JPS61214553A - キヤパシタ - Google Patents

キヤパシタ

Info

Publication number
JPS61214553A
JPS61214553A JP60054412A JP5441285A JPS61214553A JP S61214553 A JPS61214553 A JP S61214553A JP 60054412 A JP60054412 A JP 60054412A JP 5441285 A JP5441285 A JP 5441285A JP S61214553 A JPS61214553 A JP S61214553A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
alloy
capacitor
electrode
film
wiring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP60054412A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0682782B2 (ja
Inventor
Taijo Nishioka
西岡 泰城
Hiroshi Jinriki
博 神力
Kiichiro Mukai
向 喜一郎
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP60054412A priority Critical patent/JPH0682782B2/ja
Publication of JPS61214553A publication Critical patent/JPS61214553A/ja
Publication of JPH0682782B2 publication Critical patent/JPH0682782B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/10DRAM devices comprising bipolar components

Landscapes

  • Semiconductor Integrated Circuits (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は大規模集積回路(LSI)用小面積かつ大容量
のキャパシタに係り、特に誘電体が薄くなっても良好な
耐熱性を有し、かつ、配線材料のはがれによる不良のな
いキャパシタに関する。
〔発明の背景〕
LS 1.特にバイポーラメモリにおいては高速動作を
行ったり、α線によるソフトエラーの発生を防止するた
めにフリップフロップ型メモリセルの負荷抵抗に並列に
キャパシタを形成することは特開昭53−43485号
、特開昭53−75829号に記載されているように周
知の事実である。
上記バイポーラメモリ用キャパシタは現在ショットキバ
リアダイオードの接合容量を利用している。しかし、上
記ショットキバリアダイオードの容量密度は最大3.4
  fF/μm2程度である。
また、上記メモリセルが高速かつα線によるソフトエラ
ーを発生させず動作するためには、上記キャパシタは1
個当り0.5 P F 程度の静電容量が必要である。
したがって、1個のキャパシタの所要面積は約150μ
m3にもなり、メモリセルの面積の大部分を占有してし
まい高集積化の大きな障害となっていた。そこで、ショ
ットキバリアダイオードの面積を縮小し、その際の容量
の減少分をキャパシタによって補うことにした。しかし
、キャパシタを導入する場合、メモリセル設計上の問題
から、メモリセルを縮小するためには、少なくとも容量
密度は7.0  fF/μm2以上あることが望ましい
上記キャパシタ用誘電体としては、Siの熱酸化膜また
は比誘電率の大きいタンタル酸化膜がリーク電流が小さ
くかつ欠陥密度も低くて良好な材料であるが、7.Of
F/μm2程度の容量密度を得るためには、熱酸化膜で
は膜厚50人、タンタル酸化膜でも150Å以下の膜厚
にすることが必要である。
発明者らは、上記誘電体を用いてバイポーラメモリセル
用キャパシタを形成した。第1図に該キャパシタの断面
図を示す1図の1はp型シリコン基板、2は素子間分離
絶縁膜、4はn0型高濃度拡散領域、5は反応性スパッ
タ法によって形成した膜厚100人のタンタル酸化膜、
7はバリアメタルのTi−W合金、8はAQ−Si合金
である。
7のTi−Wは高速バイポーラメモリのトランジスタの
エミッタ、コレクタ、ベースまたはショットキバリアダ
イオードのコンタクト部から8のAQ−Si配線を引き
出す際、8のAQ−Siとコンタクト部の電極材料の間
の反応を防止するために、必要とされている。
第1図のキャパシタをバイポーラメモリ形成工程に導入
する際、前記キャパシタを形成したのち。
コンタクトアロイ等の熱処理工程が必要なため、少なく
とも475℃で5時間はどの熱処理で素子の特性が変動
しないことが必要とされている。ところが、第1図に示
したキャパシタを475℃で5時間、窒素雰囲気中で熱
処理した所、キャパシタの歩留りが著しく減少し、LS
I用キャパシタとして十分な信頼性が得られないことが
分った。
この現象は特に誘電体膜が薄いほど著しいことがわかっ
た。
〔発明の目的〕
本発明の目的は大容量かつ小面積のキャパシダ   を
形成する際、誘電体が薄くなっても熱処理によって絶縁
耐圧の劣化の起こりにくいキャパシタを提供することに
ある。
〔発明の概要〕
上述のごと< A Q −S i/ T iW/ T 
a、0゜/ S i型キャパシタが熱処理によって耐圧
の劣化を起こしたのは酸化タンタル(T a * O−
)膜が電極であるTi−Wとの反応によるものと考えた
この反応は電極材料がTa、O,膜を還元して導電体に
するものと考えて、以下に示すように酸化の自由エネル
ギーを各電極材料について比較した。
表1に、T、B、リード(Reed)著“フリー・エナ
ジー・オン・フォーメーション・オン・バイナリ−・コ
ンパウンド(Free Energy ofForma
tion of Binary Compounds)
”ザーMIT−プレス社より求めた各種電極材料の酸素
分子1モル当りの酸化の自由エネルギーを絶対値の大き
い順に示した。
表1 各種電極材料の酸化の自由エネルギーなお、自由
エネルギーの値は450℃での値で示した。
表1より、良好な絶縁材料として知られているSiO,
、Ta、O,の電極材料としてAh Hf。
Zr、Tiを用いるとS i O,、T a、O,膜は
環元されて耐圧不良の原因となるが、Nb、V、W。
Mo*Cr等の電極を用いるとS i O2,T a、
O。
膜は酸化される方向に反応が進む傾向があるため耐圧不
良は起こりにくいことが予想される。
そこで、第1図のキャパシタが耐圧不良を起こした原因
は、上部電極7のTi−W合金中のTiがTa2O@膜
を環元したことによるものと考えられる。
したがって、発明者らは、Ta、O,膜またはSin、
膜上の電極材料はNb、v9MO9Crもしくはそれら
のSi合金が良い材料であると考え、それらの電極材料
を用いてキャパシタの耐熱性およびLSIプロセスとの
適合性について検討した。
その結果、特に、W、Mo、CrおよびそれらのSi合
金が耐熱性の良いキャパシタを提供しうろことがわかっ
た。
しかし、LSI素子の配線材料は電気抵抗の低いAQ−
Siが必須であり、上記のキャパシタ用電極は必ずしも
反応性の強いAllと下地の素子との反応を防ぐ良いバ
リアメタルであるとは限らないことがわかった9例えば
、Ta、05膜上のWは接着性も良く、耐熱性も良いが
、フィールド酸化膜上に形成した場合には、フィールド
膜のプロセス上生じる汚染やW膜自身の内部ストレスに
よって微細な配線部ではがれることがあり信頼性上の問
題点があることが分った。
それに対して、従来のバリアメタルTi−W合金、Ti
−3i合金、Ti−N合金ではTiがSin、中のSi
と反応することによってはがれを防止する効果のあるこ
とが表1の結果から考えられる。
従って、LSI用の配線材料はある程度S i O,。
Siと反応することによって接着性を保つが、バイポー
ラメモリ用キャパシタのaim体として必要なSin、
又はTa、0.膜の膜厚は100人程度以下であり、電
極材料と誘電体との反応はキャパシタ特性の極端な変動
を引きおこしてしまう。
そこで、本発明では5キャパシタ部の電極にはW、Mo
、CrおよびそれらのSi合金を用いて、配線部分はA
Ω−Si/Ti  W (Ti  N。
Ti−Si)合金を用いて、耐熱性の良好な薄膜キャパ
シタをバイボーラメモリ工程に導入することに成功した
〔発明の実施例〕
以下、本発明の詳細な説明する。
第2図に本発明による耐熱性の良好なキャパシタを装備
してα線によるソフトエラーを防止したバイポーラ型メ
モリセルの部分断面図を示す。
第2図において、1′はp型のSi基板、2は素子間分
離絶縁膜、3はn0型埋込層、4はキャパシタ用下部電
極となるn0工ピタキシヤルSi層。
5は誘電体である100人膜厚のTa、、Os膜、6は
上部電極で1000人のW膜、7はバリアメタルのTi
−W合金、8は配線材料のA Q −S i合金、9は
トランジスタのベース領域のp9型Si層、10はエミ
ッタ領域のn9型領域、11はエミッタ取出し電極のn
型にドープされた多結晶Si、12は電極材料であるp
tシリサイド層をそれぞれ示している。
この実施例のキャパシタ構造において、5のTa、O,
膜の電極は7のWであるため、ポストメタルアニール、
また、第2図の構造の上に層間絶縁膜を形成し多層配線
を形成する際などの熱工程を通っても絶縁耐圧は劣化し
ない。
またバリアメタル7としてTi−W合金を用いているた
め、配線のはがれなども起こりにくい。
したがって、本発明によって、誘電体の膜厚が100人
程度と薄い材料を用いて小面積かつ大容量のキャパシタ
を形成しても耐熱性の良好なキャパシタをLSI製造工
程に導入することができる。
本実施例では、5の誘電体としてTa、O,を用いて本
発明の詳細な説明したが、誘電体はSiOatSi、N
4あルイは、T i O2e Hf O,r VaOa
*Z n O,、N b20.等の金属酸化膜、および
それらの混合物、多層膜を用いても、本発明の概念は適
用できる。また、バリアメタルとしてはT i −W合
金を用いた例を説明したが、Ti−Si。
Ti−N合金も同様な効果を有している。
〔発明の効果〕
本発明によれば、電極配線材料のTi系合金の下地に誘
電体を環元しないV/+Mo、Crおよびそれらのシリ
サイドを形成することによって、耐熱性の良好なキャパ
シタを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来型キャパシタの断面図、第2図は本発明の
一実施例になるキャパシタを装備した高速バイポーラメ
モリの部分断面図である。 1・・・p型Si基板、2・・・素子分離絶縁膜、3・
・・n0埋込層、4・・・n0工ピタキシヤル層、5・
・・誘電体(Ta、O,)、6・W電極、7−Ti−W
合金、8・・・AQ−Si合金、9・・・p1エピタキ
シャル層、10・・・n0拡散層、11・・・エミッタ
電極、第 j 口 ≠ 第 2 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、第1の金属化合物/第2の金属化物合物/第3の金
    属化合物/絶縁膜/導電体がそれぞれ積層されているキ
    ャパシタにおいて、該第1の金属化合物はアルミニウム
    合金、該第2の金属化合物はTi−W合金、Ti−Si
    合金、Ti−N合金の群より選ばれた合金、該第3の金
    属化合物はW、Mo、Cr、W−Si合金、Mo−Si
    合金、Cr−Si合金の群より選ばれた合金により構成
    されていることを特徴とするキャパシタ。 2、前記絶縁膜は酸化タンタルを含有するかもしくは、
    酸化タンタルと酸化シリコンまたは窒化シリコンとの積
    層膜であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    のキャパシタ。
JP60054412A 1985-03-20 1985-03-20 キヤパシタ Expired - Fee Related JPH0682782B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60054412A JPH0682782B2 (ja) 1985-03-20 1985-03-20 キヤパシタ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60054412A JPH0682782B2 (ja) 1985-03-20 1985-03-20 キヤパシタ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61214553A true JPS61214553A (ja) 1986-09-24
JPH0682782B2 JPH0682782B2 (ja) 1994-10-19

Family

ID=12969984

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60054412A Expired - Fee Related JPH0682782B2 (ja) 1985-03-20 1985-03-20 キヤパシタ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0682782B2 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01304761A (ja) * 1988-06-02 1989-12-08 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置の製造方法
US5625233A (en) * 1995-01-13 1997-04-29 Ibm Corporation Thin film multi-layer oxygen diffusion barrier consisting of refractory metal, refractory metal aluminide, and aluminum oxide
US6514813B2 (en) 1999-03-01 2003-02-04 Oki Electric Industry Co., Ltd. Method of fabricating a semiconductor device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01304761A (ja) * 1988-06-02 1989-12-08 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置の製造方法
US5625233A (en) * 1995-01-13 1997-04-29 Ibm Corporation Thin film multi-layer oxygen diffusion barrier consisting of refractory metal, refractory metal aluminide, and aluminum oxide
US6514813B2 (en) 1999-03-01 2003-02-04 Oki Electric Industry Co., Ltd. Method of fabricating a semiconductor device
US6794240B2 (en) 1999-03-01 2004-09-21 Oki Electric Industry Co., Ltd. Method of fabricating a semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0682782B2 (ja) 1994-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5189503A (en) High dielectric capacitor having low current leakage
KR930010089B1 (ko) 반도체장치 및 그 제조방법
US5316982A (en) Semiconductor device and method for preparing the same
US4816424A (en) Method of producing semiconductor device having multilayer conductive lines
JPH04279053A (ja) 高値タンタル酸化物コンデンサ
KR910002813B1 (ko) 반도체 장치
JP2861129B2 (ja) 半導体装置
JPH04366504A (ja) 誘電体薄膜
JP3148982B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JPS61214553A (ja) キヤパシタ
KR920000636B1 (ko) 반도체장치
JP2600593B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2796323B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPS6135548A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2918835B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH021154A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2827661B2 (ja) 容量素子及びその製造方法
JPS59202661A (ja) 半導体装置の製造方法
JP3106620B2 (ja) 誘電体薄膜の製造方法及び容量素子の製造方法
JPH01304761A (ja) 半導体集積回路装置の製造方法
JPS60107855A (ja) キヤパシタ
JPS61212053A (ja) 半導体装置
JPS6187353A (ja) 半導体集積回路装置
JPH05304251A (ja) 半導体装置
JPS62257761A (ja) 半導体集積回路の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees