタルを完全に酸化するためにはかなシ長時間酸化す
ることが必要である。又、タンタル膜は約６００”０以
上の高温で熱処理すると結晶化することが知られている
ので高温で酸化したタンタル膜は結晶粒界を界して電流
が流れやすくリーク電流の原因となるので、低温酸化に
よってアモルファスタンタル酸化膜を形成することが望
ましい０従って低温でタンタル膜を完全に酸化しリーク
電流や電荷トラップの原因となる未酸化タンタルをなく
しタンタル膜を完全にタンタル酸化膜に変換してしまう
ことが必要である。
体へ絶縁膜を付着し、さらに金属等の電極を被着した構
造のものが用いられて来た。絶縁膜としては２酸化シリ
コン５ｉＯｚ、アルミナＡＡｔｚＯｓｔ窒化シリコンＳ
ｉ３Ｎ４等の膜が用いられて来たＯ実装密度の増加が望
まれているためにこれらの絶縁膜よシも大きな誘電率を
もちかつ極端に薄い誘電体膜が要求されて来た。１９８
２年秋季応用物理学会学術講演会講演予稿集Ｐ、４８１
に酸素を含むタンタルの熱酸化によるタンタル酸化膜の
形成方法が示されている。上記の方法に於いて酸素を含
んだタンタル膜はタンタルをターゲットとしてアルゴン
と酸素の混合ガス中のプレーナ・マグネトロンＷＲＦス
パッタリングでＰ型１０Ω・ｃｍ（Ｄ（ｘｏｏ）８ｉ基
板上に被着形成される。この酸素を含んだタンタル薄膜
を有するシリコン基板は七 ′れから４００〜
５００°０ドライ酸素ガス中で熱処理される。上記の方
法で約２００Ａ形成したタンクル膜を４００°Ｃで熱処
理した場合、酸化完了に要する時間は、約２ａｔ％の酸
素を含んだタンタル膜では１９５分、約２０ａｔチの酸
素を含んだタンタル膜では１２０分である。従って上記
の方法では膜中に酸素を約２０ａｔ％含むタンタル膜は
約２ａｔ％の酸素をほとんど含まない膜にくらべて酸化
時間はかな夛短縮されているが、いずれの膜についても
タンタルを完全に酸化するためにはかなシ長時間酸化す
ることが必要である。又、タンタル膜は約６００”０以
上の高温で熱処理すると結晶化することが知られている
ので高温で酸化したタンタル膜は結晶粒界を界して電流
が流れやすくリーク電流の原因となるので、低温酸化に
よってアモルファスタンタル酸化膜を形成することが望
ましい０従って低温でタンタル膜を完全に酸化しリーク
電流や電荷トラップの原因となる未酸化タンタルをなく
しタンタル膜を完全にタンタル酸化膜に変換してしまう
ことが必要である。
本発明はメンタル膜を６００υ以下の低温度かつ高圧の
酸素中で酸化することによりあらかじめタンタル膜中に
酸素を混入しておくことなしに低温度でも十分に短い酸
化時間で酸化が完了するようにして上記の酸化に長時−
開票する欠点をなくしさらにタンタル膜とシリコン半導
体基板間に超薄窒化シリコン膜を被着形成することによ
って、りｙタル膜とシリコン基板が直接的に相互反応す
ることを阻止してタンタル膜のリーク電流を減少させ上
記の欠点を解消した半導体装置用キャ／（シタの製造方
法を提供するものである。
酸素中で酸化することによりあらかじめタンタル膜中に
酸素を混入しておくことなしに低温度でも十分に短い酸
化時間で酸化が完了するようにして上記の酸化に長時−
開票する欠点をなくしさらにタンタル膜とシリコン半導
体基板間に超薄窒化シリコン膜を被着形成することによ
って、りｙタル膜とシリコン基板が直接的に相互反応す
ることを阻止してタンタル膜のリーク電流を減少させ上
記の欠点を解消した半導体装置用キャ／（シタの製造方
法を提供するものである。
以下本発明を第１図を参照しながら実施例について説明
する。まず同図（５）に示すように３Ω・ｍの比抵抗を
もつＮ型シリコン半導体基板１を用い、１００チアンモ
ニア（ＮＨ，）ガス中で、１２００℃１時間加熱して同
図（Ｂ）に示すようにシリコン半導体基板１の表面約３
０にの厚みの部分を超薄窒化シリコ／膜２に変□換する
。次に同図（ｑに示すように超範窒化シリコン膜２の上
にメンタルをターゲット電極としてＲ−Ｆスパッタ法に
よりアルゴン雰囲気中で２００人の厚みのタンタル膜層
３を被着形成する。上記の超薄窒化シリコン膜２はちみ
つな構造を持つためタンタル膜層３とクリコン半導体基
板１との間の相互反応を阻止してタンタル膜層のリーク
電流を減少させるのに効果がある。
する。まず同図（５）に示すように３Ω・ｍの比抵抗を
もつＮ型シリコン半導体基板１を用い、１００チアンモ
ニア（ＮＨ，）ガス中で、１２００℃１時間加熱して同
図（Ｂ）に示すようにシリコン半導体基板１の表面約３
０にの厚みの部分を超薄窒化シリコ／膜２に変□換する
。次に同図（ｑに示すように超範窒化シリコン膜２の上
にメンタルをターゲット電極としてＲ−Ｆスパッタ法に
よりアルゴン雰囲気中で２００人の厚みのタンタル膜層
３を被着形成する。上記の超薄窒化シリコン膜２はちみ
つな構造を持つためタンタル膜層３とクリコン半導体基
板１との間の相互反応を阻止してタンタル膜層のリーク
電流を減少させるのに効果がある。
次に同図（ＩＩＫ示すように上記構造体を４００℃、４
〜／ｃｗｔ”の低温度かつ高圧酸素中で５０分間高圧酸
化を行い、タンタル膜３をすべてタンタル酸化膜４に変
換する。高圧酸化に於いて酸化圧力と酸化時間は逆比例
するので酸化時間は通常の熱酸化にくらべて約４分の１
に短縮される。かかる絶縁膜２，４上に同図（Ｅ）に示
すように１μｍ厚さのアルミニウムを被着しバターニン
グして電極５を作る。次に４００℃のＮ、雰囲気中で１
０分間熱処理を行いキャパシタとする。
〜／ｃｗｔ”の低温度かつ高圧酸素中で５０分間高圧酸
化を行い、タンタル膜３をすべてタンタル酸化膜４に変
換する。高圧酸化に於いて酸化圧力と酸化時間は逆比例
するので酸化時間は通常の熱酸化にくらべて約４分の１
に短縮される。かかる絶縁膜２，４上に同図（Ｅ）に示
すように１μｍ厚さのアルミニウムを被着しバターニン
グして電極５を作る。次に４００℃のＮ、雰囲気中で１
０分間熱処理を行いキャパシタとする。
上記の方法で作製したキャパシタはタンタル膜をタンタ
ル酸化膜に変換する際５通常の熱酸化法でなく高圧酸化
法で行なっているので、低温度でしかも酸化が短時間で
完了することが出来るため高温酸化時のようにタンタル
膜が結晶化することがなくアモルファス状態であるため
結晶粒界を界してのリーク電流が少ない。
ル酸化膜に変換する際５通常の熱酸化法でなく高圧酸化
法で行なっているので、低温度でしかも酸化が短時間で
完了することが出来るため高温酸化時のようにタンタル
膜が結晶化することがなくアモルファス状態であるため
結晶粒界を界してのリーク電流が少ない。
しかも低温度で酸化しながらも酸化時間は高圧酸化のた
め罠十分短くすることが出来る０またタンタル酸化膜と
シリコン半導体基板との間にちみりな超薄窒化７リコン
膜があるためにタンタル酸化膜とシリコン半導体基板の
相互反応が阻止され導電性をもつタンタルシリザイドの
形成を防ぐことが出来て、従来メンタル酸化膜のみの場
合問題となっていたリーク電流を減らすことが出来る。
め罠十分短くすることが出来る０またタンタル酸化膜と
シリコン半導体基板との間にちみりな超薄窒化７リコン
膜があるためにタンタル酸化膜とシリコン半導体基板の
相互反応が阻止され導電性をもつタンタルシリザイドの
形成を防ぐことが出来て、従来メンタル酸化膜のみの場
合問題となっていたリーク電流を減らすことが出来る。
以上詳細に説明したように本発明はシリコン半導体基板
に超薄窒化７リコン膜を形成し次にタンタル膜層を被着
形成した後、上記構造体を低温度かつ高圧の酸素雰凹気
中で熱処理してタンタル膜層をタンタル酸化膜層に変換
することによって容量密度が大きくしかもリーク電流の
小さいキャパシタかえられる。
に超薄窒化７リコン膜を形成し次にタンタル膜層を被着
形成した後、上記構造体を低温度かつ高圧の酸素雰凹気
中で熱処理してタンタル膜層をタンタル酸化膜層に変換
することによって容量密度が大きくしかもリーク電流の
小さいキャパシタかえられる。
第１図は本発明に係るキャパシタの製造工程を説明する
断面図である。 図面で％ １・・・・・・クリコン半導体基板、２・・
・・・・超薄窒化ンリコン膜、３・・・・・・タンタル
膜層、４・・・・・・タンタル酸化膜層、５・・・・・
・金属電極である。 代理人 弁理士 内 原 晋ｌ′・ −・（：、
・、、５；か
断面図である。 図面で％ １・・・・・・クリコン半導体基板、２・・
・・・・超薄窒化ンリコン膜、３・・・・・・タンタル
膜層、４・・・・・・タンタル酸化膜層、５・・・・・
・金属電極である。 代理人 弁理士 内 原 晋ｌ′・ −・（：、
・、、５；か
Claims (1)
- キャパシタの第１！極となるシリコン基板を窒素を構成
原子としてふくむ雰囲気中で熱処理して該クリコン基板
の表面部に窒化シリコン膜を形成し、前記窒化シリコン
膜表面にタンタル膜を被着し、前記構造体を６００°Ｃ
以下の低温度かつ高圧酸素雰囲気中で熱処理し上記タン
タル膜をすべてタンタル酸化膜に変換しかかる絶縁膜に
キャパ７りの第２電極を被着することを特徴とする半導
体装置用キャパ／りの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58063166A JPS59188957A (ja) | 1983-04-11 | 1983-04-11 | 半導体装置用キヤパシタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58063166A JPS59188957A (ja) | 1983-04-11 | 1983-04-11 | 半導体装置用キヤパシタの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59188957A true JPS59188957A (ja) | 1984-10-26 |
Family
ID=13221384
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58063166A Pending JPS59188957A (ja) | 1983-04-11 | 1983-04-11 | 半導体装置用キヤパシタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59188957A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0216708A (ja) * | 1988-07-05 | 1990-01-19 | Mitsubishi Mining & Cement Co Ltd | コンデンサ構造 |
| JP2003249497A (ja) * | 2001-12-18 | 2003-09-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| US7115533B2 (en) | 2001-12-18 | 2006-10-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor device manufacturing method |
-
1983
- 1983-04-11 JP JP58063166A patent/JPS59188957A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0216708A (ja) * | 1988-07-05 | 1990-01-19 | Mitsubishi Mining & Cement Co Ltd | コンデンサ構造 |
| JP2003249497A (ja) * | 2001-12-18 | 2003-09-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| US7115533B2 (en) | 2001-12-18 | 2006-10-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor device manufacturing method |
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