JPH0624222B2 - 薄膜コンデンサの製造方法 - Google Patents

薄膜コンデンサの製造方法

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JPH0624222B2
JPH0624222B2 JP1217918A JP21791889A JPH0624222B2 JP H0624222 B2 JPH0624222 B2 JP H0624222B2 JP 1217918 A JP1217918 A JP 1217918A JP 21791889 A JP21791889 A JP 21791889A JP H0624222 B2 JPH0624222 B2 JP H0624222B2
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正吾 松原
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、超小型電子回路に用いる薄膜コンデンサの製
造方法に関する。
(従来の技術) 集積回路技術の発達によって電子回路が、ますます小形
化しており、各種電子回路に必須の回路素子であるコン
デンサの小形化も一段と重要になっている。誘電体薄膜
を用いた薄膜コンデンサが、トランジスタ等の能動素子
と同一の基板上に形成されて利用されているが、能動素
子の小形化が急速に進む中で薄膜コンデンサの小形化は
遅れており、より一層の高集積化を阻む大きな要因とな
ってきている。これは、従来用いられている誘電体薄膜
材料がSiO2、Si3N4等のような誘電率がたかだか10以下
の材料に限られているためであり、薄膜コンデンサを小
形化するためには誘電率の大きな誘電体薄膜を開発する
ことが必要である。化学式ABO3で表されるペロブス
カイト型酸化物であるBaTiO3、SrTiO3、PbTiO3、PbZrO3
およびイルメナイト型酸化物LlNbO3あるいはBi4Ti3O12
等の強誘電体に属する酸化物は、上記の単一組成ならび
に相互の固溶体組成で、単結晶あるいはセラミックにお
いて100以上10000にも及ぶ誘電率を有することが知られ
ており、セラミック・コンデンサに広く用いられてい
る。これら材料の薄膜化は上述の薄膜コンデンサの小形
化に極めて有効であり、かなり以前から研究が行われて
いる。それらの中で比較的良好な特性が得られている例
としては、プロシーディング・オブ・アイ・イー・イー
・イー(Proceedings of thw IEEE)第59巻10号1440-1447
頁に所載の論文があり、スパッタリングによる成膜およ
び熱処理を行ったBaTiO3薄膜で16(室温で作成)から1900
(1200℃熱処理)の誘電率が得られている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記のような従来作製されているBaTiO3
等の高誘電率薄膜は、高誘電率薄膜作成時に高温を必要
とするためにいずれも白金、パラジウム、金などの貴金
属材料からなる下部電極の上に作製されたものである。
このような貴金属材料の電極は、現在そのほとんどがシ
リコン基板を用いて作製されている各種の集積回路には
適合せず、したがって上記の従来技術による高誘電率薄
膜を集積回路に適用することは不可能である。上記貴金
属材料が集積回路に適合しない理由としては、それらが
不純物となってシリコン・トランジスタの動作不良を引
起こすこと、ならびにそれら貴金属の微細加工技術が確
立されていないこと等があげられる。
シリコン集積回路に広く用いられている電極材料は多結
晶シリコンあるいはシリコン基板自体の一部に不純物を
高濃度にドーピングした低抵抗シリコン層である。以下
これらを総してシリコン電極と呼ぶ。シリコン電極は微
細加工技術が確立されており、すでに広く用いられてい
るため、シリコン電極上に良好な高誘導率薄膜が形成で
きれば、集積回路用コンデンサへの利用が可能となる。
しかしながら、従来技術では、例えばIBM・ジャーナル・
オブ・リサーチ・アンド・ディベロップメント(IBM Journa
l of Research and Development)1969年11月号686-695
頁に所載のSrTiO3膜に関する論文において、その687-68
8頁の記載に、シリコン上に高誘電率材料の薄膜を形成
する場合には約100Åの二酸化シリコン(SiO2)に等価な
層が界面に形成されてしまうと報告されている。この界
面層は誘電率が低い層であるため、結果としてシリコン
上に形成した高誘電率薄膜の実効的な誘電率は大きく低
下してしまい、高誘電率材料が用いる利点がほとんど損
なわれていた。同様の報告の他の例としては、ジャーナ
ル・オブ・バキュームサイエンス・アンド・テクノロジー(J
ournal of Vacuum Science and Technology)第16巻2 号
315-318頁に所載のBaTiO3に関する論文において、316頁
の記載にみることができる。
本発明はBaTiO3、SrTiO3に代表される強誘電体に属する
高誘電率材料の薄膜をシリコン電極上に形成する場合に
おいて、界面に生成する低誘電率の層の影響を極めて小
さくすることを可能とし、これをもって集積回路に適用
可能な小形の薄膜コンデンサを実現さることを目的とし
ている。
(課題を解決するための手段) 上記問題点を解決するために本発明の薄膜コンデンサの
製造方法は、シリコンからなる下部電極上にBaTiO
3、SrTiO3、PbTiO3、PbZrO3、LiNb
3、Bi4Ti312から選ばれた一つの組成、あるい
は固溶体からなる高誘電率誘電体薄膜300℃以上500℃以
下の基板温度で作製し、その後550℃以上650℃以下の温
度で熱処理を施し、しかる後に上部電極を形成すること
によって作成することを特徴として構成される。
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
(実施例) 不純物としてリン(P)を高濃度にドーピングして形成し
た低抵抗層を表面に有するシリコン基板上に、RFマグ
ネトロン・スパッタ法によって50〜500nmのSrTiO3薄膜を
作製した。作製する際の基板温度を変化させると共に、
種々の温度で熱処理を行った。上部電極としてアルミニ
ウム(Al)を形成して実効誘電率とリーク電流の評価を行
った。
第1図は種々の基板温度で作製したSrTiO3薄膜の、熱処
理を施さない状態で評価した実効誘電率と膜厚の関係を
示す。曲線1は基板温度400℃で作成した膜について、曲
線2は同600℃で作製した膜について、曲線3は同700℃で
作成した膜についてのデータを示す。いずれの膜におい
ても実効誘電率の膜厚依存性が顕著であり、すでに説明
した従来技術と同様に界面に低い誘電率の層が依存する
ことが明らかである。特に膜厚の小さい領域で界面低誘
電率層の影響が大きい。また、基板温度700℃では全体
的に実効誘電率の低下が著しく、高温における界面の著
しい反応を示唆している。
第2図は300℃〜600℃の基板温度で作製したSrTiO3薄膜
を熱処理した後の、実効誘電率と膜厚の関係を示す。曲
線1は熱処理温度550℃〜650℃の場合について、曲線2は
同700℃〜800℃の場合についてのデータを示す。第1図
と比較すると明らかなように550℃〜650℃での熱処理に
よって特に膜厚の小さい領域での実効誘電率が増大す
る。曲線2のデータからわかるように、さらに高い熱処
理温度では再び実効誘電率が低下する。以上の結果は、
550〜650℃の熱処理で界面の低誘電率層の結晶化が生じ
て実効誘電率の増大をもたらすが、700℃以上の熱処理
では界面の反応が顕著となるために実効誘電率が低下す
るものと解釈される。なお、550℃以下の熱処理温度で
は曲線2と同等以下の実施誘電率であった。
第3図は550〜650℃で熱処理した膜厚100nmの膜につい
て、10Vの電圧を印加した時のリーク電流と作製時の基
板温度との関係を示したものである。300℃以下の基板
温度で作製した膜では熱処理時に大きな歪みが発生し、
ひどい場合にはクラックを生じるためにリーク電流が大
きくなる。一方、500℃以上の基板温度で作製した膜で
は作製時におけるシリコンとの反応によりリーク電流が
大きいものと解釈される。第3図から、300〜500℃の基
板温度で作製した膜においてのみ、実用レベルのリーク
電流(10-9A/cm2以下)に抑えることができることがわか
る。
以上のデータを総合的に見ることにより、実用的に意味
ある薄厚である100nm付近において実用的に価値ある値
として100以上の高い実効誘電率と同時に低いリーク電
流を達成する作製方法として、300℃以上500℃以下の基
板温度で成膜した後に550℃以上650℃以下の温度で熱処
理を施すという本発明がなされたものである。
以上はSrTiO3薄膜について説明したが、この他にBaTi
O3、PbTiO3、PbZrO3、LiNbO3、Bi4Ti3O12および固溶体
(Ba、Sr)TiO3、(Ba、Pb)TiO3、Pb(Zr、Ti)O3について同
様の作製、評価を行った結果、SrTiO3の場合と同様の作
製方法において最も高い実効誘電率と低いリーク電流が
得られることが確認された。すなわち本発明による薄膜
コンデンサの製造方法は、上記のような強誘電体に属す
る高誘電率酸化物の広い範囲の材料について有効であ
る。なお、本実施例では薄膜の作製方法としてRFマグネ
トロン・スパッタ法を用いたが、本発明はスパッタ法、
イオンビームスパッタ法、蒸着法などの物理的気相成長
法のすべての手法が適用できることは言うまでもない。
(発明の効果) 以上説明したように本発明によれば、シリコンからなる
下部電極の上に実効誘電率が高くリーク電流の小さい高
誘電率電体薄膜か作製でき、したがって集積回路に適し
た小形の薄膜コンデンサの製造が可能となり、一層の高
集積化に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は熱処理を施す前のSrTiO3膜の実効誘電率と膜厚
の関係を示す図、第2図は300〜600℃の基板温度で作製
したSrTiO3膜の熱処理後の実効誘電率と膜厚の関係を示
す図、第3図は550〜650℃で熱処理を施したSrTiO3膜に
ついて、作製時の基板温度とリーク電流の関係を示す
図。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上にシリコンからなる下部電極、高誘
    電率誘電体薄膜、上部電極を積層形成する工程を有する
    薄膜コンデンサの製造方法において、該高誘電率誘電体
    薄膜は、BaTiO3、SrTiO3、PbTiO3、P
    bZrO3、LiNbO3、Bi4Ti312から選ばれた
    一つの組成、あるいは固溶体からなり、該下部電極の上
    に300℃以上500℃以下の基板温度で作成した後5
    50℃以上650℃以下の温度で熱処理を施し、しかる
    後に上部電極を形成することを特徴とする薄膜コンデン
    サの製造方法。
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DE69205063T2 (de) * 1991-05-16 1996-02-29 Nippon Electric Co Dünnschichtkondensator.
JPH06349218A (ja) * 1993-04-12 1994-12-22 Sony Corp 光磁気ディスク装置
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