JP3139369B2 - 薄膜キャパシタの形成方法 - Google Patents
薄膜キャパシタの形成方法Info
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- JP3139369B2 JP3139369B2 JP08098049A JP9804996A JP3139369B2 JP 3139369 B2 JP3139369 B2 JP 3139369B2 JP 08098049 A JP08098049 A JP 08098049A JP 9804996 A JP9804996 A JP 9804996A JP 3139369 B2 JP3139369 B2 JP 3139369B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜キャパシタの
形成方法に関するものである。
形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】１Ｇビット以上の次世代高密度ＤＲＡＭ
用容量膜に適用するために、誘電特性、絶縁性、化学的
安定性に優れたＳｒＴｉＯ3 、（Ｂａ，Ｓｒ）Ｔｉ
Ｏ3 、（Ｐｂ，Ｚｒ）ＴｉＯ3 等のペロブスカイト型酸
化物誘電体薄膜の研究開発が行われている。
用容量膜に適用するために、誘電特性、絶縁性、化学的
安定性に優れたＳｒＴｉＯ3 、（Ｂａ，Ｓｒ）Ｔｉ
Ｏ3 、（Ｐｂ，Ｚｒ）ＴｉＯ3 等のペロブスカイト型酸
化物誘電体薄膜の研究開発が行われている。
【０００３】酸化物誘電体薄膜の成膜法としてはスパッ
タ法、気相成長法（ＣＶＤ法）、ゾルゲル法等がある。
１Ｇビット用ＤＲＡＭを実現するにはスタック構造の側
面積を利用することが必要であることから、段差被覆性
に優れるＣＶＤ法による成膜技術の確立が望まれてい
る。
タ法、気相成長法（ＣＶＤ法）、ゾルゲル法等がある。
１Ｇビット用ＤＲＡＭを実現するにはスタック構造の側
面積を利用することが必要であることから、段差被覆性
に優れるＣＶＤ法による成膜技術の確立が望まれてい
る。
【０００４】ＣＶＤ法におけるペロブスカイト型酸化物
誘電体の成膜、例えば（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3 （以下、
ＢＳＴ）の場合については、ティー・カワハラら、マテ
リアル・リサーチ・ソサエティ・シンポジウム・プロシ
ーディング、３６１巻、３６１頁、１９９５年（Ｔ．Ｋ
ａｗａｈａｒａ ｅｔ ａｌ．，Ｍａｔ．Ｒｅｓ．Ｓｏ
ｃ．Ｓｙｍｐ．Ｐｒｏｃ．Ｖｏｌ．３６１，３２５（１
９９５））あるいはマサジ・ヨシダら、ジャーナル・オ
ブ・エレクトロケミカル・ソサエティ、１４２巻、２４
４頁、１９９５年（Ｍａｓａｊｉ Ｙｏｓｈｉｄａ ｅ
ｔ ａｌ．，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｖｏｌ．１
４２，２４４（１９９５））などの報告がなされてい
る。一般にＢＳＴのＣＶＤ成膜原料としては、ビスジピ
バロイルメタネイトバリウム（ｂｉｓ−（ｄｉｐｉｖａ
ｌｏｙｌｍｅｔｈａｎａｔｏ）ｂａｒｉｕｍ（Ｂａ（Ｄ
ＰＭ）2 ））、ビスジピバロイルメタネイトストロンチ
ウム（ｂｉｓ−（ｄｉｐｉｖａｌｏｙｌｍｅｔｈａｎａ
ｔｏ）ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ（Ｓｒ（ＤＰＭ）2 ））、テ
トライソプロポキシチタニウム（ｔｅｔｒａ−ｉｓｏ−
ｐｒｏｐｏｘｙｔｉｔａｎｉｕｍ（Ｔｉ（ｉ−ＯＣ3 Ｈ
7 ）4 ））、チタニルビスヂピアロイメタネイト（ｔｉ
ｔａｎｙｌ ｂｉｓ（ｄｉｐｉｖａｌｏｙｌｍｅｔｈａ
ｎａｔｏ）（ＴｉＯ（ＤＰＭ）2 ））、Ｏ2 が用いられ
ている。これまでの報告では、ＢＳＴ成膜後の後処理と
して膜中の残留炭素を除去する工程は含まれていない。
誘電体の成膜、例えば（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3 （以下、
ＢＳＴ）の場合については、ティー・カワハラら、マテ
リアル・リサーチ・ソサエティ・シンポジウム・プロシ
ーディング、３６１巻、３６１頁、１９９５年（Ｔ．Ｋ
ａｗａｈａｒａ ｅｔ ａｌ．，Ｍａｔ．Ｒｅｓ．Ｓｏ
ｃ．Ｓｙｍｐ．Ｐｒｏｃ．Ｖｏｌ．３６１，３２５（１
９９５））あるいはマサジ・ヨシダら、ジャーナル・オ
ブ・エレクトロケミカル・ソサエティ、１４２巻、２４
４頁、１９９５年（Ｍａｓａｊｉ Ｙｏｓｈｉｄａ ｅ
ｔ ａｌ．，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｖｏｌ．１
４２，２４４（１９９５））などの報告がなされてい
る。一般にＢＳＴのＣＶＤ成膜原料としては、ビスジピ
バロイルメタネイトバリウム（ｂｉｓ−（ｄｉｐｉｖａ
ｌｏｙｌｍｅｔｈａｎａｔｏ）ｂａｒｉｕｍ（Ｂａ（Ｄ
ＰＭ）2 ））、ビスジピバロイルメタネイトストロンチ
ウム（ｂｉｓ−（ｄｉｐｉｖａｌｏｙｌｍｅｔｈａｎａ
ｔｏ）ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ（Ｓｒ（ＤＰＭ）2 ））、テ
トライソプロポキシチタニウム（ｔｅｔｒａ−ｉｓｏ−
ｐｒｏｐｏｘｙｔｉｔａｎｉｕｍ（Ｔｉ（ｉ−ＯＣ3 Ｈ
7 ）4 ））、チタニルビスヂピアロイメタネイト（ｔｉ
ｔａｎｙｌ ｂｉｓ（ｄｉｐｉｖａｌｏｙｌｍｅｔｈａ
ｎａｔｏ）（ＴｉＯ（ＤＰＭ）2 ））、Ｏ2 が用いられ
ている。これまでの報告では、ＢＳＴ成膜後の後処理と
して膜中の残留炭素を除去する工程は含まれていない。
【０００５】ＣＶＤ成膜によるものではないが、ペロブ
スカイト型酸化物誘電体中の残留炭素を除去するため
に、積層セラミックコンデンサの焼成に先立って行うバ
ーンアウトを水素含有雰囲気中で行うことが、特開平４
−３１７３０９号公報、特開平５−９００６６号公報に
記載されている。
スカイト型酸化物誘電体中の残留炭素を除去するため
に、積層セラミックコンデンサの焼成に先立って行うバ
ーンアウトを水素含有雰囲気中で行うことが、特開平４
−３１７３０９号公報、特開平５−９００６６号公報に
記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来例において述べた
ように、ペロブスカイト型酸化物誘電体薄膜のＣＶＤ成
膜においては有機基を含む原料が用いられている。この
ような有機基を含む原料を用いているため、成膜された
膜中には原料に由来する炭素の残留が生じることが問題
となっている。
ように、ペロブスカイト型酸化物誘電体薄膜のＣＶＤ成
膜においては有機基を含む原料が用いられている。この
ような有機基を含む原料を用いているため、成膜された
膜中には原料に由来する炭素の残留が生じることが問題
となっている。
【０００７】第一の理由は、これが誘電体膜のリーク電
流増加の原因となっていることである（ヒサト・ヤブタ
ら、マテリアル・リサーチ・ソサエティ・シンポジウム
・プロシーディング、３６１巻、３２５頁、１９９５年
（Ｈｉｓａｔｏ Ｙａｂｕｔａ ｅｔ ａｌ．，Ｍａ
ｔ．Ｒｅｓ．Ｓｏｃ．Ｓｙｍｐ．Ｐｒｏｃ．Ｖｏｌ．３
６１，３２５（１９９５））を参照）。
流増加の原因となっていることである（ヒサト・ヤブタ
ら、マテリアル・リサーチ・ソサエティ・シンポジウム
・プロシーディング、３６１巻、３２５頁、１９９５年
（Ｈｉｓａｔｏ Ｙａｂｕｔａ ｅｔ ａｌ．，Ｍａ
ｔ．Ｒｅｓ．Ｓｏｃ．Ｓｙｍｐ．Ｐｒｏｃ．Ｖｏｌ．３
６１，３２５（１９９５））を参照）。
【０００８】第二の理由として、ＢＳＴ膜中の残留炭素
は吸湿性の高いＢａＣＯ3 を形成し、これはキャパシタ
として動作させたときに誘電損失（ｔａｎδ）を増加さ
せることが報告されている（蒔田ら、第４１回応用物理
学関係連合講演会講演予稿集Ｎｏ．２、４１３頁、１９
９４年）。
は吸湿性の高いＢａＣＯ3 を形成し、これはキャパシタ
として動作させたときに誘電損失（ｔａｎδ）を増加さ
せることが報告されている（蒔田ら、第４１回応用物理
学関係連合講演会講演予稿集Ｎｏ．２、４１３頁、１９
９４年）。
【０００９】本発明の目的は、ＣＶＤ成膜されたペロブ
スカイト型酸化物誘電体薄膜においてリーク電流、誘電
損失増大の原因となる誘電体膜中の残留炭素の除去を行
い、絶縁性、誘電特性に優れたペロブスカイト型酸化物
誘電体薄膜キャパシタを提供することにある。
スカイト型酸化物誘電体薄膜においてリーク電流、誘電
損失増大の原因となる誘電体膜中の残留炭素の除去を行
い、絶縁性、誘電特性に優れたペロブスカイト型酸化物
誘電体薄膜キャパシタを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明における薄膜キャ
パシタ形成方法は、薄膜キャパシタを構成するペロブス
カイト型酸化物薄膜に対し、水素プラズマ、あるいはア
ルゴン等の不活性ガスで希釈した水素プラズマを照射す
る工程を含むことを特徴とする。
パシタ形成方法は、薄膜キャパシタを構成するペロブス
カイト型酸化物薄膜に対し、水素プラズマ、あるいはア
ルゴン等の不活性ガスで希釈した水素プラズマを照射す
る工程を含むことを特徴とする。
【００１１】本発明の実施の形態において詳述するよう
に、本発明の筆者による実験ではＣＶＤ法により（Ｂ
ａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3 膜を作製した後、このウエハを活性
水素を含むプラズマ雰囲気中にさらす実験を行った結
果、プラズマ処理を行わない場合に比べ膜中の炭素濃度
が１／１０に減少していた。これは、活性な水素と膜中
の炭素の間で反応が生じ、膜中の炭素がｈｙｄｒｏｃａ
ｒｂｏｎとなって脱離したものと考えられる。
に、本発明の筆者による実験ではＣＶＤ法により（Ｂ
ａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3 膜を作製した後、このウエハを活性
水素を含むプラズマ雰囲気中にさらす実験を行った結
果、プラズマ処理を行わない場合に比べ膜中の炭素濃度
が１／１０に減少していた。これは、活性な水素と膜中
の炭素の間で反応が生じ、膜中の炭素がｈｙｄｒｏｃａ
ｒｂｏｎとなって脱離したものと考えられる。
【００１２】量産性の観点からは、大面積基板上におい
て均一な特性が得られることが望ましい。今回の実験か
ら、プラズマ処理を行った場合の電気特性の面内均一性
はプラズマ処理を行わない場合に比べて向上することが
わかった。これは、プラズマ処理による膜中の炭素濃度
の減少が面内において均一に行われたものと考えられ
る。
て均一な特性が得られることが望ましい。今回の実験か
ら、プラズマ処理を行った場合の電気特性の面内均一性
はプラズマ処理を行わない場合に比べて向上することが
わかった。これは、プラズマ処理による膜中の炭素濃度
の減少が面内において均一に行われたものと考えられ
る。
【００１３】この方法を適用することにより、膜中の炭
素濃度が減少し、その結果絶縁性、誘電特性の高い薄膜
キャパシタを提供することができる。
素濃度が減少し、その結果絶縁性、誘電特性の高い薄膜
キャパシタを提供することができる。
【００１４】従来の技術において述べたように、ＣＶＤ
成膜によるものではないが、ペロブスカイト型酸化物誘
電体中の残留炭素を除去するために、積層セラミックコ
ンデンサの焼成に先立って行うバーンアウトを水素含有
雰囲気中で行うことが報告されている。
成膜によるものではないが、ペロブスカイト型酸化物誘
電体中の残留炭素を除去するために、積層セラミックコ
ンデンサの焼成に先立って行うバーンアウトを水素含有
雰囲気中で行うことが報告されている。
【００１５】この技術と本発明との第１の相違点は、本
発明ではＣＶＤ成膜によるものであるのに対して先行技
術では原料混合物を焼成することによるものである。
発明ではＣＶＤ成膜によるものであるのに対して先行技
術では原料混合物を焼成することによるものである。
【００１６】第２の相違点は、水素を含むプラズマを照
射するのに対して先行技術では水素含有ガス中で焼成を
行うというものである。水素プラズマを照射することに
より、単に水素含有ガス中で焼成することに比較して、
次のような効果が得られる。第１の効果は、炭素濃度減
少の効率が著しく改善される。すなわち、ガス中で焼成
するよりもより少ない水素濃度でより高濃度の炭素を除
去することができる。第２の効果は、面内における炭素
濃度除去の均一性が著しく改善される。これは水素を含
むプラズマが面内において均一に照射されるためであ
る。
射するのに対して先行技術では水素含有ガス中で焼成を
行うというものである。水素プラズマを照射することに
より、単に水素含有ガス中で焼成することに比較して、
次のような効果が得られる。第１の効果は、炭素濃度減
少の効率が著しく改善される。すなわち、ガス中で焼成
するよりもより少ない水素濃度でより高濃度の炭素を除
去することができる。第２の効果は、面内における炭素
濃度除去の均一性が著しく改善される。これは水素を含
むプラズマが面内において均一に照射されるためであ
る。
【００１７】
（実施例１）以下、本発明の実施例１について、図１及
び図２を参照しながら説明する。
び図２を参照しながら説明する。
【００１８】図１は、本発明の実施例１を説明するため
に用いたＥｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅ
ｓｏｎａｎｃｅ（ＥＣＲ）−ＣＶＤ装置１の成膜室の概
略図である。成膜室上部のＥＣＲ生成部３からＯ2 プラ
ズマ４が生成され、インジェクションノズル５から導入
された他の有機金属原料と反応することにより、基板２
上に誘電体膜が形成される。基板温度は輻射加熱により
５０〜６００℃まで制御される。
に用いたＥｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅ
ｓｏｎａｎｃｅ（ＥＣＲ）−ＣＶＤ装置１の成膜室の概
略図である。成膜室上部のＥＣＲ生成部３からＯ2 プラ
ズマ４が生成され、インジェクションノズル５から導入
された他の有機金属原料と反応することにより、基板２
上に誘電体膜が形成される。基板温度は輻射加熱により
５０〜６００℃まで制御される。
【００１９】図２は同じく薄膜キャパシタの断面図であ
る。スパッタ法により６インチＳｉ基板９上にＴｉＮ
８、ＲｕＯ2 ７をそれぞれ５０、２００nmの膜厚で積層
した。ＲｕＯ2 はキャパシタの下部電極、ＴｉＮはＲｕ
Ｏ2 とＳｉの反応を防ぐバリア層である。
る。スパッタ法により６インチＳｉ基板９上にＴｉＮ
８、ＲｕＯ2 ７をそれぞれ５０、２００nmの膜厚で積層
した。ＲｕＯ2 はキャパシタの下部電極、ＴｉＮはＲｕ
Ｏ2 とＳｉの反応を防ぐバリア層である。
【００２０】このウエハを（ＥＣＲ）−ＣＶＤ装置の成
膜室１に導入し、ウエハを５００℃に加熱した状態でペ
ロブスカイト型酸化物誘電体（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3 ６
を３０nm形成した（Ｂａ／（Ｂａ＋Ｓｒ）＝０．５）。
成膜原料にはＢａ（ＤＰＭ）2 、Ｓｒ（ＤＰＭ）2 、Ｔ
ｉ（ｉ−ＯＣ3 Ｈ7 ）4 （以下、ＴＩＰ）、Ｏ2 を用い
た。Ｂａ（ＤＰＭ）2 温度は２００℃、流量は７０ｓｃ
ｃｍ、Ｓｒ（ＤＰＭ）2 温度は１９０℃、流量は７０ｓ
ｃｃｍ、ＴＩＰ温度は３６℃、流量は１４０ｓｃｃｍ
（それぞれ、キャリアガスはアルゴン）、Ｏ2 流量は１
４０ｓｃｃｍ、プラズマ励起マイクロ波パワーは７５０
Ｗ、成膜室圧力は１Ｐａ、堆積速度は１．０nm／ｍｉｎ
とした。
膜室１に導入し、ウエハを５００℃に加熱した状態でペ
ロブスカイト型酸化物誘電体（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3 ６
を３０nm形成した（Ｂａ／（Ｂａ＋Ｓｒ）＝０．５）。
成膜原料にはＢａ（ＤＰＭ）2 、Ｓｒ（ＤＰＭ）2 、Ｔ
ｉ（ｉ−ＯＣ3 Ｈ7 ）4 （以下、ＴＩＰ）、Ｏ2 を用い
た。Ｂａ（ＤＰＭ）2 温度は２００℃、流量は７０ｓｃ
ｃｍ、Ｓｒ（ＤＰＭ）2 温度は１９０℃、流量は７０ｓ
ｃｃｍ、ＴＩＰ温度は３６℃、流量は１４０ｓｃｃｍ
（それぞれ、キャリアガスはアルゴン）、Ｏ2 流量は１
４０ｓｃｃｍ、プラズマ励起マイクロ波パワーは７５０
Ｗ、成膜室圧力は１Ｐａ、堆積速度は１．０nm／ｍｉｎ
とした。
【００２１】（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3 を成膜後、ウエハ
温度を５００℃に保持したまま、アルゴン等の不活性ガ
スで希釈した水素プラズマ（水素流量：１０ｓｃｃｍ、
アルゴン流量：１３０ｓｃｃｍ）をウエハに照射した。
プラズマ励起マイクロ波パワーは７５０Ｗ、プラズマ照
射時間は５〜１０分とした。
温度を５００℃に保持したまま、アルゴン等の不活性ガ
スで希釈した水素プラズマ（水素流量：１０ｓｃｃｍ、
アルゴン流量：１３０ｓｃｃｍ）をウエハに照射した。
プラズマ励起マイクロ波パワーは７５０Ｗ、プラズマ照
射時間は５〜１０分とした。
【００２２】プラズマ照射を行った後、ウエハをＣＶＤ
成膜室から取り出し、酸素雰囲気中でのアニール（アニ
ール温度４００℃、アニール時間１時間）を行った。こ
れは水素プラズマ処理により生じた膜中の酸素欠損を補
償するために行う。
成膜室から取り出し、酸素雰囲気中でのアニール（アニ
ール温度４００℃、アニール時間１時間）を行った。こ
れは水素プラズマ処理により生じた膜中の酸素欠損を補
償するために行う。
【００２３】その後、スパッタ法により上部電極である
Ｒｕ１０を３００nm堆積した。
Ｒｕ１０を３００nm堆積した。
【００２４】以上のような工程により作製された薄膜キ
ャパシタは、比誘電率１６０、リーク電流密度１×１０
-8（Ａ／cm2 ）（１Ｖ印加時）、ｔａｎδ＝１％以下と
いう良好な特性を示した。ＳＩＭＳにより（Ｂａ，Ｓ
ｒ）ＴｉＯ3 膜中の炭素濃度を分析した結果、プラズマ
処理を行わない場合に比べ約１／１０に減少していた。
また、６インチウエハにおける電気特性の面内分布を調
べたところ、均一性は３％以内になっており、プラズマ
処理を行わない場合に比べて改善されていた（プラズマ
処理を行わない場合の電気特性の面内均一性は約１０
％）。
ャパシタは、比誘電率１６０、リーク電流密度１×１０
-8（Ａ／cm2 ）（１Ｖ印加時）、ｔａｎδ＝１％以下と
いう良好な特性を示した。ＳＩＭＳにより（Ｂａ，Ｓ
ｒ）ＴｉＯ3 膜中の炭素濃度を分析した結果、プラズマ
処理を行わない場合に比べ約１／１０に減少していた。
また、６インチウエハにおける電気特性の面内分布を調
べたところ、均一性は３％以内になっており、プラズマ
処理を行わない場合に比べて改善されていた（プラズマ
処理を行わない場合の電気特性の面内均一性は約１０
％）。
【００２５】（実施例２）以下、本発明の実施例２につ
いて、図１及び図３を参照しながら説明する。図３は薄
膜キャパシタの断面図である。
いて、図１及び図３を参照しながら説明する。図３は薄
膜キャパシタの断面図である。
【００２６】Ｓｉ基板２１上に熱酸化したＳｉＯ2 （６
００nm）９中にｐｏｌｙ−Ｓｉプラグ７を形成し、その
上にスパッタ法によりＴｉＮ（５０nm）４、ＲｕＯ
2 （５００nm）３を積層した。ＲｕＯ2 ／ＴｉＮ構造は
フォトリソグラフィによりパターニングし（パターン幅
は０．４μm ）、プラズマエッチングにより、図のよう
な立体構造のスタック電極に加工した。
００nm）９中にｐｏｌｙ−Ｓｉプラグ７を形成し、その
上にスパッタ法によりＴｉＮ（５０nm）４、ＲｕＯ
2 （５００nm）３を積層した。ＲｕＯ2 ／ＴｉＮ構造は
フォトリソグラフィによりパターニングし（パターン幅
は０．４μm ）、プラズマエッチングにより、図のよう
な立体構造のスタック電極に加工した。
【００２７】このウエハをＥＣＲ−ＣＶＤ装置の成膜室
１に導入し、ウエハを５００℃に加熱した状態でペロブ
スカイト型酸化物誘電体（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3 ６を３
０nm形成した（Ｂａ／（Ｂａ＋Ｓｒ）＝０．５）。成膜
原料にはＢａ（ＤＰＭ）2 、Ｓｒ（ＤＰＭ）2 、ＴＩ
Ｐ、Ｏ2 を用いた。Ｂａ（ＤＰＭ）2 温度は２００℃、
流量は７０ｓｃｃｍ、Ｓｒ（ＤＰＭ）2 温度は１９０
℃、流量は７０ｓｃｃｍ、ＴＩＰ温度は３６℃、流量は
１４０ｓｃｃｍ（それぞれ、キャリアガスはアルゴ
ン）、Ｏ2 流量は１４０ｓｃｃｍ、プラズマ励起マイク
ロ波パワーは７５０Ｗ、成膜室圧力は１Ｐａ、堆積速度
は１．０nm／ｍｉｎとした。
１に導入し、ウエハを５００℃に加熱した状態でペロブ
スカイト型酸化物誘電体（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3 ６を３
０nm形成した（Ｂａ／（Ｂａ＋Ｓｒ）＝０．５）。成膜
原料にはＢａ（ＤＰＭ）2 、Ｓｒ（ＤＰＭ）2 、ＴＩ
Ｐ、Ｏ2 を用いた。Ｂａ（ＤＰＭ）2 温度は２００℃、
流量は７０ｓｃｃｍ、Ｓｒ（ＤＰＭ）2 温度は１９０
℃、流量は７０ｓｃｃｍ、ＴＩＰ温度は３６℃、流量は
１４０ｓｃｃｍ（それぞれ、キャリアガスはアルゴ
ン）、Ｏ2 流量は１４０ｓｃｃｍ、プラズマ励起マイク
ロ波パワーは７５０Ｗ、成膜室圧力は１Ｐａ、堆積速度
は１．０nm／ｍｉｎとした。
【００２８】次に、ウエハ温度を８０℃とし、アルゴン
等の不活性ガスで希釈した水素プラズマ（水素流量：１
０ｓｃｃｍ、アルゴン流量：１３０ｓｃｃｍ）をウエハ
に照射した。プラズマ励起マイクロ波パワーは７５０
Ｗ、プラズマ照射時間は５〜１０分とした。
等の不活性ガスで希釈した水素プラズマ（水素流量：１
０ｓｃｃｍ、アルゴン流量：１３０ｓｃｃｍ）をウエハ
に照射した。プラズマ励起マイクロ波パワーは７５０
Ｗ、プラズマ照射時間は５〜１０分とした。
【００２９】プラズマ照射を行った後、ウエハをＣＶＤ
成膜室から取り出し、酸素雰囲気中でのアニール（アニ
ール温度４００℃、アニール時間１時間）を行った。こ
れは水素プラズマ処理により生じた膜中の酸素欠損を補
償するために行う。
成膜室から取り出し、酸素雰囲気中でのアニール（アニ
ール温度４００℃、アニール時間１時間）を行った。こ
れは水素プラズマ処理により生じた膜中の酸素欠損を補
償するために行う。
【００３０】その後、スパッタ法により上部電極である
Ｒｕ（７００nm）１０を堆積した。
Ｒｕ（７００nm）１０を堆積した。
【００３１】以上の方法により作製した薄膜キャパシタ
の比誘電率は２５０、リーク電流密度１×１０-8（Ａ／
cm2 ）（１Ｖ印加時）、ｔａｎδは１％以下という良好
な特性を示した。ＳＩＭＳにより（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ
3 膜中の炭素濃度を分析した結果、プラズマ処理を行わ
ない場合に比べ約１／１０に減少していた。また、６イ
ンチウエハにおける電気特性の面内分布を調べたとこ
ろ、均一性は３％以内になっており、プラズマ処理を行
わない場合に比べて改善されていた（プラズマ処理を行
わない場合の電気特性の面内均一性は約１０％）。
の比誘電率は２５０、リーク電流密度１×１０-8（Ａ／
cm2 ）（１Ｖ印加時）、ｔａｎδは１％以下という良好
な特性を示した。ＳＩＭＳにより（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ
3 膜中の炭素濃度を分析した結果、プラズマ処理を行わ
ない場合に比べ約１／１０に減少していた。また、６イ
ンチウエハにおける電気特性の面内分布を調べたとこ
ろ、均一性は３％以内になっており、プラズマ処理を行
わない場合に比べて改善されていた（プラズマ処理を行
わない場合の電気特性の面内均一性は約１０％）。
【００３２】
【発明の効果】本発明の薄膜キャパシタ形成方法によれ
ば、薄膜キャパシタを構成するペロブスカイト型酸化物
薄膜に対し、水素プラズマ、あるいはアルゴン等の不活
性ガスで希釈した水素プラズマを照射する工程を含むこ
とにより、誘電体薄膜中の残留炭素濃度が減少する。
ば、薄膜キャパシタを構成するペロブスカイト型酸化物
薄膜に対し、水素プラズマ、あるいはアルゴン等の不活
性ガスで希釈した水素プラズマを照射する工程を含むこ
とにより、誘電体薄膜中の残留炭素濃度が減少する。
【００３３】その結果、第一の効果として絶縁性に優れ
た薄膜キャパシタを提供することができる。
た薄膜キャパシタを提供することができる。
【００３４】第二の効果として誘電特性に優れた薄膜キ
ャパシタを提供することができる。
ャパシタを提供することができる。
【００３５】第三の効果として電気特性の面内均一性を
向上させることができる。
向上させることができる。
【図１】本発明の一実施例を示すＥＣＲ−ＣＶＤ装置の
成膜室を示す概略図である。
成膜室を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施例を示す薄膜キャパシタの断面
図である。
図である。
【図３】本発明の一実施例を示す薄膜キャパシタの断面
図である。
図である。
１ ＥＣＲ−ＣＶＤ装置の成膜室 ２ 基板 ３ ＥＣＲ生成部 ４ プラズマ ５ インジェクションノズル ６ ペロブスカイト型酸化物誘電体 ７ 下部電極 ８ バリア層 ９ Ｓｉ基板 １０ 上部電極 １１ ｐｏｌｙ−Ｓｉプラグ １２ ＳｉＯ2 層
Claims (1)
- 【請求項１】薄膜キャパシタを構成する気相成長された
ペロブスカイト型酸化物薄膜に対し、水素プラズマ、あ
るいはアルゴン等の不活性ガスで希釈した水素プラズマ
を照射する工程を含むことを特徴とする薄膜キャパシタ
の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08098049A JP3139369B2 (ja) | 1996-04-19 | 1996-04-19 | 薄膜キャパシタの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08098049A JP3139369B2 (ja) | 1996-04-19 | 1996-04-19 | 薄膜キャパシタの形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09283371A JPH09283371A (ja) | 1997-10-31 |
| JP3139369B2 true JP3139369B2 (ja) | 2001-02-26 |
Family
ID=14209351
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08098049A Expired - Fee Related JP3139369B2 (ja) | 1996-04-19 | 1996-04-19 | 薄膜キャパシタの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3139369B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0217553D0 (en) * | 2002-07-30 | 2002-09-11 | Sheel David W | Titania coatings by CVD at atmospheric pressure |
-
1996
- 1996-04-19 JP JP08098049A patent/JP3139369B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09283371A (ja) | 1997-10-31 |
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