JP2000091333A - 高誘電体膜の形成方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
高誘電体膜の形成方法及び半導体装置の製造方法Info
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- JP2000091333A JP2000091333A JP10258634A JP25863498A JP2000091333A JP 2000091333 A JP2000091333 A JP 2000091333A JP 10258634 A JP10258634 A JP 10258634A JP 25863498 A JP25863498 A JP 25863498A JP 2000091333 A JP2000091333 A JP 2000091333A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 下部電極やバリア層が酸化されない程度の低
温の酸化性雰囲気中で形成することができる高誘電体膜
の形成方法及びその高誘電体膜を用いた半導体装置の製
造方法を提供する。 【解決手段】 金属原料と、Ｎ2Ｏガス及びＯ2ガスを含
む酸化剤とを用いた化学気相成長法により、下地基板４
２上に金属酸化物より成る高誘電体膜を形成する。
温の酸化性雰囲気中で形成することができる高誘電体膜
の形成方法及びその高誘電体膜を用いた半導体装置の製
造方法を提供する。 【解決手段】 金属原料と、Ｎ2Ｏガス及びＯ2ガスを含
む酸化剤とを用いた化学気相成長法により、下地基板４
２上に金属酸化物より成る高誘電体膜を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高誘電体膜の形成
方法及び半導体装置の製造方法に係り、特に低温で形成
することができる高誘電体膜の形成方法及び半導体装置
の製造方法に関する。
方法及び半導体装置の製造方法に係り、特に低温で形成
することができる高誘電体膜の形成方法及び半導体装置
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＤＲＡＭなどの半導体装置の集積
化には顕著なものがあるが、更なる半導体装置の集積化
が求められており、それに伴いＤＲＡＭのキャパシタの
微細化が求められている。しかし、単にＤＲＡＭのキャ
パシタを微細化すると、キャパシタの容量が小さくなっ
てしまうため、キャパシタの誘電体膜の誘電率を向上す
ることが求められている。
化には顕著なものがあるが、更なる半導体装置の集積化
が求められており、それに伴いＤＲＡＭのキャパシタの
微細化が求められている。しかし、単にＤＲＡＭのキャ
パシタを微細化すると、キャパシタの容量が小さくなっ
てしまうため、キャパシタの誘電体膜の誘電率を向上す
ることが求められている。
【０００３】従来、キャパシタの誘電体膜としては、例
えば比誘電率３．８のシリコン酸化膜や、比誘電率７の
シリコン窒化膜が用いられてきたが、半導体装置の集積
化に伴い、更なる誘電率の向上が求められている。そこ
で、従来のシリコン酸化膜やシリコン窒化膜に代わる誘
電体膜として、極めて高い誘電率を有する［ＢａX，Ｓ
ｒ(1-X)］ＴｉＯ3膜（以下、ＢＳＴ膜という）等の酸化
物高誘電体膜（本明細書においては、便宜上、高誘電体
膜と強誘電体膜とを含めて高誘電体膜として表現するこ
ととする）が注目されている。ＢＳＴ膜は、ペロブスカ
イト型の結晶構造を有し、結晶化により数百〜数千（バ
ルク値）という高い比誘電率を示すものである。
えば比誘電率３．８のシリコン酸化膜や、比誘電率７の
シリコン窒化膜が用いられてきたが、半導体装置の集積
化に伴い、更なる誘電率の向上が求められている。そこ
で、従来のシリコン酸化膜やシリコン窒化膜に代わる誘
電体膜として、極めて高い誘電率を有する［ＢａX，Ｓ
ｒ(1-X)］ＴｉＯ3膜（以下、ＢＳＴ膜という）等の酸化
物高誘電体膜（本明細書においては、便宜上、高誘電体
膜と強誘電体膜とを含めて高誘電体膜として表現するこ
ととする）が注目されている。ＢＳＴ膜は、ペロブスカ
イト型の結晶構造を有し、結晶化により数百〜数千（バ
ルク値）という高い比誘電率を示すものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＢＳＴ
膜等の高誘電体膜は、ペロブスカイト構造の結晶構造を
実現すべく、高温の酸化性雰囲気中で形成する必要があ
るため、キャパシタの下部電極やバリア層が酸化してし
まうことがあり、ひいては下部電極やバリア層が剥がれ
てしまったり、コンタクト抵抗が上昇してしまうことが
あった。
膜等の高誘電体膜は、ペロブスカイト構造の結晶構造を
実現すべく、高温の酸化性雰囲気中で形成する必要があ
るため、キャパシタの下部電極やバリア層が酸化してし
まうことがあり、ひいては下部電極やバリア層が剥がれ
てしまったり、コンタクト抵抗が上昇してしまうことが
あった。
【０００５】下部電極やバリア層の酸化を防止するため
には、ＢＳＴ膜を低温で形成することが考えられるが、
下部電極やバリア層が酸化しない程度の低温でＢＳＴ膜
を形成するとペロブスカイト構造のＢＳＴ膜を得ること
ができず、良好な電気的特性が得られなかった。本発明
の目的は、下部電極やバリア層が酸化されない程度の低
温の酸化性雰囲気中で形成することができる高誘電体膜
の形成方法及びその高誘電体膜を用いた半導体装置の製
造方法を提供することにある。
には、ＢＳＴ膜を低温で形成することが考えられるが、
下部電極やバリア層が酸化しない程度の低温でＢＳＴ膜
を形成するとペロブスカイト構造のＢＳＴ膜を得ること
ができず、良好な電気的特性が得られなかった。本発明
の目的は、下部電極やバリア層が酸化されない程度の低
温の酸化性雰囲気中で形成することができる高誘電体膜
の形成方法及びその高誘電体膜を用いた半導体装置の製
造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的は、金属原料
と、Ｎ2Ｏガス及びＯ2ガスを含む酸化剤とを用いた化学
気相成長法により、下地基板上に金属酸化物より成る高
誘電体膜を形成することを特徴とする高誘電体膜の製造
方法により達成される。これにより、Ｎ2ＯガスとＯ2ガ
スとを含む酸化剤を用いて高誘電体膜を形成するので、
下地が酸化しない程度の低い温度で高誘電体膜を形成す
ることができ、また、良好なカバレージで高誘電体膜を
形成することができる。
と、Ｎ2Ｏガス及びＯ2ガスを含む酸化剤とを用いた化学
気相成長法により、下地基板上に金属酸化物より成る高
誘電体膜を形成することを特徴とする高誘電体膜の製造
方法により達成される。これにより、Ｎ2ＯガスとＯ2ガ
スとを含む酸化剤を用いて高誘電体膜を形成するので、
下地が酸化しない程度の低い温度で高誘電体膜を形成す
ることができ、また、良好なカバレージで高誘電体膜を
形成することができる。
【０００７】また、上記の高誘電体膜の製造方法におい
て、ＢＳＴ膜、ＳＴ膜、又はこれらの積層膜より成る前
記高誘電体膜を形成することが望ましい。また、上記の
高誘電体膜の形成方法において、前記金属原料は、Ｂａ
（ＤＰＭ）2ｔｅｔｒａｇｌｙｍ2、Ｓｒ（ＤＰＭ）2ｔ
ｅｔｒａｇｌｙｍ2、又はＴｉ（Ｏ−ＩＰｒ）2（ＤＰ
Ｍ）2を含むことが望ましい。
て、ＢＳＴ膜、ＳＴ膜、又はこれらの積層膜より成る前
記高誘電体膜を形成することが望ましい。また、上記の
高誘電体膜の形成方法において、前記金属原料は、Ｂａ
（ＤＰＭ）2ｔｅｔｒａｇｌｙｍ2、Ｓｒ（ＤＰＭ）2ｔ
ｅｔｒａｇｌｙｍ2、又はＴｉ（Ｏ−ＩＰｒ）2（ＤＰ
Ｍ）2を含むことが望ましい。
【０００８】また、上記の高誘電体膜の形成方法におい
て、前記酸化剤は、前記Ｎ2Ｏガスの流量と前記Ｏ2ガス
の流量との和に対する前記Ｎ2Ｏガスの流量が、７５％
以上、９７％未満であることが望ましい。これにより、
Ｎ2Ｏガスの流量とＯ2ガスの流量との和に対するＮ2Ｏ
ガスの流量を、７５％以上、９７％未満とするので、下
地が酸化しない程度の低い温度で高誘電体膜を形成する
ことができ、また、良好なカバレージで高誘電体膜を形
成することができる。
て、前記酸化剤は、前記Ｎ2Ｏガスの流量と前記Ｏ2ガス
の流量との和に対する前記Ｎ2Ｏガスの流量が、７５％
以上、９７％未満であることが望ましい。これにより、
Ｎ2Ｏガスの流量とＯ2ガスの流量との和に対するＮ2Ｏ
ガスの流量を、７５％以上、９７％未満とするので、下
地が酸化しない程度の低い温度で高誘電体膜を形成する
ことができ、また、良好なカバレージで高誘電体膜を形
成することができる。
【０００９】また、上記の高誘電体膜の形成方法におい
て、前記下地基板の温度を４４０℃以上、５００℃未満
として前記高誘電体膜を形成することが望ましい。これ
により、下地基板の温度を４４０℃以上、５００℃未満
とするので、下地が酸化しない程度の低い温度で高誘電
体膜を形成することができる。また、上記の高誘電体膜
の形成方法において、成膜圧力を０．３Ｔｏｒｒ以上、
１Ｔｏｒｒ以下として前記高誘電体膜を形成することが
望ましい。
て、前記下地基板の温度を４４０℃以上、５００℃未満
として前記高誘電体膜を形成することが望ましい。これ
により、下地基板の温度を４４０℃以上、５００℃未満
とするので、下地が酸化しない程度の低い温度で高誘電
体膜を形成することができる。また、上記の高誘電体膜
の形成方法において、成膜圧力を０．３Ｔｏｒｒ以上、
１Ｔｏｒｒ以下として前記高誘電体膜を形成することが
望ましい。
【００１０】また、上記目的は、下地基板上に下部電極
を形成する工程と、前記下部電極上に、金属原料と、Ｎ
2Ｏガス及びＯ2ガスを含む酸化剤とを用いた化学気相成
長法により、金属酸化物より成る高誘電体膜を形成する
工程と、前記高誘電体膜上に対向電極を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法により
達成される。これにより、Ｎ2ＯガスとＯ2ガスとを含む
酸化剤を用いて高誘電体膜を形成するので、下部電極が
酸化しない程度の低い温度で高誘電体膜を形成すること
ができ、また、良好なカバレージで高誘電体膜を形成す
ることができる。従って、良好な電気的特性を有するキ
ャパシタを有する半導体装置を提供することができる。
を形成する工程と、前記下部電極上に、金属原料と、Ｎ
2Ｏガス及びＯ2ガスを含む酸化剤とを用いた化学気相成
長法により、金属酸化物より成る高誘電体膜を形成する
工程と、前記高誘電体膜上に対向電極を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法により
達成される。これにより、Ｎ2ＯガスとＯ2ガスとを含む
酸化剤を用いて高誘電体膜を形成するので、下部電極が
酸化しない程度の低い温度で高誘電体膜を形成すること
ができ、また、良好なカバレージで高誘電体膜を形成す
ることができる。従って、良好な電気的特性を有するキ
ャパシタを有する半導体装置を提供することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態による高誘電
体膜の形成方法について説明をするに先立って、まず、
本実施形態により高誘電体膜を形成する際に用いる溶液
気化型のＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition、化学気
相堆積）装置について図１を用いて説明する。
体膜の形成方法について説明をするに先立って、まず、
本実施形態により高誘電体膜を形成する際に用いる溶液
気化型のＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition、化学気
相堆積）装置について図１を用いて説明する。
【００１２】図１は、溶液気化型のＣＶＤ装置を示す概
略図であって、主として、原料を供給するための液体原
料供給装置１０と、液体原料を気化する気化器２４と、
高誘電体膜の形成を行う成膜室３６とによって構成され
ている。液体原料供給装置１０には、例えばＢＳＴ膜の
Ｂａ（バリウム）の原料であるＢａ（ＤＰＭ）2ｔｅｔ
ｒａｇｌｙｍ2を酢酸ブチルに溶かした液体が封入され
た原料容器１２と、Ｓｒ（ストロンチウム）の原料であ
るＳｒ（ＤＰＭ）2ｔｅｔｒａｇｌｙｍ2を酢酸ブチルに
溶かした溶液が封入された原料容器１４と、Ｔｉ（チタ
ン）の原料であるＴｉ（Ｏ−ＩＰｒ）2（ＤＰＭ）2を酢
酸ブチルに溶かした溶液が封入された原料容器１６とが
設けられている。
略図であって、主として、原料を供給するための液体原
料供給装置１０と、液体原料を気化する気化器２４と、
高誘電体膜の形成を行う成膜室３６とによって構成され
ている。液体原料供給装置１０には、例えばＢＳＴ膜の
Ｂａ（バリウム）の原料であるＢａ（ＤＰＭ）2ｔｅｔ
ｒａｇｌｙｍ2を酢酸ブチルに溶かした液体が封入され
た原料容器１２と、Ｓｒ（ストロンチウム）の原料であ
るＳｒ（ＤＰＭ）2ｔｅｔｒａｇｌｙｍ2を酢酸ブチルに
溶かした溶液が封入された原料容器１４と、Ｔｉ（チタ
ン）の原料であるＴｉ（Ｏ−ＩＰｒ）2（ＤＰＭ）2を酢
酸ブチルに溶かした溶液が封入された原料容器１６とが
設けられている。
【００１３】これら原料容器１２、１４、１６には、Ｎ
2ガス供給配管１８が接続されており、Ｎ2ガスによって
液体原料の液面を押圧することにより液体原料を配管１
９に導入できるようになっている。それぞれの配管１９
は混合器２１に接続されており、混合器２１により液体
原料が所望の割合で混合されるようになっている。混合
器は配管２０を介して液体ポンプ２２に接続されてお
り、混合器２１により混合された液体原料は液体ポンプ
２２により気化器２４に導入できるようになっている。
2ガス供給配管１８が接続されており、Ｎ2ガスによって
液体原料の液面を押圧することにより液体原料を配管１
９に導入できるようになっている。それぞれの配管１９
は混合器２１に接続されており、混合器２１により液体
原料が所望の割合で混合されるようになっている。混合
器は配管２０を介して液体ポンプ２２に接続されてお
り、混合器２１により混合された液体原料は液体ポンプ
２２により気化器２４に導入できるようになっている。
【００１４】気化器２４は、液体原料を気化するための
ものであり、ヒータ２８により所定の温度に加熱されて
いる。キャリアガス供給配管２６からは、気化した原料
のキャリアとなるＡｒガスが気化器２４内に供給され
る。気化器２４の内部には、通過する液体原料を気化す
るための多孔質金属板３０が設けられている。なお、配
管３２は、気化した原料が析出するのを防止するためヒ
ータ３４により所定の温度に保持できるようになってい
る。配管３２には、気化器の圧力を一定に保つための可
変バルブ２９が設けられている。
ものであり、ヒータ２８により所定の温度に加熱されて
いる。キャリアガス供給配管２６からは、気化した原料
のキャリアとなるＡｒガスが気化器２４内に供給され
る。気化器２４の内部には、通過する液体原料を気化す
るための多孔質金属板３０が設けられている。なお、配
管３２は、気化した原料が析出するのを防止するためヒ
ータ３４により所定の温度に保持できるようになってい
る。配管３２には、気化器の圧力を一定に保つための可
変バルブ２９が設けられている。
【００１５】成膜室３６には、気化器２４により気化さ
れた原料ガスを供給するための配管３２と、酸化ガスを
供給する酸化ガス供給配管３８とが接続されている。本
実施形態は、酸化ガスとしてＯ2ガスとＮ2Ｏガスとを用
い、Ｏ2ガスの流量とＮ2Ｏガスの流量の和に対するＮ2
Ｏガスの流量の割合を適宜設定することに主な特徴があ
るが、これについては後述することとする。
れた原料ガスを供給するための配管３２と、酸化ガスを
供給する酸化ガス供給配管３８とが接続されている。本
実施形態は、酸化ガスとしてＯ2ガスとＮ2Ｏガスとを用
い、Ｏ2ガスの流量とＮ2Ｏガスの流量の和に対するＮ2
Ｏガスの流量の割合を適宜設定することに主な特徴があ
るが、これについては後述することとする。
【００１６】成膜室３６内には、導入されたガスを成膜
室３６内に均一に供給するためのシャワーヘッド４０
と、成膜を行う基板４２を載置するためのサセプタ４４
が設けられている。サセプタ４４には、成膜の際に基板
４２を加熱するヒータ（図示せず）が設けられている。
また、成膜室３６には真空ポンプ（図示せず）が接続さ
れており、成膜室３６内部を減圧できるようになってい
る。
室３６内に均一に供給するためのシャワーヘッド４０
と、成膜を行う基板４２を載置するためのサセプタ４４
が設けられている。サセプタ４４には、成膜の際に基板
４２を加熱するヒータ（図示せず）が設けられている。
また、成膜室３６には真空ポンプ（図示せず）が接続さ
れており、成膜室３６内部を減圧できるようになってい
る。
【００１７】次に、本実施形態による高誘電体膜の形成
方法について図１を用いて説明する。まず、成膜室３６
内のサセプタ４４上に基板４２を載置する。次に、排気
を行うことにより、成膜室３６内の圧力を減圧する。次
に、Ｎ2ガス供給配管１８からＮ2ガスを原料容器１２、
１４、１６内に導入することにより、原料容器１２、１
４、１６内の液体原料の液面を押圧し、液体原料を配管
１９を介して混合器２１内に供給する。
方法について図１を用いて説明する。まず、成膜室３６
内のサセプタ４４上に基板４２を載置する。次に、排気
を行うことにより、成膜室３６内の圧力を減圧する。次
に、Ｎ2ガス供給配管１８からＮ2ガスを原料容器１２、
１４、１６内に導入することにより、原料容器１２、１
４、１６内の液体原料の液面を押圧し、液体原料を配管
１９を介して混合器２１内に供給する。
【００１８】なお、原料容器１２に封入する液体原料の
Ｂａ（ＤＰＭ）2ｔｅｔｒａｇｌｙｍ2の濃度は、例えば
０．１５ｍｏｌ／ｌとし、原料容器１４に封入する液体
原料のＳｒ（ＤＰＭ）2ｔｅｔｒａｇｌｙｍ2の濃度は、
例えば０．１５ｍｏｌ／ｌとし、原料容器１６に封入す
る液体原料のＴｉ（Ｏ−ＩＰｒ）2（ＤＰＭ）2の濃度
は、例えば０．１５ｍｏｌ／ｌとする。
Ｂａ（ＤＰＭ）2ｔｅｔｒａｇｌｙｍ2の濃度は、例えば
０．１５ｍｏｌ／ｌとし、原料容器１４に封入する液体
原料のＳｒ（ＤＰＭ）2ｔｅｔｒａｇｌｙｍ2の濃度は、
例えば０．１５ｍｏｌ／ｌとし、原料容器１６に封入す
る液体原料のＴｉ（Ｏ−ＩＰｒ）2（ＤＰＭ）2の濃度
は、例えば０．１５ｍｏｌ／ｌとする。
【００１９】また、これら液体原料の供給量について
は、Ｂａ（ＤＰＭ）2ｔｅｔｒａｇｌｙｍ2が溶解された
液体原料については、例えば０．０５ｃｃ／ｍｉｎ、Ｓ
ｒ（ＤＰＭ）2 ｔｅｔｒａｇｌｙｍ2が溶解された液体
原料については、例えば０．０５ｃｃ／ｍｉｎ、Ｔｉ
（Ｏ−ＩＰｒ）2（ＤＰＭ）2が溶解された液体原料につ
いては、例えば０．１ｃｃ／ｍｉｎとする。
は、Ｂａ（ＤＰＭ）2ｔｅｔｒａｇｌｙｍ2が溶解された
液体原料については、例えば０．０５ｃｃ／ｍｉｎ、Ｓ
ｒ（ＤＰＭ）2 ｔｅｔｒａｇｌｙｍ2が溶解された液体
原料については、例えば０．０５ｃｃ／ｍｉｎ、Ｔｉ
（Ｏ−ＩＰｒ）2（ＤＰＭ）2が溶解された液体原料につ
いては、例えば０．１ｃｃ／ｍｉｎとする。
【００２０】次に、液体原料を混合器２１により混合
し、混合された液体原料を液体ポンプ２２を用いて気化
器２４内に供給する。気化器２４内に導入された液体原
料を気化するためのヒータ２８の温度は、液体原料の気
化温度より高く、液体原料の分解温度より低く設定する
必要があるため、例えば２４０℃とする。
し、混合された液体原料を液体ポンプ２２を用いて気化
器２４内に供給する。気化器２４内に導入された液体原
料を気化するためのヒータ２８の温度は、液体原料の気
化温度より高く、液体原料の分解温度より低く設定する
必要があるため、例えば２４０℃とする。
【００２１】気化器２４により気化された原料は、キャ
リアガス供給配管２６から気化器２４内に導入されるＡ
ｒガスにより、配管３２等を介して成膜室３６内に供給
する。Ａｒガスの流量については、例えば２００ｃｃ／
ｍｉｎとする。一方、ガス供給配管３８から、Ｎ2Ｏガ
スとＯ2ガスとの混合ガスより成る酸化ガスを、成膜室
３６内に供給する。酸化ガスの総流量は例えば３００ｃ
ｃ／ｍｉｎとする。ここで用いられるＮ2Ｏガスは、Ｏ2
ガスに比べ活性酸素種を生成しやすいため、酸化力の強
いガスである。
リアガス供給配管２６から気化器２４内に導入されるＡ
ｒガスにより、配管３２等を介して成膜室３６内に供給
する。Ａｒガスの流量については、例えば２００ｃｃ／
ｍｉｎとする。一方、ガス供給配管３８から、Ｎ2Ｏガ
スとＯ2ガスとの混合ガスより成る酸化ガスを、成膜室
３６内に供給する。酸化ガスの総流量は例えば３００ｃ
ｃ／ｍｉｎとする。ここで用いられるＮ2Ｏガスは、Ｏ2
ガスに比べ活性酸素種を生成しやすいため、酸化力の強
いガスである。
【００２２】なお、基板４２上にＢＳＴ膜より成る高誘
電体膜を形成する際の成膜室３６内の圧力は、０．５Ｔ
ｏｒｒとする。なお、成膜室３６内の圧力は０．５Ｔｏ
ｒｒに限定されるものではなく、例えば０．３〜１Ｔｏ
ｒｒの範囲で適宜設定することができる。本実施形態に
よる高誘電体膜の形成方法は、ガス供給配管３８から導
入する酸化ガスとしてＮ2ＯガスとＯ2ガスとの混合ガス
を用い、酸化ガス中のＮ2Ｏガスの割合、即ち、Ｎ2Ｏガ
スの流量とＯ2ガスの流量との和に対するＮ2Ｏガスの流
量の割合を適宜設定することに特徴があるものである。
電体膜を形成する際の成膜室３６内の圧力は、０．５Ｔ
ｏｒｒとする。なお、成膜室３６内の圧力は０．５Ｔｏ
ｒｒに限定されるものではなく、例えば０．３〜１Ｔｏ
ｒｒの範囲で適宜設定することができる。本実施形態に
よる高誘電体膜の形成方法は、ガス供給配管３８から導
入する酸化ガスとしてＮ2ＯガスとＯ2ガスとの混合ガス
を用い、酸化ガス中のＮ2Ｏガスの割合、即ち、Ｎ2Ｏガ
スの流量とＯ2ガスの流量との和に対するＮ2Ｏガスの流
量の割合を適宜設定することに特徴があるものである。
【００２３】ＢＳＴ膜より成る高誘電体膜を形成する場
合における、Ｎ2Ｏガスの流量とＯ2ガスの流量との和に
対するＮ2Ｏガスの流量の適切な割合について、図２を
用いて説明する。図２は、Ｎ2Ｏガスの流量とＯ2ガスの
流量との和に対するＮ2Ｏガスの流量の割合を適宜設定
した場合の、ＢＳＴ膜の結晶状態を示すＸＲＤ（X-Ray
Diffraction）回折パターンである。なお、ＸＲＤ回折
パターンは、試料にＸ線を照射し、散乱Ｘ線の強度を測
定することにより得ることができる。
合における、Ｎ2Ｏガスの流量とＯ2ガスの流量との和に
対するＮ2Ｏガスの流量の適切な割合について、図２を
用いて説明する。図２は、Ｎ2Ｏガスの流量とＯ2ガスの
流量との和に対するＮ2Ｏガスの流量の割合を適宜設定
した場合の、ＢＳＴ膜の結晶状態を示すＸＲＤ（X-Ray
Diffraction）回折パターンである。なお、ＸＲＤ回折
パターンは、試料にＸ線を照射し、散乱Ｘ線の強度を測
定することにより得ることができる。
【００２４】図２の横軸は入射角θの２倍の角度である
２θの値を示し、縦軸は供試体により反射されるＸ線強
度を示している。Ｎ2Ｏガスの流量とＯ2ガスの流量との
和に対するＮ2Ｏガスの流量の割合は、７５％、８７
％、９０％、９３％、９７％と変化させた。図２から分
かるように、Ｎ2Ｏガスの流量とＯ2ガスの流量との和に
対するＮ2Ｏガスの流量の割合が７５％の場合には、Ｂ
ＳＴ層の（１１０）面に対応するスペクトルは強く生じ
ているが、（１００）面や（２００）面に対応するスペ
クトルは弱い。
２θの値を示し、縦軸は供試体により反射されるＸ線強
度を示している。Ｎ2Ｏガスの流量とＯ2ガスの流量との
和に対するＮ2Ｏガスの流量の割合は、７５％、８７
％、９０％、９３％、９７％と変化させた。図２から分
かるように、Ｎ2Ｏガスの流量とＯ2ガスの流量との和に
対するＮ2Ｏガスの流量の割合が７５％の場合には、Ｂ
ＳＴ層の（１１０）面に対応するスペクトルは強く生じ
ているが、（１００）面や（２００）面に対応するスペ
クトルは弱い。
【００２５】これに対し、Ｎ2Ｏガスの流量とＯ2ガスの
流量との和に対するＮ2Ｏガスの流量の割合を、８７
％、９０％、又は９３％とした場合には、いずれもＢＳ
Ｔ層の（１００）面、（１１０）面、及び（２００）面
に対応するスペクトルが強く生じている。従って、これ
らの場合には、良好なペロブスカイト構造を有するＢＳ
Ｔ層が得られていると考えられる。
流量との和に対するＮ2Ｏガスの流量の割合を、８７
％、９０％、又は９３％とした場合には、いずれもＢＳ
Ｔ層の（１００）面、（１１０）面、及び（２００）面
に対応するスペクトルが強く生じている。従って、これ
らの場合には、良好なペロブスカイト構造を有するＢＳ
Ｔ層が得られていると考えられる。
【００２６】また、Ｎ2Ｏガスの流量とＯ2ガスの流量と
の和に対するＮ2Ｏガスの流量の割合を９７％とした場
合には、ＢＳＴ層の（１１０）面に対応するスペクトル
は強く生じているが、ＢＳＴ層の（１００）面や（２０
０）面に対応するスペクトルはほとんど生じていない。
従って、図２に示すＸＲＤ回折パターンから、良質なＢ
ＳＴ膜より成る高誘電体膜を得るためには、Ｎ2Ｏガス
の流量とＯ2ガスの流量との和に対するＮ2Ｏガスの流量
の割合を、７５％以上、９７％未満の範囲で適宜設定す
ることが望ましいと考えられる。
の和に対するＮ2Ｏガスの流量の割合を９７％とした場
合には、ＢＳＴ層の（１１０）面に対応するスペクトル
は強く生じているが、ＢＳＴ層の（１００）面や（２０
０）面に対応するスペクトルはほとんど生じていない。
従って、図２に示すＸＲＤ回折パターンから、良質なＢ
ＳＴ膜より成る高誘電体膜を得るためには、Ｎ2Ｏガス
の流量とＯ2ガスの流量との和に対するＮ2Ｏガスの流量
の割合を、７５％以上、９７％未満の範囲で適宜設定す
ることが望ましいと考えられる。
【００２７】次に、ＢＳＴ膜より成る高誘電体膜６８を
形成する際の適切な基板温度について図３を用いて説明
する。図３は、基板温度を変化させた場合のＢＳＴ膜の
結晶状態を示すＸＲＤ回折パターンである。基板温度を
４４０℃、４５０℃、４６０℃として、それぞれの場合
についてＸＲＤ回折パターンを測定した。図３から分か
るように、基板温度４４０℃の場合には、ＢＳＴ膜の結
晶に対応するスペクトルはわずかしか得られていない
が、基板温度４５０℃の場合にはＢＳＴ膜の結晶に対応
するスペクトルが大きく得られており、４６０℃ではＢ
ＳＴ膜の結晶に対応するスペクトルが更に大きく得られ
ている。この結果から、ペロブスカイト構造の良好なＢ
ＳＴ膜を形成するためには、基板温度を４４０℃以上に
設定する必要があると考えられる。
形成する際の適切な基板温度について図３を用いて説明
する。図３は、基板温度を変化させた場合のＢＳＴ膜の
結晶状態を示すＸＲＤ回折パターンである。基板温度を
４４０℃、４５０℃、４６０℃として、それぞれの場合
についてＸＲＤ回折パターンを測定した。図３から分か
るように、基板温度４４０℃の場合には、ＢＳＴ膜の結
晶に対応するスペクトルはわずかしか得られていない
が、基板温度４５０℃の場合にはＢＳＴ膜の結晶に対応
するスペクトルが大きく得られており、４６０℃ではＢ
ＳＴ膜の結晶に対応するスペクトルが更に大きく得られ
ている。この結果から、ペロブスカイト構造の良好なＢ
ＳＴ膜を形成するためには、基板温度を４４０℃以上に
設定する必要があると考えられる。
【００２８】このように基板温度を４４０℃以上に設定
すれば、ペロブスカイト構造を有するＢＳＴ膜より成る
高誘電体膜６８を形成することが可能であると考えられ
るが、単に基板温度を高くすればよいわけではない。前
述したように、高温でＢＳＴ膜を形成すると、下部電極
６６やバリア層６２が酸化してしまうからである。図４
は、バリア層６２と下部電極６６とを形成した後に加熱
を行った場合の下部電極６６と導体プラグ５６との間の
コンタクト抵抗を示したものである。横軸は、下部電極
６６と導体プラグ５６との間を流れる電流値を示し、縦
軸はコンタクト抵抗を示している。なお、加熱時間は３
０分とした。
すれば、ペロブスカイト構造を有するＢＳＴ膜より成る
高誘電体膜６８を形成することが可能であると考えられ
るが、単に基板温度を高くすればよいわけではない。前
述したように、高温でＢＳＴ膜を形成すると、下部電極
６６やバリア層６２が酸化してしまうからである。図４
は、バリア層６２と下部電極６６とを形成した後に加熱
を行った場合の下部電極６６と導体プラグ５６との間の
コンタクト抵抗を示したものである。横軸は、下部電極
６６と導体プラグ５６との間を流れる電流値を示し、縦
軸はコンタクト抵抗を示している。なお、加熱時間は３
０分とした。
【００２９】未加熱、即ち加熱を行わなかった場合は、
コンタクト抵抗は約２０Ωであり、４５０℃で加熱した
場合は約３０Ωと良好なコンタクト抵抗が得られている
が、５００℃で加熱した場合には約６５〜８８Ωとコン
タクト抵抗が上昇してしまっている。このことから、５
００℃程度の高温でＢＳＴ膜より成る高誘電体膜６８を
形成した場合には、下部電極６６と導体プラグ５６とが
酸化してしまうため、下部電極６６と導体プラグ５６と
の間のコンタクト抵抗が上昇してしまい、良好な電気的
特性を有する半導体装置を製造することが困難になると
考えられる。
コンタクト抵抗は約２０Ωであり、４５０℃で加熱した
場合は約３０Ωと良好なコンタクト抵抗が得られている
が、５００℃で加熱した場合には約６５〜８８Ωとコン
タクト抵抗が上昇してしまっている。このことから、５
００℃程度の高温でＢＳＴ膜より成る高誘電体膜６８を
形成した場合には、下部電極６６と導体プラグ５６とが
酸化してしまうため、下部電極６６と導体プラグ５６と
の間のコンタクト抵抗が上昇してしまい、良好な電気的
特性を有する半導体装置を製造することが困難になると
考えられる。
【００３０】従って、図４から検討すると、ＢＳＴ膜よ
り成る高誘電体膜６８を成膜する際には、基板温度を５
００℃未満とする必要があり、４６０℃以下であれば更
に望ましいと考えられる。そして、図３に示した結果及
び図４に示した結果から総合的に考えると、ＢＳＴ膜よ
り成る高誘電体膜６８を形成する際には、基板温度を４
４０℃以上、５００℃未満の範囲に設定する必要があ
り、基板温度４５０℃〜４６０℃であれば望ましいと考
えられる。
り成る高誘電体膜６８を成膜する際には、基板温度を５
００℃未満とする必要があり、４６０℃以下であれば更
に望ましいと考えられる。そして、図３に示した結果及
び図４に示した結果から総合的に考えると、ＢＳＴ膜よ
り成る高誘電体膜６８を形成する際には、基板温度を４
４０℃以上、５００℃未満の範囲に設定する必要があ
り、基板温度４５０℃〜４６０℃であれば望ましいと考
えられる。
【００３１】このようにしてＢＳＴ膜より成る高誘電体
膜６８が形成されるが、ＢＳＴ膜、即ち［ＢａX，Ｓｒ
(1-X)］ＴｉＯ3膜のＢａの組成比Ｘは、Ｘ＝０〜０．７
の範囲で適宜設定することができる。Ｂａの組成比Ｘを
０．７より大きくした場合には、より高温での成膜が必
要となり、また、強誘電体膜であるＢａＴｉＯ3膜に近
似した性質があらわれることとなる。
膜６８が形成されるが、ＢＳＴ膜、即ち［ＢａX，Ｓｒ
(1-X)］ＴｉＯ3膜のＢａの組成比Ｘは、Ｘ＝０〜０．７
の範囲で適宜設定することができる。Ｂａの組成比Ｘを
０．７より大きくした場合には、より高温での成膜が必
要となり、また、強誘電体膜であるＢａＴｉＯ3膜に近
似した性質があらわれることとなる。
【００３２】また、Ｂａの組成比Ｘを０、即ちＳｒＴｉ
Ｏ3膜とした場合には、比誘電率２００程度の高誘電体
膜６８を得ることができる。次に、上述した高誘電体膜
の形成方法を用いた半導体装置の製造方法について図５
乃至図８を用いて説明する。図５乃至図８は、本実施形
態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図であ
る。
Ｏ3膜とした場合には、比誘電率２００程度の高誘電体
膜６８を得ることができる。次に、上述した高誘電体膜
の形成方法を用いた半導体装置の製造方法について図５
乃至図８を用いて説明する。図５乃至図８は、本実施形
態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図であ
る。
【００３３】まず、図５（ａ）に示すように、ＬＯＣＯ
Ｓ（LOCal Oxidation of Silicon）法により、シリコン
基板である基板４２上の表面に素子領域を画定する素子
分離膜４４を形成する。次に、素子領域に、側面にサイ
ドウォール絶縁膜４６が形成されたゲート電極４８と、
ソース／ドレイン拡散層５０ａ、５０ｂとを有するトラ
ンジスタを形成する（図５（ａ）参照）。
Ｓ（LOCal Oxidation of Silicon）法により、シリコン
基板である基板４２上の表面に素子領域を画定する素子
分離膜４４を形成する。次に、素子領域に、側面にサイ
ドウォール絶縁膜４６が形成されたゲート電極４８と、
ソース／ドレイン拡散層５０ａ、５０ｂとを有するトラ
ンジスタを形成する（図５（ａ）参照）。
【００３４】次に、全面に、ＣＶＤ法により、シリコン
酸化膜より成る層間絶縁膜５２を形成する（図５（ｂ）
参照）。次に、層間絶縁膜５２に、トランジスタのソー
ス／ドレイン拡散層５０ｂに達するコンタクトホール５
４を形成する（図５（ｃ）参照）。次に、全面に、ＣＶ
Ｄ法により、ポリシリコン層（図示せず）を形成する。
酸化膜より成る層間絶縁膜５２を形成する（図５（ｂ）
参照）。次に、層間絶縁膜５２に、トランジスタのソー
ス／ドレイン拡散層５０ｂに達するコンタクトホール５
４を形成する（図５（ｃ）参照）。次に、全面に、ＣＶ
Ｄ法により、ポリシリコン層（図示せず）を形成する。
【００３５】次に、ＣＭＰ法により、層間絶縁膜５２の
表面が露出するまでポリシリコン層を研磨する。これに
より、コンタクトホール５４内にポリシリコン層より成
る導体プラグ５６が形成されることとなる（図６（ａ）
参照）。次に、全面に、スパッタ法により、膜厚２０ｎ
ｍのＴｉ膜５８を形成する。スパッタ条件は、ターゲッ
トをＴｉ、入射パワーを５００Ｗ、基板温度を３００
℃、スパッタガスをＡｒ、成膜室内の圧力を５ｍＴｏｒ
ｒとすることができる。
表面が露出するまでポリシリコン層を研磨する。これに
より、コンタクトホール５４内にポリシリコン層より成
る導体プラグ５６が形成されることとなる（図６（ａ）
参照）。次に、全面に、スパッタ法により、膜厚２０ｎ
ｍのＴｉ膜５８を形成する。スパッタ条件は、ターゲッ
トをＴｉ、入射パワーを５００Ｗ、基板温度を３００
℃、スパッタガスをＡｒ、成膜室内の圧力を５ｍＴｏｒ
ｒとすることができる。
【００３６】次に、全面に、スパッタ法により、膜厚５
０ｎｍのＴｉＮ膜６０を形成する。スパッタ条件は、タ
ーゲットをＴｉ、入射パワーを５ｋＷ、基板温度を３０
０℃、スパッタガスをＡｒ及びＮ2、成膜圧力を５ｍＴ
ｏｒｒとすることができる。こうして、Ｔｉ膜５８及び
ＴｉＮ膜６０より成るバリア層６２が形成されることと
なる。なお、このバリア層６２は、後工程でバリア層６
２上に形成されるＲｕ層６４がデバイス中に拡散するの
を防止するためのものである。
０ｎｍのＴｉＮ膜６０を形成する。スパッタ条件は、タ
ーゲットをＴｉ、入射パワーを５ｋＷ、基板温度を３０
０℃、スパッタガスをＡｒ及びＮ2、成膜圧力を５ｍＴ
ｏｒｒとすることができる。こうして、Ｔｉ膜５８及び
ＴｉＮ膜６０より成るバリア層６２が形成されることと
なる。なお、このバリア層６２は、後工程でバリア層６
２上に形成されるＲｕ層６４がデバイス中に拡散するの
を防止するためのものである。
【００３７】次に、バリア層６２上に、スパッタ法によ
り、膜厚５００ｎｍのＲｕ層６４を形成する。スパッタ
条件は、ターゲットをＲｕ、入射パワーを１ｋＷ、基板
温度を３００℃、スパッタガスをＡｒ、成膜圧力を５ｍ
Ｔｏｒｒとすることができる（図６（ｂ）参照）。次
に、フォトリソグラフィ技術により、Ｒｕ層６４をパタ
ーニングし、Ｒｕ層６４より成る下部電極６６を形成す
る。
り、膜厚５００ｎｍのＲｕ層６４を形成する。スパッタ
条件は、ターゲットをＲｕ、入射パワーを１ｋＷ、基板
温度を３００℃、スパッタガスをＡｒ、成膜圧力を５ｍ
Ｔｏｒｒとすることができる（図６（ｂ）参照）。次
に、フォトリソグラフィ技術により、Ｒｕ層６４をパタ
ーニングし、Ｒｕ層６４より成る下部電極６６を形成す
る。
【００３８】次に、下部電極６６をマスクとして、バリ
ア層６２をエッチングする（図７（ａ）参照）。次に、
図７（ｂ）に示すように、全面に、膜厚１００ｎｍのＢ
ＳＴ膜より成る高誘電体膜６８を形成する。高誘電体膜
６８は、上述した本実施形態による高誘電体膜の形成方
法により形成することができる。
ア層６２をエッチングする（図７（ａ）参照）。次に、
図７（ｂ）に示すように、全面に、膜厚１００ｎｍのＢ
ＳＴ膜より成る高誘電体膜６８を形成する。高誘電体膜
６８は、上述した本実施形態による高誘電体膜の形成方
法により形成することができる。
【００３９】次に、対向電極の形状に開口したメタルス
ルーマスク（図示せず）を用いて、φ０．５ｍｍ、膜厚
３０ｎｍの対向電極７０を形成する。こうして、下部電
極６６、高誘電体膜６８、対向電極７０より成るキャパ
シタ７２を有する本実施形態による半導体装置が製造さ
れることとなる（図８参照）。 （リーク電流）つぎに、本実施形態による半導体装置の
キャパシタのリーク電流について図９を用いて説明す
る。図９は、本実施形態による半導体装置のキャパシタ
のリーク電流を示すグラフである。横軸はキャパシタの
下部電極６６と対向電極７０との間に加える印加電圧を
示しており、縦軸はキャパシタ７２の下部電極６６と対
向電極７０との間を流れるリーク電流を示している。な
お、図９は、基板温度４５０℃、Ｎ2Ｏガスの流量とＯ2
ガスの流量との和に対するＮ2Ｏガスの流量の割合を９
０％として高誘電体膜６８を形成した場合のキャパシタ
７２のリーク電流である。
ルーマスク（図示せず）を用いて、φ０．５ｍｍ、膜厚
３０ｎｍの対向電極７０を形成する。こうして、下部電
極６６、高誘電体膜６８、対向電極７０より成るキャパ
シタ７２を有する本実施形態による半導体装置が製造さ
れることとなる（図８参照）。 （リーク電流）つぎに、本実施形態による半導体装置の
キャパシタのリーク電流について図９を用いて説明す
る。図９は、本実施形態による半導体装置のキャパシタ
のリーク電流を示すグラフである。横軸はキャパシタの
下部電極６６と対向電極７０との間に加える印加電圧を
示しており、縦軸はキャパシタ７２の下部電極６６と対
向電極７０との間を流れるリーク電流を示している。な
お、図９は、基板温度４５０℃、Ｎ2Ｏガスの流量とＯ2
ガスの流量との和に対するＮ2Ｏガスの流量の割合を９
０％として高誘電体膜６８を形成した場合のキャパシタ
７２のリーク電流である。
【００４０】図９から分かるように、印加電圧１Ｖにお
けるキャパシタ７２のリーク電流は約５×１０-7Ａ／ｃ
ｍ2程度であり、良好な結果が得られている。また、こ
の半導体装置の高誘電体膜６８の比誘電率を測定したと
ころ、１４６と極めて高い値が得られた。 （高誘電体膜のカバレージ）次に、本実施形態による半
導体装置の高誘電体膜６８のカバレージについて図１０
を用いて説明する。図１０は、Ｎ2Ｏガスの流量とＯ2ガ
スの流量との和に対するＮ2Ｏガスの流量の割合を７０
％、８０％、９０％と変化させた場合の、高誘電体膜６
８のカバレージ特性を示すグラフである。
けるキャパシタ７２のリーク電流は約５×１０-7Ａ／ｃ
ｍ2程度であり、良好な結果が得られている。また、こ
の半導体装置の高誘電体膜６８の比誘電率を測定したと
ころ、１４６と極めて高い値が得られた。 （高誘電体膜のカバレージ）次に、本実施形態による半
導体装置の高誘電体膜６８のカバレージについて図１０
を用いて説明する。図１０は、Ｎ2Ｏガスの流量とＯ2ガ
スの流量との和に対するＮ2Ｏガスの流量の割合を７０
％、８０％、９０％と変化させた場合の、高誘電体膜６
８のカバレージ特性を示すグラフである。
【００４１】図１０において、横軸は隣接する下部電極
の離間距離、いわゆる抜き幅を示しており、縦軸は高誘
電体膜６８のカバレージを示している。なお、カバレー
ジは、下部電極６６の上面の高誘電体膜６８の厚さを
ａ、下部電極６６の側面の高誘電体膜６８の厚さをｂと
して、（ｂ／ａ）×１００％により表している。また、
下部電極６６の高さは、０．８μｍとした。また、ＢＳ
Ｔ膜より成る高誘電体膜６８を形成する際の基板温度は
４５０℃とした。
の離間距離、いわゆる抜き幅を示しており、縦軸は高誘
電体膜６８のカバレージを示している。なお、カバレー
ジは、下部電極６６の上面の高誘電体膜６８の厚さを
ａ、下部電極６６の側面の高誘電体膜６８の厚さをｂと
して、（ｂ／ａ）×１００％により表している。また、
下部電極６６の高さは、０．８μｍとした。また、ＢＳ
Ｔ膜より成る高誘電体膜６８を形成する際の基板温度は
４５０℃とした。
【００４２】Ｎ2Ｏガスの流量とＯ2ガスの流量との和に
対するＮ2Ｏガスの流量の割合が７０％の場合には、隣
接する下部電極６６の離間距離が０．５μｍまで減少す
るとカバレージ５５％程度まで低下してしまっている
が、Ｎ2Ｏガスの流量とＯ2ガスの流量との和に対するＮ
2Ｏガスの流量の割合が８０％や９０％の場合には、隣
接する下部電極６６の離間距離が約０．５μｍまで狭く
なってもカバレージの低下は生じていない。
対するＮ2Ｏガスの流量の割合が７０％の場合には、隣
接する下部電極６６の離間距離が０．５μｍまで減少す
るとカバレージ５５％程度まで低下してしまっている
が、Ｎ2Ｏガスの流量とＯ2ガスの流量との和に対するＮ
2Ｏガスの流量の割合が８０％や９０％の場合には、隣
接する下部電極６６の離間距離が約０．５μｍまで狭く
なってもカバレージの低下は生じていない。
【００４３】従って、この結果から、Ｎ2Ｏガスの流量
とＯ2ガスの流量との和に対するＮ2Ｏガスの流量の割合
を適切な値に設定することで、高誘電体膜６８のカバレ
ージを向上することができると考えられる。ところで、
上述したように、良好なＢＳＴ膜より成る高誘電体膜６
８を低温で形成するためには、Ｎ2Ｏガスの流量とＯ2ガ
スの流量との和に対するＮ2Ｏガスの流量の割合を７５
％以上、９７％未満の範囲とすることが望ましいが、図
１０から分かるように、Ｎ2Ｏガスの流量とＯ2ガスの流
量との和に対するＮ2Ｏガスの流量の割合を７５％以
上、９７％未満の範囲とした場合には極めて良好なカバ
レージが得られると考えられる。
とＯ2ガスの流量との和に対するＮ2Ｏガスの流量の割合
を適切な値に設定することで、高誘電体膜６８のカバレ
ージを向上することができると考えられる。ところで、
上述したように、良好なＢＳＴ膜より成る高誘電体膜６
８を低温で形成するためには、Ｎ2Ｏガスの流量とＯ2ガ
スの流量との和に対するＮ2Ｏガスの流量の割合を７５
％以上、９７％未満の範囲とすることが望ましいが、図
１０から分かるように、Ｎ2Ｏガスの流量とＯ2ガスの流
量との和に対するＮ2Ｏガスの流量の割合を７５％以
上、９７％未満の範囲とした場合には極めて良好なカバ
レージが得られると考えられる。
【００４４】なお、更に、下部電極６６のアスペクト比
を５まで高くして高誘電体膜６８のカバレージを測定し
たところ、本実施形態では８８％という良好なカバレー
ジを得ることができた。即ち、本実施形態では、下部電
極６６のアスペクト比を高くした場合でも、良好なカバ
レージを有する高誘電体膜６８を形成することができ
る。
を５まで高くして高誘電体膜６８のカバレージを測定し
たところ、本実施形態では８８％という良好なカバレー
ジを得ることができた。即ち、本実施形態では、下部電
極６６のアスペクト比を高くした場合でも、良好なカバ
レージを有する高誘電体膜６８を形成することができ
る。
【００４５】従って、本実施形態によれば、低温であっ
ても良好なＢＳＴ膜より成る高誘電体膜を形成すること
ができ、しかも、カバレージ特性までも向上することが
できるのである。このように、本実施形態によれば、酸
化ガスとしてＮ2ＯガスとＯ2ガスとを用い、Ｎ2Ｏガス
の流量とＯ2ガスの流量との和に対するＮ2Ｏガスの流量
の割合を７５％以上、９７％未満の範囲で適宜設定する
ので、下部電極やバリア層が酸化しない程度の低い温度
でＢＳＴ膜より成る高誘電体膜を形成することができ、
また、良好なカバレージでＢＳＴ膜より成る高誘電体膜
を形成することができる。
ても良好なＢＳＴ膜より成る高誘電体膜を形成すること
ができ、しかも、カバレージ特性までも向上することが
できるのである。このように、本実施形態によれば、酸
化ガスとしてＮ2ＯガスとＯ2ガスとを用い、Ｎ2Ｏガス
の流量とＯ2ガスの流量との和に対するＮ2Ｏガスの流量
の割合を７５％以上、９７％未満の範囲で適宜設定する
ので、下部電極やバリア層が酸化しない程度の低い温度
でＢＳＴ膜より成る高誘電体膜を形成することができ、
また、良好なカバレージでＢＳＴ膜より成る高誘電体膜
を形成することができる。
【００４６】［変形実施形態］本発明は上記実施形態に
限らず種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態
では、単層のＢＳＴ膜により高誘電体膜を構成したが、
単層のみ成らず、ＢＳＴ膜の積層膜により高誘電体膜を
構成してもよい。また、上記実施形態では、ＢＳＴ膜よ
り成る高誘電体膜を用いたが、ＢＳＴ膜のみならず、Ｂ
ａを含まないＳｒＴｉＯ3（ＳＴ）膜を用いてもよい。
限らず種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態
では、単層のＢＳＴ膜により高誘電体膜を構成したが、
単層のみ成らず、ＢＳＴ膜の積層膜により高誘電体膜を
構成してもよい。また、上記実施形態では、ＢＳＴ膜よ
り成る高誘電体膜を用いたが、ＢＳＴ膜のみならず、Ｂ
ａを含まないＳｒＴｉＯ3（ＳＴ）膜を用いてもよい。
【００４７】また、上記実施形態では、単層のＢＳＴ膜
により高誘電体膜を構成したが、単層のみ成らず、ＢＳ
Ｔ膜とＳＴ膜との積層膜により高誘電体膜を構成しても
よい。
により高誘電体膜を構成したが、単層のみ成らず、ＢＳ
Ｔ膜とＳＴ膜との積層膜により高誘電体膜を構成しても
よい。
【００４８】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、酸化ガス
としてＮ2ＯガスとＯ2ガスとを用い、Ｎ2Ｏガスの流量
とＯ2ガスの流量との和に対するＮ2Ｏガスの流量の割合
を７５％以上、９７％未満の範囲で適宜設定するので、
下部電極やバリア層が酸化しない程度の低い温度でＢＳ
Ｔ膜より成る高誘電体膜を形成することができ、また、
良好なカバレージでＢＳＴ膜より成る高誘電体膜を形成
することができる。
としてＮ2ＯガスとＯ2ガスとを用い、Ｎ2Ｏガスの流量
とＯ2ガスの流量との和に対するＮ2Ｏガスの流量の割合
を７５％以上、９７％未満の範囲で適宜設定するので、
下部電極やバリア層が酸化しない程度の低い温度でＢＳ
Ｔ膜より成る高誘電体膜を形成することができ、また、
良好なカバレージでＢＳＴ膜より成る高誘電体膜を形成
することができる。
【図１】溶液気化型のＣＶＤ装置を示す概略図である。
【図２】酸化ガス中のＮ2Ｏガスの割合を変化させた場
合のＢＳＴ膜の結晶状態を示すＸＲＤ回折パターンであ
る。
合のＢＳＴ膜の結晶状態を示すＸＲＤ回折パターンであ
る。
【図３】基板温度を変化させた場合のＢＳＴ膜の結晶状
態を示すＸＲＤ回折パターンである。
態を示すＸＲＤ回折パターンである。
【図４】加熱温度によるコンタクト抵抗の変化を示した
グラフである。
グラフである。
【図５】本発明の一実施形態による半導体装置の製造方
法を示す工程断面図（その１）である。
法を示す工程断面図（その１）である。
【図６】本発明の一実施形態による半導体装置の製造方
法を示す工程断面図（その２）である。
法を示す工程断面図（その２）である。
【図７】本発明の一実施形態による半導体装置の製造方
法を示す工程断面図（その３）である。
法を示す工程断面図（その３）である。
【図８】本発明の一実施形態による半導体装置の製造方
法を示す工程断面図（その４）である。
法を示す工程断面図（その４）である。
【図９】キャパシタのリーク電流を示すグラフである。
【図１０】高誘電体膜のカバレージ特性を示すグラフで
ある。
ある。
１０…液体原料供給装置 １２、１４、１６…原料容器 １８…Ｎ2ガス供給配管 １９…配管 ２０…配管 ２１…混合器 ２２…液体ポンプ ２４…気化器 ２６…キャリアガス供給配管 ２８…ヒータ ２９…可変バルブ ３０…多孔質金属板 ３２…配管 ３４…ヒータ ３６…成膜室 ３８…酸化ガス供給配管 ４０…シャワーヘッド ４２…基板 ４４…サセプタ ４６…サイドウォール絶縁膜 ４８…ゲート電極 ５０ａ、５０ｂ…ソース／ドレイン拡散層 ５２…層間絶縁膜 ５４…コンタクトホール ５６…導体プラグ ５８…Ｔｉ膜 ６０…ＴｉＮ膜 ６２…バリア層 ６４…Ｒｕ層 ６６…下部電極 ６８…高誘電体膜 ７０…対向電極 ７２…キャパシタ
フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K030 AA11 AA14 AA18 BA01 BA42 BA46 JA05 JA06 JA09 JA10 LA02 LA12 5F045 AA06 AB40 AC07 AC11 AC15 AC18 AD08 AE19 AF03 BB16 DA61 DC55 DC63 DP03 EE03 EE05 EE12 GB12 5F058 BA09 BA11 BC03 BC20 BF04 BF21 BF29 BG02 BJ01 BJ04
Claims (7)
- 【請求項１】 金属原料と、Ｎ2Ｏガス及びＯ2ガスを含
む酸化剤とを用いた化学気相成長法により、下地基板上
に金属酸化物より成る高誘電体膜を形成することを特徴
とする高誘電体膜の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の高誘電体膜の製造方法に
おいて、 ＢＳＴ膜、ＳＴ膜、又はこれらの積層膜より成る前記高
誘電体膜を形成することを特徴とする高誘電体膜の形成
方法。 - 【請求項３】 請求項２記載の高誘電体膜の形成方法に
おいて、 前記金属原料は、Ｂａ（ＤＰＭ）2ｔｅｔｒａｇｌｙ
ｍ2、Ｓｒ（ＤＰＭ）2ｔｅｔｒａｇｌｙｍ2、又はＴｉ
（Ｏ−ＩＰｒ）2（ＤＰＭ）2を含むことを特徴とする高
誘電体膜の形成方法。 - 【請求項４】 請求項１乃至３記載の高誘電体膜の形成
方法において、 前記酸化剤は、前記Ｎ2Ｏガスの流量と前記Ｏ2ガスの流
量との和に対する前記Ｎ2Ｏガスの流量が、７５％以
上、９７％未満であることを特徴とする高誘電体膜の形
成方法。 - 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
高誘電体膜の形成方法において、 前記下地基板の温度を４４０℃以上、５００℃未満とし
て前記高誘電体膜を形成することを特徴とする高誘電体
膜の形成方法。 - 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の
高誘電体膜の形成方法において、 成膜圧力を０．３Ｔｏｒｒ以上、１Ｔｏｒｒ以下として
前記高誘電体膜を形成することを特徴とする高誘電体膜
の形成方法。 - 【請求項７】 下地基板上に下部電極を形成する工程
と、 前記下部電極上に、金属原料と、Ｎ2Ｏガス及びＯ2ガス
を含む酸化剤とを用いた化学気相成長法により、金属酸
化物より成る高誘電体膜を形成する工程と、 前記高誘電体膜上に対向電極を形成する工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10258634A JP2000091333A (ja) | 1998-09-11 | 1998-09-11 | 高誘電体膜の形成方法及び半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP10258634A JP2000091333A (ja) | 1998-09-11 | 1998-09-11 | 高誘電体膜の形成方法及び半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000091333A true JP2000091333A (ja) | 2000-03-31 |
Family
ID=17323004
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10258634A Withdrawn JP2000091333A (ja) | 1998-09-11 | 1998-09-11 | 高誘電体膜の形成方法及び半導体装置の製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000091333A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6884475B2 (en) | 2000-05-26 | 2005-04-26 | Micron Technology, Inc. | Chemical vapor deposition method for depositing a high k dielectric film |
| US6888188B2 (en) | 2001-08-17 | 2005-05-03 | Micron Technology, Inc. | Capacitor constructions comprising perovskite-type dielectric materials and having different degrees of crystallinity within the perovskite-type dielectric materials |
| US6943392B2 (en) | 1999-08-30 | 2005-09-13 | Micron Technology, Inc. | Capacitors having a capacitor dielectric layer comprising a metal oxide having multiple different metals bonded with oxygen |
| US6982103B2 (en) | 2001-07-13 | 2006-01-03 | Micron Technology, Inc. | Chemical vapor deposition methods of forming barium strontium titanate comprising dielectric layers, including such layers having a varied concentration of barium and strontium within the layer |
| TWI577650B (zh) * | 2011-09-02 | 2017-04-11 | 日本電氣硝子股份有限公司 | 板玻璃物品的分離裝置 |
-
1998
- 1998-09-11 JP JP10258634A patent/JP2000091333A/ja not_active Withdrawn
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| US7052584B2 (en) | 2000-05-26 | 2006-05-30 | Micron Technology, Inc. | Method of forming a capacitor |
| US6982103B2 (en) | 2001-07-13 | 2006-01-03 | Micron Technology, Inc. | Chemical vapor deposition methods of forming barium strontium titanate comprising dielectric layers, including such layers having a varied concentration of barium and strontium within the layer |
| US6888188B2 (en) | 2001-08-17 | 2005-05-03 | Micron Technology, Inc. | Capacitor constructions comprising perovskite-type dielectric materials and having different degrees of crystallinity within the perovskite-type dielectric materials |
| US6958267B2 (en) | 2001-08-17 | 2005-10-25 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming perovskite-type dielectric materials with chemical vapor deposition |
| US7011978B2 (en) | 2001-08-17 | 2006-03-14 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming capacitor constructions comprising perovskite-type dielectric materials with different amount of crystallinity regions |
| TWI577650B (zh) * | 2011-09-02 | 2017-04-11 | 日本電氣硝子股份有限公司 | 板玻璃物品的分離裝置 |
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