JPS5911663A - 半導体装置用キヤパシタの製造方法 - Google Patents
半導体装置用キヤパシタの製造方法Info
- Publication number
- JPS5911663A JPS5911663A JP57120896A JP12089682A JPS5911663A JP S5911663 A JPS5911663 A JP S5911663A JP 57120896 A JP57120896 A JP 57120896A JP 12089682 A JP12089682 A JP 12089682A JP S5911663 A JPS5911663 A JP S5911663A
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- oxide film
- tantalum oxide
- film
- capacitor
- tantalum
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- Pending
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D84/00—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
Landscapes
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体装置用キャパシタの製造方法に関する。
従来、半導体装置用キャパシタには、金属あるいは半導
体へ絶縁層全付着し、さらに金属等の電極を被着した構
造のものが用いられてきた。絶縁膜としては２酸化シリ
コン（８ｉ０ｚ）、アルミナ（Ａ［２０３）、窒化シリ
コン（８ｉ３Ｎ４）等の膜が用いられて来た。実装密度
の増加が望まれているためにこれらの絶縁膜よりも大き
な誘電率をもち、かつ極端に薄い誘電体膜が要求されて
来た。、１９８１年春季応用物理学会学術講演会講演予
稿集第５８８頁にタンタル酸化物の誘電体を有する薄膜
キャパシタの形成方法が示されている。上記の方法では
、・第１のキャパシタ電極となるシリコン基板上にタン
タル薄膜がＲ−Ｆスパ、りで被着される。このタンタル
薄膜を有するシリコン基板はそれから５２５”ｏＬｖｅ
素雰囲素中囲気中理される。タンタルはすべてＱンタル
酸化物に変換される。第２のキャパシタ電極がタンタル
酸化物の膜の上に付着される。
体へ絶縁層全付着し、さらに金属等の電極を被着した構
造のものが用いられてきた。絶縁膜としては２酸化シリ
コン（８ｉ０ｚ）、アルミナ（Ａ［２０３）、窒化シリ
コン（８ｉ３Ｎ４）等の膜が用いられて来た。実装密度
の増加が望まれているためにこれらの絶縁膜よりも大き
な誘電率をもち、かつ極端に薄い誘電体膜が要求されて
来た。、１９８１年春季応用物理学会学術講演会講演予
稿集第５８８頁にタンタル酸化物の誘電体を有する薄膜
キャパシタの形成方法が示されている。上記の方法では
、・第１のキャパシタ電極となるシリコン基板上にタン
タル薄膜がＲ−Ｆスパ、りで被着される。このタンタル
薄膜を有するシリコン基板はそれから５２５”ｏＬｖｅ
素雰囲素中囲気中理される。タンタルはすべてＱンタル
酸化物に変換される。第２のキャパシタ電極がタンタル
酸化物の膜の上に付着される。
上記の方法において不利な点は、このキャパシタはリー
ク電流が大きいことである。
ク電流が大きいことである。
上記方法に於いてタンタル薄膜を５２５°０の酸素雰囲
気中で熱処理してタンタル酸化物に変換した後さらに１
０００°Ｃの酸素雰囲気中で熱処理するとタンタル酸化
膜とシリコン基板の間に薄いシリコン酸化膜が形成され
そのためにリーク電流が減少することが・ホペられでい
る。しかしながら新たにタンタル酸化膜とシリコン基板
の界面に形成されるシリコン酸化膜は誘電率が小さいた
めにタンタル酸化膜のみの場合とくらべると全体の容量
が低下してしまうという欠点があった。
気中で熱処理してタンタル酸化物に変換した後さらに１
０００°Ｃの酸素雰囲気中で熱処理するとタンタル酸化
膜とシリコン基板の間に薄いシリコン酸化膜が形成され
そのためにリーク電流が減少することが・ホペられでい
る。しかしながら新たにタンタル酸化膜とシリコン基板
の界面に形成されるシリコン酸化膜は誘電率が小さいた
めにタンタル酸化膜のみの場合とくらべると全体の容量
が低下してしまうという欠点があった。
本発明はタンタル酸化膜とシリコン基板の間に超薄屋化
シリコン膜を形成することによりタンタル酸化膜とシリ
コン基板が直接的に相互反応することを阻止してかつタ
ンタル酸化膜のリーク電流を減少させさらにタンタル酸
化膜中に♀素含有濃度全その膜厚方向に対してタンタル
酸化膜と超薄窒化シリコン膜界面で大きくタンタル酸化
膜表面に向って漸次減少し再び漸次増加してタンタル酸
化膜表面に至る窒素濃度勾配をもたせてタンタル酸化膜
と超薄窒化シリコン膜界面での応力を減少させることに
よシタンタル酸化膜のリーク電流を減少させ、さらにま
たシリコン酸化膜よりも誘電率の大きな窒化シリコン膜
を使うことによって全体の容量低下も少なくして上記の
欠点を解消した半導体装置用キャパシタの製造方法全提
供するものである。
シリコン膜を形成することによりタンタル酸化膜とシリ
コン基板が直接的に相互反応することを阻止してかつタ
ンタル酸化膜のリーク電流を減少させさらにタンタル酸
化膜中に♀素含有濃度全その膜厚方向に対してタンタル
酸化膜と超薄窒化シリコン膜界面で大きくタンタル酸化
膜表面に向って漸次減少し再び漸次増加してタンタル酸
化膜表面に至る窒素濃度勾配をもたせてタンタル酸化膜
と超薄窒化シリコン膜界面での応力を減少させることに
よシタンタル酸化膜のリーク電流を減少させ、さらにま
たシリコン酸化膜よりも誘電率の大きな窒化シリコン膜
を使うことによって全体の容量低下も少なくして上記の
欠点を解消した半導体装置用キャパシタの製造方法全提
供するものである。
以下本発明を第１図乃至第６図を参照しながら実施例に
ついて説明する。
ついて説明する。
まず第１図に示すように３０・ｃｍＯ比抵抗のＮ型シリ
コン半導体基板１を用い、１００％（ＮＨ３）ガス中で
、１２００’０．１時間加熱して第２図に示すようにシ
リコン半導体基板１の表面約３０八〇′厚みの部分を超
薄窒化シリコン膜２に変換する。
コン半導体基板１を用い、１００％（ＮＨ３）ガス中で
、１２００’０．１時間加熱して第２図に示すようにシ
リコン半導体基板１の表面約３０八〇′厚みの部分を超
薄窒化シリコン膜２に変換する。
次に第３図に示すように超薄窒化シリコン膜２の上にス
バ、り法で３０ＯＮの厚さのタンタル膜３全被着する。
バ、り法で３０ＯＮの厚さのタンタル膜３全被着する。
この２層膜を有する基板はそれから５２５℃のドライ酸
素雰囲気中で３０分熱処理して、第４図に示すように３
０ＯＡの厚さのタンクル膜全すべてタンタル酸化膜４に
変換する。この時、タンタル酸化膜とシリコン半導体基
板間にあるちみつな超薄窒化シリコンＢＫ２のためにタ
ンタル酸化膜４とシリコン半導体基板１との間の直接的
な相互作用は阻止されて導電性をもつタンタルシリサイ
ドの形成を防ぐことができてタンタル酸化膜のリーク電
流を減少させることができる。次に上記構造体を１００
％（ＮＨａ）ガス中で、１１００°Ｃ１２時間熱処理す
るとタンタル酸化膜の粒界を介した増速拡散等によりタ
ンタル酸化膜４中の窒素含有濃度を膜厚方向に対してタ
ンタル酸化膜４と超薄窒化シリコン膜２の界面５で大き
くタンタル酸化膜表面６に向って漸次減少し再び漸次増
加してタンタル酸化膜表面６に至る窒素濃度勾配ができ
る。その結果第５図に示すようにタンタル酸化膜と超薄
窒化シリコン膜との界面５の近傍及びタンタル酸化膜６
の近傍に窒素含有濃度の高いタンタル酸化膜層７及び７
′がそれぞれ形成され、その中間には窒素含有濃度の小
さいタンタル酸化膜層８が形成される。この窒素含有濃
度の高いタンタル酸化膜層７は窒素を含まないタンタル
酸化膜４と超薄窒化シリコン膜２との中間の熱膨張率を
持つ念めにタンタル酸化膜４と超範窒化シリコン膜２と
の熱膨張率の違いに起因する応力を緩和する緩衝層とし
て働らく。このためにタンタル酸化膜中のリーク電流を
減少させることが出来る。
素雰囲気中で３０分熱処理して、第４図に示すように３
０ＯＡの厚さのタンクル膜全すべてタンタル酸化膜４に
変換する。この時、タンタル酸化膜とシリコン半導体基
板間にあるちみつな超薄窒化シリコンＢＫ２のためにタ
ンタル酸化膜４とシリコン半導体基板１との間の直接的
な相互作用は阻止されて導電性をもつタンタルシリサイ
ドの形成を防ぐことができてタンタル酸化膜のリーク電
流を減少させることができる。次に上記構造体を１００
％（ＮＨａ）ガス中で、１１００°Ｃ１２時間熱処理す
るとタンタル酸化膜の粒界を介した増速拡散等によりタ
ンタル酸化膜４中の窒素含有濃度を膜厚方向に対してタ
ンタル酸化膜４と超薄窒化シリコン膜２の界面５で大き
くタンタル酸化膜表面６に向って漸次減少し再び漸次増
加してタンタル酸化膜表面６に至る窒素濃度勾配ができ
る。その結果第５図に示すようにタンタル酸化膜と超薄
窒化シリコン膜との界面５の近傍及びタンタル酸化膜６
の近傍に窒素含有濃度の高いタンタル酸化膜層７及び７
′がそれぞれ形成され、その中間には窒素含有濃度の小
さいタンタル酸化膜層８が形成される。この窒素含有濃
度の高いタンタル酸化膜層７は窒素を含まないタンタル
酸化膜４と超薄窒化シリコン膜２との中間の熱膨張率を
持つ念めにタンタル酸化膜４と超範窒化シリコン膜２と
の熱膨張率の違いに起因する応力を緩和する緩衝層とし
て働らく。このためにタンタル酸化膜中のリーク電流を
減少させることが出来る。
窒素含有濃度の高いタンタル酸化膜層７及び７′はいず
れもリーク電流を減少させるために効果があるが、タン
タル酸化膜中の窒素含有濃度が増加すると、タンタル酸
化膜の誘電率が小さくなるので、本発明の目的のために
は窒素含有濃度の高いタンタル酸化膜層７の窒素含有濃
度を太きくし、窒素含有濃度の高いタンタル液化膜層７
′の窒素含有濃度は出来る限り小さくすることが望まし
い。。
れもリーク電流を減少させるために効果があるが、タン
タル酸化膜中の窒素含有濃度が増加すると、タンタル酸
化膜の誘電率が小さくなるので、本発明の目的のために
は窒素含有濃度の高いタンタル酸化膜層７の窒素含有濃
度を太きくし、窒素含有濃度の高いタンタル液化膜層７
′の窒素含有濃度は出来る限り小さくすることが望まし
い。。
かかる絶縁膜２，７，８．７’上に第６図に示すように
１μｍ厚さのアルミニウムを被着しパタニングして電極
９を作る。次に４００℃のＮ２雰囲気中で１０分間熱処
理を行ないキャパシタとする。
１μｍ厚さのアルミニウムを被着しパタニングして電極
９を作る。次に４００℃のＮ２雰囲気中で１０分間熱処
理を行ないキャパシタとする。
上記の方法で作製したキャパシタはタンタル酸化膜とシ
リコン半導体基板の間に超薄窒化シリコン膜があるため
に従来タンタル酸化膜のみの場合問題となっていたリー
ク電流を減少させることができる。さらにタンタル酸化
膜中のタンタル酸化膜と超薄窒化シリコン膜界面近傍に
窒素含有濃度の高いタンタル酸化膜層があるためにタン
タル酸化膜と超薄窒化シリコン膜との界面での応力を緩
和させてリーク電流全滅らすことができる。またタンタ
ル酸化膜とシリコン半導体基板との間に酸素雰囲気中で
熱処理することによって２酸化シリコン膜を形成してリ
ーク電流全減少させる公知の方法は、熱処理時間に増す
とそれにともなって２酸化シリコン膜厚が増加しそのた
め全体の容量値が時間と共に減少する。さらに高温で熱
処理すると薄い２酸化ンリコン膜ではタンタルシリサイ
ドの形成を防ぐことが出来ないという欠点があるが本発
明の方法はちみつな超薄窒化シリコン膜を使っているの
で熱処理時間を長くしても容量値は変化せず、タンタル
シリサイドの形成も防ぐことが出来てリーク電流の少な
いキャパシタが得られる。
リコン半導体基板の間に超薄窒化シリコン膜があるため
に従来タンタル酸化膜のみの場合問題となっていたリー
ク電流を減少させることができる。さらにタンタル酸化
膜中のタンタル酸化膜と超薄窒化シリコン膜界面近傍に
窒素含有濃度の高いタンタル酸化膜層があるためにタン
タル酸化膜と超薄窒化シリコン膜との界面での応力を緩
和させてリーク電流全滅らすことができる。またタンタ
ル酸化膜とシリコン半導体基板との間に酸素雰囲気中で
熱処理することによって２酸化シリコン膜を形成してリ
ーク電流全減少させる公知の方法は、熱処理時間に増す
とそれにともなって２酸化シリコン膜厚が増加しそのた
め全体の容量値が時間と共に減少する。さらに高温で熱
処理すると薄い２酸化ンリコン膜ではタンタルシリサイ
ドの形成を防ぐことが出来ないという欠点があるが本発
明の方法はちみつな超薄窒化シリコン膜を使っているの
で熱処理時間を長くしても容量値は変化せず、タンタル
シリサイドの形成も防ぐことが出来てリーク電流の少な
いキャパシタが得られる。
以上詳細に説明したように本発明はタンタル酸化膜とシ
リコン半導体基板の界面に超薄窒化シリコン膜を形成し
、その後タンタル酸化膜と超薄窒化シリコン膜界面近傍
及びタンタル酸化膜表面近傍のタンタル酸化膜全窒素含
有濃度の高いタンタル酸化膜層に変換することによって
容量密度が太きくしかもリーク電流の小さいキャパシタ
が得られる。
リコン半導体基板の界面に超薄窒化シリコン膜を形成し
、その後タンタル酸化膜と超薄窒化シリコン膜界面近傍
及びタンタル酸化膜表面近傍のタンタル酸化膜全窒素含
有濃度の高いタンタル酸化膜層に変換することによって
容量密度が太きくしかもリーク電流の小さいキャパシタ
が得られる。
第１図乃至第６図は各々本発明に係るキャパシタの製造
工程を工程順に説明する断面図、である。 なお図において、 １・・・・・・シリコン半導体基板、２・・・ 超薄窒
化シリコン膜、３・・・・・・タンタル膜、４・・・・
・・タンタル酸化膜％ ５・・・・・・タンタル酸化膜
と超薄窒化シリコン膜との界面、６・・・・・・タンタ
ル酸化膜表面、７及び７′・・・・・・窒素含有濃度の
高いタンタル酸化膜層、８・・・・・・窒素含有濃度の
低いタンタル酸化膜層、９□□−射 □□□□□□−□□□ □□□メ／□園で−・ 一一一一一一番イ □□□□□□ぢ汁 □ ２８３− 一ノ 箒Ｉ 図 ２ ／４ ７７′ ／３ 一／ ７７′ ＝≦ 茅乙図 −／
工程を工程順に説明する断面図、である。 なお図において、 １・・・・・・シリコン半導体基板、２・・・ 超薄窒
化シリコン膜、３・・・・・・タンタル膜、４・・・・
・・タンタル酸化膜％ ５・・・・・・タンタル酸化膜
と超薄窒化シリコン膜との界面、６・・・・・・タンタ
ル酸化膜表面、７及び７′・・・・・・窒素含有濃度の
高いタンタル酸化膜層、８・・・・・・窒素含有濃度の
低いタンタル酸化膜層、９□□−射 □□□□□□−□□□ □□□メ／□園で−・ 一一一一一一番イ □□□□□□ぢ汁 □ ２８３− 一ノ 箒Ｉ 図 ２ ／４ ７７′ ／３ 一／ ７７′ ＝≦ 茅乙図 −／
Claims (1)
- キャパシタの第１電極となるシリコン基板を窒素を構成
原子としてふくむ雰囲気中で熱処理して該シリコン基板
の表面部に超薄窒化シリコン膜全形成し、上記超薄窒化
シリコン膜表面にタンタルを被着し、上記構造体全酸素
雰囲気中で熱処理し上記タンタルをすべてタンタル酸化
膜に変換した後、上記構造体をアンモニア雰囲気中で熱
処理し、上記のタンタル酸化膜中の望素含有濃度をその
膜厚方向に対しタンタル酸化膜と超薄窒化シ１ノコン膜
界面で大きくタンタル１設化膜表面に向って漸次減少し
再び漸次増加してタンタル酸化膜表面に至る屋素濃度勾
配をもたせ、かかる絶縁膜にキャノくシタの第２電極を
被着すること全特徴とする半導体装置用キャパシタの製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57120896A JPS5911663A (ja) | 1982-07-12 | 1982-07-12 | 半導体装置用キヤパシタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57120896A JPS5911663A (ja) | 1982-07-12 | 1982-07-12 | 半導体装置用キヤパシタの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5911663A true JPS5911663A (ja) | 1984-01-21 |
Family
ID=14797672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57120896A Pending JPS5911663A (ja) | 1982-07-12 | 1982-07-12 | 半導体装置用キヤパシタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5911663A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61198665A (ja) * | 1985-02-27 | 1986-09-03 | Nec Corp | 半導体装置 |
| JPS629666A (ja) * | 1985-07-05 | 1987-01-17 | Nec Corp | 半導体装置 |
| US4891684A (en) * | 1986-08-04 | 1990-01-02 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device |
| JPH0328375A (ja) * | 1989-06-26 | 1991-02-06 | Kyocera Corp | 被覆超硬合金 |
| JPH07335565A (ja) * | 1994-06-13 | 1995-12-22 | Sony Corp | 高誘電体薄膜の形成方法 |
| KR19990055204A (ko) * | 1997-12-27 | 1999-07-15 | 김영환 | 반도체 장치의 캐패시터 형성 방법 |
| WO2004086511A1 (ja) * | 2003-03-25 | 2004-10-07 | Rohm Co., Ltd. | 半導体装置およびその製造方法、ならびに金属化合物薄膜の製造方法 |
| CN113862673A (zh) * | 2021-09-30 | 2021-12-31 | 中国电子科技集团公司第四十八研究所 | 发动机叶片薄膜传感器用高温绝缘层及其制备方法 |
-
1982
- 1982-07-12 JP JP57120896A patent/JPS5911663A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61198665A (ja) * | 1985-02-27 | 1986-09-03 | Nec Corp | 半導体装置 |
| JPS629666A (ja) * | 1985-07-05 | 1987-01-17 | Nec Corp | 半導体装置 |
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| WO2004086511A1 (ja) * | 2003-03-25 | 2004-10-07 | Rohm Co., Ltd. | 半導体装置およびその製造方法、ならびに金属化合物薄膜の製造方法 |
| JP2004296536A (ja) * | 2003-03-25 | 2004-10-21 | Rohm Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法、ならびに金属化合物薄膜の製造方法 |
| US7372112B2 (en) | 2003-03-25 | 2008-05-13 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor device, process for producing the same and process for producing metal compound thin film |
| US7790627B2 (en) | 2003-03-25 | 2010-09-07 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor device, method of manufacturing the same, and method of manufacturing metal compound thin film |
| CN113862673A (zh) * | 2021-09-30 | 2021-12-31 | 中国电子科技集团公司第四十八研究所 | 发动机叶片薄膜传感器用高温绝缘层及其制备方法 |
| CN113862673B (zh) * | 2021-09-30 | 2024-04-26 | 中国电子科技集团公司第四十八研究所 | 发动机叶片薄膜传感器用高温绝缘层及其制备方法 |
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