JPS5984570A - 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
- JPS5984570A JPS5984570A JP57195473A JP19547382A JPS5984570A JP S5984570 A JPS5984570 A JP S5984570A JP 57195473 A JP57195473 A JP 57195473A JP 19547382 A JP19547382 A JP 19547382A JP S5984570 A JPS5984570 A JP S5984570A
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- Japan
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- film
- silicon
- tantalum oxide
- silicon nitride
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- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/60—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (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】
本発明は中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
体へ絶縁膜を付着し、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来た。絶縁膜としては２酸化シリ
コン５ｉ０２．アルミナＡｊｌ！２０３゜窒化シリコン
５ｉａＮ４等の膜が用いられて来た。
体へ絶縁膜を付着し、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来た。絶縁膜としては２酸化シリ
コン５ｉ０２．アルミナＡｊｌ！２０３゜窒化シリコン
５ｉａＮ４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Ｐ、５８８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
ンタルの薄膜がＲ−Ｆスパッタで被着される。このタン
タル薄膜を有するシリコン基板はそれから５２５°Ｃの
酸素雰囲気中で熱処理される。タンタルはすべてタンタ
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゛の方法に於いて
不利な点はこのキャパシタリーク。
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Ｐ、５８８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
ンタルの薄膜がＲ−Ｆスパッタで被着される。このタン
タル薄膜を有するシリコン基板はそれから５２５°Ｃの
酸素雰囲気中で熱処理される。タンタルはすべてタンタ
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゛の方法に於いて
不利な点はこのキャパシタリーク。
電流が大きいことである。上記方法に於いてタンタル薄
膜全５２５’ｏ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、ざらに１０００℃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
することが述べられている。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寸うという欠点が
あった。
膜全５２５’ｏ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、ざらに１０００℃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
することが述べられている。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寸うという欠点が
あった。
本発明はタンタル酸化膜とシリコン基板の間にシリコン
オキシナイトライド（ｆ１３ｉ０）ｃＮｙ）膜と硅累過
剰窒化シリコン膜からなる２重膜全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ＶＣ４目互反
応すること全阻止してかつタンタル酸化膜のリーク電流
を減少させ、さらにシリコン酸化膜よりも誘電率の大き
なシリコンオキシナイトライド膜と珪素過剰窒化シリコ
ン膜からなる２重膜ｋｌｆｊ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全解消した半導体装置用キ
ャノ＜シタの製造方法全提供するものである。
オキシナイトライド（ｆ１３ｉ０）ｃＮｙ）膜と硅累過
剰窒化シリコン膜からなる２重膜全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ＶＣ４目互反
応すること全阻止してかつタンタル酸化膜のリーク電流
を減少させ、さらにシリコン酸化膜よりも誘電率の大き
なシリコンオキシナイトライド膜と珪素過剰窒化シリコ
ン膜からなる２重膜ｋｌｆｊ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全解消した半導体装置用キ
ャノ＜シタの製造方法全提供するものである。
以下本発明全第１図全参照しながら実施例について説明
する。まず同図（ＡＲＫ示すように３Ω・ｃｍＯ比抵抗
のＮ型シリコン半導体基板１を用い、同図（Ｂ） Ｋ示
すようにシラン（ＳｉＨ４）とアンモニア（ＮＨａ）の
混合ガス中でＬＰＣＶ’Ｄ法によりシリコン半導体基板
１の表面に１０ＯＡの厚みの化学量論理値よりも珪素全
過剰にふくむ珪素過剰窒化シリコン膜２全被着形成する
。次に同図（ｑに示すように珪素過剰窒化シリコン膜２
の上にスパッタ法で２００λの厚さのタンタル酸化膜３
全被着する。
する。まず同図（ＡＲＫ示すように３Ω・ｃｍＯ比抵抗
のＮ型シリコン半導体基板１を用い、同図（Ｂ） Ｋ示
すようにシラン（ＳｉＨ４）とアンモニア（ＮＨａ）の
混合ガス中でＬＰＣＶ’Ｄ法によりシリコン半導体基板
１の表面に１０ＯＡの厚みの化学量論理値よりも珪素全
過剰にふくむ珪素過剰窒化シリコン膜２全被着形成する
。次に同図（ｑに示すように珪素過剰窒化シリコン膜２
の上にスパッタ法で２００λの厚さのタンタル酸化膜３
全被着する。
この２層膜を有するシリコン基板はそれから１０００℃
の酸素と窒素の混合ガス雰囲気中で３時間熱処理して同
図（１））に示すように珪素過剰窒化シリコン膜２０表
面部分全約３ＯＡの厚みのシリコンオキシナイトライド
（Ｓｉｎ）ｃＮｙ）膜４に変換する。この時、タンタル
酸化ｊ１ハとシリコン半導体基板間にある珪素過剰窒化
シリコン膜２のためにタンタル酸化膜３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
全もつタンタルシリサイドの形成を防ぐことが出来る。
の酸素と窒素の混合ガス雰囲気中で３時間熱処理して同
図（１））に示すように珪素過剰窒化シリコン膜２０表
面部分全約３ＯＡの厚みのシリコンオキシナイトライド
（Ｓｉｎ）ｃＮｙ）膜４に変換する。この時、タンタル
酸化ｊ１ハとシリコン半導体基板間にある珪素過剰窒化
シリコン膜２のためにタンタル酸化膜３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
全もつタンタルシリサイドの形成を防ぐことが出来る。
珪素過剰窒化シリコン膜２は化学量論的な窒化シリコン
膜と比較すると膜中全軍流が流れやすい欠点はあるが、
反面化学量論的な窒化シリコン膜よりもシリコン半導体
基板１によシ近い熱膨張係数金持つためにシリコン基板
と珪素過剰屋化シリコン膜との界面５での熱膨張係数の
差に起因する応力が小さいため界面応力に起因するリー
ク電流が小さいこと及び膜中に過剰の珪素金倉むために
シリコンオキシナイトライド（８ｉＵｘＮｙ）膜４が比
較的容易に形成できる利点を有する。シリコンオキシナ
イトライド膜４は、シリコン酸化膜よりも大きな比誘電
率をもちタンタル酸化膜のリーク電流を減らすのに効果
がある。かかる絶縁膜２，４．６上に同図（匂に示すよ
うに１μｍ厚さのアルミニウムを被着しパターニングし
て電極７を作る。次に４００°ＣのＮ２ Ｊ囲気中で１
０分間熱熱処理性ないキャノくシタとする。
膜と比較すると膜中全軍流が流れやすい欠点はあるが、
反面化学量論的な窒化シリコン膜よりもシリコン半導体
基板１によシ近い熱膨張係数金持つためにシリコン基板
と珪素過剰屋化シリコン膜との界面５での熱膨張係数の
差に起因する応力が小さいため界面応力に起因するリー
ク電流が小さいこと及び膜中に過剰の珪素金倉むために
シリコンオキシナイトライド（８ｉＵｘＮｙ）膜４が比
較的容易に形成できる利点を有する。シリコンオキシナ
イトライド膜４は、シリコン酸化膜よりも大きな比誘電
率をもちタンタル酸化膜のリーク電流を減らすのに効果
がある。かかる絶縁膜２，４．６上に同図（匂に示すよ
うに１μｍ厚さのアルミニウムを被着しパターニングし
て電極７を作る。次に４００°ＣのＮ２ Ｊ囲気中で１
０分間熱熱処理性ないキャノくシタとする。
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シリコンオキシナイトライド膜
と珪素過剰窒化シリコン膜があるためＫｉｆ米タンタル
酸化膜のみの場合問題となっていたリーク電流全減少さ
せることが出来る。さらにタンタル酸化膜とシリコン半
導体基板との間に酸化雰囲気中で熱処理することによっ
て２酸化シリコン膜全形成してリーク電流全減少させる
公知の方法は、熱処理時間を増すと、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
化シリコン膜ではタンタルク１ノ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
つなシリコンオキシナイトライド膜と珪素過剰窒化シリ
コン膜を使っているので、熱処理時間全長くしても容量
値は十分制御でき、タンタルシリサイドの形成も防ぐこ
とが出来、リーク電流の少ないキャノくシタがえられる
。
リコン半導体基板の間にシリコンオキシナイトライド膜
と珪素過剰窒化シリコン膜があるためＫｉｆ米タンタル
酸化膜のみの場合問題となっていたリーク電流全減少さ
せることが出来る。さらにタンタル酸化膜とシリコン半
導体基板との間に酸化雰囲気中で熱処理することによっ
て２酸化シリコン膜全形成してリーク電流全減少させる
公知の方法は、熱処理時間を増すと、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
化シリコン膜ではタンタルク１ノ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
つなシリコンオキシナイトライド膜と珪素過剰窒化シリ
コン膜を使っているので、熱処理時間全長くしても容量
値は十分制御でき、タンタルシリサイドの形成も防ぐこ
とが出来、リーク電流の少ないキャノくシタがえられる
。
以上詳細に説明したように本発明はシリコン半一導体基
板に珪素過剰窒化シリコン膜を形成し、続。
板に珪素過剰窒化シリコン膜を形成し、続。
いてその上にタンタル酸化膜を形成した後、上記の珪素
過剰窒化シリコン膜表面の一部又は全部をシリコンオキ
シナイトライド膜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えられる。
過剰窒化シリコン膜表面の一部又は全部をシリコンオキ
シナイトライド膜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えられる。
第１図は本元明に係るキャパシタの製造工程を説明する
断面図。 図面で、１はシリコン半導体基板、２は珪素過剰窒化シ
リコン膜、３はタンタル酸化膜、４はシリコンオキシナ
イトライド膜、５はシリコン半導体基板と珪素過剰窒化
シリコン膜との界面、６は窒素全ふくむタンタル酸化膜
、７は金属電極である。 ￥ ／ 図 」 □□不不生 中□□Ｗマ１ −ｙ （Ａ） 一？ ７ 、（Ｅ３） Ｊ −２、ｃン ど〜ｆ 、６ ６
断面図。 図面で、１はシリコン半導体基板、２は珪素過剰窒化シ
リコン膜、３はタンタル酸化膜、４はシリコンオキシナ
イトライド膜、５はシリコン半導体基板と珪素過剰窒化
シリコン膜との界面、６は窒素全ふくむタンタル酸化膜
、７は金属電極である。 ￥ ／ 図 」 □□不不生 中□□Ｗマ１ −ｙ （Ａ） 一？ ７ 、（Ｅ３） Ｊ −２、ｃン ど〜ｆ 、６ ６
Claims (1)
- キャパシタの第１電極となるシリコン基板の表面部に化
学量１値よシも過剰に珪素をふくむ窒化シリコン膜を被
着形成し１次に上記珪素過剰窒化シリコン膜表面にタン
タル酸化膜を形成し、上記構造体を酸素と窒素の混合ガ
ス雰囲気中で熱処理して上記珪素過剰窒化シリコン膜の
一部又は全部をシリコンオキシナイトライド（ＳｉＵｘ
Ｎｙ）膜に変換せしめ、かかる絶縁膜にキャパシタの第
２電極を被着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 |
|---|---|---|---|
| JP57195473A JPS5984570A (ja) | 1982-11-08 | 1982-11-08 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP57195473A JPS5984570A (ja) | 1982-11-08 | 1982-11-08 | 半導体装置用キヤパシタの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5984570A true JPS5984570A (ja) | 1984-05-16 |
Family
ID=16341665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57195473A Pending JPS5984570A (ja) | 1982-11-08 | 1982-11-08 | 半導体装置用キヤパシタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5984570A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61198665A (ja) * | 1985-02-27 | 1986-09-03 | Nec Corp | 半導体装置 |
| JPH04223366A (ja) * | 1990-12-25 | 1992-08-13 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
| GB2347787A (en) * | 1998-12-04 | 2000-09-13 | Samsung Electronics Co Ltd | Method of forming a tantalum oxide containing capacitor |
| JP2004523134A (ja) * | 2000-09-19 | 2004-07-29 | マットソン テクノロジイ インコーポレイテッド | 誘電体膜の形成方法 |
-
1982
- 1982-11-08 JP JP57195473A patent/JPS5984570A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61198665A (ja) * | 1985-02-27 | 1986-09-03 | Nec Corp | 半導体装置 |
| JPH04223366A (ja) * | 1990-12-25 | 1992-08-13 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
| GB2347787A (en) * | 1998-12-04 | 2000-09-13 | Samsung Electronics Co Ltd | Method of forming a tantalum oxide containing capacitor |
| JP2004523134A (ja) * | 2000-09-19 | 2004-07-29 | マットソン テクノロジイ インコーポレイテッド | 誘電体膜の形成方法 |
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