JPH04360506A - 薄膜キャパシタ - Google Patents
薄膜キャパシタInfo
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
下部電極、誘電体、上部電極からなる薄膜キャパシタの
構造に関し、特に下部および上部電極が少なくとも2つ
以上の導電性材料からなる構造を有する薄膜キャパシタ
に関する。
コン電極上に直接にスパッタ法により誘電体膜、上部電
極を順に形成した構造(特願平1−217918号)、
またはシリコン電極上にTa、Tiなどの少なくとも1
種類の高融点金属からなる第1層およびPt,Pdの少
なくとも1種類の材料からなる第2層とから構成される
導電層上に誘電体膜、上部電極を順に形成した構造(特
願平1−238484号)となっていた。また、例えば
1969年のアイ・ビ−・エム・ジャ―ナル・オブ・リ
サ―チ・アンド・ディベロップメント、第68巻、68
6〜695ペ―ジ( IBM Journal of
Research andDevelopment ,
68(1969),p.686〜695)に記載されて
いるように、サファイア等の絶縁基板上に下部電極とし
てPtまたはPdを堆積し、誘電体膜を堆積後、上部電
極としてTi、Auを順に堆積した積層膜、またはCu
、Mo、Al等を形成した構造がすでに知られている。
薄膜キャパシタでは、絶縁基板上に下部電極、誘電体、
上部電極を順に形成して薄膜キャパシタを構成した後に
熱処理を行うと、上部および下部電極と誘電体との反応
が生じる結果、リーク電流が増大するという欠点がある
。また、シリコン電極上に直接にスパッタ法により誘電
体を形成した場合には、シリコン電極表面が誘電体を形
成する時に酸化され、誘電率の高い誘電体を形成しても
シリコン電極と誘電体との界面に存在する低誘電率の二
酸化シリコンのために薄膜キャパシタ全体の容量を大き
くすることが制限されるという欠点があるものの、薄膜
キャパシタ構成後の熱処理によっても二酸化シリコン層
の存在によりリーク電流があまり大きくならずに済むと
いった利点がある。また、前述のシリコン電極に第1お
よび第2の材料からなる導電層を形成し、その上に誘電
体、上部電極を順に形成した構造の場合には、適切な熱
処理を行うことにより低誘電率層の形成を防止しながら
薄膜キャパシタ全体の容量を大きくすることが可能であ
るが、上部電極形成後に熱処理を行うと上部電極と誘電
体膜との反応が生じるために、リーク電流が増大してし
まうといった欠点がある。本発明は、このような従来の
問題点を解決するためになされたもので、下部および上
部電極の双方が、電極材料と誘電体膜の反応によりリー
ク電流特性に悪影響を与えないような、少なくとも2つ
以上の材料からなる導電層で構成することにより、低誘
電率層の形成を防止するとともに、熱処理後のリ−ク電
流の増大が防止された薄膜キャパシタを提供することを
目的とする。
電極、誘電体膜および上部電極が順次形成された構造の
薄膜キャパシタにおいて、下部電極および上部電極が、
それぞれ基板側からチタン、タンタル、モリブデン、タ
ングステン、ルテニウム、ルテニウムシリサイド、酸化
ルテニウム、レニウム、レニウムシリサイド、酸化レニ
ウム、オスミウム、オスミウムシリサイド、酸化オスミ
ウム、ロジウム、ロジウムシリサイド、酸化ロジウムの
高融点金属あるいはそれらのシリサイド化合物、および
窒化チタンから選ばれる少なくとも1種以上の材料から
なる第1の導電膜と、白金、パラジウム、ロジウムおよ
びアルミニウムから選ばれる少なくとも1種以上の材料
からなる第2の導電膜とを少なくとも有し、誘電体がB
aTiO3、SrTiO3、PbTiO3、PbZrO
3、LiNbO3およびBi4Ti3O12から選ばれ
た一つ、あるいはこれらの固溶体からなることを特徴と
する薄膜キャパシタである。また、基板は、n型または
p型に不純物ドープされたシリコン基板、Ga、As、
In、PおよびAlの少なくとも2つから選ばれる元素
の化合物基板、またはSiとGeの固溶体基板であるこ
とを好適とする。
積形成された下部電極、誘電体膜、上部電極構造におい
て、絶縁基板を使用した場合には、下部電極については
、基板側を第1の導電膜として、基板と第2の導電膜と
が接しないようにすれば、基板と下部電極間の剥離防止
に効果的である。また、上部電極については、第1の導
電膜を介して第2の導電膜を形成するようにすれば、A
l等を直接上部電極として用いて熱処理した時に生じる
上部電極と誘電体との反応(拡散)あるいは上部電極と
誘電体間の剥離を防止することができる。このため、下
部および上部電極形成後の熱処理に対してもリーク電流
の増大のないキャパシタが形成される。また、シリコン
基板等を使用した場合には、下部電極については、基板
と下部電極との間で低誘電率層が形成されるのを防止す
るために、第1の導電層を基板側に形成することで大容
量を実現する。また上部電極については、上記で述べた
のと同様である。
て説明する。 実施例1 図2は、基板としてサファイア、誘電体としてSrTi
O3を使用した本発明の一実施例の薄膜キャパシタの縦
断面図である。図中、1はAl、2はW、3はSrTi
O3層、4はPt、5はTi、6はサファイア基板であ
る。作製プロセスは以下のように公知の薄膜堆積技術を
使用した。まず、サファイア基板上にTi,Ptを順に
それぞれ10〜150nm、20〜150nmの厚さに
直流マグネトロンスパッタ法により堆積し、次にSrT
iO3膜を高周波マグネトロンスパッタ法により30〜
500nmの厚さに堆積する。最後に上部電極として、
直流マグネトロンスパッタ法によりWおよびAlをそれ
ぞれ10〜150nm、100〜1200nmの厚さに
堆積して図2の薄膜キャパシタを作製した。この構造で
は、キャパシタ作製後に400〜500℃、10〜90
分間の熱処理を行ってもリ−ク電流の増加は生じなかっ
た。本実施例では誘電体としてSrTiO3を使用した
が、BaTiO3,PbTiO3,PbZrO3,Li
NbO3,Bi4Ti3O12あるいはこれらの固溶体
を用いても同様の結果が得られた。また、サファイア基
板以外の絶縁基板でも同様の結果が得られた。さらに、
本実施例では第1の導電膜としてチタン、タングステン
を使用したが、この他、タンタル、モリブデン、ルテニ
ウム、ルテニウムシリサイド、酸化ルテニウム、レニウ
ム、レニウムシリサイド、酸化レニウム、オスミウム、
オスミウムシリサイド、酸化オスミウム、ロジウム、ロ
ジウムシリサイド、酸化ロジウムの高融点金属あるいは
それらのシリサイド化合物、または窒化チタンを用いて
も同様の結果が得られた。また、第2の導電膜として、
白金、アルミニウムを用いたが、この他、パラジウムま
たはロジウムでも同様の結果が得られた。
てn型の低抵抗シリコン基板、誘電体としてSrTiO
3を使用した例である。11はAl、12はTiN、1
3はTi、14はSrTiO3、15はPt、16はT
a、17はシリコン基板である。作製プロセスは図2の
薄膜キャパシタと同様であるが、12のTiNは反応性
直流マグネトロンスパッタにより作製した。この構造に
おいても、キャパシタ作製後に400〜500℃、10
〜90分間の熱処理を行ってもリーク電流の増加は生じ
なかった。本実施例では誘電体としてSrTiO3を使
用したが、BaTiO3,PbTiO3,PbZrO3
,LiNbO3,Bi4Ti3O12あるいはこれらの
固溶体を用いても同様の結果が得られた。また、基板と
してn型のシリコン基板以外にp型のシリコン基板、G
a,As,In,P,Alの少なくとも2つから選ばれ
る元素の化合物基板、SiとGeの固溶体基板でも同様
の結果が得られた。さらに、本実施例では第1の導電膜
としてタンタル、チタン、窒化チタンを使用したが、こ
の他、タンタル、モリブデン、タングステン、ルテニウ
ム、ルテニウムシリサイド、酸化ルテニウム、レニウム
、レニウムシリサイド、酸化レニウム、オスミウム、オ
スミウムシリサイド、酸化オスミウム、ロジウム、ロジ
ウムシリサイド、酸化ロジウムの高融点金属あるいはそ
れらのシリサイド化合物を用いても同様の結果が得られ
た。また、第2の導電膜として、白金、アルミニウムを
用いたが、この他、パラジウムまたはロジウムでも同様
の結果が得られた。
薄膜キャパシタの容量を低下させる低誘電率層の形成を
防止するとともに、キャパシタ作製後の熱処理で下部お
よび上部電極が誘電体と反応することによるリ−ク電流
増大を防止することができ、大容量でリーク電流の少な
い薄膜キャパシタを作製することができる効果がある。
2 W3,14 SrTiO3
4,15 Pt5,13
Ti 6
サファイア基板 12 TiN
16 Ta17 シリコン基板
Claims (2)
- 【請求項1】 基板上に下部電極、誘電体膜および上
部電極が順次形成された構造の薄膜キャパシタにおいて
、下部電極および上部電極が、それぞれ基板側からチタ
ン、タンタル、モリブデン、タングステン、ルテニウム
、ルテニウムシリサイド、酸化ルテニウム、レニウム、
レニウムシリサイド、酸化レニウム、オスミウム、オス
ミウムシリサイド、酸化オスミウム、ロジウム、ロジウ
ムシリサイド、酸化ロジウムの高融点金属あるいはそれ
らのシリサイド化合物、および窒化チタンから選ばれる
少なくとも1種以上の材料からなる第1の導電膜と、白
金、パラジウム、ロジウムおよびアルミニウムから選ば
れる少なくとも1種以上の材料からなる第2の導電膜と
を少なくとも有し、誘電体がBaTiO3、SrTiO
3、PbTiO3、PbZrO3、LiNbO3および
Bi4Ti3O12から選ばれた一つ、あるいはこれら
の固溶体からなることを特徴とする薄膜キャパシタ。 - 【請求項2】 基板がn型またはp型に不純物ドープ
されたシリコン基板、Ga、As、In、PおよびAl
の少なくとも2つから選ばれる元素の化合物基板、また
はSiとGeの固溶体基板である請求項1記載の薄膜キ
ャパシタ。
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JPH0746670B2 JPH0746670B2 (ja) | 1995-05-17 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2007109693A (ja) * | 2005-10-11 | 2007-04-26 | Toray Ind Inc | キャパシタ |
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JPH0387055A (ja) * | 1989-08-30 | 1991-04-11 | Nec Corp | 薄膜コンデンサおよびその製造方法 |
JPH03101260A (ja) * | 1989-09-14 | 1991-04-26 | Nec Corp | 薄膜コンデンサ |
-
1991
- 1991-06-07 JP JP3162347A patent/JPH0746670B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JPH0746670B2 (ja) | 1995-05-17 |
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