JP3270879B2 - 高誘電体薄膜の形成方法 - Google Patents
高誘電体薄膜の形成方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、今後の超高集積化半導
体装置の記憶保持用誘電体薄膜の形成方法に係り、さら
に詳しくは、ＦＲＡＭやＤＲＡＭなどとして用いられる
高誘電体薄膜の形成方法に関する。
体装置の記憶保持用誘電体薄膜の形成方法に係り、さら
に詳しくは、ＦＲＡＭやＤＲＡＭなどとして用いられる
高誘電体薄膜の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】昨今の半導体メモリーの記憶容量の増加
のニーズに伴い、超高集積ＦＲＡＭやＤＲＡＭの開発が
盛んに行われている。このため、これらのメモリー素子
用の新しい高誘電体薄膜が望まれている。
のニーズに伴い、超高集積ＦＲＡＭやＤＲＡＭの開発が
盛んに行われている。このため、これらのメモリー素子
用の新しい高誘電体薄膜が望まれている。
【０００３】一方では、半導体プロセスで長年使用され
ている薄膜形成方法である化学的気相成長法（以下、
「ＣＶＤ」法と記す）の進歩も著しく、絶縁体のみなら
ず、メタル膜も形成できるようになり、各種材料がこの
ＣＶＤ法で形成されている。このため、高誘電体薄膜も
ＣＶＤ法で形成しようという試みがなされている。
ている薄膜形成方法である化学的気相成長法（以下、
「ＣＶＤ」法と記す）の進歩も著しく、絶縁体のみなら
ず、メタル膜も形成できるようになり、各種材料がこの
ＣＶＤ法で形成されている。このため、高誘電体薄膜も
ＣＶＤ法で形成しようという試みがなされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】例えば、ＣＶＤ法によ
り成膜される酸化タンタル（Ｔa2 Ｏ5 ) 膜は、その一
例である。しかし、従来のＣＶＤ法で作ったＴa2 Ｏ5
はリークが大きく実用的でないという問題があった。こ
れは、ＣＶＤ法で作ったＴa2 Ｏ5 膜の酸素原子のスト
イチオメトリーが低酸素側にずれていたり、このＣＶＤ
法が有機ソースを用いるため、膜中にＣやＨを含むため
といわれている。これに対し、例えば、１９９３年９月
の応用物理学会学術講演会予稿集、講演番号２８ａ−ｘ
−１０には、４００°C 位でＯ2 プラズマ処理を行うこ
とで、不足している酸素の供給や、不純物の除去を行う
ことができ、ひいてはリーク電流を低減することができ
るという報告をしている。
り成膜される酸化タンタル（Ｔa2 Ｏ5 ) 膜は、その一
例である。しかし、従来のＣＶＤ法で作ったＴa2 Ｏ5
はリークが大きく実用的でないという問題があった。こ
れは、ＣＶＤ法で作ったＴa2 Ｏ5 膜の酸素原子のスト
イチオメトリーが低酸素側にずれていたり、このＣＶＤ
法が有機ソースを用いるため、膜中にＣやＨを含むため
といわれている。これに対し、例えば、１９９３年９月
の応用物理学会学術講演会予稿集、講演番号２８ａ−ｘ
−１０には、４００°C 位でＯ2 プラズマ処理を行うこ
とで、不足している酸素の供給や、不純物の除去を行う
ことができ、ひいてはリーク電流を低減することができ
るという報告をしている。
【０００５】しかし、この方法は、新たにプラズマ処理
を必要とするため、プロセスのハイコスト化や新たな装
置のためクリーンルームの空間が余分に必要になるとい
う問題が生じてしまう。このため、従来プロセスの延長
線上で、リーク低減ができるプロセスが求められてい
た。
を必要とするため、プロセスのハイコスト化や新たな装
置のためクリーンルームの空間が余分に必要になるとい
う問題が生じてしまう。このため、従来プロセスの延長
線上で、リーク低減ができるプロセスが求められてい
た。
【０００６】
【発明の目的】本発明は、このような実情に鑑みて成さ
れ、既存の設備を用いて容易にリーク低減を図ることが
できる高誘電体薄膜の形成方法を提供することを目的と
する。
れ、既存の設備を用いて容易にリーク低減を図ることが
できる高誘電体薄膜の形成方法を提供することを目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による高誘電体薄膜の形成方法は、その薄膜
の成膜時に塩基性ガスを添加することを特徴とする。ま
た、塩基性ガスの雰囲気下で熱処理を行うものである。
に、本発明による高誘電体薄膜の形成方法は、その薄膜
の成膜時に塩基性ガスを添加することを特徴とする。ま
た、塩基性ガスの雰囲気下で熱処理を行うものである。
【０００８】即ち、本発明に係る第１の高誘電体薄膜の
形成方法は、有機タンタルガスなどの高誘電体原料ガス
と、酸素ガスなどの酸化性ガスとを用いて、酸化タンタ
ル膜などの高誘電体薄膜を形成する方法において、前記
ガスに加えて、塩基性ガスを少なくとも加える。
形成方法は、有機タンタルガスなどの高誘電体原料ガス
と、酸素ガスなどの酸化性ガスとを用いて、酸化タンタ
ル膜などの高誘電体薄膜を形成する方法において、前記
ガスに加えて、塩基性ガスを少なくとも加える。
【０００９】また、本発明の第２の高誘電体薄膜の形成
方法は、有機タンタルガスなどの高誘電体原料ガスと、
酸素ガスなどの酸化性ガスとを用いて、酸化タンタル膜
などの高誘電体薄膜をプラズマを用いた化学気相成長法
により形成した後、塩基性ガスを含む雰囲気で熱処理す
る。
方法は、有機タンタルガスなどの高誘電体原料ガスと、
酸素ガスなどの酸化性ガスとを用いて、酸化タンタル膜
などの高誘電体薄膜をプラズマを用いた化学気相成長法
により形成した後、塩基性ガスを含む雰囲気で熱処理す
る。
【００１０】前記塩基性ガスとしては、アンモニアが好
ましく用いられるが、これに限定されず、例えば有機塩
基としてメチルアミンやエチルアミン、イソプロピルア
ミン等を用いることも考えられる。酸化性ガスに対する
塩基性ガスの流量比は、好ましくは０．０５〜２．０、
さらに好ましくは０．５〜１．０である。塩基性ガスの
流量比が少なすぎると、本発明の効果が少なく、多過ぎ
ると希釈効果で成長速度が低下する傾向があることから
好ましくない。
ましく用いられるが、これに限定されず、例えば有機塩
基としてメチルアミンやエチルアミン、イソプロピルア
ミン等を用いることも考えられる。酸化性ガスに対する
塩基性ガスの流量比は、好ましくは０．０５〜２．０、
さらに好ましくは０．５〜１．０である。塩基性ガスの
流量比が少なすぎると、本発明の効果が少なく、多過ぎ
ると希釈効果で成長速度が低下する傾向があることから
好ましくない。
【００１１】酸化性ガスとしては、酸素、オゾン（Ｏ
3 ）、Ｈ2 Ｏ、Ｄ2 Ｏなどを用いることができる。本発
明の方法により形成される高誘電体膜としては、酸化タ
ンタルに限定されず、ＢａＴｉＯ3 、ＳｒＴｉＯ3 、Ｐ
ＺＴ（ＰｂＺｒＴｉＯ3 ）、ＰＬＺＴ（ＰｂＬａＺｒＴ
ｉＯ3 ）などのその他の高誘電体薄膜も同様である。Ｂ
ａＴｉＯ3またはＳｒＴｉＯ3 などの高誘電体薄膜を形
成する場合には、その原料ガスとしては、Ｂａ（ＤＰ
Ｍ）2 、Ｓｒ（ＤＰＭ）2 、Ｔｉ（Ｏ・ｉ−Ｐｒ）4 な
どを用いることができる。ＰＺＴ（ＰｂＺｒＴｉＯ
3 ）、ＰＬＺＴ（ＰｂＬａＺｒＴｉＯ3 ）などの高誘電
体薄膜を形成する場合には、その原料ガスとしては、Ｐ
ｂ（ＤＰＭ）2 、Ｌａ（ＤＰＭ）2 、Ｚｒ（Ｏ・ｔ−Ｂ
ｕ）4 、Ｔｉ（Ｏ・ｔ−Ｐｒ）4 などを用いることがで
きる。
3 ）、Ｈ2 Ｏ、Ｄ2 Ｏなどを用いることができる。本発
明の方法により形成される高誘電体膜としては、酸化タ
ンタルに限定されず、ＢａＴｉＯ3 、ＳｒＴｉＯ3 、Ｐ
ＺＴ（ＰｂＺｒＴｉＯ3 ）、ＰＬＺＴ（ＰｂＬａＺｒＴ
ｉＯ3 ）などのその他の高誘電体薄膜も同様である。Ｂ
ａＴｉＯ3またはＳｒＴｉＯ3 などの高誘電体薄膜を形
成する場合には、その原料ガスとしては、Ｂａ（ＤＰ
Ｍ）2 、Ｓｒ（ＤＰＭ）2 、Ｔｉ（Ｏ・ｉ−Ｐｒ）4 な
どを用いることができる。ＰＺＴ（ＰｂＺｒＴｉＯ
3 ）、ＰＬＺＴ（ＰｂＬａＺｒＴｉＯ3 ）などの高誘電
体薄膜を形成する場合には、その原料ガスとしては、Ｐ
ｂ（ＤＰＭ）2 、Ｌａ（ＤＰＭ）2 、Ｚｒ（Ｏ・ｔ−Ｂ
ｕ）4 、Ｔｉ（Ｏ・ｔ−Ｐｒ）4 などを用いることがで
きる。
【００１２】高誘電体薄膜を形成するためのＣＶＤ装置
は、特に限定されず、平行平板型プラズマＣＶＤ装置、
ＥＣＲ−ＣＶＤ装置、ＩＣＰ（Inductive coupled plas
ma）ＣＶＤ装置、ヘリコンプラズマＣＶＤ装置、ＴＣＰ
（Transformer coupled plasma）装置などを例示するこ
とができる。
は、特に限定されず、平行平板型プラズマＣＶＤ装置、
ＥＣＲ−ＣＶＤ装置、ＩＣＰ（Inductive coupled plas
ma）ＣＶＤ装置、ヘリコンプラズマＣＶＤ装置、ＴＣＰ
（Transformer coupled plasma）装置などを例示するこ
とができる。
【００１３】なお、本発明において、高誘電体膜は、高
誘電率膜に限らず、強誘電体膜をも含む広い概念で用い
る。
誘電率膜に限らず、強誘電体膜をも含む広い概念で用い
る。
【００１４】
【作用】有機タンタル化合物などの高誘電体原料ガス
と、酸素ガスなどの酸化性ガスとの反応は、基本的には
脱水縮合反応で、成膜が進んで行くと考えられる。この
際、塩基性物質を加えると、その触媒的作用で、上記反
応が効率的に進む。特に半導体プロセスで用いられてい
るアンモニアは効果的である。
と、酸素ガスなどの酸化性ガスとの反応は、基本的には
脱水縮合反応で、成膜が進んで行くと考えられる。この
際、塩基性物質を加えると、その触媒的作用で、上記反
応が効率的に進む。特に半導体プロセスで用いられてい
るアンモニアは効果的である。
【００１５】なお、本出願人による出願（特願平４−８
１２８３）には、Ｈ2 Ｏ−ＴＥＯＳプラズマＣＶＤにＮ
Ｈ3 を添加することにより、加水分解速度に比べて脱水
縮合の速度を向上させ、低水酸基濃度の良質な平坦化絶
縁膜を得る技術が開示してある。本発明は、この技術を
Ｔa2 Ｏ5 膜などの高誘電体薄膜の形成に応用したもの
である。
１２８３）には、Ｈ2 Ｏ−ＴＥＯＳプラズマＣＶＤにＮ
Ｈ3 を添加することにより、加水分解速度に比べて脱水
縮合の速度を向上させ、低水酸基濃度の良質な平坦化絶
縁膜を得る技術が開示してある。本発明は、この技術を
Ｔa2 Ｏ5 膜などの高誘電体薄膜の形成に応用したもの
である。
【００１６】このアンモニアガスなどの塩基性物質を含
むガスの添加により、Ｔa(ＯＣ2 Ｈ 5)5 とＯ2 との脱水
縮合反応が進み、酸素原子が不足することはなくなり、
不純物が混入することはない。このことは、本出願人ら
の実験（Jpn.J.Appl.Phys.Vol.32p.6122(1993)や信学技
報ＳＤＭ93-124p.41 1993-10) でも明らかである。
むガスの添加により、Ｔa(ＯＣ2 Ｈ 5)5 とＯ2 との脱水
縮合反応が進み、酸素原子が不足することはなくなり、
不純物が混入することはない。このことは、本出願人ら
の実験（Jpn.J.Appl.Phys.Vol.32p.6122(1993)や信学技
報ＳＤＭ93-124p.41 1993-10) でも明らかである。
【００１７】また、この効果は、成膜後、アンモニア等
の塩基系ガス雰囲気下で処理しても同じように有効であ
ると考えられる。
の塩基系ガス雰囲気下で処理しても同じように有効であ
ると考えられる。
【００１８】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は本発明の実施例で使用した高誘電体（Ｔa2
Ｏ5 ）薄膜形成装置（ＣＶＤ装置）の概略図である。
する。図１は本発明の実施例で使用した高誘電体（Ｔa2
Ｏ5 ）薄膜形成装置（ＣＶＤ装置）の概略図である。
【００１９】本発明の一実施例に係る高誘電体薄膜の形
成方法で用いるＣＶＤ装置は、平行平板型プラズマＣＶ
Ｄ装置であり、真空チャンバー２を有する。真空チャン
バー２には、真空排気装置４が接続してあり、真空チャ
ンバー２内を所定の真空度（たとえば０．５〜１０Tor
r）に設定可能になっている。
成方法で用いるＣＶＤ装置は、平行平板型プラズマＣＶ
Ｄ装置であり、真空チャンバー２を有する。真空チャン
バー２には、真空排気装置４が接続してあり、真空チャ
ンバー２内を所定の真空度（たとえば０．５〜１０Tor
r）に設定可能になっている。
【００２０】高誘電体薄膜が成膜される基板６は、真空
チャンバー２内のサセプタ８上に設置される。サセプタ
８は、ヒータにより加熱され、基板６が一定温度（たと
えば４５０°Ｃ）に保持される。また、サセプタ８は、
平行平板の一方の電極となる。
チャンバー２内のサセプタ８上に設置される。サセプタ
８は、ヒータにより加熱され、基板６が一定温度（たと
えば４５０°Ｃ）に保持される。また、サセプタ８は、
平行平板の一方の電極となる。
【００２１】サセプタ８の上部には、所定間隔を於てシ
ャワーヘッド１０が真空チャンバー２内に配置してあ
る。シャワーヘッド１０は、平行平板の他方の電極とな
る。このシャワーヘッド１０には、アンプル１２に通じ
るガス供給ライン１４が接続してある。アンプル１２に
は、液状の高誘電体原料が貯留してある。成膜する膜
が、タンタル酸化膜（Ｔa2 Ｏ5 ）である場合には、高
誘電体原料は、Ｔａ（ＯＣ2Ｈ5 ）5 などである。
ャワーヘッド１０が真空チャンバー２内に配置してあ
る。シャワーヘッド１０は、平行平板の他方の電極とな
る。このシャワーヘッド１０には、アンプル１２に通じ
るガス供給ライン１４が接続してある。アンプル１２に
は、液状の高誘電体原料が貯留してある。成膜する膜
が、タンタル酸化膜（Ｔa2 Ｏ5 ）である場合には、高
誘電体原料は、Ｔａ（ＯＣ2Ｈ5 ）5 などである。
【００２２】アンプル１２の周囲には、図示省略してあ
る恒温槽が設置してあり、アンプル１２を所定温度（た
とえば１２０°Ｃ）に温度調節してある。このアンプル
１２には、不活性ガスタンク１４が接続してあり、アン
プル１２中の液状高誘電体原料中で不活性ガスがバブリ
ングし、高誘電体原料ガスを不活性ガスと共に、供給ラ
イン１４を通じてシャワーヘッド１０へ導き、そこから
真空チャンバー２内に導入するようになっている。不活
性ガスタンク１４からアンプル１２へ流れる不活性ガス
の流量は、図示省略してあるマスフロー計により制御さ
れる。不活性ガスタンク１４内に貯留される不活性ガス
としては、特に限定されないが、Ｈｅ、Ａｒなどであ
る。
る恒温槽が設置してあり、アンプル１２を所定温度（た
とえば１２０°Ｃ）に温度調節してある。このアンプル
１２には、不活性ガスタンク１４が接続してあり、アン
プル１２中の液状高誘電体原料中で不活性ガスがバブリ
ングし、高誘電体原料ガスを不活性ガスと共に、供給ラ
イン１４を通じてシャワーヘッド１０へ導き、そこから
真空チャンバー２内に導入するようになっている。不活
性ガスタンク１４からアンプル１２へ流れる不活性ガス
の流量は、図示省略してあるマスフロー計により制御さ
れる。不活性ガスタンク１４内に貯留される不活性ガス
としては、特に限定されないが、Ｈｅ、Ａｒなどであ
る。
【００２３】供給ライン１４には、酸素ガスタンク１
６、水素ガスタンク１８および塩基性ガスタンク２０な
どが接続してある。酸素ガスタンク１６には、酸素が貯
留され、水素ガスタンク１８には水素が貯留され、塩基
性ガスタンク２０には、たとえばアンモニアが貯留して
ある。これらタンク１６，１８，２０から供給ライン１
４に流れる各々のガスの流量は、図示省略してあるマス
フロー計により制御される。供給ライン１４は、図示省
略してあるヒータにより適温（たとえば１５０°Ｃ）に
制御される。
６、水素ガスタンク１８および塩基性ガスタンク２０な
どが接続してある。酸素ガスタンク１６には、酸素が貯
留され、水素ガスタンク１８には水素が貯留され、塩基
性ガスタンク２０には、たとえばアンモニアが貯留して
ある。これらタンク１６，１８，２０から供給ライン１
４に流れる各々のガスの流量は、図示省略してあるマス
フロー計により制御される。供給ライン１４は、図示省
略してあるヒータにより適温（たとえば１５０°Ｃ）に
制御される。
【００２４】実施例１ 本実施例では、原料ガスに、塩基性ガスとしてのアンモ
ニアを添加し、プラズマＣＶＤ法により酸化タンタル膜
を形成する。なお、以下に示すプロセスは、本発明の要
旨に特に関係しない所は省略しており、実際のデバイス
の製造プロセスは、以下に示すプロセスとは必ずしも一
致しない。
ニアを添加し、プラズマＣＶＤ法により酸化タンタル膜
を形成する。なお、以下に示すプロセスは、本発明の要
旨に特に関係しない所は省略しており、実際のデバイス
の製造プロセスは、以下に示すプロセスとは必ずしも一
致しない。
【００２５】本実施例では、図２（Ａ）に示すように、
単結晶シリコンなどで構成される半導体基板１０１上に
絶縁膜１０２を形成する。絶縁膜１０２は、たとえば熱
酸化法により得られる酸化シリコン膜である。次に、そ
の絶縁膜１０２の上に、多結晶シリコン膜１０３を、約
２００ｎｍの厚さで形成し、その上に、窒化シリコン
（Ｓｉ3 Ｎ4 ）膜１０４を、約２ｎｍの厚さで形成す
る。これら多結晶シリコン膜１０３およびＳｉ3 Ｎ4 膜
１０４は通常のＣＶＤ方法で形成する。なお、Ｓｉ 3 Ｎ
4 膜１０４は急速熱窒化処理方法で形成しても良い。
単結晶シリコンなどで構成される半導体基板１０１上に
絶縁膜１０２を形成する。絶縁膜１０２は、たとえば熱
酸化法により得られる酸化シリコン膜である。次に、そ
の絶縁膜１０２の上に、多結晶シリコン膜１０３を、約
２００ｎｍの厚さで形成し、その上に、窒化シリコン
（Ｓｉ3 Ｎ4 ）膜１０４を、約２ｎｍの厚さで形成す
る。これら多結晶シリコン膜１０３およびＳｉ3 Ｎ4 膜
１０４は通常のＣＶＤ方法で形成する。なお、Ｓｉ 3 Ｎ
4 膜１０４は急速熱窒化処理方法で形成しても良い。
【００２６】次に、そのＳｉ3 Ｎ4 膜１０４の上に、図
２（Ｂ）に示すように、以下の表１に示す条件で、Ｔa2
Ｏ5 膜１０５を形成する。
２（Ｂ）に示すように、以下の表１に示す条件で、Ｔa2
Ｏ5 膜１０５を形成する。
【００２７】
【表１】 Ｔa ( ＯＣ2 Ｈ5 )5 ＝３００SCCM Ｏ2 ＝５００SCCM ＮＨ3 ＝３００SCCM 基板温度 ＝４５０°C チャンバー内圧力 ＝１３３Ｐａ Ｔa2 Ｏ5 膜１０５の形成に先立ち、表面の自然酸化膜
を除去するために、マスフロー計によって流量制御され
たＨ2 （本実施例では約１００SCCM）を、図１に示す水
素タンク１６から真空チャンバー２内に導入し、チャン
バー圧力を約１３３Ｐａ程度に調整し、平行平板電極間
にプラズマを発生させ、自然酸化膜を除去する。
を除去するために、マスフロー計によって流量制御され
たＨ2 （本実施例では約１００SCCM）を、図１に示す水
素タンク１６から真空チャンバー２内に導入し、チャン
バー圧力を約１３３Ｐａ程度に調整し、平行平板電極間
にプラズマを発生させ、自然酸化膜を除去する。
【００２８】図１に示す真空チャンバー２内に導入され
た原料ガスは、熱分解反応して基板６（図２では基板１
０１の窒化シリコン膜１０４）上にＴa2 Ｏ5 薄膜１０
５を堆積させる。有機タンタル化合物ガスと、酸素ガス
との反応は、基本的には脱水縮合反応で、成膜が進んで
行くと考えられる。この際、アンモニアなどの塩基性物
質を加えると、その触媒的作用で、上記反応が効率的に
進む。
た原料ガスは、熱分解反応して基板６（図２では基板１
０１の窒化シリコン膜１０４）上にＴa2 Ｏ5 薄膜１０
５を堆積させる。有機タンタル化合物ガスと、酸素ガス
との反応は、基本的には脱水縮合反応で、成膜が進んで
行くと考えられる。この際、アンモニアなどの塩基性物
質を加えると、その触媒的作用で、上記反応が効率的に
進む。
【００２９】このようにして形成されたＴa2 Ｏ5 膜の
リーク電流を、微少電流計で測定した結果、〜１ｎＡで
あった。比較例１ アンモニアガスを流さなかった以外は、実施例１と同一
条件で、Ｔa2 Ｏ5 膜を形成した。
リーク電流を、微少電流計で測定した結果、〜１ｎＡで
あった。比較例１ アンモニアガスを流さなかった以外は、実施例１と同一
条件で、Ｔa2 Ｏ5 膜を形成した。
【００３０】このようにして形成されたＴa2 Ｏ5 膜の
リーク電流を、実施例１と同様な測定方法で測定した結
果、〜１００ｎＡであった。実施例２ 本実施例では、Ｔa2 Ｏ5 膜を形成した後、アンモニア
雰囲気で処理した方法を示す。
リーク電流を、実施例１と同様な測定方法で測定した結
果、〜１００ｎＡであった。実施例２ 本実施例では、Ｔa2 Ｏ5 膜を形成した後、アンモニア
雰囲気で処理した方法を示す。
【００３１】ここでも、以下に示すプロセスは、本発明
の要旨に関係しない部分は省略している。実際のデバイ
スの製造プロセスは、以下に示すプロセスとは必ずしも
一致しないことは言うまでもない。本実施例では、図２
（Ａ）に示すように、単結晶シリコンなどで構成される
半導体基板１０１上に絶縁膜１０２を形成する。絶縁膜
１０２は、たとえば熱酸化法により得られる酸化シリコ
ン膜である。次に、その絶縁膜１０２の上に、多結晶シ
リコン膜１０３を、約２００ｎｍの厚さで形成し、その
上に、窒化シリコン（Ｓｉ3 Ｎ4 ）膜１０４を、約２ｎ
ｍの厚さで形成する。これら多結晶シリコン膜１０３お
よびＳｉ3 Ｎ4 膜１０４は通常のＣＶＤ方法で形成す
る。なお、Ｓｉ 3 Ｎ4 膜１０４は急速熱窒化処理方法で
形成しても良い。
の要旨に関係しない部分は省略している。実際のデバイ
スの製造プロセスは、以下に示すプロセスとは必ずしも
一致しないことは言うまでもない。本実施例では、図２
（Ａ）に示すように、単結晶シリコンなどで構成される
半導体基板１０１上に絶縁膜１０２を形成する。絶縁膜
１０２は、たとえば熱酸化法により得られる酸化シリコ
ン膜である。次に、その絶縁膜１０２の上に、多結晶シ
リコン膜１０３を、約２００ｎｍの厚さで形成し、その
上に、窒化シリコン（Ｓｉ3 Ｎ4 ）膜１０４を、約２ｎ
ｍの厚さで形成する。これら多結晶シリコン膜１０３お
よびＳｉ3 Ｎ4 膜１０４は通常のＣＶＤ方法で形成す
る。なお、Ｓｉ 3 Ｎ4 膜１０４は急速熱窒化処理方法で
形成しても良い。
【００３２】次に、そのＳｉ3 Ｎ4 膜１０４の上に、図
２（Ｂ）に示すように、以下の表２に示す条件で、Ｔa2
Ｏ5 膜１０５を形成する。
２（Ｂ）に示すように、以下の表２に示す条件で、Ｔa2
Ｏ5 膜１０５を形成する。
【００３３】
【表２】 Ｔa ( ＯＣ2 Ｈ5 )5 ＝３００SCCM Ｏ2 ＝５００SCCM 基板温度 ＝４５０°C チャンバー内圧力 ＝１３３Ｐａ Ｔa2 Ｏ5 膜１０５の形成に先立ち、表面の自然酸化膜
を除去するために、マスフロー計によって流量制御され
たＨ2 （本実施例では約１００SCCM）を、図１に示す水
素タンク１６から真空チャンバー２内に導入し、チャン
バー圧力を約１３３Ｐａ程度に調整し、平行平板電極間
にプラズマを発生させ、自然酸化膜を除去する。
を除去するために、マスフロー計によって流量制御され
たＨ2 （本実施例では約１００SCCM）を、図１に示す水
素タンク１６から真空チャンバー２内に導入し、チャン
バー圧力を約１３３Ｐａ程度に調整し、平行平板電極間
にプラズマを発生させ、自然酸化膜を除去する。
【００３４】図１に示す真空チャンバー２内に導入され
た原料ガスは、熱分解反応して基板６（図２では基板１
０１の窒化シリコン膜１０４）上にＴa2 Ｏ5 薄膜１０
５を堆積させる。その後、上記表２に示す条件と同じ温
度および同じ圧力で、アンモニアガスのみを５００SCCM
流し、Ｔa2 Ｏ5 膜１０５をアンモニアガスの雰囲気に
３０分晒した。
た原料ガスは、熱分解反応して基板６（図２では基板１
０１の窒化シリコン膜１０４）上にＴa2 Ｏ5 薄膜１０
５を堆積させる。その後、上記表２に示す条件と同じ温
度および同じ圧力で、アンモニアガスのみを５００SCCM
流し、Ｔa2 Ｏ5 膜１０５をアンモニアガスの雰囲気に
３０分晒した。
【００３５】このようにして形成されたＴa2 Ｏ5 膜の
リーク電流を、実施例１と同様な測定方法で測定した結
果、〜１ｎＡであった。評価 上記データに示すように、実施例１および実施例２によ
り形成されたＴa2 Ｏ5膜のリーク電流は、比較例１（従
来例）に比較して２桁向上した。
リーク電流を、実施例１と同様な測定方法で測定した結
果、〜１ｎＡであった。評価 上記データに示すように、実施例１および実施例２によ
り形成されたＴa2 Ｏ5膜のリーク電流は、比較例１（従
来例）に比較して２桁向上した。
【００３６】なお、本発明は、上記実施例に限定され
ず、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
ず、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
【００３７】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、従来
法の延長で、低リークの高誘電体薄膜が得られるので、
低コスト、省クリーンルーム面積で、次世代デバイスを
製造することができる。
法の延長で、低リークの高誘電体薄膜が得られるので、
低コスト、省クリーンルーム面積で、次世代デバイスを
製造することができる。
【図１】図１は本発明の一実施例に係る高誘電体薄膜の
製造に用いるＣＶＤ装置の概略図である。
製造に用いるＣＶＤ装置の概略図である。
【図２】図２は本発明の一実施例に係る高誘電体薄膜の
製造過程を示す概略図である。
製造過程を示す概略図である。
２… 真空チャンバー ４… 真空排気装置 ６… 基板 １２… アンプル １４… 不活性ガスタンク １８… 酸素タンク ２０… 塩基性ガスタンク １０１… 半導体基板 １０２… 絶縁膜 １０３… 多結晶シリコン膜 １０４… Ｓｉ3 Ｎ4 膜 １０５… Ｔa2 Ｏ5 膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/205 H01L 21/316 H01L 21/822 H01L 27/04 H01L 27/10 C23C 16/00
Claims (6)
- 【請求項１】高誘電体原料ガスと酸化性ガスとを含むガ
スを用いて高誘電体薄膜を化学気相成長法により形成す
る方法において、前記ガスに加えて塩基性ガスを加え、
化学気相成長法を行うことを特徴とする高誘電体薄膜の
形成方法。 - 【請求項２】前記塩基性ガスはアンモニアであることを
特徴とする請求項１に記載の高誘電体薄膜の形成方法。 - 【請求項３】前記高誘電体原料ガスは有機タンタルガス
であることを特徴とする請求項１または２に記載の高誘
電体薄膜の形成方法。 - 【請求項４】高誘電体原料ガスと酸化性ガスとを含むガ
スを用いて高誘電体薄膜をプラズマを用いた化学気相成
長法により形成した後、塩基性ガスを含む雰囲気で熱処
理する工程を含むことを特徴とする高誘電体薄膜の形成
方法。 - 【請求項５】前記塩基性ガスはアンモニアであることを
特徴とする請求項４に記載の高誘電体薄膜の形成方法。 - 【請求項６】前記高誘電体原料ガスは有機タンタルガス
であることを特徴とする請求項４または５に記載の高誘
電体薄膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13063094A JP3270879B2 (ja) | 1994-06-13 | 1994-06-13 | 高誘電体薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13063094A JP3270879B2 (ja) | 1994-06-13 | 1994-06-13 | 高誘電体薄膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07335565A JPH07335565A (ja) | 1995-12-22 |
| JP3270879B2 true JP3270879B2 (ja) | 2002-04-02 |
Family
ID=15038847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13063094A Expired - Fee Related JP3270879B2 (ja) | 1994-06-13 | 1994-06-13 | 高誘電体薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3270879B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101579750B (zh) * | 2008-05-12 | 2012-11-28 | 株式会社迪思科 | 切削刀具 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101153978B1 (ko) | 2002-03-26 | 2012-06-14 | 카부시키카이샤 시.브이.리서어치 | 비결정질 금속 산화막의 제조 방법 및 비결정질 금속산화막을 가지는 커패시턴스 소자와 반도체 장치를제조하는 방법 |
| KR100648632B1 (ko) * | 2005-01-25 | 2006-11-23 | 삼성전자주식회사 | 높은 유전율을 갖는 유전체 구조물의 제조 방법 및 이를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5911663A (ja) * | 1982-07-12 | 1984-01-21 | Nec Corp | 半導体装置用キヤパシタの製造方法 |
| JPH04358073A (ja) * | 1991-06-04 | 1992-12-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 酸化タンタル薄膜の形成装置および形成方法 |
| JP2973611B2 (ja) * | 1991-06-26 | 1999-11-08 | キヤノン株式会社 | 光励起プロセス装置及びそれを用いた半導体デバイスの製造方法 |
| JPH0521744A (ja) * | 1991-07-10 | 1993-01-29 | Sony Corp | 半導体記憶装置のキヤパシタおよびその製造方法 |
| JP2538740B2 (ja) * | 1992-06-09 | 1996-10-02 | 株式会社半導体プロセス研究所 | 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法 |
| JPH06163519A (ja) * | 1992-11-17 | 1994-06-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 酸化タンタル薄膜の製造方法 |
-
1994
- 1994-06-13 JP JP13063094A patent/JP3270879B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101579750B (zh) * | 2008-05-12 | 2012-11-28 | 株式会社迪思科 | 切削刀具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07335565A (ja) | 1995-12-22 |
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