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JP2000077355A - Electrode structure of semiconductor integrated circuit and its manufacturing method - Google Patents

Electrode structure of semiconductor integrated circuit and its manufacturing method

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JP2000077355A
JP2000077355A JP10245444A JP24544498A JP2000077355A JP 2000077355 A JP2000077355 A JP 2000077355A JP 10245444 A JP10245444 A JP 10245444A JP 24544498 A JP24544498 A JP 24544498A JP 2000077355 A JP2000077355 A JP 2000077355A
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film
silicon
integrated circuit
electrode structure
semiconductor integrated
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弘 山口
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NEC Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve adhesion between an interlayer film made of an oxide film and an electrode by forming a silicide layer on the surface between a metal electrode and the interlayer film. SOLUTION: An interlayer film 101 made of an oxide film SiO2 is formed on an Si substrate 100, the surface of the interlayer film 101 is changed to SiON by an ammonium plasma, and further a silicon-rich SiNx film is deposited on it. In this case, the SiNx film is allowed to be rich in silicon and a film is formed so that x is equal to 0.8. Then, a contact is opened at the interlayer film 101 and the SiNx film, a silicon diffusion barrier layer 103 that is made of polysilicon 102 and TiN and Ti is formed in the contact, further an Ru 105 and RuO2 106 are successively deposited by a sputtering method, a heat treatment is made in nitrogen, and excessive silicon in a nitride film 107 is changed into silicide, a silicide layer 104 made of Ru, nitrogen, and silicon is formed, and the RuO2 106 and Ru 105 are machined by dry etching, thus obtaining a stack electrode.

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、半導体集積回路の
電極構造とその製造方法に係わり、特に、半導体集積回
路用半導体容量素子に好適な電極構造とその製造方法に
関する。
The present invention relates to an electrode structure of a semiconductor integrated circuit and a method of manufacturing the same, and more particularly, to an electrode structure suitable for a semiconductor capacitor for a semiconductor integrated circuit and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】ダイナミック・ランダム・アクセス・メ
モリ(DRAM)に代表される半導体集積回路の集積化
が進んでいる。このようなDRAMに用いられる半導体
容量素子は集積化の度合いによらず、一つの半導体容量
素子当たり30fF程度の容量を確保する必要がある。
このため、下部電極構造の立体化による下部電極側面部
利用や、容量膜の薄膜化により容量確保の検討が行われ
てきた。
2. Description of the Related Art Semiconductor integrated circuits represented by dynamic random access memories (DRAMs) have been increasingly integrated. Regardless of the degree of integration, it is necessary to secure a capacitance of about 30 fF for one semiconductor capacitor used in such a DRAM.
For this reason, studies have been made to utilize the side surface of the lower electrode by making the lower electrode structure three-dimensional and to secure the capacitance by making the capacitance film thinner.

【0003】従来、これらの半導体集積回路用半導体容
量素子の容量膜には、シリコン酸化膜及びシリコン窒化
膜が用いられている。しかし、Gbitレベル以上のD
RAMで、誘電率が3〜7の上記容量膜を用いる場合、
立体化した下部電極の高さが5000オングストローム
以上に、更に、容量膜も数原子層レベルに薄膜化する必
要がある。容量膜が数原子層レベルまで薄膜化される
と、容量膜中を電子がトンネリングする現象が生じ、容
量膜として機能しなくなる。上記理由から、容量膜とし
てシリコン酸化膜、及びシリコン窒化膜を用いた下部電
極の立体化、容量膜の薄膜化は限界に達している。
Conventionally, a silicon oxide film and a silicon nitride film have been used as a capacitance film of the semiconductor capacitance element for a semiconductor integrated circuit. However, D at the Gbit level or higher
In the case of using the above-mentioned capacitance film having a dielectric constant of 3 to 7 in a RAM,
It is necessary to reduce the height of the three-dimensional lower electrode to 5,000 Å or more, and to further reduce the thickness of the capacitor film to a level of several atomic layers. When the capacitance film is thinned down to the level of several atomic layers, a phenomenon occurs in which electrons tunnel through the capacitance film, and the capacitance film does not function as a capacitance film. For the above reasons, the formation of a three-dimensional lower electrode using a silicon oxide film and a silicon nitride film as the capacitance film and a reduction in the thickness of the capacitance film have reached their limits.

【0004】容量膜として誘電率の大きな材料を用いた
場合、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜を用いた場合に
比べて少ない電極面積で同じ容量を得ることができる。
このため、複雑な下部電極構造を作成することなしに容
量を確保することが期待できる。上記理由から、シリコ
ン酸化膜やシリコン窒化膜よりも数十倍から数百倍の誘
電率を有するSrTiO3 、(Ba,Sr)TiO
3 (以下、BST)、Pb(Zr,Ti)O3 などの高
誘電率材料が容量膜として検討されている。
When a material having a large dielectric constant is used for the capacitance film, the same capacitance can be obtained with a smaller electrode area than when a silicon oxide film or a silicon nitride film is used.
For this reason, it is expected that the capacity can be ensured without creating a complicated lower electrode structure. For the above reasons, SrTiO 3 , (Ba, Sr) TiO having a dielectric constant several tens to several hundreds times higher than that of a silicon oxide film or a silicon nitride film.
High dielectric constant materials such as 3 (hereinafter, BST) and Pb (Zr, Ti) O 3 are being studied as the capacitance film.

【0005】例えば、1991年インターナショナルエ
レクトロンデバイセズミーティング(Internat
ionalElectronDevicesMeeti
ng)のダイジェストオブテクニカルペイパーズ(Di
gestofTechnicalPapers)823
〜826頁にはBSTを用いた256Mbit DRA
M用半導体容量素子に関する報告がなされている。
[0005] For example, at the 1991 International Electron Devices Meeting (Internat)
ionicalElectronDevicesMeeti
ng) of the digest of technical papers (Di)
gestofTechnicalPapers) 823
Page 826 contains a 256 Mbit DRA using BST.
There have been reports on semiconductor capacitance elements for M.

【0006】上記高誘電率膜は高い成膜温度ほど良好な
電気特性が得られることが、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 applied physis
cs)第35巻 5089〜5093頁で報告されてい
る。容量膜を高温で成膜する場合、コンタクト部のポリ
シリコンからのシリコン拡散による酸化膜形成により、
誘電率が低下する問題があった。本問題を解決するため
にシリコン拡散バリアを用い、更に、シリコン拡散バリ
アの酸化に伴うコンタクト抵抗の高抵抗化を抑制するた
めに、その上に耐酸化バリア層を形成する電極構造がジ
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 app
lied physiscs)第34巻 5224〜5
228頁で提案されている。
[0006] It is disclosed in the Japanese Journal that the higher the film forming temperature, the better the electrical characteristics of the high dielectric constant film can be obtained.
Of Applied Physics (Japanese)
Journal of applied physics
cs) Vol. 35, pp. 5089-5093. When a capacitor film is formed at a high temperature, an oxide film is formed by diffusion of silicon from polysilicon at a contact portion.
There was a problem that the dielectric constant was lowered. In order to solve this problem, a silicon diffusion barrier is used, and in order to suppress the increase in contact resistance due to oxidation of the silicon diffusion barrier, an electrode structure on which an oxidation-resistant barrier layer is formed is described in Japanese journal of Applied Physics (Japanese Journal of app
Lied physics) Vol. 34, 5224-5
228 page.

【0007】しかし上記の構造でも、スタック形状に加
工し、更に電極構造が微細化すると、シリコン拡散バリ
ア層が酸化し、コンタクト抵抗が増加する問題があるた
めに、1996年インターナショナルエレクトロンデバ
イセズミーティング(InternationalEl
ectronDevicesMeeting)のダイジ
ェストオブテクニカルペイパーズ(DigestofT
echnicalPapers)675〜678頁や、
米国特許第5、381、302の図13Aでシリコンバ
リア層をコンタクト中に埋め込み、酸素拡散バリアでキ
ャップすることで、高温の高誘電率膜成膜温度でも低コ
ンタクト抵抗を保つことが可能となる構造が提案されて
いる。
However, even if the above structure is processed into a stack shape and the electrode structure is further miniaturized, there is a problem that the silicon diffusion barrier layer is oxidized and the contact resistance is increased. Therefore, in 1996, the International Electron Devices Meeting (International El.
digestDevicesMeeting) Digest of Technical Papers (DigestofT)
technicalPapers) pages 675 to 678,
By embedding a silicon barrier layer in a contact and capping with an oxygen diffusion barrier in FIG. 13A of US Pat. No. 5,381,302, a low contact resistance can be maintained even at a high high dielectric constant film formation temperature. A structure has been proposed.

【0008】しかし、上記した構造では、酸素拡散バリ
ア性を有するメタルあるいはメタル酸化物と下地層間膜
とが接触している。しかし、層間膜を構成するSiO2
は安定であるために容易に反応層を形成しないから、密
着性を向上させる反応層が形成されず、層間膜とメタル
電極界面との密着性に問題があった。
However, in the above structure, the metal or metal oxide having an oxygen diffusion barrier property is in contact with the underlying interlayer film. However, SiO 2 forming the interlayer film
Is not easily formed because it is stable, a reaction layer for improving the adhesion is not formed, and there is a problem in the adhesion between the interlayer film and the interface of the metal electrode.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
した従来技術の欠点を改良し、特に、酸化膜からなる層
間膜と電極との密着性を向上せしめ、以って、層間膜と
メタル電極との界面での剥離を防止した新規な半導体集
積回路の電極構造とその製造方法を提供するものであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to improve the above-mentioned drawbacks of the prior art, and in particular, to improve the adhesion between an interlayer film composed of an oxide film and an electrode. It is an object of the present invention to provide a novel electrode structure of a semiconductor integrated circuit in which separation at an interface with a metal electrode is prevented, and a method of manufacturing the same.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、基本的には、以下に記載されたような技
術構成を採用するものである。即ち、本発明に係わる半
導体集積回路の電極構造は、半導体集積回路用の半導体
容量素子に用いられる電極構造であって、メタル電極と
層間膜との界面にシリサイド層が形成されていることを
特徴とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention basically employs the following technical configuration to achieve the above object. That is, the electrode structure of the semiconductor integrated circuit according to the present invention is an electrode structure used for a semiconductor capacitor for a semiconductor integrated circuit, wherein a silicide layer is formed at an interface between a metal electrode and an interlayer film. It is assumed that.

【0011】叉、本発明に係わる半導体集積回路の電極
構造の製造方法の第1態様は、半導体集積回路用の半導
体容量素子に用いられる電極構造での製造方法あって、
層間膜上にシリコンリッチな窒化膜を形成する第1の工
程と、前記シリコンリッチな窒化膜上にメタル電極を形
成する第2の工程と、熱処理を行ない前記層間膜とメタ
ル電極との間にシリサイド層を形成する第3の工程と、
を含むことを特徴とするものであり、叉、第2態様は、
シリコンリッチな窒化膜(SiNx)のシリコンと窒素
の比(X)が0.1乃至1.1であることを特徴とする
ものであり、叉、第3態様は、前記第1の工程は、アン
モニア処理により層間膜表面をSiONにする工程を含
むものであり、叉、第4態様は、シリコンリッチな窒化
膜(SiNx)のシリコンと窒素の比(X)が0.1乃
至1.2であることを特徴とするものであり、叉、第5
態様は、前記窒化膜の成膜方法として、プラズマCV
D、減圧CVD、スパッタのいずれかを用いることを特
徴とするものである。
A first aspect of the method of manufacturing an electrode structure of a semiconductor integrated circuit according to the present invention is a method of manufacturing an electrode structure used for a semiconductor capacitor for a semiconductor integrated circuit.
A first step of forming a silicon-rich nitride film on the interlayer film; a second step of forming a metal electrode on the silicon-rich nitride film; and performing a heat treatment between the interlayer film and the metal electrode. A third step of forming a silicide layer;
The second aspect is characterized in that
The silicon-rich nitride film (SiNx) is characterized in that the ratio of silicon to nitrogen (X) is 0.1 to 1.1, and in a third aspect, the first step comprises: The fourth aspect includes a step of converting the surface of the interlayer film to SiON by ammonia treatment. In a fourth embodiment, the silicon-rich nitride film (SiNx) has a ratio of silicon to nitrogen (X) of 0.1 to 1.2. And the fifth
An aspect is a plasma CV as the method for forming the nitride film.
D, any one of CVD under reduced pressure and sputtering is used.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明に係わる半導体集積回路の
電極構造は、半導体集積回路用の半導体容量素子に用い
られる電極構造であって、メタル電極と層間膜との界面
にシリサイド層が形成されていることを特徴とするもの
である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The electrode structure of a semiconductor integrated circuit according to the present invention is an electrode structure used for a semiconductor capacitor for a semiconductor integrated circuit, wherein a silicide layer is formed at an interface between a metal electrode and an interlayer film. It is characterized by having.

【0013】さて、異なる材料間で良好な密着性を得る
には、両材料の界面に反応層を形成することが効果的で
ある。酸化膜は安定な材料であり、従来、酸化膜上に密
着性良くメタル電極を形成することが困難であった。本
発明は、上記のように構成することで、酸化膜からなる
層間膜とメタル電極との界面で剥離が生じることを防止
した電極構造を提供するものである。
In order to obtain good adhesion between different materials, it is effective to form a reaction layer at the interface between the two materials. The oxide film is a stable material, and it has conventionally been difficult to form a metal electrode with good adhesion on the oxide film. The present invention provides an electrode structure which is configured as described above and prevents peeling from occurring at an interface between an interlayer film made of an oxide film and a metal electrode.

【0014】具体的には、酸化膜からなる層間膜とメタ
ルからなる電極との界面にシリサイド層が形成されてい
る。上記構造を製造する工程としては、(1)層間膜表
面にアンモニアプラズマでSiONを形成する工程、
(2)上記SiON上にシリコンリッチな窒化膜(Si
Nx)及びメタル電極を堆積してから熱処理を行い、メ
タル電極と層間膜間に密着層であるシリサイド層を形成
する工程を含む。
Specifically, a silicide layer is formed at an interface between an interlayer film made of an oxide film and an electrode made of a metal. (1) forming SiON on the surface of the interlayer film by ammonia plasma,
(2) A silicon-rich nitride film (Si
Nx) and performing a heat treatment after depositing the metal electrode to form a silicide layer as an adhesion layer between the metal electrode and the interlayer film.

【0015】具体的な実施の形態を図を用いて以下に説
明する。図1は、本発明による電極構造を示したもので
ある。本発明ではRuからなるメタル電極105と酸化
膜からなる層間膜101との界面にRuSiからなるシ
リサイド層104が形成されている点に特徴である。図
2〜図4は、本発明による電極構造の製造方法を示した
ものである。本発明による電極構造作製方法では、
(1)図2(b)に示すように、層間膜101表面をア
ンモニアプラズマで処理し、層間膜101表面を欠陥の
多いSiON膜110とする工程、(2)図2(c)に
示すように、SION110上に化学気相堆積(CV
D)法、プラズマCVD法、或は、スパッタ法によりX
<1.2のSiNx膜107を堆積する工程、(3)S
INx膜堆積後、Ru105、RuO2 106を堆積し
熱処理を行い、余剰なSiNx107中のシリコンがメ
タル電極105とシリサイド層104を形成する工程を
含む点に特徴がある。
A specific embodiment will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an electrode structure according to the present invention. The present invention is characterized in that a silicide layer 104 made of RuSi is formed at an interface between a metal electrode 105 made of Ru and an interlayer film 101 made of an oxide film. 2 to 4 show a method for manufacturing an electrode structure according to the present invention. In the electrode structure manufacturing method according to the present invention,
(1) As shown in FIG. 2 (b), a process of treating the surface of the interlayer film 101 with ammonia plasma to form a SiON film 110 with many defects on the surface of the interlayer film 101, and (2) as shown in FIG. 2 (c). First, a chemical vapor deposition (CV)
X) by the D) method, the plasma CVD method, or the sputtering method.
<1.2 Step of depositing SiNx film 107, (3) S
After the INx film is deposited, Ru 105 and RuO 2 106 are deposited, heat treatment is performed, and excess silicon in the SiN x 107 includes a step of forming the metal electrode 105 and the silicide layer 104.

【0016】[0016]

【実施例】以下に、本発明に係わる半導体集積回路の電
極構造とその製造方法の具体例を図面を参照しながら詳
細に説明する。 (第1の具体例)図1〜図4は、本発明に係わる半導体
集積回路の電極構造を具体的に示す図であって、これら
の図には、半導体集積回路用の半導体容量素子に用いら
れる電極構造であって、メタル電極105と層間膜10
1との界面にシリサイド層104が形成されている半導
体集積回路の電極構造が示されている。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view of a semiconductor integrated circuit according to an embodiment of the present invention; (First Specific Example) FIGS. 1 to 4 are diagrams specifically showing an electrode structure of a semiconductor integrated circuit according to the present invention. The metal electrode 105 and the interlayer film 10
1 shows an electrode structure of a semiconductor integrated circuit in which a silicide layer 104 is formed at an interface with the semiconductor integrated circuit 1.

【0017】以下に、本発明を更に詳細に説明する。図
1〜図4を用いて本発明の第1の具体例を説明する。先
ず、図2(a)に示すように、Si基板100上に酸化
膜SiO2 からなる層間膜101を形成する。次に、図
2(b)に示すように、層間膜101表面をアンモニア
プラズマにより、SiON110とする。この際、プラ
ズマダメージによりSiON110表面には多数の欠陥
が形成されている。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail. A first specific example of the present invention will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 2A, an interlayer film 101 made of an oxide film SiO 2 is formed on a Si substrate 100. Next, as shown in FIG. 2B, the surface of the interlayer film 101 is changed to SiON 110 by ammonia plasma. At this time, many defects are formed on the surface of the SiON 110 due to plasma damage.

【0018】この時のプラズマ処理条件は、プロセスガ
ス アンモニア(NH3 )及びアルゴン(Ar)、成膜
温度 400℃、成膜圧力 250mTorr、プラズ
マパワー 500W以下である。更に、図2(c)に示
すように、その上部にプラズマCVD法によりシリコン
リッチな窒化膜(SINx)107を30Å堆積する。
The plasma processing conditions at this time are a process gas of ammonia (NH 3 ) and argon (Ar), a film forming temperature of 400 ° C., a film forming pressure of 250 mTorr, and a plasma power of 500 W or less. Further, as shown in FIG. 2C, a silicon-rich nitride film (SINx) 107 is deposited thereon by plasma CVD at a thickness of 30 °.

【0019】この時の成膜条件は、プロセスガス シラ
ン(SiH4 )、アンモニア(NH 3 )及びアルゴン
(Ar)成膜温度 400℃、成膜圧力 250mTo
rr、プラズマパワー 500Wである。この際、Si
Nx膜はシリコンリッチとし、X=0.8となるように
成膜する。
At this time, the film forming conditions are as follows.
(SiHFour), Ammonia (NH Three) And argon
(Ar) Film forming temperature 400 ° C., film forming pressure 250 mTo
rr, plasma power 500W. At this time, Si
The Nx film is made to be silicon rich so that X = 0.8
Form a film.

【0020】次に、図3(a)に示すように、層間膜1
01及びSiNx107にコンタクトを開口し、図3
(b)に示すように、ポリシリコン102及び各々膜厚
500Åの窒化チタン(TiN)とチタン(Ti)から
なるシリコン拡散バリア層103をコンタクト内に形成
する。更に、図3(c)に示すように、膜厚300Åの
Ru105及び2000ÅのRuO2 106をスパッタ
法により順次堆積する。続いて、図4(a)に示すよう
に、窒素中600℃の熱処理を30分行い、窒化膜10
7内の余剰なシリコンをシリサイド化させ、ルテニュウ
ム、窒素、シリコンからなるシリサイド層104を形成
する。続いて、図4(b)に示すように、RuO2 10
6及びRu105を所望の大きさにドライエッチング法
により加工し、スタック電極を得る。
Next, as shown in FIG.
01 and SiNx 107 were opened, and FIG.
As shown in (b), a polysilicon 102 and a silicon diffusion barrier layer 103 made of titanium nitride (TiN) and titanium (Ti) each having a thickness of 500 ° are formed in the contact. Further, as shown in FIG. 3C, Ru 105 having a thickness of 300 Å and RuO 2 106 having a thickness of 2000 Å are sequentially deposited by a sputtering method. Subsequently, as shown in FIG. 4A, a heat treatment at 600 ° C. in nitrogen is performed for 30 minutes to form the nitride film 10.
Excess silicon in 7 is silicided to form a silicide layer 104 made of ruthenium, nitrogen, and silicon. Subsequently, as shown in FIG. 4 (b), RuO 2 10
6 and Ru 105 are processed to a desired size by dry etching to obtain a stacked electrode.

【0021】次に、図8に図10で示す従来技術及び図
1で示した本発明による電極構造100ヶについてピー
リング試験を行った結果を示す。従来技術では、8ヶの
剥離が見られているのに対して、本発明では、SiNx
107のXが0.1乃至1.2の範囲では剥離が見られ
ず、本発明による効果が十分得られていることがわか
る。
Next, FIG. 8 shows the results of a peeling test performed on 100 electrode structures according to the prior art shown in FIG. 10 and the present invention shown in FIG. In the prior art, eight delaminations are seen, whereas in the present invention, SiNx
When X of 107 was in the range of 0.1 to 1.2, no peeling was observed, indicating that the effect of the present invention was sufficiently obtained.

【0022】従来のRu105と酸化膜101とが接し
ている電極構造では、酸化膜101が安定であるため
に、密着層となる反応領域が存在しない。このため、密
着性に問題があった。本発明では意図的に、(1)層間
膜101表面にダメージ層110を設けて層間膜表面が
反応しやすい状態にする、(2)シリコンリッチな窒化
膜からなる界面層107をRu105と酸化膜101間
に形成し、熱処理しシリサイド層104を形成し、この
シリサイド層からなる密着層を形成することで所望の密
着性が得られている。
In the conventional electrode structure in which Ru 105 and oxide film 101 are in contact with each other, since oxide film 101 is stable, there is no reaction region serving as an adhesion layer. For this reason, there was a problem in adhesion. In the present invention, intentionally (1) the damage layer 110 is provided on the surface of the interlayer film 101 to make the surface of the interlayer film easily reactable. (2) The interface layer 107 made of a silicon-rich nitride film is made of Ru105 and an oxide film. A desired adhesion is obtained by forming a silicide layer 104 between the layers 101 and heat-treating to form a silicide layer 104 and forming an adhesion layer formed of the silicide layer.

【0023】一方、SiNx107は、X>1.2の領
域ではシリサイドを形成するためのシリコンが不足する
ために密着性が劣化している。 (第2の具体例)次に、窒化膜(SINx)107をス
パッタ法で成膜する場合の具体例を、図2、3を用いて
説明する。
On the other hand, the adhesion of SiNx 107 is degraded in a region where X> 1.2 because silicon for forming silicide is insufficient. (Second Specific Example) Next, a specific example in which the nitride film (SINx) 107 is formed by a sputtering method will be described with reference to FIGS.

【0024】SINx107堆積前の工程は、第1の具
体例と同じである。図2(c)に示すように、アンモニ
アプラズマ中で処理した層間膜上に、スパッタ法により
SiNx107を30Å堆積する。この時の成膜条件
は、ターゲットSi、スパッタガスAr、N2 、プラズ
マパワー 2kW、直流印加電圧500V、成膜室圧力
3mTorr、基板加熱100℃である。
The steps before the deposition of SINx 107 are the same as in the first embodiment. As shown in FIG. 2 (c), SiNx 107 is deposited by 30 [deg.] On the interlayer film treated in ammonia plasma by sputtering. The film forming conditions at this time are: target Si, sputtering gas Ar, N 2 , plasma power 2 kW, DC applied voltage 500 V, film forming chamber pressure 3 mTorr, and substrate heating 100 ° C.

【0025】次に、図3(a)に示すように、SiO2
101及びSi基板100にコンタクトを開口し、図3
(b)に示すように、ポリシリコン102及び各々膜厚
500Åの窒化チタン(TiN)とチタン(Ti)との
積層103をコンタクト内に形成する。以下、第1の具
体例と同様の方法により電極を形成する。
Next, as shown in FIG. 3 (a), SiO 2
Open contacts in the substrate 101 and the Si substrate 100, FIG.
As shown in (b), a polysilicon 102 and a stack 103 of titanium nitride (TiN) and titanium (Ti) each having a thickness of 500 ° are formed in the contact. Hereinafter, electrodes are formed in the same manner as in the first specific example.

【0026】(第3の具体例)次に、窒化膜(SIN
x)107を減圧CVD法で成膜する場合の具体例を図
2、3を用いて説明する。SINx107堆積前の工程
は、第1の具体例と同じである。図2(c)に示すよう
に、アンモニアプラズマ中で処理した層間膜上に減圧C
VD法によりシリコンリッチな窒化膜(SiNx (X<
0.9)) 107を30Å堆積する。この時の成膜条件
は、プロセスガス シラン(SiH4 )、アンモニア
(NH3 )及びアルゴン(Ar)、成膜温度 700
℃、成膜圧力 0.4Torrであり、叉、SiNx膜
はシリコンリッチとし、X=0.8となるように成膜す
る。
(Third Specific Example) Next, a nitride film (SIN
A specific example of the case where x) 107 is formed by a low pressure CVD method will be described with reference to FIGS. The steps before the deposition of SINx107 are the same as those in the first specific example. As shown in FIG. 2 (c), the reduced pressure C was applied on the interlayer film treated in the ammonia plasma.
A silicon-rich nitride film (SiNx (X <
0.9)) Deposit 107 by 30 °. At this time, the film forming conditions include a process gas of silane (SiH 4 ), ammonia (NH 3 ) and argon (Ar), and a film forming temperature of 700.
C., the film forming pressure is 0.4 Torr, the SiNx film is silicon-rich, and the film is formed so that X = 0.8.

【0027】図3(a)に示すように、SiO2 101
及びSi基板100にコンタクトを開口し、次に、図3
(b)に示すように、ポリシリコン102及び各々膜厚
500Åの窒化チタン(TiN)とチタン(Ti)との
積層103をコンタクト内に形成する。以下、第1の具
体例と同様の方法により電極を形成する。
As shown in FIG. 3A, SiO 2 101
Then, a contact is opened in the Si substrate 100, and then FIG.
As shown in (b), a polysilicon 102 and a stack 103 of titanium nitride (TiN) and titanium (Ti) each having a thickness of 500 ° are formed in the contact. Hereinafter, electrodes are formed in the same manner as in the first specific example.

【0028】(第4の具体例)図1及び図5〜図7を用
いて本発明による第4の具体例を説明する。先ず、図5
(a)に示すように、Si基板100上に酸化膜からな
る層間膜101を形成する。更に、図5(b)に示すよ
うに、層間膜101上にプラズマCVD法によりシリコ
ンリッチな窒化膜(SINx)107を30Å堆積す
る。この時の成膜条件は、プロセスガス シラン(Si
4 )、アンモニア(NH3 )及びアルゴン(Ar)、
成膜温度 400℃、成膜圧力 250mTorr、プ
ラズマパワー500Wである。叉、SiNx膜107は
シリコンリッチとし、X=0.7となるように成膜す
る。
(Fourth Specific Example) A fourth specific example according to the present invention will be described with reference to FIG. 1 and FIGS. First, FIG.
As shown in FIG. 1A, an interlayer film 101 made of an oxide film is formed on a Si substrate 100. Further, as shown in FIG. 5B, a silicon-rich nitride film (SINx) 107 is deposited on the interlayer film 101 by plasma CVD at a thickness of 30 °. At this time, the film formation conditions are the process gas silane (Si
H 4 ), ammonia (NH 3 ) and argon (Ar),
The film forming temperature is 400 ° C., the film forming pressure is 250 mTorr, and the plasma power is 500 W. Further, the SiNx film 107 is made rich in silicon and is formed so that X = 0.7.

【0029】次に、図5(c)に示すように、層間膜1
01及びSiNx107にコンタクトを開口し、図6
(a)に示すように、ポリシリコン102及び各々膜厚
500Åの窒化チタン(TiN)とチタン(Ti)との
積層103をコンタクト内に形成する。更に、図6
(b)に示すように、膜厚300ÅのRu105及び2
000AのRuO2 106をスパッタ法により順次堆積
し、続いて、図6(c)に示すように、窒素中600℃
の熱処理を30分行い、窒化膜107内の余剰なシリコ
ンをシリサイド化させ、ルテニュウム、窒素、シリコン
からなるシリサイド層104を形成する。続いて、図7
に示すように、RuO2106及びRu105を所望の
大きさにドライエッチング法により加工し、スタック電
極を得る。
Next, as shown in FIG.
6 and a contact was opened in SiNx 107, and FIG.
As shown in FIG. 1A, a polysilicon 102 and a laminate 103 of titanium nitride (TiN) and titanium (Ti) each having a thickness of 500.degree. Are formed in the contact. Further, FIG.
As shown in (b), Ru 105 and Ru 105 having a thickness of 300
000 A of RuO 2 106 is sequentially deposited by a sputtering method, and then, as shown in FIG.
Is performed for 30 minutes to convert excess silicon in the nitride film 107 into silicide, thereby forming a silicide layer 104 made of ruthenium, nitrogen, and silicon. Subsequently, FIG.
As shown in ( 2) , RuO 2 106 and Ru 105 are processed to a desired size by dry etching to obtain a stacked electrode.

【0030】この具体例で100ヶの電極について剥離
試験を行った結果を図9に示す。この具体例において
も、Xが0.1乃至1.1で良好な密着性が得られてい
る。しかし、層間膜101表面にダメージ層が存在しな
い分、前記第1乃至第3の具体例に比べてSiNx膜の
マージンが小さくなっている。なお、この場合、SiN
x107はX>1.1の領域では密着性が劣化している
ので、Xの範囲は0.1乃至1.1が望ましい。
FIG. 9 shows the results of a peel test performed on 100 electrodes in this specific example. Also in this specific example, when X is 0.1 to 1.1, good adhesion is obtained. However, since the damage layer does not exist on the surface of the interlayer film 101, the margin of the SiNx film is smaller than in the first to third specific examples. In this case, SiN
Since the adhesiveness of x107 is deteriorated in a region where X> 1.1, the range of X is preferably 0.1 to 1.1.

【0031】第4の具体例では、SiNx膜107の形
成方法としてプラズマCVDを用いたが、第2の具体例
のスパッタ法、第3の具体例の減圧CVD法を用いても
同様の効果が得られる。なお、上記説明ではメタル電極
材料としてRuを用いたが、W、Ti、Pt、Ir、P
dあるいはその合金でも同様の効果が得られる。
In the fourth specific example, plasma CVD is used as the method of forming the SiNx film 107. However, the same effect can be obtained by using the sputtering method of the second specific example and the low pressure CVD method of the third specific example. can get. Although Ru is used as the metal electrode material in the above description, W, Ti, Pt, Ir, P
Similar effects can be obtained with d or an alloy thereof.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明に係わる半導体集積回路の電極構
造とその製造方法は、上述のように構成したので、酸化
膜からなる層間膜と電極との密着性が向上し、素子の信
頼性が向上する。
Since the electrode structure of the semiconductor integrated circuit and the method of manufacturing the same according to the present invention are constructed as described above, the adhesion between the interlayer film composed of an oxide film and the electrode is improved, and the reliability of the device is improved. improves.

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

【図1】本発明に係わる半導体集積回路の電極構造を示
す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an electrode structure of a semiconductor integrated circuit according to the present invention.

【図2】本発明の半導体集積回路の電極構造の第1の具
体例の製造プロセスを示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing process of a first specific example of an electrode structure of a semiconductor integrated circuit according to the present invention.

【図3】図2に続く製造プロセスを示す図である。FIG. 3 is a view showing a manufacturing process following FIG. 2;

【図4】図3に続く製造プロセスを示す図である。FIG. 4 is a view showing a manufacturing process following FIG. 3;

【図5】本発明の半導体集積回路の電極構造の第4の具
体例の製造プロセスを示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a manufacturing process of a fourth specific example of the electrode structure of the semiconductor integrated circuit according to the present invention.

【図6】図5に続く製造プロセスを示す図である。FIG. 6 is a view showing a manufacturing process following FIG. 5;

【図7】図6に続く製造プロセスを示す図である。FIG. 7 is a view showing a manufacturing process following FIG. 6;

【図8】本発明の第1の具体例の効果を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an effect of the first specific example of the present invention.

【図9】本発明の第4の具体例の効果を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an effect of the fourth specific example of the present invention.

【図10】従来技術による半導体集積回路の電極構造を
示す断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing an electrode structure of a conventional semiconductor integrated circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 Si基板 101 層間膜 102 ポリシリコン 103 シリコン拡散バリア層 104 シリサイド層 105 (酸素拡散バリア性を有する)メタル電極 106 (酸素バリア性を有する)電極 107 窒化膜(SiNx) 110 SION REFERENCE SIGNS LIST 100 Si substrate 101 interlayer film 102 polysilicon 103 silicon diffusion barrier layer 104 silicide layer 105 metal electrode (having oxygen diffusion barrier) 106 electrode (having oxygen barrier) 107 nitride film (SiNx) 110 SION

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4M104 AA01 BB01 BB04 BB19 BB36 DD16 DD17 DD18 DD28 DD65 EE14 EE17 FF13 FF17 FF18 GG16 GG19 HH05 HH09 5F083 AD22 GA27 JA14 JA15 JA32 JA35 JA39 JA43 JA56 MA06 MA17 PR03 PR15 PR21 PR22 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4M104 AA01 BB01 BB04 BB19 BB36 DD16 DD17 DD18 DD28 DD65 EE14 EE17 FF13 FF17 FF18 GG16 GG19 HH05 HH09 5F083 AD22 GA27 JA14 JA15 JA32 JA35 JA39 JA43 JA56 MA06 PR17 PR03 PR

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体集積回路用の半導体容量素子に用
いられる電極構造であって、 メタル電極と層間膜との界面にシリサイド層が形成され
ていることを特徴とする半導体集積回路の電極構造。
An electrode structure for use in a semiconductor capacitor for a semiconductor integrated circuit, wherein a silicide layer is formed at an interface between a metal electrode and an interlayer film.
【請求項2】 半導体集積回路用の半導体容量素子に用
いられる電極構造での製造方法あって、 層間膜上にシリコンリッチな窒化膜を形成する第1の工
程と、 前記シリコンリッチな窒化膜上にメタル電極を形成する
第2の工程と、 熱処理を行ない前記層間膜とメタル電極との間にシリサ
イド層を形成する第3の工程と、を含むことを特徴とす
る半導体集積回路の電極構造の製造方法。
2. A method for manufacturing an electrode structure used for a semiconductor capacitor for a semiconductor integrated circuit, comprising: a first step of forming a silicon-rich nitride film on an interlayer film; And a third step of performing a heat treatment to form a silicide layer between the interlayer film and the metal electrode. Production method.
【請求項3】 シリコンリッチな窒化膜(SiNx)の
シリコンと窒素の比(X)が0.1乃至1.1であるこ
とを特徴とする請求項2記載の半導体集積回路の電極構
造の製造方法。
3. The fabrication of an electrode structure for a semiconductor integrated circuit according to claim 2, wherein the ratio of silicon to nitrogen (X) of the silicon-rich nitride film (SiNx) is 0.1 to 1.1. Method.
【請求項4】 前記第1の工程は、アンモニア処理によ
り層間膜表面をSiONにする工程を含むことを特徴と
する請求項2記載の半導体集積回路の電極構造の製造方
法。
4. The method according to claim 2, wherein the first step includes a step of converting the surface of the interlayer film to SiON by ammonia treatment.
【請求項5】 シリコンリッチな窒化膜(SiNx)の
シリコンと窒素の比(X)が0.1乃至1.2以下であ
ることを特徴とする請求項4記載の半導体集積回路の電
極構造の製造方法。
5. The electrode structure of a semiconductor integrated circuit according to claim 4, wherein a ratio (X) of silicon to nitrogen of the silicon-rich nitride film (SiNx) is 0.1 to 1.2 or less. Production method.
【請求項6】 前記窒化膜の成膜方法として、プラズマ
CVD、減圧CVD、スパッタのいずれかを用いること
を特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の半導体集
積回路の電極構造。
6. The electrode structure of a semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein any one of plasma CVD, low pressure CVD, and sputtering is used as the method of forming the nitride film.
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KR20030093575A (en) * 2002-06-03 2003-12-11 주식회사 하이닉스반도체 Method for fabricating capacitor using high selectivity nitride
KR100414869B1 (en) * 2001-06-30 2004-01-13 주식회사 하이닉스반도체 Method for fabricating capacitor
JP2013034230A (en) * 2007-11-28 2013-02-14 Murata Mfg Co Ltd Elastic wave device

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