JP2002517914A - 誘電体層形成のための方法及び装置 - Google Patents

誘電体層形成のための方法及び装置

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substrate
dielectric
dielectric layer
atoms
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タルガット サヒン，
ランダル， エス． ユルダール，
アンキニーヅ ヴェラガ，
パトリシア リュー，
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 誘電体層を形成及びアニールするための方法及び装置を提供する。 【解決手段】 本発明によれば、第１のチャンバに活性原子種が生成される。次いで、基板上に形成された誘電体層が、第１のチャンバから離れた位置にある第２のチャンバにおいて活性原子種に曝露される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘電体形成分野に関し、さらに詳細には、誘電体膜をアニールする
方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
集積回路はその名の通り、トランジスタ、キャパシタやレジスタなどの数百万
個の能動素子と受動素子からなるものである。集積回路において計算力及び／ま
たは記憶能力をより高めるために、デバイスの表面形状が小型化または縮小され
て、デバイスの集積密度が高められる。デバイスの縮小化を可能にする重要な特
徴の一つは、キャパシタやゲート誘電体を高品質・高誘電率の膜として形成する
能力である。
【０００３】 高誘電率膜は、一般に、五酸化タンタルや酸化チタンなどのセラミック膜（す
なわち、金属酸化物）である。これらの膜が堆積されると、格子内の陰イオン（
酸素）部位に空格子点をもつ傾向がある。現在、これらの空格子点は、空格子点
を満たす活性種を与えるガス混合物で膜をアニールすることで充填されている。
例えば、現在、誘電体膜をアニールするために、炉アニール処理及び高速熱酸化
処理が用いられている。このような処理では、高速熱処理装置の炉またはチャン
バ内に基板が配置され、８００℃を超える高温まで加熱しながら、炉やチャンバ
内にＯ2やＮ2などのアニールガスが直接それぞれに供給され、その中に基板が配
置される。アニールガスから活性種を生成するためには、これらの処理を８００
℃を超える極めて高い温度で実行しなければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようにアニール温度が高いことにより生じる問題の一つに、五酸化タンタ
ルなどの誘電体膜が高温に曝されると結晶化し、それにより漏れ電流が高くなる
可能性がある。さらに、アニール温度が高いことにより、他のイオンが、特に素
子の界面の膜内に拡散し、電気特性が低くなることがある。さらに、現在用いら
れている多くの高密度処理では、素子でのドーパントの拡散または再分配を防止
するか、または最小限に抑えるために、熱予算を低減させる必要がある。さらに
、高温処理を引き続き用いないように融点が低い材料を利用する処理もある。
【０００５】 したがって、低温で高品質・高誘電率の誘電膜を形成する方法及び装置が望ま
れる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
誘電体層をアニールする方法及び装置が記載される。本発明によると、第１の
チャンバに活性原子種が生成される。次いで、第１のチャンバから離れた位置に
ある第２のチャンバにおいて、基板上に形成された誘電体層が活性原子種に曝露
される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は、誘電体膜をアニールする新規な方法及び装置を記載する。以下の記
載において、特定の装置構成などの数々の詳細な記載及びプロセスパラメータは
、本発明を理解しやすいように記載されるものである。当業者であれば、本発明
の範囲から逸脱することなく、開示された詳細の代替となる構成及びプロセスの
詳細を用いることが可能であることを理解されよう。他に、本発明を不要に不明
瞭にしないためにも、公知の半導体処理装置及び手順は詳細には記載されていな
い。
【０００８】 本発明は、膜をパッシベーション及び／またはアニールする新規な方法及び装
置を記載する。本発明によれば、高反応性の原子種が用いられて、膜を窒化、パ
ッシベーション、堆積及びアニールする。高反応性の原子種は、Ｏ2及びＮ2Ｏな
どのアニールガスをマイクロ波に曝露して作られたプラズマにおいて形成される
。プラズマは、分子アニールガスから電気的に中立な高エネルギーの原子を発生
させる。活性原子種を生成するために用いられるプラズマは、基板をアニールま
たはパッシベーションするために配置するチャンバとは別の位置（遠隔位置）に
あるキャビティまたはチャンバで作られる。原子種がアニールチャンバに入ると
きに高エネルギー状態になるため、原子種は膜及び基板と容易に反応することか
ら、反応を起こすための基板温度を高くする必要がない。本発明では遠隔位置で
生成する高反応性の原子種を利用するため、４００℃以下の低い基板温度で、膜
及び基板を窒化、パッシベーション、堆積及びアニールすることが可能となる。
本発明の低温処理により、集積回路の製造に必要な熱バジェットを実質的に低減
できる。さらに、活性原子種が遠隔位置で生成されるため、アニールまたはパッ
シベーションする基板は、活性原子種を生成するために用いる有害なプラズマに
曝露されない。
【０００９】 本発明の一実施形態において、遠隔位置で生成した活性原子種を用いて、シリ
コン基板にパッシベーションを施した後にゲート誘電体層を形成するか、または
キャパシタ電極にパッシベーションを施した後にその上にキャパシタ誘電体層を
形成する。集積回路を高密度に組み立てるために、ゲート及びキャパシタの誘電
体膜の厚みが縮小化されるのにつれ、デバイスの信頼性と特性にとって、基板と
誘電体間での原子レベルの界面が益々重要になってくる。遠隔位置で生成した活
性原子種で基板をパッシベーションすることにより、基板と誘電体膜間の原子レ
ベルの界面を高めることができることで、デバイスの信頼性と特性も向上する。
【００１０】 本発明の別に実施形態において、遠隔位置で生成した活性原子種を用いて、ゲ
ート誘電体またはキャパシタ誘電体などの活性誘電体膜をアニールする。本発明
のこの実施形態によれば、誘電体膜が基板全体に堆積される。次いで、誘電体膜
は、反応性酸素原子または反応性窒素原子など、遠隔位置で生成した活性原子種
に曝露される。高エネルギーの原子種は、誘電体膜と容易に反応して、格子にあ
る空格子点を充填し、充填されない状態のまま維持されると、漏れ電流が多くな
り、デバイス特性も低下する可能性がある。遠隔位置で生成した活性原子種を用
いると、二酸化シリコン及びシリコンオキシナイトライドなどのシリコン酸化物
、五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、酸化チタン（ＴｉＯ2）及びチタンをドープし
た五酸化タンタルなどの遷移金属移誘電体、さらにはＢＳＴ及びＰＺＴなどの強
誘電性及び圧電性の誘電体など、広範囲の誘電体をアニールすることができるが
、誘電体はこれらの誘電体に限定されるものではない。さらに、反応性窒素原子
などの活性原子種を用いて、窒化シリコンなどの誘電体バリア層をアニールして
、そのバリア性を高めることができる。
【００１１】 本発明の実施形態において、遠隔位置で生成した活性原子種を堆積チャンバ内
に供給しながら、誘電体膜が堆積される。このようにして、誘電体膜は堆積され
るながらアニールされるため、別のアニールステップをとる必要がなくなる。
【００１２】 このように、誘電体層堆積前の基板のパッシベーション、誘電体堆積中のアニ
ーリング、誘電体堆積後のアニーリングを含む誘電体膜形成のすべての段階にお
いて、遠隔位置で生成した活性原子種を用いることができる。このようにして、
高品質、高性能のキャパシタ及びゲート誘電体、さらにはバリア層の組み立て可
能となる。
【００１３】 本発明の一つの特定の実施形態において、遠隔位置で生成した反応性酸素原子
を用いて、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）のキャパシタ誘電
体として用いられる遷移金属誘電体をアニールする。本発明のこの実施形態では
、化学気相堆積（ＣＶＤ）法を用いて、遷移金属誘電体膜がＤＲＡＭセルの下部
電極全体に形成される。次いで、遷移金属膜は、アニールチャンバとは別のチャ
ンバで形成された反応性酸素原子で、４００℃よりも低い温度でアニールされる
。遠隔位置で生成した反応性酸素原子は、堆積した遷移金属膜と容易に反応し、
膜に露出場所を満たす。さらに、反応性酸素原子は、炭素と化学的に反応して、
後にチャンバから排気される二酸化炭素（ＣＯ2）蒸気を形成することにより、
炭素の汚染物質を除去する。遠隔位置で生成した反応性酸素原子で誘電体膜をア
ニールすることにより、膜の漏れ電流は略低減できる。次いで、高品質・高誘電
率の膜上にキャパシタ上部電極が形成されることにより、組み立てられたセルの
特性及び信頼性を高めることができる。
【００１４】 図１及び図２ａ〜２ｅを参照して、本発明により誘電体層を形成しアニールす
る方法を記載する。図１は、本発明の異なる窒化、パッシベーション、堆積及び
アニール処理を利用する単一プロセスを示す流れ図である。図２ａ〜図２ｅは、
本発明のプロセスを用いて、ＤＲＡＭセルのキャパシタを形成する本発明の実施
形態を示す。これらの特定の詳細は、本発明の実施形態を例示的に示すものであ
って、本発明を制限するものではないことを理解されたい。さらに、本発明の窒
化、パッシベーション、堆積及びアニールプロセスが、単一のプロセスで用いら
れる必要なく、さまざまな異なる集積回路を形成するために、個別または互い異
なる組み合わせをして用いられてもよいことを理解されたい。
【００１５】 図３ａ及び図３ｂには、本発明のアニール及び／またはパッシベーションステ
ップに活性原子種を供給するために用いられる装置３００の一例が示されている
。活性原子種を供給するために使用可能な市販されている装置の一例は、アプラ
イドマテリアルズ社（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）のＣｅｎｔｕｒａ
Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓｔｒｉｐ Ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ Ｐｌｕｓ（ＡＳＰ
）チャンバである。装置３００は、基板をパッシベーションまたはアニールする
ために配置するプロセスチャンバ３５０に、活性原子種を生成供給するリモート
プラズマ発生器３０１を含む。リモートプラズマ発生器３０１は、マイクロ波源
でマイクロ波を生成するマグネトロン３０２を含む。マグネトロン３０２は、１
０，０００ワットまでの電力で、２．５Ｇｈｚのマイクロ波エネルギーを発生で
きるものが好ましい。必要な電力量は、アニールチャンバ３５０のサイズによる
（比例する）ことに留意されたい。３００ｍｍのウエハを処理するために用いる
アニールチャンバでは、１０，０００ワットの電力は十分なものである。マイク
ロ波源を用いて装置３００にプラズマを発生させるが、高周波（ＲＦ）などの他
のエネルギー源が用いられてもよい。
【００１６】 マグネトロン３０２は、インピーダンス整合用に設けられたアイソレータダミ
ー負荷に結合される。ダミー負荷は反射電力を吸収するため、反射電力はマグネ
トロンヘッドに進まない。マイクロ波エネルギーを自動調節器３０８に伝送する
導波管３０６によりアイソレータダミー負荷３０４が結合される。自動調節器３
０８は、インピーダンス整合ヘッドと別の検出モジュールとからなり、３つのス
テップモータで駆動されるインピーダンス整合スタブを用いて、電源に向かうマ
イクロ波エネルギーの反射電力を低減する。自動調節器３０８は、マイクロ波エ
ネルギーをマイクロ波アプリケータのキャビティ（またはチャンバ）３１０の中
心に集束させることにより、アプリケータのキャビティ３１０内に供給されるア
ニールガスでエネルギーが吸収される。自動調節器が好ましいが、手動の調節器
が用いられてもよい。
【００１７】 アプリケータ３１０は、マグネトロン３０２から受けたマイクロ波エネルギー
を用いて、アプリケータ３１０内に配置された石英プラズマ管を通して流しなが
ら、アニールガスからプラズマを作り出す。活性原子種を生成するために用いら
れるＯ２、Ｎ２Ｏ及びＮ２に限定されるものではないが、このようなアニールガ
スのタンクなどの供給源３１２が、マイクロ波アプリケータ３１０に結合される
。さらに、アルゴン（Ａｒ）やヘリウム（Ｈｅ）などの不活性ガス源も、アプリ
ケータ３１０に結合されてよい。予熱水銀ランプを用いて、紫外線をプラズマ管
内に放射して、プロセスガスを部分的にイオン化することにより、マイクロ波エ
ネルギーがプラズマを点火しやすくしてもよい。
【００１８】 マグネトロン３０２からのマイクロ波エネルギーは、アニールガスを主に３つ
の成分からなるプラズマガスに変換する。すなわち、イオン化または荷電原子（
ラジカル）、活性（反応性）原子種及び非解離アニールガスである。例えば、Ｏ 2 がアニールガスである場合、マイクロ波エネルギーはＯ2ガスを酸素ラジカル、
反応性酸素原子に解離するが、アニールガスにはＯ2分子として残るものがある
。Ｎ2がアニールガスである場合、マイクロ波はＮ2ガスを窒素ラジカル、反応性
窒素原子に解離するが、アニールガスにはＮ2分子として残るものがある。反応
性酸素原子や反応性窒素原子などの反応性原子種は、荷電またはイオン化されな
いが、高エネルギー原子である。反応性原子種が高エネルギー化されるため、高
反応性状態にあることから、誘電体膜と容易に反応を起こして、その中の空格子
点を充填するか、または膜や基板にパッシベーションを施す。原子種がアニール
チャンバ３５０に入ると高エネルギー化されるため、アニールガスを活性化させ
るために、チャンバ３５０において温度を高くする必要がない。
【００１９】 アプリケータ３１０は、チャンバ３５０の蓋にボルト締めされる。濃縮された
プラズマ混合物が、導管３１４を介してチャンバ３５０へと下流に流れる。プラ
ズマが導管３１４を流れるにつれ、イオン化された原子は、チャンバ３５０に到
達する前に電気的に中立になり、高反応性原子種になる。したがって、電気的に
中立で高反応性の原子のみがチャンバ３５０内に流入する。この時点でプロセス
ガスは高反応性であるが、混合物は、基板や基板に形成されたトランジスタなど
の電気素子に電気的にダメージを与えるものではない。活性原子種は、アニール
する基板を配置しているチャンバ３５０とは異なる位置または離れた位置にある
場所（チャンバ３１０）で生成されるため、活性原子種は、「遠隔位置で生成し
た」ものであると言われる。
【００２０】 図３ｂに示されているように、装置３００のチャンバ３５０は、チャンバ３５
０において上向きに配置されたウエハまたは基板３５１を支持するためのウエハ
支持体３５２を含む。ウエハ支持体３５２は、アルミニウムチャック３５４を含
むものであってよい。チャンバ３５０は、複数個（１４個）の石英タングステン
ハロゲンランプ３５８からの赤外線が通過して伝送される石英窓３５６を含む。
処理中、プロセスチャンバのすぐ下に取り付けたランプは、チャックを放射状に
加熱し、熱伝導によりチャックがウエハを加熱する。閉ループの温度制御システ
ムが、チャックに取り付けた熱電対を用いて基板またはウエハの温度を感知する
。温度制御システムは、ランプ３５８の強度を変化させてウエハの温度を調節す
る。ランプは、ウエハを加熱するための熱源として使用されることが好ましいが
、抵抗加熱器などの他の加熱源が用いられてもよい。ポンプなどの真空源３６０
が、排気出口３６２に結合され、チャンバ圧力を制御して生成物によりガスを除
去する。ウエハのすぐ上方には、シャワヘッドまたはガス分配板３６４が取り付
けられる。シャワヘッド３６４は、複数の穴を有する３枚の石英板からなること
で、活性原子種がガス入口３６６を流れると、ウエハ全体にそれを均一に分配す
る。
【００２１】 本発明の一実施形態において、チャンバ３５０はまた、化学気相堆積（ＣＶＤ
）法により膜を堆積するために使用する堆積ガスを受けるように構成される。こ
のようにして、誘電体膜が、膜を堆積するために用いられるものと同じチャンバ
でアニールされてもよく、または誘電体膜が、堆積されながらアニールされても
よい。さらに、チャンバ３５０は、アプライドマテリアルズ社のＰｏｌｙ Ｃｅ
ｎｔｕｒａ単一ウエハ化学気相堆積リアクタまたはアプライドマテリアルズ社の
ハニカム状の熱源を有するＲＴＰ Ｃｅｎｔｕｒａなどのサーマルリアクタであ
ってよく、これらのリアクタはそれぞれ、リモートプラズマ発生器からの活性原
子種を受けるように構成されたものである。本発明の一実施形態において、装置
３００は、例えば、化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバ、負荷ロック及びロボット
アーム付き移送チャンバなどの他のチャンバを含むクラスタツールの一部である
。クラスタツールの形状で移送チャンバ周辺にさまざまなチャンバを構成するこ
とによって、酸素周囲に曝露されることなくクラスタツールのさまざまなチャン
バ間でウエハまたは基板を移送することができる。
【００２２】 本発明の窒化、パッシベーション、堆積及びアニールステップは、基板上で行
われる。本発明の目的から、基板は、本発明に従って誘電体膜が堆積されアニー
ルされる材料である。基板は、シリコン基板及びガリウムヒ素基板などの半導体
製品を製造するさいに使用される基板であってよく、パネルディスプレイを生産
するために用いられるガラス基板など、他の目的で使用される他の基板であって
もよい。
【００２３】 本発明の一実施形態において、基板は、図２ａに示す基板２００などのダイナ
ミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）セルを組み立てるさいに使用する基
板である。基板２００は、ドープ領域２０２を有する公知のシリコンエピタキシ
ャル基板２０１と、パターン化された層間誘電体２０４を含む。キャパシタ下部
電極２０６が、拡散領域２０２と接触させ、ＩＬＤ２０４を覆って形成される。
キャパシタ下部電極２０６は、例えば、シラン（ＳｉＨ４）及びＨ２からなる反
応ガスを利用して化学気相堆積（ＣＶＤ）法によりポリシリコン層をブランケッ
ト堆積し、次いで、ブランケット堆積された材料を公知のフォトリソグラフィ及
びエッチング技術を用いて電極内にパターニングする任意の公知の技術で形成可
能である。下部電極２０６がポリシリコン電極であれば、一般に、２〜５×１０ 20 ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の密度になるようにドープされる。また、下部電極２０６
は、半球状にグレイン化されたポリシリコン（ＨＳＧ）または「ラフポリ」電極
及び窒化チタン（ＴｉＮ）及びタングステン（Ｗ）電極などの金属電極に限定さ
れるものではないが、これらのようなキャパシタ電極の他のタイプのものであっ
てよい。さらなる他の例では、単結晶シリコン基板２０１を下部電極として作用
させてもよい。
【００２４】 流れ図１００のブロック１０２に示されているように、本発明の一実施形態に
おいて、第１のステップは、基板２００を窒化して、図２ａに示されているよう
に下部電極２０６上に１０〜２５Åの薄い窒化シリコンバリア層２０５を形成す
ることである。下部電極２０６の窒化は、下部電極２０６がシリコン電極である
場合が望ましい。窒化シリコン膜２０５は、下部電極２０６用の酸化防止バリア
層を形成する。このようにして、酸素は、ポリシリコン電極２０６の粒界を貫通
できず、キャパシタ誘電体の有効な誘電率が低下し、電極抵抗を増大する可能性
がある酸化物をそこに形成する。さらに、単結晶基板２０１を下部電極として作
用させる公知のキャパシタ構造において、基板２０１の窒化が望まれる。
【００２５】 アニールチャンバ３５０において遠隔位置で生成した反応性窒素原子に基板２
００を曝露することにより基板２００を窒化しながら、基板２００を７００〜９
００℃の温度まで加熱し、チャンバ３５０の圧力を０．５Ｔｏｒｒ〜２Ｔｏｒｒ
に維持することにより、薄い窒化シリコン層が形成可能である。反応性窒素原子
は、０．５〜２ＳＬＭのＮ２またはアンモニア（ＮＨ3）をキャビティ３１０内
に流入させ、１４００〜５０００ワットの電力をマグネトロン３０２に印加して
、キャビティ３１０にＮ2またはＮＨ3からプラズマを発生させることにより形成
可能である。窒化処理により形成されるシリコン窒化物は、ポリシリコン電極２
０６など、反応性窒素原子と反応できるシリコンがある場所のみに存在し、ＩＬ
Ｄ２０６など、反応するシリコンがない領域には存在しない。３０〜１２０秒間
遠隔位置で生成した反応性窒素原子で基板２００を窒化することにより、適切な
窒化シリコン層２０５が形成可能である。この替わりとして、ＬＰＣＶＤバッチ
タイプの炉での熱窒化処理などの他の公知の技術により、薄い窒化シリコン層２
０５が形成されてもよい。
【００２６】 次に、本発明の一実施形態において、流れ図１００のステップ１０４に示され
ているように、図２ｂに示されているように、遠隔位置で生成した反応性窒素原
子で基板がパッシベーションされて、窒化シリコンバリア層２０５の欠陥を取り
除く。窒化シリコンバリア層２０５は、チャンバ３５０でチャック３５４上に基
板を配置して、３００〜５００℃の温度まで基板２００を加熱しながら、０．５
〜２ＳＬＭの流量でＮ2アニールガスがキャビティ３１０内に供給され、１４０
０〜１５００ワットの電力がマグネトロン３０２に与えられることによってパッ
シベーションされてよい。マグネトロン３０２からのマイクロ波は、Ｎ2プロセ
スガスからキャビティ３１０にプラズマを発生する。次いで、高反応性の電気的
に中立な窒素原子２０７が、導管３１４を通ってチャンバ３５０内に流入し、チ
ャンバ内で基板２００をパッシベーション２０９する。基板２００を活性窒素原
子２０７に曝露して、窒素原子でキャパシタ電極２０６を満たすことによって、
キャパシタ電極が引き続き酸化されないようにする。窒化シリコン層２０５は、
３０〜１２０秒間遠隔位置で生成した反応性窒素原子に基板２００を曝露するこ
とにより十分にパッシベーションされてよい。この替わりとして、窒化シリコン
バリア層２０５は、Ｎ2アニールガスの代わりとなるガス（３〜１０％Ｈ2及び９
７〜９０％Ｎ2）を作り置き換えてパッシベーションされてもよい。水素（Ｈ2）
を加えると、さらに欠陥を取り除きやすくなり、さらに汚染物質を除去しやすく
なる。
【００２７】 次に、ブロック１０６に示されているように、基板２００全体に誘電体膜が形
成される。本発明の一実施形態では、高誘電率の誘電体膜２０８が、図２ｃに示
されているように、基板２００のＩＬＤ２０４と下部電極２０６全体にブランケ
ット堆積される。本発明の一実施形態において、誘電体膜は、五酸化タンタル（
Ｔａ2Ｏ5）及び酸化チタン（ＴｉＯ2）に限定されるものではないが、これらの
ような遷移金属誘電体膜である。別の実施形態では、誘電体層２０８は、チタン
をドープした五酸化タンタル膜である。さらに、誘電体層２０８は、Ｔａ2Ｏ5／
ＴｉＯ2／Ｔａ2Ｏ5を積層した誘電体膜などの異なる誘電体膜スタックからなる
複合誘電体膜であってもよい。さらに、誘電体層２０８は、チタン酸バリウムス
トロンチウム（ＢＳＴ）及びチタン酸鉛ジルコニウム（ＰＺＴ）などの圧電誘電
体や強誘電体であってもよい。
【００２８】 本発明の他の実施形態では、誘電体層２０８は、二酸化シリコン及びシリコン
オキシナイトライドなどのシリコン酸化物誘電体、及び公知のＯＮＯ及びＮＯな
どのシリコン酸化物とシリコン窒化物膜からなる複合誘電体スタック、及び窒化
酸化物であってよい。このような酸化物の形成は、公知のものであり、ゲート誘
電体層及びキャパシタ誘電体を形成するさいに用いられてよい。例えば、ＴＥＯ
Ｓなどのシリコン源及びＯ2などの酸素源を利用する化学気相堆積法を用いて、
低温二酸化シリコン膜が形成されてもよい。
【００２９】 誘電体層２０８を基板２００に形成するために、アプライドマテリアルズ社の
ＣＶＤ単一ウエハリアクタのチャンバなどの熱処理チャンバ内に基板が配置され
てよい。この替わりとして、基板２０１は、堆積ガスを受けるように構成された
アニールチャンバ３５０内に配置されるか、または載置されてよい。次いで、基
板を所定の堆積温度まで加熱しながら、チャンバ内の圧力を所定の堆積圧力まで
下げる（低減させる）。次いで、堆積ガスはチャンバ内に供給され、誘電体層が
それから形成される。
【００３０】 熱化学気相堆積法により五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）誘電体膜をブランケット
堆積するために、ＴＡＥＴＯ［Ｔａ（ＯＣ2Ｈ5）5］及びＴＡＴ−ＤＭＡＥ［Ｔ
ａ（ＯＣ2Ｈ5）4（ＯＣＨＣＨ2Ｎ（ＣＨ3）2）に限定されるものではないが、こ
れらのようなタンタル源と、Ｏ2やＮ2Ｏなどの酸素源からなる堆積ガス混合物を
堆積チャンバ内に供給しながら、基板を３００〜５００℃の堆積温度まで加熱し
て、チャンバを０．５〜１０Ｔｏｒｒの堆積圧力で維持してもよい。堆積ガスを
加熱基板全体に流すと、金属有機Ｔａ含有前駆体が熱分解して、五酸化タンタル
膜を引き続き堆積する。一実施形態において、毎分１０〜５０ミリグラムの速度
でチャンバ内にＴＡＥＴＯまたはＴＡＴ−ＤＭＡＥを供給しながら、０．３〜１
．０ＳＬＭの速度でＯ2またはＮ2Ｏをチャンバ内に供給する。ＴＡＥＴＯ及びＴ
ＡＴ−ＤＭＡＥは、直接に液体を注入して供給されてもよいし、堆積チャンバに
入れる前にバブラで蒸発させてもよい。０．５〜２．０ＳＬＭの速度でＮ2、Ｈ2 及びＨ3などのキャリヤガスが用いられて、蒸発されたＴＡＥＴＯまたはＴＡＴ
−ＤＭＡＥ液を堆積チャンバ内に輸送してもよい。所望の厚みの誘電体膜５０８
が形成されるまで、堆積が続けられる。五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）誘電体膜の
厚みが５０〜２００Åとなれば、キャパシタ誘電体は適切なものとなる。
【００３１】 酸素ガスＯ2と異なり、酸化性物質（酸素源）として亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）を用
いると、堆積処理中に堆積した五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）誘電体膜の電気的特
性が高くなることが分かった。Ｏ2と異なり、Ｎ2Ｏを使用すると、漏れ電流を低
減し、さらに組み立てたキャパシタのキャパシタンスを高めることが分かった。
酸化性物質としてＮ2Ｏを含ませることで、成膜中に膜から炭素を除去しやすく
なり、これによって膜質が高められる。
【００３２】 本発明の一実施形態において、誘電体層２０８は、チタン（Ｔｉ）をドープし
た五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）膜である。チタンをドープした五酸化タンタル膜
は、ＴＩＰＴ（Ｃ12Ｈ26Ｏ4Ｔｉ）に限定されるものではないが、このようなチ
タン源をプロセスチャンバに与えながら、上述したような五酸化タンタル膜を形
成することにより、熱化学気相堆積法を用いて形成されてよい。イソプロピルア
ルコール（ＩＰＡ）などの適切な溶剤を用いて約５０％希釈したＴＩＰＩが、直
接液を注入するか、またはバブラとＮ２などのキャリヤガスを用いてプロセスチ
ャンバ内に供給されてよい。希釈されたＴＩＰＴが５〜２０ｍｇ／分の範囲の流
量で用いられて、５〜２０原子パーセントのチタンドーピング密度と２０〜４０
の誘電率を有する五酸化タンタル膜を形成してよい。正確なＴｉドーピング密度
は、チタン源の流量に対してタンタル源の流量を変化させることに制御可能であ
る。チタン原子をドープした五酸化タンタル膜は、ドープされていない五酸化タ
ンタル膜よりも誘電率が高くなることを理解されたい。
【００３３】 本発明の別の実施形態では、誘電体層２０８は、Ｔａ2Ｏ5／ＴｉＯ2／Ｔａ2Ｏ 5 スタックなどの異なる誘電体材料のスタックからなる複合誘電体層である。Ｔ
ａ2Ｏ5／ＴｉＯ2／Ｔａ2Ｏ5複合膜は、上述したように最初に五酸化タンタル膜
を堆積させて形成されてよい。２０〜５０Åの厚みをもつ五酸化タンタル膜を堆
積させた後、タンタル源の流れを停止させ、５〜２０ｍｇ／分の希釈流量で、Ｔ
ＩＰＴなどのタンタル源の流れと置き換える。２０〜５０Åの厚みをもつ酸化チ
タン膜を堆積させた後、チタン源をタンタル源と置き換えて堆積を続け、２０〜
５０Åの厚みをもつ第２の五酸化タンタル膜を形成する。２つの五酸化タンタル
（Ｔａ2Ｏ5）膜の間に誘電率が高い酸化チタン（ＴｉＯ2）を挟むことにより、
複合スタックの誘電率が、五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）からなる同質層そのもの
よりも高くなる。
【００３４】 次に、流れ図１００のブロック１０８に記載されているように、図２ｄに示さ
れているように、遠隔位置で生成した活性原子種２１１で誘電体膜２０８がアニ
ールされて、アニールされた誘電体層２１０を形成する。誘電体膜２０８は、リ
モートプラズマ発生器３０１に結合されたアニールチャンバ３５０内に基板は配
置することによってアニールされてよい。次いで、基板２００は、アニール温度
まで加熱され、アプリケータチャンバ３１０にアニールガスを解離させて生成さ
れた活性原子種２１１に曝露される。アニールチャンバ（基板を配置するチャン
バ）から離れた位置にあるチャンバに活性原子種を生成することにより、活性原
子種を形成するために使用される有害なプラズマに基板を曝露することなく、低
温でアニールを行うことができる。本発明のプロセス及び装置では、４００℃を
下回るアニール温度を用いることが可能となる。遠隔位置で生成した活性原子種
を用いて誘電体膜２０８をアニールすることにより、誘電体膜の堆積温度以下の
アニール温度を使用できる。
【００３５】 本発明の一実施形態において、誘電体膜２０８は遷移金属誘電体であり、遠隔
位置で解離するＯ2ガスで形成された反応性酸素原子でアニールされる。誘電体
層２０８は、２ＳＬＭのＯ2と１ＳＬＭのＮ2を有するアニールガスをチャンバ３
１０に供給し、５００〜１５００ワットの電力をマグネトロン３０２にかけて、
アニールガスからプラズマを点火させるマイクロ波を発生させることにより作ら
れた反応性酸素原子でチャンバ３５０においてアニールされてよい。この替わり
として、反応性酸素原子は、２ＳＬＭのＯ2と３ＳＬＭのアルゴン（Ａｒ）を有
するアニールガスをキャビティ３１０内に流入させて形成されてもよい。反応性
酸素原子がアニールチャンバ３５０内に供給されている間、基板２００は、約３
００℃の温度まで加熱され、チャンバ３５０は、約２Ｔｏｒｒのアニール圧力で
維持される。誘電体層２０８は、３０〜１２０秒間反応性酸素原子に基板２００
を曝露することにより十分にアニールされてよい。
【００３６】 アニールガスの流れに、Ｎ2またはアルゴン（Ａｒ）などの不活性ガスが含ま
れて、活性原子種が再び結合するのを防ぐようにすることが好ましい。活性原子
種（例えば、反応性酸素原子）がアプリケータキャビティ３１０からアニールチ
ャンバ３５０に進むにつれ、互いに衝突して再結合してＯ2分子になること留意
されたい。不活性ガスをアニールガスの混合物中に含ませることにより、不活性
ガスは解離しないため、再結合させずに活性原子種が衝突できる原子を与える。
さらに、活性原子種の再結合を防ぎやすくするために、キャビティ３１０とアニ
ールチャンバ３５０間の距離を可能な限り短く保つことが望ましい。
【００３７】 遷移金属誘電体膜２０８を反応性原子の酸素でアニールすると、誘電体膜２０
８中の酸素の空格子点を充填する（部位を満たす）ことで、膜の漏れを大幅に低
減する。さらに、遷移金属誘電体２０８をアニールすることにより、漏れに寄与
する可能性のある膜内の炭素（Ｃ）を除去する。タンタル源とチタン源、ＴＡＴ
−ＤＭＡＥ、ＴＡＥＴＯ及びＴＩＰＴは炭素含有化合部であるため、炭素は遷移
金属誘電体内に組み込まれる可能性がある。反応性酸素原子は、炭素と反応して
、後にチャンバから排気される二酸化炭素（ＣＯ2）上記を形成することにより
膜から炭素を除去する。
【００３８】 図４は、五酸化タンタル誘電体膜を遠隔位置で生成した反応性酸素原子に曝露
すると、堆積膜の質と電気特性が高められる様子を示す。グラフ４０２は、１０
０Åのアニールされていない五酸化タンタル誘電体膜を有するキャパシタの漏れ
電流が、さまざまな上部電極電圧で変化する様子を示す。グラフ４０４は、遠隔
位置で生成した反応性酸素原子でアニールした１００Åの五酸化タンタル誘電体
膜を有するキャパシタの漏れ電流が、さまざまな上部電極電圧で変化する様子を
示す。グラフ４０２から分かるように、アニールされていない五酸化タンタル誘
電体を利用するキャパシタは、＋／−１．５ボルトの電圧が上部電極にかけられ
る場合は約１×１０-1（ａｍｐ／ｃｍ2）の高い漏れ電流が生じ、０ボルトの電
圧が上部電極にかけられる場合は１×１０-6（ａｍｐ／ｃｍ2）の高い漏れ電流
が生じる。これに対して、五酸化タンタル誘電体が遠隔位置で生成した反応性酸
素原子に曝露されると、漏れ電流は、＋／−１．５ボルトの電圧が上部電極にか
けられる場合は１×１０-5（ａｍｐ／ｃｍ2）の比較的低い漏れ電流が生じ、０
ボルトの電圧が上部電極にかけられる場合は１×１０-9（ａｍｐ／ｃｍ2）より
も低い漏れ電流が生じる。図４から容易に分かるように、五酸化タンタル誘電体
膜を遠隔位置に生成した活性酸素原子に曝露することにより、膜の漏れ電流が飛
躍的に改善（低減）される。
【００３９】 本発明の一実施形態において、流れ図１００のブロック１０７に記載するよう
に、堆積ステップ１０６とアニールステップ１０８は、誘電体膜を堆積しながら
アニールさせるように同時に生じさせる。リモートプラズマ発生器源からリモー
トプラズマを受けるように結合され、さらに堆積ガス混合物を受けるように結合
された単一の堆積／アニールチャンバを同時に用いて、誘電体膜が堆積されアニ
ールされてよい。例えば、本発明の一実施形態では、ＴＡＴ−ＤＭＡＥまたはＴ
ＩＰＴなどの金属源、ＴＥＯＳなどのシリコン源及びＯ2またはＮ2などの酸素源
とからなる堆積ガス混合物が、共通のアニール／堆積チャンバ内に供給されなが
ら、基板を所望の堆積温度まで加熱し、チャンバを所望の堆積圧力で維持してよ
い。同時に、０．５〜２ＳＬＭの流量でリモートプラズマ発生器３００のアプリ
ケータキャビティチャンバ３１０内に、Ｏ2などのアニールガスが供給されてよ
い。次いで、反応性酸素原子がチャンバ３１０からアニール／堆積チャンバ内に
流れる。次いで、反応性酸素原子は、堆積ガス混合物から得られた金属またはシ
リコンと反応して、金属酸化物またはシリコン酸化物化合物をそれぞれ形成する
。本発明の一実施形態では、堆積／アニールチャンバへの唯一の酸素原子源は、
アプリケータ３１０からの反応性酸素原子である。
【００４０】 本発明の次のステップは、流れ図１００のブロック１１０に記載されているよ
うに、デバイス処理を完了させることである。例えば、図２ｅに示されているよ
うに、アニールされた誘電体層２１０全体にキャパシタ上部電極２１２が形成さ
れてよい。アニールされた誘電体膜２１０全体にポリシリコン膜やＴｉＮなどの
金属膜をブランケット堆積させた後、公知のフォトリソグラフィ及びエッチング
技術を用いて、電極膜と誘電体層をパターニングすることを含む任意の公知の技
術を用いて、上部電極２１２を形成してよい。
【００４１】 本発明の別の実施形態では、遠隔位置で生成した活性原子種を用いて、金属酸
化物半導体（ＭＯＳ）トランジスタを組み立ててもよい。図５ａに示されている
ように、任意のステップである第１のステップで、上述したように、遠隔位置で
生成した反応性窒素原子５０３で単結晶シリコン基板５０２を窒化する。遠隔位
置で生成した反応性窒素原子で基板５０２を窒化することにより、基板５０２上
に薄い窒化シリコン膜５０１が形成され、これにより、シリコン基板５０２と引
き続き堆積されるゲート誘電体層との間の界面性が高められる。次に、図５ａに
示されているように、窒化された基板５０２全体にゲート誘電体層５０４が形成
される。ゲート誘電体層５０４は、熱成長させた二酸化シリコン膜、ＣＶＤ法を
用いて堆積させた二酸化シリコン膜、または五酸化タンタルまたは酸化チタンも
しくはそれらを組み合わせたものなどの遷移金属膜であってよい。ゲート誘電体
５０４は、一般に、２０〜１００Åの厚みをもつ。次に、図５ｃに示されている
ように、誘電体膜５０４は、反応性酸素原子などの遠隔位置で生成した活性原子
種５０５でアニールされて、上述したようにアニールされた誘電体膜５０６を形
成する。ゲート誘電体膜をアニールすると、格子中の空格子点が充填され、一般
に膜質が高められる。アニール処理ステップは、ゲート誘電体を堆積させた後、
別のステップとして行うか、またはゲート誘電体の堆積と同時に行ってもよい。
アニールされたゲート誘電体５０６を形成した後、ポリシリコンまたは金属もし
くはそれらの組み合わせなどのゲート電極材料が、アニールされたゲーツ誘電体
５０６全体にブランケット堆積され、図５ｄに示されているように、耕地のフォ
トリソグラフィ及びエッチング技術を用いてゲート電極５０８内にパターン化さ
れてよい。次いで、ＭＯＳデバイスの組み立てを完全なものにするために、一対
のソース／ドレイン領域５１０が、公知のイオン打込みまたは固体源拡散技術を
用いて、ゲート電極５０８の両側に形成されてよい。
【００４２】 遠隔位置で生成した活性原子種で誘電体膜を形成及び／またはアニールするた
めの新規な方法及び装置を記載してきた。膜をアニール及び／または堆積させる
ために遠隔位置で生成した活性原子種を利用することによって、高品質・高誘電
率の膜を低温で形成することが可能となる。特定の装置と特定のプロセスに対し
て本発明を記載してきたが、記載した詳細は、限定するものではなく例示的なも
のであり、本発明の範囲は請求の範囲により規定されるべきものであることを理
解されたい。
【００４３】 以上、誘電体膜を低温でアニールする方法及び装置が記載された。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による誘電体層の形成プロセスを示す流れ図である。
【図２ａ】 層間誘電体と下部電極を含む基板の断面図である。
【図２ｂ】 図２ａの基板のパッシベーションを示す断面図である。
【図２ｃ】 図２ｂの基板上での誘電体膜の形成を示す断面図である。
【図２ｄ】 図２ｂの基板上でのアニールされた誘電体膜の形成を示す断面図である。
【図２ｅ】 図２ｄの基板上での上部電極の形成を示す断面図である。
【図３ａ】 本発明による誘電体層をアニールするために用いられてよい装置を示す図であ
る。
【図３ｂ】 図３ａの装置で使用されてよいチャンバを示す図である。
【図４】 アニールされていない五酸化タンタル誘電体層で形成されたキャパシタと、遠
隔位置で生成した活性原子種でアニールした五酸化タンタル誘電体層で形成され
たキャパシタの漏れ電流が、異なる電極電圧でどのように変化するかを示すグラ
フである。
【図５ａ】 活性原子種でパッシベーションを施された基板の断面図である。
【図５ｂ】 図５ａの基板上での誘電体膜の形成を示す断面図である。
【図５ｃ】 図５ａの基板上でのアニールされた誘電体の形成を示す断面図である。
【図５ｄ】 図５ｃの基板上でのゲート電極及びソース／ドレイン領域の形成を示す断面図
である。
【符号の説明】
２００…基板、２０２…ドープ領域、２０４…層間誘電体、２０６…キャパシ
タ下部電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 27/108 21/8242 (72)発明者 サヒン， タルガット アメリカ合衆国， カリフォルニア州， クパティノ， チャドウィック プレイス 11110 (72)発明者 ユルダール， ランダル， エス． アメリカ合衆国， カリフォルニア州， マウンテン ヴュー， オルモンド ウェ イ 1361 (72)発明者 ヴェラガ， アンキニーヅ アメリカ合衆国， フロリダ州， オーラ ンドー， ヘリテイジ ベイ サークル 8802 (72)発明者 リュー， パトリシア アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サラトガ， ベルグローヴ サークル 18813 Ｆターム(参考） 4K030 AA11 AA14 AA24 BA01 BA17 BA42 BA44 BA58 CA04 DA08 FA03 JA10 LA01 LA15 5F038 AC05 AC15 AC16 AC18 DF05 EZ14 EZ17 EZ20 5F058 BA11 BC03 BF06 BF27 BF29 BH03 BH04 5F083 AD42 AD60 AD62 GA06 GA25 JA02 JA04 JA06 JA14 JA15 JA19 JA39 JA40 MA06 MA17 PR15 PR21 PR33

Claims (45)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板上に誘電体層を形成するステップと、 第１のチャンバに活性原子種を生成するステップと、 前記誘電体層を前記活性原子種に曝露しつつ、前記第１のチャンバとは別の位
    置にある第２のチャンバに基板を配置させて、前記誘電体層を前記活性原子種に
    曝露するステップと を備える誘電体層のアニール方法。
  2. 【請求項２】 前記活性原子種が、反応性酸素原子を含む請求項１に記載の
    方法。
  3. 【請求項３】 前記活性原子種が、反応性窒素原子種を含む請求項１に記載
    の方法。
  4. 【請求項４】 前記誘電体層が、金属酸化物を含む請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記誘電体層が、遷移金属誘電体を含む請求項１に記載の方
    法。
  6. 【請求項６】 前記誘電体層が、五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）を含む請求項
    ５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記誘電体層が、４００℃よりも低い温度まで加熱されつつ
    、前記活性原子種に曝露される請求項１に記載の方法。
  8. 【請求項８】 第１のチャンバに活性原子種を生成するステップと、 第２のチャンバにおいて化学気相堆積法により基板に誘電体層を堆積させ、前
    記誘電体層を堆積している間に、前記活性原子種を前記第２のチャンバ内に供給
    するステップとを備える誘電体層の形成方法。
  9. 【請求項９】 前記活性原子種が、酸素ラジカルを含む請求項８に記載の方
    法。
  10. 【請求項１０】 前記誘電体層が、金属酸化物誘電体を含む請求項８に記載
    の方法。
  11. 【請求項１１】 前記誘電体層が、遷移金属誘電体を含む請求項８に記載の
    方法。
  12. 【請求項１２】 前記誘電体層が、五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）を含む請求
    項１１に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記誘電体層が、シリコン酸化物を含む請求項８に記載の
    方法。
  14. 【請求項１４】 堆積された酸化物が上部に形成された基板を第１のチャン
    バに配置するステップと、 第２のチャンバに反応性酸化原子を生成するステップと、 前記第２のチャンバから前記第１のチャンバ内に前記反応性酸素原子を輸送し
    、前記堆積された酸化物を前記反応性酸素原子に曝露するステップとを備える堆
    積された酸化物のアニール方法。
  15. 【請求項１５】 前記堆積された酸化物が、４００℃よりも低い温度まで前
    記基板を加熱しながら、前記反応性酸素原子に曝露される請求項１４に記載の方
    法。
  16. 【請求項１６】 前記第２のチャンバが、リモートプラズマ発生器のマイク
    ロ波アプリケータキャビティである請求項１４に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記反応性酸素原子が、Ｏ2分子からプラズマを発生させ
    ることにより形成される請求項１４に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記反応性酸素原子が、Ｎ2Ｏ分子からプラズマを発生さ
    せることにより形成される請求項１４に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記反応性酸素原子が、マイクロ波を利用してＯ2分子か
    らプラズマを発生させることにより形成される請求項１４に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記堆積された酸化物が、シリコン酸化物である請求項１
    ４に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記堆積された酸化物が、金属酸化物である請求項１４に
    記載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記堆積された金属酸化物が、遷移金属酸化物である請求
    項２１に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 前記遷移金属酸化物が、五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）であ
    る請求項２２に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 下部電極を形成するステップと、 堆積チャンバにおいて前記下部電極上に遷移金属誘電体を堆積させるステップ
    と、 リモートプラズマ発生チャンバのマイクロ波アプリケータキャビティにある酸
    素含有ガスからプラズマを形成することにより、反応性酸素原子を生成するステ
    ップと、 前記マイクロ波アプリケータキャビティとは別の位置にあるチャンバで、前記
    遷移金属誘電体を前記反応性酸素原子に曝露して前記遷移金属誘電体をアニール
    するステップと、 前記反応性酸素原子に曝露した遷移金属誘電体上に上部電極を形成するステッ
    プとを備えるキャパシタの形成方法。
  25. 【請求項２５】 前記遷移金属誘電体が、ＴＡＥＴＯを含むソースガスを利
    用して化学気相堆積法により堆積させた五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）である請求
    項２４に記載の方法。
  26. 【請求項２６】 前記遷移金属誘電体が、ＴＡＴ−ＤＭＡＥを含むソースガ
    スを利用して化学気相堆積法により形成された五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）であ
    る請求項２４に記載の方法。
  27. 【請求項２７】 前記五酸化タンタル誘電体層が、Ｏ2を含むソースガスを
    利用して形成される請求項２５に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 前記遷移金属誘電体層が、３００〜５００℃の温度で堆積
    される請求項２４に記載の方法。
  29. 【請求項２９】 前記遷移金属誘電体が、Ｎ2Ｏを含むソースガスで形成さ
    れる請求項２４に記載の方法。
  30. 【請求項３０】 前記遷移金属誘電体が、堆積チャンバにおいてアニールさ
    れる請求項２４に記載の方法。
  31. 【請求項３１】 前記遷移金属誘電体膜が、４００℃よりも低い温度でアニ
    ールされる請求項２４に記載の方法。
  32. 【請求項３２】 前記遷移金属誘電体が、前記遷移金属誘電体を堆積させた
    堆積チャンバとは異なるチャンバでアニールされる請求項２４に記載の方法。
  33. 【請求項３３】 堆積チャンバに基板を配置するステップと、 前記基板を堆積温度まで加熱するステップと、 前記チャンバ内に金属源を供給するステップと、 前記金属源を熱分解して金属原子を与えるステップと、 第２のチャンバに反応性酸素原子を生成するステップと、 前記反応性酸素原子を前記堆積チャンバ内に供給するステップと、 前記金属原子と前記反応性酸素原子とを組み合わせて、前記基板上に誘電体膜
    を形成するステップとを備える誘電体膜の形成方法。
  34. 【請求項３４】 前記誘電体膜の前記形成ステップ中、前記反応性酸素原子
    以外の酸素源が前記堆積チャンバ内に供給されない請求項３３に記載の方法。
  35. 【請求項３５】 前記反応性酸素原子が、酸素ガス（Ｏ2）にマイクロ波を
    かけて形成されたプラズマから形成される請求項３３に記載の方法。
  36. 【請求項３６】 前記反応性酸素原子が、Ｎ2Ｏ分子にマイクロ波をかけて
    形成されたプラズマから形成される請求項３３に記載の方法。
  37. 【請求項３７】 窒化シリコン層が上部に形成された基板を第１のチャンバ
    に配置するステップと、 第２のチャンバに反応性窒素原子を生成するステップと、 前記第２のチャンバから前記第１のチャンバ内に前記反応性窒素原子を輸送し
    、前記窒化シリコン膜を前記反応性酸素原子に曝露するステップとを備える窒化
    シリコン膜のパッシベーション方法。
  38. 【請求項３８】 前記反応性窒素原子が、Ｎ2を含むアニールガスから形成
    される請求項３７に記載の方法。
  39. 【請求項３９】 前記反応性窒素原子が、Ｎ2及びＨ2を含むアニールガスか
    ら形成される請求項３８に記載の方法。
  40. 【請求項４０】 シリコン表面を有する基板を第１のチャンバに配置するス
    テップと、 第２のチャンバに活性窒素原子を生成するステップと、 前記第２のチャンバから前記第１のチャンバ内に前記反応性窒素原子を輸送し
    、前記シリコン表面と前記反応性窒素原子とを反応させて、前記基板上に窒化シ
    リコン膜を形成するステップとを備える基板上に窒化シリコン膜を形成する方法
    。
  41. 【請求項４１】 前記反応性窒素原子が、Ｎ2を含むアニールされたガスか
    ら形成される請求項４０に記載の方法。
  42. 【請求項４２】 前記反応性窒素原子が、アンモニア（ＮＨ3）を含むアニ
    ールされたガスから形成される請求項４０に記載の方法。
  43. 【請求項４３】 堆積チャンバに基板を配置するステップと、 金属有機タンタル含有前駆体を前記チャンバ内に供給するステップと、 亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）を前記チャンバ内に供給するステップと、 前記チャンバにおいて前記金属有機タンタル含有前駆体を熱分解してタンタル
    原子を与えるステップと、 前記タンタル原子と前記亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）とを反応させて、前記基板上に
    五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）誘電体膜を形成するステップとを備える五酸化タン
    タル誘電体膜の形成方法。
  44. 【請求項４４】 前記金属有機タンタル前駆体と前記亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）
    を前記チャンバに供給しながら、３００〜５００℃の温度まで前記基板を加熱す
    るステップをさらに備える請求項４３に記載の方法。
  45. 【請求項４５】 前記金属有機タンタル含有前駆体が、ＴＡＴ−ＤＭＡＥ及
    びＴＡＥＴＯからなる群から選択される請求項４３に記載の方法。
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