JPS6028259A - 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
- JPS6028259A JPS6028259A JP58136107A JP13610783A JPS6028259A JP S6028259 A JPS6028259 A JP S6028259A JP 58136107 A JP58136107 A JP 58136107A JP 13610783 A JP13610783 A JP 13610783A JP S6028259 A JPS6028259 A JP S6028259A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- ta2o5
- density
- tantalum oxide
- oxide film
- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
- 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、半導体装置用キャノくシタには、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（Ｓｉ０２）、アルミナ（７１ｚＯｓ）、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。
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（Ｓｉ０２）、アルミナ（７１ｚＯｓ）、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５
８８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の薄膜
が高周波（ＲＦ）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℃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メンタル酸化
物の膜の上に付着される。上記の方法に於いて不利な点
はこのキャパシタはリーク電流が大きいことである。上
記の方法に於いてタンタル薄膜を５２５℃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℃の酸素雰囲気中で熱処理するとタンタル酸化膜
とシリコン基板との間に薄いシリコン膜が形成されその
ためにリーク電流が減少することが述べられている。
８８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の薄膜
が高周波（ＲＦ）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℃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メンタル酸化
物の膜の上に付着される。上記の方法に於いて不利な点
はこのキャパシタはリーク電流が大きいことである。上
記の方法に於いてタンタル薄膜を５２５℃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℃の酸素雰囲気中で熱処理するとタンタル酸化膜
とシリコン基板との間に薄いシリコン膜が形成されその
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
下してしまうという欠点があった。又タンタルがタンタ
ル酸化物に変換される時、タンタル酸化物の膜厚はタン
タル膜の膜厚の約２倍になるためシリコン基板面内のタ
ンタル膜厚バラツキの絶対値は２倍に拡大されてタンタ
ル酸化膜厚のバラツキの絶対値になってあられれるので
タンタル酸化膜の膜厚制御という面で製造技術上の問題
点があった。
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。又タンタルがタンタ
ル酸化物に変換される時、タンタル酸化物の膜厚はタン
タル膜の膜厚の約２倍になるためシリコン基板面内のタ
ンタル膜厚バラツキの絶対値は２倍に拡大されてタンタ
ル酸化膜厚のバラツキの絶対値になってあられれるので
タンタル酸化膜の膜厚制御という面で製造技術上の問題
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窒化
シリコン膜を形成することにょシ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メ
ンタル酸化膜のリーク電流を減少させ、さらにタンタル
酸化膜のシリコン基板面内の膜厚制御を良くするために
タンタル膜を被着してからその後の熱処理でタンタル酸
化膜に変換するのではなく高周波スパッタ法を用いてタ
ンタル酸化物を被着形成してシリコン基板内の膜厚制御
を良くシ、さらにタンタル酸化膜表面近傍に膜質のちみ
つな窒素含有濃度の高いタンタル酸化膜を形成すること
によシ、外部からの汚染を防止し、リーク電流を減少さ
せ、さらにまたシリコン酸化膜よシも誘電率の犬き々超
薄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
タの製造方法を提供するものである。
シリコン膜を形成することにょシ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メ
ンタル酸化膜のリーク電流を減少させ、さらにタンタル
酸化膜のシリコン基板面内の膜厚制御を良くするために
タンタル膜を被着してからその後の熱処理でタンタル酸
化膜に変換するのではなく高周波スパッタ法を用いてタ
ンタル酸化物を被着形成してシリコン基板内の膜厚制御
を良くシ、さらにタンタル酸化膜表面近傍に膜質のちみ
つな窒素含有濃度の高いタンタル酸化膜を形成すること
によシ、外部からの汚染を防止し、リーク電流を減少さ
せ、さらにまたシリコン酸化膜よシも誘電率の犬き々超
薄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
タの製造方法を提供するものである。
すなわち、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を形成し、上
記超薄窒化シリコン膜表面に、クンタル酸化物ターゲッ
トを用いて高周波スパッタ法でスパッタガス雰囲気中に
一定時間後から窒素を導入してタンタル酸化膜を被着形
成しタンタル酸化心中の窒素含有濃度をその膜厚方向に
対してタンタル酸化鉱ｌと超薄窒化シリコン脱界面近傍
で小さく、タンタル酸化膜表面に向って漸次増加してタ
ンタル酸化膜表面に至る窒素濃度勾配をもたせかかる絶
縁膜にキャパシタの第２電極を被着することを特徴とす
る半導体装置用キャパシタの製造方法である。
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を形成し、上
記超薄窒化シリコン膜表面に、クンタル酸化物ターゲッ
トを用いて高周波スパッタ法でスパッタガス雰囲気中に
一定時間後から窒素を導入してタンタル酸化膜を被着形
成しタンタル酸化心中の窒素含有濃度をその膜厚方向に
対してタンタル酸化鉱ｌと超薄窒化シリコン脱界面近傍
で小さく、タンタル酸化膜表面に向って漸次増加してタ
ンタル酸化膜表面に至る窒素濃度勾配をもたせかかる絶
縁膜にキャパシタの第２電極を被着することを特徴とす
る半導体装置用キャパシタの製造方法である。
以下本発明を第１図（ａ）〜Ｏ））を参月しながら実施
例について説明する。
例について説明する。
１ず第１図（ａ）に示すようにΩ・ｃｍＯ比抵抗のＮ型
シリコン半導体基板１を用い、１００％アンモニア（Ｎ
Ｈ３）ガス中で、１２００℃１時間加熱して第１図（１
））に示すようにシリコン半導体基板１の表面部３ＯＡ
の厚みの部分を超薄窒化シリコン膜２に変換プる。次に
第１図（Ｃ）に示すように超薄窒化シリコン膜２の上に
、５酸化タンタルをターゲット電極として、Ｒ−Ｆスパ
ッタ法にょシはしめにアルゴント酸素の混合ガス雰囲気
中で３０ＯＡの厚みの窒素を含″１．々いクンタル酸化
膜層３を被着形成し次にスパッタ状態を継持しながらア
ルゴンと酸素の混合ガス雰囲気中に窒素を導入して上記
の窒素を含まないタンタル酸化膜層３上に２０ＯＡの厚
みの窒素含有濃度の高いクンタル酸化膜層 ６４を被着
形成する。上記のＲＦスパッタに於いてはじめにアルゴ
ンと酸素の混合ガス雰囲気中で一定時間スバッタして窒
素を含まないタンタル酸化膜層３を形成した後、チャン
バー内に新たに蟹素を導入することにょシチャンバー内
に徐々に窒素が増力口して設定値に到達するためにタン
タル酸化膜５中の窒素含有濃度がその膜厚方向に対して
タンタル酸化膜の表面６の近傍でのみ大きくタンタル酸
化膜５と超薄窒化シリコン膜２との界面７に向って漸次
減少する窒素浸度勾配が自動的に形成される。上記の窒
素含有濃度の高いタンタル酸化膜層３は構造がちみっで
あるために外部からの汚染を防ぎかつまたクンタル酸化
膜のリーク電流を減少させるのに効果がある。
シリコン半導体基板１を用い、１００％アンモニア（Ｎ
Ｈ３）ガス中で、１２００℃１時間加熱して第１図（１
））に示すようにシリコン半導体基板１の表面部３ＯＡ
の厚みの部分を超薄窒化シリコン膜２に変換プる。次に
第１図（Ｃ）に示すように超薄窒化シリコン膜２の上に
、５酸化タンタルをターゲット電極として、Ｒ−Ｆスパ
ッタ法にょシはしめにアルゴント酸素の混合ガス雰囲気
中で３０ＯＡの厚みの窒素を含″１．々いクンタル酸化
膜層３を被着形成し次にスパッタ状態を継持しながらア
ルゴンと酸素の混合ガス雰囲気中に窒素を導入して上記
の窒素を含まないタンタル酸化膜層３上に２０ＯＡの厚
みの窒素含有濃度の高いクンタル酸化膜層 ６４を被着
形成する。上記のＲＦスパッタに於いてはじめにアルゴ
ンと酸素の混合ガス雰囲気中で一定時間スバッタして窒
素を含まないタンタル酸化膜層３を形成した後、チャン
バー内に新たに蟹素を導入することにょシチャンバー内
に徐々に窒素が増力口して設定値に到達するためにタン
タル酸化膜５中の窒素含有濃度がその膜厚方向に対して
タンタル酸化膜の表面６の近傍でのみ大きくタンタル酸
化膜５と超薄窒化シリコン膜２との界面７に向って漸次
減少する窒素浸度勾配が自動的に形成される。上記の窒
素含有濃度の高いタンタル酸化膜層３は構造がちみっで
あるために外部からの汚染を防ぎかつまたクンタル酸化
膜のリーク電流を減少させるのに効果がある。
かかる絶縁膜２，３，４上に第１図（ｄ）に示すように
１μｍｎ厚さのアルミニウムを被Ｍしパターニングして
電極８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。
１μｍｎ厚さのアルミニウムを被Ｍしパターニングして
電極８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膜をクンタ
ル酸化膜に変換する工程を経ずに直接Ｒ−Ｆ ：Ｘ バ
ッタでタンタル酸化膜を形成するので、シリコン基板内
のタンタル酸化膜の膜厚制御性の良いものが得られる。
ル酸化膜に変換する工程を経ずに直接Ｒ−Ｆ ：Ｘ バ
ッタでタンタル酸化膜を形成するので、シリコン基板内
のタンタル酸化膜の膜厚制御性の良いものが得られる。
また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メ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出来
る。さらにタンタル酸化膜表面近傍に構造のちみつな窒
素含有濃度の高いタンタル酸化膜層があるだめに外部か
らの汚染を防ぎ、タンタル酸化膜のリーク電流を減らす
ことが出来る。
化シリコン膜があるために従来メ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出来
る。さらにタンタル酸化膜表面近傍に構造のちみつな窒
素含有濃度の高いタンタル酸化膜層があるだめに外部か
らの汚染を防ぎ、タンタル酸化膜のリーク電流を減らす
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
を形成してリーク電流を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
タルシリサイドの形成を防ぐと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、
リーク電流の少々いキャノ（シタが得られる。
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
を形成してリーク電流を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
タルシリサイドの形成を防ぐと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、
リーク電流の少々いキャノ（シタが得られる。
以上詳細に説明したように、本発明はシリコン半導体基
板に超薄窒化シリコン膿を形成し、その後窒素含有！５
度の低い、タンタル酸化膜層と窒素含有濃度の高い６タ
ンタル酸什診層とを順次被着形成することによって、タ
ンクル醇化膜の膜厚制御性が良く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かえられる。
板に超薄窒化シリコン膿を形成し、その後窒素含有！５
度の低い、タンタル酸化膜層と窒素含有濃度の高い６タ
ンタル酸什診層とを順次被着形成することによって、タ
ンクル醇化膜の膜厚制御性が良く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かえられる。
第１図（ａ）〜（（ｉ）は各々本発明に係るキャノくシ
タの製造工程を説明する工程順断面図である。 なお１ｌＤＫｋいて、１・・・・・・シリコン半導体基
板、２・・・・・・超薄り化シリコン欣、３・・・・・
・窒素含有濃度の高いクンクル酸化腰層、５・・・・・
・タンタル酸化膜、６・・・・・・クンタル酸化■゛−
表面、７・・・・−・タンクル酸化膜と超薄値化シリコ
ン膜との界面、８−・・・金属電極、である。
タの製造工程を説明する工程順断面図である。 なお１ｌＤＫｋいて、１・・・・・・シリコン半導体基
板、２・・・・・・超薄り化シリコン欣、３・・・・・
・窒素含有濃度の高いクンクル酸化腰層、５・・・・・
・タンタル酸化膜、６・・・・・・クンタル酸化■゛−
表面、７・・・・−・タンクル酸化膜と超薄値化シリコ
ン膜との界面、８−・・・金属電極、である。
Claims (1)
- シリコン基板の主表面上に窒化シリコン膜を形成し、該
窒化シリコン膜主表面上に、タンタル酸化物ターゲット
を用いて高周波スノ（ツタ法テスノ（ツタガス雰囲気中
に一定時間後から窒素を導入してタンタル酸化膜を被着
形成することを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 |
|---|---|---|---|
| JP58136107A JPS6028259A (ja) | 1983-07-26 | 1983-07-26 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP58136107A JPS6028259A (ja) | 1983-07-26 | 1983-07-26 | 半導体装置用キヤパシタの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6028259A true JPS6028259A (ja) | 1985-02-13 |
Family
ID=15167444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58136107A Pending JPS6028259A (ja) | 1983-07-26 | 1983-07-26 | 半導体装置用キヤパシタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6028259A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63291538A (ja) * | 1987-05-21 | 1988-11-29 | Binshiyoo:Kk | 読みながら食べる食本 |
| JPS6432088U (ja) * | 1987-08-24 | 1989-02-28 | ||
| US5254505A (en) * | 1990-08-31 | 1993-10-19 | Nec Corporation | Process of forming capacitive insulating film |
| EP0880167A3 (en) * | 1997-05-23 | 1998-12-02 | Lucent Technologies Inc. | Capacitor comprising improved ta0x-based dielectric |
-
1983
- 1983-07-26 JP JP58136107A patent/JPS6028259A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63291538A (ja) * | 1987-05-21 | 1988-11-29 | Binshiyoo:Kk | 読みながら食べる食本 |
| JPS6432088U (ja) * | 1987-08-24 | 1989-02-28 | ||
| US5254505A (en) * | 1990-08-31 | 1993-10-19 | Nec Corporation | Process of forming capacitive insulating film |
| EP0880167A3 (en) * | 1997-05-23 | 1998-12-02 | Lucent Technologies Inc. | Capacitor comprising improved ta0x-based dielectric |
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