JPH08279601A

JPH08279601A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH08279601A
Application number: JP8026598A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Jinriki; 博神力; Taijo Nishioka; 泰城西岡; Noriyuki Sakuma; 憲之佐久間; Kiichiro Mukai; 喜一郎向
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-02-14
Filing date: 1996-02-14
Publication date: 1996-10-22
Anticipated expiration: 2014-07-12
Also published as: JP2918835B2

Abstract

(57)【要約】【目的】欠陥密度が少なくて耐圧が十分大きく、長期信
頼性が高く、容量の大きなキャパシタを有する半導体装
置の製造方法を提供すること。【構成】キャパシタ下部電極１０上に遷移金属酸化物で
誘電体膜を構成するキャパシタ絶縁膜を形成する半導体
装置の製造方法であって、遷移金属酸化物（酸化タンタ
ル膜３）をキャパシタ下部電極上に堆積してキャパシタ
絶縁膜を形成し、キャパシタ下部電極と堆積した遷移金
属酸化物との間に堆積遷移酸化物を補う酸化物を形成す
るために酸化雰囲気中の熱処理を行ない二酸化シリコン
膜２を形成し、タングステン電極４からなるキャパシタ
上部電極をキャパシタ絶縁膜（酸化タンタル膜３と二酸
化シリコン膜２の二層膜からなる誘電体膜）上に形成す
る半導体装置の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に係り、特に高容量、高信頼性のキャパシタを有する半
導体装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、各種半導体メモリのキャ
パシタは、二酸化シリコン膜を絶縁膜とするキャパシタ
が広く用いられている。

【０００３】しかし、半導体集積回路の集積密度が増大
するにともない、キャパシタの面積も著るしく小さくな
った。キャパシタの面積が小さくなると、容量が減少し
て、半導体メモリの信頼性が低下してしまう。そのた
め、キャパシタの誘電体膜として、たとえばＴａ₂Ｏ₅な
ど、誘電率の大きい遷移金属酸化物を用いて容量の低下
を防止することが提案されている。

【０００４】たとえば、特開昭５９−４１５２号には、
シリコン基板上に酸化タンタル膜を形成した後、湿性酸
素雰囲気にて、熱処理して、酸化タンタル膜とシリコン
基板の界面に二酸化シリコン膜を成長させた後、高融点
金属、或いは高融点金属のシリサイドからなる上部電極
を、上記酸化タンタル膜上に形成してキャパシタを形成
していた。

【０００５】さらに、キャパシタ形成技術として以下の
公知の技術がある。特開昭６０−５８６５３号公報に
は、シリコン半導体基板に直接Ｔａ膜を形成し、そのＴ
ａ膜を酸化することでＴａ₂Ｏ₅膜とし、そしてシリコン
半導体基板とＴａ₂Ｏ₅膜との界面にＳｉＯ₂膜（具体的
には８０Å）形成する記載がある。このＳｉＯ₂膜はキ
ャパシタの特性に依存してくる。

【０００６】特開昭６０−５０９５０号公報には、Ｓｉ
基板にＨｆＮ−Ｓｉ₃Ｎ₄混合物を乾燥酸素中で酸化する
記載がある。

【０００７】特開昭５７−１６７６６９号公報には、多
結晶シリコン膜上にＴａ膜を形成し、このＴａ膜を乾燥
酸素中で無定形酸化タンタル層とし、さらにこの無定形
酸化タンタル層を結晶化するとともに、結晶化に伴って
生ずる結晶粒界にシリコンを拡散させ、これを酸化する
ことで結晶粒界を二酸化シリコンで充填させる。

【０００８】特開昭５８−１５４２５８号公報には、多
結晶シリコン膜上にＴａ膜を形成し、このＴａ膜を酸化
タンタル層とし、その酸化タンタル層に塩素を導入す
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、本願発明者の
検討によれば、このような方法によって形成されたキャ
パシタは、長期信頼性が低く、しかも、酸化タンタル膜
とシリコン基板の間に形成される二酸化シリコン膜の膜
厚が大きくなってしまって容量が低下し、酸化タンタル
を誘電体膜として用いた効果が、著るしく低くなってし
まうことが見出された。

【００１０】すなわち、上記従来技術はシリコン基板と
酸化タンタル膜の間に二酸化シリコン膜を形成すること
により、酸化タンタル膜の欠陥密度が減少し、耐圧が向
上するという効果は有しているが単位面積当りの容量は
著しく減少する。また、二酸化シリコン膜厚が４０Å以
上となると、一定電圧を印加した場合の経時的絶縁破壊
寿命は界面の二酸化シリコン膜が破壊される寿命に依存
しており、二酸化シリコン膜をうわまわる長期信頼度を
得ることはできなかった。

【００１１】本発明の目的は、上記従来の問題を解決
し、欠陥密度が少なくて耐圧が十分大きく、長期信頼性
が高く、容量の大きなキャパシタを有する半導体装置の
製造方法を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、キャパシタ下部電極上に遷移金属の酸化
物膜を形成した後、酸化性雰囲気中において熱処理を行
なって、その遷移金属酸化膜中の欠陥部分に酸化物を補
うことで耐圧低下を防止するようにしたものである。

【００１３】

【作用】下部電極上に遷移金属の酸化物膜を形成した
後、酸化性雰囲気中で熱処理を行なうと、上記遷移金属
酸化物膜の欠陥部分の下には厚く、他の部分の下には薄
く、下地材料の酸化物膜が形成される。これによって、
上記遷移金属酸化物膜の欠陥部分における絶縁膜の合計
の膜厚は補償され、実質的なキャパシタの特性はその遷
移金属酸化物により決められるとともに、耐圧の低下は
効果的に防止される。

【００１４】

【実施例】本発明者等によって考え出された例として、
下部電極および遷移金属の酸化物として、シリコン基板
および酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）をそれぞれ用いた場合
について説明する。

【００１５】シリコン基板と酸化タンタル膜の間の界面
の耐圧劣化が生ずる原因となる領域では、他の領域より
も酸化タンタル膜厚が薄い。本発明によれば、選択的に
この欠陥領域に二酸化シリコンが成長し、合計の膜厚が
厚くなるので、耐圧が向上し、キャパシタの耐圧劣化を
防止できる。一方、本発明者の検討によれば二酸化シリ
コン膜厚が４０Å以上となると長期信頼度は４０Å以下
の場合より低下する。そこで、上記欠陥領域以外の領域
では、シリコンと酸化タンタル膜の界面の二酸化シリコ
ン膜厚は４０Å以下として、長期信頼度の低下を防止す
る。

【００１６】一方、欠陥領域の下に形成される二酸化シ
リコン膜は、膜厚が４０Å以上となる部分もあるが、こ
の場合は後で説明するように、欠陥部分以外の領域の耐
圧よりも十分大きい耐圧となる様に二酸化シリコン膜が
成長するので、長期信頼度も他の領域より劣らない。更
に、欠陥領域は二酸化シリコンの膜厚が大きいため、容
量は小さくなるが、欠陥部分の面積はキャパシタ全体の
面積と比較して極めて小さいので、キャパシタの全容量
に与える影響はほとんどなく、全体の容量は、欠陥部分
以外の領域の容量とほぼ等しい。欠陥領域以外の領域で
は界面に形成された二酸化シリコン膜の膜厚は４０Å以
下なので、極めて大きい容量の実現することができる。

【００１７】酸化タンタル膜の下に他の部分よりも厚い
ＳｉＯ₂膜を形成するには、酸化タンタル膜を形成した
後、乾燥した酸化性雰囲気中で熱処理する必要がある。
もし湿った酸化雰囲気中で熱処理を行なうと、上記欠陥
領域の下部のみでなく、酸化タンタル膜とシリコン基板
の全界面に厚いＳｉＯ₂膜が形成され、大きな容量を得
るのが不可能になってしまう。

【００１８】上記下部電極としては、シリコン基板のみ
でなく、多結晶シリコン膜や、たとえばチタンシリサイ
ドなどシリサイド膜を使用できることはいうまでもな
い。また、窒化チタン、もしくはアルミニウム（アルミ
ニウム合金でも同じ）を用いても、上記シリコンを用い
たときと同様に乾燥した酸化性雰囲気中において熱処理
することによって、酸化タンタル膜の欠陥領域の下に、
酸化チタン膜もしくは酸化アルミニウム膜を、他の部分
よりも厚く形成し、上記本発明の目的を達成できる。

【００１９】〈実施例１〉図１は、シリコン基板１上
に、酸化タンタル膜３を形成した後、８００℃〜１００
０℃の乾燥酸化雰囲気において熱処理して、酸化タンタ
ル膜３とシリコン基板１の界面に二酸化シリコン膜２を
形成し、更に上記酸化タンタル膜３上に上部電極として
タングステン膜４を被着して形成されたキャパシタの断
面図である。

【００２０】ここで、シリコン基板１と酸化タンタル膜
３の界面に形成される二酸化シリコン膜２の膜厚は酸化
タンタル膜３の膜厚と上記酸化性雰囲気での熱処理の温
度に依存している。この関係を図３を用いて以下説明す
る。図３では、横軸はシリコン基板１上に形成された酸
化タンタル膜３の膜厚を示している。縦軸は熱処理によ
り酸化タンタル膜３とシリコン基板１の界面に形成され
た二酸化シリコン膜２の膜厚を示している。熱処理温度
として８００℃とした場合、酸化タンタル膜３の膜厚が
１０ｎｍ以上であると、殆んど二酸化シリコンは界面に
成長しないが、酸化タンタル膜３の膜厚が１０ｎｍより
も薄くなるにつれて、二酸化シリコン膜２はより厚く成
長することがわかった。同様に熱処理温度を１，０００
℃とした場合は、膜厚が約１０ｎｍ以上の酸化タンタル
膜の下に形成されるＳｉＯ₂膜の膜厚は約２ｎｍ以下に
過ぎないが、酸化タンタル膜の膜厚が１０ｎｍより薄く
なると、それ下に形成されるＳｉＯ₂膜の膜厚は急激に
大きくなる。

【００２１】従って、シリコン基板や下部電極の上に酸
化タンタル膜を形成した後、乾燥した酸化性雰囲気中で
熱処理を行なえば、図１に示したように、酸化タンタル
膜３の欠陥領域（膜厚の薄い部分）の下は膜厚が厚く、
正常な領域（膜厚が厚い部分）の下は膜厚が薄いＳｉＯ
₂膜２が形成される。その結果、酸化タンタル膜３の膜
厚が局所的に薄くなることによって生ずる耐圧低下は効
果的に防止され、極めて信頼性の高いキャパシタが形成
される。

【００２２】酸化タンタル膜を形成した後、上記熱処理
を行なわず、上部電極４を形成して形成されたキャパシ
タの断面構造を図２に示す。

【００２３】図２から明らかなように、上記熱処理を行
なわないと、膜厚が全面にわたって等しい、薄いＳｉＯ
₂膜２′が形成される。このＳｉＯ₂膜２′はシリコンの
自然酸化膜であり、酸化タンタル膜を酸化性雰囲気中に
おけるスパッタリングによって形成した場合は、その際
にも若干酸化される。

【００２４】このＳｉＯ₂膜２′は膜厚が約１５ｎｍに
すぎないため欠陥領域（酸化タンタル膜の膜厚の薄い部
分）においては誘電体膜の合計の膜厚（酸化タンタル膜
３とＳｉＯ₂膜２′の膜厚の和）が不十分で耐圧不良の
原因となる。

【００２５】また、酸化タンタル膜を形成した後の熱処
理を湿った酸化性雰囲気中において行なうと、非常に厚
いＳｉＯ₂膜が、欠陥領域の下のみではなく酸化タンタ
ル膜と下部電極の界面の全面に形成されてしまい、高い
容量を得るのは不可能になる。

【００２６】従って、酸化タンタル膜を形成した後に
は、乾燥した雰囲気中での熱処理を行なって、図１に示
したように、膜厚が部分的に異なるＳｉＯ₂膜２を酸化
タンタル膜３と下部電極１の間に形成する必要がある。

【００２７】このように、酸化タンタル膜３には、膜厚
が局所的に薄い部分（欠陥領域）が存在し、しかも、界
面に形成されるＳｉＯ₂膜の膜厚が薄く均一であると、
酸化タンタル膜の膜厚が薄い部分において耐圧が低下
し、信頼性が低下する。

【００２８】本発明は、酸化タンタル膜と下部電極の間
の界面に、膜厚が部分的に異なるＳｉＯ₂膜を、乾燥雰
囲気中における熱処理によって形成する点に特徴があ
り、酸化タンタル膜とＳｉＯ₂膜の膜厚は、本発明にと
って重要なので以下に説明する。図１において、下部電
極上に形成された酸化タンタル膜３の膜厚が７５Åの場
合について説明する。熱処理条件としては８００℃、３
０分の条件を選んだ。上記のように、下部電極であるシ
リコン基板表面上に形成される酸化タンタル膜の膜厚は
均一にならず、７５Åより薄い部分も存在する。この場
合、図３に示されているように、上記熱処理によって、
膜厚７５Åの酸化タンタル膜の下には、厚さ約０.５ｎ
ｍのＳｉＯ₂膜が成長するので、上記熱処理前に形成さ
れていたＳｉＯ₂膜と合わせて、合計約２０ｎｍ膜厚を
有するＳｉＯ₂膜が形成される。

【００２９】本発明は、酸化タンタル膜を形成した後に
熱処理を行なうか、図４に示す様に、縦軸に実効電界強
度をとり、横軸に酸化タンタル膜厚をとって、酸化性雰
囲気での熱処理効果を説明する。ここで、実効電界強度
は、酸化タンタルと二酸化シリコンの二層膜の単位面積
当りの容量に等しい二酸化シリコン膜の膜厚でキャパシ
タに印加される電圧で割った値であり、二酸化シリコン
膜厚換算の電界強度である。図２において酸化タンタル
膜３の膜厚が７５Åである領域で実効電界強度１３ＭＶ
／ｃｍを印加すると、熱処理を行なわない場合には、酸
化タンタル膜厚が７５Åよりも薄い領域では、１３ＭＶ
／ｃｍより大きい高電界が印加される。例えば、酸化タ
ンタル膜３の膜厚が２０Åである領域には、約１９ＭＶ
／ｃｍの実効電界強度が印加されてしまう、一方、８０
０℃、３０分の酸化性雰囲気での熱処理を行うと、実効
電界強度は酸化タンタルが７５Åよりも薄く形成されて
いる領域では、酸化タンタルが７５Å形成されている領
域に１３ＭＶ／ｃｍの実効電界強度が印加されるのに対
し、それよりも低い実効電界強度が印加される。図３に
示したように、酸化タンタル膜の膜厚が２０Åである領
域では上記熱処理によって約４０Åの厚さＳｉＯ₂膜が
生長するので印加される実効電界強度は約８ＭＶ／ｃｍ
に過ぎない。従って、酸化タンタル膜が局所的に薄く形
成されている部分では実効的に耐圧が向上する。

【００３０】一方、誘電体膜が酸化タンタル膜と二酸化
シリコン膜の２層膜からなるキャパシタの長期信頼度に
ついては、図５に示す結果が得られた。この結果は、キ
ャパシタに一定の電界を印加して、キャパシタが破壊に
至る平均寿命を測定して得られたものである。図５から
明らかなように、酸化タンタル膜とシリコン基板の界面
に形成された二酸化シリコン膜の膜厚が５０Å以上とな
ると、キャパシタは破壊されやすくなるが、膜厚が４０
Å以下の場合は、平均寿命ははるかに長くなる。従っ
て、酸化タンタル膜と二酸化シリコン膜の２層膜を誘電
体膜として用いたキャパシタにおいては、二酸化シリコ
ン膜の膜厚を４０Å以下にすれば極めてよい結果が得ら
れる。

【００３１】図６は、膜厚７５Åの酸化タンタル膜およ
びシリコン基板と酸化タンタル界面に形成された二酸化
シリコン膜からなる二層膜を誘電体とするキャパシタ
に、実効電界強度１３ＭＶ／ｃｍを印加した場合の絶縁
被壊に至る寿命を上記二酸化シリコン膜の膜厚を２０Å
〜６０Åの範囲で変えて測定した結果を示している。図
６から明らかなように、二酸化シリコン膜厚が４０Å以
下となると急激に寿命が長くなることがわかる。この原
因は、二酸化シリコン膜厚が薄くなると、電子の伝導機
構がより多く直接トンネル成分を含む様になり二酸化シ
リコンがダメージを受けにくくなり被壊しなくなるため
である。酸化タンタル膜の膜厚が７５Å以外の場合でも
同様の結果が得られた。

【００３２】従って、酸化タンタル膜の欠陥領域以外の
部分の下に形成される二酸化シリコン膜の膜厚は４０Å
以下にすることが好ましい。

【００３３】図４で示した様に、酸化タンタル膜３の膜
厚が４０Åより薄い領域では、酸化タンタル膜３とシリ
コン基板１の界面に形成される二酸化シリコン膜２の膜
厚は４０Å以上となる。しかし、図４に示す様にこの領
域に印加される実効電界強度は９.５ＭＶ／ｃｍより小
さくなる。この場合、図５に示す様に１０⁵秒以上の寿
命を示し、酸化タンタルが７５Åの厚さに形成されてい
る領域の寿命と比較しても劣らないことがわかる。従っ
て、酸化タンタル膜の欠陥領域の下に膜厚が４０Å以上
の二酸化シリコン膜が形成されても、耐圧や平均寿命が
低下する恐れはない。酸化タンタルのみではなく、Ｔ
ｉ，Ｈｆ，ＮｂもしくはＺｒの酸化物についても同様な
効果が認められた。

【００３４】〈実施例２〉本実施例は、キャパシタの下
部電極を多結晶シリコン膜厚として、分離絶縁膜や素子
領域上に形成することのできる信頼度の優れたキャパシ
タを有する半導体デバイスの例である。

【００３５】図７は、蓄積キャパシタと転送トランジス
タを有するメモリセルの断面図を示している。図７にお
いて記号５はＰ型シリコン基板、６はゲート絶縁膜、７
はフィールド絶縁膜、８，９はソース、ドレインとなる
ｎ⁺領域、１０はキャパシタの第１の電極（下部電極）
である多結晶シリコン膜、４はタングステン電極、１２
は層間絶縁膜、１１はアルミニウム配線である。１３お
よび１４は、それぞれ多結晶シリコンからなる第１のワ
ード線および第２のワード線である。ここでアルミニウ
ム配線１１はビット線となっている。以上の様なメモリ
セルで、蓄積キャパシタの第１の電極は多結晶シリコン
膜１０であり、この多結晶シリコン膜１０上に、酸化タ
ンタル膜３と二酸化シリコン膜２の二層膜からなる誘電
体膜が形成されている。

【００３６】図７に示されているように、酸化タンタル
膜３の局所的に薄くなっている領域の下の二酸化シリコ
ン膜２は、他の部分よりも厚く形成されている。酸化タ
ンタルが局所的に薄くなっている領域以外の領域では、
酸化タンタル膜３の下の二酸化シリコン膜２の膜厚は４
０Å以下である。上部電極としてタングステン膜４を形
成して形成されたキャパシタの性能は、実施例１に示し
たシリコン基板上に形成したキャパシタと等しい特性を
示した。図７に示したように、本実施例によるキャパシ
タは、素子領域（転送トランジスタ）や、素子分離絶縁
膜領域（厚いＳｉＯ₂膜７）上にキャパシタを形成する
ことができるので、高集積メモリの製造において極めて
有効である。

【００３７】酸化タンタルのみではなく、Ｔｉ，Ｈｆ，
ＮｂもしくはＺｒの酸化物を用いても同様な効果が認め
られた。

【００３８】〈実施例３〉図８に示すように、表面に急
峻な段差を有するシリコン基板５上に、周知のスパッタ
リング法によって酸化タンタル膜３およびタングステン
膜からなる上部電極４を形成して、キャパシタを形成す
る。このようにすると、酸化タンタル膜３のうち、段差
の側面上に形成された酸化部分の膜厚は、水平部上に形
成された部分の膜厚より薄くなり、耐圧不良が生じやす
い。

【００３９】しかし、Ｔａ₂Ｏ₅膜を段差部上に形成した
後、９００℃の乾燥酸化雰囲気でのアニールを行なう
と、図９に示したように、Ｔａ₂Ｏ₅膜３の膜厚が薄い側
面部では、Ｔａ₂Ｏ₅膜３とシリコン基板５の界面に平面
部より厚くＳｉＯ₂膜が形成されるので、側面部の耐圧
は劣化しないため、図８に示すキャパシタの耐圧よりも
大きい耐圧が得られる。一方、平面部に形成されたＴａ
₂Ｏ₅膜３とＳｉ基板５の界面に形成されるＳｉＯ₂膜は
極めて薄いので、平面部の容量は図８に示すキャパシタ
と殆んど変わらない。従って、本発明によれば、シリコ
ン基板の段差がある領領でも、高容量、高信頼で、かつ
十分な耐圧のあるキャパシタを形成することが可能であ
る。

【００４０】〈実施例４〉上記実施例では、キャパシタ
の下部電極として、シリコン基板もしくは多結晶シリコ
ン膜を用いたが、本実施例では、下部電極として、窒化
チンタン（ＴｉＮ）膜を用いた。

【００４１】図１０において、記号１はシリコン基板で
あり、１５はキャパシタの第１の電極であるＴｉＮ膜で
あり、１６は酸化チタン膜であり、３は酸化タンタル膜
であり、４はキャパシタの第２の電極であるタングステ
ン膜をそれぞれ示している。本実施例では、まず、Ｔｉ
Ｎ膜１５をシリコン膜１上にＴｉをターゲットとして用
い、Ｎ₂−Ａｒ混合ガスによる周知の反応性スパッタリ
ング法により５００Åの膜厚で形成する。このＴｉＮ膜
１５上にタンタルをターゲットとしてＡｒ−Ｏ₂混合ガ
ス中での反応性スパッタリング法により厚さ１００Åの
酸化タンタル膜３を形成した後、６００℃の高温乾燥酸
化性雰囲気で熱処理を行った。この熱処理によって酸化
タンタル膜３と第１の電極であるＴｉＮ膜１５との界面
に酸化チタン膜１６が成長する。酸化タンタル膜３上に
タングステン膜からなる第２の（上部）電極４を形成し
てキャパシタとした。図１０に示したように、酸化タン
タル膜３の膜厚が薄くなっている領域では、この領域の
下の酸化チタン膜１６の膜厚は他の部分よりも厚い。従
って、この部分は耐圧劣化の原因とならない。もし、酸
化を行なわないとすると、この部分には厚い酸化チタン
膜が形成されないので、耐圧劣化の原因となる。酸化タ
ンタル膜を形成した後に酸化処理を行った場合と、しな
い場合での耐圧を比較したヒストグラフを図１１に示
す。上記酸化処理をすることにより、著しく耐圧が向上
していることがわかる。また、酸化チタンの誘電率は、
ＳｉＯ₂よりも大きいので、キャパシタの誘電体膜の一
部として、酸化チタン膜を用いても、容量の低下は無視
することができ、この点も極めて有利である。なお、Ｔ
ｉＮを用いた場合、好ましい熱処理温度の範囲は５００
〜８００℃である。

【００４２】ＴｉＮのみではなく、ＮｂＮもしくはＴａ
Ｎを下部電極として用い、酸化タンタル膜を形成した
後、乾燥した酸化性雰囲気中で５００〜８００℃の熱処
理を行なうことにより、キャパシタの耐圧と長期安定性
を著るしく向上できた。ＡｌやＡｌ合金（Ａｌ−Ｓｉ合
金など）を下部電極として用い、上記熱処理を３００〜
５００℃で行なっても、良好な結果を得ることができ
た。また、たとえば、タンタル・シリサイド、タングス
テン・シリサイド、モリブデンシリサイドもしくはチタ
ンシリサイドなど、各種シリサイドをキャパシタの下部
電極として用いることができる。この場合の熱処理温度
の範囲は、単結晶シリコン基板や多結晶シリコン膜を用
いたときほぼ同じであり、６００〜１，０００℃の範囲
で熱処理を行なえば良好な結果が得られる。上記上部電
極（第２の電極）としては、Ａｌ、Ａｌ−ＳｉなどのＡ
ｌ合金、多結晶シリコン、Ｗ，Ｍｏ，Ｗ−シリサイド、
Ｔａ−シリサイド、Ｍｏ−シリサイド、Ｔｉ−シリサイ
ドなど、電極や配線として用いられる多くの材料を用い
得ることはいうまでもない。

【００４３】上記熱処理が行なわれる雰囲気は、水蒸気
含有量が約１，０００ｐｐｍ以下であることが好まし
い。雰囲気中の水蒸気含有量が多いと、上記のように、
欠陥部以外の部分の下にも、厚い酸化膜が形成されてし
まうが、水蒸気含有量を１，０００ｐｐｍ以下にすれ
ば、好ましい結果を得ることができる。

【００４４】

【発明の効果】上記説明から明らかなように、本発明に
よれば、耐圧や長期寿命を低下させることなしに、キャ
パシタの容量を著るしく大きくすることができるので、
半導体集積回路の集積密度の向上に極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を説明するための断面図。

【図２】熱処理を行なわなかったときに生ずるＳｉＯ₂
膜の構造を示す断面図。

【図３】本発明の効果を説明するための図。

【図４】本発明の効果を説明するための図。

【図５】本発明の効果を説明するための図。

【図６】本発明の効果を説明するための図。

【図７】本発明の一実施例を示す断面図。

【図８】本発明の他の実施例を説明するための図。

【図９】本発明の他の実施例を説明するための図。

【図１０】本発明さらに他の実施例を説明するための断
面図およびヒストグラム。

【図１１】本発明さらに他の実施例を説明するための断
面図およびヒストグラム。

【符号の説明】

１…シリコン基板２…二酸化シリコン３…酸化タンタル４…タングステン５…Ｐ型シリコン６…ゲート絶縁膜７…フィールド絶縁膜８…ソース９…ドレイン１０…多結晶シリコン１１…アルミニウム（ビット線）１２…層間絶縁膜１３…多結晶シリコン（ワード線）１４…多結晶シリコン（ワード線）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者向喜一郎東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】キャパシタ下部電極上に遷移金属酸化物で
誘電体膜を構成するキャパシタ絶縁膜を形成する半導体
装置の製造方法であって、ＴｉＮ、ＮｂＮ、ＴａＮ、タ
ンタル・シリサイド、タングステン・シリサイド、モリ
ブデンシリサイド、チタンシリサイドからなる群から選
ばれたキャパシタ下部電極を、半導体基体の所定表面領
域上に形成する工程と、遷移金属酸化物を上記キャパシ
タ下部電極上に堆積してキャパシタ絶縁膜を形成する工
程と、上記キャパシタ下部電極と上記堆積した遷移金属
酸化物との間に上記堆積遷移酸化物を補う酸化物を形成
するための酸化雰囲気中の熱処理を行なう工程と、導電
性膜からなるキャパシタ上部電極を上記キャパシタ絶縁
膜上に形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装
置の製造方法。
【請求項２】キャパシタ下部電極上に酸化タンタルで誘
電体膜を構成するキャパシタ絶縁膜を形成する半導体装
置の製造方法であって、ＴｉＮ、ＮｂＮ、ＴａＮ、タン
タル・シリサイド、タングステン・シリサイド、モリブ
デンシリサイド、チタンシリサイドからなる群から選ば
れたキャパシタ下部電極を、半導体基体の所定表面領域
上に形成する工程と、酸化タンタルを上記キャパシタ下
部電極上に堆積してキャパシタ絶縁膜を形成する工程
と、上記キャパシタ下部電極と上記キャパシタ絶縁膜の
間に上記堆積酸化タンタルを補う酸化物を形成するため
に、上記半導体基体を乾燥した酸化性雰囲気中で熱処理
を行なう工程と、導電性膜からなるキャパシタ上部電極
を上記キャパシタ絶縁膜上に形成する工程とを含むこと
を特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】上記キャパシタ下部電極は、上記所定表面
領域から上記半導体基体上にゲート絶縁膜およびゲート
電極を介して形成された絶縁膜、および上記半導体基体
上に形成されたフイールド酸化膜の上に、それぞれ延在
して形成することを特徴とする請求項１又は２記載の半
導体装置の製造方法。