JPS60182155A - 容量の形成方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は容量の形成方法に関し、特にＴａ２０Ｂ。

ＴｉＯ，などの誘電体膜を用いた容量の形成方法、更に
詳くは膜中を流れるリーク電流が少く、まだ絶縁耐圧の
高い誘電体薄膜を有する容量の形成方法に関する。

（従来技術） 近年、λ４０８型半導体装置が広く用いられ、その集積
度は年々高密度化が計られている。従来、高密度化はパ
ターンを微細化フることにより行なわれてきた。しかし
、ダイナミック・ランダムアクセスメモ！Ｊ（ＤｉｉＡ
Ｍ）の如き半導体装置では、パターンの微細化は賠号に
内応した蓄′４１（電荷几゛の低下を招き、α線などの
放射線によるメモリの誤動作（ノントエラー）が発生す
るという問題を生ずる。このため、パターン金微細化し
ても蓄積電荷量を低下させない手段を講する必要がめる
。従来、電荷を蓄積する容献部分の絶縁膜を薄くし、容
量値を低下させないことで対処していた。

しかし、膜が薄くなるとピンホールが増大するだめ充分
な耐圧が得られず歩留りが低下するなど、薄膜化にも限
界がめった。

通常、容量部分の訪霜゛１体材料として、比誘電率３．
９の１１３ｉ０２が用いられているが、比誘電率の高い
拐料を用いれば同じ電極面積でも容量を大きくすること
が可能となり、従って、いっそうの微細化が可能となる
。このため、すでに、’、［’ａ２０５　、　Ｔ　ｉ０
２などの高誘電材料が検討されてきた。これらの膜を形
成する手段は、例えばＴａ、Ｔｉ？どの金属材料を真空
中で蒸着した後、酸素雰囲気中で熱処理する、あるいは
、陽極酸化するなどの手段で酸化することにより、形成
されている。しかしながら、これらの手段を用いて形成
された膜は、低電圧の印加でリーク電流が多く流れるた
め、未だ実用に耐える段階に至っていない。

この原因としては、蒸着された金属膜が結晶粒構造をも
っており、酸化により形成された誘電体膜も多結晶構造
になっていると考えられ、結晶粒界を通じてリーク電流
が流れるものと考えられる。

従って、膜構造を多結晶構造にしない手段を講ずればリ
ーク■、流を低減できるのではないかと本発明者は考え
た。

（発明の目的） 本発明の目的は、従来の方法によって形成さ才した膜の
絶縁耐圧が低くリーク電流が大きいという欠点を排除し
、高品質の容量が得られる容量の形成方法を提供するこ
とにある。

（発明の構成） 本発明の第１の発明の容量の形成方法は、半導体基板表
面に第１の絶縁膜を設ける工程と、該第１の絶縁膜表面
に第１の電極膜パターンを設ける工程と、該第１の電極
）臭パターンの表面にもしくは該第１の電極膜パターン
の表面を含む前記第１の絶縁膜表面に第２の絶縁膜を設
ける工程と、該第２の絶縁膜表面を含む前記第１絶縁膜
表面もしくは前記第２の絶縁膜表面に金属膜を設ける工
程と、該金属膜表面に加速したイオンを照射することに
よシ該金属膜を非晶質の金属膜に変える行程と、該非晶
萌の金属膜を酸化し第３の絶縁膜にする工程と、前記第
１の電極膜の一部を覆う領域の前記第３の絶縁膜表面に
第２の電極膜を設ける工程を含み、前記第１の電極膜と
前記第２の電極膜との間に容量を構成することにより構
成される。

まだ、本発明の第２の発明の容量の形成方法は、半導体
基板表面に第１の絶縁膜を設ける工程と、該第１の絶縁
膜表面に第１の電極膜パターンを設ける工程と、該第１
の電極パターン表面を含む前記第１の絶縁膜表面に金属
膜を設ける工程と、該金属膜表面に加速したイオン金照
射すること罠よシ該金属膜を非晶質の金属膜に変える工
程と、該非晶質の金属膜を酸化し第２の絶縁膜にする工
程と、前記第１の絶縁膜の一部を覆う領域の前記第λ ２の絶縁膜表面に第２の電極換金設ける工程を含み、前
記第１の電極膜と前記第２の電極膜との間に容量を構成
することによシ構成される。　・（実施例） 以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明す
る。

第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施例を説明するた
めに工程順に示した断面図である。本実施例においては
半導体基板１としてシリコンを、電極３として多結晶シ
リコンを、金属膜５としてタンタルを用いて容量を形成
する工程につき順を追って説明する。

まず、第１図（ａ）に示すように、−導電型を有するシ
リコン基板１の表面に５ｉＯｚなどの絶縁膜２を設け、
続いて該絶線膜２の一部を選択除去し窓１２を形成する
。

次に、第１図（賜に示すように、絶縁膜２をマスクとし
て窓１２からシリコン基板１０表１ｉに不純物を導入し
、シリコン基板１と逆の導電型を有する不純物領域４を
形成し、続いて多結晶シリコン膜３を気相成長法などの
手段によシ形成する。前記不純物の導入は、熱拡敵法ケ
用いても、あるいはイオン打込法を用いても良くその選
択は自由である。ｆだ不純物領域４は電極として用いる
ため、高濃度に形成する必要がある。また、多結晶シリ
コン膜３も電極として用いるだめ不純物を高濃度に含ま
せる必要がある。かかる多結晶シリコン膜への不純物の
導入は熱拡散法を用いても、あるいはイオン打込法を用
いても良く、さらに多結晶シリコン膜形成時に雰囲気中
に含ませても良く、その選択は自由である。なお窓１２
が形成された後に不純物領域４を形成せずに多結晶シリ
コン膜３を形成し、続いて多結晶シリコン膜３中に半導
体一基板１と逆導電型の不純物金高濃度に導入し熱処理
することにより不純物領域４ｔｌ−形成しても良く、そ
の選択は自由である。なお第１図（ｂ）の構造を形成し
た後に、多結晶シリコン膜３全選択的に除去シ、多結晶
シリコンパターンとしても良い。

次に、第１図（Ｃ）に示すように、多結晶シリコンＢ’
Ａ３の表面に８１０２などの絶縁膜１３を形成し、続い
て絶縁膜１３０表面の一部に、もしくは絶線膜１３の表
面を含む絶縁膜２の表面に、タンタル膜５を真空蒸着法
などの手段？用いて形成し、続いてＡｒ、０２．Ｔａな
との物質もしくはＡｓ、Ｐ、Ｂなどの不純物として働く
物質６をタンタル膜５にイオン打込をする。しかるとき
はタンタル膜５が非晶質な構造をもつ非晶質タンタル膜
に変えられる０ 絶縁膜１３は、多結晶シリコン模３とタンタル膜５との
反応を防止するために設けられるものであり、大きな容
量を得る上では絶縁膜１３は薄く形成される必要がめり
、好ましい膜厚は５０〜ＸＯＯ！である。また、タンタ
ル膜５は次の工程でＴａ２Ｏ。

とされるものでアシ、所望の厚さの’Ｉ’ａ１０Ｂ膜と
なるようタンタル膜５の厚さを予め選ぶ必要かめる。

このタンタル膜５の好ましい膜厚は１００〜５００Ａで
ある。またイオン打込みの好ましい条件は、電圧１０〜
５０ＫｅＶ、拐込み量１Ｏ１４〜１０１６（：ＩＩＬ−
２でめる。なお、タンタル膜５の表面から奥まで全域全
充分に非晶質化するために、加速電圧を種々変化させて
イオン打込み紮行っても良い。さらにイオン打込みは、
タンタル膜５を選択的に除去しパターンとした後に行っ
ても良い。

次に、第１図（ｄ）に示すように、酸化雰囲気中４００
〜５００°Ｃの温度で酸化することによシ、もしくはシ
ュウ酸溶液中で陽極酸化することによシ非晶質化された
タンタル膜５がＴａ２０５膜１５に変え、続いて第２の
電極パターン７を’ｌ”ａ２０Ｉ！膜１５の上に形成す
る。しかるときは多結晶シリコン膜３゜絶縁膜１３　、
Ｔａ２０５膜１５．電極７によシ本実施例の容量が形成
される。

なお、本実施例では、多結晶シリコン）臭３と高濃度不
純物領域４とはオーム接触であるため、高濃度不純物領
域４と電極７との間に電圧を印加することで容量として
機能させることかで自る。

また、本実施例では、タンタル膜を用いてＴａ２Ｏ。

膜を形成することとして説明したが、これは他の金属、
例えばＡｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｎｂなど？用いても本発明全
適用することが工きる。

また、電極３としては多結晶シリコン膜を用いたが、多
結晶シリコン膜に代えてＭｏ、Ｔｉ、Ｐｔ。

Ｗなどの金属全角いても、あるいはシリコンとの合金（
シリサイド）金柑いてもよい。

また、絶縁膜１３としてはＳｉＯ２’ｆｆ：用いて説明
したが、これは８ｉ３Ｎ４などの他の絶縁膜を用いても
良く、さらに絶縁膜１３は電極膜３と金属膜５との反応
を防止するために設けるものであることから、この反応
が生じりい物質の組合せである場合、例えば電極膜３と
してモリブデン７リサイドを、金属膜５としてタンタル
を用いた場合には絶縁膜１３は設ける必要がなく第２の
発明の構成によシその目的を達成することができる。

（発明の効果） 以上説明したとおり、本発明によれば、絶縁耐圧が高く
、リーク電流が小さい高品質の容量が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するために工程順に示
した断面図である。 １・・・・・・半導体基板、２・・・・・・絶縁膜、３
・・・・・・多結晶シリコン膜、４・・・・・・不純物
領域、５・・・・・・金属膜（タンタル＋ｍＬ　６・・
・・・・イオン飛来方向、７・・・・・・電極、１２・
・・・・・窓、１３・・・・・・絶縁膜、１５・・・・
・・絶縁膜（Ｔ　ａ　ｚ　Ｏｓ幌）。 躬ｌ閉

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板表面に第１の絶縁膜を設ける工程と、
   該第１の絶縁膜表面に第１の電極膜パターンを設ける工
   程と、該第１の電極膜パターンの表面にもしくは該第１
   の電極膜パターンの表面を含む前記第１の絶縁膜表面に
   第２の絶縁膜を設ける工程と、該第２の絶縁膜表面を含
   む前記第１絶縁膜表面にもしくは前記第２の絶縁膜表面
   に金属膜を設ける工程と、該金属膜表面に加速したイオ
   ンを照射することによシ該金属膜を非晶質の金属膜に変
   える行程と、該非晶質の金属ＩＮを酸化し第３の絶縁膜
   罠する工程と、前記第１の電極膜の一部を覆う領域の前
   記第３の絶縁膜表面に第２の電極膜を設ける工程を含み
   、前記第１の電極１換と前記第２の電極膜との間に容量
   を構成することを特徴とする容量の形成方法。
2. （２）半導体基板表面に第１の絶縁［−設ける工程と、
   該第１の絶縁膜表面に第１の電極膜パターン全般ける工
   程と、該第１の電極パターン表面を含む前記第１の絶縁
   膜表面に金属膜を設ける工程と、該金属膜表面に加速し
   たイオン金照射することにより該金Ｍ＋＊を非晶質の金
   属膜に変える工程と、該非晶質の金属膜Ｅ酸化し第２の
   絶縁膜にする工程と、前記第１の絶縁膜の一部を覆う領
   域の前記第２の絶縁膜表面に第２の電極膜を設ける工程
   を含む、前記第１の電極膜と前記第２の電極膜との間に
   容量を構成することを特徴とする容量の形成方法。