JP3271113B2 - 誘電体薄膜の成膜方法 - Google Patents
誘電体薄膜の成膜方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超高集積化半導体装置
の電荷蓄積用キャパシタとして使用可能な強誘電体薄膜
や高誘電率常誘電体薄膜といった高い誘電率を有する誘
電体薄膜の成膜方法に関し、特に、該誘電体薄膜の膜質
を改善する方法に関する。
の電荷蓄積用キャパシタとして使用可能な強誘電体薄膜
や高誘電率常誘電体薄膜といった高い誘電率を有する誘
電体薄膜の成膜方法に関し、特に、該誘電体薄膜の膜質
を改善する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体メモリーの記憶容量の増加に伴
い、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ（ＤＲ
ＡＭ）においては、電荷蓄積用キャパシタとして強誘電
体薄膜や高誘電率常誘電体薄膜の高い誘電率を用いるこ
とが検討されている。また、不揮発性集積メモリに強誘
電体薄膜のヒステリシスを利用する研究も行われてい
る。このため、このようなメモリー素子に適用可能な誘
電体薄膜の材料および成膜方法の開発が進められてい
る。
い、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ（ＤＲ
ＡＭ）においては、電荷蓄積用キャパシタとして強誘電
体薄膜や高誘電率常誘電体薄膜の高い誘電率を用いるこ
とが検討されている。また、不揮発性集積メモリに強誘
電体薄膜のヒステリシスを利用する研究も行われてい
る。このため、このようなメモリー素子に適用可能な誘
電体薄膜の材料および成膜方法の開発が進められてい
る。
【０００３】一方、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（ＣＶＤ）法の進
歩は著しく、絶縁体のみならず、原料ガスとして有機金
属化合物を用いたＣＶＤ（ＭＯＣＶＤ）法を適用するこ
とにより、メタル膜も形成できるようになっており、各
種材料がこのＣＶＤ法で形成されている。そして、上述
したような誘電体薄膜もこのＭＯＣＶＤ法によって成膜
しようという試みがなされている。該ＭＯＣＶＤ法を適
用すると、大口径ウェハ上でも膜厚および膜質の均一化
が図られ、また、微細化、複雑化したウェハ上でもステ
ップカバレージに優れた誘電体薄膜が成膜できる。
る薄膜形成方法である化学的気相成長（ＣＶＤ）法の進
歩は著しく、絶縁体のみならず、原料ガスとして有機金
属化合物を用いたＣＶＤ（ＭＯＣＶＤ）法を適用するこ
とにより、メタル膜も形成できるようになっており、各
種材料がこのＣＶＤ法で形成されている。そして、上述
したような誘電体薄膜もこのＭＯＣＶＤ法によって成膜
しようという試みがなされている。該ＭＯＣＶＤ法を適
用すると、大口径ウェハ上でも膜厚および膜質の均一化
が図られ、また、微細化、複雑化したウェハ上でもステ
ップカバレージに優れた誘電体薄膜が成膜できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】高誘電率常誘電体薄膜
の一種である酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）薄膜も、上記
ＭＯＣＶＤ法による成膜が可能である。このようにして
成膜された酸化タンタル薄膜を電荷蓄積用キャパシタと
して用いると、大きなリーク電流が発生するという問題
が生じてしまう。これは、成膜された酸化タンタル薄膜
が、化学量論的にみて低酸素側にずれた組成となってい
ること、原料ガスに有機タンタル化合物を用いるために
Ｃ成分やＨ成分が取り込まれた膜となっていることが原
因であると考えられる。
の一種である酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）薄膜も、上記
ＭＯＣＶＤ法による成膜が可能である。このようにして
成膜された酸化タンタル薄膜を電荷蓄積用キャパシタと
して用いると、大きなリーク電流が発生するという問題
が生じてしまう。これは、成膜された酸化タンタル薄膜
が、化学量論的にみて低酸素側にずれた組成となってい
ること、原料ガスに有機タンタル化合物を用いるために
Ｃ成分やＨ成分が取り込まれた膜となっていることが原
因であると考えられる。
【０００５】このため、実用化には、酸化タンタル薄膜
の膜質を改善し、電気特性を向上させることが必要とな
っている。
の膜質を改善し、電気特性を向上させることが必要とな
っている。
【０００６】なお、酸化タンタル薄膜以外の高誘電率常
誘電体薄膜や、強誘電体薄膜においても、ＭＯＣＶＤ法
による成膜が可能であるが、酸化タンタル薄膜と同様の
問題を抱えており、膜質の改善が望まれている。
誘電体薄膜や、強誘電体薄膜においても、ＭＯＣＶＤ法
による成膜が可能であるが、酸化タンタル薄膜と同様の
問題を抱えており、膜質の改善が望まれている。
【０００７】そこで、本発明はかかる従来の実情に鑑み
て提案されたものであり、膜質を改善可能な誘電体薄膜
の成膜方法を提供することを目的とする。
て提案されたものであり、膜質を改善可能な誘電体薄膜
の成膜方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係る誘電体薄膜
の成膜方法は、上述の目的を達成するために提案された
ものであり、有機金属化合物ガスと酸化性ガスとを含む
混合ガスを用いて、ＣＶＤ法により基板上に誘電体薄膜
を成膜するに際し、前記成膜後、所定の雰囲気下で、前
記基板に超音波を印加するものである。
の成膜方法は、上述の目的を達成するために提案された
ものであり、有機金属化合物ガスと酸化性ガスとを含む
混合ガスを用いて、ＣＶＤ法により基板上に誘電体薄膜
を成膜するに際し、前記成膜後、所定の雰囲気下で、前
記基板に超音波を印加するものである。
【０００９】上記超音波の印加は、誘電体原料ガスと酸
化性ガスとの化学反応を促進するものである。成膜後の
超音波印加は、酸化性ガスを導入しながら行うことが効
果的である。
化性ガスとの化学反応を促進するものである。成膜後の
超音波印加は、酸化性ガスを導入しながら行うことが効
果的である。
【００１０】なお、酸化性ガスとしては、酸素
（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）、Ｈ２Ｏ、Ｄ２Ｏ等を用いる
ことができる。また、基板に超音波を印加するには、Ｃ
ＶＤ装置における基板保持部材に超音波振動子を内蔵さ
せ、該超音波振動子に接続する超音波発振器によって、
所定の周波数および出力の超音波を発生させればよい。
（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）、Ｈ２Ｏ、Ｄ２Ｏ等を用いる
ことができる。また、基板に超音波を印加するには、Ｃ
ＶＤ装置における基板保持部材に超音波振動子を内蔵さ
せ、該超音波振動子に接続する超音波発振器によって、
所定の周波数および出力の超音波を発生させればよい。
【００１１】本発明を適用して成膜される誘電体薄膜と
しては、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）薄膜が代表的であ
るが、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）薄膜、酸化ハフニ
ウム（ＨｆＯ２）薄膜等の高誘電率常誘電体薄膜、チタ
ン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）薄膜、チタン酸ストロン
チウム（ＳｒＴｉＯ３）薄膜、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ
３）薄膜、チタン酸ビスマス（Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２）薄
膜、ＰＺＴ（ＰｂＺｒＴｉＯ３）薄膜、ＰＬＺＴ（Ｐｂ
ＬａＺｒＴｉＯ３）薄膜等の強誘電体薄膜が挙げられ
る。
しては、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）薄膜が代表的であ
るが、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）薄膜、酸化ハフニ
ウム（ＨｆＯ２）薄膜等の高誘電率常誘電体薄膜、チタ
ン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）薄膜、チタン酸ストロン
チウム（ＳｒＴｉＯ３）薄膜、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ
３）薄膜、チタン酸ビスマス（Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２）薄
膜、ＰＺＴ（ＰｂＺｒＴｉＯ３）薄膜、ＰＬＺＴ（Ｐｂ
ＬａＺｒＴｉＯ３）薄膜等の強誘電体薄膜が挙げられ
る。
【００１２】なお、例えば、ＢａＴｉＯ３薄膜、ＳｒＴ
ｉＯ３薄膜を成膜する場合には、その原料ガスとして、
Ｂａ（ＤＰＭ）２（ジピバロイルメタナトバリウム）、
Ｓｒ（ＤＰＭ）２（ジピバロイルメタナトストロンチウ
ム）、Ｔｉ（Ｏ・ｉ−Ｃ３Ｈ７）４（テトライソプロポ
キシチタン）等を用いることができる。また、ＰＺＴ薄
膜、ＰＬＺＴ薄膜を成膜する場合には、その原料ガスと
して、Ｐｂ（ＤＰＭ）２（ジピバロイルメタナト鉛）、
Ｌａ（ＤＰＭ）２（ジピバロイルメタナトランタン）、
Ｚｒ（Ｏ・ｔ−Ｃ４Ｈ９）４（テトラｔ−ブトキシジル
コニウム）、Ｔｉ（Ｏ・ｉ−Ｃ３Ｈ７）４（テトライソ
プロポキシチタン）等が使用できる。
ｉＯ３薄膜を成膜する場合には、その原料ガスとして、
Ｂａ（ＤＰＭ）２（ジピバロイルメタナトバリウム）、
Ｓｒ（ＤＰＭ）２（ジピバロイルメタナトストロンチウ
ム）、Ｔｉ（Ｏ・ｉ−Ｃ３Ｈ７）４（テトライソプロポ
キシチタン）等を用いることができる。また、ＰＺＴ薄
膜、ＰＬＺＴ薄膜を成膜する場合には、その原料ガスと
して、Ｐｂ（ＤＰＭ）２（ジピバロイルメタナト鉛）、
Ｌａ（ＤＰＭ）２（ジピバロイルメタナトランタン）、
Ｚｒ（Ｏ・ｔ−Ｃ４Ｈ９）４（テトラｔ−ブトキシジル
コニウム）、Ｔｉ（Ｏ・ｉ−Ｃ３Ｈ７）４（テトライソ
プロポキシチタン）等が使用できる。
【００１３】ところで、誘電体薄膜を成膜するためのＣ
ＶＤ装置としては、従来公知の熱ＣＶＤ装置を一部改造
すれば使用できるが、誘電体薄膜の成膜工程のみなら
ず、該成膜前に水素ガス雰囲気下でのプラズマ処理を行
って自然酸化膜を除去する工程や、誘電体薄膜成膜後に
塩基性ガス雰囲気下でプラズマ処理を行う工程をも、同
一反応室内で行えるようなプラズマＣＶＤ装置を用いて
もよい。もちろん、誘電体薄膜成膜の前工程から後工程
に亘って、基板を大気と遮断された状態に維持したまま
それぞれの反応室内へ搬送し、所定の処理を施せるよう
なマルチチャンバ型の処理装置を用いてもよい。
ＶＤ装置としては、従来公知の熱ＣＶＤ装置を一部改造
すれば使用できるが、誘電体薄膜の成膜工程のみなら
ず、該成膜前に水素ガス雰囲気下でのプラズマ処理を行
って自然酸化膜を除去する工程や、誘電体薄膜成膜後に
塩基性ガス雰囲気下でプラズマ処理を行う工程をも、同
一反応室内で行えるようなプラズマＣＶＤ装置を用いて
もよい。もちろん、誘電体薄膜成膜の前工程から後工程
に亘って、基板を大気と遮断された状態に維持したまま
それぞれの反応室内へ搬送し、所定の処理を施せるよう
なマルチチャンバ型の処理装置を用いてもよい。
【００１４】
【作用】本発明を適用して、成膜後に、基板に超音波を
印加すると、誘電体薄膜の膜質が向上する。これは、以
下のような理由による。
印加すると、誘電体薄膜の膜質が向上する。これは、以
下のような理由による。
【００１５】有機タンタル化合物等の誘電体原料ガスと
酸化性ガスとの反応は、基本的には脱水縮合反応であ
り、この反応が十分に進まない場合に、成膜された誘電
体薄膜中にＯＨ基やアルキル基が残って、化学量論的な
組成よりも酸素の少ないものになってしまう。このた
め、上記脱水縮合反応を促進させるために、基板に超音
波を印加すると、酸素原子が不足することなく、不純物
の混入も抑えられた誘電体薄膜が得られるようになる。
酸化性ガスとの反応は、基本的には脱水縮合反応であ
り、この反応が十分に進まない場合に、成膜された誘電
体薄膜中にＯＨ基やアルキル基が残って、化学量論的な
組成よりも酸素の少ないものになってしまう。このた
め、上記脱水縮合反応を促進させるために、基板に超音
波を印加すると、酸素原子が不足することなく、不純物
の混入も抑えられた誘電体薄膜が得られるようになる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明に係る誘電体薄膜の成膜方法を
具体的な実施例を用いて説明する。
具体的な実施例を用いて説明する。
【００１７】先ず、酸化タンタル薄膜の成膜に用いるＣ
ＶＤ装置について説明する。ここでは、熱ＣＶＤ法によ
る酸化タンタル薄膜の成膜のみならず、成膜の前処理か
ら後処理までを連続して同一反応室内で行える、図１に
示されるような平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用い
た。
ＶＤ装置について説明する。ここでは、熱ＣＶＤ法によ
る酸化タンタル薄膜の成膜のみならず、成膜の前処理か
ら後処理までを連続して同一反応室内で行える、図１に
示されるような平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用い
た。
【００１８】この平行平板型プラズマＣＶＤ装置は、排
気口１にて排気がなされた反応室２内にウェハ３を載置
する下部電極４と、ＲＦ電源１６に接続された上部電極
５とが設けられてなる。
気口１にて排気がなされた反応室２内にウェハ３を載置
する下部電極４と、ＲＦ電源１６に接続された上部電極
５とが設けられてなる。
【００１９】上記上部電極５は、ガス供給管６に接続さ
れ、該ガス供給管６から供給されるガスをウェハ３上に
均一に供給するためのシャワー電極である。該シャワー
電極にガスを供給するガス供給管６は、液状の有機タン
タル化合物が貯留してあるアンプル７に接続されると共
に、その中途部にて酸素ガスボンベ９、水素ガスボンベ
１０、塩基性ガスボンベ１１に接続している。また、該
ガス供給管６には図示しないヒータが設けられ、反応室
２内へ供給するガスの温度を制御可能としている。
れ、該ガス供給管６から供給されるガスをウェハ３上に
均一に供給するためのシャワー電極である。該シャワー
電極にガスを供給するガス供給管６は、液状の有機タン
タル化合物が貯留してあるアンプル７に接続されると共
に、その中途部にて酸素ガスボンベ９、水素ガスボンベ
１０、塩基性ガスボンベ１１に接続している。また、該
ガス供給管６には図示しないヒータが設けられ、反応室
２内へ供給するガスの温度を制御可能としている。
【００２０】なお、上記アンプル７は図示しない恒温槽
に浸されて所定温度に調整可能となされており、不活性
ガスボンベ８から該アンプル７内の有機タンタル化合物
中へ不活性ガスを導入してバブリングすることにより、
該有機タンタル化合物を気化できるようになされてい
る。発生した有機タンタル化合物ガスは不活性ガスと共
にガス供給管６を介してシャワー電極へ導かれ、そこか
ら反応室２内へ供給される。
に浸されて所定温度に調整可能となされており、不活性
ガスボンベ８から該アンプル７内の有機タンタル化合物
中へ不活性ガスを導入してバブリングすることにより、
該有機タンタル化合物を気化できるようになされてい
る。発生した有機タンタル化合物ガスは不活性ガスと共
にガス供給管６を介してシャワー電極へ導かれ、そこか
ら反応室２内へ供給される。
【００２１】一方、下部電極４は、ヒータ１２が配設さ
れることにより、ウェハ３の温度を調整可能としてい
る。また、該下部電極４内には、超音波発振器１３に接
続された超音波振動子１４が埋設されており、ウェハ３
に超音波を印加できるようになされている。
れることにより、ウェハ３の温度を調整可能としてい
る。また、該下部電極４内には、超音波発振器１３に接
続された超音波振動子１４が埋設されており、ウェハ３
に超音波を印加できるようになされている。
【００２２】なお、この平行平板型プラズマＣＶＤ装置
においては、超音波発振器１３と超音波振動子１４との
中途部にはスイッチ１５が設けられ、ウェハ３に印加さ
れる超音波のオン／オフを制御できるようになされてい
る。また、上部電極５とＲＦ電源１６との中途部にはス
イッチ１７が設けられ、上部電極５に印加されるＲＦ電
力のオン／オフを制御できるようになされている。さら
に、上記不活性ガスボンベ８からアンプル７へ供給され
る不活性ガスや、酸素ガスボンベ９、水素ガスボンベ１
０、塩基性ガスボンベ１１からガス供給管６へそれぞれ
供給される酸素ガス、水素ガス、塩基性ガスも、図示し
ない流量制御装置によって各々流量が制御可能となされ
ていると共に、バルブ１８，１９，２０，２１にて各ガ
スの供給開始／停止が制御できるようになされている。
においては、超音波発振器１３と超音波振動子１４との
中途部にはスイッチ１５が設けられ、ウェハ３に印加さ
れる超音波のオン／オフを制御できるようになされてい
る。また、上部電極５とＲＦ電源１６との中途部にはス
イッチ１７が設けられ、上部電極５に印加されるＲＦ電
力のオン／オフを制御できるようになされている。さら
に、上記不活性ガスボンベ８からアンプル７へ供給され
る不活性ガスや、酸素ガスボンベ９、水素ガスボンベ１
０、塩基性ガスボンベ１１からガス供給管６へそれぞれ
供給される酸素ガス、水素ガス、塩基性ガスも、図示し
ない流量制御装置によって各々流量が制御可能となされ
ていると共に、バルブ１８，１９，２０，２１にて各ガ
スの供給開始／停止が制御できるようになされている。
【００２３】したがって、前処理工程から酸化タンタル
薄膜の成膜工程への切り替え時、該成膜工程から後処理
工程への切り替え時には、各ガスボンベ８〜１１に接続
するバルブ１８〜２１の開閉、超音波発振器１３に接続
するスイッチ１５のオン／オフ、ＲＦ電源１６に接続す
るスイッチ１７のオン／オフを適宜切り替えればよい。
薄膜の成膜工程への切り替え時、該成膜工程から後処理
工程への切り替え時には、各ガスボンベ８〜１１に接続
するバルブ１８〜２１の開閉、超音波発振器１３に接続
するスイッチ１５のオン／オフ、ＲＦ電源１６に接続す
るスイッチ１７のオン／オフを適宜切り替えればよい。
【００２４】本発明の実施例に先立って、上述したＣＶ
Ｄ装置を用い、ウェハ３に超音波を印加しながら、該ウ
ェハ３上に酸化タンタル薄膜を成膜する方法について説
明する。
Ｄ装置を用い、ウェハ３に超音波を印加しながら、該ウ
ェハ３上に酸化タンタル薄膜を成膜する方法について説
明する。
【００２５】先ず、図２に示されるように、８インチの
Ｓｉ基板３１上に酸化シリコン膜３２、約２００ｎｍ厚
のポリシリコン膜３３、約２ｎｍ厚の窒化シリコン（Ｓ
ｉ３Ｎ４）膜３４が形成されたウェハ３を用意した。な
お、酸化シリコン膜３２は熱酸化によって形成し、ポリ
シリコン膜３３、窒化シリコン膜３４は従来公知のＣＶ
Ｄ法によって形成した。
Ｓｉ基板３１上に酸化シリコン膜３２、約２００ｎｍ厚
のポリシリコン膜３３、約２ｎｍ厚の窒化シリコン（Ｓ
ｉ３Ｎ４）膜３４が形成されたウェハ３を用意した。な
お、酸化シリコン膜３２は熱酸化によって形成し、ポリ
シリコン膜３３、窒化シリコン膜３４は従来公知のＣＶ
Ｄ法によって形成した。
【００２６】そして、窒化シリコン膜３４表面の自然酸
化膜を除去した後、図３に示されるように、上記窒化シ
リコン膜３４上に酸化タンタル薄膜３５を成膜した。
化膜を除去した後、図３に示されるように、上記窒化シ
リコン膜３４上に酸化タンタル薄膜３５を成膜した。
【００２７】具体的には、先ず、上述したＣＶＤ装置の
下部電極４上にウェハ３を載置した後、水素ガスボンベ
１０に接続するバルブ２０を開放すると共に流量制御装
置にて流量を調整して、１００ｓｃｃｍなるＨ２ガスを
約１３３Ｐａなる圧力に調整された反応室２内へ導入し
た。また、ＲＦ電源１６に接続するスイッチ１７をオン
とすることによって上部電極５へＲＦ電力を供給し、下
部電極４との間にプラズマを発生させて、窒化シリコン
膜３４表面の自然酸化膜を除去した。
下部電極４上にウェハ３を載置した後、水素ガスボンベ
１０に接続するバルブ２０を開放すると共に流量制御装
置にて流量を調整して、１００ｓｃｃｍなるＨ２ガスを
約１３３Ｐａなる圧力に調整された反応室２内へ導入し
た。また、ＲＦ電源１６に接続するスイッチ１７をオン
とすることによって上部電極５へＲＦ電力を供給し、下
部電極４との間にプラズマを発生させて、窒化シリコン
膜３４表面の自然酸化膜を除去した。
【００２８】その後、バルブ２０を閉鎖してＨ２ガスの
供給を停止し、スイッチ１７をオフとしてプラズマの発
生を停止すると同時に、超音波発振器１３に接続するス
イッチ１５をオンとし、Ａｒガスが貯留された不活性ガ
スボンベ８に接続するバルブ１８および酸素ガスボンベ
９に接続するバルブ１９を開放して、酸化タンタル薄膜
３５を成膜した。なお、成膜時の種々の条件は以下に示
すとおりとした。
供給を停止し、スイッチ１７をオフとしてプラズマの発
生を停止すると同時に、超音波発振器１３に接続するス
イッチ１５をオンとし、Ａｒガスが貯留された不活性ガ
スボンベ８に接続するバルブ１８および酸素ガスボンベ
９に接続するバルブ１９を開放して、酸化タンタル薄膜
３５を成膜した。なお、成膜時の種々の条件は以下に示
すとおりとした。
【００２９】 酸化タンタル薄膜の成膜条件 導入ガス ： Ｔａ（ＯＣ２Ｈ５）５ 流量３００ｓｃｃｍ Ｏ２ 流量５００ｓｃｃｍ ウェハ温度 ： ４５０℃ 反応室圧力 ： １３３Ｐａ 電極間距離 ： １０ｍｍ 超音波周波数： ５０ｋＨｚ なお、Ｔａ（ＯＣ２Ｈ５）５は、１２０℃に加熱された
アンプル７内の液状のＴａ（ＯＣ２Ｈ５）５が、Ａｒガ
スのバブリングにより気化され、１５０℃に加熱された
ガス供給管６を介して反応室２内へ供給されたものであ
る。
アンプル７内の液状のＴａ（ＯＣ２Ｈ５）５が、Ａｒガ
スのバブリングにより気化され、１５０℃に加熱された
ガス供給管６を介して反応室２内へ供給されたものであ
る。
【００３０】次に、本発明の実施例を示す。
【００３１】本実施例では、酸化タンタル薄膜３５を成
膜後、Ｏ２ガスの雰囲気下にて、ウェハ３に超音波を印
加した。
膜後、Ｏ２ガスの雰囲気下にて、ウェハ３に超音波を印
加した。
【００３２】具体的には、上述した先行例と同様にし
て、窒化シリコン膜３４表面の自然酸化膜の除去を行っ
たウェハ３に対し、超音波を印加しない以外は実施例１
と同様にして酸化タンタル薄膜３５を成膜した。
て、窒化シリコン膜３４表面の自然酸化膜の除去を行っ
たウェハ３に対し、超音波を印加しない以外は実施例１
と同様にして酸化タンタル薄膜３５を成膜した。
【００３３】その後、以下の条件にて、反応室２内へＯ
２ガスを導入し、ウェハ３に超音波を印加した。
２ガスを導入し、ウェハ３に超音波を印加した。
【００３４】 後処理条件 導入ガス ： Ｏ２ガス 流量３００ｓｃｃｍ 反応室圧力 ： １３３Ｐａ ウェハ温度 ： ３００℃ 超音波周波数： ５０ｋＨｚ特性の評価 上述した実施例によって成膜された酸化タンタル薄膜３
５について、膜質の観察を行ったところ、いずれもステ
ップカバレージに優れたものであった。また、リーク電
流を微少電流計で測定した結果、いずれも１ｎＡ以下で
あり、成膜時に超音波を印加せず、成膜後の後処理も施
さなかった以外は、本発明に係る実施例と同様に成膜さ
れた酸化タンタル薄膜に比して、１桁ないし２桁向上し
ていた。
５について、膜質の観察を行ったところ、いずれもステ
ップカバレージに優れたものであった。また、リーク電
流を微少電流計で測定した結果、いずれも１ｎＡ以下で
あり、成膜時に超音波を印加せず、成膜後の後処理も施
さなかった以外は、本発明に係る実施例と同様に成膜さ
れた酸化タンタル薄膜に比して、１桁ないし２桁向上し
ていた。
【００３５】良好なステップカバレージを達成できたの
は、成膜にＣＶＤ法を適用したことが理由として挙げら
れる。また、リーク電流を低減できたのは、成膜後の超
音波の印加によって、Ｔａ（ＯＣ２Ｈ５）５とＯ２との
脱水縮合反応が促進され、酸素原子不足が解消され、不
純物の取り込みが低減されたことが理由である。
は、成膜にＣＶＤ法を適用したことが理由として挙げら
れる。また、リーク電流を低減できたのは、成膜後の超
音波の印加によって、Ｔａ（ＯＣ２Ｈ５）５とＯ２との
脱水縮合反応が促進され、酸素原子不足が解消され、不
純物の取り込みが低減されたことが理由である。
【００３６】以上、本発明に係る誘電体薄膜の成膜方法
を適用した例について説明したが、本発明は上述の実施
例に限定されるものではない。原料ガスの種類、ＣＶＤ
条件、アニール条件、誘電体薄膜を成膜するウェハの構
成についても特に限定されない。
を適用した例について説明したが、本発明は上述の実施
例に限定されるものではない。原料ガスの種類、ＣＶＤ
条件、アニール条件、誘電体薄膜を成膜するウェハの構
成についても特に限定されない。
【００３７】なお、上述の実施例で使用したＣＶＤ装置
は、塩基性ガスの供給系と超音波の供給系の両者を有す
るものであり、塩基性ガスの供給を行わない場合にはバ
ルブ２１を閉鎖しておき、超音波の印加を行わない場合
にはスイッチ１５をオフとして使用したが、実施例のよ
うにして成膜が行われる場合には、塩基性ガスの供給系
がなくてもよい。ここでは、平行平板型プラズマＣＶＤ
装置を用いたが、低圧力下で高密度のプラズマを発生で
きる有磁場マイクロ波プラズマＣＶＤ装置、誘導結合プ
ラズマＣＶＤ装置、ヘリコン波プラズマＣＶＤ装置、Ｔ
ＣＰ−ＣＶＤ装置を用いてもよい。
は、塩基性ガスの供給系と超音波の供給系の両者を有す
るものであり、塩基性ガスの供給を行わない場合にはバ
ルブ２１を閉鎖しておき、超音波の印加を行わない場合
にはスイッチ１５をオフとして使用したが、実施例のよ
うにして成膜が行われる場合には、塩基性ガスの供給系
がなくてもよい。ここでは、平行平板型プラズマＣＶＤ
装置を用いたが、低圧力下で高密度のプラズマを発生で
きる有磁場マイクロ波プラズマＣＶＤ装置、誘導結合プ
ラズマＣＶＤ装置、ヘリコン波プラズマＣＶＤ装置、Ｔ
ＣＰ−ＣＶＤ装置を用いてもよい。
【００３８】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、リーク電流が大幅に低減された膜質に優れた
誘電体薄膜が成膜できるため、これを用いたデバイスの
電気的特性および信頼性を向上させることができる。
によれば、リーク電流が大幅に低減された膜質に優れた
誘電体薄膜が成膜できるため、これを用いたデバイスの
電気的特性および信頼性を向上させることができる。
【００３９】また、本発明は、従来より用いられている
ＣＶＤ装置を一部改造するのみで行えるので、装置の追
加を必要とせず、低コスト化、省スペース化を図ること
ができる。
ＣＶＤ装置を一部改造するのみで行えるので、装置の追
加を必要とせず、低コスト化、省スペース化を図ること
ができる。
【図１】本発明に用いられるＣＶＤ装置の一構成例を示
す模式図である。
す模式図である。
【図２】本発明を適用した誘電体薄膜の成膜がなされる
ウェハの断面を示す模式図である。
ウェハの断面を示す模式図である。
【図３】図２のウェハに対して誘電体薄膜を成膜した状
態を示す模式図である。
態を示す模式図である。
１ 排気口、 ２ 反応室、 ３ ウェハ、 ４ 下部
電極、 ５ 上部電極、 ６ ガス供給管、 ７ アン
プル、 ８ 不活性ガスボンベ、 ９ 酸素ガスボン
ベ、 １０ 水素ガスボンベ、 １１ 塩基性ガスボン
ベ、 １２ ヒータ、 １３ 超音波発振器、 １４
超音波振動子、 １５，１７ スイッチ、１６ ＲＦ電
源、 １８，１９，２０，２１ バルブ、 ３１ Ｓｉ
基板、３２ 酸化シリコン膜、 ３３ ポリシリコン
膜、 ３４ 窒化シリコン膜、３５ 酸化タンタル薄膜
電極、 ５ 上部電極、 ６ ガス供給管、 ７ アン
プル、 ８ 不活性ガスボンベ、 ９ 酸素ガスボン
ベ、 １０ 水素ガスボンベ、 １１ 塩基性ガスボン
ベ、 １２ ヒータ、 １３ 超音波発振器、 １４
超音波振動子、 １５，１７ スイッチ、１６ ＲＦ電
源、 １８，１９，２０，２１ バルブ、 ３１ Ｓｉ
基板、３２ 酸化シリコン膜、 ３３ ポリシリコン
膜、 ３４ 窒化シリコン膜、３５ 酸化タンタル薄膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/8242 Ｈ０１Ｌ 27/10 ６５１ 27/04 27/108 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/205 H01L 21/31
Claims (3)
- 【請求項１】 有機金属化合物ガスと酸化性ガスとを含
む混合ガスを用いて、化学的気相成長法により基板上に
誘電体薄膜を成膜した後、 所定の雰囲気下で、前記基板に超音波を印加することを
特徴とする誘電体薄膜の成膜方法。 - 【請求項２】 前記所定の雰囲気は、酸化性ガス雰囲気
であることを特徴とする請求項１記載の誘電体薄膜の成
膜方法。 - 【請求項３】 前記誘電体薄膜が、酸化タンタル薄膜で
あることを特徴とする請求項１又は２記載の誘電体薄膜
の成膜方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20528094A JP3271113B2 (ja) | 1994-08-30 | 1994-08-30 | 誘電体薄膜の成膜方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20528094A JP3271113B2 (ja) | 1994-08-30 | 1994-08-30 | 誘電体薄膜の成膜方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0869972A JPH0869972A (ja) | 1996-03-12 |
| JP3271113B2 true JP3271113B2 (ja) | 2002-04-02 |
Family
ID=16504368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20528094A Expired - Fee Related JP3271113B2 (ja) | 1994-08-30 | 1994-08-30 | 誘電体薄膜の成膜方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3271113B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR100321178B1 (ko) * | 1999-12-30 | 2002-03-18 | 박종섭 | ＴａＯＮ박막을 갖는 커패시터 제조방법 |
| 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 |
| KR102535757B1 (ko) * | 2021-08-24 | 2023-05-26 | (주)디바이스이엔지 | 기판 처리장치용 기판 지지 조립체 |
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| JPH0544037A (ja) * | 1991-08-07 | 1993-02-23 | Kawasaki Steel Corp | 気相成長装置及びそれを用いた半導体装置の製造方法 |
| 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 |
| JP2786071B2 (ja) * | 1993-02-17 | 1998-08-13 | 日本電気株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JPH07193138A (ja) * | 1993-12-27 | 1995-07-28 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
-
1994
- 1994-08-30 JP JP20528094A patent/JP3271113B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0869972A (ja) | 1996-03-12 |
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