WO1999048154A1 - Kondensator in integrierter schaltung - Google Patents

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WO1999048154A1
WO1999048154A1 PCT/DE1999/000655 DE9900655W WO9948154A1 WO 1999048154 A1 WO1999048154 A1 WO 1999048154A1 DE 9900655 W DE9900655 W DE 9900655W WO 9948154 A1 WO9948154 A1 WO 9948154A1
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connection structure
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Rainer Bruchhaus
Nicolas Nagel
Robert Primig
Günther SCHINDLER
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H10B12/03—Making the capacitor or connections thereto
    • H10B12/033—Making the capacitor or connections thereto the capacitor extending over the transistor

Definitions

  • the invention relates to a capacitor in an integrated semiconductor circuit and a method for producing such a capacitor.
  • capacitor dielectrics generally have to be produced at relatively high process temperatures and using an oxygen-containing process gas. If an oxidizable electrode (for example made of polysilicon or tungsten) were used, this would lead to oxidation of the electrode, which would undesirably reduce the capacitance of the capacitor.
  • electrodes made of Pt, Ir, Ir0 2 , Ru or Ru0 2 are therefore often used which are chemically stable to oxygen, ie do not form an electrically insulating oxide layer. In this case, however, it is problematic that the oxygen diffuses through the chemically stable electrode and forms a high-resistance barrier oxide layer which impairs the electrical conductivity on the silicon substrate.
  • barrier layers to prevent oxygen oxidation or oxygen diffusion.
  • a so-called “exotic” nitride layer made of Ti-Al-N is provided as the oxygen barrier layer below the Pt electrode.
  • German patent application DE 196 18 530 AI describes a capacitor in an integrated circuit in which a barrier layer made of a connection between a transition element and boron or carbon is provided below or above the substrate-side electrode.
  • the object of the invention is to provide a capacitor in an integrated semiconductor circuit which has a high capacitance in a small space.
  • the invention also aims to provide a method for producing such a capacitor in a semiconductor integrated circuit.
  • the invention is based essentially on improving the barrier effect of an element from the group of transition metals and / or lanthanides (Me) to form a TaN-oxygen barrier layer.
  • the invented 3 layer according to the invention even at temperatures above 600 ° C., as a rule does not yet give rise to any appreciable barrier oxidation which worsens the barrier conductivity. This makes it possible to deposit the dielectric material at high process temperatures, which increases the selection of high- ⁇ materials and ferroelectric materials that can be used, and generally better-quality layers with a higher dielectric constant for materials that can be deposited even at lower temperatures ⁇ or higher remanent polarization can be achieved.
  • the alloyed metal acts as an oxygen getter and thereby prevents the barrier oxidation of the TaN or shifts to higher temperatures.
  • the alloyed metal is preferably an element of the titanium group Ti, Zr, Hf or cerium.
  • a particularly pronounced increase in the barrier effect was achieved with a proportion of the metal in the layer in the range from 1 to 15 atom%.
  • the nitrogen content in the layer can be chosen very variably. If x denotes the ratio of the number of N atoms to the number of Ta atoms in the barrier layer, this ratio preferably applies to 0 ⁇ x ⁇ 1. In particular for x ⁇ 0.5 (ie Ta ⁇ N) good layer properties, which may be due to the fact that Ta 2 N is one of the stable phases of Ta-N compounds. However, it is also possible to build up temperature-stable barrier layers with a good barrier effect at relatively low N concentrations of 0 ⁇ x ⁇ 0.5 and in particular 0 ⁇ x ⁇ 0.25.
  • a first preferred embodiment is characterized in that the barrier layer lies between the capacitor dielectric and the first electrode.
  • a non-oxidation-resistant first electrode for example made of polysilicon or tungsten, can be used.
  • the barrier layer is formed between the first electrode and the connection structure.
  • an electrode that is chemically stable with respect to oxygen Pt, Ir, Ru, Ir0 2 , Ru0 2
  • the underlying connection structure being protected against an oxygen attack.
  • the barrier layer as such to form the first electrode.
  • the barrier layer according to the invention is arranged below the capacitor dielectric and above the next following, non-oxidation-resistant structure (electrode, connection structure, semiconductor substrate or other structures). In this way, diffusion paths for oxygen to areas at risk of oxidation are effectively interrupted during the production of the capacitor dielectric.
  • the process steps of the method according to the invention are carried out in an order corresponding to the desired layer structure.
  • the substrate is kept at a temperature between 100 and 300 ° C. during the deposition of the barrier layer, as a result of which the occurrence of voltages in the electrode layers can be effectively avoided.
  • strontium bismuth tantalate SBT
  • the possibility created by the invention of being able to work at high process temperatures is particularly advantageous. 5 noticeable, since SBT layers with satisfactory quality can only be deposited above about 650 ° C.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional illustration of a memory cell in an integrated semiconductor circuit with a capacitor according to a first exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a representation corresponding to FIG. 1 according to a second exemplary embodiment of the invention.
  • Fig. 3 is a representation corresponding to FIGS. 1 and 2 according to a third embodiment of the invention.
  • a MOS transistor formed in a substrate 1 has two S / D regions 3, 4 and a gate 5 which is insulated on the substrate 1. Non-active areas of the circuit are covered with a field oxide 2 and an insulation layer 6 extends over the transistor.
  • a connection structure 7 is connected at one end to the S / D area 3, and a further connection structure lying outside the drawing plane and therefore not shown contacts the S / D area 4 of the area in a corresponding manner
  • connection structure 7 can consist, for example, of polysilicon, tungsten or also a metal silicide such as WSi with high electrical conductivity, with which a contact hole etched into the insulation layer 6 is filled. At its upper end, the connection structure 7 contacts a first, lower electrode 8.
  • the first electrode 8 and the connection structure 7 can be made from 6 consist of the same material, for example polysilicon, tungsten or a metal silicide and are produced simultaneously.
  • a Pt electrode which can be produced, for example, by sputtering, MOCVD or another layer deposition process in the form of an approximately 30 to 200 nm thick Pt layer with subsequent structuring.
  • a barrier layer 9 which may consist of Ta-Ce-N, for example, and has a thickness of approximately 30 to 100 nm.
  • the barrier layer 9 is built up by reactive sputtering of a Ta-Ce mixed target with a suitable composition in a sputtering gas composed of Ar / N 2 , a ratio of 5-20 sccm Ar to 1 sccm N 2 being used.
  • the barrier layer 9 is then partially removed again in order to avoid a short circuit with the adjacent capacitor. In this case, however, the surface of the first electrode 8 remains completely covered by the barrier layer 9 in order to effectively suppress subsequent 0 2 diffusion.
  • the barrier layer can be removed by an etching process, for example an RIE process with an etching gas from chlorine and / or bromine-containing gases with the addition of inert gases such as N 2 or Ar.
  • the barrier layer 9 has been completely removed outside the region of the electrode 8. However, it is sufficient to create an interruption of any kind in the barrier layer 9 between adjacent electrodes 8, it being possible for the phototechnology used for this purpose to be less demanding in terms of dimensional accuracy or adjustment.
  • a high ⁇ dielectric such as barium strontium titanate (BST) or a ferroelectric such as SBT or lead zirconium titanate (PZT) is deposited.
  • SBT (SrBi 2 Ta 2 0 9 ) 7 can preferably also be used in a sub-stoichiometric composition (for example Sr 0 , 8 Bi 2 , 3 Ta 2 ⁇ g) or SBTN (SrBi 2 (Ta ⁇ . Y Nb y ) 2 0 9 ) can also be provided instead of SBT.
  • a bismuth-coated ferroelectric which is composed of SBT with BiO 2 interlayers.
  • This capacitor dielectric 10 can be deposited by means of a PVD or CVD method at high temperatures above 600 ° C. In this process and also in later processes to be carried out under high temperatures (for example tempering processes), the Ti-Ce-N layer 9 acts as a high-temperature-stable barrier against diffusion of oxygen with respect to maintaining good electrical conductivity and prevents oxidation of the underlying connection structure 7.
  • a second electrode 11 is produced, for example, from Pt.
  • the barrier layer 9 is not above but under the first electrode 8, i.e. between the connection structure 7 and the first electrode
  • the barrier layer 9 must in turn cover the entire interface between the connection structure 7 and the first electrode 8, i. H. at least the surface of the connection structure 7 facing the first electrode 8.
  • the structure shown in FIG. 2 can be produced in a particularly simple manner by structuring the barrier layer 9 together with the first electrode 8 or directly thereafter and thus an additional photomask is not required.
  • connection structure 7 corresponds in its lateral dimensions to the first electrode 8. Another possibility is to bury the barrier layer 9 in the connection structure 7.
  • the barrier layer 9 itself represents the first electrode 8. It is connected to the doped region 3 via a suitable connection structure 7.
  • a Pt or Ru0 2 deposition and structuring to form the first electrode 8 can be omitted, otherwise the manufacturing steps already described are used.

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Abstract

Ein Kondensator in einer integrierten Halbleiterschaltung weist eine über eine Anschlussstruktur (7) mit einem dotierten Gebiet (3) elektrisch verbundene erste Elektrode (8), eine zweite Elektrode (11), ein zwischen den beiden Elektroden vorgesehenes Kondensatordielektrikum (10) und eine Barriereschicht (9) auf. Die Barriereschicht (9) besteht im wesentlichen aus Ta-Me-N, wobei Me ein Element oder eine Kombination von mehreren Elementen aus der Gruppe der Übergangsmetalle und/oderder Lanthanide ist.

Description

1 Beschreibung
Kondensator in integrierter Schaltung
Die Erfindung betrifft einen Kondensator in einer integrierten Halbleiterschaltung sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kondensators .
Mit zunehmender Integrationsdichte nimmt das Platzangebot für Kondensatoren in integrierten Halbleiterschaltungen ab. Um dennoch Kondensatoren mit einer hohen Kapazität zu erzielen, ist es bereits bekannt, als Kondensatordielektrikum sogenannte Hoch-ε-Dielektrika oder Ferroelektrika einzusetzen. Solche Dielektrika müssen in der Regel bei relativ hohen Prozeß- temperaturen und unter Verwendung eines sauerstoffhaltigen Prozeßgases hergestellt werden. Bei Verwendung einer oxi- dierbaren Elektrode (beispielsweise aus Polysilizium oder Wolfram) würde dies zu einer Oxidation der Elektrode führen, wodurch sich in unerwünschter Weise die Kapazität des Konden- sators erniedrigen würde. Es werden in der Praxis daher häufig Elektroden aus Pt, Ir, Ir02, Ru oder Ru02 verwendet, die gegenüber Sauerstoff chemisch stabil sind, d.h. keine elektrisch isolierende Oxidschicht ausbilden. In diesem Fall ist jedoch problematisch, daß der Sauerstoff durch die chemisch stabile Elektrode hindurchdiffundiert und am Siliziumsubstrat eine die elektrische Leitfähigkeit beeinträchtigende hochohmige Sperr-Oxidschicht ausbildet.
Es ist bereits bekannt, zur Verhinderung der Sauerstoffoxida- tion bzw. der Sauerstoffdiffusion sogenannte Barriereschichten einzusetzen.
In Jpn. J. Appl. Phys . Vol. 34 (1995), Seiten 5224 - 5229 ist eine TiN-Barriereschicht beschrieben, die unterhalb einer Ru02-Elektrode angeordnet ist. Nachteilig ist jedoch, daß die Stabilität der TiN-Schicht gegenüber Oxidation und damit 2 ihre elektrische Leitfähigkeit mit steigenden Prozeßtemperaturen rasch abnimmt .
In der US 5,504,041 wird ein Kondensator mit einem Hoch-ε- Dielektrikum und einer darunterliegend angeordneten Pt-
Elektrode beschrieben. Als Sauerstoff-Barriereschicht wird eine unterhalb der Pt-Elektrode vorgesehene sogenannte "exotische" Nitridschicht aus Ti-Al-N vorgeschlagen.
In J. Elektrochem. Soc . , Vol. 143, Nr. 11 (1996), Seiten L264-L266 ist eine Barriereschicht aus TaSiN beschrieben.
In J. Vac. Sei. Technol . A 15(5) (1997), Seiten 2781-2786 ist eine Barriereschicht beschrieben, die aus einer Ta-Matrix be- steht, in die Ce02 eingebaut ist.
Die deutsche Patentanmeldung DE 196 18 530 AI beschreibt einen Kondensator in einer integrierten Schaltung, bei dem unterhalb oder oberhalb der substratseitigen Elektrode eine Barriereschicht aus einer Verbindung zwischen einem Übergangselement und Bor oder Kohlenstoff vorgesehen ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kondensator in einer integrierten Halbleiterschaltung zu schaffen, der bei geringem Platzbedarf eine hohe Kapazität aufweist. Ferner zielt die Erfindung darauf ab, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kondensators in einer integrierten Halbleiterschaltung anzugeben .
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 13 gelöst.
Die Erfindung beruht im wesentlichen darauf, durch Zu ischung eines Elements aus der Gruppe der Übergangsmetalle und/oder Lanthanide (Me) zu einer TaN-Sauerstoff-Bariereschicht deren Barrierewirkung zu verbessern. Anders als bei den bisher zumeist verwendeten TiN-Barriereschichten tritt bei der erfin- 3 dungsgemäßen Schicht auch bei Temperaturen von über 600°C in der Regel noch keine nennenswerte, die Barriereleitfähigkeit verschlechternde Barriereoxidation ein. Dies ermöglicht es, das Dielektrikummaterial bei hohen Prozeßtemperaturen abzu- scheiden, wodurch sich die Auswahl an einsetzbaren Hoch-ε- Materialien und ferroelektrischen Materialien erhöht und bei Materialien, die auch bereits bei niedrigeren Temperaturen abscheidbar sind, in der Regel qualitativ bessere Schichten mit höherer Dielektrizitätskonstante ε bzw. höherer remanen- ter Polarisation erreichbar sind.
Es wird angenommen, daß das zulegierte Metall als Sauerstoff- getter wirkt und dadurch die Barrierenoxidation des TaN verhindert bzw. zu höheren Temperaturen hin verschiebt.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem zulegierten Metall um ein Element der Titangruppe Ti , Zr, Hf oder Cer.
Eine besonders ausgeprägte Erhöhung der Barrierewirkung wurde bei einem .Anteil des Metalls an der Schicht im Bereich von 1 bis 15 Atom% erreicht.
Der Stickstoffanteil in der Schicht kann sehr variabel gewählt werden. Wird mit x das Verhältnis der .Anzahl der N- Atome zu der Anzahl der Ta-Atome in der Barriereschicht bezeichnet, gilt für dieses Verhältnis vorzugsweise 0 < x < 1. Insbesondere für x ~ 0,5 (d.h. Ta^N) ergeben sich gute Schichteigenschaften, was möglicherweise darauf zurückzuführen ist, daß Ta2N eine der stabilen Phasen von Ta-N Verbin- düngen darstellt. Es ist jedoch auch möglich, bei verhältnismäßig niedrigen N-Konzentrationen von 0 < x < 0,5 und insbesondere 0 < x < 0,25 temperaturstabile Barriereschichten mit einer guten Barrierewirkung aufzubauen.
Eine erste bevorzugte Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch, daß die Barriereschicht zwischen dem Kondensatordielektrikum und der ersten Elektrode liegt. Bei diesem Aufbau 4 kann eine nicht-oxidationsbeständige erste Elektrode, beispielsweise aus Polysilizium oder Wolfram, zur Anwendung kommen.
Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist die Barriereschicht zwischen der ersten Elektrode und der Anschlußstruktur ausgebildet. In diesem Fall kann eine gegenüber Sauerstoff chemisch stabile Elektrode (Pt, Ir, Ru, Ir02, Ru02) eingesetzt werden, wobei die darunterliegende .Anschluß- Struktur gegenüber einem Sauerstoffangriff geschützt ist.
Ferner ist es nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung auch möglich, daß die Barriereschicht als solche die erste Elektrode bildet.
Sämtlichen Ausführungsformen ist gemeinsam, daß die erfindungsgemäße Barriereschicht unterhalb des Kondensatordielektrikums und oberhalb der nächstfolgenden, nichtoxidationsbe- ständigen Struktur (Elektrode, .Anschlußstruktur, Halbleiter- Substrat oder anderen Strukturen) angeordnet ist. Auf diese Weise werden bei der Herstellung des Kondensatordielektrikums Diffusionspfade für Sauerstoff zu oxidationsgefährdeten Bereichen wirksam unterbrochen.
Die Prozeßschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in einer Reihenfolge entsprechend dem gewünschten Schichtaufbau durchgeführt. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird das Substrat während der Abscheidung der Barriereschicht auf einer Temperatur zwischen 100 und 300°C gehal- ten, wodurch das Auftreten von Spannungen in den Elektrodenschichten wirksam vermieden werden kann.
Bei der Verwendung von Strontium-Wismut-Tantalat (SBT) als ferroelektrisches Kondensatordielektrikum macht sich die durch die Erfindung geschaffene Möglichkeit, bei hohen Prozeßtemperaturen arbeiten zu können, besonders vorteilhaft be- 5 merkbar, da sich SBT-Schichten mit befriedigender Qualität nur oberhalb etwa 650°C abscheiden lassen.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung in beispielhafter Weise unter
Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt :
Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer Speicherzelle in einer integrierten Halbleiterschaltung mit einem Kondensator gemäß einem ersten Ausführungsbei- spiel der Erfindung;
Fig. 2 eine Darstellung entsprechend Fig. 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
Fig. 3 eine Darstellung entsprechend den Fig. 1 und 2 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Nach Fig. 1 weist ein in einem Substrat 1 ausgebildeter MOS- Transistor zwei S/D-Gebiete 3, 4 sowie ein isoliert auf dem Substrat 1 aufgebrachtes Gate 5 auf. Nichtaktive Bereiche der Schaltung sind mit einem Feldoxid 2 bedeckt und eine Isolationsschicht 6 erstreckt sich über den Transistor. Eine Anschlußstruktur 7 steht an ihrem einen Ende mit dem S/D- Gebiet 3 in Verbindung, und eine außerhalb der Zeichenebene liegende und daher nicht dargestellte weitere Anschlußstruk- tur kontaktiert in entsprechender Weise das S/D-Gebiet 4 des
MOS-Transistors. Die Anschlußstruktur 7 kann beispielsweise- aus Polysilizium, Wolfram oder auch einem Metallsilizid wie beispielsweise WSi mit hoher elektrischer Leitfähigkeit bestehen, mit dem ein in die Isolationsschicht 6 geätztes Kon- taktloch aufgefüllt wird. An ihrem oberen Ende kontaktiert die Anschlußstruktur 7 eine erste, untere Elektrode 8. Die erste Elektrode 8 und die Anschlußstruktur 7 können aus dem- 6 selben Material, beispielsweise Polysilizium, Wolfram oder einem Metallsilizid bestehen und gleichzeitig hergestellt werden. Es ist aber auch möglich, eine Pt-Elektrode zu verwenden, die beispielsweise durch Sputtern, MOCVD oder einen anderen Schichtabscheidungsprozeß in Form einer etwa 30 bis 200 nm dicken Pt-Schicht mit nachfolgender Strukturierung hergestellt werden kann.
Oberhalb der ersten Elektrode 8 erstreckt sich eine Barriere- Schicht 9, die beispielsweise aus Ta-Ce-N bestehen kann und eine Dicke von etwa 30 bis 100 nm aufweist. Die Barriereschicht 9 wird durch reaktives Sputtern eines Ta-Ce Mischtargets mit geeigneter Zusammensetzung in einem Sputtergas aus Ar/N2 aufgebaut, wobei eine Verhältnis von 5 - 20 sccm Ar zu 1 sccm N2 verwendet wird.
Nachfolgend wird die Barriereschicht 9 teilweise wieder entfernt, um einen Kurzschluß mit dem benachbarten Kondensator zu vermeiden. Dabei bleibt die erste Elektrode 8 an ihrer Oberfläche aber vollständig von der Barriereschicht 9 bedeckt, um eine spätere 02-Diffusion wirksam zu unterdrücken. Das Entfernen der Barriereschicht kann durch einen Ätzprozeß, beispielsweise einen RIE-Prozeß mit einem Ätzgas aus chlor- und/oder bromhaltigen Gasen mit einem Zusatz von inerten Ga- sen wie N2 oder Ar durchgeführt werden. In Fig. 1 wurde die Barriereschicht 9 außerhalb des Bereichs der Elektrode 8 vollständig entfernt. Es ist jedoch bereits ausreichend, eine beliebig geartete Unterbrechung der Barriereschicht 9 zwischen benachbarten Elektroden 8 zu schaffen, wobei an die hierfür eingesetzte Phototechnik dann geringere Anforderungen in bezug auf Maßhaltigkeit bzw. Justage gestellt werden können.
Nach der Strukturierung der Barriereschicht 9 wird ein Hoch- ε-Dielektrikum wie beispielsweise Barium-Strontium-Titanat (BST) oder ein Ferroelektrikum wie beispielsweise SBT oder Blei-Zirkonium-Titanat (PZT) abgeschieden. SBT (SrBi2Ta209) 7 kann vorzugsweise auch in unterstöchiometrischer Zusammensetzung (z.B. Sr0,8Bi2,3Ta2θg) verwendet werden oder es kann anstelle SBT auch SBTN (SrBi2 (Taι.yNby) 209) vorgesehen sein. Ferner besteht die Möglichkeit, ein Wismut-geschichtetes Fer- roelektrikum abzuscheiden, das aus SBT mit Biθ2-Zwischen- schichten aufgebaut ist. Das Abscheiden dieses Kondensatordielektrikums 10 kann mittels eines PVD- oder CVD-Verfahrens bei hohen Temperaturen über 600°C erfolgen. Bei diesem Prozeß und auch bei späteren unter hohen Temperaturen auszufüh- renden Prozessen (beispielsweise Temperprozessen) wirkt die Ti-Ce-N-Schicht 9 als in bezug auf die Beibehaltung einer guten elektrischen Leitfähigkeit hochtemperaturstabile Barriere gegen eine Eindiffusion von Sauerstoff und verhindert eine Oxidation der darunterliegenden Anschlußstruktur 7.
Nach dem .Abscheiden der Barriereschicht 9 wird eine zweite Elektrode 11 beispielsweise aus Pt hergestellt.
Nach dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Bar- riereschicht 9 nicht über, sondern unter der ersten Elektrode 8, d.h. zwischen der Anschlußstruktur 7 und erster Elektrode
8 angeordnet, der übrige Aufbau und das Herstellungsverfahren sind gleich. In den Fig. 1 und 2 wurden einander entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die Barriereschicht 9 muß wiederum die gesamte Grenzfläche zwischen .Anschlußstruktur 7 und erster Elektrode 8 bedecken, d. h. zumindest die der ersten Elektrode 8 zugewandte Oberfläche der Anschlußstruktur 7. Die in Fig. 2 dargestellte Struktur kann besonders einfach hergestellt werden, indem die Barriereschicht 9 gemeinsam mit der ersten Elektrode 8 oder direkt anschließend strukturiert wird und somit eine zusätzliche Photomaske nicht erforderlich ist. Die Barriereschicht
9 entspricht dann in ihren lateralen Dimensionen der ersten Elektrode 8. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Barriereschicht 9 in der .Anschlußstruktur 7 zu vergraben.
Nach einem in Fig. 3 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel stellt die Barriereschicht 9 selber die erste Elektrode 8 dar. Sie ist über eine geeignete Anschlußstruktur 7 mit dem dotierten Gebiet 3 verbunden. Eine Pt- oder Ru02-Abscheidung und -Strukturierung zur Ausbildung der ersten Elektrode 8 kann entfallen, im übrigen werden die bereits beschriebenen Herstellungsschritte angewendet.

Claims

Patentansprüche
1. Kondensator in einer integrierten Halbleiterschaltung, mit einer ersten Elektrode (8), die direkt oder über eine .Anschlußstruktur (7) an ein dotiertes Gebiet (3) in einem
Halbleitersubstrat (1) angeschlossen ist, mit einer zweiten Elektrode (11), mit einem zwischen den beiden Elektroden (8,11) vorgesehenen
Kondensatordielektrikum (10) und mit einer Barriereschicht (9), die zwischen dem
Kondensatordielektrikum und dem dotierten Gebiet (3) angeordnet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Barriereschicht (9) im wesentlichen aus Ta-Me-N besteht, wobei Me ein Element oder eine Kombination von mehreren
Elementen aus der Gruppe der Übergangsmetalle und/oder der
Lanthanide ist.
2. Kondensator nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß es sich bei Me um Ti , Zr, Hf, Ce oder eine Kombination dieser Elemente handelt.
3. Kondensator nach .Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der
.Anteil von Me in Ta-Me-N im Bereich zwischen 1 und 15 Atom% liegt.
4. Kondensator nach einem der vorhergehenden .Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß für das Verhältnis x der Anzahl von N-Atomen zu der Anzahl von Ta- Atomen in der Barriereschicht (9) 0 < x < 1 gilt.
5. Kondensator nach .Anspruch 4 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß x ~ 0 , 5 gilt.
10 6. Kondensator nach .Anspruch 4 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß 0 < x < 0,5 und insbesondere 0 < x < 0,25 gilt.
7. Kondensator nach einem der vorhergehenden .Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Barriereschicht (9) zwischen dem Dielektrikum und der ersten Elektrode (8) liegt.
8. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Barriereschicht (9) zwischen der ersten Elektrode (8) und der Anschlußstruktur (7) liegt.
9. Kondensator nach einem der .Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Barriereschicht (9) die erste Elektrode (8) bildet.
10. Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß es sich bei dem Kondensatordielektrikum (10) um ein Hoch-ε- Dielektrikum, insbesondere Barium-Strontium-Titanat und/oder um ein ferroelektrisches Material, insbesondere Strontium- Wismut-Tantalat, Blei-Zirkonium-Titanat oder um ein Ferroelektrikum mit eingelagerten Bi02-Zwischenschichten handelt .
11. Kondensator nach einem der .Ansprüche 1 bis 8 und 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die erste Elektrode (8) aus einem Pt-haltigen, einem Ir-haltigen oder einem Ru-haltigen Material besteht.
12. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die erste Elektrode (8) aus Polysilizium, Wolfram oder einem Metallsilizid besteht. 11 13. Verfahren zur Herstellung eines Kondensators in einer integrierten Halbleiterschaltung, in dem zunächst der Schritt: a) Erzeugen einer ersten Elektrode (8) des Kondensators direkt auf einem dotierten Gebiet (3) eines
Halbleitersubstrates (1) oder alternativ die Schritte al) Erzeugen einer .Anschlußstruktur (7) auf einem dotierten Gebiet (3) eines Halbleitersubstrats (1) und a2 ) Erzeugen einer ersten Elektrode (8) des Kondensators direkt auf der Anschlußstruktur (7) ausgeführt werden, das später die folgenden Schritte: b) Abscheiden eines Kondensatordielektrikums (10) oberhalb der ersten Elektrode (8) und c) Erzeugen einer zweiten Elektrode (11) des Kondensators auf dem Kondensatordielektrikum (11) umfaßt, und wobei vor Schritt b) der Schritt ausgeführt wird: d) Abscheiden einer Barriereschicht (9) oberhalb des dotierten Gebiets (3) d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Barriereschicht (9) im wesentlichen aus Ta-Me-N besteht, wobei Me ein Element oder eine Kombination von mehreren Elementen aus der Gruppe der Übergangsmetalle und/oder der Lanthanide ist.
14. Verfahren nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Schritt d) nach Schritt a) oder alternativ nach Schritt a2) ausgeführt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Schritt d) vor Schritt a) oder alternativ nach Schritt al) und vor Schritt a2 ) ausgeführt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 13, 12 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Schritt d) identisch mit dem Schritt a) oder alternativ identisch mit dem Schritt a2 ) ist.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Abscheiden der Barriereschicht (9) (Schritt d) mittels eines reaktiven Sputterverfahrens durchgeführt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Sputtergas Ar/N2 im Verhältnis von 5 bis 20 sccm Argon zu 1 sccm N2 verwendet wird.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Gasdruck beim Sputtern im Bereich von 0,1 bis 5 Pa liegt.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Halbleitersubstrat (1) während des Abscheidens der Barriereschicht (9) (Schritt d) auf einer Temperatur zwischen 100 und 300°C gehalten wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Barriereschicht (9) unter Verwendung der ersten Elektrode (8) als Maske in einem Ätzprozeß strukturiert wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 21, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Kondensatordielektrikum (10) in Schritt b) im Rahmen eines PVD oder CVD Verfahrens bei einer Temperatur über 600°C abgeschieden wird oder daß das Kondensatordielektrikum (10) in Schritt b) im Rahmen eines PVD oder CVD Verfahrens bei einer Temperatur unter 600°C abgeschieden wird und später bei einer Temperatur von über 600°C getempert wird.
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