JP2933351B2 - 半導体素子の製造方法 - Google Patents
半導体素子の製造方法Info
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- JP2933351B2 JP2933351B2 JP2107354A JP10735490A JP2933351B2 JP 2933351 B2 JP2933351 B2 JP 2933351B2 JP 2107354 A JP2107354 A JP 2107354A JP 10735490 A JP10735490 A JP 10735490A JP 2933351 B2 JP2933351 B2 JP 2933351B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、DRAMのようにキャパシタを有する半導体
素子の製造方法に係り、特にキャパシタの絶縁膜（誘電
体膜）の製造方法に関するものである。
素子の製造方法に係り、特にキャパシタの絶縁膜（誘電
体膜）の製造方法に関するものである。
（従来の技術） キャパシタを有する半導体素子において、キャパシタ
の絶縁膜としては現在、LPCVD法により形成されたSi3N4
膜が主に使用されているが、文献「応用物理Vol 58,No.
11 1989 P1622〜P1628」に示されるようにタンタル酸化
膜（Ta2O5膜）のキャパシタ絶縁膜への適用が広く検討
されている。
の絶縁膜としては現在、LPCVD法により形成されたSi3N4
膜が主に使用されているが、文献「応用物理Vol 58,No.
11 1989 P1622〜P1628」に示されるようにタンタル酸化
膜（Ta2O5膜）のキャパシタ絶縁膜への適用が広く検討
されている。
その場合、Ta2O5膜は前記文献のP1623「3.Ta2O5膜の
生成」に示されるように反応性スパッタ法、熱酸化法、
CVD法により形成できる。反応性スパッタ法では、アル
ゴンと酸素の混合ガス中で高周波プラズマを発生させ、
TaのターゲットをスパッタしてTa2O5膜を形成する。熱
酸化法では、通常、金属Taをスパッタ法などによってSi
基板上に形成した後、酸素を含む雰囲気中で加熱するこ
とによってTa2O5膜を形成する。CVD法では、タンタルペ
ントエトキシ（Ta2（OC2H5）５）などの有機物を酸化性
雰囲気中で加熱することにより400〜500℃でTa2O5膜形
成が可能である。
生成」に示されるように反応性スパッタ法、熱酸化法、
CVD法により形成できる。反応性スパッタ法では、アル
ゴンと酸素の混合ガス中で高周波プラズマを発生させ、
TaのターゲットをスパッタしてTa2O5膜を形成する。熱
酸化法では、通常、金属Taをスパッタ法などによってSi
基板上に形成した後、酸素を含む雰囲気中で加熱するこ
とによってTa2O5膜を形成する。CVD法では、タンタルペ
ントエトキシ（Ta2（OC2H5）５）などの有機物を酸化性
雰囲気中で加熱することにより400〜500℃でTa2O5膜形
成が可能である。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来技術によるTa2O5膜では、前
記文献のP1625「4.4熱的安定性」に開示されるように、
約650℃程度の熱処理により結晶化をおこし、そのためT
a2O5膜の結晶粒界にピンホールが発生し、実用化が困難
であった。
記文献のP1625「4.4熱的安定性」に開示されるように、
約650℃程度の熱処理により結晶化をおこし、そのためT
a2O5膜の結晶粒界にピンホールが発生し、実用化が困難
であった。
この発明は、以上述べた熱処理によりピンホールが発
生するという従来のTa2O5膜の欠点を除去し、高温熱処
理を行っても再結晶化によるピンホールの発生の少ない
良質なTa2O5膜をキャパシタ絶縁膜として形成できる半
導体素子の製造方法を提供することを目的とする。
生するという従来のTa2O5膜の欠点を除去し、高温熱処
理を行っても再結晶化によるピンホールの発生の少ない
良質なTa2O5膜をキャパシタ絶縁膜として形成できる半
導体素子の製造方法を提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段） この発明は半導体素子の製造方法、特にキャパシタの
製造方法において、キャパシタ絶縁膜であるTa2O5膜の
形成時、タンタルペントエトキシ（Ta2（OC2H5）５）と
シラン（SiH4）とを酸化性雰囲気中で加熱することによ
り、微量のSiO2をTa2O5膜に混入させるようにしたもの
である。
製造方法において、キャパシタ絶縁膜であるTa2O5膜の
形成時、タンタルペントエトキシ（Ta2（OC2H5）５）と
シラン（SiH4）とを酸化性雰囲気中で加熱することによ
り、微量のSiO2をTa2O5膜に混入させるようにしたもの
である。
（作 用） Ta2O5膜にSiO2を含有させると、Ta2O5膜の結晶化温度
が上昇し、したがって、その後、高温熱処理があっても
Ta2O5膜の再結晶化が起らずピンホールが発生せず、第
２図に示すようにTa2O5膜（キャパシタ絶縁膜）の耐圧
劣化はおこりにくくなる。
が上昇し、したがって、その後、高温熱処理があっても
Ta2O5膜の再結晶化が起らずピンホールが発生せず、第
２図に示すようにTa2O5膜（キャパシタ絶縁膜）の耐圧
劣化はおこりにくくなる。
Ta2O5膜に対するSiO2の含有量（SiO2/Ta2O5）は0.1％
〜10％程度とする。
〜10％程度とする。
（実施例） Ta2O5膜の成膜方法としては、主にスパッタ法とCVD法
とがあり、スパッタ法の場合について述べる。
とがあり、スパッタ法の場合について述べる。
まず第１図（ａ）に示すように、シリコン基板11上に
下地絶縁膜としてシリコン酸化膜12を形成し、その上に
キャパシタの下部電極となるポリシリコン膜13を選択的
に形成する。
下地絶縁膜としてシリコン酸化膜12を形成し、その上に
キャパシタの下部電極となるポリシリコン膜13を選択的
に形成する。
次に、ポリシリコン膜13上を含む全面にキャパシタ絶
縁膜として第１図（ｂ）に示すようにTa2O5膜14を20〜1
00Å程度の厚さで形成する。このTa2O5膜14は、具体的
には、Taターゲットを用いて、反応チャンバー内に酸素
を５％から40％程度含有したArを流し、チャンバー内圧
力を数ｍから数十mTorrとして、反応性スパッタを行う
ことにより形成される。その時、ここでは、Siターゲッ
トを用いて同時にコスパッタを行うことにより、Ta2O5
膜14中にTa2O5を含有させる。SiO2/Ta2O5は0.1％から10
％程度とする。そして、このようにしてTa2O5膜14中にS
iO2を含有させることにより、Ta2O5膜14の結晶化温度は
上昇し、したがって、その後、高温熱処理があってもTa
2O5膜14の再結晶化が起らずピンホールが発生せず、第
２図に示すがごとくTa2O5膜の耐圧劣化は起りにくくな
る。
縁膜として第１図（ｂ）に示すようにTa2O5膜14を20〜1
00Å程度の厚さで形成する。このTa2O5膜14は、具体的
には、Taターゲットを用いて、反応チャンバー内に酸素
を５％から40％程度含有したArを流し、チャンバー内圧
力を数ｍから数十mTorrとして、反応性スパッタを行う
ことにより形成される。その時、ここでは、Siターゲッ
トを用いて同時にコスパッタを行うことにより、Ta2O5
膜14中にTa2O5を含有させる。SiO2/Ta2O5は0.1％から10
％程度とする。そして、このようにしてTa2O5膜14中にS
iO2を含有させることにより、Ta2O5膜14の結晶化温度は
上昇し、したがって、その後、高温熱処理があってもTa
2O5膜14の再結晶化が起らずピンホールが発生せず、第
２図に示すがごとくTa2O5膜の耐圧劣化は起りにくくな
る。
なお、CVD法でTa2O5膜を形成する場合は、反応ガスと
してタンタルペントエトキシ（Ta2（OC2H5）５）とシラ
ン（SiH4）とを酸化性雰囲気中で加熱することで、SiO2
を含有したTa2O5膜の形成が可能となる。
してタンタルペントエトキシ（Ta2（OC2H5）５）とシラ
ン（SiH4）とを酸化性雰囲気中で加熱することで、SiO2
を含有したTa2O5膜の形成が可能となる。
次に、SiO2を含むTa2O5膜14上に同第１図（ｂ）に示
すようにポリシリコン膜15をキャパシタの上部電極形成
膜として形成する。
すようにポリシリコン膜15をキャパシタの上部電極形成
膜として形成する。
その後、このポリシリコン膜15とSiO2含有Ta2O5膜14
を第１図（ｃ）に示すようにパターニングして、キャパ
シタの上部電極と、同形状のキャパシタ絶縁膜を下部電
極（ポリシリコン膜13）上に形成することで、キャパシ
タを完成させる。
を第１図（ｃ）に示すようにパターニングして、キャパ
シタの上部電極と、同形状のキャパシタ絶縁膜を下部電
極（ポリシリコン膜13）上に形成することで、キャパシ
タを完成させる。
（発明の効果） 以上説明したように、この発明の製造方法によれば、
キャパシタの絶縁膜としてのTa2O5膜にSiO2を含有させ
ることにより、その結晶化温度を上げたので、以後半導
体プロセス中に高温熱処理がはいっても、Ta2O5膜が結
晶化してピンホールが発生して耐圧が劣化することがな
くなり、良好な特性のキャパシタ絶縁膜、延いては良好
な特性のキャパシタを形成できる。
キャパシタの絶縁膜としてのTa2O5膜にSiO2を含有させ
ることにより、その結晶化温度を上げたので、以後半導
体プロセス中に高温熱処理がはいっても、Ta2O5膜が結
晶化してピンホールが発生して耐圧が劣化することがな
くなり、良好な特性のキャパシタ絶縁膜、延いては良好
な特性のキャパシタを形成できる。
第１図はこの発明の半導体素子の製造方法の一実施例を
示す工程断面図、第２図はこの発明の方法と従来方法と
によりTa2O5膜の熱処理温度対耐圧の関係を示す特性図
である。 13……ポリシリコン膜、14……SiO2含有Ta2O5膜、15…
…ポリシリコン膜。
示す工程断面図、第２図はこの発明の方法と従来方法と
によりTa2O5膜の熱処理温度対耐圧の関係を示す特性図
である。 13……ポリシリコン膜、14……SiO2含有Ta2O5膜、15…
…ポリシリコン膜。
Claims (1)
- 【請求項１】タンタル酸化膜（Ta2O5膜）をキャパシタ
として使用したキャパシタを有する半導体素子の製造方
法において、 キャパシタ絶縁膜であるTa2O5膜の形成時、タンタルペ
ントエトキシ（Ta2（OC2H5）５）とシラン（SiH4）とを
酸化性雰囲気中で加熱することにより、微量のSiO2をTa
2O5膜中に混入させることを特徴とする半導体素子の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2107354A JP2933351B2 (ja) | 1990-04-25 | 1990-04-25 | 半導体素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2107354A JP2933351B2 (ja) | 1990-04-25 | 1990-04-25 | 半導体素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH046833A JPH046833A (ja) | 1992-01-10 |
| JP2933351B2 true JP2933351B2 (ja) | 1999-08-09 |
Family
ID=14456939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2107354A Expired - Fee Related JP2933351B2 (ja) | 1990-04-25 | 1990-04-25 | 半導体素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2933351B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100319571B1 (ko) * | 1998-03-12 | 2002-01-09 | 루센트 테크놀러지스 인크 | 도프된 금속 산화물 유전물질들을 가진 전자 소자들과 도프된 금속 산화물 유전물질들을 가진 전자 소자들을 만드는 과정 |
| DE10332182A1 (de) * | 2003-07-11 | 2005-02-10 | Adolf Würth GmbH & Co. KG | Vorrichtung zum Herausziehen von Beulen |
-
1990
- 1990-04-25 JP JP2107354A patent/JP2933351B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH046833A (ja) | 1992-01-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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