JP2003273102A - Methods for forming metal oxide film and manufacturing capacitative element and semiconductor device - Google Patents

Methods for forming metal oxide film and manufacturing capacitative element and semiconductor device

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain good leakage current characteristics for a capacitative element by avoiding oxygen deficiency in a metal oxide film formed as a dielectric film, and effectively separating organic components from a film-forming liquid material. <P>SOLUTION: H<SB>2</SB>O is positively produced in a process of forming the metal oxide film on a film-forming face. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、金属酸化膜の製造
方法と、金属酸化膜を誘電体膜として用いる容量素子の
製造方法と、金属酸化膜を設ける半導体装置の製造方法
に係わる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a metal oxide film, a method for producing a capacitive element using a metal oxide film as a dielectric film, and a method for producing a semiconductor device having a metal oxide film.

【0002】[0002]

【従来の技術】DRAM(Dynamic Random Access Memo
ry)を始めとする各種LSIの容量素子用の誘電体膜と
して、従来から窒化シリコン膜(Si3 4 )、或いは
酸化シリコン(SiO2 )が用いられている。近年半導
体装置の高集積化に伴い、容量素子が半導体装置内で占
める面積も減少しつつある。
2. Description of the Related Art DRAM (Dynamic Random Access Memo)
A silicon nitride film (Si 3 N 4 ) or silicon oxide (SiO 2 ) has been conventionally used as a dielectric film for a capacitive element of various LSIs including ry). In recent years, with the high integration of semiconductor devices, the area occupied by the capacitive element in the semiconductor device is also decreasing.

【0003】その一方で、耐絶縁性や、メモリとしての
信頼性を維持するためには、容量値はむしろ増大するこ
とが求められている。容量素子の占有面積を制限しつつ
容量値を確保するためには、容量素子を形成する誘電体
膜としてより高い誘電特性をもつ材料を使用することが
有効である。このような高誘電体膜として、近年酸化タ
ンタル(Ta2 5 )薄膜の開発が進んでいる。
On the other hand, in order to maintain the insulation resistance and the reliability as a memory, it is required that the capacitance value be rather increased. In order to secure the capacitance value while limiting the occupied area of the capacitive element, it is effective to use a material having higher dielectric properties as the dielectric film forming the capacitive element. As such a high dielectric film, a tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) thin film has been developed in recent years.

【0004】各材料の比誘電率を以下に示す。 SiO2 : 3.9 Si3 4 : 7 Ta2 5 :25The relative permittivity of each material is shown below. SiO 2: 3.9 Si 3 N 4 : 7 Ta 2 O 5: 25

【0005】このような高い比誘電率を有する酸化タン
タル薄膜の製造方法として、スパッタリング法やCVD
(化学的気相成長)法、ゾル・ゲル法などが開発されて
いるが、近年では特にMOCVD(有機金属化学的気相
成長)法が利用されている。
As a method of manufacturing such a tantalum oxide thin film having a high relative dielectric constant, a sputtering method or a CVD method is used.
(Chemical vapor deposition) method, sol-gel method and the like have been developed, but in recent years, especially MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method has been used.

【0006】このMOCVD法を行うためのCVD装置
は、成膜材料として有機金属化合物又はそれを溶剤に溶
かした液体などを使用している。このような、有機金属
化合物材料やこれを溶剤に溶かした液体を包括して、以
下液体材料と記す。液体材料としては、例えば、最も一
般的に使用されているペンタエトキシタンタル(PE
T;Ta(OC2H5)5) などがその一例である。
A CVD apparatus for carrying out this MOCVD method uses an organic metal compound or a liquid obtained by dissolving it in a solvent as a film forming material. Such an organometallic compound material and a liquid obtained by dissolving it in a solvent are collectively referred to as a liquid material hereinafter. As the liquid material, for example, the most commonly used pentaethoxy tantalum (PE
T; Ta (OC 2 H 5 ) 5 ) is an example.

【0007】MOCVD法によって酸化タンタル薄膜を
形成する場合、被処理基板を挿入した反応室に、ペンタ
エトキシタンタルと、酸素供給源として酸素等のガスを
同時に反応室に導入し、混合ガスにて薄膜形成を行って
いる。
When forming a tantalum oxide thin film by the MOCVD method, pentaethoxytantalum and a gas such as oxygen as an oxygen supply source are simultaneously introduced into the reaction chamber into which the substrate to be processed is inserted, and the thin film is formed by a mixed gas. Forming.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】比誘電率が大きい酸化
タンタル薄膜を誘電体膜に使用した容量素子では、その
高容量化が実現できる反面、リーク電流特性や絶縁耐圧
特性などの電気的特性が充分ではないという問題を抱え
ている。
A capacitance element using a tantalum oxide thin film having a large relative permittivity as a dielectric film can realize a high capacitance, but on the other hand, has electrical characteristics such as leakage current characteristics and dielectric strength characteristics. I have the problem of not being enough.

【0009】リーク電流特性や絶縁耐圧特性が充分でな
い理由の一つとして、有機金属化合物を成膜材料に使用
すると、炭素などの有機成分が薄膜中に残留する点が指
摘されている。
It has been pointed out that one of the reasons why the leak current characteristic and the dielectric strength characteristic are not sufficient is that when an organic metal compound is used as a film forming material, organic components such as carbon remain in the thin film.

【0010】またもう一つの要因として、一般に酸化タ
ンタル薄膜中の酸素(0)と、タンタル(Ta)の組成
比が、化学量論的な状態で形成することが困難で、酸素
が不足していることが挙げられている。
Another factor is that it is generally difficult to form the composition ratio of oxygen (0) and tantalum (Ta) in the tantalum oxide thin film in a stoichiometric state, and oxygen is insufficient. Are listed.

【0011】更に、酸化タンタル薄膜中に残留する有機
成分は、その後のLSI製造工程において、各種の熱処
理が行われる際に、酸化タンタル薄膜中の酸素を奪い、
例えばCOやCO2 の形で膜中から離脱してしまう。こ
の結果、酸化タンタル薄膜中の酸素が更に欠乏し、ます
ますリーク電流特性や絶縁耐圧特性の劣化が進行すると
いう欠点がある。
Further, the organic component remaining in the tantalum oxide thin film deprives oxygen in the tantalum oxide thin film when various heat treatments are performed in the subsequent LSI manufacturing process,
For example, they are released from the film in the form of CO or CO 2 . As a result, there is a drawback that oxygen in the tantalum oxide thin film is further deficient and the deterioration of leak current characteristics and dielectric strength characteristics further progresses.

【0012】よって、リーク電流特性や絶縁耐圧特性の
向上を目的として、一般に、酸化タンタル薄膜を形成し
た後に、膜質改善の為の酸化処理を行っている。例え
ば、酸素雰囲気での高温アニール処理、酸素プラズマ処
理、或いは紫外線照射したオゾン(O3 )ガスを含む雰
囲気でのアニール処理などの技術が知られている。
Therefore, in order to improve the leakage current characteristic and the withstand voltage characteristic, generally, after forming the tantalum oxide thin film, the oxidation treatment for improving the film quality is performed. For example, techniques such as high-temperature annealing treatment in an oxygen atmosphere, oxygen plasma treatment, or annealing treatment in an atmosphere containing ozone (O 3 ) gas irradiated with ultraviolet rays are known.

【0013】しかし、これらの酸化処理は、通常 500℃
以上の条件で酸化タンタル薄膜の膜質改善効果が発揮さ
れる。よって、Al材料を使用した配線形成工程以降に
容量素子を形成することが不可能となる。
However, these oxidation treatments are usually performed at 500 ° C.
Under the above conditions, the effect of improving the film quality of the tantalum oxide thin film is exhibited. Therefore, it becomes impossible to form the capacitive element after the wiring forming process using the Al material.

【0014】このように、容量素子形成の最高温度がこ
の酸化処理で規定される為、電気特性は改善されるもの
の、半導体製造工程における容量素子形成段階が制約さ
れるという問題が生じる。また、LSI製造工程の増加
による生産性の悪化や、専用設備を必要とすることなど
の負担を伴い、コスト高などを招く恐れもある。
As described above, since the maximum temperature for forming the capacitive element is defined by this oxidation treatment, although the electrical characteristics are improved, there is a problem that the step of forming the capacitive element in the semiconductor manufacturing process is restricted. Further, productivity may be deteriorated due to an increase in the number of LSI manufacturing steps, and a burden such as the need for dedicated equipment may be accompanied, which may lead to higher costs.

【0015】以上の問題を解決するために、容量素子と
して良好なリーク電流特性を得る為には、誘電体膜であ
る酸化タンタル薄膜を形成する過程で、有効に液体材料
中の有機成分を離脱することが求められる。
In order to solve the above problems, in order to obtain a good leak current characteristic as a capacitive element, the organic component in the liquid material is effectively released in the process of forming the tantalum oxide thin film which is the dielectric film. Required to do.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上述の問題を解決するた
めに、本発明においては、被成膜面上に、金属酸化膜を
形成する過程にあって、この金属酸化膜の成膜中に積極
的にH2 Oを生成する。
In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, in the process of forming a metal oxide film on the film formation surface, during the formation of the metal oxide film, H 2 O is positively generated.

【0017】また本発明は、上述の金属酸化膜を成膜す
る過程において、有機金属化合物材料と、酸素又は酸素
を含む化合物ガスと、水素又は水素を含む化合物ガスと
を含む混合ガスを用いて、H2 Oを生成する。
Further, the present invention uses a mixed gas containing an organometallic compound material, oxygen or a compound gas containing oxygen, and hydrogen or a compound gas containing hydrogen in the process of forming the above-mentioned metal oxide film. , H 2 O.

【0018】更にまた本発明は、上述の金属酸化膜の成
膜を、化学的気相成長法により行う。また本発明は、上
述の金属酸化膜の成膜を、プラズマ化学的気相成長法に
より行う。
Furthermore, in the present invention, the above-mentioned metal oxide film is formed by a chemical vapor deposition method. Further, according to the present invention, the above-mentioned metal oxide film is formed by a plasma chemical vapor deposition method.

【0019】更に本発明は、有機金属化合物材料にタン
タルを含む材料を用いて、金属酸化膜として酸化タンタ
ル膜を成膜する。また更に本発明は、有機金属化合物材
料として、ペンタエトキシタンタルを用いる。
Further, according to the present invention, a tantalum oxide film is formed as a metal oxide film by using a material containing tantalum as the organometallic compound material. Furthermore, in the present invention, pentaethoxytantalum is used as the organometallic compound material.

【0020】更に本発明は、金属酸化膜の成膜における
材料の酸素O2 と、有機金属化合物材料としてのペンタ
エトキシタンタルとの流量比を、モル流量比で10以上
50以下とする。
Further, according to the present invention, the flow rate ratio of oxygen O 2 as a material for forming a metal oxide film to pentaethoxy tantalum as an organometallic compound material is 10 to 50 in terms of molar flow rate.

【0021】また本発明は、上述の金属酸化膜の成膜後
に、金属酸化膜中の水分を離脱させる水分離脱処理を行
う。更に本発明は、この水分離脱処理として、金属酸化
膜成膜後に、成膜温度以上の温度で熱処理を行う。また
本発明は、水分離脱処理として、プラズマ照射を行う。
Further, according to the present invention, after the formation of the above-mentioned metal oxide film, a moisture removal treatment for removing moisture in the metal oxide film is performed. Further, in the present invention, as the moisture removal treatment, a heat treatment is performed at a temperature equal to or higher than the film formation temperature after the metal oxide film is formed. Further, in the present invention, plasma irradiation is performed as the moisture removal process.

【0022】更にまた本発明は、金属酸化膜の成膜と、
水分離脱処理とを、同一装置内で行う。また本発明は、
金属酸化膜の成膜にあたって、水分離脱処理が有効な膜
厚だけ成膜する工程と、水分離脱処理を行う工程とを繰
り返し行い、金属酸化膜の目的とする膜厚の成膜を行
う。
Furthermore, the present invention provides the formation of a metal oxide film,
The water removal process is performed in the same device. Further, the present invention is
When forming the metal oxide film, the step of forming a film having a thickness effective for the moisture removal treatment and the step of performing the water removal treatment are repeated to form the metal oxide film having a target thickness.

【0023】上述したように、本発明においては、金属
酸化膜の成膜にあたって、積極的にH2 Oを生成するも
のであり、このようにすることによって、成膜中に生成
されたH2 Oが分解して、良好な品質をもって金属酸化
膜を成膜することができる。
[0023] As described above, in the present invention, when forming the metal oxide film, which generates a positively H 2 O, by doing so, H 2 generated during the film formation O is decomposed to form a metal oxide film with good quality.

【0024】特に、その成膜にあたって有機金属化合物
材料と、酸素又は酸素を含む化合物ガスと、水素又は水
素を含む化合物ガスとを含む混合ガスを用いて、H2
を生成することによって、成膜された金属酸化膜中の有
機成分を効率良く離脱させることができ、金属酸化膜中
の酸素が不足することを回避して、良好な特性をもって
金属酸化膜を成膜することができる。
Particularly, in forming the film, a mixed gas containing an organometallic compound material, oxygen or a compound gas containing oxygen, and hydrogen or a compound gas containing hydrogen is used to generate H 2 O.
By generating the metal oxide film, the organic components in the formed metal oxide film can be efficiently released, the lack of oxygen in the metal oxide film can be avoided, and the metal oxide film can be formed with good characteristics. Can be membrane.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明するが、本発明は、以下の例に限
定されるものではなく、その他種々の材料構成を採り得
ることはいうまでもない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following examples, and various other material configurations can be adopted. Needless to say.

【0026】本実施の形態においては、容量素子を具備
する半導体装置の容量絶縁膜として、金属酸化膜の特に
酸化タンタル膜を成膜する場合に本発明を適用した例
で、成膜方法として、プラズマCVD法により成膜を行
った例を示す。
In the present embodiment, the present invention is applied to the case where a metal oxide film, particularly a tantalum oxide film, is formed as a capacitive insulating film of a semiconductor device having a capacitive element. An example of forming a film by the plasma CVD method is shown.

【0027】本例においては、半導体装置の容量絶縁膜
として、金属酸化膜を成膜する場合を示し、特に酸化タ
ンタル膜を設ける構成とし、この酸化タンタル膜を含ん
で各層をプラズマCVD法により成膜した。
In this example, a metal oxide film is formed as a capacitive insulating film of a semiconductor device. In particular, a tantalum oxide film is provided and each layer including the tantalum oxide film is formed by plasma CVD. Filmed

【0028】図1は、プラズマCVD装置1の一例の構
成を示し、この場合においては、ヘリコン波プラズマソ
ースを用いた例を示す。このプラズマCVD装置1は、
ヘリコン波プラズマ発生源2と、そのプラズマ生成がな
される石英等から成るベルジャー3に連通する反応容器
4を有して成る。
FIG. 1 shows an example of the structure of the plasma CVD apparatus 1, and in this case, an example using a helicon wave plasma source is shown. This plasma CVD apparatus 1 is
It has a helicon wave plasma generation source 2 and a reaction vessel 4 communicating with a bell jar 3 made of quartz or the like for generating the plasma.

【0029】反応容器4内には、半導体ウェファ等の、
被成膜面を有する基板5が載置されて、この基板5を所
要の温度に加熱するヒータが設けられたサセプタ6が配
置される。反応容器4には、プロセスガスを導入するガ
ス導入口7が設けられ、排気口8から、排気手段(図示
せず)によって排気され、反応容器4内が、圧力調整器
(図示せず)によって所望の真空度に調整されるように
なされる。
Inside the reaction vessel 4, such as a semiconductor wafer,
A substrate 5 having a film formation surface is placed, and a susceptor 6 provided with a heater for heating the substrate 5 to a required temperature is arranged. The reaction vessel 4 is provided with a gas introduction port 7 for introducing a process gas, and is exhausted from an exhaust port 8 by an exhaust means (not shown), and the inside of the reaction vessel 4 is exhausted by a pressure regulator (not shown). The degree of vacuum is adjusted to a desired degree.

【0030】プロセス発生源2は、ベルジャー3の外周
にヘリコンアンテナ9が配置され、このヘリコンアンテ
ナ9に、高周波(RF)発振器10から18.56MH
zのRFパワーが、インピーダンス整合手段11を介し
て印加される。
In the process source 2, a helicon antenna 9 is arranged around the bell jar 3, and the helicon antenna 9 has a radio frequency (RF) oscillator 10 to 18.56 MH.
RF power of z is applied through the impedance matching means 11.

【0031】また、ベルジャー3の近傍に内側コイル1
2Aと外側コイル12Bとが巻回される。これらコイル
12A及び12Bには、互いに向きが異なる直流(D
C)がそれぞれDC電源13A及び13Bから電流制御
手段14A及び14Bを通じて供給され、それぞれ磁場
を形成し、この電流値及びこれら比率を調整することで
ベルジャー3内で発生したプラズマをヘリコン波伝搬に
よって引き出すと共に、反応容器4の側面に設置された
永久磁石或いは電磁石による磁場発生手段15による磁
界との相互作用で基板5の近傍でのプラズマ均一性を調
整するようになされている。
Further, the inner coil 1 is provided near the bell jar 3.
2A and the outer coil 12B are wound. These coils 12A and 12B have direct current (D
C) are supplied from the DC power supplies 13A and 13B through the current control means 14A and 14B, respectively, to form magnetic fields, and the current values and their ratios are adjusted to draw out plasma generated in the bell jar 3 by helicon wave propagation. At the same time, the plasma uniformity in the vicinity of the substrate 5 is adjusted by the interaction with the magnetic field generated by the magnetic field generating means 15 which is a permanent magnet or an electromagnet installed on the side surface of the reaction container 4.

【0032】この構成によるプラズマCVD装置1によ
って、本例においては、供給するガス種を、有機金属化
合物材料とし、MOCVDによって金属酸化膜を成膜
し、特にペンタエトキシタンタル(以下PETと記す)
を用いてMOCVD法により酸化タンタル薄膜を、上述
のDRAMにおける容量素子の容量絶縁膜として形成し
た。
In the present embodiment, the plasma CVD apparatus 1 having this structure uses a gas species to be supplied as an organometallic compound material to form a metal oxide film by MOCVD, and in particular pentaethoxytantalum (hereinafter referred to as PET).
Was used to form a tantalum oxide thin film as a capacitive insulating film of the capacitive element in the DRAM described above by the MOCVD method.

【0033】図1においては省略したが、PETは、液
体材料容器内部で加圧用ガスで圧縮して押し出され、そ
の後液体流量計で所望の流量に制御し、更に所望の温度
に加熱された気化機に送られて、液体材料この場合PE
Tを気化し、更に輸送効率を高める為のガスと一緒に上
述の反応容器4にガス導入口7から導入される。加圧用
ガスと輸送用ガスには、一般に不活性ガスが使用される
が、条件としては液体材料PETと反応することなく、
或いは液体材料中に溶解することなく、言い換えれば液
体材料を劣化させないガスが選択される。また、このと
き気化した液体材料が再液化しないように気化機から反
応容器4までの輸送配管経路は全てテープヒーターなど
の加熱手段で加熱される。
Although not shown in FIG. 1, PET is vaporized by being compressed with a gas for pressurization inside the liquid material container and then extruded, then controlled to a desired flow rate by a liquid flow meter, and further heated to a desired temperature. Sent to the machine, liquid material in this case PE
It is introduced from the gas inlet 7 into the above-mentioned reaction vessel 4 together with a gas for vaporizing T and further improving the transportation efficiency. An inert gas is generally used as the pressurizing gas and the transporting gas, but the condition is that it does not react with the liquid material PET,
Alternatively, a gas is selected that does not dissolve in the liquid material, in other words, does not deteriorate the liquid material. In addition, at this time, all the transportation piping paths from the vaporizer to the reaction container 4 are heated by a heating means such as a tape heater so that the vaporized liquid material is not reliquefied.

【0034】ここで、PETの加水分解性に関して説明
する。図2は、PETの分子構造を示す。通常、酸素の
ように酸化源となる材料で有機成分を除去する反応は、
図3に示すように、酸素と炭素、或いは酸素と水素が反
応してCOやHO等を形成して離脱していく。
Here, the hydrolyzability of PET will be described. FIG. 2 shows the molecular structure of PET. Usually, the reaction of removing organic components with a material that becomes an oxidation source, such as oxygen,
As shown in FIG. 3, oxygen reacts with carbon, or oxygen reacts with hydrogen to form CO, HO, and the like, and they are released.

【0035】これに対し、H2 Oとの反応は、図4に示
すように、PETを構成するアルコキシル基の酸素と炭
素間の結合を切り、PETの酸素は水素で終端し、エチ
ル基は水酸基で終端する。この反応により、H2 Oを用
いることにより、即ち、積極的にH2 Oを生成してPE
Tから酸化タンタル薄膜を成膜することによって、PE
Tの有機成分を効率良く離脱させることができることが
わかる。
On the other hand, in the reaction with H 2 O, as shown in FIG. 4, the bond between oxygen and carbon of the alkoxyl group constituting PET is cut, the oxygen of PET is terminated by hydrogen, and the ethyl group is Terminate with a hydroxyl group. By this reaction, by using H 2 O, that is, by positively generating H 2 O, PE
By forming a tantalum oxide thin film from T, PE
It can be seen that the organic component of T can be efficiently released.

【0036】これに対し、CVD成膜材料として使用す
る他の液体材料の性質に関して説明すると、一般的に、
液体材料は、常温常圧でも液体状態にあり、空気に触れ
ると加水分解を起こすものが多く、その反応性は各材料
によって異なっている。
On the other hand, the properties of other liquid materials used as the CVD film forming material will be described below.
Many liquid materials are in a liquid state even at room temperature and atmospheric pressure, and many of them hydrolyze when they come into contact with air, and their reactivity varies depending on each material.

【0037】例えばCVDで酸化シリコン薄膜を形成す
る場合に、成膜材料として広く使用されているテトラエ
トキシシラン(TEOS;Si(OC2H5)4) は、加水分解が
遅い代表的な化合物である。
For example, when a silicon oxide thin film is formed by CVD, tetraethoxysilane (TEOS; Si (OC 2 H 5 ) 4 ) which is widely used as a film forming material is a typical compound whose hydrolysis is slow. is there.

【0038】しかしながら、上述したようにPETは非
常に反応性が高い化合物の代表として知られており、本
発明においては、このような性質を利用することによっ
て、良質な酸化タンタル薄膜を形成することができるも
のである。換言すれば、本発明は、PETが加水分解性
に富む材料であることに着目し、より良質な酸化タンタ
ル薄膜を成膜することができるようにしたものである。
However, as described above, PET is known as a representative of highly reactive compounds, and in the present invention, it is possible to form a high-quality tantalum oxide thin film by utilizing such properties. Is something that can be done. In other words, the present invention focuses on the fact that PET is a material that is highly hydrolyzable, and is able to form a better quality tantalum oxide thin film.

【0039】本発明者等は、金属酸化膜の成膜に先立っ
て、上述のプラズマCVD装置によって、PETと酸素
との混合ガスにて酸化タンタル薄膜を成膜する際のガス
流量比を変化させて、成膜された酸化タンタル薄膜の電
流リーク特性、この場合耐圧の依存性を調べた。
Prior to the formation of the metal oxide film, the present inventors changed the gas flow rate ratio at the time of forming the tantalum oxide thin film with the mixed gas of PET and oxygen by the above-mentioned plasma CVD apparatus. Then, the current leakage characteristic of the deposited tantalum oxide thin film, in this case, the withstand voltage dependency was examined.

【0040】この例においては、容量素子の容量絶縁膜
として酸化タンタル薄膜を成膜し、電極層にDC成分の
電圧(V)を印加し、リーク電流密度(I)を測定し
た。
In this example, a tantalum oxide thin film was formed as a capacitive insulating film of a capacitive element, a DC component voltage (V) was applied to the electrode layer, and a leak current density (I) was measured.

【0041】リーク電流密度は、印加電圧の変化に対
し、ある一定値まで増加しない領域が有り、その後いわ
ゆるPool-Frenkel電流の領域に入る。この直前の電圧
が、LSIを安定に使用できる領域であることから、こ
の測定の耐圧は、Pool-Frenkel電流が流れる前の電圧と
定義した。この結果を図5に示す。
There is a region where the leak current density does not increase to a certain value with respect to a change in the applied voltage, and then enters the region of so-called Pool-Frenkel current. Since the voltage immediately before this is a region in which the LSI can be stably used, the breakdown voltage of this measurement is defined as the voltage before the Pool-Frenkel current flows. The result is shown in FIG.

【0042】図5からわかるように、酸素O2 ガスとP
ETガスとの流量比が下がるとリーク電流の耐圧が向上
する傾向を示し、モル比[O2 /Ta(OC
2 5 5 ]で表すと、 [O2 /Ta(OC2 5 5 ]≦50 とするときに、優位性が現れることがわかる。
As can be seen from FIG. 5, oxygen O 2 gas and P
When the flow rate ratio with the ET gas decreases, the withstand voltage of the leakage current tends to improve, and the molar ratio [O 2 / Ta (OC
2 H 5 ) 5 ] shows that when [O 2 / Ta (OC 2 H 5 ) 5 ] ≦ 50, superiority appears.

【0043】また、成膜中に発生するパーティクルと、
モル比[O2 /Ta(OC2 5 5 ]との関係を測定
した。この結果を図6に示す。図6からわかるように、
モル流量比[O2 /Ta(OC2 5 5 ]を10未満
とするときは、パーティクルの発生量が増加し、良好な
成膜を行うことが難しいことがわかる。このため、上記
モル比は、 10≦[O2 /Ta(OC2 5 5 ] とすることによって、良好な成膜を行うことができるこ
とがわかる。
Further, particles generated during film formation,
Molar ratio [O2/ Ta (OC2HFive) Five] To measure the relationship with
did. The result is shown in FIG. As you can see from Figure 6,
Molar flow ratio [O2/ Ta (OC2HFive)Five] Less than 10
When, the amount of particles generated increases and
It turns out that it is difficult to form a film. Therefore, the above
The molar ratio is 10 ≦ [O2/ Ta (OC2HFive)Five] By doing so, good film formation can be performed.
I understand.

【0044】また、この酸化タンタル薄膜を分析した結
果、O2 ガスとPETガスとのモル流量比[O2 /Ta
(OC2 5 5 ]が小さい条件では、膜中に残存する
2Oが多量に含まれている事が分かった。その結果か
ら、反応中にPETに含まれる水素と同時に導入した酸
素が反応し、H2 Oを形成し、これにより加水分解が促
進した為、酸化タンタル薄膜中の有機成分が効率よく離
脱したと考えられる。
Further, as a result of analyzing this tantalum oxide thin film, the molar flow rate ratio [O 2 / Ta of O 2 gas and PET gas]
It was found that a large amount of H 2 O remaining in the film was contained under the condition that (OC 2 H 5 ) 5 ] was small. From the result, it was found that the oxygen introduced at the same time as hydrogen contained in PET reacted during the reaction to form H 2 O, which promoted the hydrolysis, so that the organic component in the tantalum oxide thin film was efficiently released. Conceivable.

【0045】以上より、プラズマCVD法において酸化
タンタル薄膜を形成する条件として、酸素とPETのモ
ル流量比[O2 /Ta(OC2 5 5 ]は10以上5
0以下とする場合に、良好な結果が得られる。
From the above, the molar flow ratio [O 2 / Ta (OC 2 H 5 ) 5 ] of oxygen and PET is 10 or more and 5 as a condition for forming the tantalum oxide thin film in the plasma CVD method.
Good results are obtained when the value is 0 or less.

【0046】酸化タンタル薄膜を成膜中に、積極的にH
2 Oを生成する反応は、PET中の水素と、導入した酸
素ガスとを反応させる以外に、例えばH2 +O2 や、H
2 2 を用いることによって促進させることができる。
During the formation of the tantalum oxide thin film, H
2The reaction that produces O is the hydrogen in PET and the introduced acid.
In addition to reacting with elementary gas, for example, H2+ O2Or H
2O 2Can be promoted by using.

【0047】このようにして形成した金属酸化膜を半導
体装置の容量素子の容量絶縁膜として用いた場合を図7
の略線的拡大断面図を参照して説明する。この例におい
ては、DRAMの容量素子に適用した場合を示す。
FIG. 7 shows a case where the metal oxide film thus formed is used as a capacitive insulating film of a capacitive element of a semiconductor device.
This will be described with reference to the schematic enlarged sectional view of FIG. In this example, the case of application to a capacitive element of DRAM is shown.

【0048】図7において、31はシリコン等より成る
例えばp型の基板で、この上に、選択酸化等によって、
トランジスタ領域以外に厚い素子分離領域32が形成さ
れ、この上に、上述の酸化タンタル薄膜より成る容量絶
縁膜33を介して容量素子を構成する例えば固定電位側
の電極層34が形成される。
In FIG. 7, reference numeral 31 denotes a p-type substrate made of silicon or the like, on which a p-type substrate is formed by selective oxidation.
A thick element isolation region 32 is formed in a region other than the transistor region, and an electrode layer 34 on the fixed potential side, for example, which constitutes a capacitive element is formed on the thick element isolation region 32 via the capacitive insulating film 33 made of the above-described tantalum oxide thin film.

【0049】35は酸化シリコン等より成る絶縁層、3
6はゲート絶縁膜を示し、ゲート電極37と、その両側
の不純物領域39によって、スイッチ用MOSトランジ
スタが構成される。38は例えばポリシリコンより成る
ワード線用の電極層を示す。40は厚い酸化シリコン等
より成る絶縁層で、Al等より成るビット線側の電極層
41が所定のパターンに形成される。42は保護膜を示
す。
Reference numeral 35 is an insulating layer made of silicon oxide or the like, 3
Reference numeral 6 denotes a gate insulating film, and the gate electrode 37 and the impurity regions 39 on both sides thereof form a switching MOS transistor. Reference numeral 38 indicates an electrode layer for word lines made of, for example, polysilicon. Reference numeral 40 is an insulating layer made of thick silicon oxide or the like, and an electrode layer 41 made of Al or the like on the bit line side is formed in a predetermined pattern. 42 indicates a protective film.

【0050】このような構成において、容量素子の容量
絶縁膜として上述の酸化タンタル薄膜を、プラズマCV
D法によって積極的にH2 Oを生成しながら成膜するこ
とによって、リーク電流特性や絶縁耐圧特性に優れた膜
を得ることができた。
In such a structure, the above-described tantalum oxide thin film is used as the capacitive insulating film of the capacitive element in the plasma CV.
By forming the film while positively generating H 2 O by the D method, it was possible to obtain a film having excellent leakage current characteristics and dielectric strength characteristics.

【0051】上述したように、本発明においては有機金
属材料から有機成分を効率よく除去して金属酸化膜を形
成する方法として、H2 Oを積極的に生成してその成膜
を行うことが有効であることを説明した。しかしなが
ら、その反面、成膜反応中にH 2 Oを形成することは、
この水分が膜中に残存しリーク電流特性を劣化させる可
能性があることが考えられる。この対策として、本発明
においては、上述の方法により金属酸化膜を成膜した
後、膜中に取り込まれる水分を離脱させることによて、
更に膜質の改善をはかることができる。
As described above, in the present invention, organic gold is used.
Efficiently removes organic components from metal materials to form metal oxide film
H method2O is positively generated to form the film
It has been explained that doing is effective. But Naga
On the other hand, during the film formation reaction, H 2Forming O
This moisture may remain in the film and deteriorate the leak current characteristics.
It is considered to have potential. As a countermeasure against this, the present invention
In, the metal oxide film was formed by the method described above.
After that, by removing the water taken in the membrane,
Further, the film quality can be improved.

【0052】その方法として、基板温度を100℃以上
に維持することで、残留水分の割合をかなり低下させる
ことができる。基板温度が高い程水分の残存割合は低下
するが、下部電極材料や他の素子への影響などから、上
限温度が自ずと制限される。例えば、下部電極やそれ以
外の配線などの用途で既にAlを形成している基板であ
れば、この上限温度は450℃、更に望ましくは400
℃とすることによって、Al配線等、また他の素子等へ
の影響を回避することができる。このような加熱による
水分離脱処理によって、酸化タンタル薄膜中の水分が残
留することによるリーク電流特性の劣化を回避すること
ができる。
As a method, by maintaining the substrate temperature at 100 ° C. or higher, the proportion of residual water can be considerably reduced. The higher the substrate temperature is, the lower the residual water content becomes, but the upper limit temperature is naturally limited due to the influence on the lower electrode material and other elements. For example, in the case of a substrate on which Al has already been formed for use as a lower electrode or other wiring, the upper limit temperature is 450 ° C., more preferably 400 ° C.
By setting the temperature to be ° C, it is possible to avoid the influence on the Al wiring and other elements. By such moisture removal treatment by heating, it is possible to avoid deterioration of leak current characteristics due to residual moisture in the tantalum oxide thin film.

【0053】更に、水分離脱処理としてプラズマ照射す
る場合においても、水分を活性化させるか、または基板
温度を上昇させて、効果的に膜中の残留水分の割合を低
下させることができる。
Further, even when plasma irradiation is performed as the moisture removal treatment, the moisture can be activated or the substrate temperature can be raised to effectively reduce the proportion of residual moisture in the film.

【0054】また、上述の水分離脱処理を効率良く行う
ために、金属酸化膜の成膜と、上述の水分離脱処理とを
交互に行って、目的とする金属酸化膜の膜厚まで成膜す
ることによって、金属酸化膜の膜厚に依存することな
く、残留水分の割合の低い膜質の良好な金属酸化膜を確
実に成膜することができる。
In addition, in order to efficiently perform the above moisture removal treatment, the formation of the metal oxide film and the above moisture removal treatment are alternately performed to form the target metal oxide film. As a result, a metal oxide film having a low residual water content and a good film quality can be reliably formed without depending on the film thickness of the metal oxide film.

【0055】尚、上述の実施の形態においては、PET
を成膜材料に用いて酸化タンタル薄膜を成膜する場合に
良好な膜質を得ることができる例を示したが、本発明
は、加水分解に富む液体材料を用いて金属酸化膜を成膜
する種々の場合に適用し得ることはいうまでもない。例
えば、有機金属材料としてPETの他、Ta(OC
35 、Ta(OC3 7 5 、Ta(OC4 9
5 、Ta(OC2 5 4 (OCHCH2 N(CH3
2 )等を用いることによって、特性の良好な金属酸化膜
を成膜することができる。
In the above embodiment, PET is used.
Although an example in which good film quality can be obtained when a tantalum oxide thin film is formed by using as a film forming material, the present invention forms a metal oxide film by using a liquid material rich in hydrolysis. It goes without saying that it can be applied to various cases. For example, as an organic metal material, in addition to PET, Ta (OC
H 3) 5, Ta (OC 3 H 7) 5, Ta (OC 4 H 9)
5 , Ta (OC 2 H 5 ) 4 (OCHCH 2 N (CH 3 )
By using 2 ) or the like, a metal oxide film having excellent characteristics can be formed.

【0056】[0056]

【発明の効果】上述したように、本発明においては、金
属酸化膜の成膜にあたって、積極的にH2 Oを生成する
ものであり、このようにすることによって、成膜中に生
成されたH2 Oが分解して、良好な品質をもって金属酸
化膜を成膜することができる。
As described above, according to the present invention, H 2 O is positively generated when the metal oxide film is formed. By doing so, the H 2 O is generated during the film formation. H 2 O is decomposed to form a metal oxide film with good quality.

【0057】特に、その成膜にあたって有機金属化合物
材料と、酸素又は酸素を含む化合物ガスと、水素又は水
素を含む化合物ガスとを含む混合ガスを用いて、積極的
にH 2 Oを生成することによって、成膜された金属酸化
膜中の有機成分を効率良く離脱させることができ、金属
酸化膜中の酸素が不足することを回避して、良好な特性
をもって金属酸化膜を成膜することができる。
In particular, in forming the film, an organometallic compound
Material, oxygen or oxygen-containing compound gas, hydrogen or water
Aggressive by using a mixed gas containing a compound gas containing element
To H 2Oxidation to form a film of metal oxide
The organic components in the film can be removed efficiently, and metal
Good characteristics by avoiding lack of oxygen in the oxide film
With this, a metal oxide film can be formed.

【0058】また酸化タンタル薄膜を成膜する際に、P
ETを用いてプラズマCVD法により成膜する場合に本
発明を適用することによって、膜中の酸素欠乏を低減化
し、且つ残留炭素などの不純物濃度を確実に低減化する
ことができ、容量素子の容量絶縁膜として酸化タンタル
薄膜を成膜する場合に適用することによって、リーク電
流特性を格段に改善することができ、容量素子の特性の
向上をはかり、ひいては容量素子を有する半導体装置を
良好な特性をもって製造することができる。
When the tantalum oxide thin film is formed, P
By applying the present invention when a film is formed by the plasma CVD method using ET, oxygen deficiency in the film can be reduced, and the concentration of impurities such as residual carbon can be surely reduced. By applying it when forming a tantalum oxide thin film as a capacitive insulating film, the leakage current characteristics can be significantly improved, the characteristics of the capacitive element can be improved, and a semiconductor device having a capacitive element can be provided with good characteristics. Can be manufactured.

【0059】更に、金属酸化膜を成膜した後、水分離脱
処理を施すことによって、膜中に残存する水分の割合を
確実に低減化し、よりリーク電流特性に優れた金属酸化
膜を成膜することができる。
Further, after the metal oxide film is formed, a moisture removal treatment is performed to surely reduce the proportion of water remaining in the film, and to form a metal oxide film having more excellent leak current characteristics. be able to.

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

【図1】プラズマ処理装置の一例の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an example of a plasma processing apparatus.

【図2】ペンタエトキシタンタル(PET)の分子構造
を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a molecular structure of pentaethoxytantalum (PET).

【図3】ペンタエトキシタンタル(PET)と酸素ガス
との反応の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a reaction between pentaethoxy tantalum (PET) and oxygen gas.

【図4】ペンタエトキシタンタル(PET)とH2 Oと
の反応の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a reaction between pentaethoxy tantalum (PET) and H 2 O.

【図5】O2 ガスとペンタエトキシタンタルガスとのモ
ル流量比に対するリーク電流の耐圧特性の関係を示す図
である。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship of a withstand voltage characteristic of leak current with respect to a molar flow rate ratio of O 2 gas and pentaethoxy tantalum gas.

【図6】O2 ガスとペンタエトキシタンタルガスのモル
流量比に対するパーティクル発生量の関係を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the amount of particles generated and the molar flow ratio of O 2 gas and pentaethoxytantalum gas.

【図7】半導体装置の一例の略線的拡大断面図である。FIG. 7 is a schematic enlarged cross-sectional view of an example of a semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 プラズマ処理装置、2 プラズマ発生源、3 ベル
ジャー、4 反応容器、5 基板、6 サセプター、7
ガス導入口、8 排気口、9 ヘリコンアンテナ、1
0 高周波発信器、11 インピーダンス整合手段、1
2A 内側コイル、12B 外側コイル、13A DC
電源、13B DC電源、14A 電流制御手段、14
B 電流制御手段、15 磁場発生手段、31 基板、
32 素子分離領域、33 容量絶縁膜、34 電極
層、35 絶縁層、36 ゲート絶縁膜、37 ゲート
電極、38 電極層、39 不純物領域、40 絶縁
層、41 電極層、42 保護膜
1 plasma processing apparatus, 2 plasma source, 3 bell jar, 4 reaction vessel, 5 substrate, 6 susceptor, 7
Gas inlet, 8 exhaust, 9 helicon antenna, 1
0 high frequency oscillator, 11 impedance matching means, 1
2A inner coil, 12B outer coil, 13A DC
Power supply, 13B DC power supply, 14A current control means, 14
B current control means, 15 magnetic field generation means, 31 substrate,
32 element isolation region, 33 capacitance insulating film, 34 electrode layer, 35 insulating layer, 36 gate insulating film, 37 gate electrode, 38 electrode layer, 39 impurity region, 40 insulating layer, 41 electrode layer, 42 protective film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 足立 研 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 幸本 徹哉 東京都大田区南六郷3丁目19番2号 株式 会社シー・ヴィ・リサーチ内 Fターム(参考) 5F038 AC03 AC05 AC09 AC15 AC18 DF05 EZ20 5F058 BA01 BA11 BC03 BC20 BF07 BF27 BF29 BF39 BF80 BG01 BH01 BH16 5F083 AD21 JA06 NA08    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Ken Adachi             6-735 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Soni             -Inside the corporation (72) Inventor Tetsuya Komoto             3-19-2 Minamirokugo, Ota-ku, Tokyo Stocks             Company CV Research F term (reference) 5F038 AC03 AC05 AC09 AC15 AC18                       DF05 EZ20                 5F058 BA01 BA11 BC03 BC20 BF07                       BF27 BF29 BF39 BF80 BG01                       BH01 BH16                 5F083 AD21 JA06 NA08

Claims (36)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被成膜面上に、金属酸化膜を成膜する過
程において、積極的にH 2 Oを生成することを特徴とす
る金属酸化膜の成膜方法。
1. A process for forming a metal oxide film on a film-forming surface.
By the way, H 2Characterized by producing O
A method for forming a metal oxide film.
【請求項2】 上記金属酸化膜を成膜する過程におい
て、有機金属化合物材料と、酸素又は酸素を含む化合物
ガスと、水素又は水素を含む化合物ガスとを含む混合ガ
スを用いて、H2 Oを生成することを特徴とする上記請
求項1に記載の金属酸化膜の成膜方法。
2. In the process of forming the metal oxide film, a mixed gas containing an organometallic compound material, oxygen or a compound gas containing oxygen, and hydrogen or a compound gas containing hydrogen is used to generate H 2 O. The method for forming a metal oxide film according to claim 1, wherein the metal oxide film is formed.
【請求項3】 上記金属酸化膜の成膜を、化学的気相成
長法により行うことを特徴とする上記請求項1又は2に
記載の金属酸化膜の成膜方法。
3. The method for forming a metal oxide film according to claim 1 or 2, wherein the film formation of the metal oxide film is performed by a chemical vapor deposition method.
【請求項4】 上記金属酸化膜の成膜を、プラズマ化学
的気相成長法により行うことを特徴とする上記請求項
1、2又は3に記載の金属酸化膜の成膜方法。
4. The method for forming a metal oxide film according to claim 1, 2 or 3, wherein the film formation of the metal oxide film is performed by a plasma chemical vapor deposition method.
【請求項5】 上記有機金属化合物材料にタンタルを含
む材料を用いて、上記金属酸化膜として酸化タンタル膜
を成膜することを特徴とする上記請求項2、3、又は4
に記載の金属酸化膜の成膜方法。
5. The tantalum oxide film is formed as the metal oxide film by using a material containing tantalum as the organometallic compound material.
A method for forming a metal oxide film according to item 1.
【請求項6】 上記有機金属化合物材料として、ペンタ
エトキシタンタルを用いることを特徴とする上記請求項
2、3、4又は5に記載の金属酸化膜の成膜方法。
6. The method for forming a metal oxide film according to claim 2, wherein pentaethoxytantalum is used as the organometallic compound material.
【請求項7】 上記金属酸化膜の成膜における材料の酸
素O2 と、上記有機金属化合物材料としてのペンタエト
キシタンタルとの流量比を、モル流量比で10以上50
以下とすることを特徴とする上記請求項6に記載の金属
酸化膜の成膜方法。
7. A flow rate ratio of oxygen O 2 which is a material in the formation of the metal oxide film and pentaethoxy tantalum as the organometallic compound material is 10 or more and 50 in terms of molar flow rate.
The method for forming a metal oxide film according to claim 6, wherein:
【請求項8】 上記金属酸化膜を成膜後に、上記金属酸
化膜中の水分を離脱させる水分離脱処理を行うことを特
徴とする上記請求項1、2、3、4、5、6又は7に記
載の金属酸化膜の成膜方法。
8. The method of claim 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7, wherein after the formation of the metal oxide film, a moisture removal process for removing moisture in the metal oxide film is performed. A method for forming a metal oxide film according to item 1.
【請求項9】 上記水分離脱処理として、上記金属酸化
膜成膜後に、成膜温度以上の温度で熱処理を行うことを
特徴とする上記請求項8に記載の金属酸化膜の成膜方
法。
9. The method for depositing a metal oxide film according to claim 8, wherein, as the moisture removal treatment, a heat treatment is performed at a temperature equal to or higher than a deposition temperature after depositing the metal oxide film.
【請求項10】 上記水分離脱処理として、プラズマ照
射を行うことを特徴とする上記請求項8に記載の金属酸
化膜の成膜方法。
10. The method for forming a metal oxide film according to claim 8, wherein plasma irradiation is performed as the moisture removal process.
【請求項11】 上記金属酸化膜の成膜と、上記水分離
脱処理とを、同一装置内で行うことを特徴とする上記請
求項8、9又は10に記載の金属酸化膜の成膜方法。
11. The method for forming a metal oxide film according to claim 8, wherein the film formation of the metal oxide film and the water removal treatment are performed in the same apparatus.
【請求項12】 上記金属酸化膜の成膜にあたって、上
記水分離脱処理が有効な膜厚だけ成膜する工程と、上記
水分離脱処理を行う工程とを繰り返し行い、上記金属酸
化膜の目的とする膜厚の成膜を行うことを特徴とする上
記請求項8、9、10又は11に記載の金属酸化膜の成
膜方法。
12. In forming the metal oxide film, the step of forming a film having a thickness effective for the moisture removal treatment and the step of performing the moisture removal treatment are repeated to obtain the object of the metal oxide film. The method for forming a metal oxide film according to claim 8, 9, 10 or 11, wherein the film is formed to a film thickness.
【請求項13】 金属酸化膜を容量絶縁膜とする容量素
子の製造方法にあって、被成膜面上に、金属酸化膜を成
膜する過程において、積極的にH2 Oを生成することを
特徴とする容量素子の製造方法。
13. A method of manufacturing a capacitive element using a metal oxide film as a capacitive insulating film, wherein H 2 O is positively generated in the process of forming the metal oxide film on the film formation surface. And a method for manufacturing a capacitive element.
【請求項14】 上記金属酸化膜を成膜する過程におい
て、有機金属化合物材料と、酸素又は酸素を含む化合物
ガスと、水素又は水素を含む化合物ガスとを含む混合ガ
スを用いて、H2 Oを生成することを特徴とする上記請
求項13に記載の容量素子の製造方法。
14. A mixed gas containing an organometallic compound material, oxygen or a compound gas containing oxygen, and hydrogen or a compound gas containing hydrogen is used to form H 2 O in the process of forming the metal oxide film. 14. The method for manufacturing a capacitive element according to claim 13, wherein the manufacturing method is as follows.
【請求項15】 上記金属酸化膜の成膜を、化学的気相
成長法により行うことを特徴とする上記請求項13又は
14に記載の容量素子の製造方法。
15. The method of manufacturing a capacitive element according to claim 13, wherein the metal oxide film is formed by a chemical vapor deposition method.
【請求項16】 上記金属酸化膜の成膜を、プラズマ化
学的気相成長法により行うことを特徴とする上記請求項
13、14又は15に記載の容量素子の製造方法。
16. The method for manufacturing a capacitive element according to claim 13, 14 or 15, wherein the metal oxide film is formed by a plasma chemical vapor deposition method.
【請求項17】 上記有機金属化合物材料にタンタルを
含む材料を用いて、上記金属酸化膜として酸化タンタル
膜を成膜することを特徴とする上記請求項14、15又
は16に記載の容量素子の製造方法。
17. The capacitance element according to claim 14, wherein a tantalum oxide film is formed as the metal oxide film by using a material containing tantalum as the organometallic compound material. Production method.
【請求項18】 上記有機金属化合物材料として、ペン
タエトキシタンタルを用いることを特徴とする上記請求
項14、15、16又は17に記載の容量素子の製造方
法。
18. The method of manufacturing a capacitive element according to claim 14, 15, 16 or 17, wherein pentaethoxytantalum is used as the organometallic compound material.
【請求項19】 上記金属酸化膜の成膜における材料の
酸素O2 と、上記有機金属化合物材料としてのペンタエ
トキシタンタルとの流量比を、モル流量比で10以上5
0以下とすることを特徴とする上記請求項18に記載の
容量素子の製造方法。
19. A flow rate ratio of oxygen O 2 as a material for forming the metal oxide film to pentaethoxy tantalum as the organometallic compound material is 10 or more and 5 as a molar flow rate ratio.
19. The method of manufacturing a capacitive element according to claim 18, wherein the capacitance is 0 or less.
【請求項20】 上記金属酸化膜を成膜後に、上記金属
酸化膜中の水分を離脱させる水分離脱処理を行うことを
特徴とする上記請求項13、14、15、16、17、
18又は19に記載の容量素子の製造方法。
20. The moisture desorption treatment for desorbing moisture in the metal oxide film is performed after the metal oxide film is formed, according to any one of claims 13, 14, 15, 16, and 17.
18. The method for manufacturing the capacitive element according to 18 or 19.
【請求項21】 上記水分離脱処理として、上記金属酸
化膜成膜後に、成膜温度以上の温度で熱処理を行うこと
を特徴とする上記請求項20に記載の容量素子の製造方
法。
21. The method of manufacturing a capacitive element according to claim 20, wherein, as the moisture removal treatment, a heat treatment is performed at a temperature equal to or higher than a film formation temperature after the metal oxide film is formed.
【請求項22】 上記水分離脱処理として、プラズマ照
射を行うことを特徴とする上記請求項20に記載の容量
素子の製造方法。
22. The method of manufacturing a capacitive element according to claim 20, wherein plasma irradiation is performed as the moisture removal treatment.
【請求項23】 上記金属酸化膜の成膜と、上記水分離
脱処理とを、同一装置内で行うことを特徴とする上記請
求項20、21又は22に記載の容量素子の製造方法。
23. The method of manufacturing a capacitive element according to claim 20, 21 or 22, wherein the film formation of the metal oxide film and the moisture removal process are performed in the same apparatus.
【請求項24】 上記金属酸化膜の成膜にあたって、上
記水分離脱処理が有効な膜厚だけ成膜する工程と、上記
水分離脱処理を行う工程とを繰り返し行い、上記金属酸
化膜の目的とする膜厚の成膜を行うことを特徴とする上
記請求項20、21、22又は23に記載の容量素子の
製造方法。
24. When forming the metal oxide film, the step of forming a film having a thickness effective for the moisture removal treatment and the step of performing the moisture removal treatment are repeated to obtain the object of the metal oxide film. The method for manufacturing a capacitive element according to claim 20, 21, 22, or 23, characterized in that a film having a film thickness is formed.
【請求項25】 金属酸化膜を具備する半導体装置の製
造方法にあって、被成膜面上に、金属酸化膜を成膜する
過程において、積極的にH2 Oを生成することを特徴と
する半導体装置の製造方法。
25. A method of manufacturing a semiconductor device having a metal oxide film, wherein H 2 O is positively generated in the process of forming the metal oxide film on the film formation surface. Of manufacturing a semiconductor device.
【請求項26】 上記金属酸化膜を成膜する過程におい
て、有機金属化合物材料と、酸素又は酸素を含む化合物
ガスと、水素又は水素を含む化合物ガスとを含む混合ガ
スを用いて、H2 Oを生成することを特徴とする上記請
求項25に記載の半導体装置の製造方法。
26. In the process of forming the metal oxide film, H 2 O is prepared by using a mixed gas containing an organometallic compound material, oxygen or a compound gas containing oxygen, and hydrogen or a compound gas containing hydrogen. 26. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 25, wherein:
【請求項27】 上記金属酸化膜の成膜を、化学的気相
成長法により行うことを特徴とする上記請求項25又は
26に記載の半導体装置の製造方法。
27. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 25, wherein the metal oxide film is formed by a chemical vapor deposition method.
【請求項28】 上記金属酸化膜の成膜を、プラズマ化
学的気相成長法により行うことを特徴とする上記請求項
25、26又は27に記載の半導体装置の製造方法。
28. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 25, 26 or 27, wherein the metal oxide film is formed by a plasma chemical vapor deposition method.
【請求項29】 上記有機金属化合物材料にタンタルを
含む材料を用いて、上記金属酸化膜として酸化タンタル
膜を成膜することを特徴とする上記請求項26、27又
は28に記載の半導体装置の製造方法。
29. The semiconductor device according to claim 26, wherein the tantalum oxide film is formed as the metal oxide film by using a material containing tantalum as the organometallic compound material. Production method.
【請求項30】 上記有機金属化合物材料として、ペン
タエトキシタンタルを用いることを特徴とする上記請求
項26、27、28又は29に記載の半導体装置の製造
方法。
30. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 26, 27, 28 or 29, wherein pentaethoxytantalum is used as the organometallic compound material.
【請求項31】 上記金属酸化膜の成膜における材料の
酸素O2 と、上記有機金属化合物材料としてのペンタエ
トキシタンタルとの流量比を、モル流量比で10以上5
0以下とすることを特徴とする上記請求項30に記載の
半導体装置の製造方法。
31. A flow rate ratio of oxygen O 2 as a material for forming the metal oxide film and pentaethoxy tantalum as the organometallic compound material is 10 or more and 5 as a molar flow rate ratio.
31. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 30, wherein the number is 0 or less.
【請求項32】 上記金属酸化膜を成膜後に、上記金属
酸化膜中の水分を離脱させる水分離脱処理を行うことを
特徴とする上記請求項25、26、27、28、29、
30又は31に記載の半導体装置の製造方法。
32. The moisture removal treatment for removing moisture in the metal oxide film is performed after the formation of the metal oxide film, according to any one of claims 25, 26, 27, 28 and 29.
30. The method for manufacturing a semiconductor device according to 30 or 31.
【請求項33】 上記水分離脱処理として、上記金属酸
化膜成膜後に、成膜温度以上の温度で熱処理を行うこと
を特徴とする上記請求項32に記載の半導体装置の製造
方法。
33. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 32, wherein, as the moisture removal process, a heat treatment is performed at a temperature equal to or higher than a film formation temperature after the metal oxide film is formed.
【請求項34】 上記水分離脱処理として、プラズマ照
射を行うことを特徴とする上記請求項32に記載の半導
体装置の製造方法。
34. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 32, wherein plasma irradiation is performed as the moisture removal process.
【請求項35】 上記金属酸化膜の成膜と、上記水分離
脱処理とを、同一装置内で行うことを特徴とする上記請
求項32、33又は34に記載の半導体装置の製造方
法。
35. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 32, 33 or 34, wherein the film formation of the metal oxide film and the moisture removal treatment are performed in the same device.
【請求項36】 上記金属酸化膜の成膜にあたって、上
記水分離脱処理が有効な膜厚だけ成膜する工程と、上記
水分離脱処理を行う工程とを繰り返し行い、上記金属酸
化膜の目的とする膜厚の成膜を行うことを特徴とする上
記請求項32、33、34又は35に記載の半導体装置
の製造方法。
36. When forming the metal oxide film, the step of forming a film having a thickness effective for the moisture removal treatment and the step of performing the moisture removal treatment are repeated to obtain the object of the metal oxide film. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 32, 33, 34 or 35, characterized in that a film having a film thickness is formed.
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