JPH08162617A - 薄膜キャパシタ及びその製造方法 - Google Patents
薄膜キャパシタ及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH08162617A JPH08162617A JP6298679A JP29867994A JPH08162617A JP H08162617 A JPH08162617 A JP H08162617A JP 6298679 A JP6298679 A JP 6298679A JP 29867994 A JP29867994 A JP 29867994A JP H08162617 A JPH08162617 A JP H08162617A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- oxide dielectric
- oxygen
- lower electrode
- dielectric layer
- 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
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 27
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000002950 deficient Effects 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 238000002230 thermal chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 5
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 abstract description 4
- 238000010030 laminating Methods 0.000 abstract 1
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 14
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 229910004356 Ti Raw Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002926 oxygen Chemical class 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
誘電率が高くリーク電流を低くすること。 【構成】 下部電極であるRuO2 上に酸素が欠乏した
酸化物誘電体層を設け、この上に酸化物誘電体薄膜を積
層する。 【効果】 RuO2 を下部電極に用いた場合においても
誘電率が高くリーク電流の低い薄膜キャパシタが得れ
る。
Description
の製造方法に関するものである。
用の容量絶縁膜として、高誘電率、絶縁性、化学的安定
性に優れたSrTiO3 、(Ba,Sr)TiO3 、
(Pb,Zr)TiO3 等の酸化物強誘電体薄膜の開発
が行われている。
ブミクロンオーダーでの加工が可能な下部電極材料の検
討も重要な課題となっている。
有し、加えてO2 +CF4 プラズマによるドライエッチ
ングが可能であり微細加工に適している(例えば、エス
・サイトら、ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプラ
イド・フィジクス、31巻、135頁、1992年
(S.Saito et al.,Jan.J.App
l.Phys.31,135,(1992)を参照)。
化物誘電体薄膜((Ba,Sr)TiO3 )をスパッタ
法により形成した検討も行われている(例えば、ケー・
タケムラら、アプライド・フィジクス・レターズ、64
巻、2967頁、1994年(K.Takemura
et al., Applied PhysicsLe
tters. 64,2967−2969,(199
4)を参照)。
ッタ法、CVD法、sol−gel等の方法があるが、
特にCVD法はステップカバレジに優れ、スタック状電
極上に均一に成膜することが可能である。また、通常の
熱CVD法では成膜温度として600℃程度以上の高温
が必要であるが、O2 をECRプラズマにより励起した
ECR−CVD法では450℃の低温成膜が可能であ
り、実際のLSIプロセスへの適用が有力視されている
(例えば、山口ら、第41回応用物理学関係連合講演会
予稿集、410頁、1994年を参照)。
2 上に酸化物誘電体薄膜を積層する場合、酸化物誘電体
薄膜中にRuの混入が生じる。RuO2 はO2 と反応し
揮発性の高いRuO4 を形成するため、特にECR−C
VDのような多量の活性酸素を用いて酸化物誘電体薄膜
を積層する場合、成膜初期にRuO4 が発生し結果とし
てRuが酸化物誘電体薄膜中に取り込まれてしまう。R
uが酸化物誘電体薄膜中に混入すると誘電特性、リーク
電流特性が著しく悪化する。
上に酸化物誘電体層を積層する場合に、酸化物誘電体薄
膜中へのRuの混入を抑制することにある。
極上に設けた酸素が欠乏した酸化物誘電体層と、該酸化
物誘電体層の上に積層した酸化物誘電体薄膜とを含むこ
とを特徴とする薄膜キャパシタが得られる。
i基板上に設けたバリア層と、該バリア層上に設けた下
部電極と、該下部電極上に設けた酸素が欠乏した酸化物
誘電体層と、該酸化物誘電体層上に設けた酸化物誘電体
薄膜と、該酸化物誘電体薄膜上に設けた上部電極とを有
していることを特徴とする薄膜キャパシタが得られる。
分圧の低い熱CVD法により酸素が欠乏した薄い酸化物
誘電体層を形成した後、上部電極を形成することを特徴
とする薄膜キャパシタの製造方法が得られる。
物誘電体層によりRuO2 の表面が安定化されるため、
以降RuO2 とO2 の反応により生じるRuO4 の生成
が抑制される。
侵入が抑制される。結果として、RuO2 を下部電極に
用いた場合においても誘電率が高くリーク電流の低い薄
膜キャパシタが得れる。
方法の一実施例について、図面を参照しながら説明す
る。図1は本発明の実施例に関わる薄膜キャパシタの断
面図である。
板5と、Si基板5上に設けたバリア層(TiN)4
と、バリア層4上に設けた下部電極(RuO2 )2と、
下部電極(RuO2 )2上に設けた酸素が欠乏した酸化
物誘電体層(SrTiO3 )1と、この酸化物誘電体層
1上に設けた酸化物誘電体薄膜((Ba,Sr)TiO
3 )3と、を酸化物誘電体薄膜((Ba,Sr)TiO
3 )3上に設けた上部電極(Au)6とを有している。
4を50nm、RuO2 3を200nm積層する。Ru
O2 2はキャパシタの下部電極、TiN4はSiとRu
O22との反応を防ぐバリア層である。
600℃に加熱する。はじめに、O2 とRuO2 2との
反応を抑制するため、酸素分圧の低い(4.5Pa)熱
CVD法によりSrTiO3 1を5〜10nm積層す
る。成膜原料は、Sr(DPM)2 、Ti(i−OC3
H7 )4 、O2 で、キャリアガスはArである。原料温
度及び流量はSr(DPM)2 190℃、70scc
m、Ti(i−OC3 H7)4 20℃、70sccm、
O2 、70sccmである。堆積速度は0.8nm/m
inである。酸素分圧が低いため成膜されたSrTiO
3 1中の酸素量は化学量論的組成よりも30%程度低
い。
O3 )1の形成の方法としては、化学量論的組成のSr
TiO3 1が得られる酸素分圧(37.5Pa)熱CV
DでSrTiO3 1を成膜した後、膜中のO濃度を減少
させるため約5minのO2プラズマ照射(O2 流量7
0sccm、プラズマパワー600W)を行うことでも
同様な効果が得られる。続いてこの酸素が欠乏したSr
TiO3 1の上にElectron Cyclotro
n Resonance(ECR)−CVD法により成
膜温度450℃で(Ba,Sr)TiO3 3を50nm
積層する。ECRではO2 プラズマを用いて成膜してい
る。Ba原料はBa(DPM)2 、SrとTiの原料は
上記熱CVD法の場合と同じである。
0℃、70sccm、Sr(DPM)2 190℃、70
sccm、Ti(i−OC3 H7 )4 20℃、70sc
cm、O2 70sccmで、ECRプラズマパワーは6
00Wである。堆積速度は1nm/minである。成膜
室圧力は1Paである。
パッタ法によりAu6を300nm形成する。RuO2
2とAu6を電極として薄膜キャパシタの誘電率、リー
ク電流密度を測定したところ、それぞれ300、1×1
0-8cm/cm2 (1V印加時)という良好な結果が得
られた。
D法で成膜されたSrTiO3 1で覆われているため、
以降は活性酸素を用いるECR−CVD法による成膜を
行ってもRuO4 の生成が抑えられる。
へRuの混入は抑制される。RuO2 2表面のSrTi
O3 1は膜厚が薄くさらに酸素が欠乏しているため導電
性を示し、この上に誘電体である(Ba,Sr)TiO
3 3を積層しても全体の誘電率を下げることはない。
法によれば、RuO2 上に酸素欠乏層を設け、この上に
酸化物誘電体薄膜を積層することにより、この酸化物誘
電体薄膜中へのRuの混入が抑制され、下部電極にRu
O2 を用いた場合においても高誘電率でリーク電流の低
い薄膜キャパシタ及びその製造方法が得られる。
図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 下部電極上に設けた酸素が欠乏した酸化
物誘電体層と、該酸化物誘電体層上に積層した酸化物誘
電体薄膜とを含むことを特徴とする薄膜キャパシタ。 - 【請求項2】 Si基板と、該Si基板上に設けたバリ
ア層と、該バリア層上に設けた下部電極と、該下部電極
上に設けた酸素が欠乏した酸化物誘電体層と、該酸化物
誘電体層上に設けた酸化物誘電体薄膜と、該酸化物誘電
体薄膜上に設けた上部電極とを有していることを特徴と
する薄膜キャパシタ。 - 【請求項3】 薄膜キャパシタの製造方法において、下
部電極上に酸素分圧の低い熱CVD法により酸素が欠乏
した薄い酸化物誘電体層を形成した後、上部電極を形成
することを特徴とする薄膜キャパシタの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6298679A JP2735094B2 (ja) | 1994-12-01 | 1994-12-01 | 薄膜キャパシタ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6298679A JP2735094B2 (ja) | 1994-12-01 | 1994-12-01 | 薄膜キャパシタ及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08162617A true JPH08162617A (ja) | 1996-06-21 |
| JP2735094B2 JP2735094B2 (ja) | 1998-04-02 |
Family
ID=17862879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6298679A Expired - Lifetime JP2735094B2 (ja) | 1994-12-01 | 1994-12-01 | 薄膜キャパシタ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2735094B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998006131A1 (fr) * | 1996-08-07 | 1998-02-12 | Hitachi, Ltd. | Composant a semi-conducteur et son procede de fabrication |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0621341A (ja) * | 1992-04-29 | 1994-01-28 | Motorola Inc | ルテニウム酸塩電極を有するコンデンサ |
| JPH0668529A (ja) * | 1992-04-13 | 1994-03-11 | Sharp Corp | 強誘電性素子のための多層電極 |
-
1994
- 1994-12-01 JP JP6298679A patent/JP2735094B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0668529A (ja) * | 1992-04-13 | 1994-03-11 | Sharp Corp | 強誘電性素子のための多層電極 |
| JPH0621341A (ja) * | 1992-04-29 | 1994-01-28 | Motorola Inc | ルテニウム酸塩電極を有するコンデンサ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998006131A1 (fr) * | 1996-08-07 | 1998-02-12 | Hitachi, Ltd. | Composant a semi-conducteur et son procede de fabrication |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2735094B2 (ja) | 1998-04-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6365519B2 (en) | Batch processing for semiconductor wafers to form aluminum nitride and titanium aluminum nitride | |
| US6120846A (en) | Method for the selective deposition of bismuth based ferroelectric thin films by chemical vapor deposition | |
| JP3092659B2 (ja) | 薄膜キャパシタ及びその製造方法 | |
| US6323057B1 (en) | Method of producing a thin-film capacitor | |
| TW200827479A (en) | Atomic layer deposited barium strontium titanium oxide films | |
| JP3024747B2 (ja) | 半導体メモリの製造方法 | |
| JP2001007299A (ja) | 多層状電極の鉛ゲルマネート強誘電体構造およびその堆積方法 | |
| KR100318457B1 (ko) | 플라즈마를이용한강유전체박막형성방법 | |
| JPH09251983A (ja) | ドライエッチング方法 | |
| US20050287735A1 (en) | Semiconductor storage device and method of manufacturing the same | |
| JP2924753B2 (ja) | 薄膜キャパシタの製造方法 | |
| JPH10340893A (ja) | 電子薄膜材料のエッチング方法 | |
| US6812510B2 (en) | Ferroelectric capacitor, process for manufacturing thereof and ferroelectric memory | |
| US20030047532A1 (en) | Method of etching ferroelectric layers | |
| JP2770856B2 (ja) | 高誘電率酸化物薄膜の形成方法 | |
| JPH09142844A (ja) | 酸化ビスマスの生成方法、酸化物膜の形成方法、及び半導体素子のキャパシタ構造の作製方法 | |
| JP2000223666A (ja) | 半導体メモリ素子の製造方法 | |
| US6790678B2 (en) | Method for forming capacitor of ferroelectric random access memory | |
| JP3381969B2 (ja) | 強誘電体薄膜作製方法 | |
| JP2001036042A (ja) | 誘電体素子とその製造方法及び半導体装置 | |
| JP2735094B2 (ja) | 薄膜キャパシタ及びその製造方法 | |
| JP2001077309A (ja) | キャパシタ及びその製造方法 | |
| US6417012B1 (en) | Method of forming ferroelectric capacitor in semiconductor device | |
| JP3014014B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JP2000091531A (ja) | 薄膜キャパシタ及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19971203 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080109 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090109 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100109 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110109 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110109 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120109 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130109 Year of fee payment: 15 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130109 Year of fee payment: 15 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |