JPS6066850A - Mis容量素子 - Google Patents

Mis容量素子

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JPS6066850A
JPS6066850A JP17542683A JP17542683A JPS6066850A JP S6066850 A JPS6066850 A JP S6066850A JP 17542683 A JP17542683 A JP 17542683A JP 17542683 A JP17542683 A JP 17542683A JP S6066850 A JPS6066850 A JP S6066850A
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JP
Japan
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layer
film
electrode
films
mis
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Pending
Application number
JP17542683A
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English (en)
Inventor
Hisaharu Kiyota
清田 久晴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPS6066850A publication Critical patent/JPS6066850A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment 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。

Description

【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野 本発明は、メーディオ装置6の半導体集積回路に使用し
て好適なメタルインシュレートセミコンダクタ(以下M
IS七hjシす。)容量紫芋K IIP、Jするもので
ある。 1]゛県技術とその181j内点 従来、半祷体集禎回路に使用するMIS容量素子として
第1図に示すようなものがあった。 第1図において、(1)は例えばシリコンStで形成(
7だ基板を示し、このSl基板(1)の基板面上に基板
のに1′1晶1111と一致したSl単結晶層即ちエピ
タキシャル層(2)が形成されている。ここで、エピタ
キシャル層(2)はN型、Sl基板(1)はP型となさ
れ両省によりPN接合を形成している。また、これらの
上に例えUアルミニウムによシ形成された’Fit 楡
(3)(4)を設り史に、これらのアルミニウム電極(
3) (4)の間にし1]え如厚さ350XのS f 
3N4によシ形成した誘電イイ・層(5)を設ける。ま
た、電極(3)を形成するアルミニウムのシンタリング
を防止するだめのポリsiJM(6)を設りる。また、
(4a)は電極(4)と接合された例え−アルミニウム
よシな4導電層である。そして、電極(3)から端子A
を導出し、導電層(4A)上り端子13を導出し、Sl
基板(1)を接地し、端子Aと端子Bとの間KP)+定
の存分をもたせMIS層Y jf’素子をノ13成−,
1−,<ンようになされている。 ところで、このようなMIS容[t:素子においてtJ
高容量化を図るためにr’r’r %、体層の)4.+
さを49くシ、電極(3)と電極(4)との間隔を狭く
することが望−fれた。しかし、このりf来例にあって
け誘電1体層(り) ’x−形成しているS ] 3N
4の膜を薄11!i化して200X〜300Xにすると
、第2図に示すように′r[、極(3J ?、・形成1
′るアルミニウムが513N4の誘電体層(5)を突き
1友けでもう一方の1:4(さく(4)側まで到達しい
わゆるアルミニウムり(3b)が起こり短絡し容量素子
とならなくなってし址うことか多かった。ここで、(3
a)はアルミニウムの拡散層、(6a)はtj’1vS
1の拡散層、(61))i’、J: 、1QIJ Sl
の粒状層である。このアルミスパイク(3b)が生じる
ため、従来例でIrj、m電体層(5)を十分にンt’
t くすることができず111月h+があった。寸だ、
Mo。 W、TI4!Fの膜をノ1?成してM!強してもアルミ
スパイクを完全に防止できなかった。 発明の目的 本発明(・、1、上述の欠点をhτF消するためになさ
れ/ζもので、歩留りが良く、高容甲′のMIS容k(
素子を4R)II、することを目的とするものである。 ブ11明の概吸 本発明N+Is S :+・素子は、基板」−に誘電体
層を介して′1F記極を形成したMIS容■素子におい
て、誘電体層を高誘f(j率をイjする高融点金属の安
定な酸化IIIλと他の絶縁R6Kより形成するように
したもので1、!b・留りが良く高合、量のMIS y
景素子をvt供するものである。 実施例 第3図を参照して、本発明のMis容酔素子の一実施例
について敢1明しよう。この第3図において第1図に対
応する部分には同−省1号を(+11.そ力、らの詳細
な説明は省略する。 第3図において、(8)は高誘電率を有する高融点金属
の安定な酸化膜例えはjηさ270XのT112051
!+3を示し、このTa20511%’+(8)を減圧
CVI)法で形成し、従来問題となったアルミス・やイ
クを防止するようにする。凍た、絶縁層としての813
N41E! (5a)を例え―jjすさ95Xに形成す
る。ここで、T11205により得られる容量CTをS
i3N4によりイ!Iられる容−144CNの10倍と
なるようにする。他の部′7)+」: N 11r:来
のMIS容量素子と同様に形成する。 次に、との例のMIS容伶素子の11(ソコ111王稈
中Ta205の薄膜(8)を減圧CVD法により形成す
る丁杉・°につき説明する。 反応炉(IQ+は、拡散炉型を用い、炉芯者(](la
)内を弁(10b)を用いて真空7」?ンプ(図示せず
)に二より0011−−ル程度に減圧出来るようにする
・ま/こ、弁(10(りを介して酸素ガス02を例えば
流速IQIICCM以下で炉芯’t(10a)内に供給
する。また、5t’(10d)を介してTaの有機化合
物としてのTa205を例えば窒素がスN2のみをキャ
リアがスとして使用し炉芯%’ (10a)内に供給す
る。この場合、Ta205の酸素ガス02に対する分圧
比は1以上で即ちTa205の力を等圧あるいはそれ以
上のF9i定の分圧とするようにコントローラ(1ン1
示せず)にてガスを炉芯償(]Oa)に供給するように
する。また、炉芯管(,1(la)内でTa205を熱
分解する温lux i、Jヒータ(10e)kC−て4
2(1℃〜470℃を1呆つものとする。また、つニー
バーボー) (10f)はガスが均一によどみ層と(7
てウェーハー(10g) M IM!に供給されるよう
にする5、このような減圧CVD法によると、例えば厚
さ250人で高h ii、、 3:のT a 205 
M膜がイ(Iられる。憤に、板圧CVD法によ乙と均一
の組成で均一の膜厚を制御11171良く1番)られる
ことかイ11(かめられた〇ち75:みに、従来のTa
205の形成法とし°Cは陽極iI、’)、’ 、iヒ
法、PVD法、熱醇化法、CVD法があったが、この例
のTa2O,膜(8)の形成にj])って11−上ir
l、し7だ減圧CVD法によるのが最も安定して卦1−
なnl、:IPr′を形成することができる。ここで、
It’34’li rj、’9化法はTaをスパッタリ
ング又d電子夕i! ;’t4塘また後に(oon)2
・HC2またはH3PO4液中で陽極酸化するもので簡
便な製法であるが均一な組成がイ!jられなかつ/(。 捷た、PVD法として(dTaを酸素分圧中で反’I’
j’l j”−スパッタリングする方法、Ta205を
スパッタリングゴーる方法、さらにTaをスパッタリン
グした後、02をイメンtl−人しアニールする方法が
考えられるが、Ta205膜(8)の膜厚制御が難しか
った。捷/こ、^j(ffry化法に1スパツタリング
又は電子線蒸漸でTa膜を作シ水蒸気中又はCO2ガス
中で熱酸イ1′、するもので酸化fli制御が捕しくT
a205膜(8)の組成ずれが/1−しやすく不11.
71当であった。また、CVD法rj: TaC75+
Co2−1− II。系即ぢTaのハロケ”7化合物あ
るいt:J、−Ta(OC211s)s −1−07十
H20系即ちTaの南イ委化合物を用い化で)′反応を
付う気相成長によるものであるが、形成Yir71度が
lf6 <多結晶になシやすく均一な膜厚がイ(jられ
ないので不適当であったのである。 このように措成したこの例のMIS寥量素子の回p、’
i′lは・15図に示1−ように端子A K Ta20
5膜(8)部分についての6 I’ CT %絶縁層と
してのS S 、N4の膜(5a)?′Xl、分につい
ての′白−f’r’CNが直列jν続され、電(傘(4
)の7−ト抵抗Rsを介してZk:子Bに接続され、所
定の”?−i Wi素子として’cJ’it <ことに
なる。ここで、R7は’I’a、、0511;′!(8
) 1415分についての抵抗分を容)ij cTと並
列に考えンυものであり、また、Dは下層のPN接合に
」るダイオード、Cs1(lこのPN接合の容)−を3
1f1列的に考え/こもの−にれらPN桜合ダイオード
Dと容1jCSの並列回路tま−:il:がJν地され
ている。この第5図に示ず回路に11 この例のように
容部C7を容量CNより十分大きく例えは10倍程度に
とると、第G l”Iに示ずA4l5 芥j(:素子の
容部につき容fi’t、CHの値/Cけを考えた回路と
はは等価と考えられる。JftJ波数対h# flj、
容量の%性は、第7図に示すように、r a 2051
ft、 (8)を形成しない従来の場合の特性を示す点
ij+!Iのグラフ0υとこの例のTa20511A(
s)を形成した場合の特性を示すグラフ0のとを比較す
ると数100NIHy、まで周波数特イ」−の相違はな
かった。そノ1.ゆえ、実用上Ta205 膜(8)を
形成したことによって静71・容量については何ら悪影
響v、1ない。′!iた、回jr11’rのアドミタン
スYにつき実部Re[Y:]と虚部I m CY )と
の比をとった、 13□a =R・
〔9〕 Im[灼 についてはTa205膜(8)を形成しろ:い従、、!
16例の」λ、”1合の点線のグラフα;多ととの例の
T1120 sルミ <s+を形成(7たこの例の場合
のグラフα喧とを什−1−:)するとオーディオの音声
帯域としての低周波域でkl: tallδが小さくで
き、より良好な容量素子となっていることがわかる。 以上述べたように、この実施例によノ’1. ilj、
基板上に誘電体層を介して’rat 4飢を形JjS’
、 l、たMIS:外;;1素子において訪市、体層に
高誘1[1;率でS I、N、よりも低い抵抗率を持ち
熱応力もSI3N4回イ・)とでダシ;jなTa2o5
膜(8)を形成した2層構造としたので、誘′ぺ・1体
層をSI3N4膜(5a)を95 X K薄膜、(6化
してもアルミニウムが突き抜けるアルミス・やイクを防
1)二できる。それゆえ、高容遇のMIS容!素子をイ
IJることか−Cきろ利益がある。寸た、この例ではT
 a 205膜(8)を減圧CVD法により形成したの
で安定して均一な膜厚の良′dな膜を形成でき歩留り良
<MIS g N素子をイ(することができる利益があ
る。また、−δの周波数特性がオーディオの音声帯域と
しての低周波数域で小さくでき、より高性能のMIS容
M素子を得ることができる利益がある。 捷だ、上述実施例においてはT11205膜(8)を形
成したが、高誘電率を有する高融点金楓の安定な酸化膜
としてのNb2O5、ZrO2による薄膜を用いてもよ
い。寸た、絶縁層を5IO2,At203等により形成
することも口j能である。 なお、本発明は上述実施例に限らず本発明の要旨を逸脱
することなく、その他種々のイ1゛4成が取り借ること
は勿論である。 う11明の効果 A2発明によれは、MIS答吊素子の電極間に設ける。 J55膜層を重線電率を廟する高融点金九の安定i’i
: ny化111.¥と他の絶縁層により形成するよう
にしたので、高′谷石、のIVIIs谷址素子を歩留り
良くイ!することができる利益がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のMIS容量素子の例を示す断面図、第2
図は第1図例の要部の例を示ず断面1ツ1%第3図は本
発明MIS容量素子の一実施例を示す断面図、第4図、
第51凶、第6図及び?!、7図r、↓−それぞれ第3
図例の説、明に供する線図である。 (1)け基板、(3) (4)は電極、(5a) it
 815N4膜、(8)tまT a 205膜である。 同 イ公 1に! イノ、 盛 □′+ 、・’、、、
)、j時山11+ 第1図 第2図 A B 第4図 手続補正書 昭和59イ15月 2911 1 中、f’l ()) 表 小 昭和58年特許願第 175426号 また明の名称 r、J I S @ il(メく子31
山11を−4るh ・1灯′1との1内1糸 ′4’、’1.!’1I11
’+ l!+!If人(11すl 東ジ;・、)11;
品1111ズ北品11161’117音35゛弓と、4
f1.1218・ ソニー株式会i′1代表月V、1′
吊1之 友 1“、、+ 1jIH,7:115.1’
lll III’(]’i令のIff・j 昭和 1−
 月 11(1) 明細書中、第2頁第8行「ンンタリ
ング」とあるを「城散によるスパイクの発’=l Jに
削jEする。 (2)同、第4頁第12行〜第14行「ここで、・・・
となるようにする。」とあるを削除する。 (3)同、第5頁第4行、第6行、第7行及び第11行
r Ta205 Jとあるをg Ta(OR)5 J 
Ic訂正する。 (4)同、第6頁第4行r (UUH)2Jとあるをr
 (COOH)2J K訂正する。 (5) 同、第6頁第15行「CVD法」とあるを「常
圧CVI)法」に訂正する。 (6)図面中、第7図を別紙の、+1.!Jり訂正1−
る。 以」ニ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 基板上に誘電体層全弁して電極を形成したMIS容井1
    子において、上記誘電体層を高誘電率を有する高融点金
    属の安定な酸化膜と他の絶縁層により形成するようにし
    たことを特徴とするMIS容量素子。
JP17542683A 1983-09-22 1983-09-22 Mis容量素子 Pending JPS6066850A (ja)

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JP17542683A JPS6066850A (ja) 1983-09-22 1983-09-22 Mis容量素子

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JP17542683A JPS6066850A (ja) 1983-09-22 1983-09-22 Mis容量素子

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JPS6066850A true JPS6066850A (ja) 1985-04-17

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ID=15995888

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JP17542683A Pending JPS6066850A (ja) 1983-09-22 1983-09-22 Mis容量素子

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Cited By (3)

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