JPH08306884A - コンデンサとその形成方法 - Google Patents
コンデンサとその形成方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 化学的に相互作用して、必要な誘電体層に連
続して、或はその下方に酸化シリコン層を形成する、下
部電極と誘電体層との問題を克服することを目的とす
る。 【解決手段】 コンデンサとその製造方法を、半導体基
板,基板の上或は中に形成された下部電極,けい酸バリ
ウム或はけい酸鉛の誘電体層,上部電極を合体すること
で説明する。けい酸バリウム或はけい酸鉛と、チタン酸
バリウム或はチタン酸鉛のような高誘電率材料とのサン
ドイッチの誘電体は、誘電体層を形成する。けい酸塩層
は、バリウムと鉛の蒸着,拡散,イオン注入,電気めっ
きによって形成される。高誘電率の材料は、ゾル・ゲル
堆積,有機金属化学蒸着,或はスパッタリングによって
形成される。
続して、或はその下方に酸化シリコン層を形成する、下
部電極と誘電体層との問題を克服することを目的とす
る。 【解決手段】 コンデンサとその製造方法を、半導体基
板,基板の上或は中に形成された下部電極,けい酸バリ
ウム或はけい酸鉛の誘電体層,上部電極を合体すること
で説明する。けい酸バリウム或はけい酸鉛と、チタン酸
バリウム或はチタン酸鉛のような高誘電率材料とのサン
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は、バリウムと鉛の蒸着,拡散,イオン注入,電気めっ
きによって形成される。高誘電率の材料は、ゾル・ゲル
堆積,有機金属化学蒸着,或はスパッタリングによって
形成される。
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンデンサ、特
に、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ(DR
AM)におけるコンデンサ用のけい酸鉛の誘電体膜に関
する。
に、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ(DR
AM)におけるコンデンサ用のけい酸鉛の誘電体膜に関
する。
【0002】
【従来の技術】ダイナミック・ランダム・アクセス・メ
モリ(DRAM)集積回路,或はチップは、現在世界中
で使用されている殆どのコンピュータ・メモリ・アプリ
ケーションの基礎となるものである。これらの重要なチ
ップは、多くの製造業者によって製造,研究,開発され
ている。その基本デバイスは、関連した読取り及び書込
み接続部を有するトランジスタやコンデンサから構成さ
れる。情報は、コンデンサが充填された状態で記憶さ
れ、リークのために定期的にリフレッシュしなければな
らない。製造における最も進歩したDRAM回路は、で
誘電率が約4のシリコンの酸化物−窒化物−酸化物(O
−N−O)のサンドイッチによるトレンチ・コンデンサ
を1バージョンで使用する256メガビットのチップで
ある。誘電体層の厚さは約7nmである。深いトレンチ
は、作製するのに時間がかかりまた相対的に高価である
ので、多くの労力が他の技術に捧げられている。さらに
将来は、高容量のDRAM回路は十分に薄い誘電体層を
要求し、電子トンネルの限界が近づいている。世界中で
多大の努力が、高い誘電率を有する他の誘電体材料と改
良或は変更された構造に捧げられている。このような開
発によってトレンチを回避できる、と期待される。
モリ(DRAM)集積回路,或はチップは、現在世界中
で使用されている殆どのコンピュータ・メモリ・アプリ
ケーションの基礎となるものである。これらの重要なチ
ップは、多くの製造業者によって製造,研究,開発され
ている。その基本デバイスは、関連した読取り及び書込
み接続部を有するトランジスタやコンデンサから構成さ
れる。情報は、コンデンサが充填された状態で記憶さ
れ、リークのために定期的にリフレッシュしなければな
らない。製造における最も進歩したDRAM回路は、で
誘電率が約4のシリコンの酸化物−窒化物−酸化物(O
−N−O)のサンドイッチによるトレンチ・コンデンサ
を1バージョンで使用する256メガビットのチップで
ある。誘電体層の厚さは約7nmである。深いトレンチ
は、作製するのに時間がかかりまた相対的に高価である
ので、多くの労力が他の技術に捧げられている。さらに
将来は、高容量のDRAM回路は十分に薄い誘電体層を
要求し、電子トンネルの限界が近づいている。世界中で
多大の努力が、高い誘電率を有する他の誘電体材料と改
良或は変更された構造に捧げられている。このような開
発によってトレンチを回避できる、と期待される。
【0003】多くの高誘電率の材料が知られ、そのいく
つかはDRAMアプリケーション用に研究されている。
今日、高誘電率の材料によって、100nm以下の誘電
体の厚さが期待できる。これらの材料は、チタン酸スト
ロンチウム(STO)とチタン酸バリウム(BTO)と
それらの混合物を含む。これらの周知の材料よりなる膜
についての誘電率の範囲は、数百から800以上であ
る。鉛チタン酸ジルコニウム(PZT)と鉛チタン酸ラ
ンタン(PLT)の混合物もまた、高誘電体材料となり
得る。これらの材料が使用されるとき、それらは一般的
には、白金の下部電極の上に堆積される。
つかはDRAMアプリケーション用に研究されている。
今日、高誘電率の材料によって、100nm以下の誘電
体の厚さが期待できる。これらの材料は、チタン酸スト
ロンチウム(STO)とチタン酸バリウム(BTO)と
それらの混合物を含む。これらの周知の材料よりなる膜
についての誘電率の範囲は、数百から800以上であ
る。鉛チタン酸ジルコニウム(PZT)と鉛チタン酸ラ
ンタン(PLT)の混合物もまた、高誘電体材料となり
得る。これらの材料が使用されるとき、それらは一般的
には、白金の下部電極の上に堆積される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】化学的に相互作用し
て、必要な誘電体層に連続して、或はその下方に酸化シ
リコン層を形成する、下部電極と誘電体層との問題を克
服することを目的とする。
て、必要な誘電体層に連続して、或はその下方に酸化シ
リコン層を形成する、下部電極と誘電体層との問題を克
服することを目的とする。
【0005】
【課題を解決する手段】本発明によれば、コンデンサ
と、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリや他の
アプリケーション用のコンデンサのようなものを製造す
る方法とが、例えば、シリコン,ゲルマニウムシリコ
ン,金属,或はけい酸金属でできた下部電極と、けい酸
バリウム或はけい酸鉛,けい酸鉛ガラス,或はこれらの
組合わせでできた誘電体層と、例えば、金属,けい酸
塩,或は半導体でできた上部電極と、から成る構成で提
供する。
と、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリや他の
アプリケーション用のコンデンサのようなものを製造す
る方法とが、例えば、シリコン,ゲルマニウムシリコ
ン,金属,或はけい酸金属でできた下部電極と、けい酸
バリウム或はけい酸鉛,けい酸鉛ガラス,或はこれらの
組合わせでできた誘電体層と、例えば、金属,けい酸
塩,或は半導体でできた上部電極と、から成る構成で提
供する。
【0006】本発明は,さらに、下部電極と、けい酸バ
リウムかけい酸鉛でできた第1の誘電体層と、50以上
の高誘電率材料でできた第2の誘電体層と、上部電極と
を備えるコンデンサを提供する。
リウムかけい酸鉛でできた第1の誘電体層と、50以上
の高誘電率材料でできた第2の誘電体層と、上部電極と
を備えるコンデンサを提供する。
【0007】
【発明の実施の形態】図面の中の図1と図2は、コンデ
ンサ10を示している。図1は、図2の線1−1で切断
した断面図である。基板12は、コンデンサ10の下部
電極として働く、上面13をその上部に有す導体層15
を有している。或は、層15を削除して、基板12自体
をコンデンサ10の下部電極として働かせることができ
る。けい酸鉛,けい酸鉛ガラス,またはそれらの混合物
から成る誘電体層14は、層15の上に形成される。上
部すなわちカウンタ電極16は、誘電体層14の上に形
成される。
ンサ10を示している。図1は、図2の線1−1で切断
した断面図である。基板12は、コンデンサ10の下部
電極として働く、上面13をその上部に有す導体層15
を有している。或は、層15を削除して、基板12自体
をコンデンサ10の下部電極として働かせることができ
る。けい酸鉛,けい酸鉛ガラス,またはそれらの混合物
から成る誘電体層14は、層15の上に形成される。上
部すなわちカウンタ電極16は、誘電体層14の上に形
成される。
【0008】基板12は、一般的に、層15,14,1
6よりもかなり厚く、バルク・シリコン,ゲルマニウ
ム,ゲルマニウムとシリコンの合金,シリコン・オン・
絶縁体(SOI),シリコンゲルマニウム・オン・絶縁
体,ポリシリコン,或はアモルファスシリコンである。
層15は、数nmと薄く、一方、基板12の厚さは、薄
膜基板の場合に約10nm、シリコンチップの場合に数
10分の1mm,バルクシリコン基板の場合に数mmに
変化することができる。層15と電極16は、白金の金
属層,シリコンの導体合金,ドーピングが1018原子/
ccより大きい密にドーピングされたシリコン或はポリ
シリコンであるか、或はそれを含むことができる。層1
5或は電極16は、電圧のバイアスによって導通でき
る。誘電体層14は数nmから約1000nmまでの範
囲の厚さを有している。
6よりもかなり厚く、バルク・シリコン,ゲルマニウ
ム,ゲルマニウムとシリコンの合金,シリコン・オン・
絶縁体(SOI),シリコンゲルマニウム・オン・絶縁
体,ポリシリコン,或はアモルファスシリコンである。
層15は、数nmと薄く、一方、基板12の厚さは、薄
膜基板の場合に約10nm、シリコンチップの場合に数
10分の1mm,バルクシリコン基板の場合に数mmに
変化することができる。層15と電極16は、白金の金
属層,シリコンの導体合金,ドーピングが1018原子/
ccより大きい密にドーピングされたシリコン或はポリ
シリコンであるか、或はそれを含むことができる。層1
5或は電極16は、電圧のバイアスによって導通でき
る。誘電体層14は数nmから約1000nmまでの範
囲の厚さを有している。
【0009】図2は、下部電極としての層15と、上部
電極としての電極16とを備えるコンデンサ10の斜視
図である。電極16はまた、回路の他の部品と接続する
のに役立ち、このような場合に、集積回路の製造に通常
使用されるリソグラフィ技術によってパターニングされ
る。
電極としての電極16とを備えるコンデンサ10の斜視
図である。電極16はまた、回路の他の部品と接続する
のに役立ち、このような場合に、集積回路の製造に通常
使用されるリソグラフィ技術によってパターニングされ
る。
【0010】図3は、基板12,層15,誘電体層1
8,上部電極16を備えるコンデンサを示している。図
3において、図1と図2の装置に相当する機能には同一
の参照番号が使用される。誘電体層18は、誘電体層1
4と同じ材料でできた誘電体層19と,誘電体層19に
設けられた上部の誘電体層20とから構成されている。
誘電体層20は、50以上の誘電率を有する高誘電率誘
電体材料から成る。誘電体層20は、次の材料の1つ以
上を含んでいる。すなわち、チタン酸バリウムと,チタ
ン酸ストロンチウムと,チタン酸バリウムとチタン酸ス
トロンチウムの混合物と,鉛チタン酸ランタンと,タン
タル酸と,PbBi2 TaNbO9 ,SrBi2 TaN
bO9 ,BaBi2 TaNbO9 を含むニオブ酸と,
C.A.Paz de Araujoによって1993
年1月24日に発行されたPCT出願公開公報WO/1
2542に記載された他の高誘電率材料とである。この
積層誘電体における総容量は、直列の2つの誘電体層1
9と20によるものである。
8,上部電極16を備えるコンデンサを示している。図
3において、図1と図2の装置に相当する機能には同一
の参照番号が使用される。誘電体層18は、誘電体層1
4と同じ材料でできた誘電体層19と,誘電体層19に
設けられた上部の誘電体層20とから構成されている。
誘電体層20は、50以上の誘電率を有する高誘電率誘
電体材料から成る。誘電体層20は、次の材料の1つ以
上を含んでいる。すなわち、チタン酸バリウムと,チタ
ン酸ストロンチウムと,チタン酸バリウムとチタン酸ス
トロンチウムの混合物と,鉛チタン酸ランタンと,タン
タル酸と,PbBi2 TaNbO9 ,SrBi2 TaN
bO9 ,BaBi2 TaNbO9 を含むニオブ酸と,
C.A.Paz de Araujoによって1993
年1月24日に発行されたPCT出願公開公報WO/1
2542に記載された他の高誘電率材料とである。この
積層誘電体における総容量は、直列の2つの誘電体層1
9と20によるものである。
【0011】図4は、基板12,層15,誘電体層2
5,上部電極16を備えるコンデンサ22を示す。図4
において、図1,2,3の装置に相当する機能には同一
の参照番号が使用される。誘電体層25は、誘電体層1
9,誘電体層20,誘電体層24から構成されている。
誘電体層24は、誘電体層14と同じ材料とすることG
Aきる。さらに、追加の誘電体層を加えて、コンデンサ
をカスタマイズすることもできる。
5,上部電極16を備えるコンデンサ22を示す。図4
において、図1,2,3の装置に相当する機能には同一
の参照番号が使用される。誘電体層25は、誘電体層1
9,誘電体層20,誘電体層24から構成されている。
誘電体層24は、誘電体層14と同じ材料とすることG
Aきる。さらに、追加の誘電体層を加えて、コンデンサ
をカスタマイズすることもできる。
【0012】図5は、基板12,層15,誘電体層2
0,上部電極16を備えるコンデンサ28を示す。図5
において、図1,2,3の装置に相当する機能には同一
の参照番号が使用される。
0,上部電極16を備えるコンデンサ28を示す。図5
において、図1,2,3の装置に相当する機能には同一
の参照番号が使用される。
【0013】図6は、基板12,溝36,溝側壁38上
の誘電体層37,中央電極39を備えるコンデンサ35
を示したものである。
の誘電体層37,中央電極39を備えるコンデンサ35
を示したものである。
【0014】図7は、メサすなわちスタック51を有す
る基板12を備えるコンデンサ50を示している。メサ
51を有することによって、コンデンサの有効面積は、
図1におけるコンデンサのような平坦なデバイスよりも
増加するが、より多くの加工が必要とされる。基板12
は、コンデンサ50のベース電極として示される。誘電
体層56は、メサ51の側壁52と上部53を覆う様に
示されている。カウンタ電極54は、図7に示す様に、
側壁52と上部53の上の誘電体層56を覆っている。
誘電体層56は、誘電体層14,18,25のうちの1
つとすることができる。
る基板12を備えるコンデンサ50を示している。メサ
51を有することによって、コンデンサの有効面積は、
図1におけるコンデンサのような平坦なデバイスよりも
増加するが、より多くの加工が必要とされる。基板12
は、コンデンサ50のベース電極として示される。誘電
体層56は、メサ51の側壁52と上部53を覆う様に
示されている。カウンタ電極54は、図7に示す様に、
側壁52と上部53の上の誘電体層56を覆っている。
誘電体層56は、誘電体層14,18,25のうちの1
つとすることができる。
【0015】図1に示したコンデンサ10を形成する方
法では、図8に示すように、二酸化シリコンのような薄
い酸化シリコンのベース層60が、基板12の上面13
上に形成される。酸化シリコンのベース層60は、蒸
着,或は基板から上面13を通って酸化シリコンのベー
ス層60に、シリコンを拡散することによって形成され
る。そこでシリコン原子は、周囲の酸素と結合し、薄い
酸化シリコンのベース層60を形成する。次に、鉛イオ
ンは、酸化シリコンのベース層60に矢印64によって
示す様にイオン注入され、けい酸鉛の層62を形成す
る。他の方法として、鉛原子を、薄い酸化シリコンのベ
ース層60の表面上に堆積することもできる。けい酸鉛
層62の効果的な形成は、けい酸鉛層62の連続した熱
処理によって促進することができる。
法では、図8に示すように、二酸化シリコンのような薄
い酸化シリコンのベース層60が、基板12の上面13
上に形成される。酸化シリコンのベース層60は、蒸
着,或は基板から上面13を通って酸化シリコンのベー
ス層60に、シリコンを拡散することによって形成され
る。そこでシリコン原子は、周囲の酸素と結合し、薄い
酸化シリコンのベース層60を形成する。次に、鉛イオ
ンは、酸化シリコンのベース層60に矢印64によって
示す様にイオン注入され、けい酸鉛の層62を形成す
る。他の方法として、鉛原子を、薄い酸化シリコンのベ
ース層60の表面上に堆積することもできる。けい酸鉛
層62の効果的な形成は、けい酸鉛層62の連続した熱
処理によって促進することができる。
【0016】図10と図11は、高誘電率誘電体層20
の形成における重要な工程を示している。図10は、す
でに設けられているけい酸鉛の膜62を有する基板12
を示す。高誘電率材料が、堆積され、けい酸鉛の層62
の上に所定の厚さを有する誘電体層67を形成する。次
に、カウンタ電極68が、誘電体層67の上に堆積さ
れ、周知の技術によってパターニングされる。高誘電率
材料66は、層18と層19について上述したような、
プロブスカイトをベースにした材料から選ばれている。
他の高誘電率誘電体層66は、ニオブ酸やタンタル酸の
ようなものでも良い。けい酸鉛62の上に高誘電率材料
を堆積することによって、二酸化シリコンの上に高誘電
率材料66が堆積された結果得られる総容量よりも増加
する。その理由は、二酸化シリコンの誘電率は約4であ
り、一方、けい酸鉛層の誘電率は16くらいになり得る
からである。図11に示すように、薄いけい酸鉛層62
はまた、高い誘電率材料66と、層15やその下の基板
12との間で、原子とイオンの緩衝層として働く。
の形成における重要な工程を示している。図10は、す
でに設けられているけい酸鉛の膜62を有する基板12
を示す。高誘電率材料が、堆積され、けい酸鉛の層62
の上に所定の厚さを有する誘電体層67を形成する。次
に、カウンタ電極68が、誘電体層67の上に堆積さ
れ、周知の技術によってパターニングされる。高誘電率
材料66は、層18と層19について上述したような、
プロブスカイトをベースにした材料から選ばれている。
他の高誘電率誘電体層66は、ニオブ酸やタンタル酸の
ようなものでも良い。けい酸鉛62の上に高誘電率材料
を堆積することによって、二酸化シリコンの上に高誘電
率材料66が堆積された結果得られる総容量よりも増加
する。その理由は、二酸化シリコンの誘電率は約4であ
り、一方、けい酸鉛層の誘電率は16くらいになり得る
からである。図11に示すように、薄いけい酸鉛層62
はまた、高い誘電率材料66と、層15やその下の基板
12との間で、原子とイオンの緩衝層として働く。
【0017】けい酸バリウムのような他の材料はまた、
けい酸鉛の代わりに使用でき、特定な応用に有効であ
る。しかしながら、他のけい酸塩は、二酸化シリコンよ
りも高い誘電率を有するが、一般的に、けい酸鉛よりも
低い値を有する。
けい酸鉛の代わりに使用でき、特定な応用に有効であ
る。しかしながら、他のけい酸塩は、二酸化シリコンよ
りも高い誘電率を有するが、一般的に、けい酸鉛よりも
低い値を有する。
【0018】以上は、けい酸鉛,けい酸バリウムのみよ
りなる誘電体層、或はチタン酸バリウム,チタン酸スト
ロンチウム,これの混合物,鉛チタン酸ランタン(PL
T)のような高誘電率材料を含む層との組合せよりなる
誘電体層を有するコンデンサとその形成方法について説
明したが、当業者であれば、単に特許請求の範囲によっ
て限定された、本発明の広い範囲から逸脱することな
く、その変形や変更ができることがわかるであろう。
りなる誘電体層、或はチタン酸バリウム,チタン酸スト
ロンチウム,これの混合物,鉛チタン酸ランタン(PL
T)のような高誘電率材料を含む層との組合せよりなる
誘電体層を有するコンデンサとその形成方法について説
明したが、当業者であれば、単に特許請求の範囲によっ
て限定された、本発明の広い範囲から逸脱することな
く、その変形や変更ができることがわかるであろう。
【0019】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。 (1)下部電極と、けい酸バリウム,けい酸鉛,けい酸
バリウムとけい酸鉛の混合物から成る群から選択された
第1の材料よりなる第1の誘電体層と、上部電極と、を
備えるコンデンサ。 (2)前記誘電体層が、けい酸鉛ガラスを含む、上記
(1)に記載のコンデンサ。 (3)前記下部電極が、ドープされた半導体である、上
記(1)に記載のコンデンサ。 (4)チタン酸バリウム,チタン酸ストロンチウム,チ
タン酸バリウムとチタン酸ストロンチウムの混合物,鉛
チタン酸ランタン,鉛チタン酸ジルコニウムから成る群
から選択された第2の材料よりなる第2の誘電体層をさ
らに備え、前記第2の誘電体層が前記第1の誘電体層の
上に形成された、上記(1)に記載のコンデンサ。 (5)前記第1の材料よりなる第3の誘電体層をさらに
備える、上記(4)に記載のコンデンサ。 (6)半導体基板と、前記半導体基板に形成された2つ
の主側壁と底面を有する溝と、前記半導体基板の前記2
つの主側壁と前記底面に形成された第1の電極と、前記
2つの主側壁と底面の上に、けい酸バリウム,けい酸
鉛,けい酸バリウムとけい酸鉛の混合物から成る群から
選択された第1の材料で形成された第1の誘電体層と、
前記溝の中の前記第1の誘電体層の上に形成された第2
の電極と、を備えるコンデンサ。 (7)前記第1の誘電体層の上に、チタン酸バリウム,
チタン酸ストロンチウム,チタン酸バリウムとチタン酸
ストロンチウムの混合物,鉛チタン酸ランタン,鉛ジル
コニウムから成る群から選択された第2の材料で形成さ
れた第2の誘電体層をさらに備える、上記(6)に記載
のコンデンサ。 (8)前記第2の誘電体層の上に、前記第1の材料で形
成された第3の誘電体層をさらに備える、上記(7)に
記載のコンデンサ。 (9)半導体基板と、少なくとも1つの側壁と、前記側
壁に隣接する上面とを有する前記半導体基板に形成され
たメサと、前記少なくとも1つの側壁と前記上面の表面
に形成された第1の電極と、前記少なくとも1つの側壁
と前記上面の上に、けい酸バリウム,けい酸鉛,けい酸
バリウムとけい酸鉛の混合物から成る群から選択された
第1の材料で形成された第1の誘電体層と、前記第1の
誘電体層の上に形成された第2の電極と、を備えるコン
デンサ。 (10)チタン酸バリウム,チタン酸ストロンチウム,
チタン酸バリウムとチタン酸ストロンチウムの混合物,
鉛チタン酸ランタン,鉛チタン酸ジルコニウムから成る
群から選択された第2の材料よりなる第2の誘電体層を
さらに備える、上記(9)に記載のコンデンサ。 (11)前記第2の誘電体層の上に、前記第1の材料で
形成された第3の誘電体層をさらに備える、上記(1
0)に記載のコンデンサ。 (12)コンデンサを形成する方法において,半導体基
板の上に二酸化シリコン層を形成する工程と、前記二酸
化シリコン層の上面に、バリウムと鉛から成る群から選
択された第1の材料を、蒸着,イオン注入,電気めっき
から成る工程から選択された工程で、膜を形成する工程
と、けい酸バリウム,けい酸鉛,それらの混合物,二酸
化シリコンとの混合物から成る群から選択された第2の
材料で、前記第1の誘電体層を形成するために、前記二
酸化シリコン層と第1の材料よりなる前記膜の温度を上
昇させることによって、前記二酸化シリコン層に前記材
料の原子を拡散させる工程と、第1の材料よりなる前記
膜の残りを取り除き、前記第1の誘電体層の上に上部電
極を形成する工程と、を含む、コンデンサを形成する方
法。 (13)前記第1の誘電体層の上に、ゾル・ゲル堆積,
スパッタリング,有機金属化学蒸着(MOCVD)から
成る群から選択された方法によって堆積された、100
以上の高誘電率の材料よりなる前記第3の材料で、第2
の誘電体層を形成する工程をさらに含む、上記(12)
に記載のコンデンサを形成する方法。 (14)コンデンサのアレイを形成する方法において、
半導体基板の上に二酸化シリコン層を形成する工程と、
前記二酸化シリコン層の上面に、バリウムと鉛から成る
群から選択された第1材料を、蒸着,イオン注入,電気
めっきから成る工程から選択された工程で、膜を形成す
る工程と、第1の誘電体層を形成するために、前記二酸
化シリコン層に前記第1の材料の原子を拡散させる工程
と、前記第1の誘電体層の上の第1の材料よりなる前記
膜の残りの部分を取り除く工程と、前記第1の誘電体層
の上に金属のブランケット層を形成する工程と、コンデ
ンサの前記アレイを形成するために、前記金属のブラケ
ット層と前記第1の誘電体層をパターニングする工程
と、を含む方法。 (15)前記第1と第2の材料よりなる複数の追加層を
さらに備える、上記(4)に記載のコンデンサ。
の事項を開示する。 (1)下部電極と、けい酸バリウム,けい酸鉛,けい酸
バリウムとけい酸鉛の混合物から成る群から選択された
第1の材料よりなる第1の誘電体層と、上部電極と、を
備えるコンデンサ。 (2)前記誘電体層が、けい酸鉛ガラスを含む、上記
(1)に記載のコンデンサ。 (3)前記下部電極が、ドープされた半導体である、上
記(1)に記載のコンデンサ。 (4)チタン酸バリウム,チタン酸ストロンチウム,チ
タン酸バリウムとチタン酸ストロンチウムの混合物,鉛
チタン酸ランタン,鉛チタン酸ジルコニウムから成る群
から選択された第2の材料よりなる第2の誘電体層をさ
らに備え、前記第2の誘電体層が前記第1の誘電体層の
上に形成された、上記(1)に記載のコンデンサ。 (5)前記第1の材料よりなる第3の誘電体層をさらに
備える、上記(4)に記載のコンデンサ。 (6)半導体基板と、前記半導体基板に形成された2つ
の主側壁と底面を有する溝と、前記半導体基板の前記2
つの主側壁と前記底面に形成された第1の電極と、前記
2つの主側壁と底面の上に、けい酸バリウム,けい酸
鉛,けい酸バリウムとけい酸鉛の混合物から成る群から
選択された第1の材料で形成された第1の誘電体層と、
前記溝の中の前記第1の誘電体層の上に形成された第2
の電極と、を備えるコンデンサ。 (7)前記第1の誘電体層の上に、チタン酸バリウム,
チタン酸ストロンチウム,チタン酸バリウムとチタン酸
ストロンチウムの混合物,鉛チタン酸ランタン,鉛ジル
コニウムから成る群から選択された第2の材料で形成さ
れた第2の誘電体層をさらに備える、上記(6)に記載
のコンデンサ。 (8)前記第2の誘電体層の上に、前記第1の材料で形
成された第3の誘電体層をさらに備える、上記(7)に
記載のコンデンサ。 (9)半導体基板と、少なくとも1つの側壁と、前記側
壁に隣接する上面とを有する前記半導体基板に形成され
たメサと、前記少なくとも1つの側壁と前記上面の表面
に形成された第1の電極と、前記少なくとも1つの側壁
と前記上面の上に、けい酸バリウム,けい酸鉛,けい酸
バリウムとけい酸鉛の混合物から成る群から選択された
第1の材料で形成された第1の誘電体層と、前記第1の
誘電体層の上に形成された第2の電極と、を備えるコン
デンサ。 (10)チタン酸バリウム,チタン酸ストロンチウム,
チタン酸バリウムとチタン酸ストロンチウムの混合物,
鉛チタン酸ランタン,鉛チタン酸ジルコニウムから成る
群から選択された第2の材料よりなる第2の誘電体層を
さらに備える、上記(9)に記載のコンデンサ。 (11)前記第2の誘電体層の上に、前記第1の材料で
形成された第3の誘電体層をさらに備える、上記(1
0)に記載のコンデンサ。 (12)コンデンサを形成する方法において,半導体基
板の上に二酸化シリコン層を形成する工程と、前記二酸
化シリコン層の上面に、バリウムと鉛から成る群から選
択された第1の材料を、蒸着,イオン注入,電気めっき
から成る工程から選択された工程で、膜を形成する工程
と、けい酸バリウム,けい酸鉛,それらの混合物,二酸
化シリコンとの混合物から成る群から選択された第2の
材料で、前記第1の誘電体層を形成するために、前記二
酸化シリコン層と第1の材料よりなる前記膜の温度を上
昇させることによって、前記二酸化シリコン層に前記材
料の原子を拡散させる工程と、第1の材料よりなる前記
膜の残りを取り除き、前記第1の誘電体層の上に上部電
極を形成する工程と、を含む、コンデンサを形成する方
法。 (13)前記第1の誘電体層の上に、ゾル・ゲル堆積,
スパッタリング,有機金属化学蒸着(MOCVD)から
成る群から選択された方法によって堆積された、100
以上の高誘電率の材料よりなる前記第3の材料で、第2
の誘電体層を形成する工程をさらに含む、上記(12)
に記載のコンデンサを形成する方法。 (14)コンデンサのアレイを形成する方法において、
半導体基板の上に二酸化シリコン層を形成する工程と、
前記二酸化シリコン層の上面に、バリウムと鉛から成る
群から選択された第1材料を、蒸着,イオン注入,電気
めっきから成る工程から選択された工程で、膜を形成す
る工程と、第1の誘電体層を形成するために、前記二酸
化シリコン層に前記第1の材料の原子を拡散させる工程
と、前記第1の誘電体層の上の第1の材料よりなる前記
膜の残りの部分を取り除く工程と、前記第1の誘電体層
の上に金属のブランケット層を形成する工程と、コンデ
ンサの前記アレイを形成するために、前記金属のブラケ
ット層と前記第1の誘電体層をパターニングする工程
と、を含む方法。 (15)前記第1と第2の材料よりなる複数の追加層を
さらに備える、上記(4)に記載のコンデンサ。
【図1】図2の線1−1で切断した断面図である。
【図2】本発明による一実施例の斜視図である。
【図3】本発明の第1の他の実施例の断面図である。
【図4】本発明の第2の他の実施例の断面図である。
【図5】本発明の第3の他の実施例の断面図である。
【図6】本発明の第4の他の実施例の断面図である。
【図7】本発明の第5の他の実施例の断面図である。
【図8】本発明の第1の製造方法を示す断面図である。
【図9】本発明の第1の製造方法を示す断面図である。
【図10】本発明の第2の製造方法を示す断面図であ
る。
る。
【図11】本発明の第2の製造方法を示す断面図であ
る。
る。
10 コンデンサ 12 基板 13 上面 14 誘電体層 15 下部電極 16 上部電極 18,19,20 誘電体層 24,25 誘電体層 35 コンデンサ 36 溝 37 誘電体層 39 中央電極 51 メサ 52 側壁 53 上部 54 カウンタ電極 56 誘電体層 60 ベース層 62 けい酸鉛膜 64 矢印 66 高誘電率誘電体層 67 誘電体層 68 カウンタ電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス・マッキャロル・ショウ アメリカ合衆国 10566 ニューヨーク州 ピークスキル エルム ストリート 1210
Claims (15)
- 【請求項1】下部電極と、 けい酸バリウム,けい酸鉛,けい酸バリウムとけい酸鉛
の混合物から成る群から選択された第1の材料よりなる
第1の誘電体層と、 上部電極と、 を備えるコンデンサ。 - 【請求項2】前記誘電体層が、けい酸鉛ガラスを含む、
請求項1記載のコンデンサ。 - 【請求項3】前記下部電極が、ドープされた半導体であ
る、請求項1記載のコンデンサ。 - 【請求項4】チタン酸バリウム,チタン酸ストロンチウ
ム,チタン酸バリウムとチタン酸ストロンチウムの混合
物,鉛チタン酸ランタン,鉛チタン酸ジルコニウムから
成る群から選択された第2の材料よりなる第2の誘電体
層をさらに備え、前記第2の誘電体層が前記第1の誘電
体層の上に形成された、請求項1記載のコンデンサ。 - 【請求項5】前記第1の材料よりなる第3の誘電体層を
さらに備える、請求項4記載のコンデンサ。 - 【請求項6】半導体基板と、 前記半導体基板に形成された2つの主側壁と底面を有す
る溝と、 前記半導体基板の前記2つの主側壁と前記底面に形成さ
れた第1の電極と、 前記2つの主側壁と底面の上に、けい酸バリウム,けい
酸鉛,けい酸バリウムとけい酸鉛の混合物から成る群か
ら選択された第1の材料で形成された第1の誘電体層
と、 前記溝の中の前記第1の誘電体層の上に形成された第2
の電極と、 を備えるコンデンサ。 - 【請求項7】前記第1の誘電体層の上に、チタン酸バリ
ウム,チタン酸ストロンチウム,チタン酸バリウムとチ
タン酸ストロンチウムの混合物,鉛チタン酸ランタン,
鉛ジルコニウムから成る群から選択された第2の材料で
形成された第2の誘電体層をさらに備える、請求項6記
載のコンデンサ。 - 【請求項8】前記第2の誘電体層の上に、前記第1の材
料で形成された第3の誘電体層をさらに備える、請求項
7記載のコンデンサ。 - 【請求項9】半導体基板と、 少なくとも1つの側壁と、前記側壁に隣接する上面とを
有する前記半導体基板に形成されたメサと、 前記少なくとも1つの側壁と前記上面の表面に形成され
た第1の電極と、 前記少なくとも1つの側壁と前記上面の上に、けい酸バ
リウム,けい酸鉛,けい酸バリウムとけい酸鉛の混合物
から成る群から選択された第1の材料で形成された第1
の誘電体層と、 前記第1の誘電体層の上に形成された第2の電極と、 を備えるコンデンサ。 - 【請求項10】チタン酸バリウム,チタン酸ストロンチ
ウム,チタン酸バリウムとチタン酸ストロンチウムの混
合物,鉛チタン酸ランタン,鉛チタン酸ジルコニウムか
ら成る群から選択された第2の材料よりなる第2の誘電
体層をさらに備える、請求項9記載のコンデンサ。 - 【請求項11】前記第2の誘電体層の上に、前記第1の
材料で形成された第3の誘電体層をさらに備える、請求
項10記載のコンデンサ。 - 【請求項12】コンデンサを形成する方法において,半
導体基板の上に二酸化シリコン層を形成する工程と、 前記二酸化シリコン層の上面に、バリウムと鉛から成る
群から選択された第1の材料を、蒸着,イオン注入,電
気めっきから成る工程から選択された工程で、膜を形成
する工程と、 けい酸バリウム,けい酸鉛,それらの混合物,二酸化シ
リコンとの混合物から成る群から選択された第2の材料
で、前記第1の誘電体層を形成するために、前記二酸化
シリコン層と第1の材料よりなる前記膜との温度を上昇
させることによって、前記二酸化シリコン層に前記材料
の原子を拡散させる工程と、 第1の材料よりなる前記膜の残りを取り除き、前記第1
の誘電体層の上に上部電極を形成する工程と、 を含む、コンデンサを形成する方法。 - 【請求項13】前記第1の誘電体層の上に、ゾル・ゲル
堆積,スパッタリング,有機金属化学蒸着(MOCV
D)から成る群から選択された方法によって堆積され
た、100以上の高誘電率の材料よりなる前記第3の材
料で、第2の誘電体層を形成する工程をさらに含む、請
求項12記載のコンデンサを形成する方法。 - 【請求項14】コンデンサのアレイを形成する方法にお
いて、 半導体基板の上に二酸化シリコン層を形成する工程と、 前記二酸化シリコン層の上面に、バリウムと鉛から成る
群から選択された第1材料を、蒸着,イオン注入,電気
めっきから成る工程から選択された工程で、膜を形成す
る工程と、 第1の誘電体層を形成するために、前記二酸化シリコン
層に前記第1の材料の原子を拡散させる工程と、 前記第1の誘電体層の上の第1の材料よりなる前記膜の
残りの部分を取り除く工程と、 前記第1の誘電体層の上に金属のブランケット層を形成
する工程と、 コンデンサの前記アレイを形成するために、前記金属の
ブラケット層と前記第1の誘電体層をパターニングする
工程と、 を含む方法。 - 【請求項15】前記第1と第2の材料よりなる複数の追
加層をさらに備える、請求項4記載のコンデンサ。
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