JP2799134B2 - チタン酸バリウムストロンチウム系誘電体薄膜用cvd原料およびメモリー用キャパシタ - Google Patents
チタン酸バリウムストロンチウム系誘電体薄膜用cvd原料およびメモリー用キャパシタInfo
- Publication number
- JP2799134B2 JP2799134B2 JP5184904A JP18490493A JP2799134B2 JP 2799134 B2 JP2799134 B2 JP 2799134B2 JP 5184904 A JP5184904 A JP 5184904A JP 18490493 A JP18490493 A JP 18490493A JP 2799134 B2 JP2799134 B2 JP 2799134B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- raw material
- film
- based dielectric
- cvd
- thin film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims description 36
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims description 25
- 229910052454 barium strontium titanate Inorganic materials 0.000 title claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 title description 21
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 96
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 93
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 85
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 claims description 54
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 49
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 28
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 22
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 15
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 12
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 claims description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 125000000058 cyclopentadienyl group Chemical group C1(=CC=CC1)* 0.000 claims description 4
- ZSWFCLXCOIISFI-UHFFFAOYSA-N endo-cyclopentadiene Natural products C1C=CC=C1 ZSWFCLXCOIISFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- WOIHABYNKOEWFG-UHFFFAOYSA-N [Sr].[Ba] Chemical compound [Sr].[Ba] WOIHABYNKOEWFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- WFDIJRYMOXRFFG-UHFFFAOYSA-N Acetic anhydride Chemical compound CC(=O)OC(C)=O WFDIJRYMOXRFFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 50
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 50
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 32
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 19
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 19
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 17
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 14
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 12
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 8
- OGHBATFHNDZKSO-UHFFFAOYSA-N propan-2-olate Chemical compound CC(C)[O-] OGHBATFHNDZKSO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 6
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 6
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- -1 Ba and Sr Chemical class 0.000 description 5
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 5
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 5
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 5
- POILWHVDKZOXJZ-ARJAWSKDSA-M (z)-4-oxopent-2-en-2-olate Chemical compound C\C([O-])=C\C(C)=O POILWHVDKZOXJZ-ARJAWSKDSA-M 0.000 description 4
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 4
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- YRAJNWYBUCUFBD-UHFFFAOYSA-N 2,2,6,6-tetramethylheptane-3,5-dione Chemical compound CC(C)(C)C(=O)CC(=O)C(C)(C)C YRAJNWYBUCUFBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 3
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910004356 Ti Raw Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000005595 acetylacetonate group Chemical group 0.000 description 2
- QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N barium oxide Chemical compound [Ba]=O QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 2
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- IATRAKWUXMZMIY-UHFFFAOYSA-N strontium oxide Chemical compound [O-2].[Sr+2] IATRAKWUXMZMIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N strontium titanate Chemical compound [Sr+2].[O-][Ti]([O-])=O VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229940126062 Compound A Drugs 0.000 description 1
- NLDMNSXOCDLTTB-UHFFFAOYSA-N Heterophylliin A Natural products O1C2COC(=O)C3=CC(O)=C(O)C(O)=C3C3=C(O)C(O)=C(O)C=C3C(=O)OC2C(OC(=O)C=2C=C(O)C(O)=C(O)C=2)C(O)C1OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 NLDMNSXOCDLTTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NNMHCFJMVLOQLS-UHFFFAOYSA-N [Ba].O1CCCC1 Chemical compound [Ba].O1CCCC1 NNMHCFJMVLOQLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 229910002115 bismuth titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N dioxido(oxo)titanium;lead(2+) Chemical compound [Pb+2].[O-][Ti]([O-])=O NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HHFAWKCIHAUFRX-UHFFFAOYSA-N ethoxide Chemical compound CC[O-] HHFAWKCIHAUFRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000010534 mechanism of action Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- NBTOZLQBSIZIKS-UHFFFAOYSA-N methoxide Chemical compound [O-]C NBTOZLQBSIZIKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
- H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
- H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
- H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/40—Oxides
- C23C16/409—Oxides of the type ABO3 with A representing alkali, alkaline earth metal or lead and B representing a refractory metal, nickel, scandium or a lanthanide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
- H01L21/02172—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
- H01L21/02197—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides the material having a perovskite structure, e.g. BaTiO3
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02205—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/314—Inorganic layers
- H01L21/316—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass
- H01L21/31691—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass with perovskite structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L28/40—Capacitors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L28/40—Capacitors
- H01L28/55—Capacitors with a dielectric comprising a perovskite structure material
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
Description
メモリー、誘電体フィルターなどに用いられる酸化物系
誘電体薄膜、特にチタン酸バリウムストロンチウム系誘
電体薄膜を形成するためのCVD(化学気相堆積)用原
料およびその原料を用いたメモリー用キャパシタに関す
るものである。
の高集積化が急速に進んでいる。たとえば、ダイナミッ
クランダムアクセスメモリー(DRAM)では、3年間
にビット数が4倍という急激なペースで高集積化が進ん
できた。これはデバイスの高速化、低消費電力化、低コ
スト化などの目的のためである。しかし、いかに集積度
が向上しても、DRAMの構成要素であるキャパシタ
は、一定の容量をもたなくてはならない。このため、キ
ャパシタ材料の膜厚を薄くする必要があり、それまで用
いられていたSiO2では薄膜化の限界が生じてきた。
そこで材料を変更して誘電率を上げることができれば、
薄膜化と同様に容量を確保することができるため、高誘
電率の誘電体材料をメモリーデバイス用キャパシタの誘
電体膜として利用するための研究が最近注目を集めてい
る。
求される性能としては、前述のように高誘電率を有する
薄膜であること、およびリーク電流が小さいことが最も
重要である。すなわち、高誘電率材料を用いる限りにお
いては、できる限り薄い膜で、かつ、リーク電流を最小
にする必要がある。大まかな開発目標としては、一般的
にSiO2換算膜厚で1nm以下、および1.65V印加時の
リーク電流密度として10-8A/cm2オーダー以下が望ま
しいとされている。また、段差のあるDRAMのキャパ
シタ用電極上に薄膜として形成するためには、複雑な形
状の物体への付き周り性が良好なCVD法による成膜の
可能なことがプロセス上非常に有利である。このような
観点から、酸化タンタル、チタン酸ジルコン酸鉛(PZ
T)、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛(PLZT)、チ
タン酸ストロンチウム、チタン酸バリウムなどの酸化物
系誘電体材料が各種成膜法を用いて検討されている。し
かし、CVD法によって成膜することが最も有利である
にもかかわらず、現在CVD用原料として安定で良好な
気化特性を有するものが存在しないことが大きな問題と
なっている。これは、主としてCVD用原料として多用
されているβ−ジケトン系のジピバロイルメタン(DP
M)化合物の加熱による気化特性が良好でないことによ
るものである。この点はたとえば第52回応用物理学会
学術講演会予稿集講演番号9a−P−11などで指摘さ
れており、金属のDPM化合物の本質的な不安定性に起
因する欠点であると考えられる。それにもかかわらず、
たとえば第52回応用物理学会学術講演会予稿集講演番
号9a−P−6にあるように、CVD法が盛んに検討さ
れており、前記のような原料の不安定性のため、極端な
ばあいには原料を使い捨てにして成膜せざるをえないと
いう事態も生じている。したがって、前記の原料に起因
する欠点のために、性能が良好、かつ、作製の再現性が
よい誘電体薄膜を製造する技術は確立されていない現状
にある。
CVD法による酸化物系誘電体膜の製造においては、C
VD原料の安定性および気化性不良に伴い、低温での加
熱によってCVD反応部へCVD原料を安定に輸送する
ことは不可能であった。そのため、組成制御を行いにく
く、良好な特性を有する誘電体膜の安定合成ができない
という大きな問題があった。さらに、CVD原料の気化
効率を上げるために高い温度で加熱すると、原料が熱分
解しながら輸送されてしまい、膜の結晶性不良や組成ズ
レが不可避であった。そればかりか、前記のように原料
を使い捨てにしなければならないという不都合も起こっ
ていた。また、従来の方法では気化速度を抑えて合成
(反応)時間を長くしたばあいには、原料の安定性が経
時的に劣化して徐々に気化性が低下してくるために、形
成された膜の厚さ方向の組成が不均質になってリーク電
流が増大することが避けられなかった。そのため、多数
回または長時間使用しても安定な気化がえられ、かつ、
低温加熱でも良好な気化性を有するCVD原料の開発が
強く望まれているが、これに関しては未だ進展はない現
状にある。
は、これまでのCVD法において用いられていた従来の
原料の欠点を解消するためになされたものであり、これ
らを一液状にして同時に又は別々に気化させることがで
き、かつ、安定に反応部へ輸送することができ、これに
伴って良好な性能を有するメモリー用キャパシタのため
の誘電体薄膜を再現性良く合成することを目的とするも
のである。
うな従来のCVD法において多用されている固体状DP
M化合物などの気化性について詳細に検討を加えた結
果、これらの化合物のうちとくにBaやSrなどのアル
カリ土類金属ならびにPbやTiなどの固体状化合物の
経時安定性および気化性が良好でないことを見出した。
したがって、これらの金属の酸化物を主成分とする酸化
物系誘電体膜をCVD法によって成膜するばあい、とく
に多元系のものでは目的とする組成に制御することが難
しくなったり、連続して成膜を行えなくなることが避け
られないことが分かった。そこで本発明者らは、これら
の化合物を長時間安定に存在させることができるテトラ
ヒドロフランを主成分とする溶媒中に溶解させて一つの
溶液とし、これを熱分解することなく比較的低温で加熱
気化させることにより、組成の制御性が向上し、所望の
特性を有する前記誘電体膜が連続して再現性よく成膜で
きることを見出し、本発明を完成するに至った。とくに
本発明者らは本発明において、多成分系の酸化物系誘電
体薄膜の成膜において、本発明の液体状原料を用いるこ
とにより、連続して成膜したばあいの成膜再現性が顕著
に向上するために、本発明の原料を用いた誘電体膜をメ
モリー用キャパシタに用いると、その性能が従来のもの
よりも飛躍的に向上することを見出したものである。
以外の多種の有機溶媒についても、この固体状有機金属
化合物からなる誘電体薄膜合成用原料に対する溶解能力
および溶液の気化性ならびに長期安定性に関して詳細に
調査した。その結果、固体状原料を良好に溶解できる溶
媒は多数存在したが、テトラヒドロフランのように誘電
体膜用原料化合物である有機金属化合物を溶解して溶液
としたばあいに、良好な加熱気化性および経時的な安定
性を有するものを他に見出すことはできなかった。
電体薄膜合成用のものであり、Baを含む有機金属化合
物とSrを含む有機金属化合物とTiを含む有機金属化
合物とからなりテトラヒドロフラン中に少なくとも一種
の有機金属化合物が溶解されている液体原料であって、
加熱によって安定で再現性が良い気化状態をうることが
できるとともに、とくに従来全く実現不可能であった同
一原料を多数回使用することによっても、気化性の低下
が全く生じなくしたものである。
合物とSrを含む有機金属化合物とTiを含む有機金属
化合物とをテトラヒドロフランを含む溶媒中に溶解して
なるチタン酸バリウムストロンチウム系誘電体薄膜用C
VD原料に関する。
属化合物と、Baを含む有機金属化合物及びSrを含む
有機金属化合物をテトラヒドロフランを含む溶媒中に溶
解してなる溶液とから構成されるチタン酸バリウムスト
ロンチウム系誘電体薄膜用CVD原料に関する。
れ単独にテトラヒドロフランを含む溶媒中に溶解してな
る3種の溶液から構成される形態をとることができる。
チルアセトナト、ジピバロイルメタナト、アルコキシ
ド、ヘキサフルオロアセチルアセトナト、ペンタフルオ
ロプロパノイルピバロイルメタナト、シクロペンタジエ
ニルまたはそれらの誘導体の1種または2種以上である
ことが好ましい。
ピバロイルメタナト系化合物であることが好ましい。
がTiイソプロポキシドであり、Baを含む有機金属化
合物及びSrを含む有機金属化合物が金属のジピバロイ
ルメタナト系化合物であるのが好ましい。
テトラヒドロフランまたはテトラヒドロフランを含む溶
媒中に前記金属化合物が溶解されたチタン酸バリウムス
トロンチウム系誘電体薄膜用CVD原料を用いてCVD
法により成膜させることによりメモリー用キャパシタと
して誘電体膜が形成されているものである。
は、沸点が低く多種の有機金属化合物を良好に溶解する
ことができる。この溶解能力については、テトラヒドロ
フランが比較的大きな誘電率を有することなどの性質に
起因していると考えられる。有機金属を溶解した溶液
は、原料化合物である有機金属化合物そのものの気化温
度よりも低温での加熱によっても良好な気化性を示し、
原料化合物が分解することなく安定に反応部へ送り込ま
れる働きをなすものと考えられる。さらに、本発明の同
一原料を多数回使用することによっても、気化性が全く
低下しないことから、テトラヒドロフランは有機金属化
合物と何らかの結合を形成することによりその経時劣化
を防止して長期安定性を保持する役目をなすものと推察
される。
明の原料の気化性を調査する実験を行った。原料化合物
としては、とくに気化性および安定性がよくないSrと
Baについて、それらのアセチルアセトナトをそれぞれ
用い、これらをテトラヒドロフラン中に0.3モル%の濃
度で溶解した2種の溶液を調製した。それらの220℃加
熱時における連続気化回数による酸化マグネシウム基板
上へのストロンチウム酸化物ならびにバリウム酸化物の
堆積量および180〜240℃の範囲での20℃ごとの気化温度
における同一基板へのそれらの堆積量を重量法で求め
た。いずれも堆積物がSrまたはBaの酸化物の膜であ
ることをX線回折によって確認した。
条件を用いてテトラヒドロフランの替わりにメタノール
もしくはアセトンに同一の原料化合物を溶解した溶液を
用いた。また有機溶剤を使用しない固体の原料有機金属
化合物をそのままCVD法に供し、SrおよびBaの酸
化物の酸化マグネシウム基板上への堆積量を前記と同様
に求めて比較した。これらの結果を表1〜表4に示す。
料を用いたばあいには、従来の固体原料有機金属化合物
およびメタノール溶液、アセトン溶液のばあいと比較し
て同一加熱温度での1回目の気化で20倍以上の酸化物膜
の堆積がえられた。しかも、本発明の原料では連続気化
による成膜による成膜を行っても安定した堆積量がえら
れたのに対して、他の原料では気化回数を重ねるに従っ
て酸化物膜の堆積量が大幅に低下してしまった。また、
表2および表4から明らかなように、いずれの温度にお
いても本発明の原料を使用すると、その良好な気化性の
ために他のものと比較してはるかに優れた酸化物膜の堆
積量がえられた。
回を超える連続気化による堆積量を調査した。その結
果、従来の固体原料有機化合物ならびにメタノール溶
液、アセトン溶液のばあいには、15回程度の加熱によっ
て原料の気化による堆積が全く生じなくなった。これに
対して、本発明の原料を用いたばあいには、繰返し20回
以上の成膜を行ってもCVD原料の気化による酸化物の
堆積量は第1回目と全く変動が無く、この状態は材料が
すべて無くなってしまうまで同様であった。
メタナト、ZrジピバロイルメタナトおよびTiジピバ
ロイルメタナトを原料化合物として用い、これらをテト
ラヒドロフラン中に溶解させて本発明の材料溶液とし
た。この際に、原料化合物の各金属原子の原子比をP
b:Zr:Ti=2.2:1:1とし、濃度は溶質全体で
0.4モル%に調製した。つぎに、実施例1のばあいと同
様に本発明の気化性を調査する実験を行った。すなわ
ち、200℃加熱時における連続気化回数による白金基板
上へのPZT系誘電体酸化物の堆積量および180〜240℃
の範囲で20℃ごとの気化温度における同一基板へのそれ
らの堆積量を求めた。いずれも堆積物がPZT系酸化物
膜であることをX線回折によって確認した。
条件を用いてテトラヒドロフランの替わりにメタノール
もしくはアセトンに同一の有機金属化合物を同一濃度で
溶解した溶液を用い、また有機溶剤を使用しない固体の
原料有機金属化合物をそのままCVD法に供し、PZT
系誘電体酸化物の白金基板上への堆積量を前記と同様に
求めて比較した。これらの結果を表5および表6に示
す。
には、従来原料ならびにメタノール溶液およびアセトン
溶液のばあいと比較して1回目の気化で10倍以上の酸化
物誘電体膜の堆積がえられた。しかも、本発明の原料で
は実施例1と同様に連続気化を行っても非常に安定した
堆積量がえられたのに対して、他の原料では気化回数を
2回以上重ねるに伴ない酸化物膜の堆積量が大幅に低下
してしまい、15回以上気化回数を繰り返すと全く気化が
生じないために堆積量がゼロになってしまった。また、
表6から明らかなように、いずれの温度においても本発
明のCVD原料を使用すると、その良好な気化性のため
に他の材料と比較してはるかに優れたPZT系酸化物膜
の堆積量がえられた。
プのCVD装置を用い、チタン酸ストロンチウム系酸化
物誘電体膜であるSrTiO3を酸化マグネシウム基板
上に合成してメモリー用キャパシタとしての特性を評価
する実験を行った。原料化合物としては、Srアセチル
アセトナトを0.2モル%の濃度でテトラヒドロフランに
溶解して本発明のCVD原料とし、TiについてはTi
イソプロポキシドを原料化合物に用いた。成膜条件とし
ては、キャリアガスであるアルゴンで各CVD原料をバ
ブリングして気化器に送り込み、気化温度としてSrを
195℃、Tiを190℃に設定した。反応ガスは酸素で、反
応部(炉)内圧力は8Torr、基板温度は約690℃に保持
して約10分間反応を行った。反応後、酸素気流中で室温
まで自然放冷を行ったところ、膜厚約50nmの本発明によ
る酸化物誘電体膜がえられた。X線回折により結晶性を
調査し、キャパシタ特性として誘電率および直流電圧1.
65V印加時のリーク電流密度を測定した。
あるSrアセチルアセトナトおよびTiイソプロポキシ
ドを用い、成膜条件を前記と同一にして同一CVD装置
を使用し、同一組成の酸化物系誘電体膜の成膜を行っ
た。しかし、とくにSrについて十分な気化がえられな
かったため、気化温度を280℃に上げて組成を合わせ、
成膜を行った。本発明の原料を用いたばあいと同様に、
反応後酸素気流中で室温まで自然放冷を行って約50nmの
厚さの膜をえた。この膜についても同様に、膜質および
キャパシタとしての性能評価をおこなった。これらの結
果を表7に示す。
ば、従来の原料有機金属化合物のばあいより低温加熱に
よっても性能の良好なメモリー用キャパシタ膜をCVD
法によって成膜することができる。とくに従来の原料に
よる膜と比べると、ほぼ同じ膜厚でしかもリーク電流を
1桁以上低くすることができた。また、それぞれ前記と
同一の合成条件で連続して10回の成膜を実施し、膜の作
製再現性について調査したところ、本発明のCVD原料
による膜は比誘電率およびリーク電流密度が共に±5%
以下と大きなばらつきは見られず、再現性が良好である
ことが判明した。これに対して、従来法によるキャパシ
タ膜は比誘電率およびリーク電流密度が共に表7の値に
対して±50%程度と非常に大きなばらつきが見られた。
メタナト、ZrジピバロイルメタナトおよびTiジピバ
ロイルメタナトを原料化合物として用い、Pb、Zr、
Tiの各金属原子比を2.2:1:1とし、これらをすべ
てテトラヒドロフランに溶質全体として0.55モル%の濃
度になるように溶解した。本発明の原料をアルゴンガス
でバブリングしながら気化器に送り込み、約200℃で加
熱気化させたCVD反応炉へ輸送した。基板として、酸
化マグネシウムを用い、基板温度を約640℃に設定し
た。この様にして、本発明の材料を用いてPZT系酸化
物誘電体膜の成膜を行った。形成された膜の膜厚は89nm
であった。
ない従来の固体原料有機金属化合物を使用した成膜も行
った。ただし、実施例3と同様の理由により、各原料の
設定温度はそれぞれ本発明の原料のばあいよりも高い約
250℃、230℃、210℃に保持した。このばあいの膜厚は1
50nmであった。前記二つのサンプルのキャパシタとして
の特性を表8に示す。
本発明の原料による酸化物系誘電体を用いたキャパシタ
膜は、従来の原料によるものよりも低温加熱であるにも
かかわらず、薄い膜で比誘電率、リーク電流密度ともは
るかに良好である。また、実施例3と同様にそれぞれ同
一の成膜条件で連続して10回の成膜を実施し、成膜の再
現性について調査したところ、本発明の原料によるキャ
パシタ膜は比誘電率およびリーク電流密度が共に±5%
以下と大きなばらつきは見られず、従来例による膜の±
50%程度のばらつきと比較して再現性が良好であること
が判明した。
メタナト、BaジピバロイルメタナトおよびTiジピバ
ロイルメタナトの有機金属化合物を用い、チタン酸バリ
ウムストロンチウム系酸化物誘電体の成膜を試みた。前
記3種の有機金属化合物すべてをテトラヒドロフラン中
に溶質全体の濃度が0.08モル%(Sr、Ba、Tiの原
子比が0.5:0.5:1.0)となるように溶解し、一液の本
発明のCVD原料を調製した。この溶液を約215℃に加
熱してそのまま気化させた。基板として酸化マグネシウ
ムを用い、基板温度を約675℃に設定し、30nmの膜厚を
有するSr0.5Ba0.5TiO3の酸化物誘電体膜の成膜
を行った。
を行わない従来の有機金属化合物を用いて成膜を行っ
た。このばあいの膜厚は70nmであった。ただし、実施例
3と同様の理由により、SrおよびTi原料の加熱温度
はそれぞれ本発明のばあいよりも高い約285℃、280℃に
保持した。本発明と従来例の二つのサンプルのキャパシ
タとしての特性を表9に示す。
同様に、本発明の原料を用いて形成した酸化物系誘電体
を用いたキャパシタ膜は、従来の原料によるものよりも
低温加熱であるにもかかわらず、薄い膜で比誘電率、リ
ーク電流密度ともはるかに良好である。また、実施例1
と同様にそれぞれ同一の成膜条件で連続して10回の成膜
を実施し、膜の作製再現性について調査したところ、本
発明によるキャパシタ膜は比誘電率およびリーク電流密
度が共に±5%以下と大きなばらつきは見られず、従来
例による膜の±50%程度のばらつきと比較して再現性が
良好であることが判明した。
のうち、SrジピバロイルメタナトおよびTiジピロバ
イルメタナトの2種をテトラヒドロフラン中に溶質全体
の濃度が0.1モル%(SrとTiの原子比が1:1)と
なるように溶解した溶液、およびBaジピバロイルメタ
ナトおよびTiジピバロイルメタナトの2種をテトラヒ
ドロフラン中に溶質全体の濃度が0.2モル%(BaとT
iの原子比が1:1)となるように溶解した溶液をそれ
ぞれ調製し、前述のSr0.5Ba0.5TiO3と同じ条件
で、SrTiO3およびBaTiO3の酸化物誘電体膜を
それぞれ50nmの膜厚で成膜した。
を行わない従来の有機金属化合物を用いて、前述と同様
の条件で成膜し、それぞれのキャパシタとしての特性を
表10に示す。
同様に、本発明の原料を用いて形成した酸化物系誘電体
を用いたキャパシタ膜は、従来の原料によるものよりも
低温加熱であるにもかかわらず、薄い膜で比誘電率、リ
ーク電流密度ともはるかに良好である。また、実施例1
と同様にそれぞれ同一の成膜条件で連続して10回の成膜
を実施し、膜の作製再現性について調査したところ、本
発明によるキャパシタ膜は比誘電率およびリーク電流密
度が共に±5%以下と大きなばらつきは見られず、従来
例による膜の±50%程度のばらつきと比較して再現性が
良好であることが判明した。
メタナト、BaジピバロイルメタナトおよびTiイソプ
ロポキシドの有機金属化合物を用い、チタン酸バリウム
ストロンチウム系酸化物誘電体の成膜を試みた。この
際、SrおよびBaは、前記の有機金属化合物をテトラ
ヒドロフランに0.35モル%の濃度でそれぞれ溶解して本
発明の2種の原料とした。これをキャリアガスであるア
ルゴンガスでバブリングして気化器内に送り込み、それ
ぞれ約210℃に加熱しながら気化させて反応炉へ輸送し
た。Tiイソプロポキシドは液体状の原料化合物である
ため、約180℃に加熱してそのまま気化させた。基板と
して、酸化マグネシウムを用い、基板温度を約655℃に
設定し、45nmの膜厚を有する酸化物誘電体膜の成膜を行
った。
を行わない従来の原料有機金属化合物を用いて成膜を行
った。このばあいの膜厚は125nmであった。ただし、実
施例3と同様の理由により、SrおよびTi原料の加熱
温度はそれぞれ本発明のばあいよりも高い約235℃、255
℃に保持した。前記二つのサンプルのキャパシタとして
の特性を表11に示す。
いと同様に、本発明の原料を用いて形成した酸化物系誘
電体を用いたキャパシタ膜は、従来の原料によるものよ
りも低温加熱であるにもかかわらず、薄い膜で比誘電
率、リーク電流密度ともはるかに良好である。また、実
施例1と同様にそれぞれ同一の成膜条件で連続して10回
の成膜を実施し、膜の作製再現性について調査したとこ
ろ、本発明によるキャパシタ膜は比誘電率およびリーク
電流密度が共に±5%以下と大きなばらつきは見られ
ず、従来例による膜の±50%程度のばらつきと比較して
再現性が良好であることが判明した。
すべてをテトラヒドロフラン中に溶質全体の濃度が0.8
モル%(Sr、Ba、Tiの原子比が1:1:2)とな
るように溶解し、一液の本発明のCVD原料を製造し
た。この溶液を用い、前記と同様にチタン酸バリウムス
トロンチウム系酸化物誘電体の成膜を行い、そのキャパ
シタ性能を評価した。その結果、表11とほぼ同等の良好
な特性を有することが判明した。
料有機金属化合物による酸化物系誘電体膜のキャパシタ
性能が良好でない最大の理由は、原料化合物が加熱によ
って気化しにくく、かつ、比較的高い温度で加熱したた
めに原料化合物の分解が生じ、反応部まで安定に輸送さ
れにくかったことに起因すると考えられる。すなわち、
これら従来の原料によるサンプルのメモリー用キャパシ
タ膜としての特性が良好でない主な原因は、各原料の不
安定輸送に起因する成膜中における組成に不均質が生じ
るためと推定される。
の検討により、PLZT、チタン酸バリウム、酸化タン
タル、チタン酸鉛、チタン酸ビスマスなどの誘電体材料
の薄膜合成を同一の原料を用いて多数回行った。その結
果、いずれのばあいにも前記各実施例と同様に、本発明
の原料によれば従来の原料によるよりも良好なキャパシ
タ性能を有する誘電体膜を再現性良く製造できることが
判明した。
めに本発明で用いる溶剤に関し、実施例1、2と同様の
検討により各種のものを調査したところ、本発明で用い
るテトラヒドロフランのような低温での加熱による気化
性向上効果ならびに多数回使用による材料の安定化効果
ならびに安定な気化効果は現れなかった。したがって本
発明では、有機金属化合物を溶解させる有機溶剤とし
て、テトラヒドロフランを使用する必要がある。本発明
における有機溶媒としては、テトラヒドロフランを90重
量%以上含む溶媒であればよく、好ましくはテトラヒド
ロフランを95重量%以上含む溶媒、さらに好ましくはテ
トラヒドロフラン単独の溶媒が最も好ましい。テトラヒ
ドロフランが90重量%未満になると所望の加熱気化性や
経時安定性がえられにくくなる。混合される溶媒として
は、テトラヒドロフランと相溶性のある溶媒であればよ
く、たとえばメタノール、エタノール、プロパノールな
どのアルコール類、アセトン、ジメチルケトン、メチル
エチルケトンなどのケトン類、ベンゼンなどを採用する
ことができる。テトラヒドロフランの作用機構の詳細に
ついては現在のところ明らかでないが、いろいろな実験
検討結果から、有機金属化合物に付加して何らかの結合
を形成し、結果的に気化性の優れた付加物を形成するも
のと推定される。
単一の有機金属化合物をテトラヒドロフラン中に溶解し
てもよく、また実施例2、4、5のように多元の有機金
属化合物を一時に溶解して一液の溶液とすることもでき
る。実施例6では両方の形態が同一の効果を奏すること
が示されている。この際に、有機金属化合物のテトラヒ
ドロフラン中における濃度は物質によって溶解度が異な
るため一律に規定することができないが、概ね0.001〜1
0モル%の範囲で任意に選定することができる。このよ
うにすると、いずれのばあいにも実施例で示したように
原料の気化促進効果が現れる。濃度の推奨値としては、
実施例で示したように0.1〜1モル%程度が適当である
が、この範囲から外れても不都合は無い。
ては、広くメモリー用キャパシタに用いられる誘電体酸
化物の有機金属化合物を使用できることを前記の各実施
例と同様の種々の実験によって確認した。ただし、実施
例で用いたような金属原子が酸素原子を介して有機基と
結合した化合物のばあいに、前記のテトラヒドロフラン
の効果がより良好に発揮されることを確めた。したがっ
て、この条件に適合するものとして、本発明では金属の
アセチルアセトナト、ジピバロイルメタナト、アルコキ
シド、ヘキサフルオロアセチルアセトナト、ペンタフル
オロプロパノイルピバロイルメタナト、シクロペンタジ
エニルおよびそれらの誘導体などを使用することができ
る。アルコキシドとしては、メトキシド、エトキシド、
イソプロポキシドなどを使用することができる。これら
のいずれを用いたばあいにも、テトラヒドロフラン中に
溶解して溶液原料とすることによって、前記の良好な経
時安定効果および気化促進効果が発現することを実施例
と同様の実験によって確めた。さらに、このばあいにも
金属原子がPb、Ti、Zrまたはアルカリ土類金属で
あれば、形成された誘電体膜のキャパシタとしての性能
が優れることが明らかになった。また、La、Ta、B
iの金属原子でも同様の性能がえられることがわかっ
た。アルカリ土類金属としては、Sr、Baなどを使用
することができる。
に有機金属化合物の金属元素が、Pb、Ti、Zrおよ
びアルカリ土類金属のうちから選ばれた少なくとも一種
のものであるばあいに、本発明の効果が良好となり、形
成されたキャパシタ膜が良好な性能を示すことを実験に
よって確認した。とくに、金属原子がSr、Baおよび
Tiであり、しかもそれらのジピバロイルメタナト系化
合物、特にSrおよびBaをジピバロイルメタナト系化
合物とし、Tiをイソプロポキシドとしたばあいに、本
発明の原料の経時的な安定化効果および良好な気化促進
効果がより大きく発揮されることを確認した。
物とSrを含む有機金属化合物とTiを含む有機金属化
合物とをテトラヒドロフランを含む溶媒中に溶解してな
る本発明のチタン酸バリウムストロンチウム系誘電体薄
膜用CVD原料であれば、多数回の加熱気化によっても
経時的に安定した堆積がえられ、かつ、低温での加熱で
の加熱で良好な気化による堆積量をうることができ、し
かもこの原料を用いてCVD法によって成膜したメモリ
ー用キャパシタ膜が良好な性能を有するという効果があ
る。
状の有機金属化合物と、Baを含む有機金属化合物及び
Srを含む有機金属化合物をテトラヒドロフランを含む
溶媒中に溶解してなる溶液とから構成すると、多数回の
加熱によっても良好な経時安定気化効果および低温加熱
によっても気化促進効果が発現し、CVD法によって形
成された誘電体膜のキャパシタとしての性能においてよ
り優れたものがえられると共に、原料を有効に利用でき
一定品質のものを安価にうることができる。
ラヒドロフランを含む溶媒中に溶解 してなる3種の溶液
から構成するときも、多数回の加熱によっても良好な経
時安定気化効果および低温加熱によっても気化促進効果
が発現し、CVD法によって形成された誘電体膜のキャ
パシタとしての性能においてより優れたものがえられ
る。
たはTiのアセチルアセトナト、ジピバロイルメタナ
ト、アルコキシド、ヘキサフルオロアセチルアセトナ
ト、ペンタフルオロプロパノイルピバロイルメタナト、
シクロペンタジエニルまたはそれらの誘導体のうち少な
くとも一種のものを用いると、多数回の加熱によっても
良好な経時安定気化効果および低温加熱によっても気化
促進効果が発現し、CVD法によって形成された誘電体
膜のキャパシタとしての性能において品質の安定したも
のがえられる。
よびTiのジピバロイルメタナト系化合物を用いると、
多数回の加熱、成膜によっても良好な経時安定気化効果
および低温加熱によっても良好な気化促進効果が現れる
ため、CVD法によって形成された誘電体膜のキャパシ
タとしての性能がより優れると共に、一定の品質のもの
が安価にえられる。
aのジピバロイルメタナト系化合物ならびに液体状のT
iイソプロポキシドを用いても、多数回の加熱によって
も良好な経時安定気化効果および低温加熱によっても良
好な気化促進効果が現れるため、CVD法によって形成
された誘電体膜のキャパシタとしての性能においてより
優れたもので一定の品質でえられる。
Claims (7)
- 【請求項1】 Baを含む有機金属化合物とSrを含む
有機金属化合物とTiを含む有機金属化合物とをテトラ
ヒドロフランを含む溶媒中に溶解してなるチタン酸バリ
ウムストロンチウム系誘電体薄膜用CVD原料。 - 【請求項2】 Tiを含む液体状の有機金属化合物と、
Baを含む有機金属化合物及びSrを含む有機金属化合
物をテトラヒドロフランを含む溶媒中に溶解してなる溶
液とから構成されるチタン酸バリウムストロンチウム系
誘電体薄膜用CVD原料。 - 【請求項3】 前記有機金属化合物をそれぞれ単独にテ
トラヒドロフランを含む溶媒中に溶解してなる3種の溶
液から構成される請求項1または2記載のチタン酸バリ
ウムストロンチウム系誘電体薄膜用CVD原料。 - 【請求項4】 有機金属化合物が、金属のアセチルアセ
トナト、ジピバロイルメタナト、アルコキシド、ヘキサ
フルオロアセチルアセトナト、ペンタフルオロプロパノ
イルピバロイルメタナト、シクロペンタジエニルまたは
それらの誘導体の1種または2種以上であることを特徴
とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のチタン酸
バリウムストロンチウム系誘電体薄膜用CVD原料。 - 【請求項5】 有機金属化合物が金属のジピバロイルメ
タナト系化合物であることを特徴とする請求項1に記載
のチタン酸バリウムストロンチウム系誘電体薄膜用CV
D原料。 - 【請求項6】 Tiを含む液体状の有機金属化合物がT
iイソプロポキシドであり、Baを含む有機金属化合物
及びSrを含む有機金属化合物が金属のジピバロイルメ
タナト系化合物であることを特徴とする請求項2に記載
のチタン酸バリウムストロンチウム系誘電体薄膜用CV
D原料。 - 【請求項7】 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の
チタン酸バリウムストロンチウム系誘電体薄膜用CVD
原料を用い、該原料を気化してCVD法により成膜され
たチタン酸バリウムストロンチウム系誘電体膜から形成
されるメモリ ー用キャパシタ。
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5184904A JP2799134B2 (ja) | 1992-09-22 | 1993-07-27 | チタン酸バリウムストロンチウム系誘電体薄膜用cvd原料およびメモリー用キャパシタ |
NL9301640A NL195038C (nl) | 1992-09-22 | 1993-09-22 | Bronmateriaal voor het aanbrengen van dunne lagen metaaloxide door chemisch opdampen. |
DE4332890A DE4332890C2 (de) | 1992-09-22 | 1993-09-22 | Ausgangsmaterial für die MO-CVD dielekrischer Oxidschichtsysteme und seine Verwendung zur Herstellung von Kondensatoren für Speichervorrichtungen |
US08/367,745 US5555154A (en) | 1992-09-22 | 1995-01-03 | CVD Raw Material for oxide-system dielectric thin film and capacitor produced by CVD method using the CVD raw material |
US08/677,317 US6063443A (en) | 1992-09-22 | 1996-07-02 | CVD method for forming oxide-system dielectric thin film |
US09/461,732 US6236559B1 (en) | 1992-09-22 | 1999-12-16 | Capacitor |
US09/592,862 US6212059B1 (en) | 1992-09-22 | 2000-06-13 | Capacitor including barium strontium titanate film |
US09/593,010 US6231658B1 (en) | 1992-09-22 | 2000-06-13 | Chemical vapor deposition source for depositing lead zirconate titanate film |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25283692 | 1992-09-22 | ||
JP4-252836 | 1992-09-22 | ||
JP5184904A JP2799134B2 (ja) | 1992-09-22 | 1993-07-27 | チタン酸バリウムストロンチウム系誘電体薄膜用cvd原料およびメモリー用キャパシタ |
Related Child Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10122470A Division JP3054118B2 (ja) | 1992-09-22 | 1998-05-01 | チタン酸鉛系誘電体薄膜用cvd原料およびメモリー用キャパシタ |
JP10122469A Division JP3095727B2 (ja) | 1992-09-22 | 1998-05-01 | チタン酸化物系誘電体薄膜用cvd原料およびメモリー用キャパシタ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06158328A JPH06158328A (ja) | 1994-06-07 |
JP2799134B2 true JP2799134B2 (ja) | 1998-09-17 |
Family
ID=26502777
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5184904A Expired - Fee Related JP2799134B2 (ja) | 1992-09-22 | 1993-07-27 | チタン酸バリウムストロンチウム系誘電体薄膜用cvd原料およびメモリー用キャパシタ |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (3) | US5555154A (ja) |
JP (1) | JP2799134B2 (ja) |
DE (1) | DE4332890C2 (ja) |
NL (1) | NL195038C (ja) |
Families Citing this family (31)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7323581B1 (en) | 1990-07-06 | 2008-01-29 | Advanced Technology Materials, Inc. | Source reagent compositions and method for forming metal films on a substrate by chemical vapor deposition |
US6511706B1 (en) | 1990-07-06 | 2003-01-28 | Advanced Technology Materials, Inc. | MOCVD of SBT using tetrahydrofuran-based solvent system for precursor delivery |
US6103002A (en) | 1993-09-14 | 2000-08-15 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | CVD method for forming oxide-system dielectric thin film |
JP2799134B2 (ja) | 1992-09-22 | 1998-09-17 | 三菱電機株式会社 | チタン酸バリウムストロンチウム系誘電体薄膜用cvd原料およびメモリー用キャパシタ |
US5776254A (en) * | 1994-12-28 | 1998-07-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Apparatus for forming thin film by chemical vapor deposition |
KR0139840B1 (ko) * | 1995-07-04 | 1999-02-18 | 강박광 | 산소와 마그네슘이 일대일의 비로 들어 있는 마그네슘 유도체를 사용하여 산화마그네슘을 기질 위에 피막하는 방법 |
JP3094868B2 (ja) * | 1995-09-07 | 2000-10-03 | 三菱マテリアル株式会社 | 高純度誘電体薄膜の作製方法 |
WO1997021848A1 (en) * | 1995-12-14 | 1997-06-19 | Imperial College Of Science, Technology & Medicine | Film or coating deposition and powder formation |
KR100228768B1 (ko) * | 1996-10-02 | 1999-11-01 | 김영환 | 화학 기상증착 장치 및 증착방법 |
JPH10251853A (ja) * | 1997-03-17 | 1998-09-22 | Mitsubishi Electric Corp | 化学気相成長装置 |
JP3334605B2 (ja) | 1998-05-07 | 2002-10-15 | 三菱電機株式会社 | 電極形成用cvd原料、およびそれを用いて形成されたキャパシタ用電極、配線膜 |
KR100433465B1 (ko) * | 1998-08-03 | 2004-05-31 | 닛본 덴끼 가부시끼가이샤 | 금속산화물유전체막의 기상성장방법 및 금속산화물유전체재료의 기상성장을 위한 장치 |
US6191054B1 (en) | 1998-10-08 | 2001-02-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for forming film and method for fabricating semiconductor device |
JP4230596B2 (ja) | 1999-03-12 | 2009-02-25 | 東京エレクトロン株式会社 | 薄膜形成方法 |
US6764916B1 (en) | 1999-03-23 | 2004-07-20 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Manufacturing method for semiconductor device |
JP2000353700A (ja) | 1999-06-14 | 2000-12-19 | Mitsubishi Electric Corp | 高誘電率薄膜の形成方法および半導体装置の製造方法 |
JP4220075B2 (ja) | 1999-08-20 | 2009-02-04 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜方法および成膜装置 |
JP3540234B2 (ja) * | 2000-02-14 | 2004-07-07 | Necエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
FI117979B (fi) * | 2000-04-14 | 2007-05-15 | Asm Int | Menetelmä oksidiohutkalvojen valmistamiseksi |
US6524967B1 (en) * | 2000-08-01 | 2003-02-25 | Motorola, Inc. | Method for incorporating nitrogen into a dielectric layer using a special precursor |
JP2003155566A (ja) | 2001-11-15 | 2003-05-30 | Asahi Denka Kogyo Kk | 薄膜の製造方法及び化学気相成長用原料 |
US20050147754A1 (en) * | 2002-07-22 | 2005-07-07 | Saes Getters S.P.A. | Zirconium complex useful in a CVD method and a thin film preparation method using the complex |
US6960675B2 (en) | 2003-10-14 | 2005-11-01 | Advanced Technology Materials, Inc. | Tantalum amide complexes for depositing tantalum-containing films, and method of making same |
DE102004005385A1 (de) * | 2004-02-03 | 2005-10-20 | Infineon Technologies Ag | Verwendung von gelösten Hafniumalkoxiden bzw. Zirkoniumalkoxiden als Precursoren für Hafniumoxid- und Hafniumoxynitridschichten bzw. Zirkoniumoxid- und Zirkoniumoxynitridschichten |
JP4617878B2 (ja) * | 2004-12-28 | 2011-01-26 | Tdk株式会社 | 複合金属酸化物粉末の製造方法 |
EP1994555A4 (en) | 2006-03-10 | 2009-12-16 | Advanced Tech Materials | PRECURSOR COMPOSITIONS FOR STORING ATOMIC LAYERS AND CHEMICAL PREVENTION OF TITANIUM, LANTHANATE AND DIELECTRIC TANTALATE FILMS |
WO2009020888A1 (en) * | 2007-08-08 | 2009-02-12 | Advanced Technology Materials, Inc. | Strontium and barium precursors for use in chemical vapor deposition, atomic layer deposition and rapid vapor deposition |
JP5003503B2 (ja) * | 2008-01-17 | 2012-08-15 | 三菱電機株式会社 | 石英系ガラスの製造方法および光デバイスの製造方法 |
US9373677B2 (en) | 2010-07-07 | 2016-06-21 | Entegris, Inc. | Doping of ZrO2 for DRAM applications |
US9443736B2 (en) | 2012-05-25 | 2016-09-13 | Entegris, Inc. | Silylene compositions and methods of use thereof |
US10186570B2 (en) | 2013-02-08 | 2019-01-22 | Entegris, Inc. | ALD processes for low leakage current and low equivalent oxide thickness BiTaO films |
Family Cites Families (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3970037A (en) * | 1972-12-15 | 1976-07-20 | Ppg Industries, Inc. | Coating composition vaporizer |
US4501602A (en) * | 1982-09-15 | 1985-02-26 | Corning Glass Works | Process for making sintered glasses and ceramics |
CA1217927A (en) * | 1983-04-15 | 1987-02-17 | Tsutomu Nanao | Inorganic composite material and process for preparing the same |
US4558144A (en) * | 1984-10-19 | 1985-12-10 | Corning Glass Works | Volatile metal complexes |
US4734514A (en) * | 1984-10-25 | 1988-03-29 | Morton Thiokol, Inc. | Hydrocarbon-substituted analogs of phosphine and arsine, particularly for metal organic chemical vapor deposition |
JPS61274913A (ja) | 1985-05-31 | 1986-12-05 | Fumiyuki Shiina | 射出成型用金型のノズル嵌合部削り直し装置 |
JPH0829943B2 (ja) * | 1988-05-13 | 1996-03-27 | 沖電気工業株式会社 | 超伝導体薄膜の形成方法 |
US5200388A (en) * | 1988-05-13 | 1993-04-06 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Metalorganic chemical vapor deposition of superconducting films |
US5006363A (en) * | 1988-12-08 | 1991-04-09 | Matsushita Electric Industries Co., Ltd. | Plasma assited MO-CVD of perooskite dalectric films |
US5104690A (en) * | 1990-06-06 | 1992-04-14 | Spire Corporation | CVD thin film compounds |
US5225561A (en) * | 1990-07-06 | 1993-07-06 | Advanced Technology Materials, Inc. | Source reagent compounds for MOCVD of refractory films containing group IIA elements |
US5453494A (en) * | 1990-07-06 | 1995-09-26 | Advanced Technology Materials, Inc. | Metal complex source reagents for MOCVD |
US5204314A (en) * | 1990-07-06 | 1993-04-20 | Advanced Technology Materials, Inc. | Method for delivering an involatile reagent in vapor form to a CVD reactor |
JPH04232272A (ja) * | 1990-07-27 | 1992-08-20 | Kali Chem Ag | チタン、ジルコニウム又はハフニウムを含有する層の基板上への析出方法 |
JP3193411B2 (ja) * | 1991-09-18 | 2001-07-30 | 日本酸素株式会社 | 化学気相析出用有機金属化合物の保存方法、および化学気相析出用の有機金属化合物溶液 |
JP3488252B2 (ja) * | 1991-10-02 | 2004-01-19 | 日本酸素株式会社 | 化学気相析出用有機金属錯体溶液 |
DE4304679C2 (de) * | 1992-02-17 | 1996-03-21 | Mitsubishi Electric Corp | Verfahren zur Herstellung einer dünnen dielektrischen Schicht eines Oxid-Systems unter Verwendung des CVD-Verfahrens |
US5266355A (en) * | 1992-06-18 | 1993-11-30 | Eastman Kodak Company | Chemical vapor deposition of metal oxide films |
JP2799134B2 (ja) | 1992-09-22 | 1998-09-17 | 三菱電機株式会社 | チタン酸バリウムストロンチウム系誘電体薄膜用cvd原料およびメモリー用キャパシタ |
US5376409B1 (en) * | 1992-12-21 | 1997-06-03 | Univ New York State Res Found | Process and apparatus for the use of solid precursor sources in liquid form for vapor deposition of materials |
US5776254A (en) | 1994-12-28 | 1998-07-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Apparatus for forming thin film by chemical vapor deposition |
-
1993
- 1993-07-27 JP JP5184904A patent/JP2799134B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1993-09-22 DE DE4332890A patent/DE4332890C2/de not_active Expired - Lifetime
- 1993-09-22 NL NL9301640A patent/NL195038C/nl not_active IP Right Cessation
-
1995
- 1995-01-03 US US08/367,745 patent/US5555154A/en not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-07-02 US US08/677,317 patent/US6063443A/en not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-12-16 US US09/461,732 patent/US6236559B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5555154A (en) | 1996-09-10 |
NL195038C (nl) | 2003-06-25 |
NL9301640A (nl) | 1994-04-18 |
DE4332890C2 (de) | 1997-04-24 |
JPH06158328A (ja) | 1994-06-07 |
US6063443A (en) | 2000-05-16 |
US6236559B1 (en) | 2001-05-22 |
DE4332890A1 (de) | 1994-03-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2799134B2 (ja) | チタン酸バリウムストロンチウム系誘電体薄膜用cvd原料およびメモリー用キャパシタ | |
US6238734B1 (en) | Liquid precursor mixtures for deposition of multicomponent metal containing materials | |
US5514822A (en) | Precursors and processes for making metal oxides | |
JP3677218B2 (ja) | 多成分金属含有物質の堆積のため液体前駆体混合物 | |
TWI283713B (en) | Method for metal oxide thin film deposition via MOCVD | |
US6444478B1 (en) | Dielectric films and methods of forming same | |
JP3334605B2 (ja) | 電極形成用cvd原料、およびそれを用いて形成されたキャパシタ用電極、配線膜 | |
US6444264B2 (en) | Method for liquid delivery CVD utilizing alkane and polyamine solvent compositions | |
US5559260A (en) | Precursors and processes for making metal oxides | |
JP2002252286A (ja) | タンタル酸化膜を有する半導体キャパシタ及びその製造方法 | |
Lee et al. | Chemical vapor deposition of ruthenium oxide thin films from Ru (tmhd) 3 using direct liquid injection | |
TW583333B (en) | Deposition and annealing of multicomponent ZrSnTi and HfSnTi oxide thin films using solventless liquid mixture of precursors | |
JP3095727B2 (ja) | チタン酸化物系誘電体薄膜用cvd原料およびメモリー用キャパシタ | |
JP2006225381A (ja) | Ti前駆体、その製造方法、該Ti前駆体を利用したTi−含有薄膜の製造方法及び該Ti−含有薄膜 | |
JP3054118B2 (ja) | チタン酸鉛系誘電体薄膜用cvd原料およびメモリー用キャパシタ | |
US6231658B1 (en) | Chemical vapor deposition source for depositing lead zirconate titanate film | |
JP2790581B2 (ja) | Cvd法による酸化物系誘電体薄膜の製法 | |
US6485554B1 (en) | Solution raw material for forming composite oxide type dielectric thin film and dielectric thin film | |
JP2005023010A (ja) | 有機バナジウム化合物及び該化合物を含む溶液原料並びにバナジウム含有薄膜の形成方法 | |
JP3484947B2 (ja) | Bi含有薄膜形成用溶液およびこれを用いた薄膜形成方法 | |
JP2006169628A (ja) | 有機金属化学蒸着法用溶液原料及び該原料を用いた複合酸化物系誘電体薄膜の製造方法 | |
JP2006176872A (ja) | 有機金属化学蒸着法用溶液原料及び該原料を用いて作製された複合酸化物系誘電体薄膜 | |
JP2006179851A (ja) | 有機金属化学蒸着法用溶液原料及び該原料を用いて作製された複合酸化物系誘電体薄膜 | |
JP2005023009A (ja) | 有機バナジウム化合物及び該化合物を含む溶液原料並びにバナジウム含有薄膜の形成方法 | |
JP2006173594A (ja) | 有機金属化学蒸着法用溶液原料及び該原料を用いた複合酸化物系誘電体薄膜の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070703 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080703 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090703 Year of fee payment: 11 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100703 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100703 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110703 Year of fee payment: 13 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110703 Year of fee payment: 13 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120703 Year of fee payment: 14 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120703 Year of fee payment: 14 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130703 Year of fee payment: 15 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |