JP2001237399A

Method of manufacturing capacitor of semiconductor device

Abstract

[Task] A main object of the present invention is to provide a method for manufacturing a capacitor of a semiconductor device, which has excellent electrical characteristics and can secure a high capacity.

Solution.After forming the lower electrode on the lower structure of the semiconductor substrate and forming the amorphous TaON thin film on the lower electrode, NH3Perform the heat treatment process in the atmosphere and Ta3N5The stage of forming the dielectric film and the Ta3N5A method for manufacturing a capacitor of a semiconductor device, which comprises a step of forming an upper electrode on a dielectric film.

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20 claims: 5 independent, 15 dependent

  1. 1
    【特許請求の範囲】 【請求項1】半導体基板上に下部電極を形成する段階と、前記下部電極上に非晶質TaON薄膜を形成した後、NH 3 雰囲気中で熱処理工程を実施してTa 3 N 5 誘電体膜を形成する段階と、前記Ta 3 N 5 誘電体膜上に上部電極を形成する段階とを含むことを特徴とする半導体装置のキャパシターの製造方法。
  2. 2
    【請求項2】前記下部電極と上部電極とを、それぞれドープドポリシリコンと金属物質単独により形成するか、又はこれらを積層して形成することを特徴とする請求項1記載の半導体装置のキャパシターの製造方法。
  3. 3
    【請求項3】前記金属物質が、TiN、Ti、TaN、W、WN、WSi、Ru、RuO 2 、IrおよびPtからなる群から選択される1種であることを特徴とする請求項2記載の半導体装置のキャパシターの製造方法。
  4. 4
    【請求項4】前記下部電極形成材料としてドープドポリシリコンを使用する場合に、前記下部電極の表面に凸状半球形状のポリシリコンを成長させる工程を実施することを特徴とする請求項2記載の半導体装置のキャパシターの製造方法。
  5. 5
    【請求項5】前記下部電極形成材料としてドープドポリシリコンを使用する場合に、Ta 3 N 5 誘電体膜の形成前に1~5分間NH 3 雰囲気中で窒化処理する工程を更に含むことを特徴とする請求項2記載の半導体装置のキャパシターの製造方法。
  6. 6
    【請求項6】前記Ta 3 N 5 を蒸着する前に、HF蒸気を用いる乾式洗浄工程又はHF溶液を用いる湿式洗浄工程のいずれか一つの洗浄工程により、下部電極表面の自然酸化膜及びパーティクルを除去する段階を更に含むことを特徴とする請求項1記載の半導体装置のキャパシターの製造方法。
  7. 7
    【請求項7】前記熱処理工程を600~950°Cの温度で実施することを特徴とする請求項1記載の半導体装置のキャパシターの製造方法。
  8. 8
    【請求項8】前記非晶質TaON膜を、Ta(OC 2 H 5 ) 5 又はTa(N(CH 3 ) 2 ) 5 を150~200°Cの温度に維持されている蒸発器又は蒸発管により低圧化学気相蒸着(LP-CVD)チャンバー内に注入して蒸着形成することを特徴とする請求項1記載の半導体装置のキャパシターの製造方法。
  9. 9
    【請求項9】前記非晶質TaON膜を、300~600°Cの低圧化学気相蒸着チャンバー内にTaの化学蒸気とその反応ガスであるNH 3 ガスとを流量調節器を通じてそれぞれ定量供給した後、これらを100torr以下の雰囲気中で表面反応させることにより、蒸着形成することを特徴とする請求項8記載の半導体装置のキャパシターの製造方法。
  10. 10
    【請求項10】前記Ta 3 N 5 誘電体膜内のN含有量を調節するために、前記Ta 3 N 5 誘電体膜をアニーリング工程に供する段階を更に含むことを特徴とする請求項1記載の半導体装置のキャパシターの製造方法。
  11. 11
    【請求項11】前記アニーリング工程を、O 2 又はN 2 O雰囲気中で実施するプラズマ又は急速熱処理工程、又はUV-O 3 又はO 3 雰囲気中でアニーリングする工程により行うことを特徴とする請求項10記載の半導体装置のキャパシターの製造方法。
  12. 12
    【請求項12】前記アニーリング工程により前記Ta 3 N 5 誘電体膜上に酸化膜を形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項10記載の半導体装置のキャパシターの製造方法。
  13. 13
    【請求項13】前記熱処理工程を、急速熱処理工程により行うか、又は低圧又は常圧方式の電気炉を用いることにより実施することを特徴とする請求項1記載の半導体装置のキャパシターの製造方法。
  14. 14
    【請求項14】半導体基板の下部構造物上に下部電極を形成する段階と、前記下部電極上に非晶質TaON薄膜を形成した後、600~950°Cの温度及びNH 3 雰囲気中で熱処理工程を実施してTa 3 N 5 誘電体膜を形成する段階と、前記Ta 3 N 5 誘電体膜をアニーリング処理する段階と、前記Ta 3 N 5 誘電体膜上に上部電極を形成する段階とを含むことを特徴とする半導体装置のキャパシターの製造方法。
  15. 15
    【請求項15】前記アニーリング工程を、O 2 又はN 2 O雰囲気中で実施するプラズマ又は急速熱処理工程、又はUV-O 3 又はO 3 雰囲気でアニーリングする工程により行うことを特徴とする請求項14記載の半導体装置のキャパシターの製造方法。
  16. 16
    【請求項16】前記下部電極と上部電極とを、それぞれドープドポリシリコン、TiN、Ti、TaN、W、WN、WSi、Ru、RuO 2 、IrおよびPtからなる群から選択される1種の金属物質単独により形成するか、又はこれらを積層して形成することを特徴とする請求項14記載の半導体装置のキャパシターの製造方法。
  17. 17
    【請求項17】前記下部電極形成材料としてドープドポリシリコンを使用する場合に、前記下部電極の表面に凸状半球形状のポリシリコンを成長させる工程を実施することを特徴とする請求項14記載の半導体装置のキャパシターの製造方法。
  18. 18
    【請求項18】前記下部電極形成材料としてドープドポリシリコンを使用する場合に、Ta 3 N 5 誘電体膜の形成前に1~5分間NH 3 雰囲気中で窒化処理する工程を更に含むことを特徴とする請求項14記載の半導体装置のキャパシターの製造方法。
  19. 19
    【請求項19】半導体基板上に下部電極を形成する段階と、前記下部電極上にNH 3 雰囲気中で窒化処理する段階と、前記下部電極の表面を非晶質TaONN薄膜を形成した後、600~950°Cの温度及びNH 3 雰囲気中で熱処理工程を実施してTa 3 N 5 誘電体膜を形成する段階と、前記Ta 3 N 5 誘電体膜をアニーリング処理する段階と、前記Ta 3 N 5 誘電体膜上に上部電極を形成する段階とを含むことを特徴とする半導体装置のキャパシターの製造方法。
  20. 20
    【請求項20】前記下部電極と上部電極とを、それぞれドープドポリシリコン、TiN、Ti、TaN、W、WN、WSi、Ru、RuO 2 、IrおよびPtからなる群から選択される1種の金属物質単独により形成するか、又はこれらを積層して形成することを特徴とする請求項19記載の半導体装置のキャパシターの製造方法。
Independent claims20