JPS6074556A - キヤパシタ - Google Patents
キヤパシタInfo
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- JPS6074556A JPS6074556A JP58181956A JP18195683A JPS6074556A JP S6074556 A JPS6074556 A JP S6074556A JP 58181956 A JP58181956 A JP 58181956A JP 18195683 A JP18195683 A JP 18195683A JP S6074556 A JPS6074556 A JP S6074556A
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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
-
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- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
- H01L29/92—Capacitors having potential barriers
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
＋１１発明の技術分野
本発明はキャパシタ（Ｃａｐａｃｉｔｏｒ ） ％詳し
くは半導体記憶装置などのキャパシタ絶縁膜として五酸
化タンタル（Ｔａ２’ｓ ）膜を用いたキャパシタの構
造に関する。
くは半導体記憶装置などのキャパシタ絶縁膜として五酸
化タンタル（Ｔａ２’ｓ ）膜を用いたキャパシタの構
造に関する。
（２）技術の背景
例えばダイナミック・ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ
）セルなどの回路素子として用いられている従来のキャ
パシタは、第１図に断面図で示す如く二酸化シリコン＜
５ｉＯ２） Ｉｌｌ ２をキャパシタ絶（１） 縁膜とし、当該二酸化シリコン膜２とキャパシタ電極で
あるポリシリコン層６およびｎ＋拡散層５からなる構造
のものであった。なお図において符号１はシリコン（Ｓ
ｔ）基板、３はトランスファーゲート、４はｎ＋拡散層
、７は厚いフィールド酸化膜を示す。
）セルなどの回路素子として用いられている従来のキャ
パシタは、第１図に断面図で示す如く二酸化シリコン＜
５ｉＯ２） Ｉｌｌ ２をキャパシタ絶（１） 縁膜とし、当該二酸化シリコン膜２とキャパシタ電極で
あるポリシリコン層６およびｎ＋拡散層５からなる構造
のものであった。なお図において符号１はシリコン（Ｓ
ｔ）基板、３はトランスファーゲート、４はｎ＋拡散層
、７は厚いフィールド酸化膜を示す。
しかし、上記キャパシタは形成領域が大きく高集積化に
不適当である欠点があったため第２図に断面図で示すス
タックドゲート（Ｓｔａｃｋｅｄ Ｇａｔｅ）構造のキ
ャパシタが開発された。図を参照して説明すると、当該
キャパシタは二酸化シリコン膜２にｎ＋拡散層１０との
コンタクトをとるための窓９を開け、この上にポリシリ
コン層６およびポリシリコン層８を順次形成した構造で
あり、第１図に示すキャパシタに比べ素子領域が狭くな
り高集積化に適している。なお同図および以下の図にお
いて第１図と同じ部分は同じ符号を付して示す。
不適当である欠点があったため第２図に断面図で示すス
タックドゲート（Ｓｔａｃｋｅｄ Ｇａｔｅ）構造のキ
ャパシタが開発された。図を参照して説明すると、当該
キャパシタは二酸化シリコン膜２にｎ＋拡散層１０との
コンタクトをとるための窓９を開け、この上にポリシリ
コン層６およびポリシリコン層８を順次形成した構造で
あり、第１図に示すキャパシタに比べ素子領域が狭くな
り高集積化に適している。なお同図および以下の図にお
いて第１図と同じ部分は同じ符号を付して示す。
ところで、上述した構造のキャパシタのｎ＋拡散層にお
ける電荷蓄積密度はキャパシタ絶縁膜の比誘電率が大き
いほど濃くなるため、より大きな（２） 比誘電率のキャパシタ絶縁膜を用いたほうが同し膜厚で
大きい容量を達成することができる。
ける電荷蓄積密度はキャパシタ絶縁膜の比誘電率が大き
いほど濃くなるため、より大きな（２） 比誘電率のキャパシタ絶縁膜を用いたほうが同し膜厚で
大きい容量を達成することができる。
そのため最近は、比誘電率が３．９である二酸化シリコ
ン膜にかわって例えば比誘電率が２０以−ヒと大きい五
酸化タンタル（Ｔａ２０ｓ ）などのキャパシタ絶縁膜
が用いられる傾向にある。この場合、キャパシタは第２
図に示す構造と同じであるが、符号２で示す二酸化シリ
コン層の代りに五酸化タンタル膜を用いることが異なる
。
ン膜にかわって例えば比誘電率が２０以−ヒと大きい五
酸化タンタル（Ｔａ２０ｓ ）などのキャパシタ絶縁膜
が用いられる傾向にある。この場合、キャパシタは第２
図に示す構造と同じであるが、符号２で示す二酸化シリ
コン層の代りに五酸化タンタル膜を用いることが異なる
。
（３）従来技術と問題点
従来、五酸化タンタル膜の形成は第３図の断面図により
説明すると、下地となるポリシリコン層１１を２００〜
３００℃に加熱しながら蒸着によりタンタル膜１２を形
成し、次いで６００〜７００℃の温度で上記タンタル膜
１２を熱酸化して五酸化タンタル膜とする方法で行われ
ていた。
説明すると、下地となるポリシリコン層１１を２００〜
３００℃に加熱しながら蒸着によりタンタル膜１２を形
成し、次いで６００〜７００℃の温度で上記タンタル膜
１２を熱酸化して五酸化タンタル膜とする方法で行われ
ていた。
しかし、上述した方法によるとタンタルの蒸着時に加熱
された下地のポリシリコン膜１１からシリコン原子がタ
ンタル膜１２中に図に実線矢印で示す如く拡散し、その
結果熱酸化で形成される五酸化（３） タンタル膜の比誘電率が低下して目的とする容量のキャ
パシタを形成できない問題があった。
された下地のポリシリコン膜１１からシリコン原子がタ
ンタル膜１２中に図に実線矢印で示す如く拡散し、その
結果熱酸化で形成される五酸化（３） タンタル膜の比誘電率が低下して目的とする容量のキャ
パシタを形成できない問題があった。
例えば第４図は本願の発明者らによって得られた上記五
酸化タンタル膜の比誘電率の低下を示す線図で、横軸に
示す拡散シリコン濃度（下地層に対する比で示す）が増
加するにつれて縦軸に示す比誘電率εが低下することを
示す（白丸は測定値を示す）。
酸化タンタル膜の比誘電率の低下を示す線図で、横軸に
示す拡散シリコン濃度（下地層に対する比で示す）が増
加するにつれて縦軸に示す比誘電率εが低下することを
示す（白丸は測定値を示す）。
（４）発明の目的
本発明は上記従来の問題点に鑑み、タンタルの熱酸化に
より五酸化タンタルのキャパシタ絶縁膜を形成する時、
下地層の金属原子の拡散防止構造をもったキャパシタの
提供を目的とする。
より五酸化タンタルのキャパシタ絶縁膜を形成する時、
下地層の金属原子の拡散防止構造をもったキャパシタの
提供を目的とする。
（５）発明の構成
そしてこの目的は本発明によれば、下地層の上の五酸化
タンタル膜をキャパシタ絶縁膜とし、当該絶縁膜上に対
向キャパシタ電極が設けられたキャパシタにして、上記
キャパシタ絶縁膜と下地層との間に遷移金属の窒化物層
を介在させた構造とすることを特徴とするキャパシタを
提供すること（４） によって達成される。
タンタル膜をキャパシタ絶縁膜とし、当該絶縁膜上に対
向キャパシタ電極が設けられたキャパシタにして、上記
キャパシタ絶縁膜と下地層との間に遷移金属の窒化物層
を介在させた構造とすることを特徴とするキャパシタを
提供すること（４） によって達成される。
（６）発明の実施例
以下本発明実施例を図面により説明する。
例えば窒化チタン（ＴｉＮ ） 、窒化タンクｌしくＴ
ａＮ）、窒化クロム（ＣｒＮ ）などの遷移金属の窒化
物はキャパシタ絶縁膜である五酸化タンタル膜とシリコ
ンなどの下地層との間に形成されると、下地層からの金
属原子の拡散を防止するバリアメタルとしての働きをな
す。
ａＮ）、窒化クロム（ＣｒＮ ）などの遷移金属の窒化
物はキャパシタ絶縁膜である五酸化タンタル膜とシリコ
ンなどの下地層との間に形成されると、下地層からの金
属原子の拡散を防止するバリアメタルとしての働きをな
す。
そこで第３図に断面図で示す如く、例えばシリコン層１
１の上に先ず蒸着によりバリアメタルとなる窒化チタン
膜１３を厚さ約５００人に形成し、次いで従来と同様に
して五酸化タンタルＮ１２を熱酸化により形成してキャ
パシタ絶縁膜とする。
１の上に先ず蒸着によりバリアメタルとなる窒化チタン
膜１３を厚さ約５００人に形成し、次いで従来と同様に
して五酸化タンタルＮ１２を熱酸化により形成してキャ
パシタ絶縁膜とする。
上述した構造とすることによりシリコンの拡散の結果と
して五酸化タンタル層の比誘電率の低下が防止でき、ま
た遷移金属の窒化物は導電性をもつため電極としても使
用できる利点がある。
して五酸化タンタル層の比誘電率の低下が防止でき、ま
た遷移金属の窒化物は導電性をもつため電極としても使
用できる利点がある。
なお上記実施例において下地層はシリコンに限るもので
はなく、また遷移金属の窒化物において（５） も窒化チタンに限るものではなく、また本発明は築積回
路以外のキャパシタにも応用できるものである。
はなく、また遷移金属の窒化物において（５） も窒化チタンに限るものではなく、また本発明は築積回
路以外のキャパシタにも応用できるものである。
第５図は上記遷移金属の窒化物層を用いたスタックドゲ
ート構造のキャパシタの断面図で、同図に示す如く、ポ
リシリコン膜６の上に窒化チタン膜１４、その上に五酸
化タンタル膜７、最後に対向電極用のアルミニウム膜が
設けられた容量が大きく、かつ高集積化に適したキャパ
シタが提供される。
ート構造のキャパシタの断面図で、同図に示す如く、ポ
リシリコン膜６の上に窒化チタン膜１４、その上に五酸
化タンタル膜７、最後に対向電極用のアルミニウム膜が
設けられた容量が大きく、かつ高集積化に適したキャパ
シタが提供される。
（７）発明の効果
以上詳細に説明した如く本発明によれば、下地層の上に
遷移金属の窒化物層を介してキャパシタ絶縁膜を設ける
ことにより下地層材料か、らの拡散が防止される構造の
キャパシタ絶縁膜のもつ本来の比誘電率の低下が防止さ
れ、所望の容量をもつキャパシタを提供することができ
、半導体記憶装置などを高集積化しつつそのキャパシタ
容量を増大することが可能になる。
遷移金属の窒化物層を介してキャパシタ絶縁膜を設ける
ことにより下地層材料か、らの拡散が防止される構造の
キャパシタ絶縁膜のもつ本来の比誘電率の低下が防止さ
れ、所望の容量をもつキャパシタを提供することができ
、半導体記憶装置などを高集積化しつつそのキャパシタ
容量を増大することが可能になる。
（６）
第１図は従来のキャパシタの断面図、第２図は従来のス
タックドゲート構造のキャパシタの断面図、第３図は従
来のキャパシタ絶縁膜要部の断面図、第４図は従来のキ
ャパシタ膜中の拡散シリコン原子による比誘電率の低下
を示す線図、第５図は本発明に係わるキャパシタ絶縁膜
要部の断面図、第６図は本発明に係わるキャパシタ絶縁
膜を用いたキャパシタの断面図である。 １−・・シリコン基板、２．７−二酸化シリコン膜、３
−１−ランスファー ゲート、４．５．１０・・・ｎ＋拡散層、６、８． １
１・・・ポリシリコン膜、９−コンタクト窓、１２−・
五酸化タンタル膜、１３、１４−−一窒化チタン膜、１
５−アルミニウム膜 （７） 第１図 第２図 只 第３図
タックドゲート構造のキャパシタの断面図、第３図は従
来のキャパシタ絶縁膜要部の断面図、第４図は従来のキ
ャパシタ膜中の拡散シリコン原子による比誘電率の低下
を示す線図、第５図は本発明に係わるキャパシタ絶縁膜
要部の断面図、第６図は本発明に係わるキャパシタ絶縁
膜を用いたキャパシタの断面図である。 １−・・シリコン基板、２．７−二酸化シリコン膜、３
−１−ランスファー ゲート、４．５．１０・・・ｎ＋拡散層、６、８． １
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五酸化タンタル膜、１３、１４−−一窒化チタン膜、１
５−アルミニウム膜 （７） 第１図 第２図 只 第３図
Claims (1)
- 下地層の上の五酸化タンタル膜をキャパシタ絶縁膜とし
、当該絶縁膜上に対向キャパシタ電極が設けられたキャ
パシタにして、上記キャパシタ絶縁膜と下地層との間に
遷移金属の窒化物層を介在させた構造とすることを特徴
とするキャパシタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58181956A JPS6074556A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | キヤパシタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58181956A JPS6074556A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | キヤパシタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6074556A true JPS6074556A (ja) | 1985-04-26 |
Family
ID=16109808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58181956A Pending JPS6074556A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | キヤパシタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6074556A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS629666A (ja) * | 1985-07-05 | 1987-01-17 | Nec Corp | 半導体装置 |
| JPS62136035A (ja) * | 1985-12-10 | 1987-06-19 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPH01264258A (ja) * | 1988-04-15 | 1989-10-20 | Hitachi Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
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| JPH02134804A (ja) * | 1988-11-15 | 1990-05-23 | Nec Corp | 容量素子 |
| US5005102A (en) * | 1989-06-20 | 1991-04-02 | Ramtron Corporation | Multilayer electrodes for integrated circuit capacitors |
| JPH0443674A (ja) * | 1990-06-11 | 1992-02-13 | Matsushita Electron Corp | 半導体記憶装置およびその製造方法 |
| JPH06326269A (ja) * | 1993-04-22 | 1994-11-25 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | メモリ・セル |
| JPH08279601A (ja) * | 1996-02-14 | 1996-10-22 | Hitachi Ltd | 半導体装置の製造方法 |
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| KR100325967B1 (ko) * | 1992-04-20 | 2002-06-20 | 윌리엄 비. 켐플러 | 유전체 물질에의 전기 접속부 |
-
1983
- 1983-09-30 JP JP58181956A patent/JPS6074556A/ja active Pending
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