JPS5984570A - 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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- JPS5984570A JPS5984570A JP19547382A JP19547382A JPS5984570A JP S5984570 A JPS5984570 A JP S5984570A JP 19547382 A JP19547382 A JP 19547382A JP 19547382 A JP19547382 A JP 19547382A JP S5984570 A JPS5984570 A JP S5984570A
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- tantalum oxide
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
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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】
本発明は中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５ｉ０２．アルミナＡｊｌ！２０３゜窒化シリコン
５ｉａＮ４等の膜が用いられて来た。
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５ｉ０２．アルミナＡｊｌ！２０３゜窒化シリコン
５ｉａＮ４等の膜が用いられて来た。
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
り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。１９８１年春季応用物理学会学術講演会
講演予稿集Ｐ、５８８にタンタル酸化物の誘電体を有す
る薄膜キャパシタの形成方法が示されている。上記の方
法では第１のキャパシタ電極となるシリコン基板上にタ
ンタルの薄膜がＲ−Ｆスパッタで被着される。このタン
タル薄膜を有するシリコン基板はそれから５２５°Ｃの
酸素雰囲気中で熱処理される。タンタルはすべてタンタ
ル酸化物に変換される。第２のキャパシタ電極がタンタ
ル酸化物の膜の上に付着される。上記゛の方法に於いて
不利な点はこのキャパシタリーク。
り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。１９８１年春季応用物理学会学術講演会
講演予稿集Ｐ、５８８にタンタル酸化物の誘電体を有す
る薄膜キャパシタの形成方法が示されている。上記の方
法では第１のキャパシタ電極となるシリコン基板上にタ
ンタルの薄膜がＲ−Ｆスパッタで被着される。このタン
タル薄膜を有するシリコン基板はそれから５２５°Ｃの
酸素雰囲気中で熱処理される。タンタルはすべてタンタ
ル酸化物に変換される。第２のキャパシタ電極がタンタ
ル酸化物の膜の上に付着される。上記゛の方法に於いて
不利な点はこのキャパシタリーク。
電流が大きいことである。上記方法に於いてタンタル薄
膜全５２５’ｏの酸素雰囲気中で熱処理してタンタル酸
化物に変換した後、ざらに１０００℃の酸素雰囲気中で
熱処理するとタンタル酸化膜とシリコン基板の間に薄い
シリコン酸化膜が形成されそのためにリーク電流が減少
することが述べられている。しかしながら新たにタンタ
ル酸化膜とシリコン基板の界面に形成されるシリコン酸
化膜は誘電率が小さいためにタンタル酸化膜のみの場合
とくらべると全体の容量が低下してし寸うという欠点が
あった。
膜全５２５’ｏの酸素雰囲気中で熱処理してタンタル酸
化物に変換した後、ざらに１０００℃の酸素雰囲気中で
熱処理するとタンタル酸化膜とシリコン基板の間に薄い
シリコン酸化膜が形成されそのためにリーク電流が減少
することが述べられている。しかしながら新たにタンタ
ル酸化膜とシリコン基板の界面に形成されるシリコン酸
化膜は誘電率が小さいためにタンタル酸化膜のみの場合
とくらべると全体の容量が低下してし寸うという欠点が
あった。
本発明はタンタル酸化膜とシリコン基板の間にシリコン
オキシナイトライド（ｆ１３ｉ０）ｃＮｙ）膜と硅累過
剰窒化シリコン膜からなる２重膜全形成することにより
、タンタル酸化膜とシリコン基板が直接的ＶＣ４目互反
応すること全阻止してかつタンタル酸化膜のリーク電流
を減少させ、さらにシリコン酸化膜よりも誘電率の大き
なシリコンオキシナイトライド膜と珪素過剰窒化シリコ
ン膜からなる２重膜ｋｌｆｊうことによって全体の容量
低下も少なくして上記の欠点全解消した半導体装置用キ
ャノ＜シタの製造方法全提供するものである。
オキシナイトライド（ｆ１３ｉ０）ｃＮｙ）膜と硅累過
剰窒化シリコン膜からなる２重膜全形成することにより
、タンタル酸化膜とシリコン基板が直接的ＶＣ４目互反
応すること全阻止してかつタンタル酸化膜のリーク電流
を減少させ、さらにシリコン酸化膜よりも誘電率の大き
なシリコンオキシナイトライド膜と珪素過剰窒化シリコ
ン膜からなる２重膜ｋｌｆｊうことによって全体の容量
低下も少なくして上記の欠点全解消した半導体装置用キ
ャノ＜シタの製造方法全提供するものである。
以下本発明全第１図全参照しながら実施例について説明
する。まず同図（ＡＲＫ示すように３Ω・ｃｍＯ比抵抗
のＮ型シリコン半導体基板１を用い、同図（Ｂ） Ｋ示
すようにシラン（ＳｉＨ４）とアンモニア（ＮＨａ）の
混合ガス中でＬＰＣＶ’Ｄ法によりシリコン半導体基板
１の表面に１０ＯＡの厚みの化学量論理値よりも珪素全
過剰にふくむ珪素過剰窒化シリコン膜２全被着形成する
。次に同図（ｑに示すように珪素過剰窒化シリコン膜２
の上にスパッタ法で２００λの厚さのタンタル酸化膜３
全被着する。
する。まず同図（ＡＲＫ示すように３Ω・ｃｍＯ比抵抗
のＮ型シリコン半導体基板１を用い、同図（Ｂ） Ｋ示
すようにシラン（ＳｉＨ４）とアンモニア（ＮＨａ）の
混合ガス中でＬＰＣＶ’Ｄ法によりシリコン半導体基板
１の表面に１０ＯＡの厚みの化学量論理値よりも珪素全
過剰にふくむ珪素過剰窒化シリコン膜２全被着形成する
。次に同図（ｑに示すように珪素過剰窒化シリコン膜２
の上にスパッタ法で２００λの厚さのタンタル酸化膜３
全被着する。
この２層膜を有するシリコン基板はそれから１０００℃
の酸素と窒素の混合ガス雰囲気中で３時間熱処理して同
図（１））に示すように珪素過剰窒化シリコン膜２０表
面部分全約３ＯＡの厚みのシリコンオキシナイトライド
（Ｓｉｎ）ｃＮｙ）膜４に変換する。この時、タンタル
酸化ｊ１ハとシリコン半導体基板間にある珪素過剰窒化
シリコン膜２のためにタンタル酸化膜３とシリコン半導
体基板１との間の直接的な相互作用は阻止されて導電性
全もつタンタルシリサイドの形成を防ぐことが出来る。
の酸素と窒素の混合ガス雰囲気中で３時間熱処理して同
図（１））に示すように珪素過剰窒化シリコン膜２０表
面部分全約３ＯＡの厚みのシリコンオキシナイトライド
（Ｓｉｎ）ｃＮｙ）膜４に変換する。この時、タンタル
酸化ｊ１ハとシリコン半導体基板間にある珪素過剰窒化
シリコン膜２のためにタンタル酸化膜３とシリコン半導
体基板１との間の直接的な相互作用は阻止されて導電性
全もつタンタルシリサイドの形成を防ぐことが出来る。
珪素過剰窒化シリコン膜２は化学量論的な窒化シリコン
膜と比較すると膜中全軍流が流れやすい欠点はあるが、
反面化学量論的な窒化シリコン膜よりもシリコン半導体
基板１によシ近い熱膨張係数金持つためにシリコン基板
と珪素過剰屋化シリコン膜との界面５での熱膨張係数の
差に起因する応力が小さいため界面応力に起因するリー
ク電流が小さいこと及び膜中に過剰の珪素金倉むために
シリコンオキシナイトライド（８ｉＵｘＮｙ）膜４が比
較的容易に形成できる利点を有する。シリコンオキシナ
イトライド膜４は、シリコン酸化膜よりも大きな比誘電
率をもちタンタル酸化膜のリーク電流を減らすのに効果
がある。かかる絶縁膜２，４．６上に同図（匂に示すよ
うに１μｍ厚さのアルミニウムを被着しパターニングし
て電極７を作る。次に４００°ＣのＮ２ Ｊ囲気中で１
０分間熱熱処理性ないキャノくシタとする。
膜と比較すると膜中全軍流が流れやすい欠点はあるが、
反面化学量論的な窒化シリコン膜よりもシリコン半導体
基板１によシ近い熱膨張係数金持つためにシリコン基板
と珪素過剰屋化シリコン膜との界面５での熱膨張係数の
差に起因する応力が小さいため界面応力に起因するリー
ク電流が小さいこと及び膜中に過剰の珪素金倉むために
シリコンオキシナイトライド（８ｉＵｘＮｙ）膜４が比
較的容易に形成できる利点を有する。シリコンオキシナ
イトライド膜４は、シリコン酸化膜よりも大きな比誘電
率をもちタンタル酸化膜のリーク電流を減らすのに効果
がある。かかる絶縁膜２，４．６上に同図（匂に示すよ
うに１μｍ厚さのアルミニウムを被着しパターニングし
て電極７を作る。次に４００°ＣのＮ２ Ｊ囲気中で１
０分間熱熱処理性ないキャノくシタとする。
上記の方法で作製したキャパシタはタンタル酸化膜とシ
リコン半導体基板の間にシリコンオキシナイトライド膜
と珪素過剰窒化シリコン膜があるためＫｉｆ米タンタル
酸化膜のみの場合問題となっていたリーク電流全減少さ
せることが出来る。さらにタンタル酸化膜とシリコン半
導体基板との間に酸化雰囲気中で熱処理することによっ
て２酸化シリコン膜全形成してリーク電流全減少させる
公知の方法は、熱処理時間を増すと、それにともなって
２酸化シリコン膜厚が増加しそのため全体の容量値が時
間と共に減少する。さらに高温で熱処理すると薄い２酸
化シリコン膜ではタンタルク１ノサイドの形成を防ぐこ
とが出来ないという欠点があるが、本発明の方法はちみ
つなシリコンオキシナイトライド膜と珪素過剰窒化シリ
コン膜を使っているので、熱処理時間全長くしても容量
値は十分制御でき、タンタルシリサイドの形成も防ぐこ
とが出来、リーク電流の少ないキャノくシタがえられる
。
リコン半導体基板の間にシリコンオキシナイトライド膜
と珪素過剰窒化シリコン膜があるためＫｉｆ米タンタル
酸化膜のみの場合問題となっていたリーク電流全減少さ
せることが出来る。さらにタンタル酸化膜とシリコン半
導体基板との間に酸化雰囲気中で熱処理することによっ
て２酸化シリコン膜全形成してリーク電流全減少させる
公知の方法は、熱処理時間を増すと、それにともなって
２酸化シリコン膜厚が増加しそのため全体の容量値が時
間と共に減少する。さらに高温で熱処理すると薄い２酸
化シリコン膜ではタンタルク１ノサイドの形成を防ぐこ
とが出来ないという欠点があるが、本発明の方法はちみ
つなシリコンオキシナイトライド膜と珪素過剰窒化シリ
コン膜を使っているので、熱処理時間全長くしても容量
値は十分制御でき、タンタルシリサイドの形成も防ぐこ
とが出来、リーク電流の少ないキャノくシタがえられる
。
以上詳細に説明したように本発明はシリコン半一導体基
板に珪素過剰窒化シリコン膜を形成し、続。
板に珪素過剰窒化シリコン膜を形成し、続。
いてその上にタンタル酸化膜を形成した後、上記の珪素
過剰窒化シリコン膜表面の一部又は全部をシリコンオキ
シナイトライド膜に変換することによって容量密度が太
きくしかもリーク電流の小さいキャパシタがえられる。
過剰窒化シリコン膜表面の一部又は全部をシリコンオキ
シナイトライド膜に変換することによって容量密度が太
きくしかもリーク電流の小さいキャパシタがえられる。
第１図は本元明に係るキャパシタの製造工程を説明する
断面図。 図面で、１はシリコン半導体基板、２は珪素過剰窒化シ
リコン膜、３はタンタル酸化膜、４はシリコンオキシナ
イトライド膜、５はシリコン半導体基板と珪素過剰窒化
シリコン膜との界面、６は窒素全ふくむタンタル酸化膜
、７は金属電極である。 ￥ ／ 図 」 □□不不生 中□□Ｗマ１ −ｙ （Ａ） 一？ ７ 、（Ｅ３） Ｊ −２、ｃン ど〜ｆ 、６ ６
断面図。 図面で、１はシリコン半導体基板、２は珪素過剰窒化シ
リコン膜、３はタンタル酸化膜、４はシリコンオキシナ
イトライド膜、５はシリコン半導体基板と珪素過剰窒化
シリコン膜との界面、６は窒素全ふくむタンタル酸化膜
、７は金属電極である。 ￥ ／ 図 」 □□不不生 中□□Ｗマ１ −ｙ （Ａ） 一？ ７ 、（Ｅ３） Ｊ −２、ｃン ど〜ｆ 、６ ６
Claims (1)
- キャパシタの第１電極となるシリコン基板の表面部に化
学量１値よシも過剰に珪素をふくむ窒化シリコン膜を被
着形成し１次に上記珪素過剰窒化シリコン膜表面にタン
タル酸化膜を形成し、上記構造体を酸素と窒素の混合ガ
ス雰囲気中で熱処理して上記珪素過剰窒化シリコン膜の
一部又は全部をシリコンオキシナイトライド（ＳｉＵｘ
Ｎｙ）膜に変換せしめ、かかる絶縁膜にキャパシタの第
２電極を被着する半導体装置用キャパシタの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19547382A JPS5984570A (ja) | 1982-11-08 | 1982-11-08 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP19547382A JPS5984570A (ja) | 1982-11-08 | 1982-11-08 | 半導体装置用キヤパシタの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5984570A true JPS5984570A (ja) | 1984-05-16 |
Family
ID=16341665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19547382A Pending JPS5984570A (ja) | 1982-11-08 | 1982-11-08 | 半導体装置用キヤパシタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5984570A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61198665A (ja) * | 1985-02-27 | 1986-09-03 | Nec Corp | 半導体装置 |
| JPH04223366A (ja) * | 1990-12-25 | 1992-08-13 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
| GB2347787A (en) * | 1998-12-04 | 2000-09-13 | Samsung Electronics Co Ltd | Method of forming a tantalum oxide containing capacitor |
| JP2004523134A (ja) * | 2000-09-19 | 2004-07-29 | マットソン テクノロジイ インコーポレイテッド | 誘電体膜の形成方法 |
-
1982
- 1982-11-08 JP JP19547382A patent/JPS5984570A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61198665A (ja) * | 1985-02-27 | 1986-09-03 | Nec Corp | 半導体装置 |
| JPH04223366A (ja) * | 1990-12-25 | 1992-08-13 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
| GB2347787A (en) * | 1998-12-04 | 2000-09-13 | Samsung Electronics Co Ltd | Method of forming a tantalum oxide containing capacitor |
| JP2004523134A (ja) * | 2000-09-19 | 2004-07-29 | マットソン テクノロジイ インコーポレイテッド | 誘電体膜の形成方法 |
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