JP2638579B2 - 高誘電率膜キャパシタ - Google Patents
高誘電率膜キャパシタInfo
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- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は多結晶高誘電率膜を用い
たキャパシタに関する。
たキャパシタに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、高誘電率膜キャパシタは、対をな
す電極間に多結晶高誘電率膜を設けていた。しかしなが
ら高誘電率膜が多結晶構造のものである場合には、結晶
粒界を要因とするリーク電流が大きく、所望のキャパシ
タ容量を得ることが困難であるため、対をなす電極間に
多結晶相とアモルファス相の多層構造からなる高誘電率
膜を設けたキャパシタが開発されている（特開平２−２
２９４７２号公報参照）。
す電極間に多結晶高誘電率膜を設けていた。しかしなが
ら高誘電率膜が多結晶構造のものである場合には、結晶
粒界を要因とするリーク電流が大きく、所望のキャパシ
タ容量を得ることが困難であるため、対をなす電極間に
多結晶相とアモルファス相の多層構造からなる高誘電率
膜を設けたキャパシタが開発されている（特開平２−２
２９４７２号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来のキャパシタにおいて、一般的にアモルファス構造
をもつ膜の誘電率は、結晶構造をもつ膜の誘電率に比べ
て小さいことから、実質的な膜の誘電率は結晶相のみの
場合に比べて低くなってしまうという問題があった。
従来のキャパシタにおいて、一般的にアモルファス構造
をもつ膜の誘電率は、結晶構造をもつ膜の誘電率に比べ
て小さいことから、実質的な膜の誘電率は結晶相のみの
場合に比べて低くなってしまうという問題があった。
【０００４】本発明の目的は、リーク電流を小さく抑え
るとともに、誘電率の特性を向上させた高誘電率膜キャ
パシタを提供することにある。
るとともに、誘電率の特性を向上させた高誘電率膜キャ
パシタを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る高誘電率膜キャパシタは、対をなす電
極間に高誘電率膜を有する高誘電率膜キャパシタであっ
て、高誘電率膜は、結晶粒からなる多結晶構造のもので
あり、結晶粒は、相互の結晶粒界の部分で高誘電率膜で
被覆されたものである。
め、本発明に係る高誘電率膜キャパシタは、対をなす電
極間に高誘電率膜を有する高誘電率膜キャパシタであっ
て、高誘電率膜は、結晶粒からなる多結晶構造のもので
あり、結晶粒は、相互の結晶粒界の部分で高誘電率膜で
被覆されたものである。
【０００６】また前記結晶粒を被覆した高誘電率膜は、
アモルファス構造をもつ誘電率膜である。
アモルファス構造をもつ誘電率膜である。
【０００７】また前記高誘電率膜をなす一部の結晶粒
は、前記電極に接合したものである。
は、前記電極に接合したものである。
【０００８】また前記アモルファス構造の高誘電率膜
は、対をなす電極間に渡って柱状に設けられ、隣接する
柱状の高誘電率膜間には、多結晶構造の高誘電率膜が設
けられているものである。
は、対をなす電極間に渡って柱状に設けられ、隣接する
柱状の高誘電率膜間には、多結晶構造の高誘電率膜が設
けられているものである。
【０００９】また前記多結晶構造の高誘電率膜は、対を
なす電極にそれぞれ接合したものである。
なす電極にそれぞれ接合したものである。
【００１０】
【作用】対をなす電極間に設けた多結晶構造の高誘電率
膜の結晶粒界にアモルファス相を介在させ、結晶粒界を
要因とするリーク電流をアモルファス相により抑止す
る。
膜の結晶粒界にアモルファス相を介在させ、結晶粒界を
要因とするリーク電流をアモルファス相により抑止す
る。
【００１１】また対をなす電極間での誘電率は、多結晶
構造の高誘電率膜にて確保する。
構造の高誘電率膜にて確保する。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図により説明する。
【００１３】（実施例１）図１は本発明の実施例１を示
す断面図である。
す断面図である。
【００１４】図において本発明に係る高誘電率膜キャパ
シタは基本的構成として対をなす電極１３，１７間に高
誘電率膜１４を有するものである。高誘電率膜１４は結
晶粒からなる多結晶構造のものであり、その中に結晶相
１５とアモルファス相１６とを混在させて、結晶粒界を
アモルファス相１６にて消滅された結晶粒構造をもつよ
うにする。その具体例について説明する。
シタは基本的構成として対をなす電極１３，１７間に高
誘電率膜１４を有するものである。高誘電率膜１４は結
晶粒からなる多結晶構造のものであり、その中に結晶相
１５とアモルファス相１６とを混在させて、結晶粒界を
アモルファス相１６にて消滅された結晶粒構造をもつよ
うにする。その具体例について説明する。
【００１５】予めシリコン基板１１上に形成した熱酸化
膜１２上に白金スパッタ等で下部電極１３を形成する。
膜１２上に白金スパッタ等で下部電極１３を形成する。
【００１６】さらに下部電極１３が形成された基板１１
上にチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）等の高誘
電率膜１４を形成する。この際、例えば原料ガスの流量
比を制御することにより、形成される膜の結晶学的構造
を変化させる。特にＴｉに対するＳｒの組成比が１のよ
うな化学量論的組成を維持させる成長条件では、結晶構
造を有する膜が形成され、それは結晶粒界によって区分
された多結晶構造となる。これに対し、Ｔｉに対するＳ
ｒの組成比が１より小さくなるに従って、膜の結晶構造
はアモルファス構造へと変化する。
上にチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）等の高誘
電率膜１４を形成する。この際、例えば原料ガスの流量
比を制御することにより、形成される膜の結晶学的構造
を変化させる。特にＴｉに対するＳｒの組成比が１のよ
うな化学量論的組成を維持させる成長条件では、結晶構
造を有する膜が形成され、それは結晶粒界によって区分
された多結晶構造となる。これに対し、Ｔｉに対するＳ
ｒの組成比が１より小さくなるに従って、膜の結晶構造
はアモルファス構造へと変化する。
【００１７】本実施例に対しては、ＬＰＣＶＤに際しＴ
ｉ原料ガスの流量をＳｒ原料ガスの流量に対して高く設
定し、高誘電率膜１４中に結晶粒構造とアモルファス構
造が同時に形成される成長条件を用いることによって、
ＳｒＴｉＯ3の結晶相１５と結晶相１５の結晶粒界を覆
うアモルファス相１６とを混在させる。その一部の結晶
相１５はは下部電極１３に接している。
ｉ原料ガスの流量をＳｒ原料ガスの流量に対して高く設
定し、高誘電率膜１４中に結晶粒構造とアモルファス構
造が同時に形成される成長条件を用いることによって、
ＳｒＴｉＯ3の結晶相１５と結晶相１５の結晶粒界を覆
うアモルファス相１６とを混在させる。その一部の結晶
相１５はは下部電極１３に接している。
【００１８】さらに結晶相１５とアモルファス相１６と
が混在した高誘電率膜１４上に白金スパッタ等により上
部電極１７を形成する。一部の結晶相１５は上部電極１
７に接合している。
が混在した高誘電率膜１４上に白金スパッタ等により上
部電極１７を形成する。一部の結晶相１５は上部電極１
７に接合している。
【００１９】本実施例によれば、上下電極１３，１７に
電圧を印加した際に、高誘電率膜１４中に支配的な電流
リークの箇所となる結晶粒界はアモルファス相１６によ
り消滅されているため、リーク電流を小さく抑えること
ができる。
電圧を印加した際に、高誘電率膜１４中に支配的な電流
リークの箇所となる結晶粒界はアモルファス相１６によ
り消滅されているため、リーク電流を小さく抑えること
ができる。
【００２０】またアモルファス相１６は高誘電率膜１４
の個々の結晶粒を覆うものであり、その膜１４中で占め
る割合が小さく、しかも高誘電率膜１４の結晶相１５が
電極１３，１７間に誘電率を確保するため、膜全体の誘
電率の低下は招かない。
の個々の結晶粒を覆うものであり、その膜１４中で占め
る割合が小さく、しかも高誘電率膜１４の結晶相１５が
電極１３，１７間に誘電率を確保するため、膜全体の誘
電率の低下は招かない。
【００２１】（実施例２）図２は本発明の実施例２を示
す断面図である。
す断面図である。
【００２２】本実施例では、高誘電率膜１４中において
アモルファス相１６を電極１３，１７間に渡って柱状に
成長させるとともに、隣接するアモルファス相１６の間
で結晶相１５の結晶粒径を増加させて、結晶相１５を電
極１３，１７に直接接合させた構造となっている。この
際、基板温度を低くする、成長中に供給する原料の組成
比等を制御することにより、高誘電率膜全体に対し個々
の結晶粒径を増加させる。
アモルファス相１６を電極１３，１７間に渡って柱状に
成長させるとともに、隣接するアモルファス相１６の間
で結晶相１５の結晶粒径を増加させて、結晶相１５を電
極１３，１７に直接接合させた構造となっている。この
際、基板温度を低くする、成長中に供給する原料の組成
比等を制御することにより、高誘電率膜全体に対し個々
の結晶粒径を増加させる。
【００２３】本実施例によれば、結晶相１５が電極１
３，１７に直接接合しているため、電極１３，１７から
の電圧を結晶相１５の結晶粒に均一に印加でき、より高
い誘電率を得ることができる。
３，１７に直接接合しているため、電極１３，１７から
の電圧を結晶相１５の結晶粒に均一に印加でき、より高
い誘電率を得ることができる。
【００２４】尚、実施例では、シリコンウェハを対象と
したが、表面にのみシリコンが存在するＳＯＳ（Ｓｉｌ
ｉｃｏｎ ｏｎ Ｓａｐｐｈｉｒｅ）やＳＯＩ（Ｓｉｌ
ｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いても
よい。また電極１３，１７は白金に限らず、多結晶シリ
コン等でもよい。また高誘電率膜１４は、ＳｒＴｉＯ3
に限らず、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）やチタン酸ジルコ
ン酸鉛（ＰＺＴ）等を用いてもよい。
したが、表面にのみシリコンが存在するＳＯＳ（Ｓｉｌ
ｉｃｏｎ ｏｎ Ｓａｐｐｈｉｒｅ）やＳＯＩ（Ｓｉｌ
ｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いても
よい。また電極１３，１７は白金に限らず、多結晶シリ
コン等でもよい。また高誘電率膜１４は、ＳｒＴｉＯ3
に限らず、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）やチタン酸ジルコ
ン酸鉛（ＰＺＴ）等を用いてもよい。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、高
誘電膜の誘電率を高く維持したまま、リーク電流を少な
くすることができ、電荷の蓄積時間が長い高誘電率キャ
パシタを提供することができる。
誘電膜の誘電率を高く維持したまま、リーク電流を少な
くすることができ、電荷の蓄積時間が長い高誘電率キャ
パシタを提供することができる。
【図１】本発明の実施例１を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例２を示す断面図である。
１１ シリコン基板 １２ 熱酸化膜
Claims (5)
- 【請求項１】 対をなす電極間に高誘電率膜を有する高
誘電率膜キャパシタであって、 高誘電率膜は、結晶粒からなる多結晶構造のものであ
り、 結晶粒は、相互の結晶粒界の部分で高誘電率膜で被覆さ
れたものであることを特徴とする高誘電率膜キャパシ
タ。 - 【請求項２】 前記結晶粒を被覆した高誘電率膜は、ア
モルファス構造をもつ誘電率膜であることを特徴とする
請求項１に記載の高誘電率膜キャパシタ。 - 【請求項３】 前記高誘電率膜をなす一部の結晶粒は、
前記電極に接合したものであることを特徴とする請求項
１に記載の高誘電率膜キャパシタ。 - 【請求項４】 前記アモルファス構造の高誘電率膜は、
対をなす電極間に渡って柱状に設けられ、 隣接する柱状の高誘電率膜間には、多結晶構造の高誘電
率膜が設けられていることを特徴とする請求項１に記載
の高誘電率膜キャパシタ。 - 【請求項５】 前記多結晶構造の高誘電率膜は、対をな
す電極にそれぞれ接合したものであることを特徴とする
請求項１に記載の高誘電率膜キャパシタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7165539A JP2638579B2 (ja) | 1995-06-30 | 1995-06-30 | 高誘電率膜キャパシタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7165539A JP2638579B2 (ja) | 1995-06-30 | 1995-06-30 | 高誘電率膜キャパシタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0917949A JPH0917949A (ja) | 1997-01-17 |
| JP2638579B2 true JP2638579B2 (ja) | 1997-08-06 |
Family
ID=15814314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7165539A Expired - Fee Related JP2638579B2 (ja) | 1995-06-30 | 1995-06-30 | 高誘電率膜キャパシタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2638579B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11088240B2 (en) | 2018-10-17 | 2021-08-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Capacitor structure |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6255122B1 (en) * | 1999-04-27 | 2001-07-03 | International Business Machines Corporation | Amorphous dielectric capacitors on silicon |
| JP4563655B2 (ja) * | 2003-04-23 | 2010-10-13 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置及びその製造方法 |
| KR100755685B1 (ko) * | 2004-12-16 | 2007-09-05 | 삼성전자주식회사 | 박막 콘덴서 및 박막 콘덴서 제조 방법 |
| JP4524698B2 (ja) | 2006-10-26 | 2010-08-18 | エルピーダメモリ株式会社 | 容量素子を有する半導体装置及びその製造方法 |
| KR102623548B1 (ko) | 2018-09-19 | 2024-01-10 | 삼성전자주식회사 | 집적회로 장치 |
| CN117203729A (zh) * | 2021-04-28 | 2023-12-08 | 松下知识产权经营株式会社 | 电介质、电容器、电气电路、电路基板及设备 |
-
1995
- 1995-06-30 JP JP7165539A patent/JP2638579B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11088240B2 (en) | 2018-10-17 | 2021-08-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Capacitor structure |
| US11705483B2 (en) | 2018-10-17 | 2023-07-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Capacitor structure and semiconductor devices having the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0917949A (ja) | 1997-01-17 |
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