JP2002353208A - 半導体装置の製造方法及び製造装置 - Google Patents
半導体装置の製造方法及び製造装置Info
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- JP2002353208A JP2002353208A JP2001159415A JP2001159415A JP2002353208A JP 2002353208 A JP2002353208 A JP 2002353208A JP 2001159415 A JP2001159415 A JP 2001159415A JP 2001159415 A JP2001159415 A JP 2001159415A JP 2002353208 A JP2002353208 A JP 2002353208A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気特性等の成膜特性に優れたＢＳＴ膜やＳ
Ｔ膜等の高誘電体膜を形成することができる半導体装置
の製造方法及び製造装置を提供する。 【解決手段】 反応室１０内に複数枚のウェーハ２２を
ウェーハ面に垂直な方向に所定の間隔をあけて配列した
状態で保持するボート２３と、複数枚のウェーハ２２の
配列方向に略平行に設けられ、複数枚のウェーハ２２の
それぞれの表面近傍に層状の酸化ガス流を形成する酸化
ガス導入用ノズル３２と、複数枚のウェーハ２２の配列
方向に略平行に設けられ、複数枚のウェーハ２２のそれ
ぞれの表面近傍に層状の原料ガス流を形成する分散ノズ
ル３０とを有する。
Ｔ膜等の高誘電体膜を形成することができる半導体装置
の製造方法及び製造装置を提供する。 【解決手段】 反応室１０内に複数枚のウェーハ２２を
ウェーハ面に垂直な方向に所定の間隔をあけて配列した
状態で保持するボート２３と、複数枚のウェーハ２２の
配列方向に略平行に設けられ、複数枚のウェーハ２２の
それぞれの表面近傍に層状の酸化ガス流を形成する酸化
ガス導入用ノズル３２と、複数枚のウェーハ２２の配列
方向に略平行に設けられ、複数枚のウェーハ２２のそれ
ぞれの表面近傍に層状の原料ガス流を形成する分散ノズ
ル３０とを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、化学気相成長法に
より誘電体膜を形成する半導体装置の製造方法及び製造
装置に係り、特に、高誘電体膜を形成する半導体装置の
製造方法及び製造装置に関する。
より誘電体膜を形成する半導体装置の製造方法及び製造
装置に係り、特に、高誘電体膜を形成する半導体装置の
製造方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の半導体デバイスの高集積化に伴
い、ＤＲＡＭ（Dynamic Random AccessMemory）のメモ
リセルに蓄える電荷の確保が困難となってきている等の
問題が生じている。このような問題に対処するため、高
い誘電率を有する材料からなるキャパシタ膜が求められ
ている。中でも特に、チタン酸バリウムストロンチウム
（ＢＳＴ：(Ｂａ,Ｓｒ)ＴｉＯ3)膜や、チタン酸ストロ
ンチウム（ＳＴ：ＳｒＴｉＯ3)膜が、半導体デバイスの
高集積化に対応しうる高誘電体膜として大きな注目を集
めている。
い、ＤＲＡＭ（Dynamic Random AccessMemory）のメモ
リセルに蓄える電荷の確保が困難となってきている等の
問題が生じている。このような問題に対処するため、高
い誘電率を有する材料からなるキャパシタ膜が求められ
ている。中でも特に、チタン酸バリウムストロンチウム
（ＢＳＴ：(Ｂａ,Ｓｒ)ＴｉＯ3)膜や、チタン酸ストロ
ンチウム（ＳＴ：ＳｒＴｉＯ3)膜が、半導体デバイスの
高集積化に対応しうる高誘電体膜として大きな注目を集
めている。
【０００３】また、集積度が高くなるにつれて、高誘電
体膜材料を用いた場合でも立体構造を有するキャパシタ
が必要となってくる。したがって、上記の高誘電体膜を
形成する方法としては、段差被覆性に優れた有機金属化
学気相成長（Metal OrganicChemical Vapor Depositio
n；ＭＯＣＶＤ）法が有力視されている。さらに、一度
の工程で多数のウェーハ上に成膜することができるバッ
チ式のＭＯＣＶＤ法が開発されつつある。
体膜材料を用いた場合でも立体構造を有するキャパシタ
が必要となってくる。したがって、上記の高誘電体膜を
形成する方法としては、段差被覆性に優れた有機金属化
学気相成長（Metal OrganicChemical Vapor Depositio
n；ＭＯＣＶＤ）法が有力視されている。さらに、一度
の工程で多数のウェーハ上に成膜することができるバッ
チ式のＭＯＣＶＤ法が開発されつつある。
【０００４】ＢＳＴ膜或いはＳＴ膜の形成に用いられる
従来の縦型バッチ式のＭＯＣＶＤ装置について図９及び
図１０を用いて説明する。図９は、従来の縦型バッチ式
のＭＯＣＶＤ装置を示す断面図、図１０は、従来のＭＯ
ＣＶＤ装置の反応室内におけるＭＯ原料と酸素の流れを
示す断面図である。
従来の縦型バッチ式のＭＯＣＶＤ装置について図９及び
図１０を用いて説明する。図９は、従来の縦型バッチ式
のＭＯＣＶＤ装置を示す断面図、図１０は、従来のＭＯ
ＣＶＤ装置の反応室内におけるＭＯ原料と酸素の流れを
示す断面図である。
【０００５】図９に示すように、従来の縦型バッチ式の
ＭＯＣＶＤ装置は、大気から隔離され膜形成が行われる
反応室１００と、膜の原料となる有機金属（Metal Orga
nic；ＭＯ）原料を気化して反応室１００内に導入する
気化器１０２と、反応室１００内に酸素を導入する流量
制御装置（Mass Flow Controller；ＭＦＣ）１０４とを
有している。
ＭＯＣＶＤ装置は、大気から隔離され膜形成が行われる
反応室１００と、膜の原料となる有機金属（Metal Orga
nic；ＭＯ）原料を気化して反応室１００内に導入する
気化器１０２と、反応室１００内に酸素を導入する流量
制御装置（Mass Flow Controller；ＭＦＣ）１０４とを
有している。
【０００６】反応室１００は、下端に開口部を有するア
ウターチューブ１０８と、アウターチューブ１０８の下
端開口部を塞いで支持するマニホールド１０６とから構
成されている。アウターチューブ１０８の側壁近傍に
は、成膜時に反応室１００を加熱するヒーター１１０が
配置されている。
ウターチューブ１０８と、アウターチューブ１０８の下
端開口部を塞いで支持するマニホールド１０６とから構
成されている。アウターチューブ１０８の側壁近傍に
は、成膜時に反応室１００を加熱するヒーター１１０が
配置されている。
【０００７】反応室１００内のマニホールド１０６上に
は、ウェーハ１１２を保持するためのボート１１３が設
置されている。ボート１１３は、ウェーハ１１２を保持
する複数本の支柱部１１４から構成されている。各支柱
部１１４には、一定間隔で同じ高さの位置に突起部１１
６が設けられている。同じ高さに位置する突起部１１６
上には、ウェーハ１２２が、成膜する面を上にしてほぼ
水平に保持されており、複数枚のウェーハ１１２がウェ
ーハ面に垂直な方向に所定の間隔をあけて配列された状
態で保持されている。これら支柱部１１４の周囲を仕切
るように、円筒状のインナーチューブ１１８がマニホー
ルド１０６上に設置されている。
は、ウェーハ１１２を保持するためのボート１１３が設
置されている。ボート１１３は、ウェーハ１１２を保持
する複数本の支柱部１１４から構成されている。各支柱
部１１４には、一定間隔で同じ高さの位置に突起部１１
６が設けられている。同じ高さに位置する突起部１１６
上には、ウェーハ１２２が、成膜する面を上にしてほぼ
水平に保持されており、複数枚のウェーハ１１２がウェ
ーハ面に垂直な方向に所定の間隔をあけて配列された状
態で保持されている。これら支柱部１１４の周囲を仕切
るように、円筒状のインナーチューブ１１８がマニホー
ルド１０６上に設置されている。
【０００８】インナーチューブ１１８の内側のマニホー
ルド１０６上には、ＭＯ原料をウェーハ表面へ導入する
ための分散ノズル１２０が設けられている。分散ノズル
１２０には、気化器１０２が接続されている。分散ノズ
ル１２０近傍のマニホールド１０６の位置には、酸化ガ
ス導入口１２２が設けられている。酸化ガス導入口１２
２には、ＭＦＣ１０４が接続されている。
ルド１０６上には、ＭＯ原料をウェーハ表面へ導入する
ための分散ノズル１２０が設けられている。分散ノズル
１２０には、気化器１０２が接続されている。分散ノズ
ル１２０近傍のマニホールド１０６の位置には、酸化ガ
ス導入口１２２が設けられている。酸化ガス導入口１２
２には、ＭＦＣ１０４が接続されている。
【０００９】マニホールド１０６のアウターチューブ１
０８とインナーチューブ１１８との間の位置には、排気
口１２４が設けられている。排気口１２４には、反応室
１００内を減圧する真空ポンプ（図示せず）が接続され
ている。
０８とインナーチューブ１１８との間の位置には、排気
口１２４が設けられている。排気口１２４には、反応室
１００内を減圧する真空ポンプ（図示せず）が接続され
ている。
【００１０】分散ノズル１２０は、図１０に示すように
中空となっており、ウェーハ１１２を向いた側に、各ウ
ェーハ１１２の間の位置となるように一定間隔で開口部
１２６が設けられている。成膜の際には、これら開口部
１２６から、気化器１０２より分散ノズル１２０へ送ら
れたＭＯ原料が各ウェーハ１１２に向けて吹き出す。な
お、図１０では、支柱部１１４を省略している。一方、
酸素等の酸化ガスは、ＭＦＣ１０４により一定の流量で
マニホールド１０６の酸化ガス導入口１２２より反応室
１００内に導入される。
中空となっており、ウェーハ１１２を向いた側に、各ウ
ェーハ１１２の間の位置となるように一定間隔で開口部
１２６が設けられている。成膜の際には、これら開口部
１２６から、気化器１０２より分散ノズル１２０へ送ら
れたＭＯ原料が各ウェーハ１１２に向けて吹き出す。な
お、図１０では、支柱部１１４を省略している。一方、
酸素等の酸化ガスは、ＭＦＣ１０４により一定の流量で
マニホールド１０６の酸化ガス導入口１２２より反応室
１００内に導入される。
【００１１】上述のようにＭＯ原料と酸化ガスとは、別
々に反応室１００内に導入される。これは、反応室１０
０外でこれらを混合してから分散ノズル１２０に導入す
ると、分散ノズル１２０内で反応を起こしてしまうため
である。この結果、ウェーハ１１２表面にパーティクル
が付着するおそれがある。また、酸化ガスとして酸素を
用いる場合には、酸素を送り込むために分散ノズルを用
いる等の工夫をしなくても反応室１００内に十分に行き
渡る。このため、マニホールド１０６に設けられた酸化
ガス導入口１２２より酸素を導入するという方法が採ら
れていた。
々に反応室１００内に導入される。これは、反応室１０
０外でこれらを混合してから分散ノズル１２０に導入す
ると、分散ノズル１２０内で反応を起こしてしまうため
である。この結果、ウェーハ１１２表面にパーティクル
が付着するおそれがある。また、酸化ガスとして酸素を
用いる場合には、酸素を送り込むために分散ノズルを用
いる等の工夫をしなくても反応室１００内に十分に行き
渡る。このため、マニホールド１０６に設けられた酸化
ガス導入口１２２より酸素を導入するという方法が採ら
れていた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】高い誘電率を有するＢ
ＳＴ膜或いはＳＴ膜を得るためには、これらの結晶性を
良好なものとする必要がある。上述のようなＭＯＣＶＤ
法にあっては、結晶性の良好な膜を形成するには、ＭＯ
原料と酸素とが効果的に反応しなければならない。しか
しながら、従来のＭＯＣＶＤ装置における酸化ガスの導
入方法では、結晶性が良好で高い誘電率を有するＢＳＴ
膜やＳＴ膜を得ることは困難であった。
ＳＴ膜或いはＳＴ膜を得るためには、これらの結晶性を
良好なものとする必要がある。上述のようなＭＯＣＶＤ
法にあっては、結晶性の良好な膜を形成するには、ＭＯ
原料と酸素とが効果的に反応しなければならない。しか
しながら、従来のＭＯＣＶＤ装置における酸化ガスの導
入方法では、結晶性が良好で高い誘電率を有するＢＳＴ
膜やＳＴ膜を得ることは困難であった。
【００１３】図９及び図１０に示すように、従来のＭＯ
ＣＶＤ装置では、マニホールド１０６の酸化ガス導入口
１２２から供給される酸素ガスは、インナーチューブ１
１８内を上方に向かって流動する。このとき、支柱部１
１４に保持されたウェーハ１１２の方向には、酸素ガス
の弱い流れしかできず、酸素ガスをウェーハ１１２表面
に十分に送り込むことができていなかった。この結果、
分散ノズル１２０の開口部１２６からウェーハ１１２側
へ吹き出したＭＯ原料が、酸素と十分に反応することが
できなかった。
ＣＶＤ装置では、マニホールド１０６の酸化ガス導入口
１２２から供給される酸素ガスは、インナーチューブ１
１８内を上方に向かって流動する。このとき、支柱部１
１４に保持されたウェーハ１１２の方向には、酸素ガス
の弱い流れしかできず、酸素ガスをウェーハ１１２表面
に十分に送り込むことができていなかった。この結果、
分散ノズル１２０の開口部１２６からウェーハ１１２側
へ吹き出したＭＯ原料が、酸素と十分に反応することが
できなかった。
【００１４】成膜時の反応に寄与する酸素が不足する結
果、従来のＭＯＣＶＤ装置によって得られるＢＳＴ膜及
びＳＴ膜は、結晶性が悪く、誘電率などの電気特性も十
分に良いものではなかった。
果、従来のＭＯＣＶＤ装置によって得られるＢＳＴ膜及
びＳＴ膜は、結晶性が悪く、誘電率などの電気特性も十
分に良いものではなかった。
【００１５】本発明の目的は、電気特性等の成膜特性に
優れたＢＳＴ膜やＳＴ膜等の高誘電体膜を形成すること
ができる半導体装置の製造方法及び製造装置を提供する
ことにある。
優れたＢＳＴ膜やＳＴ膜等の高誘電体膜を形成すること
ができる半導体装置の製造方法及び製造装置を提供する
ことにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的は、原料ガスと
酸化ガスとを反応室内に導入し、化学気相成長法により
ＢＳＴ膜又はＳＴ膜をウェーハ上に形成する半導体装置
の製造方法において、前記反応室内のウェーハの表面近
傍に層状の酸化ガス流を形成し、前記ウェーハ表面近傍
に層状の原料ガス流を形成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。
酸化ガスとを反応室内に導入し、化学気相成長法により
ＢＳＴ膜又はＳＴ膜をウェーハ上に形成する半導体装置
の製造方法において、前記反応室内のウェーハの表面近
傍に層状の酸化ガス流を形成し、前記ウェーハ表面近傍
に層状の原料ガス流を形成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。
【００１７】また、上記目的は、反応室内に複数枚のウ
ェーハをウェーハ面に垂直な方向に所定の間隔をあけて
配列した状態で保持し、前記反応室内に原料ガスと酸化
ガスとを導入し、化学気相成長法によりＢＳＴ膜又はＳ
Ｔ膜を前記複数枚のウェーハ上に形成する半導体装置の
製造方法において、前記複数枚のウェーハのそれぞれの
表面近傍に層状の酸化ガス流を形成し、前記複数枚のウ
ェーハのそれぞれの表面近傍に層状の原料ガス流を形成
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。
ェーハをウェーハ面に垂直な方向に所定の間隔をあけて
配列した状態で保持し、前記反応室内に原料ガスと酸化
ガスとを導入し、化学気相成長法によりＢＳＴ膜又はＳ
Ｔ膜を前記複数枚のウェーハ上に形成する半導体装置の
製造方法において、前記複数枚のウェーハのそれぞれの
表面近傍に層状の酸化ガス流を形成し、前記複数枚のウ
ェーハのそれぞれの表面近傍に層状の原料ガス流を形成
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。
【００１８】また、上記目的は、原料ガスと酸化ガスと
を反応室内に導入し、気相化学成長法によりＢＳＴ膜又
はＳＴ膜をウェーハ上に形成する半導体装置の製造装置
において、前記反応室内のウェーハの表面近傍に層状の
酸化ガス流を形成する酸化ガス導入手段と、前記ウェー
ハ表面近傍に層状の原料ガス流を形成する原料ガス導入
手段とを有することを特徴とする半導体装置の製造装置
により達成される。
を反応室内に導入し、気相化学成長法によりＢＳＴ膜又
はＳＴ膜をウェーハ上に形成する半導体装置の製造装置
において、前記反応室内のウェーハの表面近傍に層状の
酸化ガス流を形成する酸化ガス導入手段と、前記ウェー
ハ表面近傍に層状の原料ガス流を形成する原料ガス導入
手段とを有することを特徴とする半導体装置の製造装置
により達成される。
【００１９】また、上記目的は、反応室内に複数枚のウ
ェーハをウェーハ面に垂直な方向に所定の間隔をあけて
配列した状態で保持し、前記反応室内に原料ガスと酸化
ガスとを導入し、化学気相成長法によりＢＳＴ膜又はＳ
Ｔ膜を前記複数枚のウェーハ上に形成する半導体装置の
製造装置において、前記複数枚のウェーハの配列方向に
略平行に設けられ、所定の間隔で酸化ガス放出口を有
し、前記複数枚のウェーハのそれぞれの表面近傍に層状
の酸化ガス流を形成する第１のノズルと、前記複数枚の
ウェーハの配列方向に略平行に設けられ、所定の間隔で
原料ガス放出口を有し、前記複数枚のウェーハのそれぞ
れの表面近傍に層状の原料ガス流を形成する第２のノズ
ルとを有することを特徴とする半導体装置の製造装置に
より達成される。
ェーハをウェーハ面に垂直な方向に所定の間隔をあけて
配列した状態で保持し、前記反応室内に原料ガスと酸化
ガスとを導入し、化学気相成長法によりＢＳＴ膜又はＳ
Ｔ膜を前記複数枚のウェーハ上に形成する半導体装置の
製造装置において、前記複数枚のウェーハの配列方向に
略平行に設けられ、所定の間隔で酸化ガス放出口を有
し、前記複数枚のウェーハのそれぞれの表面近傍に層状
の酸化ガス流を形成する第１のノズルと、前記複数枚の
ウェーハの配列方向に略平行に設けられ、所定の間隔で
原料ガス放出口を有し、前記複数枚のウェーハのそれぞ
れの表面近傍に層状の原料ガス流を形成する第２のノズ
ルとを有することを特徴とする半導体装置の製造装置に
より達成される。
【００２０】また、上記の半導体装置の製造装置におい
て、前記第１のノズルと、前記複数枚のウェーハの配列
方向に略平行に設けられた複数本の支柱部とから構成さ
れ、前記複数枚のウェーハをウェーハ面に垂直な方向に
所定の間隔をあけて配列した状態で保持するウェーハ保
持治具を更に有するようにしてもよい。
て、前記第１のノズルと、前記複数枚のウェーハの配列
方向に略平行に設けられた複数本の支柱部とから構成さ
れ、前記複数枚のウェーハをウェーハ面に垂直な方向に
所定の間隔をあけて配列した状態で保持するウェーハ保
持治具を更に有するようにしてもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】本願発明者らは、ＭＯＣＶＤ法に
よって形成されるＢＳＴ膜及びＳＴ膜の成膜特性につい
て鋭意研究を重ねてきた。その結果、従来のＭＯＣＶＤ
装置において、ＭＯ原料を導入する分散ノズルの開口部
とウェーハとの位置関係によって、成膜特性が影響を受
けることを見出した。
よって形成されるＢＳＴ膜及びＳＴ膜の成膜特性につい
て鋭意研究を重ねてきた。その結果、従来のＭＯＣＶＤ
装置において、ＭＯ原料を導入する分散ノズルの開口部
とウェーハとの位置関係によって、成膜特性が影響を受
けることを見出した。
【００２２】図１は、従来のＭＯＣＶＤ装置において、
ウェーハ位置からの分散ノズルの開口部の高さＳＰＡＮ
を変えて形成したＳＴ膜をＸＲＤ（X-Ray Diffractio
n）によって評価した結果の一例を示すグラフである。
グラフでは、ＳＰＡＮの値が大きいほど、開口部の位置
がウェーハ表面から離れていることを意味している。ま
た、ＳＴのピークが大きいほど、ＳＴに特有の高い誘電
率を有する膜が形成されていることを示している。
ウェーハ位置からの分散ノズルの開口部の高さＳＰＡＮ
を変えて形成したＳＴ膜をＸＲＤ（X-Ray Diffractio
n）によって評価した結果の一例を示すグラフである。
グラフでは、ＳＰＡＮの値が大きいほど、開口部の位置
がウェーハ表面から離れていることを意味している。ま
た、ＳＴのピークが大きいほど、ＳＴに特有の高い誘電
率を有する膜が形成されていることを示している。
【００２３】図１（ａ）は、ＳＰＡＮを２２ｎｍとして
分散ノズルからＭＯ原料とともに酸素を導入して形成し
たＳＴ膜について得られたグラフである。確実にＳＴの
ピークが認められるが、この場合上述したように、分散
ノズル内での反応によるパーティクルの問題が懸念され
る。
分散ノズルからＭＯ原料とともに酸素を導入して形成し
たＳＴ膜について得られたグラフである。確実にＳＴの
ピークが認められるが、この場合上述したように、分散
ノズル内での反応によるパーティクルの問題が懸念され
る。
【００２４】一方、図１（ｂ）乃至図１（ｄ）は、酸化
ガス導入口より酸素を導入し、ＳＰＡＮをそれぞれ３３
ｎｍ、２２ｎｍ、１１ｎｍとして形成したＳＴ膜につい
て得られたグラフである。これらのグラフから、分散ノ
ズルの開口部の位置がウェーハに近くなるほど、ＳＴの
ピークが小さくなっていることがわかる。これは、ウェ
ーハ近傍に開口部があると、酸素が十分に供給されない
まま成膜されるためである。すなわち、開口部の位置が
ウェーハから離れているほど、より多くの酸素がウェー
ハ側に回り込みＭＯ原料と反応することができる。この
結果、形成された膜のＳＴピークが大きなものとなって
いると考えられる。
ガス導入口より酸素を導入し、ＳＰＡＮをそれぞれ３３
ｎｍ、２２ｎｍ、１１ｎｍとして形成したＳＴ膜につい
て得られたグラフである。これらのグラフから、分散ノ
ズルの開口部の位置がウェーハに近くなるほど、ＳＴの
ピークが小さくなっていることがわかる。これは、ウェ
ーハ近傍に開口部があると、酸素が十分に供給されない
まま成膜されるためである。すなわち、開口部の位置が
ウェーハから離れているほど、より多くの酸素がウェー
ハ側に回り込みＭＯ原料と反応することができる。この
結果、形成された膜のＳＴピークが大きなものとなって
いると考えられる。
【００２５】したがって、酸化ガスをウェーハ表面に効
果的に送り込むことができれば、高い誘電率を有するＳ
Ｔ膜或いはＢＳＴ膜を形成することができると考えられ
る。
果的に送り込むことができれば、高い誘電率を有するＳ
Ｔ膜或いはＢＳＴ膜を形成することができると考えられ
る。
【００２６】本発明は上記のような検討に基づいてなさ
れたものであって、ＭＯ原料だけでなく酸化ガスもノズ
ル等を用いてウェーハ表面に効果的に送り込むことによ
り、成膜特性に優れた高誘電体膜を形成することに主な
特徴があるものである。
れたものであって、ＭＯ原料だけでなく酸化ガスもノズ
ル等を用いてウェーハ表面に効果的に送り込むことによ
り、成膜特性に優れた高誘電体膜を形成することに主な
特徴があるものである。
【００２７】［第１実施形態］本発明の第１実施形態に
よる半導体装置の製造方法及び製造装置について図２乃
至図４を用いて説明する。図２は、本実施形態による半
導体装置の製造装置の構造を示す断面図、図３は、半導
体装置の製造装置の構造を示す上面図、図４は、反応室
内におけるＭＯ原料及び酸素の流れを示す断面図であ
る。
よる半導体装置の製造方法及び製造装置について図２乃
至図４を用いて説明する。図２は、本実施形態による半
導体装置の製造装置の構造を示す断面図、図３は、半導
体装置の製造装置の構造を示す上面図、図４は、反応室
内におけるＭＯ原料及び酸素の流れを示す断面図であ
る。
【００２８】〔１〕半導体装置の製造装置 まず、本実施形態による半導体装置の製造装置について
図２乃至図４を用いて説明する。
図２乃至図４を用いて説明する。
【００２９】本実施形態による半導体装置の製造装置
は、図２に示すように、大気から隔離され高誘電体膜の
形成が行われる反応室１０と、高誘電体膜の原料となる
液体のＭＯ原料を気化して反応室１０内に導入する気化
器１２と、酸化ガスを反応室１０内に導入するＭＦＣ１
４とを有している。
は、図２に示すように、大気から隔離され高誘電体膜の
形成が行われる反応室１０と、高誘電体膜の原料となる
液体のＭＯ原料を気化して反応室１０内に導入する気化
器１２と、酸化ガスを反応室１０内に導入するＭＦＣ１
４とを有している。
【００３０】反応室１０は、下端に開口部を有するアウ
ターチューブ１８と、アウターチューブ１８の下端開口
部を塞いで支持するマニホールド１６とから構成されて
いる。アウターチューブ１８の側壁近傍には、成膜時に
反応室１０を加熱するヒーター２０が配置されている。
ターチューブ１８と、アウターチューブ１８の下端開口
部を塞いで支持するマニホールド１６とから構成されて
いる。アウターチューブ１８の側壁近傍には、成膜時に
反応室１０を加熱するヒーター２０が配置されている。
【００３１】反応室１０内のマニホールド１６上には、
ウェーハ２２を保持するためのボート２３が設置されて
いる。ボート２３は、ウェーハ１１２を保持する複数本
の支柱部２４から構成されている。これら支柱部２４に
よって、複数枚のウェーハ２２がウェーハ面に垂直な方
向に所定の間隔をあけて配列された状態で保持されてい
る。これら支柱部２４の周囲を仕切るように、円筒状の
インナーチューブ２８がマニホールド１６上に設置され
ている。これら支柱部２４の周囲を仕切るように、円筒
状のインナーチューブ２８がマニホールド１６上に設置
されている。
ウェーハ２２を保持するためのボート２３が設置されて
いる。ボート２３は、ウェーハ１１２を保持する複数本
の支柱部２４から構成されている。これら支柱部２４に
よって、複数枚のウェーハ２２がウェーハ面に垂直な方
向に所定の間隔をあけて配列された状態で保持されてい
る。これら支柱部２４の周囲を仕切るように、円筒状の
インナーチューブ２８がマニホールド１６上に設置され
ている。これら支柱部２４の周囲を仕切るように、円筒
状のインナーチューブ２８がマニホールド１６上に設置
されている。
【００３２】インナーチューブ２８の内側のマニホール
ド１６上には、ＭＯ原料をウェーハ２２表面へ送り込む
ための分散ノズル３０が設けられている。分散ノズル３
０には、気化器１２が接続されている。分散ノズル３０
近傍のマニホールド１６上には、酸化ガスをウェーハ２
２付近から送り込むための酸化ガス導入用ノズル３２が
設けられている。酸化ガス導入用ノズル３２には、ＭＦ
Ｃ１４が接続されている。
ド１６上には、ＭＯ原料をウェーハ２２表面へ送り込む
ための分散ノズル３０が設けられている。分散ノズル３
０には、気化器１２が接続されている。分散ノズル３０
近傍のマニホールド１６上には、酸化ガスをウェーハ２
２付近から送り込むための酸化ガス導入用ノズル３２が
設けられている。酸化ガス導入用ノズル３２には、ＭＦ
Ｃ１４が接続されている。
【００３３】マニホールド１６のアウターチューブ１８
とインナーチューブ２８との間の位置には、排気口３４
が設けられている。排気口３４には、真空ポンプ（図示
せず）が接続されている。
とインナーチューブ２８との間の位置には、排気口３４
が設けられている。排気口３４には、真空ポンプ（図示
せず）が接続されている。
【００３４】本実施形態による半導体装置の製造装置
は、ウェーハ２２付近から酸化ガスを送り込む酸化ガス
導入用ノズル３２を有することに特徴がある。これによ
り、ウェーハ２２表面に成膜に必要な酸化ガスを十分供
給することができ、成膜特性に優れたＢＳＴ膜又はＳＴ
膜を形成することができる。
は、ウェーハ２２付近から酸化ガスを送り込む酸化ガス
導入用ノズル３２を有することに特徴がある。これによ
り、ウェーハ２２表面に成膜に必要な酸化ガスを十分供
給することができ、成膜特性に優れたＢＳＴ膜又はＳＴ
膜を形成することができる。
【００３５】以下に、本実施形態による半導体装置の製
造装置の各構成部分について詳述する。
造装置の各構成部分について詳述する。
【００３６】気化器１２は、ＢＳＴ膜又はＳＴ膜の原料
となる液体のＭＯ原料を、アルゴン等のキャリアガスの
バブリング等によって気化するものである。ＢＳＴ膜の
形成には、ＭＯ原料として例えばＢａ（ＤＰＭ）2、Ｓ
ｒ（ＤＰＭ）2、Ｔｉ（Ｏ-i-Ｃ3Ｈ7）4が用いられる。
また、ＳＴ膜の形成には、ＭＯ原料として例えばＳｒ
（ＤＰＭ）2、Ｔｉ（Ｏ-i-Ｃ3Ｈ7）4が用いられる。ま
た、Ｔｉのソースとしては、Ｔｉ（Ｏ-i-Ｃ3Ｈ7）4の代
わりに、例えばＴｉＯ（ＤＰＭ）2、Ｔｉ（ＤＰＭ）
2（Ｏ-i-Ｃ3Ｈ7）2、Ｔｉ（ＤＰＭ）2（Ｏ-t-Ｃ
4Ｈ9）2、Ｔｉ（ＤＰＭ）2ＭＰＤを用いることもでき
る。ここで、ＤＰＭとは、ジピバロイルメタン（DiPiva
loylMethane）のことをいう。ＭＰＤとは、メチルペン
タンジオキシ基（MethylPentaneDioxy）のことをいう。
となる液体のＭＯ原料を、アルゴン等のキャリアガスの
バブリング等によって気化するものである。ＢＳＴ膜の
形成には、ＭＯ原料として例えばＢａ（ＤＰＭ）2、Ｓ
ｒ（ＤＰＭ）2、Ｔｉ（Ｏ-i-Ｃ3Ｈ7）4が用いられる。
また、ＳＴ膜の形成には、ＭＯ原料として例えばＳｒ
（ＤＰＭ）2、Ｔｉ（Ｏ-i-Ｃ3Ｈ7）4が用いられる。ま
た、Ｔｉのソースとしては、Ｔｉ（Ｏ-i-Ｃ3Ｈ7）4の代
わりに、例えばＴｉＯ（ＤＰＭ）2、Ｔｉ（ＤＰＭ）
2（Ｏ-i-Ｃ3Ｈ7）2、Ｔｉ（ＤＰＭ）2（Ｏ-t-Ｃ
4Ｈ9）2、Ｔｉ（ＤＰＭ）2ＭＰＤを用いることもでき
る。ここで、ＤＰＭとは、ジピバロイルメタン（DiPiva
loylMethane）のことをいう。ＭＰＤとは、メチルペン
タンジオキシ基（MethylPentaneDioxy）のことをいう。
【００３７】気化されたＭＯ原料は、キャリアガスとと
もに反応室１０内の分散ノズル３０へと送られる。
もに反応室１０内の分散ノズル３０へと送られる。
【００３８】ＭＦＣ１４は、成膜の際に必要な酸化ガス
を一定の流量で反応室１０内の酸化ガス導入用ノズル３
２へ送るものである。ここで、酸化ガスとしては、例え
ばＯ 2（酸素）や、Ｏ2とＮ2Ｏ（一酸化二窒素）との混
合ガスを用いることができる。
を一定の流量で反応室１０内の酸化ガス導入用ノズル３
２へ送るものである。ここで、酸化ガスとしては、例え
ばＯ 2（酸素）や、Ｏ2とＮ2Ｏ（一酸化二窒素）との混
合ガスを用いることができる。
【００３９】ＢＳＴ膜又はＳＴ膜の形成は、排気口３４
に接続された真空ポンプによって反応室１０内を減圧し
て行われる。このため、反応室１０は、気密性を有し減
圧に耐えうる構造となっている。気密性を確保するため
に、例えばマニホールド１６とアウターチューブ１８相
互間にＯリングが挟み込まれている。
に接続された真空ポンプによって反応室１０内を減圧し
て行われる。このため、反応室１０は、気密性を有し減
圧に耐えうる構造となっている。気密性を確保するため
に、例えばマニホールド１６とアウターチューブ１８相
互間にＯリングが挟み込まれている。
【００４０】ウェーハ保持治具であるボート２３は、反
応室１０内に垂直に立てられウェーハ２２を囲むように
配置された複数本の支柱部２４から構成されている。各
支柱部２４には、所定の間隔で同じ高さの位置に突起部
２６が設けられている。同じ高さに位置する突起部２６
上には、図３に示すように、高誘電体膜を形成するウェ
ーハ２２が成膜する面を上にしてほぼ水平に保持されて
いる。このような支柱部２４により、反応室１０内に複
数枚のウェーハ２２がウェーハ面に垂直な方向に所定の
間隔をあけて配列された状態で保持されている。なお、
配列された複数枚のウェーハ２２の最上段及び最下段
は、通常、膜を形成する必要がないダミーのウェーハと
なっている。これは、最上段及び最下段では、他の段と
成膜の条件が異なってしまうことがあるからである。
応室１０内に垂直に立てられウェーハ２２を囲むように
配置された複数本の支柱部２４から構成されている。各
支柱部２４には、所定の間隔で同じ高さの位置に突起部
２６が設けられている。同じ高さに位置する突起部２６
上には、図３に示すように、高誘電体膜を形成するウェ
ーハ２２が成膜する面を上にしてほぼ水平に保持されて
いる。このような支柱部２４により、反応室１０内に複
数枚のウェーハ２２がウェーハ面に垂直な方向に所定の
間隔をあけて配列された状態で保持されている。なお、
配列された複数枚のウェーハ２２の最上段及び最下段
は、通常、膜を形成する必要がないダミーのウェーハと
なっている。これは、最上段及び最下段では、他の段と
成膜の条件が異なってしまうことがあるからである。
【００４１】分散ノズル３０は、図４に示すように中空
となっており、ウェーハ２２に対向する側に、各ウェー
ハ２２の間の位置となるように一定間隔で複数の開口部
３６が設けられている。分散ノズル３０は、例えば石英
管よりなるものである。成膜の際には、気化器１２から
分散ノズルへ３０と供給されたＭＯ原料がこれら開口部
３６より各ウェーハ２２に向けて吹き出す。こうして、
各ウェーハ２２の表面近傍に、層状のＭＯ原料の流れが
形成される。このＭＯ原料の強い流れから、ウェーハ２
２表面方向にＭＯ原料の弱い流れが形成される。なお、
図４では、ウェーハ２２を保持している支柱部２４を省
略している。
となっており、ウェーハ２２に対向する側に、各ウェー
ハ２２の間の位置となるように一定間隔で複数の開口部
３６が設けられている。分散ノズル３０は、例えば石英
管よりなるものである。成膜の際には、気化器１２から
分散ノズルへ３０と供給されたＭＯ原料がこれら開口部
３６より各ウェーハ２２に向けて吹き出す。こうして、
各ウェーハ２２の表面近傍に、層状のＭＯ原料の流れが
形成される。このＭＯ原料の強い流れから、ウェーハ２
２表面方向にＭＯ原料の弱い流れが形成される。なお、
図４では、ウェーハ２２を保持している支柱部２４を省
略している。
【００４２】一方、酸化ガス導入用ノズル３２も、図４
に示すように中空となっており、ウェーハ２２に対向す
る側に、各ウェーハ２２の間の位置となるように一定間
隔で複数の開口部３８が設けられている。酸化ガス導入
用ノズル３２も、例えば石英管よりなるものである。酸
化ガス導入用ノズル３２の開口部３８は、同じウェーハ
２２間に位置する分散ノズル３０の開口部３６よりも下
方に位置している。成膜の際には、ＭＦＣ１４から酸化
ガス導入用ノズル３２へ供給された酸素等の酸化ガス
が、これら開口部３８より各ウェーハ２２に向けて吹き
出す。こうして、各ウェーハ２２の表面近傍に、層状の
酸化ガスの強い流れが形成される。この酸化ガスの強い
流れから、ウェーハ２２表面方向に酸化ガスの弱い流れ
が形成される。
に示すように中空となっており、ウェーハ２２に対向す
る側に、各ウェーハ２２の間の位置となるように一定間
隔で複数の開口部３８が設けられている。酸化ガス導入
用ノズル３２も、例えば石英管よりなるものである。酸
化ガス導入用ノズル３２の開口部３８は、同じウェーハ
２２間に位置する分散ノズル３０の開口部３６よりも下
方に位置している。成膜の際には、ＭＦＣ１４から酸化
ガス導入用ノズル３２へ供給された酸素等の酸化ガス
が、これら開口部３８より各ウェーハ２２に向けて吹き
出す。こうして、各ウェーハ２２の表面近傍に、層状の
酸化ガスの強い流れが形成される。この酸化ガスの強い
流れから、ウェーハ２２表面方向に酸化ガスの弱い流れ
が形成される。
【００４３】本実施形態による半導体装置の製造装置
は、ウェーハ２２表面に層状の流れで酸化ガスを送り込
む酸化ガス導入用ノズル３２を有することに特徴があ
る。酸化ガス導入用ノズル３２によって、酸化ガスをウ
ェーハ２２表面近傍に十分に送り込むことができるの
で、ＭＯ原料が酸化ガスと効果的に反応することができ
る。これにより、結晶性が良好で高い誘電率を有するＢ
ＳＴ膜又はＳＴ膜を形成することができる。
は、ウェーハ２２表面に層状の流れで酸化ガスを送り込
む酸化ガス導入用ノズル３２を有することに特徴があ
る。酸化ガス導入用ノズル３２によって、酸化ガスをウ
ェーハ２２表面近傍に十分に送り込むことができるの
で、ＭＯ原料が酸化ガスと効果的に反応することができ
る。これにより、結晶性が良好で高い誘電率を有するＢ
ＳＴ膜又はＳＴ膜を形成することができる。
【００４４】〔２〕半導体装置の製造方法 次に、本実施形態による半導体装置の製造方法について
図２乃至図４を用いて説明する。
図２乃至図４を用いて説明する。
【００４５】まず、成膜に先立ち、反応室１０内に複数
枚のウェーハ２２をボート２３によってウェーハ面に垂
直な方向に所定の間隔をあけて配列した状態で保持す
る。この際、ＢＳＴ膜又はＳＴ膜を形成すべき面を上に
向けて各ウェーハ２２を保持する。
枚のウェーハ２２をボート２３によってウェーハ面に垂
直な方向に所定の間隔をあけて配列した状態で保持す
る。この際、ＢＳＴ膜又はＳＴ膜を形成すべき面を上に
向けて各ウェーハ２２を保持する。
【００４６】続いて、反応室１０を所定の温度までヒー
ター２０により加熱するとともに、反応室１０内を所定
の圧力まで真空ポンプにより減圧する。例えば、ウェー
ハ温度が５００℃となるように加熱し、反応質１０内の
圧力を１．０Ｔｏｒｒに減圧する。
ター２０により加熱するとともに、反応室１０内を所定
の圧力まで真空ポンプにより減圧する。例えば、ウェー
ハ温度が５００℃となるように加熱し、反応質１０内の
圧力を１．０Ｔｏｒｒに減圧する。
【００４７】次いで、酸化ガスをＭＦＣ１４によって一
定の流量で酸化ガス導入用ノズル３２へ供給する。例え
ば、酸素ガスの流量を３ｌ／ｍｉｎとする。酸化ガス
は、酸化ガス導入用ノズル３２の開口部３８から、ボー
ト１４に保持された各ウェーハ２２に向けて吹き出す。
定の流量で酸化ガス導入用ノズル３２へ供給する。例え
ば、酸素ガスの流量を３ｌ／ｍｉｎとする。酸化ガス
は、酸化ガス導入用ノズル３２の開口部３８から、ボー
ト１４に保持された各ウェーハ２２に向けて吹き出す。
【００４８】次いで、液体のＭＯ原料を気化器１２によ
って気化し、分散ノズル３０へ供給する。気化したＭＯ
原料は、分散ノズル３２の開口部３６から、支柱部２４
に積層保持された各ウェーハ２２に向けて吹き出す。な
お、成膜条件等に応じて気化したＭＯ原料の分散ノズル
３２への流量を適宜調整することが望ましい。例えば、
濃度０．３ｍｏｌ／ｌのＭＯ原料を２．０ｃｃ／ｍｉｎ
の流量で供給する。
って気化し、分散ノズル３０へ供給する。気化したＭＯ
原料は、分散ノズル３２の開口部３６から、支柱部２４
に積層保持された各ウェーハ２２に向けて吹き出す。な
お、成膜条件等に応じて気化したＭＯ原料の分散ノズル
３２への流量を適宜調整することが望ましい。例えば、
濃度０．３ｍｏｌ／ｌのＭＯ原料を２．０ｃｃ／ｍｉｎ
の流量で供給する。
【００４９】図４に示すように、分散ノズル３０の各開
口部３６から吹き出したＭＯ原料の層状の流れと各ウェ
ーハ２２表面との間には、酸化ガス導入用ノズル３２の
各開口部３８から吹き出した酸化ガスが層状に流れてい
る。このため、ＭＯ原料と酸化ガスとが十分に反応して
から、ＢＳＴ膜又はＳＴ膜が各ウェーハ２２表面上に堆
積される。
口部３６から吹き出したＭＯ原料の層状の流れと各ウェ
ーハ２２表面との間には、酸化ガス導入用ノズル３２の
各開口部３８から吹き出した酸化ガスが層状に流れてい
る。このため、ＭＯ原料と酸化ガスとが十分に反応して
から、ＢＳＴ膜又はＳＴ膜が各ウェーハ２２表面上に堆
積される。
【００５０】所望の膜厚までＢＳＴ膜又はＳＴ膜を形成
した後、ＭＯ原料及び酸化ガスの反応室１０内への供給
を停止する。こうして、ＢＳＴ膜又はＳＴ膜の形成を終
了する。
した後、ＭＯ原料及び酸化ガスの反応室１０内への供給
を停止する。こうして、ＢＳＴ膜又はＳＴ膜の形成を終
了する。
【００５１】このように、本実施形態によれば、酸化ガ
ス導入用ノズルを用いて酸化ガスをウェーハ表面に層状
の流れで送り込むので、ＭＯ原料と酸化ガスとがウェー
ハ表面で効果的に反応し、結晶性が良好で高い誘電率を
有するなど成膜特性に優れたＢＳＴ膜又はＳＴ膜を得る
ことができる。
ス導入用ノズルを用いて酸化ガスをウェーハ表面に層状
の流れで送り込むので、ＭＯ原料と酸化ガスとがウェー
ハ表面で効果的に反応し、結晶性が良好で高い誘電率を
有するなど成膜特性に優れたＢＳＴ膜又はＳＴ膜を得る
ことができる。
【００５２】［第２実施形態］本発明の第２実施形態に
よる半導体装置の製造方法及び製造装置について図５乃
至図７を用いて説明する。図５は、本実施形態による半
導体装置の製造装置の構造を示す断面図、図６は、半導
体装置の製造装置の構造を示す上面図、図７は、反応室
内におけるＭＯ原料及び酸素の流れを示す断面図であ
る。なお、第１実施形態による半導体装置の製造方法及
び製造装置と同一の構成要素には同一の符号を付し説明
を省略或いは簡略にする。
よる半導体装置の製造方法及び製造装置について図５乃
至図７を用いて説明する。図５は、本実施形態による半
導体装置の製造装置の構造を示す断面図、図６は、半導
体装置の製造装置の構造を示す上面図、図７は、反応室
内におけるＭＯ原料及び酸素の流れを示す断面図であ
る。なお、第１実施形態による半導体装置の製造方法及
び製造装置と同一の構成要素には同一の符号を付し説明
を省略或いは簡略にする。
【００５３】本実施形態による半導体装置の製造装置
は、図５及び図６に示すように、第１実施形態による半
導体装置の製造装置とほぼ同一の構造となっている。本
実施形態による半導体装置の製造装置は、第１実施形態
による半導体装置の製造装置の酸化ガス導入用ノズル３
２の代わりに、ウェーハ保持治具のボート２３を構成す
る複数本の支柱部２４のうちの一本を酸化ガス導入用ノ
ズルとして利用することに特徴がある。すなわち、支柱
部２４のうちの一本が、ノズル兼用支柱部４０として、
図７に示すように中空となっている。ノズル兼用支柱部
４０のウェーハ２２に対向する側には、各ウェーハ２２
の間の位置となるように一定間隔で複数の開口部４２が
設けられている。ノズル兼用支柱部４０の開口部４２
は、同じウェーハ２２間に位置する分散ノズル３０の開
口部３６よりも下方に位置している。このノズル兼用支
柱部４０には、図５に示すようにＭＦＣ１４が接続され
ており、酸化ガスが導入されるようになっている。ノズ
ル兼用支柱部４０に導入された酸化ガスは、開口部４２
からウェーハ２２側に吹き出すこととなる。
は、図５及び図６に示すように、第１実施形態による半
導体装置の製造装置とほぼ同一の構造となっている。本
実施形態による半導体装置の製造装置は、第１実施形態
による半導体装置の製造装置の酸化ガス導入用ノズル３
２の代わりに、ウェーハ保持治具のボート２３を構成す
る複数本の支柱部２４のうちの一本を酸化ガス導入用ノ
ズルとして利用することに特徴がある。すなわち、支柱
部２４のうちの一本が、ノズル兼用支柱部４０として、
図７に示すように中空となっている。ノズル兼用支柱部
４０のウェーハ２２に対向する側には、各ウェーハ２２
の間の位置となるように一定間隔で複数の開口部４２が
設けられている。ノズル兼用支柱部４０の開口部４２
は、同じウェーハ２２間に位置する分散ノズル３０の開
口部３６よりも下方に位置している。このノズル兼用支
柱部４０には、図５に示すようにＭＦＣ１４が接続され
ており、酸化ガスが導入されるようになっている。ノズ
ル兼用支柱部４０に導入された酸化ガスは、開口部４２
からウェーハ２２側に吹き出すこととなる。
【００５４】上記のノズル兼用支柱部４０によって、図
７に示すように、各ウェーハ２２の表面近傍に、層状の
酸化ガスの強い流れが形成することができる。この酸化
ガスの強い流れから、ウェーハ２２表面方向に酸化ガス
の弱い流れが形成される。こうして、酸化ガスをウェー
ハ２２表面に効果的に送り込むことができる。この結
果、分散ノズル３０の開口部３６からウェーハ２２に向
けて吹き出されたＭＯ原料が酸化ガスと十分に反応する
ことができる。したがって、結晶性が良く、高い誘電率
を有するＢＳＴ膜又はＳＴ膜を形成することができる。
７に示すように、各ウェーハ２２の表面近傍に、層状の
酸化ガスの強い流れが形成することができる。この酸化
ガスの強い流れから、ウェーハ２２表面方向に酸化ガス
の弱い流れが形成される。こうして、酸化ガスをウェー
ハ２２表面に効果的に送り込むことができる。この結
果、分散ノズル３０の開口部３６からウェーハ２２に向
けて吹き出されたＭＯ原料が酸化ガスと十分に反応する
ことができる。したがって、結晶性が良く、高い誘電率
を有するＢＳＴ膜又はＳＴ膜を形成することができる。
【００５５】このように、本実施形態によれば、ノズル
兼用支柱部４０を用いて酸化ガスをウェーハ２２表面に
層状の流れで送り込むので、ＭＯ原料と酸化ガスとがウ
ェーハ２２表面で効果的に反応し、結晶性が良好で高い
誘電率を有するなど成膜特性に優れたＢＳＴ膜又はＳＴ
膜を得ることができる。
兼用支柱部４０を用いて酸化ガスをウェーハ２２表面に
層状の流れで送り込むので、ＭＯ原料と酸化ガスとがウ
ェーハ２２表面で効果的に反応し、結晶性が良好で高い
誘電率を有するなど成膜特性に優れたＢＳＴ膜又はＳＴ
膜を得ることができる。
【００５６】［第３実施形態］本発明の第３実施形態に
よる半導体装置の製造方法及び製造装置について図８を
用いて説明する。図８は、本実施形態によるノズル兼用
ボートの構造と反応室内におけるＭＯ原料及び酸素の流
れとを示す断面図である。なお、第１及び第２実施形態
による半導体装置の製造方法及び製造装置と同一の構成
要素には同一の符号を付し説明を省略或いは簡略にす
る。
よる半導体装置の製造方法及び製造装置について図８を
用いて説明する。図８は、本実施形態によるノズル兼用
ボートの構造と反応室内におけるＭＯ原料及び酸素の流
れとを示す断面図である。なお、第１及び第２実施形態
による半導体装置の製造方法及び製造装置と同一の構成
要素には同一の符号を付し説明を省略或いは簡略にす
る。
【００５７】本実施形態による半導体装置の製造装置
は、第２実施形態による半導体装置の製造装置とほぼ同
一の構造となっている。本実施形態による半導体装置の
製造装置は、図８に示すように、第２実施形態による半
導体装置の製造装置のノズル兼用支柱部４０の内壁をＲ
ｕ（ルテニウム）膜４４でコートしていることに特徴が
ある。内壁をＲｕ膜４４でコートしたノズル兼用支柱部
４０内を通過することにより、酸化ガスが活性化され
る。このように活性化された酸化ガスをウェーハ２２表
面に送り込むことにより、ＭＯ原料が、さらに効果的に
酸化ガスと反応することができる。
は、第２実施形態による半導体装置の製造装置とほぼ同
一の構造となっている。本実施形態による半導体装置の
製造装置は、図８に示すように、第２実施形態による半
導体装置の製造装置のノズル兼用支柱部４０の内壁をＲ
ｕ（ルテニウム）膜４４でコートしていることに特徴が
ある。内壁をＲｕ膜４４でコートしたノズル兼用支柱部
４０内を通過することにより、酸化ガスが活性化され
る。このように活性化された酸化ガスをウェーハ２２表
面に送り込むことにより、ＭＯ原料が、さらに効果的に
酸化ガスと反応することができる。
【００５８】このように、本実施形態によれば、内壁が
Ｒｕ膜４４でコートされたノズル兼用ボートを用いて酸
化ガスをウェーハ表面に層状の流れで送り込むので、活
性化された酸化ガスがＭＯ原料とウェーハ表面で効果的
に反応し、結晶性が良好で高い誘電率を有するなど成膜
特性に優れたＢＳＴ膜又はＳＴ膜を得ることができる。
Ｒｕ膜４４でコートされたノズル兼用ボートを用いて酸
化ガスをウェーハ表面に層状の流れで送り込むので、活
性化された酸化ガスがＭＯ原料とウェーハ表面で効果的
に反応し、結晶性が良好で高い誘電率を有するなど成膜
特性に優れたＢＳＴ膜又はＳＴ膜を得ることができる。
【００５９】なお、本実施形態では、ノズル兼用支柱部
４０の内壁をＲｕ膜４４でコートしていたが、Ｒｕ膜４
４の代わりにＰｔ（白金）膜でコートすることによって
も同様の効果が得られる。
４０の内壁をＲｕ膜４４でコートしていたが、Ｒｕ膜４
４の代わりにＰｔ（白金）膜でコートすることによって
も同様の効果が得られる。
【００６０】［変型実施形態］本発明の上記実施形態に
限らず種々の変形が可能である。
限らず種々の変形が可能である。
【００６１】例えば、上記実施形態では、形成する高誘
電体膜としてＢＳＴ膜、ＳＴ膜について説明していた
が、本発明の半導体装置の製造方法及び製造装置を適用
することができる高誘電体膜は、これらに限定されるも
のではない。例えば、タンタル酸ストロンチウムビスマ
ス（ＳＢＴ：ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9）やチタン酸ジルコン
酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）などの強誘電体膜にも
適用することができる。
電体膜としてＢＳＴ膜、ＳＴ膜について説明していた
が、本発明の半導体装置の製造方法及び製造装置を適用
することができる高誘電体膜は、これらに限定されるも
のではない。例えば、タンタル酸ストロンチウムビスマ
ス（ＳＢＴ：ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9）やチタン酸ジルコン
酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）などの強誘電体膜にも
適用することができる。
【００６２】また、上記実施形態では、所定の間隔で突
起部２６を有する支柱部２４によって複数枚のウェーハ
２２を所定の間隔をあけて配列した状態で保持していた
が、複数枚のウェーハ２２を保持する方法はこれに限定
されるものではない。例えば、突起部２６の代わりに所
定の間隔で切り欠き部を設けた複数本の支柱部よって複
数枚のウェーハ２２をウェーハ面に垂直な方向に所定の
間隔をあけて配列した状態で保持するようにしてもよ
い。
起部２６を有する支柱部２４によって複数枚のウェーハ
２２を所定の間隔をあけて配列した状態で保持していた
が、複数枚のウェーハ２２を保持する方法はこれに限定
されるものではない。例えば、突起部２６の代わりに所
定の間隔で切り欠き部を設けた複数本の支柱部よって複
数枚のウェーハ２２をウェーハ面に垂直な方向に所定の
間隔をあけて配列した状態で保持するようにしてもよ
い。
【００６３】また、上記実施形態を、ＤＲＡＭのキャパ
シタを構成するための高誘電体膜の製造工程や、ＦＲＡ
Ｍ（Ferroelectric Random Access Memory）のキャパシ
タを構成するための強誘電体膜の製造工程に適用しても
よい。
シタを構成するための高誘電体膜の製造工程や、ＦＲＡ
Ｍ（Ferroelectric Random Access Memory）のキャパシ
タを構成するための強誘電体膜の製造工程に適用しても
よい。
【００６４】また、上記実施形態において、反応室１０
へのウェーハ２２の装填、ＭＯ原料及び酸化ガスの導入
等の一連の操作を自動化して行うことができる。
へのウェーハ２２の装填、ＭＯ原料及び酸化ガスの導入
等の一連の操作を自動化して行うことができる。
【００６５】以上詳述したように、本発明による半導体
装置の製造方法及び製造装置の特徴をまとめると以下の
通りとなる。
装置の製造方法及び製造装置の特徴をまとめると以下の
通りとなる。
【００６６】（付記１） 原料ガスと酸化ガスとを反応
室内に導入し、化学気相成長法によりＢＳＴ膜又はＳＴ
膜をウェーハ上に形成する半導体装置の製造方法におい
て、前記反応室内のウェーハの表面近傍に層状の酸化ガ
ス流を形成し、前記ウェーハ表面近傍に層状の原料ガス
流を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
室内に導入し、化学気相成長法によりＢＳＴ膜又はＳＴ
膜をウェーハ上に形成する半導体装置の製造方法におい
て、前記反応室内のウェーハの表面近傍に層状の酸化ガ
ス流を形成し、前記ウェーハ表面近傍に層状の原料ガス
流を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００６７】（付記２） 反応室内に複数枚のウェーハ
をウェーハ面に垂直な方向に所定の間隔をあけて配列し
た状態で保持し、前記反応室内に原料ガスと酸化ガスと
を導入し、化学気相成長法によりＢＳＴ膜又はＳＴ膜を
前記複数枚のウェーハ上に形成する半導体装置の製造方
法において、前記複数枚のウェーハのそれぞれの表面近
傍に層状の酸化ガス流を形成し、前記複数枚のウェーハ
のそれぞれの表面近傍に層状の原料ガス流を形成するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
をウェーハ面に垂直な方向に所定の間隔をあけて配列し
た状態で保持し、前記反応室内に原料ガスと酸化ガスと
を導入し、化学気相成長法によりＢＳＴ膜又はＳＴ膜を
前記複数枚のウェーハ上に形成する半導体装置の製造方
法において、前記複数枚のウェーハのそれぞれの表面近
傍に層状の酸化ガス流を形成し、前記複数枚のウェーハ
のそれぞれの表面近傍に層状の原料ガス流を形成するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００６８】（付記３） 付記２記載の半導体装置の製
造方法において、前記酸化ガス流は、前記複数枚のウェ
ーハの配列方向に略平行に設けられ、所定の間隔で酸化
ガス放出口を有する酸化ガス導入用ノズルを通して前記
酸化ガスを導入することにより形成されることを特徴と
する半導体装置の製造方法。
造方法において、前記酸化ガス流は、前記複数枚のウェ
ーハの配列方向に略平行に設けられ、所定の間隔で酸化
ガス放出口を有する酸化ガス導入用ノズルを通して前記
酸化ガスを導入することにより形成されることを特徴と
する半導体装置の製造方法。
【００６９】（付記４） 付記２乃至３のいずれかに記
載の半導体装置の製造方法において、前記原料ガス流
は、前記複数枚のウェーハの配列方向に略平行に設けら
れ、所定の間隔で原料ガス放出口を有する原料ガス導入
用ノズルを通して前記原料ガスを導入することにより形
成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
載の半導体装置の製造方法において、前記原料ガス流
は、前記複数枚のウェーハの配列方向に略平行に設けら
れ、所定の間隔で原料ガス放出口を有する原料ガス導入
用ノズルを通して前記原料ガスを導入することにより形
成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００７０】（付記５） 付記１乃至４のいずれかに記
載の半導体装置の製造方法において、前記酸化ガスは、
酸素又は酸素と一酸化二窒素との混合ガスであることを
特徴とする半導体装置の製造方法。
載の半導体装置の製造方法において、前記酸化ガスは、
酸素又は酸素と一酸化二窒素との混合ガスであることを
特徴とする半導体装置の製造方法。
【００７１】（付記６） 原料ガスと酸化ガスとを反応
室内に導入し、気相化学成長法によりＢＳＴ膜又はＳＴ
膜をウェーハ上に形成する半導体装置の製造装置におい
て、前記反応室内のウェーハの表面近傍に層状の酸化ガ
ス流を形成する酸化ガス導入手段と、前記ウェーハ表面
近傍に層状の原料ガス流を形成する原料ガス導入手段と
を有することを特徴とする半導体装置の製造装置。
室内に導入し、気相化学成長法によりＢＳＴ膜又はＳＴ
膜をウェーハ上に形成する半導体装置の製造装置におい
て、前記反応室内のウェーハの表面近傍に層状の酸化ガ
ス流を形成する酸化ガス導入手段と、前記ウェーハ表面
近傍に層状の原料ガス流を形成する原料ガス導入手段と
を有することを特徴とする半導体装置の製造装置。
【００７２】（付記７） 反応室内に複数枚のウェーハ
をウェーハ面に垂直な方向に所定の間隔をあけて配列し
た状態で保持し、前記反応室内に原料ガスと酸化ガスと
を導入し、化学気相成長法によりＢＳＴ膜又はＳＴ膜を
前記複数枚のウェーハ上に形成する半導体装置の製造装
置において、前記複数枚のウェーハの配列方向に略平行
に設けられ、所定の間隔で酸化ガス放出口を有し、前記
複数枚のウェーハのそれぞれの表面近傍に層状の酸化ガ
ス流を形成する第１のノズルと、前記複数枚のウェーハ
の配列方向に略平行に設けられ、所定の間隔で原料ガス
放出口を有し、前記複数枚のウェーハのそれぞれの表面
近傍に層状の原料ガス流を形成する第２のノズルとを有
することを特徴とする半導体装置の製造装置。
をウェーハ面に垂直な方向に所定の間隔をあけて配列し
た状態で保持し、前記反応室内に原料ガスと酸化ガスと
を導入し、化学気相成長法によりＢＳＴ膜又はＳＴ膜を
前記複数枚のウェーハ上に形成する半導体装置の製造装
置において、前記複数枚のウェーハの配列方向に略平行
に設けられ、所定の間隔で酸化ガス放出口を有し、前記
複数枚のウェーハのそれぞれの表面近傍に層状の酸化ガ
ス流を形成する第１のノズルと、前記複数枚のウェーハ
の配列方向に略平行に設けられ、所定の間隔で原料ガス
放出口を有し、前記複数枚のウェーハのそれぞれの表面
近傍に層状の原料ガス流を形成する第２のノズルとを有
することを特徴とする半導体装置の製造装置。
【００７３】（付記８） 付記７記載の半導体装置の製
造装置において、前記第１のノズルと、前記複数枚のウ
ェーハの配列方向に略平行に設けられた複数本の支柱部
とから構成され、前記複数枚のウェーハをウェーハ面に
垂直な方向に所定の間隔をあけて配列した状態で保持す
るウェーハ保持治具を更に有することを特徴とする半導
体装置の製造装置。
造装置において、前記第１のノズルと、前記複数枚のウ
ェーハの配列方向に略平行に設けられた複数本の支柱部
とから構成され、前記複数枚のウェーハをウェーハ面に
垂直な方向に所定の間隔をあけて配列した状態で保持す
るウェーハ保持治具を更に有することを特徴とする半導
体装置の製造装置。
【００７４】（付記９） 付記７又は８記載の半導体装
置の製造装置において、前記第１のノズルの内壁は、ル
テニウム膜又は白金膜によってコートされていることを
特徴とする半導体装置の製造装置。
置の製造装置において、前記第１のノズルの内壁は、ル
テニウム膜又は白金膜によってコートされていることを
特徴とする半導体装置の製造装置。
【００７５】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、反応室内
のウェーハの表面近傍に層状の酸化ガス流を形成し、ウ
ェーハ表面近傍に層状の原料ガス流を形成するので、Ｍ
Ｏ原料と酸化ガスとがウェーハ表面で効果的に反応し、
電気特性等の成膜特性に優れたＢＳＴ膜やＳＴ膜等の高
誘電体膜を形成することができる。
のウェーハの表面近傍に層状の酸化ガス流を形成し、ウ
ェーハ表面近傍に層状の原料ガス流を形成するので、Ｍ
Ｏ原料と酸化ガスとがウェーハ表面で効果的に反応し、
電気特性等の成膜特性に優れたＢＳＴ膜やＳＴ膜等の高
誘電体膜を形成することができる。
【図１】従来のＭＯＣＶＤ装置においてウェーハ位置か
らの分散ノズルの開口部の高さを変えて形成したＳＴ膜
のＸＲＤによる評価結果の一例を示すグラフである。
らの分散ノズルの開口部の高さを変えて形成したＳＴ膜
のＸＲＤによる評価結果の一例を示すグラフである。
【図２】本発明の第１実施形態による半導体装置の製造
装置の構造を示す断面図である。
装置の構造を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による半導体装置の製造
装置の構造を示す上面図である。
装置の構造を示す上面図である。
【図４】本発明の第１実施形態による半導体装置の製造
装置の反応室内におけるＭＯ原料及び酸化ガスの流れを
示す断面図である。
装置の反応室内におけるＭＯ原料及び酸化ガスの流れを
示す断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態による半導体装置の製造
装置の構造を示す断面図である。
装置の構造を示す断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態による半導体装置の製造
装置の構造を示す上面図である。
装置の構造を示す上面図である。
【図７】本発明の第２実施形態による半導体装置の製造
装置の反応室内におけるＭＯ原料及び酸化ガスの流れを
示す断面図である。
装置の反応室内におけるＭＯ原料及び酸化ガスの流れを
示す断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態による半導体装置のノズ
ル兼用ボートの構造と反応室内におけるＭＯ原料及び酸
化ガスの流れとを示す断面図である。
ル兼用ボートの構造と反応室内におけるＭＯ原料及び酸
化ガスの流れとを示す断面図である。
【図９】従来のＭＯＣＶＤ装置の構造を示す断面図であ
る。
る。
【図１０】従来のＭＯＣＶＤ装置の反応室内におけるＭ
Ｏ原料及び酸素ガスの流れを示す断面図である。
Ｏ原料及び酸素ガスの流れを示す断面図である。
１０…反応室 １２…気化器 １４…ＭＦＣ １６…マニホールド １８…アウターチューブ ２０…ヒーター ２２…ウェーハ ２３…ボート ２４…支柱部 ２６…突起部 ２８…インナーチューブ ３０…分散ノズル ３２…酸化ガス導入用ノズル ３４…排気口 ３６…開口部 ３８…開口部 ４０…ノズル兼用支柱部 ４２…開口部 ４４…Ｒｕ膜 １００…反応室 １０２…気化器 １０４…ＭＦＣ １０６…マニホールド １０８…アウターチューブ １１０…ヒーター １１２…ウェーハ １１３…ボート １１４…支柱部 １１６…突起部 １１８…インナーチューブ １２０…分散ノズル １２２…酸化ガス導入口 １２４…排気口 １２６…開口部
フロントページの続き (72)発明者 清利 正弘 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Ｆターム(参考） 4K030 AA11 AA14 BA42 BA46 CA04 EA03 EA04 FA10 KA04 LA15 5F045 AA04 AC08 AC11 AC16 AD09 AF03 BB16 DC63 DP19 EB02 EC02 EC05 EE02 EE12 EF03 EF08 EK06 EM08 EM09
Claims (5)
- 【請求項１】 原料ガスと酸化ガスとを反応室内に導入
し、化学気相成長法によりＢＳＴ膜又はＳＴ膜をウェー
ハ上に形成する半導体装置の製造方法において、 前記反応室内のウェーハの表面近傍に層状の酸化ガス流
を形成し、 前記ウェーハ表面近傍に層状の原料ガス流を形成するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 反応室内に複数枚のウェーハをウェーハ
面に垂直な方向に所定の間隔をあけて配列した状態で保
持し、前記反応室内に原料ガスと酸化ガスとを導入し、
化学気相成長法によりＢＳＴ膜又はＳＴ膜を前記複数枚
のウェーハ上に形成する半導体装置の製造方法におい
て、 前記複数枚のウェーハのそれぞれの表面近傍に層状の酸
化ガス流を形成し、 前記複数枚のウェーハのそれぞれの表面近傍に層状の原
料ガス流を形成することを特徴とする半導体装置の製造
方法。 - 【請求項３】 原料ガスと酸化ガスとを反応室内に導入
し、気相化学成長法によりＢＳＴ膜又はＳＴ膜をウェー
ハ上に形成する半導体装置の製造装置において、 前記反応室内のウェーハの表面近傍に層状の酸化ガス流
を形成する酸化ガス導入手段と、 前記ウェーハ表面近傍に層状の原料ガス流を形成する原
料ガス導入手段とを有することを特徴とする半導体装置
の製造装置。 - 【請求項４】 反応室内に複数枚のウェーハをウェーハ
面に垂直な方向に所定の間隔をあけて配列した状態で保
持し、前記反応室内に原料ガスと酸化ガスとを導入し、
化学気相成長法によりＢＳＴ膜又はＳＴ膜を前記複数枚
のウェーハ上に形成する半導体装置の製造装置におい
て、 前記複数枚のウェーハの配列方向に略平行に設けられ、
所定の間隔で酸化ガス放出口を有し、前記複数枚のウェ
ーハのそれぞれの表面近傍に層状の酸化ガス流を形成す
る第１のノズルと、 前記複数枚のウェーハの配列方向に略平行に設けられ、
所定の間隔で原料ガス放出口を有し、前記複数枚のウェ
ーハのそれぞれの表面近傍に層状の原料ガス流を形成す
る第２のノズルとを有することを特徴とする半導体装置
の製造装置。 - 【請求項５】 請求項４記載の半導体装置の製造装置に
おいて、 前記第１のノズルと、前記複数枚のウェーハの配列方向
に略平行に設けられた複数本の支柱部とから構成され、
前記複数枚のウェーハをウェーハ面に垂直な方向に所定
の間隔をあけて配列した状態で保持するウェーハ保持治
具を更に有することを特徴とする半導体装置の製造装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001159415A JP2002353208A (ja) | 2001-05-28 | 2001-05-28 | 半導体装置の製造方法及び製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001159415A JP2002353208A (ja) | 2001-05-28 | 2001-05-28 | 半導体装置の製造方法及び製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002353208A true JP2002353208A (ja) | 2002-12-06 |
Family
ID=19003000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001159415A Withdrawn JP2002353208A (ja) | 2001-05-28 | 2001-05-28 | 半導体装置の製造方法及び製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002353208A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007503126A (ja) * | 2003-08-21 | 2007-02-15 | マイクロン・テクノロジー・インコーポレーテッド | 微細形状ワークピース上の材料のバッチ堆積のための微細形状ワークピース処理装置及び方法 |
| KR100980125B1 (ko) * | 2004-06-24 | 2010-09-03 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 종형 ｃｖｄ 장치 및 이를 사용하는 ｃｖｄ 방법 |
| US7893471B2 (en) | 2006-02-28 | 2011-02-22 | Sony Corporation | Semiconductor apparatus with a crystalline dielectric film and method of manufacturing said semiconductor apparatus |
| KR101131547B1 (ko) | 2009-01-14 | 2012-04-04 | 국제엘렉트릭코리아 주식회사 | 보트 및 그 보트를 포함하는 반도체 증착 장치 및 방법 |
-
2001
- 2001-05-28 JP JP2001159415A patent/JP2002353208A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007503126A (ja) * | 2003-08-21 | 2007-02-15 | マイクロン・テクノロジー・インコーポレーテッド | 微細形状ワークピース上の材料のバッチ堆積のための微細形状ワークピース処理装置及び方法 |
| TWI404821B (zh) * | 2003-08-21 | 2013-08-11 | Micron Technology Inc | 用於大量沉積材料於微特徵工件上之微特徵工件處理裝置以及方法 |
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| US7893471B2 (en) | 2006-02-28 | 2011-02-22 | Sony Corporation | Semiconductor apparatus with a crystalline dielectric film and method of manufacturing said semiconductor apparatus |
| KR101131547B1 (ko) | 2009-01-14 | 2012-04-04 | 국제엘렉트릭코리아 주식회사 | 보트 및 그 보트를 포함하는 반도체 증착 장치 및 방법 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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