Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP3284978B2 - Method for manufacturing capacitor - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP3284978B2 - Method for manufacturing capacitor - Google Patents

Method for manufacturing capacitor

Info

Publication number
JP3284978B2
JP3284978B2 JP30622498A JP30622498A JP3284978B2 JP 3284978 B2 JP3284978 B2 JP 3284978B2 JP 30622498 A JP30622498 A JP 30622498A JP 30622498 A JP30622498 A JP 30622498A JP 3284978 B2 JP3284978 B2 JP 3284978B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
capacitor
film
grain boundary
upper electrode
manufacturing
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP30622498A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2000133779A (en
Inventor
弘 山口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP30622498A priority Critical patent/JP3284978B2/en
Publication of JP2000133779A publication Critical patent/JP2000133779A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3284978B2 publication Critical patent/JP3284978B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Ceramic Capacitors (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はキャパシタの製造方
に関し、特に半導体装置に用いられるキャパシタの製
造方法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a capacitor .
Manufacturing method for capacitors used in semiconductor devices .
Construction method .

【0002】[0002]

【従来の技術】本発明が関するキャパシタでは、高い容
量値を低リーク電流で実現することが重要な要素の一つ
となっている。
2. Description of the Related Art In a capacitor according to the present invention, realizing a high capacitance value with a low leakage current is one of the important factors.

【0003】本目的を達成するために、近年高い誘電率
を有するTa2O5やSrTiO3、(Ba,Sr)T
iO3などの高誘電率膜をキャパシタに用いる構造が検
討されている。
In order to achieve this object, Ta2O5, SrTiO3, (Ba, Sr) T
A structure in which a high dielectric constant film such as iO3 is used for a capacitor has been studied.

【0004】図15は従来のキャパシタ構造の一例の断
面図である。従来のキャパシタは基板100と、この基
板100の上部に積層される下部電極101と、この下
部電極101の上部に積層されグレイン103及びグレ
インバンダリー104とからなる柱状構造の容量膜10
2と、この容量膜102の上部に積層される上部電極1
05とから構成される。
FIG. 15 is a sectional view of an example of a conventional capacitor structure. The conventional capacitor is a columnar-structured capacitive film 10 including a substrate 100, a lower electrode 101 laminated on the substrate 100, and a grain 103 and a grain boundary 104 laminated on the lower electrode 101.
2 and an upper electrode 1 laminated on the capacitor film 102.
05.

【0005】ここに、グレイン103とは、容量膜を構
成する一つ一つの結晶の固まりをいう。容量膜は多結晶
構造をなしている。この多結晶構造とは、小さな容量膜
の結晶が多数集まって一つの膜を形成していることをい
う。
[0005] Here, the grains 103 refer to clusters of individual crystals constituting a capacitance film. The capacitance film has a polycrystalline structure. The polycrystalline structure means that a large number of crystals of a small capacitance film are gathered to form one film.

【0006】例えば、図15に示すように容量膜は柱の
ような結晶(即ち、グレイン103)が束ねられている
構造をなしている。
For example, as shown in FIG. 15, the capacitance film has a structure in which crystals (ie, grains 103) like columns are bundled.

【0007】一方、グレインバンダリー104とは、グ
レイン103とグレイン103との境目をいう。
On the other hand, the grain boundary 104 is a boundary between the grains 103.

【0008】グレイン103、グレインバンダリー10
4ともに結晶中の構造を示す名称である。
[0008] Grain 103, grain boundary 10
4 are names indicating structures in the crystal.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この手
法では、多結晶の柱状構造を有する容量膜を用いるた
め、グレインバンダリー104を通じて、容易に大きな
リーク電流が流れる点に問題があった。
However, this method has a problem in that a large leak current easily flows through the grain boundary 104 because a capacitor film having a polycrystalline columnar structure is used.

【0010】本リーク電流の改善方法として、たとえば
ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジ
ックス(Japanese Journal of A
pplied physics)35巻(1996年)
4880頁に、多段階成膜を用いた容量膜表面平坦性の
改善に関する技術が記載され、同雑誌36巻(1996
年)2530頁に、成膜中の酸素ガス分圧を最適化する
技術が記載され、同雑誌33巻(1994年)5129
頁に(Ba、Sr)TiO3の(Ba+Sr)/Ti比
を最適化する技術が記載されているが、これらの先行技
術ではリーク電流パスであるグレインバンダリー問題を
本質的に回避できていない。
[0010] As a method of improving the leak current, for example, Japanese Journal of Applied Physics (Japanese Journal of Applied Physics) is used.
Applied physics) 35 (1996)
On page 4880, a technique for improving the surface flatness of a capacitor film using multi-step film formation is described.
Pp. 2530 describes a technique for optimizing the partial pressure of oxygen gas during film formation. The magazine, Vol. 33 (1994) 5129.
Although the page describes a technique for optimizing the (Ba + Sr) / Ti ratio of (Ba, Sr) TiO3, these prior arts cannot essentially avoid the grain boundary problem which is a leakage current path.

【0011】このため、グレインバンダリーをリーク電
流の小さいアモルファスで埋める提案が特願平9−17
949号(本発明出願時では未公開)で提案されている
が、熱処理等を行いグレインバンダリーを結晶化させる
とリーク電流の増大が懸念されるなど、グレインバンダ
リー対策が十分とは言えない。
For this reason, Japanese Patent Application No. 9-17 / 1997 proposes to fill the grain boundary with an amorphous material having a small leak current.
No. 949 (unpublished at the time of filing the present invention), but it is not sufficient to take measures against the grain boundary, for example, there is a concern that leakage current may increase when the grain boundary is crystallized by heat treatment or the like. .

【0012】さらに、酸化ストロンチューム・ルテニュ
ーム(SrRuO3)上に容量膜をエピタキシャル成長
させ、本質的にグレインバンダリーをなくす技術がアプ
ライド・フィジックス・レター(Applied ph
ysics Letter)70(11)巻(1997
年)17頁に記載されている。
Further, a technique of epitaxially growing a capacitance film on strontium oxide ruthenium (SrRuO3) and essentially eliminating the grain boundary has been applied to the Applied Physics Letter (Applied ph.
ysics Letter) 70 (11) vol. (1997)
Year) page 17.

【0013】しかし、本エピタキシャル成長を行うに
は、下部電極構造が複雑であり、生産性に劣る問題を有
している。
However, this epitaxial growth has a problem that the lower electrode structure is complicated and productivity is poor.

【0014】そこで本発明の目的は、比較的簡素な構成
でグレインバンダリーに関わるリーク電流パスを回避す
ることが可能なキャパシタ構造及びその製造方法を提供
することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a capacitor structure capable of avoiding a leak current path relating to grain boundary with a relatively simple configuration, and a method of manufacturing the same.

【0015】[0015]

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】 前記課題を解決するため
に本発明に係るキャパシタの製造方法は、 下部電極と、
この下部電極の上部に積層されグレイン及びグレインバ
ンダリーとからなる柱状構造の容量膜と、この容量膜の
上部に積層される上部電極とを含むキャパシタの製造方
法であって、その方法は前記下部電極を形成する第1工
程と、この第1工程の次に前記下部電極の上部に前記容
量膜を積層させる第2工程と、この第2工程の次に前記
容量膜を構成する前記グレインバンダリーの上部をエッ
チングする第3工程と、この第3工程の次に前記容量膜
の上部にカバレッジの悪い処理方法を用いて上部電極を
堆積する第4工程と、この第4工程の次に前記上部電極
にエッチングを施す第5工程とを含むことを特徴とす
る。
Means for Solving the Problems] To solve the above problems
The method for manufacturing a capacitor according to the present invention, the lower electrode,
A method of manufacturing a capacitor comprising: a capacitor film having a columnar structure formed of grains and a grain boundary stacked on an upper portion of the lower electrode; and an upper electrode stacked on the capacitor film. A first step of forming an electrode, a second step of stacking the capacitor film on the lower electrode after the first step, and the grain boundary forming the capacitor film after the second step A third step of etching an upper portion of the capacitor film, a fourth step of depositing an upper electrode on the upper portion of the capacitor film using a processing method having poor coverage, and a subsequent step of depositing the upper electrode on the upper portion of the capacitor film. And a fifth step of etching the electrode.

【0017】さらに、前記第4及び第5工程に代えて、
前記第3工程の次に前記容量膜の上部にカバレッジのよ
い処理方法を用いて上部電極を堆積する第6工程と、こ
の第6工程の次に前記上部電極を熱処理する第7工程
と、この第7工程の次に前記上部電極を加工する第8工
程を含むことを特徴とする。
Furthermore, instead of the fourth and fifth step,
Following the third step, a sixth step of depositing an upper electrode on the capacitor film using a processing method with good coverage, a seventh step of heat-treating the upper electrode after the sixth step, An eighth step of processing the upper electrode is provided after the seventh step.

【0018】本発明によれば、容量膜の上部に積層され
た上部電極が直接グレインバンダリーと電気的接触しな
い構造が得られるため、比較的簡素な構成でグレインバ
ンダリーに関わるリーク電流パスを回避することが可能
となる。
According to the present invention , a structure is obtained in which the upper electrode stacked on the capacitor film does not directly make electrical contact with the grain boundary, so that the leakage current path relating to the grain boundary can be reduced with a relatively simple configuration. It is possible to avoid.

【0019】ところで、特開平5−343254号公
報、特開平8−17939号公報及び特開平8−319
51号公報にリーク電流を低減させる技術が開示されて
いるが、本発明のようにグレイン及びグレインバンダリ
ーとからなる柱状構造の容量膜を有するキャパシタはい
ずれの公報にも開示されていない。
Incidentally, JP-A-5-343254, JP-A-8-17939, and JP-A-8-319.
No. 51 discloses a technique for reducing leakage current, but none of the publications discloses a capacitor having a columnar-structured capacitance film composed of grains and grain boundaries as in the present invention.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】本発明の特徴は、容量膜を構成す
るグレイン間に存在するグレインバンダリーと上部電極
が直接接触しないことを特徴とするキャパシタ構造を実
現するためのエッチング方法、上部電極堆積方法及び上
部電極形成後のアニール方法からなる製造方法にある。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A feature of the present invention is to realize a capacitor structure characterized in that a grain boundary existing between grains constituting a capacitance film and an upper electrode are not in direct contact with each other.
The manufacturing method includes an etching method, an upper electrode deposition method, and an annealing method after forming the upper electrode.

【0021】以下、本発明の実施の形態について添付図
面を参照しながら説明する。まず、第1の実施の形態か
ら説明する。第1の実施の形態はキャパシタ構造に関す
るものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. First, the first embodiment will be described. The first embodiment relates to a capacitor structure.

【0022】図1は本発明に係るキャパシタ構造の第1
の実施の形態を示す断面図である。なお、従来例(図1
5)と同様の構成部分には同一番号を付し、その説明を
省略する。
FIG. 1 shows a first example of a capacitor structure according to the present invention.
It is sectional drawing which shows embodiment. The conventional example (FIG. 1)
The same components as in 5) are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0023】図1を参照して、キャパシタは基板100
と、この基板100の上部に積層される下部電極101
と、この下部電極101の上部に積層されグレイン1及
びグレインバンダリー2とからなる柱状構造の容量膜3
と、この容量膜3の上部に積層される上部電極4とから
構成される。
Referring to FIG. 1, a capacitor is connected to a substrate 100.
And a lower electrode 101 laminated on the substrate 100
And a capacitor film 3 having a columnar structure, which is laminated on the lower electrode 101 and includes a grain 1 and a grain boundary 2.
And an upper electrode 4 stacked on the capacitor film 3.

【0024】そして、容量膜3上面のグレインバンダリ
ー部2´はエッチングされており、容量膜3上部に形成
された上部電極4が直接グレインバンダリー2と接触し
ない構造となっている。
The grain boundary 2 ′ on the upper surface of the capacitance film 3 is etched, so that the upper electrode 4 formed on the capacitance film 3 does not directly contact the grain boundary 2.

【0025】次に、第2の実施の形態について説明す
る。第2の実施の形態はキャパシタの第1の製造方法に
関するものである。図2〜図4は第2の実施の形態にお
けるキャパシタの各製造工程を示す断面図、図13は同
各製造工程を示すフローチャートである。図2〜図4に
おいても図1と同様の構成部分には同一番号を付し、そ
の説明を省略する。
Next, a second embodiment will be described. The second embodiment relates to a first method for manufacturing a capacitor. 2 to 4 are cross-sectional views illustrating respective manufacturing steps of the capacitor according to the second embodiment, and FIG. 13 is a flowchart illustrating the respective manufacturing steps. 2 to 4, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0026】まず、基板100上に下部電極101を成
膜し(図13のS1)、次に下部電極101上にグレイ
ン1及びグレインバンダリー2より構成される柱状構造
の容量膜3を形成し(同図のS2)、次にウエットエッ
チング及びドライエッチングにより容量膜3上面のグレ
インバンダリー2´のみを選択的にエッチングする(S
3)。
First, the lower electrode 101 is formed on the substrate 100 (S1 in FIG. 13), and then the columnar capacitor film 3 composed of the grains 1 and the grain boundary 2 is formed on the lower electrode 101. (Fig of S2), then gray capacitive film 3 top by wet etching and dry etching
Selectively etch only in- bandry 2 ' (S
3).

【0027】次にカバレッジの悪い成膜方法により上部
電極4を形成し(S4)、グレインバンダリー2と上部
電極4が接触しない領域を形成する。そして、最後に上
部電極4を加工する(S5)。
Next, the upper electrode 4 is formed by a film formation method having poor coverage (S4), and a region where the grain boundary 2 does not contact the upper electrode 4 is formed. Then, finally, the upper electrode 4 is processed (S5).

【0028】この製法の特徴は、エッチングでグレイン
バンダリー2のみをエッチングする点及びカバレッジの
悪い上部電極4形成方法を合わせて用いる点である。
The features of this manufacturing method are that only the grain boundary 2 is etched by etching and that the method of forming the upper electrode 4 having poor coverage is used in combination.

【0029】次に、第3の実施の形態について説明す
る。第3の実施の形態はキャパシタの第2の製造方法に
関するものである。図6〜図8は第3の実施の形態にお
けるキャパシタの各製造工程を示す断面図である。図6
〜図8においても図1と同様の構成部分には同一番号を
付し、その説明を省略する。又、フローチャートは図1
3を使用する。
Next, a third embodiment will be described. The third embodiment relates to a second method for manufacturing a capacitor. 6 to 8 are cross-sectional views illustrating respective manufacturing steps of the capacitor according to the third embodiment. FIG.
8 to FIG. 8, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. The flowchart is shown in FIG.
Use 3.

【0030】第3の実施の形態では、グレイン1及びグ
レインバンダリー2を両者ともエッチングする方法を用
いる(図13のS3)。この際のエッチング条件にはグ
レイン1のエッチング速度が、グレインバンダリー2の
エッチング速度よりも遅い条件を用いる。
In the third embodiment, a method of etching both the grain 1 and the grain boundary 2 is used (S3 in FIG. 13). The etching conditions at this time are such that the etching rate of the grain 1 is lower than the etching rate of the grain boundary 2.

【0031】両者のエッチング速度の違いを利用して、
見かけ上、容量膜3表面のグレインバンダリー2´が存
在しない形状とする。さらにカバレッジの悪い成膜方法
により上部電極4を形成する(同図のS4)。
Using the difference between the two etching rates,
Apparently, the shape is such that the grain boundary 2 'on the surface of the capacitance film 3 does not exist. Further, the upper electrode 4 is formed by a film formation method having poor coverage (S4 in the same figure).

【0032】次に、第4の実施の形態について説明す
る。第4の実施の形態はキャパシタの第3の製造方法に
関するものである。図9〜図12は第4の実施の形態に
おけるキャパシタの各製造工程を示す断面図、図14は
同各製造工程を示すフローチャートである。図9〜図1
2においても図1と同様の構成部分には同一番号を付
し、その説明を省略する。
Next, a fourth embodiment will be described. The fourth embodiment relates to a third method for manufacturing a capacitor. 9 to 12 are cross-sectional views illustrating respective manufacturing steps of the capacitor according to the fourth embodiment, and FIG. 14 is a flowchart illustrating the respective manufacturing steps. 9 to 1
2, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0033】第4の実施の形態では、第2あるいは第3
の実施の形態でのエッチング方法により容量膜3を加工
(図14のS3)した後、上部電極4を形成する。
In the fourth embodiment, the second or third
After processing the capacitance film 3 by the etching method of the embodiment (S3 in FIG. 14), the upper electrode 4 is formed.

【0034】この際、上部電極4の形成方法はカバレッ
ジの悪い方法と限定しない。上部電極4形成後(同図S
14)、キャパシタの熱処理を行い(同図S15)、上
部電極4を再結晶化させる。
At this time, the method of forming the upper electrode 4 is not limited to a method having poor coverage. After forming the upper electrode 4 (S
14) Then, heat treatment of the capacitor is performed (S15 in the same figure), and the upper electrode 4 is recrystallized.

【0035】再結晶化に伴う体積凝縮の結果グレインバ
ンダリー2中に埋まっていた上部電極4材料がグレイン
バンダリー2と電気的接触しなくなり、本発明の構造を
実現できる。
As a result of the volume condensation accompanying the recrystallization, the material of the upper electrode 4 buried in the grain boundary 2 does not come into electrical contact with the grain boundary 2, and the structure of the present invention can be realized.

【0036】容量膜3中の主なリーク電流パスはグレイ
ンバンダリー2である。このことから、本発明を用いる
ことにより、リーク電流パスと上部電極4の電気的接触
を回避でき、低リーク電流を有するキャパシタを提供す
ることが可能となる。
The main leak current path in the capacitance film 3 is the grain boundary 2. Thus, by using the present invention, electrical contact between the leakage current path and the upper electrode 4 can be avoided, and a capacitor having a low leakage current can be provided.

【0037】次に、第2〜第4の実施の形態の実施例に
ついて説明する。
Next, examples of the second to fourth embodiments will be described.

【0038】[0038]

【実施例】まず、第1実施例について説明する。第1実
施例は第2の実施の形態の第1の実施例である。第1実
施例の説明には図2〜図4及び図13を使用する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, a first embodiment will be described. The first example is a first example of the second embodiment. The first embodiment will be described with reference to FIGS.

【0039】まず、基板100の上部にスパッタ法で形
成されたルテニュウム(Ru)下部電極101を成膜す
る(図13のS1)。次に、下部電極101の上部にエ
レクトロン・サイクロトロン・レゾナンス(Elect
ron CyclotronResonance)(以
下ECRという)化学気相堆積(CVD)法により、チ
タン酸ストロンチューム(SrTiO3(以下ST))
を形成する(同図S2及び図2参照)。
First, a ruthenium (Ru) lower electrode 101 is formed on the substrate 100 by sputtering (S1 in FIG. 13). Next, an electron cyclotron resonance (Electron) is provided above the lower electrode 101.
Strontium titanate (SrTiO3 (hereinafter referred to as ST)) by a Cyclotron Resonance (hereinafter referred to as ECR) chemical vapor deposition (CVD) method.
Is formed (see FIG. 2 and FIG. 2).

【0040】この際のST成膜条件は次の通りである。
成膜温度を500℃、成膜室圧力を7mTorr、プラ
ズマパワーを750Wとし、原料としてSr(DPM)
2(ディ・バロイメタネート・ストロンチューム(DP
M)、正式名称はbis−dipivaloymeth
anate)、チタンイソプロコキシド(以下Ti(O
−i−Pr)4と記す)を用い、それぞれアルゴンAr
をキャリアガスとして成膜室に輸送し、成膜室で酸素ガ
スと混合して成膜する。
The ST film forming conditions at this time are as follows.
The film forming temperature was 500 ° C., the film forming chamber pressure was 7 mTorr, the plasma power was 750 W, and Sr (DPM) was used as a raw material.
2 (Die Balloy Metanate Strontum (DP
M), the official name is bis-dipivaloymeth
anate), titanium isoprooxide (hereinafter referred to as Ti (O
-I-Pr) 4), and argon Ar
Is transported to a film formation chamber as a carrier gas, and mixed with oxygen gas in the film formation chamber to form a film.

【0041】図2で図示するように本条件で成膜したS
T3はグレイン1及びグレイン1とグレイン1間に存在
するグレインバンダリー2とから構成される柱状構造を
有している。
As shown in FIG. 2, S formed under these conditions
T3 has a columnar structure composed of the grain 1 and the grain boundary 2 existing between the grain 1 and the grain 1.

【0042】ST膜3形成後、フッ酸(HF)及び純水
からなるエッチング液にST膜3付き基板100を浸
し、グレインバンダリー2を選択的にエッチングする
(図13のS3及び図3参照)。
After the ST film 3 is formed, the substrate 100 with the ST film 3 is immersed in an etching solution composed of hydrofluoric acid (HF) and pure water to selectively etch the grain boundary 2 (see S3 in FIG. 13 and FIG. 3). ).

【0043】この際のエッチング液の混合比はフッ酸:
純水=1:10000を用い、エッチング液の温度を2
5℃、エッチング時間10秒を用いた。本エッチング条
件により容量膜上面グレインバンダリー2´を2nmエ
ッチングした。
At this time, the mixing ratio of the etching solution was hydrofluoric acid:
Using pure water = 1: 10000, and setting the temperature of the etching solution to 2
5 ° C. and an etching time of 10 seconds were used. Under this etching condition, the grain boundary 2 ′ on the upper surface of the capacitor film was etched by 2 nm.

【0044】エッチング後、エッチングが進まないよう
に10分間、純水が循環されているウォーターバスに基
板を浸し、容量膜3表面のグレインバンダリー2´のエ
ッチングが進行しないようにした。
After the etching, the substrate was immersed in a water bath in which pure water was circulated for 10 minutes so that the etching did not proceed, so that the etching of the grain boundary 2 'on the surface of the capacitance film 3 did not proceed.

【0045】エッチング後、容量膜3付き基板100を
乾燥し、上部電極4である金(以下Au)をスパッタ法
により100nm堆積した(図13のS4及び図4参
照)。
After the etching, the substrate 100 with the capacitive film 3 was dried, and gold (hereinafter, Au) as the upper electrode 4 was deposited to a thickness of 100 nm by sputtering (see S4 in FIG. 13 and FIG. 4).

【0046】この時の堆積条件は次の通りである。ター
ゲットをAu、スパッタガスをAr、プラズマパワーを
2kW、直流印可電圧を500V、成膜室圧力を3mT
orr、基板加熱を100℃とする。
The deposition conditions at this time are as follows. Au as target, Ar as sputter gas, plasma power 2 kW, DC applied voltage 500 V, film forming chamber pressure 3 mT
orr, substrate heating is 100 ° C.

【0047】スパッタ法はカバレッジが悪いために、容
量膜3表面のエッチングされたグレインバンダリー部2
´を覆うことができず、グレインバンダリー2とAu上
部電極4が接しないような構造になる(図4参照)。
Since the sputtering method has poor coverage, the etched grain boundary portion 2 on the surface of the capacitance film 3 is formed.
′ Cannot be covered and the grain boundary 2 and the Au upper electrode 4 do not come into contact with each other (see FIG. 4).

【0048】さらに、Au上部電極4を適当な大きさに
エッチングし、上部電極4を形成する(図13のS5及
び図4参照)。
Further, the Au upper electrode 4 is etched to an appropriate size to form the upper electrode 4 (see S5 in FIG. 13 and FIG. 4).

【0049】図5は本実施例を用いて形成したキャパシ
タと図15で示すような容量膜102形成後、Au上部
電極105を形成することにより得られた従来方法によ
るキャパシタのリーク電流特性を比較したものである。
FIG. 5 shows a comparison between the capacitor formed using this embodiment and the conventional capacitor obtained by forming the Au upper electrode 105 after forming the capacitance film 102 as shown in FIG. It was done.

【0050】図5を参照すると、本発明を用いることに
よりリーク電流が小さくなっており、1Vの印加電圧で
10〜8A/cm2 以下のリーク電流が得られている。
Referring to FIG. 5, the leak current is reduced by using the present invention, and a leak current of 10 to 8 A / cm 2 or less can be obtained with an applied voltage of 1 V.

【0051】本リーク電流はデバイス適用上十分仕様を
満足したリーク電流のレベルである。
This leak current is a level of the leak current which sufficiently satisfies the specifications for application of the device.

【0052】次に、第2実施例について説明する。第2
実施例は第2の実施の形態の第2の実施例である。第2
実施例の説明にも図2〜図4及び図13を使用する。
Next, a second embodiment will be described. Second
The example is a second example of the second embodiment. Second
FIGS. 2 to 4 and 13 are also used to describe the embodiment.

【0053】容量膜3形成(図13のS2)までのプロ
セスは、先の第1実施例と同様である。
The processes up to the formation of the capacitance film 3 (S2 in FIG. 13) are the same as those in the first embodiment.

【0054】ST膜3形成後、HFガスを用いてECR
プラズマエッチング法により、ガス圧を2mTorr、
基板温度を室温で30秒エッチングした(図13のS
3)。
After the ST film 3 is formed, ECR is performed using HF gas.
The gas pressure is set to 2 mTorr by the plasma etching method.
The substrate was etched at room temperature for 30 seconds (S in FIG. 13).
3).

【0055】この際、グレインバンダリー2部分のみが
エッチングされ、容量膜3表面部分のグレインバンダリ
ー2´がエッチングされる。
At this time, only the grain boundary 2 is etched, and the grain boundary 2 ′ on the surface of the capacitor film 3 is etched.

【0056】なお、工程S4及びS5は第1実施例と同
様である。
Steps S4 and S5 are the same as in the first embodiment.

【0057】本工程では、HFガスを用いたが、グレイ
ンバンダリー2のみを選択的にエッチングできるガスを
用いれば、同様の効果を得ることが可能である。
In this step, HF gas is used. However, if a gas capable of selectively etching only the grain boundary 2 is used, a similar effect can be obtained.

【0058】次に、第3実施例について説明する。第3
実施例は第3の実施の形態の実施例である。第3実施例
の説明には図6〜図8及び図13を使用する。
Next, a third embodiment will be described. Third
The example is an example of the third embodiment. The third embodiment will be described with reference to FIGS.

【0059】容量膜3形成(図13のS2)までのプロ
セスは、先の第1及び第2実施例と同様である。
The processes up to the formation of the capacitance film 3 (S2 in FIG. 13) are the same as in the first and second embodiments.

【0060】ST膜3形成後、酸素(O2)、塩素(C
l2)及びSF6(6フッ化イオウ)の混合ガスを用い
てECRプラズマエッチング法によりグレイン1及びグ
レインバンダリー2をエッチングする(図13のS
3)。
After forming the ST film 3, oxygen (O2), chlorine (C
I2) and the grain 1 and the grain boundary 2 are etched by an ECR plasma etching method using a mixed gas of SF6 (sulfur hexafluoride) (S in FIG. 13).
3).

【0061】この際、グレイン1よりもグレインバンダ
リー2のエッチング速度の方が速いために容量膜3表面
にグレインバンダリー2が存在しない部分2´が形成さ
れる(図7参照)。
At this time, since the etching speed of the grain boundary 2 is higher than that of the grain 1, a portion 2 'where the grain boundary 2 does not exist is formed on the surface of the capacitor film 3 (see FIG. 7).

【0062】続く工程S4及びS5は先の第1及び第2
実施例と同様である。
The following steps S4 and S5 correspond to the first and second steps.
This is the same as the embodiment.

【0063】次に、第4実施例について説明する。第4
実施例は第4の実施の形態の実施例である。第4実施例
の説明には図9〜図12及び図14を使用する。
Next, a fourth embodiment will be described. 4th
The example is an example of the fourth embodiment. The fourth embodiment will be described with reference to FIGS.

【0064】容量膜3形成(図14のS2)までのプロ
セスは先の第1〜第3実施例と同様である。
The processes up to the formation of the capacitance film 3 (S2 in FIG. 14) are the same as those in the first to third embodiments.

【0065】ST膜3形成後、先の第1〜第3実施例の
いずれかを用いて容量膜3表面のグレインバンダリー部
分2´を除去した(図14のS3及び図10参照)。
After forming the ST film 3, the grain boundary portion 2 'on the surface of the capacitor film 3 was removed by using any of the first to third embodiments (see S3 in FIG. 14 and FIG. 10).

【0066】その後、上部電極4としてPt107をE
CRCVD法により100nm堆積した(図14のS1
4及び図11参照)。
After that, Pt 107 is applied as the upper electrode 4 to E.
Deposited 100 nm by CRCVD (S1 in FIG. 14).
4 and FIG. 11).

【0067】この時の堆積条件は次の通りである。原料
にはPt(DPM)2を用い、成膜温度を250℃と
し、成膜室圧力を7mTorrとし、プラズマパワーを
750Wとし、アルゴンArをキャリアガスとして成膜
室に有機金属原料を輸送した。
The deposition conditions at this time are as follows. Pt (DPM) 2 was used as a raw material, the film forming temperature was set to 250 ° C., the film forming chamber pressure was set to 7 mTorr, the plasma power was set to 750 W, and the organometallic raw material was transported to the film forming chamber using argon Ar as a carrier gas.

【0068】カバレッジのよいCVD法を用いることに
より除去したグレインバンダリー2が存在しない部分2
´にもPtが堆積する(図11参照)。
A portion 2 where no grain boundary 2 is removed by using the CVD method having good coverage.
'Also deposits Pt (see FIG. 11).

【0069】この後、試料を600℃、窒素中で30分
間熱処理を行う(図14のS15及び図12参照)。こ
の際、Pt107は再結晶化に伴う堆積凝縮に伴い、グ
レインバンダリー表面部2´の部分のPtがグレインバ
ンダリー2と接触しなくなる。
Thereafter, the sample is heat-treated at 600 ° C. in nitrogen for 30 minutes (see S15 in FIG. 14 and FIG. 12). At this time, Pt in the portion of the grain boundary surface portion 2 ′ does not come into contact with the grain boundary 2 due to the deposition and condensation of Pt 107 due to recrystallization.

【0070】この後、上部電極4を加工しキャパシタを
形成する(図14のS16及び図12参照)。
Thereafter, the upper electrode 4 is processed to form a capacitor (see S16 in FIG. 14 and FIG. 12).

【0071】なお、第4の実施例では上部電極4として
Ptを用いたが、W、Tiのシリサイドでも同様の効果
が得られる。
Although Pt is used as the upper electrode 4 in the fourth embodiment, the same effect can be obtained with silicide of W or Ti.

【0072】また、上記第1〜第4実施例では下部電極
101としてRuを用い、第1〜第3実施例では上部電
極4としてAuを用いたが、これらの電極101,4に
は白金(以下Pt)、イリジューム(Ir)、パラジュ
ーム(Pd)、タングステン(W)、Ti(チタン)及
びそれらの酸化物、窒化物、さらにストロンチュームル
テニュームオキサイド(以下SrRuO3)などの酸化
物を用いても同様の効果が得られる。
Although Ru is used as the lower electrode 101 in the first to fourth embodiments and Au is used as the upper electrode 4 in the first to third embodiments, platinum (Pt) is used for these electrodes 101 and 4. Hereinafter, Pt), iridium (Ir), palladium (Pd), tungsten (W), Ti (titanium) and their oxides and nitrides, and oxides such as strontium ruthenium oxide (hereinafter SrRuO3) are used. Has the same effect.

【0073】さらに、上記実施例では、容量膜3として
STを用いたが、ABO3で表わされ、AがBa、S
r、Pb、Ca、La、Li、或はKのうちの少なくと
も一種類以上、BがZr、Ti、Ta、Nb、Mg、F
e、Zn、或はWのうちの少なくとも一種類以上の元素
であるか、またはその化学式が(Bi2O2)(Xm−
1YmO3m+1)(mは正の整数)で表わされ、Xが
Ba、Sr、Pb、Ca、K、或はBiのうちの少なく
とも一種類以上、YがNb、Ta、Ti、或はWのうち
の一種類以上の元素であるか、または、その化学式がT
a2O5或はBaMgF4である容量膜3でも同様の効
果が得られる。
Further, in the above embodiment, ST was used as the capacitance film 3, but it is represented by ABO3, where A is Ba, S
at least one of r, Pb, Ca, La, Li, or K, and B is Zr, Ti, Ta, Nb, Mg, F
e, Zn, or at least one element of W, or a chemical formula of (Bi2O2) (Xm-
1YmO3m + 1) (m is a positive integer), X is at least one of Ba, Sr, Pb, Ca, K, or Bi, and Y is Nb, Ta, Ti, or W Or one or more elements of the formula
The same effect can be obtained with the capacitance film 3 made of a2O5 or BaMgF4.

【0074】[0074]

【0075】[0075]

【発明の効果】 本発明によるキャパシタの製造方法によ
れば、 下部電極と、この下部電極の上部に積層されグレ
イン及びグレインバンダリーとからなる柱状構造の容量
膜と、この容量膜の上部に積層される上部電極とを含む
キャパシタの製造方法であって、その方法は前記下部電
極を形成する第1工程と、この第1工程の次に前記下部
電極の上部に前記容量膜を積層させる第2工程と、この
第2工程の次に前記容量膜を構成する前記グレインバン
ダリーの上部をエッチングする第3工程と、この第3工
程の次に前記容量膜の上部にカバレッジの悪い処理方法
を用いて上部電極を堆積する第4工程と、この第4工程
の次に前記上部電極にエッチングを施す第5工程とを含
むため、比較的簡素な構成でグレインバンダリーに関わ
るリーク電流パスを回避することが可能となる。
According to the method of manufacturing a capacitor according to the present invention,
Accordingly, a method for manufacturing a capacitor includes a lower electrode, a capacitor film having a columnar structure formed of grains and grain boundaries stacked on the lower electrode, and an upper electrode stacked on the capacitor film. The method includes a first step of forming the lower electrode, a second step of stacking the capacitor film on the lower electrode after the first step, and a step of forming the capacitor film after the second step. A third step of etching the upper part of the grain boundary constituting the above, a fourth step of depositing an upper electrode on the upper part of the capacitor film using a processing method having poor coverage after the third step, Since the method includes a fifth step of etching the upper electrode after the fourth step, a relatively simple configuration is used for the grain boundary.
Leakage current path can be avoided.

【0076】さらに、前記第4及び第5工程に代えて、
前記第3工程の次に前記容量膜の上部にカバレッジのよ
い処理方法を用いて上部電極を堆積する第6工程と、こ
の第6工程の次に前記上部電極を熱処理する第7工程
と、この第7工程の次に前記上部電極を加工する第8工
程を含むため、上記と同様の効果を奏する。
Further, instead of the fourth and fifth steps,
Following the third step, a sixth step of depositing an upper electrode on the capacitor film using a processing method with good coverage, a seventh step of heat-treating the upper electrode after the sixth step, Since the method includes the eighth step of processing the upper electrode following the seventh step, the same effects as above can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るキャパシタ構造の第1の実施の形
態を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of a capacitor structure according to the present invention.

【図2】第2の実施の形態におけるキャパシタの各製造
工程を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating each manufacturing process of a capacitor according to a second embodiment.

【図3】第2の実施の形態におけるキャパシタの各製造
工程を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing each manufacturing step of the capacitor according to the second embodiment.

【図4】第2の実施の形態におけるキャパシタの各製造
工程を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing each manufacturing step of the capacitor according to the second embodiment.

【図5】リーク電流密度対印加電圧特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram of leakage current density versus applied voltage.

【図6】第3の実施の形態におけるキャパシタの各製造
工程を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing each manufacturing step of the capacitor according to the third embodiment.

【図7】第3の実施の形態におけるキャパシタの各製造
工程を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing each manufacturing step of the capacitor according to the third embodiment.

【図8】第3の実施の形態におけるキャパシタの各製造
工程を示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing each manufacturing step of the capacitor according to the third embodiment.

【図9】第4の実施の形態におけるキャパシタの各製造
工程を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing each manufacturing step of the capacitor according to the fourth embodiment.

【図10】第4の実施の形態におけるキャパシタの各製
造工程を示す断面図である。
FIG. 10 is a sectional view showing each manufacturing step of the capacitor according to the fourth embodiment.

【図11】第4の実施の形態におけるキャパシタの各製
造工程を示す断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing each manufacturing step of the capacitor according to the fourth embodiment.

【図12】第4の実施の形態におけるキャパシタの各製
造工程を示す断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing each manufacturing step of the capacitor according to the fourth embodiment.

【図13】第2の実施の形態におけるキャパシタの各製
造工程を示すフローチャートである。
FIG. 13 is a flowchart showing each manufacturing process of the capacitor according to the second embodiment.

【図14】第4の実施の形態におけるキャパシタの各製
造工程を示すフローチャートである。
FIG. 14 is a flowchart showing each manufacturing process of the capacitor according to the fourth embodiment.

【図15】従来のキャパシタ構造の一例の断面図であ
る。
FIG. 15 is a sectional view of an example of a conventional capacitor structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 グレイン 2,2´ グレインバンダリー 3 容量膜 4 上部電極 100 基板 101 下部電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Grain 2, 2 'grain boundary 3 Capacity film 4 Upper electrode 100 Substrate 101 Lower electrode

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/822 H01L 21/8242 H01L 27/04 H01L 27/108 Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/822 H01L 21/8242 H01L 27/04 H01L 27/108

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 下部電極と、この下部電極の上部に積層
されグレイン及びグレインバンダリーとからなる柱状構
造の容量膜と、この容量膜の上部に積層される上部電極
とを含むキャパシタの製造方法であって、 前記下部電極を形成する第1工程と、この第1工程の次
に前記下部電極の上部に前記容量膜を積層させる第2工
程と、この第2工程の次に前記容量膜を構成する前記グ
レインバンダリーの上部をエッチングする第3工程と、
この第3工程の次に前記容量膜の上部にカバレッジの悪
い処理方法を用いて上部電極を堆積する第4工程と、こ
の第4工程の次に前記上部電極にエッチングを施す第5
工程とを含むことを特徴とするキャパシタの製造方法。
1. A method of manufacturing a capacitor, comprising: a lower electrode; a capacitor film having a columnar structure laminated on the lower electrode and composed of grains and grain boundaries; and an upper electrode laminated on the capacitor film. A first step of forming the lower electrode, a second step of stacking the capacitor film on the lower electrode after the first step, and a step of forming the capacitor film after the second step. A third step of etching the upper part of the grain boundary to be constituted;
Following the third step, a fourth step of depositing an upper electrode on the capacitor film using a processing method having poor coverage, and a fifth step of etching the upper electrode after the fourth step.
And a method for producing a capacitor.
【請求項2】 前記第4及び第5工程に代えて、前記第
3工程の次に前記容量膜の上部にカバレッジのよい処理
方法を用いて上部電極を堆積する第6工程と、この第6
工程の次に前記上部電極を熱処理する第7工程と、この
第7工程の次に前記上部電極を加工する第8工程を含む
ことを特徴とする請求項記載のキャパシタの製造方
法。
2. A sixth step of, instead of the fourth and fifth steps, depositing an upper electrode on the upper part of the capacitor film using a processing method having good coverage next to the third step;
A seventh step of annealing the upper electrode next to the step, the manufacturing method according to claim 1, wherein the capacitor, characterized in that it comprises an eighth step of processing the upper electrode to the next seventh step.
【請求項3】 前記第3工程は前記グレインバンダリー
のみを選択的にエッチングすることを特徴とする請求項
記載のキャパシタの製造方法。
3. The method of claim 3, wherein the third step selectively etches only the grain boundary.
2. A method for manufacturing the capacitor according to 1 .
【請求項4】 前記第3工程は前記グレイン及びグレイ
ンバンダリーの両者をエッチングするが前記グレインよ
りも前記グレインバンダリーのエッチング速度の方が速
いことを特徴とする請求項記載のキャパシタの製造方
法。
4. Production of the third step of claim 1, wherein etches both the grain and the grain boundary, wherein said that the direction of the etching rate of the grain boundary is higher than the grain capacitor Method.
【請求項5】 前記第3工程はフッ酸及び純水からなる
エッチング液に前記容量膜を浸し、前記グレインバンダ
リーを選択的にエッチングすることを特徴とする請求項
記載のキャパシタの製造方法。
5. The method of claim 3, wherein the third step is to immerse the capacitor film in an etchant comprising hydrofluoric acid and pure water to selectively etch the grain boundary.
4. The method for manufacturing a capacitor according to 3 .
【請求項6】 前記第3工程はフッ酸ガスを用いてEC
Rプラズマエッチング法により前記容量膜をエッチング
することを特徴とする請求項記載のキャパシタの製造
方法。
6. The method according to claim 1, wherein the third step is performed using hydrofluoric acid gas.
4. The method according to claim 3, wherein the capacitor film is etched by an R plasma etching method.
JP30622498A 1998-10-28 1998-10-28 Method for manufacturing capacitor Expired - Fee Related JP3284978B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30622498A JP3284978B2 (en) 1998-10-28 1998-10-28 Method for manufacturing capacitor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30622498A JP3284978B2 (en) 1998-10-28 1998-10-28 Method for manufacturing capacitor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000133779A JP2000133779A (en) 2000-05-12
JP3284978B2 true JP3284978B2 (en) 2002-05-27

Family

ID=17954497

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP30622498A Expired - Fee Related JP3284978B2 (en) 1998-10-28 1998-10-28 Method for manufacturing capacitor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3284978B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6696118B2 (en) 2000-09-27 2004-02-24 Canon Kabushiki Kaisha Recording medium and image forming method utilizing the same

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7000882B2 (en) * 2017-03-31 2022-01-19 Tdk株式会社 Oxynitride thin film and capacitive element

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6696118B2 (en) 2000-09-27 2004-02-24 Canon Kabushiki Kaisha Recording medium and image forming method utilizing the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000133779A (en) 2000-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5973911A (en) Ferroelectric thin-film capacitor
JP3169866B2 (en) Thin film capacitor and method of manufacturing the same
US7001778B2 (en) Method of making layered superlattice material with improved microstructure
JPH09260600A (en) Method for manufacturing semiconductor memory device
US6867090B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing thereof
US6338970B1 (en) Ferroelectric capacitor of semiconductor device and method for fabricating the same
JP2001217408A (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
US6403441B1 (en) Method for fabricating storage capacitor using high dielectric constant material
JP4573009B2 (en) Vapor phase growth method of metal oxide dielectric film
JP2001237402A (en) Structured metal oxide-containing layer and method for producing semiconductor structural element
JP3284978B2 (en) Method for manufacturing capacitor
JP3173451B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US6180482B1 (en) Method for manufacturing high dielectric capacitor
US20050070043A1 (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2000183058A (en) A method of forming a semiconductor device having a deposited layer by varying the flow of reactants.
JP2000208440A (en) Method of forming platinum film for capacitor-electrode of semiconductor device
WO2005036612A2 (en) Ferroelectric capacitor with a complex-oxide hard-mask top electrode and method for manufacturing the same
JP4659436B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP2002334875A (en) Vapor growth method for metal oxide dielectric film
JP2002064186A (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP3604253B2 (en) Semiconductor storage device
JP2000091531A (en) Thin film capacitor and method of manufacturing the same
JP3085285B2 (en) Method of forming ferroelectric film
JP2002289809A (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
JPH0897382A (en) Semiconductor memory device

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees