JP3130157B2 - チタン酸化物系誘電体薄膜合成用ｃｖｄ反応炉 - Google Patents
チタン酸化物系誘電体薄膜合成用ｃｖｄ反応炉Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体メモリー等に用
いる誘電体薄膜のＣＶＤ（化学気相堆積）法による合成
装置のＣＶＤ反応炉に関するものである。
いる誘電体薄膜のＣＶＤ（化学気相堆積）法による合成
装置のＣＶＤ反応炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体におけるメモリーデバイス
の集積化が急速に進んでおり、例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集積化が進んで来た。
これはデバイスの高速化、低消費電力化、低コスト化等
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
量をもたねばならない。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Ｓi
Ｏ2では薄膜化の限界が生じた。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、誘電体（高誘電率）材料を
メモリーデバイス用として利用する研究が最近注目を集
めている。
の集積化が急速に進んでおり、例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集積化が進んで来た。
これはデバイスの高速化、低消費電力化、低コスト化等
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
量をもたねばならない。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Ｓi
Ｏ2では薄膜化の限界が生じた。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、誘電体（高誘電率）材料を
メモリーデバイス用として利用する研究が最近注目を集
めている。
【０００３】このようなキャパシタ用材料に要求される
性能としては、上記のように高誘電率を有する薄膜であ
ること及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、出来
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以下及び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、
チタン酸ストロンチウム、バリウム置換チタン酸ストロ
ンチウム等の酸化物系誘電体膜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、ストロンチウムおよ
びバリウムの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ージケトン系のジピバロイルメタン（ＤＰＭ）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。それにもかかわらず、例えば刊行物（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、上記の
ような原料の不安定性のため、極端な場合には原料を使
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。
性能としては、上記のように高誘電率を有する薄膜であ
ること及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、出来
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以下及び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、
チタン酸ストロンチウム、バリウム置換チタン酸ストロ
ンチウム等の酸化物系誘電体膜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、ストロンチウムおよ
びバリウムの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ージケトン系のジピバロイルメタン（ＤＰＭ）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。それにもかかわらず、例えば刊行物（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、上記の
ような原料の不安定性のため、極端な場合には原料を使
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。
【０００４】このような状況下において、本発明者らの
一部は従来の固体原料をテトラヒドロフランという有機
溶剤に溶解して溶液化することによって気化性を飛躍的
に向上させたＣＶＤ原料（特願平４−２５２８３６号明
細書）を提案した。このような溶液原料を従来の一般的
なＣＶＤ反応炉で使用することにより各種酸化物系誘電
体薄膜の合成が可能である。一例として、従来のＣＶＤ
反応炉を用いたＣＶＤ装置によりチタン酸ストロンチウ
ムを合成する場合の装置の全体構成図を図８に示す。図
において、１は溶液タンク、２はＳｒ原料溶液、３は溶
液定量供給器、４は気化器、５は気化器加熱用ヒータ
ー、６は輸送ガス用マスフローコントローラ、７は輸送
ガス供給管、８はチタン原料用バブラー、９はチタン原
料、１０は酸素ガス供給管、１１は反応炉チャンバー、
１２は基板加熱用ヒーター、１３は基板、１４は原料ノ
ズル、１５は排気管である。Ｓｒ原料溶液２は溶液定量
供給器３により一定量が気化器４へと送り込まれ加熱気
化される。一方、Ｔｉ原料９は輸送ガス用マスフローコ
ントローラ６によりバブラー８中に吹き込まれた輸送ガ
ス中に飽和する。両原料ガスは、酸素ガス１０と混合し
た後、反応炉１１へと送り込まれ、基板加熱用ヒーター
１２によって加熱された基板１３上にチタン酸ストロン
チウム薄膜が合成される。このようなＣＶＤ装置を用い
て、ＳiＯ2換算膜厚４ｎｍ、比誘電率１００およびリー
ク電流密度２．２×１０-7Ａ／ｃｍ2程度の特性を持つ
チタン酸ストロンチウム誘電体薄膜が得られている。
一部は従来の固体原料をテトラヒドロフランという有機
溶剤に溶解して溶液化することによって気化性を飛躍的
に向上させたＣＶＤ原料（特願平４−２５２８３６号明
細書）を提案した。このような溶液原料を従来の一般的
なＣＶＤ反応炉で使用することにより各種酸化物系誘電
体薄膜の合成が可能である。一例として、従来のＣＶＤ
反応炉を用いたＣＶＤ装置によりチタン酸ストロンチウ
ムを合成する場合の装置の全体構成図を図８に示す。図
において、１は溶液タンク、２はＳｒ原料溶液、３は溶
液定量供給器、４は気化器、５は気化器加熱用ヒータ
ー、６は輸送ガス用マスフローコントローラ、７は輸送
ガス供給管、８はチタン原料用バブラー、９はチタン原
料、１０は酸素ガス供給管、１１は反応炉チャンバー、
１２は基板加熱用ヒーター、１３は基板、１４は原料ノ
ズル、１５は排気管である。Ｓｒ原料溶液２は溶液定量
供給器３により一定量が気化器４へと送り込まれ加熱気
化される。一方、Ｔｉ原料９は輸送ガス用マスフローコ
ントローラ６によりバブラー８中に吹き込まれた輸送ガ
ス中に飽和する。両原料ガスは、酸素ガス１０と混合し
た後、反応炉１１へと送り込まれ、基板加熱用ヒーター
１２によって加熱された基板１３上にチタン酸ストロン
チウム薄膜が合成される。このようなＣＶＤ装置を用い
て、ＳiＯ2換算膜厚４ｎｍ、比誘電率１００およびリー
ク電流密度２．２×１０-7Ａ／ｃｍ2程度の特性を持つ
チタン酸ストロンチウム誘電体薄膜が得られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】チタン酸化物系誘電体
薄膜の１つである前記チタン酸ストロンチウム誘電体薄
膜の特性は、記憶容量６４メガビット程度のメモリーへ
の実用化は可能な値である。しかし、信頼性の向上、あ
るいはそれ以上の容量のメモリーへの適用を考えた場
合、特性をさらに向上させる必要がある。
薄膜の１つである前記チタン酸ストロンチウム誘電体薄
膜の特性は、記憶容量６４メガビット程度のメモリーへ
の実用化は可能な値である。しかし、信頼性の向上、あ
るいはそれ以上の容量のメモリーへの適用を考えた場
合、特性をさらに向上させる必要がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係わるチタン酸
化物系誘電体薄膜合成用ＣＶＤ反応炉は、気化器により
気化された溶液原料を少なくとも１種含む原料ガスと酸
素とが導入され加熱機構により予め前記原料ガスと酸素
とを前記気化器の温度よりも高い温度で反応させて中間
体である予備反応原料ガスを形成させ且つ該予備反応原
料ガスを吹き出す複数の穴を有する予備反応部と、該予
備反応部の複数の穴に対向配置された基板を加熱するヒ
ーターとを内部備え、前記予備反応部の複数の穴から吹
き出された予備反応原料ガスを用いて前記基板上に薄膜
を形成するものである。
化物系誘電体薄膜合成用ＣＶＤ反応炉は、気化器により
気化された溶液原料を少なくとも１種含む原料ガスと酸
素とが導入され加熱機構により予め前記原料ガスと酸素
とを前記気化器の温度よりも高い温度で反応させて中間
体である予備反応原料ガスを形成させ且つ該予備反応原
料ガスを吹き出す複数の穴を有する予備反応部と、該予
備反応部の複数の穴に対向配置された基板を加熱するヒ
ーターとを内部備え、前記予備反応部の複数の穴から吹
き出された予備反応原料ガスを用いて前記基板上に薄膜
を形成するものである。
【０００７】
【０００８】さらに、予備反応部に、オゾンガス、亜酸
化窒素、酸化窒素、および水蒸気のいずれか、またはそ
れらを組み合わせた活性酸化ガスを導入する手段を備え
たものである。
化窒素、酸化窒素、および水蒸気のいずれか、またはそ
れらを組み合わせた活性酸化ガスを導入する手段を備え
たものである。
【０００９】
【作用】本発明による予備反応部では、原料の予備分解
が起こり、基板上での結晶の形成と完全な酸化が容易に
なると考えられる。チタン酸ストロンチウムは、酸化の
程度によって特性が大幅に変化することが知られおり、
この点の改善が特性の向上に大きく寄与していると思わ
れる。このように、従来のＣＶＤ反応炉で合成した誘電
体薄膜よりも特性の良好な誘電体薄膜を合成することが
出来る。
が起こり、基板上での結晶の形成と完全な酸化が容易に
なると考えられる。チタン酸ストロンチウムは、酸化の
程度によって特性が大幅に変化することが知られおり、
この点の改善が特性の向上に大きく寄与していると思わ
れる。このように、従来のＣＶＤ反応炉で合成した誘電
体薄膜よりも特性の良好な誘電体薄膜を合成することが
出来る。
【００１０】また、加熱機構として、ヒーターによる抵
抗加熱、誘導加熱、および赤外線加熱のいずれか、また
はそれらを組み合わせて使用すると効率的に加熱でき
る。
抗加熱、誘導加熱、および赤外線加熱のいずれか、また
はそれらを組み合わせて使用すると効率的に加熱でき
る。
【００１１】さらに、予備反応部に、活性酸化ガスとし
て、オゾンガス、亜酸化窒素、酸化窒素、および水蒸気
のいずれか、またはそれらを組み合わせて導入すると、
効果的である。
て、オゾンガス、亜酸化窒素、酸化窒素、および水蒸気
のいずれか、またはそれらを組み合わせて導入すると、
効果的である。
【００１２】
【実施例】実施例１．図１は本発明の一実施例としてチ
タン酸ストロンチウム薄膜を合成する場合のＣＶＤ装置
の全体構成図である。図において、１〜１５までは上記
従来の装置と同一のもので、１６は加熱機構付き予備反
応部である。また、図２は加熱機構付き予備反応部１６
の詳細を示したもので、１７は加熱用ヒーター、１８は
予備反応原料ガス吹き出し穴である。
タン酸ストロンチウム薄膜を合成する場合のＣＶＤ装置
の全体構成図である。図において、１〜１５までは上記
従来の装置と同一のもので、１６は加熱機構付き予備反
応部である。また、図２は加熱機構付き予備反応部１６
の詳細を示したもので、１７は加熱用ヒーター、１８は
予備反応原料ガス吹き出し穴である。
【００１３】本発明の特徴である加熱機構付き予備反応
部１６は外側に設けた加熱用ヒーター１７により任意の
温度への加熱が可能で、熱伝導性の良好な金属に予備反
応原料ガス吹き出し穴１８を多数開け原料ガスの加熱が
容易な構造となっている。本実施例においては、予備反
応部の材料として熱伝導性と耐酸化性が共に良好なイン
コネル合金を用いた。他に、耐酸化性は劣るが熱伝導性
の良好なアルミニウムや銅、あるいは熱伝導性は劣るが
耐酸化性のやや良好なステンレススチールなども使用可
能である。
部１６は外側に設けた加熱用ヒーター１７により任意の
温度への加熱が可能で、熱伝導性の良好な金属に予備反
応原料ガス吹き出し穴１８を多数開け原料ガスの加熱が
容易な構造となっている。本実施例においては、予備反
応部の材料として熱伝導性と耐酸化性が共に良好なイン
コネル合金を用いた。他に、耐酸化性は劣るが熱伝導性
の良好なアルミニウムや銅、あるいは熱伝導性は劣るが
耐酸化性のやや良好なステンレススチールなども使用可
能である。
【００１４】上記のような構成のＣＶＤ装置により、白
金を蒸着したＳｉ基板上にチタン酸ストロンチウムを合
成する実験を行った。出発原料としては、Ｓｒのアセチ
ルアセトナート誘導体であるＳr（ＤＰＭ）2を有機溶剤
であるテトラヒドロフランに溶解させた溶液原料と、Ｔ
ｉはアルコキシドのＴｉイソプロポキシドを用いた。気
化器の温度は２５０℃、予備反応部温度２５０〜１００
０℃に設定し、反応ガスは酸素、反応炉内圧力は５Ｔor
r、基板温度は７００℃に保持して１０分間反応を行っ
た。なお、基板ヒーターからの輻射により、予備反応部
の加熱を行わない場合でもこの部分の温度は２５０℃と
なった。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７０ｎｍの本発明の反応炉による酸化
物誘電体薄膜が得られた。Ｘ線回折により結晶性を調査
し、誘電率及び直流電圧１.６５Ｖ印加時のリーク電流
密度を測定した。これらの結果を表１に示す。
金を蒸着したＳｉ基板上にチタン酸ストロンチウムを合
成する実験を行った。出発原料としては、Ｓｒのアセチ
ルアセトナート誘導体であるＳr（ＤＰＭ）2を有機溶剤
であるテトラヒドロフランに溶解させた溶液原料と、Ｔ
ｉはアルコキシドのＴｉイソプロポキシドを用いた。気
化器の温度は２５０℃、予備反応部温度２５０〜１００
０℃に設定し、反応ガスは酸素、反応炉内圧力は５Ｔor
r、基板温度は７００℃に保持して１０分間反応を行っ
た。なお、基板ヒーターからの輻射により、予備反応部
の加熱を行わない場合でもこの部分の温度は２５０℃と
なった。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７０ｎｍの本発明の反応炉による酸化
物誘電体薄膜が得られた。Ｘ線回折により結晶性を調査
し、誘電率及び直流電圧１.６５Ｖ印加時のリーク電流
密度を測定した。これらの結果を表１に示す。
【００１５】
【表１】
【００１６】表１から明らかなように、本実施例の反応
炉によれば予備反応部を３００〜９００℃に加熱した場
合、加熱を行わない２５０℃の場合（従来と同一）より
も誘電率が大きくなり、リーク電流密度が小さくなって
いる。本発明によれば従来反応炉を用いた場合よりも性
能の良好な誘電体薄膜を合成することが可能である。し
かし、１０００℃では膜状にならず、温度範囲として、
２５０℃を越えて１０００℃よりも低い、望ましくは３
００℃以上、１０００℃より低い程度が良好である。
炉によれば予備反応部を３００〜９００℃に加熱した場
合、加熱を行わない２５０℃の場合（従来と同一）より
も誘電率が大きくなり、リーク電流密度が小さくなって
いる。本発明によれば従来反応炉を用いた場合よりも性
能の良好な誘電体薄膜を合成することが可能である。し
かし、１０００℃では膜状にならず、温度範囲として、
２５０℃を越えて１０００℃よりも低い、望ましくは３
００℃以上、１０００℃より低い程度が良好である。
【００１７】本実施例により膜特性が向上する理由は次
の様に考えられる。加熱機構付き予備反応部１６におい
て加熱されたガスは、特定の条件下においては完全に分
解すること無く、後の完全な分解、酸化の容易な中間体
を形成し、基板１３上への良好な薄膜の合成に寄与す
る。つまり、原料の予備分解が起こり、基板１３上での
結晶の形成と完全な酸化が容易になると考えられる。チ
タン酸ストロンチウムは、酸化の程度によって特性が大
幅に変化することが知られおり、この点の改善が特性の
向上に大きく寄与していると思われる。
の様に考えられる。加熱機構付き予備反応部１６におい
て加熱されたガスは、特定の条件下においては完全に分
解すること無く、後の完全な分解、酸化の容易な中間体
を形成し、基板１３上への良好な薄膜の合成に寄与す
る。つまり、原料の予備分解が起こり、基板１３上での
結晶の形成と完全な酸化が容易になると考えられる。チ
タン酸ストロンチウムは、酸化の程度によって特性が大
幅に変化することが知られおり、この点の改善が特性の
向上に大きく寄与していると思われる。
【００１８】実施例２．図３は本発明の他の実施例によ
るＣＶＤ反応炉の主要部を示す構成図であり、図におい
て、１９は誘導加熱用ＲＦコイルである。前実施例と予
備反応部の加熱方法のみが異なる。加熱機構付き予備反
応部１６は誘導加熱用ＲＦコイル１９により誘導加熱さ
れる。加熱機構付き予備反応部１６において加熱された
ガスは、特定の条件下においては完全に分解すること無
く、後の完全な分解、酸化の容易な中間体を形成し、基
板１３上への良好な薄膜の合成に寄与する。
るＣＶＤ反応炉の主要部を示す構成図であり、図におい
て、１９は誘導加熱用ＲＦコイルである。前実施例と予
備反応部の加熱方法のみが異なる。加熱機構付き予備反
応部１６は誘導加熱用ＲＦコイル１９により誘導加熱さ
れる。加熱機構付き予備反応部１６において加熱された
ガスは、特定の条件下においては完全に分解すること無
く、後の完全な分解、酸化の容易な中間体を形成し、基
板１３上への良好な薄膜の合成に寄与する。
【００１９】前実施例と同一のガス供給系を用い、チタ
ン酸ストロンチウム薄膜の合成を行ったところ、前実施
例と同様の結果を得た。本実施例の加熱方法によれば、
加熱機構付き予備反応部１６が大きくなった場合に前実
施例のヒーター加熱よりも効率的な加熱が可能である。
ン酸ストロンチウム薄膜の合成を行ったところ、前実施
例と同様の結果を得た。本実施例の加熱方法によれば、
加熱機構付き予備反応部１６が大きくなった場合に前実
施例のヒーター加熱よりも効率的な加熱が可能である。
【００２０】実施例３．図４は本発明の他の実施例によ
るＣＶＤ反応炉の主要部を示す構成図であり、図におい
て、２０は石英製反応管、２１は基板ホルダー、２２は
基板加熱用外部ヒーター、２３は赤外線加熱用予備反応
部、２４は赤外線ランプである。本実施例ではホットウ
ォール型の反応炉を使用した。ガス供給系は前実施例の
ものと同一である。赤外線加熱用予備反応部２３は赤外
線ランプ２４により加熱される。この赤外線加熱用予備
反応部２３は赤外線により効率的に加熱できるように、
グラファイトにシリコンカーバイドをコーティングした
ものを用いた。
るＣＶＤ反応炉の主要部を示す構成図であり、図におい
て、２０は石英製反応管、２１は基板ホルダー、２２は
基板加熱用外部ヒーター、２３は赤外線加熱用予備反応
部、２４は赤外線ランプである。本実施例ではホットウ
ォール型の反応炉を使用した。ガス供給系は前実施例の
ものと同一である。赤外線加熱用予備反応部２３は赤外
線ランプ２４により加熱される。この赤外線加熱用予備
反応部２３は赤外線により効率的に加熱できるように、
グラファイトにシリコンカーバイドをコーティングした
ものを用いた。
【００２１】本実施例の場合も実施例１と同様な結果を
得た。本実施例の加熱方法によれば、反応炉全体の構成
をシンプルにすることが可能である。
得た。本実施例の加熱方法によれば、反応炉全体の構成
をシンプルにすることが可能である。
【００２２】実施例４．図５は本発明の他の実施例によ
るＣＶＤ反応炉の主要部を示す構成図であり、図におい
て、２５は活性酸化ガスによる予備反応部、２６は原料
ガス吹き出し穴、２７は活性酸化ガス導入口である。原
料ガス吹き出し穴２６からの原料ガスと活性酸化ガス導
入口２７からの活性酸化ガスは、活性酸化ガスによる予
備反応部２５内で予備反応を起こし予備反応原料ガス吹
き出し穴１８から基板１３上へと吹き付けられる。
るＣＶＤ反応炉の主要部を示す構成図であり、図におい
て、２５は活性酸化ガスによる予備反応部、２６は原料
ガス吹き出し穴、２７は活性酸化ガス導入口である。原
料ガス吹き出し穴２６からの原料ガスと活性酸化ガス導
入口２７からの活性酸化ガスは、活性酸化ガスによる予
備反応部２５内で予備反応を起こし予備反応原料ガス吹
き出し穴１８から基板１３上へと吹き付けられる。
【００２３】実験に用いたＣＶＤ装置は本発明の活性酸
化ガスによる予備反応部２５以外は全て実施例１のもの
と同一である。 このような構成のＣＶＤ装置により、
白金を蒸着したＳｉ基板上にバリウム置換チタン酸スト
ロンチウムを合成する実験を行った。出発原料として
は、ＳｒおよびＢａのアセチルアセトナート誘導体であ
るＳｒ（ＤＰＭ）2とＢａ（ＤＰＭ）2を有機溶剤である
テトラヒドロフランに溶解させた溶液原料と、Ｔｉはア
ルコキシドのＴｉイソプロポキシドを用いた。活性酸化
ガスとしてオゾン、亜酸化窒素、酸化窒素、水蒸気およ
び比較の為に酸素の５種類で実験を行った。反応ガスは
酸素、気化器の温度は２５０℃、反応炉内圧力は５Ｔor
r、基板温度は７００℃に保持して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９０ｎｍの本発明の合成装置による酸化物
誘電体薄膜が得られた。Ｘ線回折により結晶性を調査
し、誘電率及び直流電圧１.６５Ｖ印加時のリーク電流
密度を測定した。これらの結果を表２に示す。
化ガスによる予備反応部２５以外は全て実施例１のもの
と同一である。 このような構成のＣＶＤ装置により、
白金を蒸着したＳｉ基板上にバリウム置換チタン酸スト
ロンチウムを合成する実験を行った。出発原料として
は、ＳｒおよびＢａのアセチルアセトナート誘導体であ
るＳｒ（ＤＰＭ）2とＢａ（ＤＰＭ）2を有機溶剤である
テトラヒドロフランに溶解させた溶液原料と、Ｔｉはア
ルコキシドのＴｉイソプロポキシドを用いた。活性酸化
ガスとしてオゾン、亜酸化窒素、酸化窒素、水蒸気およ
び比較の為に酸素の５種類で実験を行った。反応ガスは
酸素、気化器の温度は２５０℃、反応炉内圧力は５Ｔor
r、基板温度は７００℃に保持して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９０ｎｍの本発明の合成装置による酸化物
誘電体薄膜が得られた。Ｘ線回折により結晶性を調査
し、誘電率及び直流電圧１.６５Ｖ印加時のリーク電流
密度を測定した。これらの結果を表２に示す。
【００２４】
【表２】
【００２５】表２から明らかなように、本発明の反応炉
によれば、酸素のみを用いる従来法よりも誘電率、リー
ク電流密度ともに性能の良好な誘電体薄膜を合成するこ
とが可能である。
によれば、酸素のみを用いる従来法よりも誘電率、リー
ク電流密度ともに性能の良好な誘電体薄膜を合成するこ
とが可能である。
【００２６】本発明により誘電体薄膜の特性が向上する
理由は次の様に考えられる。活性酸化ガスによる予備反
応部２５において活性酸化ガスと反応した原料ガスは、
完全に分解すること無く、後の完全な分解、酸化の容易
な中間体を形成し、基板上への良好な薄膜の合成に寄与
する。つまり、実施例１と同様、原料の予備分解が起こ
り、基板上での結晶の形成と完全な酸化が容易になると
考えられる。
理由は次の様に考えられる。活性酸化ガスによる予備反
応部２５において活性酸化ガスと反応した原料ガスは、
完全に分解すること無く、後の完全な分解、酸化の容易
な中間体を形成し、基板上への良好な薄膜の合成に寄与
する。つまり、実施例１と同様、原料の予備分解が起こ
り、基板上での結晶の形成と完全な酸化が容易になると
考えられる。
【００２７】実施例５．図６は本発明の他の実施例によ
るＣＶＤ反応炉の主要部を示す構成図であり、前実施例
の活性酸化ガスによる予備反応部２５と実施例１の加熱
機構付き予備反応部１６を組み合わせたものである。こ
の構成の予備反応部を用いて、チタン酸ストロンチウム
薄膜の合成を行った。加熱温度５００℃、活性酸化ガス
としてオゾン、他の条件は実施例１と同一で実験を行
い、膜厚約７０ｎｍのチタン酸ストロンチウム薄膜を得
た。加熱のみでの合成とオゾンによる予備反応のみを使
った合成との比較結果を表３に示す。
るＣＶＤ反応炉の主要部を示す構成図であり、前実施例
の活性酸化ガスによる予備反応部２５と実施例１の加熱
機構付き予備反応部１６を組み合わせたものである。こ
の構成の予備反応部を用いて、チタン酸ストロンチウム
薄膜の合成を行った。加熱温度５００℃、活性酸化ガス
としてオゾン、他の条件は実施例１と同一で実験を行
い、膜厚約７０ｎｍのチタン酸ストロンチウム薄膜を得
た。加熱のみでの合成とオゾンによる予備反応のみを使
った合成との比較結果を表３に示す。
【００２８】
【表３】
【００２９】表３から明らかなように、本発明の反応炉
によれば、誘電率、リーク電流密度ともに、それぞれ単
独の場合よりも性能の良好な誘電体薄膜を合成すること
が可能である。
によれば、誘電率、リーク電流密度ともに、それぞれ単
独の場合よりも性能の良好な誘電体薄膜を合成すること
が可能である。
【００３０】実施例６．図７は本発明の他の実施例によ
るＣＶＤ反応炉の主要部を示す構成図であり、図５に示
す実施例４の活性酸化ガスによる予備反応部２５に加熱
用ヒーター１７を取付けることによって図６に示す前実
施例と同様の効果を得るための予備反応部を示してい
る。前実施例との相違点はガスの加熱を効率的に行うた
めの部分を省き、構成を単純にしたものである。前実施
例と同一の条件により合成を行ったところ、膜厚約７０
ｎｍ、ＳiＯ2換算膜厚０.８１ｎｍ、比誘電率３３０、
リーク電流密度４.８×１０-9Ａ/ｃｍ2 の特性を持つチ
タン酸ストロンチウム薄膜を得た。前実施例よりは若干
劣るが、加熱のみ、あるいは活性酸化ガスとの予備反応
のみの場合よりは良好な結果が得られた。
るＣＶＤ反応炉の主要部を示す構成図であり、図５に示
す実施例４の活性酸化ガスによる予備反応部２５に加熱
用ヒーター１７を取付けることによって図６に示す前実
施例と同様の効果を得るための予備反応部を示してい
る。前実施例との相違点はガスの加熱を効率的に行うた
めの部分を省き、構成を単純にしたものである。前実施
例と同一の条件により合成を行ったところ、膜厚約７０
ｎｍ、ＳiＯ2換算膜厚０.８１ｎｍ、比誘電率３３０、
リーク電流密度４.８×１０-9Ａ/ｃｍ2 の特性を持つチ
タン酸ストロンチウム薄膜を得た。前実施例よりは若干
劣るが、加熱のみ、あるいは活性酸化ガスとの予備反応
のみの場合よりは良好な結果が得られた。
【００３１】
【発明の効果】以上のように、本発明のチタン酸化物系
誘電体薄膜合成用ＣＶＤ反応炉によれば、気化器により
気化された溶液原料を少なくとも1種含む原料ガスと酸
素とが導入され加熱機構により予め前記原料ガスと酸素
とを前記気化器の温度よりも高い温度で反応させて中間
体である予備反応原料ガスを形成させ且つ該予備反応原
料ガスを吹き出す複数の穴を有する予備反応部と、該予
備反応部の複数の穴に対向配置された基板を加熱するヒ
ーターとを内部に備え、前記予備反応部の複数の穴から
吹き出された予備反応原料ガスを用いて前記基板上に薄
膜を形成するので、特性の良好なチタン酸化物系誘電体
薄膜を合成することが出来るという効果がある。
誘電体薄膜合成用ＣＶＤ反応炉によれば、気化器により
気化された溶液原料を少なくとも1種含む原料ガスと酸
素とが導入され加熱機構により予め前記原料ガスと酸素
とを前記気化器の温度よりも高い温度で反応させて中間
体である予備反応原料ガスを形成させ且つ該予備反応原
料ガスを吹き出す複数の穴を有する予備反応部と、該予
備反応部の複数の穴に対向配置された基板を加熱するヒ
ーターとを内部に備え、前記予備反応部の複数の穴から
吹き出された予備反応原料ガスを用いて前記基板上に薄
膜を形成するので、特性の良好なチタン酸化物系誘電体
薄膜を合成することが出来るという効果がある。
【００３２】
【００３３】さらに、予備反応部に、活性酸化ガスとし
て、オゾンガス、亜酸化窒素、酸化窒素、および水蒸気
のいずれか、またはそれらを組み合わせて導入すると、
効果的である。
て、オゾンガス、亜酸化窒素、酸化窒素、および水蒸気
のいずれか、またはそれらを組み合わせて導入すると、
効果的である。
【図１】本発明の実施例１によるＣＶＤ装置の全体を示
す構成図である。
す構成図である。
【図２】本発明の実施例１の主要部である加熱機構付き
予備反応部を示す構成図である。
予備反応部を示す構成図である。
【図３】本発明の実施例２によるＣＶＤ反応炉の主要部
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図４】本発明の実施例３によるＣＶＤ反応炉の主要部
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図５】本発明の実施例４によるＣＶＤ反応炉の主要部
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図６】本発明の実施例５によるＣＶＤ反応炉の主要部
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図７】本発明の実施例６によるＣＶＤ反応炉の主要部
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図８】従来のＣＶＤ反応炉を用いたＣＶＤ装置を示す
構成図である。
構成図である。
２ Ｓｒ原料溶液 ３ 溶液定量供給器 ４ 気化器 ９ チタン原料 １０ 酸素ガス供給管 １１ 反応炉チャンバー １２ 基板加熱用ヒーター １３ 基板 １４ 原料ノズル １６ 加熱機構付き予備反応部 １７ 加熱用ヒーター １８ 予備反応原料ガス吹き出し穴 １９ 誘導加熱用ＲＦコイル ２０ 石英製反応管 ２１ 基板ホルダー ２２ 基板加熱用外部ヒーター ２３ 赤外線加熱用予備反応部 ２４ 赤外線ランプ ２５ 活性酸化ガスによる予備反応部 ２６ 原料ガス吹き出し穴 ２７ 活性酸化ガス導入口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内川 英興 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電 機株式会社 材料デバイス研究所内 (56)参考文献 特開 平５−9738（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−101049（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−21749（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−311571（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−145992（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/31 H01L 21/205 C23C 16/00 C30B 25/00
Claims (2)
- 【請求項１】 気化器により気化された溶液原料を少な
くとも１種含む原料ガスと酸素とが導入され加熱機構に
より予め前記原料ガスと酸素とを前記気化器の温度より
も高い温度で反応させて中間体である予備反応原料ガス
を形成させ且つ該予備反応原料ガスを吹き出す複数の穴
を有する予備反応部と、該予備反応部の複数の穴に対向
配置された基板を加熱するヒーターとを内部に備え、前
記予備反応部の複数の穴から吹き出された予備反応原料
ガスを用いて前記基板上に薄膜を形成するチタン酸化物
系誘電体薄膜合成用ＣＶＤ反応炉。 - 【請求項２】 予備反応部に、オゾンガス、亜酸化窒
素、酸化窒素、および水蒸気のいずれか、またはそれら
を組み合わせた活性酸化ガスを導入する手段を備えたこ
とを特徴とする請求項１に記載のチタン酸化物系誘電体
薄膜合成用ＣＶＤ反応炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05010420A JP3130157B2 (ja) | 1993-01-26 | 1993-01-26 | チタン酸化物系誘電体薄膜合成用ｃｖｄ反応炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05010420A JP3130157B2 (ja) | 1993-01-26 | 1993-01-26 | チタン酸化物系誘電体薄膜合成用ｃｖｄ反応炉 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06224179A JPH06224179A (ja) | 1994-08-12 |
| JP3130157B2 true JP3130157B2 (ja) | 2001-01-31 |
Family
ID=11749662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05010420A Expired - Lifetime JP3130157B2 (ja) | 1993-01-26 | 1993-01-26 | チタン酸化物系誘電体薄膜合成用ｃｖｄ反応炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3130157B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100667074B1 (ko) * | 2005-01-20 | 2007-01-10 | 삼성에스디아이 주식회사 | 유도가열방식이 적용된 화학기상증착장치 |
| KR102466384B1 (ko) * | 2020-11-16 | 2022-11-11 | (주)테라리제 | 장식을 탈착하여 교체하며 사용할 수 있는 장신구 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102089872B (zh) * | 2008-02-19 | 2013-03-06 | 东京毅力科创株式会社 | 成膜方法 |
-
1993
- 1993-01-26 JP JP05010420A patent/JP3130157B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100667074B1 (ko) * | 2005-01-20 | 2007-01-10 | 삼성에스디아이 주식회사 | 유도가열방식이 적용된 화학기상증착장치 |
| KR102466384B1 (ko) * | 2020-11-16 | 2022-11-11 | (주)테라리제 | 장식을 탈착하여 교체하며 사용할 수 있는 장신구 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06224179A (ja) | 1994-08-12 |
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