JPS6235562A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS6235562A
JPS6235562A JP60175118A JP17511885A JPS6235562A JP S6235562 A JPS6235562 A JP S6235562A JP 60175118 A JP60175118 A JP 60175118A JP 17511885 A JP17511885 A JP 17511885A JP S6235562 A JPS6235562 A JP S6235562A
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JP
Japan
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film
sio2
dielectric
dielectric film
vapor
Prior art date
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Pending
Application number
JP60175118A
Other languages
English (en)
Inventor
Masanobu Yoshiie
善家 昌伸
Yasuaki Hokari
穂苅 泰明
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPS6235562A publication Critical patent/JPS6235562A/ja
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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〕 本発明は半導体装置に関し、特に半導体素子と容量金倉
む半導体装置に関する0 〔従来の技術〕 ダイナミックRA M (Random Access
  Memory)のような、構成要素として容gkヲ
具備した半導体装置において、その集積度は年々高くな
っている。
従来、高集積化は回路素子のパターンを微細化すること
で行なわnてきた。しかし、パターンの微細化は、信号
に対応した蓄at荷量を少なくするることになり、α線
などの放射線によるメモリーの誤動作(ソフトエラー)
を防止する上で好ましくない。又、容量膜の薄膜化で上
記の問題を解決してきた。しかし、容量膜の薄膜化が進
むと1例えば60AのS i Oを膜に5Vの電圧を印
加すると膜全通してトンネル電流が流fるため、原理的
に絶縁膜として使用できないという問題がある0そこで
、容量の占める面積が小さく、かつ大きい容量値を得る
ために、誘電材料として比誘電率の高いTa* Os 
 + ’rib、 、 Nb2 oHなどの誘電体膜が
試みられている。このことは1例えば、アイイーイーイ
ー・トランザクションズ−オン・エレクトロン・デバイ
シズ(IEEE  Transactionson E
lectron  Devicea )第ED−29巻
、1982年、第3号、368〜376頁に記載されて
いる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記した従来のTa2O5、TiO2、Nb2O1 e
 TiO2*NbtOaなどの誘電体?用いた容量膜は
、リーク11流が太きいという欠点?有し、実用化に到
っていない0この原因は、誘電体膜が熱処理により多結
晶構造化したり、また誘電体膜と半導体基板としてのシ
リコンもしくは多結晶シリコン層との間に反応が起きた
りするためであると推定さnる。従って、誘電体膜の多
結晶構造化?防止し、また誘電体膜と半導体基板として
のシリコンもしくは多結晶シリコン層との間の反応を防
止丁nば良好な電気特性を有する容量膜ができると考え
らnる0上記問題点のうち、誘電体膜とシリコンとの反
応?防止するためには、Sin、などの第2の誘電体膜
?挾むことにより解決できる。しかし、誘電体膜内部で
生ずる多結晶化?防止できないという問題点がある。
本発明の目的は半導体素子と単位面積当りの容量が大き
く、リーク電流の小さい容量と金含む半導体装置を提供
することにある0 〔問題点を解決するための手段〕 本発明の半導体装置は、半導体基板に半導体素子と容)
とが形成されてなる半導体装置において、前記容量の誘
電体が非晶質の5in2. AI、03  *Si、N
、からなる群から選ばれた少くとも1種の第1の誘電体
膜と、Ta、O,r  Ti01 p Nb、O。
からなる群から選ばれた少なくとも1種の第2の誘電体
膜と金交互に積層して成るようにして構成される。
〔実施例〕
次に本発明の実施例について図面?用いて説明する0 第1図は本発明の一実施例の断面図である。
シリコン基板1の表面に非晶質の第1の誘電体膜として
のSin、膜21と、第2の誘電体膜としてのTa、O
,膜31勿交互に2回積層し、その上に電極4に形成す
ることによって容址勿形成する08io、膜21 ’(
i−設けることに:す、熱処理によるTa、 O,膜3
1の多結晶化全防止する。また、本構造はSin、膜全
薄く設けることで容量の低下量全極力防止することも可
能である。
上述した実施例は、次のようにして製造することができ
る。まず、シリコン基板1の表面にCVD(Chemi
cal  Vapor  Deposition )法
やその他の気相成長法もしくは熱酸化法などの手段でS
iO,膜21を薄く形成する。さらに、Sin!膜21
の表面にTa全真空蒸着あるいは気相成長などの手段ケ
用いて被着させ′I′c後、400〜600’Cの熱酸
化処理を行うことにより、もしくはCVD法、その他の
気相成長法、スパッタ法などの手段により、Ta、O。
膜31全形成−rる。そのTa2O5、TiO2、Nb
2Oy膜31の表面に、CVD法その他の気相成長法ス
パッタ法などの手段を用いて直接SiO*yj!:被着
させる。さらに、そのSin、膜22の表面に上記の手
段でTaz05i被着させ、Ta2O,膜32 i形成
する□ SiO,[21+22の好しい膜厚は30〜1
00Aである。Ta、Os膜32の上に電極4t−CV
D法、蒸着法又はスパッタ法により形成する。
なお、本実施例では積1−回数を4回としたが必要に応
じて積J―の回数kKえるのも自由である。
また、本実施例の場合、1をシリコン基板、21゜22
 k Sin、膜、31 * 32k TatOs膜と
して説明したが、1を多結晶シリコン層や高融点金属な
どの電極もしくは他の半導体基板、21.22全非晶質
のS 1 s Na e Al t Osなどの誘電体
膜31゜32 f Ti1t * Mb2O5、TiO
2、Nb2Omなどの比誘電率の高い誘電体膜を用いる
場合にも本発明は適用できる。
第2図は本発明をダイナミックRAMに適用した第1の
応用例の断面図である。
本応用例はシリコン基板に設けらnた不純物領域11.
12’にソース・ドレインとし絶縁膜7を介して設けら
れた電極6をゲート電極とするトランジスタと、その左
側に第1の誘電体膜としてのSin、膜21.22と第
2の誘電体膜としてのTag Og膜31.32と全誘
電体とし電極4に一方の電極、ソース金他方の電極とす
る容量とで1トランジスタ111容量のダイナミックR
AM k構成している。
本応用例でIce、 Ta、05膜とSin、膜の積層
で容量ケ形成することで、リーク電流全減少させたMO
Sメモリ全実現することができる。本応用例の場合、電
極に7vの電圧を印加した時の電流密度ld 10−Q
A / cm’ になり、Ta、0.膜のみで形成さt
′した場合に比較してリーク電流を2桁以上減少させる
効果がある。
第3図は本発明のダイナミックRAMのメモリセルに応
用した第2の応用例の断面図である。
本応用例では、容量部がシリコン基板に設けらnた凹部
に形成さnている。以外は第1の応用例と同じ構成にな
っている。このように形成した本応用例のダイナミック
RAMfl、第2の誘電体であるT a、 O,の比誘
電車が大きいため、大きな容量値金得、かつTa、O,
と5iC)2との積層構造のためリーク電流が少なくな
る。本応用例は5通常の如< Sin、 2誘電体膜に
用いた場合に比較して容量に占める面積を極めて小さく
することができ。
従って半導体装直音よシ高密度化することが可能である
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明は、非晶質構造を有する5
iOz 、  5tsN4p Altosなどの第1の
誘電体膜と、Tat o、 j TIOt e  Nb
t 05などの比誘電率の高い第2の誘電体膜とを複数
回、交互に積層して、リーク電流が小さく、かつ大きな
容量ができるようにしたので、半導体装置を高密度化で
きるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の断面図、第2図は本発明の
第1の応用例の断面図、第3図は本発明の第2の応用例
の断面図である。 1・・・・・・シリコン基板、4・・・・・・電極、5
・・・・・・フィールド酸化膜、6・・・・・・電極、
7・・・・・・絶縁j漢、11゜12・・・・・・不純
物領域、21.22・・・・・・5i02膜、31.3
2・・・・・・’pi2O5、TiO2、Nb2O5を
漠。 代理人 弁理士  内  原    音>/ >l’:
Jア綽 鳴2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体基板に半導体素子と容量とが形成されてなる半導
    体装置において、前記容量の誘電体が非晶質のSiO_
    2、Al_2O_3、Si_3N_4からなる群から選
    ばれた少なくとも1種の第1の誘電体膜と、Ta_2O
    _5、TiO_2、Nb_2O_5からなる群から選ば
    れた少なくとも1種の第2の誘電体膜とを交互に積層し
    て成ることを特徴とした半導体装置。
JP60175118A 1985-08-08 1985-08-08 半導体装置 Pending JPS6235562A (ja)

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