JP3516918B2 - 半導体装置の製造方法及び半導体製造装置 - Google Patents
半導体装置の製造方法及び半導体製造装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置の製
造方法及び半導体製造装置に関するものであり、とくに
基板上への均一な厚さの成膜を達成することのできる製
造方法及び製造装置に関するものである。
造方法及び半導体製造装置に関するものであり、とくに
基板上への均一な厚さの成膜を達成することのできる製
造方法及び製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】基板上に薄膜を成膜する場合、一つの例
として枚葉式の成膜装置が用いられる。具体例として、
基板上への酸化タンタル薄膜（Ｔａ2Ｏ5膜）の成膜につ
いて説明する。一般的に酸化タンタル薄膜は、ＣＶＤ法
により形成されている。図１１は、従来の酸化タンタル
薄膜の製造装置の一例を説明するための概略図である。
酸化タンタル薄膜のための原料としては、液体であるペ
ンタエトキシタンタルが用いられ、これは恒温室２２内
のタンク２１に収容されている。タンク２１は恒温室２
２によって例えば３５℃に温度制御されている。Ｎ2供
給配管２８からタンク２１に供給されたＮ2ガスは、タ
ンク２１内を加圧し、液体原料であるペンタエトキシタ
ンタルを原料供給配管２９に押し出す。前記液体原料で
あるペンタエトキシタンタルは、原料供給配管２９より
気化器２３に供給され、また気化器２３にはＮ2供給配
管２８からＮ2キャリアガスが供給される。気化器２３
によって気化された成膜用ガスは、前記Ｎ2キャリアガ
スと共に供給配管２４を介して反応室２５に導入され
る。また、それと同時に酸素タンク（図示せず）から酸
素も導入され、ペンタエトキシタンタルは反応室２５内
で熱分解され、基板上に酸化タンタル薄膜が成膜され
る。成膜後は、排気ポンプ２６により排気配管２７を通
じて反応室２５内の雰囲気が排気される。
として枚葉式の成膜装置が用いられる。具体例として、
基板上への酸化タンタル薄膜（Ｔａ2Ｏ5膜）の成膜につ
いて説明する。一般的に酸化タンタル薄膜は、ＣＶＤ法
により形成されている。図１１は、従来の酸化タンタル
薄膜の製造装置の一例を説明するための概略図である。
酸化タンタル薄膜のための原料としては、液体であるペ
ンタエトキシタンタルが用いられ、これは恒温室２２内
のタンク２１に収容されている。タンク２１は恒温室２
２によって例えば３５℃に温度制御されている。Ｎ2供
給配管２８からタンク２１に供給されたＮ2ガスは、タ
ンク２１内を加圧し、液体原料であるペンタエトキシタ
ンタルを原料供給配管２９に押し出す。前記液体原料で
あるペンタエトキシタンタルは、原料供給配管２９より
気化器２３に供給され、また気化器２３にはＮ2供給配
管２８からＮ2キャリアガスが供給される。気化器２３
によって気化された成膜用ガスは、前記Ｎ2キャリアガ
スと共に供給配管２４を介して反応室２５に導入され
る。また、それと同時に酸素タンク（図示せず）から酸
素も導入され、ペンタエトキシタンタルは反応室２５内
で熱分解され、基板上に酸化タンタル薄膜が成膜され
る。成膜後は、排気ポンプ２６により排気配管２７を通
じて反応室２５内の雰囲気が排気される。
【０００３】基板上に酸化タンタル薄膜を均一に成膜す
るために、従来技術においては、反応室２５の形状、成
膜用ガスの導入レシピ、排気レシピ等が幾つか提案され
ている。例えば、特開平７−９４４１９号公報には、２
枚の平行平板ヒータにより形成される加熱空間内に偏平
な反応管を設け、その内部に処理対象の基板を配置し、
反応管の両端部にガス供給口および排気口をそれぞれ設
け、成膜時に成膜用ガスの流れ方向を切り換え可能とし
た半導体処理装置が開示されている。
るために、従来技術においては、反応室２５の形状、成
膜用ガスの導入レシピ、排気レシピ等が幾つか提案され
ている。例えば、特開平７−９４４１９号公報には、２
枚の平行平板ヒータにより形成される加熱空間内に偏平
な反応管を設け、その内部に処理対象の基板を配置し、
反応管の両端部にガス供給口および排気口をそれぞれ設
け、成膜時に成膜用ガスの流れ方向を切り換え可能とし
た半導体処理装置が開示されている。
【０００４】図１２は、この特開平７−９４４１９号公
報に記載の半導体処理装置の反応室（反応管）を説明す
るための図である。反応管３１の内部のほぼ中央部に
は、基板（図示せず）が水平に配置され、基板を挟んで
互いに対向する位置関係における反応管３１の両端部
に、ガス供給口３２、３３およびガス排気口３４、３５
がそれぞれ設けられている。成膜工程において、例えば
ガス供給口３２から供給された成膜用ガスは、図１２の
矢印３６で示したように、反応管３１の内部を基板とほ
ぼ平行に通過して、ガス排気口３５から排気され、基板
上に最初の薄膜を形成する。次に、成膜用ガスの流れ方
向を前記とは逆に、すなわち成膜用ガスをガス供給口３
３から供給し、矢印３７で示したように再び基板表面上
を通過させて、ガス排気口３４から排気し、第２の薄膜
を形成する。この方式は、一般的にフリップフロップ方
式と呼ばれている。フリップフロップ方式を採用する理
由は、薄膜が成膜用ガスの流れ方向に傾斜をもち易く、
成膜用ガスの流れを反転させることにより、この傾斜を
相殺させるためである。
報に記載の半導体処理装置の反応室（反応管）を説明す
るための図である。反応管３１の内部のほぼ中央部に
は、基板（図示せず）が水平に配置され、基板を挟んで
互いに対向する位置関係における反応管３１の両端部
に、ガス供給口３２、３３およびガス排気口３４、３５
がそれぞれ設けられている。成膜工程において、例えば
ガス供給口３２から供給された成膜用ガスは、図１２の
矢印３６で示したように、反応管３１の内部を基板とほ
ぼ平行に通過して、ガス排気口３５から排気され、基板
上に最初の薄膜を形成する。次に、成膜用ガスの流れ方
向を前記とは逆に、すなわち成膜用ガスをガス供給口３
３から供給し、矢印３７で示したように再び基板表面上
を通過させて、ガス排気口３４から排気し、第２の薄膜
を形成する。この方式は、一般的にフリップフロップ方
式と呼ばれている。フリップフロップ方式を採用する理
由は、薄膜が成膜用ガスの流れ方向に傾斜をもち易く、
成膜用ガスの流れを反転させることにより、この傾斜を
相殺させるためである。
【０００５】具体的には、図１３に示すように、基板１
１表面上に上流から下流に向かって一方向に成膜用ガス
を流し成膜した場合（矢印４１）、成膜された薄膜の厚
さは、図１４に示すように上流から下流に向かって厚く
なる傾向にある。その理由は、一般的に反応室（反応管
３１）の内部圧力が２５Ｐａ程度と低く流速が速いた
め、また成膜用ガスは反応室に入って初めて加熱される
ため、上流側では成膜用ガスが活性化しにくく、下流側
で活性化し易くなるためであると考えられる。したがっ
て、従来技術では、フリップフロップ方式を採用し、図
１５に示すように基板１１表面上に平行に、まず上流か
ら下流に向かって成膜用ガスを流し（矢印４１）、次に
下流から上流に向かって成膜用ガスを流す（矢印４２）
ことにより、薄膜の膜厚の傾斜を相殺し、図１６に示す
ような基板の表面に対してほぼ平行な成膜が得られるこ
とを目指している。図１６によれば、上流から下流に向
かって成膜用ガスを流して（矢印４１）得られた薄膜の
第１層５１の上部に、下流から上流に向かって成膜用ガ
スを流して（矢印４２）得られた薄膜の第２層５２が設
けられ、全体的にみて基板の表面に対してほぼ平行な成
膜を得ようとしている。
１表面上に上流から下流に向かって一方向に成膜用ガス
を流し成膜した場合（矢印４１）、成膜された薄膜の厚
さは、図１４に示すように上流から下流に向かって厚く
なる傾向にある。その理由は、一般的に反応室（反応管
３１）の内部圧力が２５Ｐａ程度と低く流速が速いた
め、また成膜用ガスは反応室に入って初めて加熱される
ため、上流側では成膜用ガスが活性化しにくく、下流側
で活性化し易くなるためであると考えられる。したがっ
て、従来技術では、フリップフロップ方式を採用し、図
１５に示すように基板１１表面上に平行に、まず上流か
ら下流に向かって成膜用ガスを流し（矢印４１）、次に
下流から上流に向かって成膜用ガスを流す（矢印４２）
ことにより、薄膜の膜厚の傾斜を相殺し、図１６に示す
ような基板の表面に対してほぼ平行な成膜が得られるこ
とを目指している。図１６によれば、上流から下流に向
かって成膜用ガスを流して（矢印４１）得られた薄膜の
第１層５１の上部に、下流から上流に向かって成膜用ガ
スを流して（矢印４２）得られた薄膜の第２層５２が設
けられ、全体的にみて基板の表面に対してほぼ平行な成
膜を得ようとしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ような従来技術における薄膜の成膜方法では、実際には
図１６で示すような成膜結果が得られないという問題点
がある。図１７は、前記の従来技術により得られた薄膜
の断面を説明するための図である。上流から下流に向か
って成膜用ガスを流して（矢印４１）得られた薄膜の第
１層５１’の上部に、下流から上流に向かって成膜用ガ
スを流して（矢印４２）得られた薄膜の第２層５２’が
設けられているが、基板の表面に対して平行な成膜は達
成されていない。その理由は、第１層５１´は、成膜の
下地が基板であり、成膜の際、下地である基板の表面状
態の影響を受け、膜厚の傾斜が顕著となるのに対し、第
２層５２´は、成膜の下地が第１層５１´であり、成膜
の際、成膜する膜とその下地が同一の膜となるため、膜
厚の傾斜がつきにくくなるからである。したがって、膜
厚分布は第１層５１´の付き方に大きく影響されること
となり、第１層５１´の傾斜が大きい場合、フリップフ
ロップ方式を用いても膜厚の平滑化が困難となる。
ような従来技術における薄膜の成膜方法では、実際には
図１６で示すような成膜結果が得られないという問題点
がある。図１７は、前記の従来技術により得られた薄膜
の断面を説明するための図である。上流から下流に向か
って成膜用ガスを流して（矢印４１）得られた薄膜の第
１層５１’の上部に、下流から上流に向かって成膜用ガ
スを流して（矢印４２）得られた薄膜の第２層５２’が
設けられているが、基板の表面に対して平行な成膜は達
成されていない。その理由は、第１層５１´は、成膜の
下地が基板であり、成膜の際、下地である基板の表面状
態の影響を受け、膜厚の傾斜が顕著となるのに対し、第
２層５２´は、成膜の下地が第１層５１´であり、成膜
の際、成膜する膜とその下地が同一の膜となるため、膜
厚の傾斜がつきにくくなるからである。したがって、膜
厚分布は第１層５１´の付き方に大きく影響されること
となり、第１層５１´の傾斜が大きい場合、フリップフ
ロップ方式を用いても膜厚の平滑化が困難となる。
【０００７】そこで、この発明の目的は、基板上への均
一な厚さの成膜を達成することのできる製造方法及び製
造装置を提供することにある。
一な厚さの成膜を達成することのできる製造方法及び製
造装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、この発明に係る半導体装置の製造方法は、基板表
面とほぼ平行に成膜用ガスを流し、前記基板表面上に膜
を形成する成膜工程を有する半導体装置の製造方法にお
いて、前記成膜工程が、前記基板表面上に膜を形成する
初期成膜工程と、その膜を下地として前記初期成膜工程
とは異なる成膜条件で前記初期成膜工程で形成した膜よ
り厚い膜厚の膜を形成する本成膜工程とを有することを
特徴としている。この構成によれば、初期成膜工程によ
り基板表面上に膜が形成されるため、基板の表面状態に
起因する悪影響が抑制され、結果として本成膜工程によ
って基板上に均一な厚さの薄膜が形成される。なお、本
明細書でいう「基板表面とほぼ平行に成膜用ガスを流
す」とは、成膜用ガスを基板の長さ方向に向かって流す
ことを意味している。
ため、この発明に係る半導体装置の製造方法は、基板表
面とほぼ平行に成膜用ガスを流し、前記基板表面上に膜
を形成する成膜工程を有する半導体装置の製造方法にお
いて、前記成膜工程が、前記基板表面上に膜を形成する
初期成膜工程と、その膜を下地として前記初期成膜工程
とは異なる成膜条件で前記初期成膜工程で形成した膜よ
り厚い膜厚の膜を形成する本成膜工程とを有することを
特徴としている。この構成によれば、初期成膜工程によ
り基板表面上に膜が形成されるため、基板の表面状態に
起因する悪影響が抑制され、結果として本成膜工程によ
って基板上に均一な厚さの薄膜が形成される。なお、本
明細書でいう「基板表面とほぼ平行に成膜用ガスを流
す」とは、成膜用ガスを基板の長さ方向に向かって流す
ことを意味している。
【０００９】またこの発明は、前記の初期成膜工程にお
いて、成膜用ガスの流れの向きを変えて前記成膜用ガス
を所定回数供給することを特徴としている。この構成に
よれば、基板表面上に膜が均一な厚さでもって形成され
るため、本成膜工程によって基板上に均一な厚さの薄膜
が形成される。なお本発明でいう「所定回数」とは、本
発明の効果を発現させることのできる基板表面上の膜の
均一な厚さが得られるまでの回数を意味する。
いて、成膜用ガスの流れの向きを変えて前記成膜用ガス
を所定回数供給することを特徴としている。この構成に
よれば、基板表面上に膜が均一な厚さでもって形成され
るため、本成膜工程によって基板上に均一な厚さの薄膜
が形成される。なお本発明でいう「所定回数」とは、本
発明の効果を発現させることのできる基板表面上の膜の
均一な厚さが得られるまでの回数を意味する。
【００１０】またこの発明は、前記の初期成膜工程の成
膜用ガスの流量を、前記本成膜工程のそれよりも少なく
することを特徴としている。この構成によれば、初期成
膜時の薄膜の膜厚分布を一層均一にすることができ、結
果として基板上に一層均一な厚さの薄膜が形成される。
膜用ガスの流量を、前記本成膜工程のそれよりも少なく
することを特徴としている。この構成によれば、初期成
膜時の薄膜の膜厚分布を一層均一にすることができ、結
果として基板上に一層均一な厚さの薄膜が形成される。
【００１１】またこの発明に係る半導体装置の製造方法
は、基板表面とほぼ平行に成膜用ガスを流し、前記基板
表面上に膜を形成する成膜工程を有する半導体装置の製
造方法において、前記成膜工程が、前記基板の表面上に
膜を形成する初期成膜工程と、その膜を下地として前記
初期成膜工程よりも大きな成膜速度で膜を形成する本成
膜工程とを有することを特徴としている。この構成によ
れば、初期成膜工程により基板表面に膜が形成されるた
め、基板の表面状態に起因する悪影響が抑制され、結果
として本成膜工程によって基板上に均一な厚さの薄膜が
形成される。
は、基板表面とほぼ平行に成膜用ガスを流し、前記基板
表面上に膜を形成する成膜工程を有する半導体装置の製
造方法において、前記成膜工程が、前記基板の表面上に
膜を形成する初期成膜工程と、その膜を下地として前記
初期成膜工程よりも大きな成膜速度で膜を形成する本成
膜工程とを有することを特徴としている。この構成によ
れば、初期成膜工程により基板表面に膜が形成されるた
め、基板の表面状態に起因する悪影響が抑制され、結果
として本成膜工程によって基板上に均一な厚さの薄膜が
形成される。
【００１２】またこの発明に係る半導体装置の製造方法
は、ペンタエトキシタンタルを気化したガスを含む成膜
用ガスを用いて基板表面上に酸化タンタル膜を形成する
成膜工程を有する半導体装置の製造方法において、前記
成膜工程が、前記基板表面上に酸化タンタル膜を成膜す
る初期成膜工程と、その膜を下地として前記初期成膜工
程とは異なる成膜条件で前記初期成膜工程で形成した膜
より厚い膜厚の酸化タンタル膜を形成する本成膜工程と
を有することを特徴としている。酸化タンタル成膜は、
基板表面の影響を受けやすいものであるが、この発明の
製造方法を利用すれば、基板上に均一な酸化タンタル膜
を成膜することができる。
は、ペンタエトキシタンタルを気化したガスを含む成膜
用ガスを用いて基板表面上に酸化タンタル膜を形成する
成膜工程を有する半導体装置の製造方法において、前記
成膜工程が、前記基板表面上に酸化タンタル膜を成膜す
る初期成膜工程と、その膜を下地として前記初期成膜工
程とは異なる成膜条件で前記初期成膜工程で形成した膜
より厚い膜厚の酸化タンタル膜を形成する本成膜工程と
を有することを特徴としている。酸化タンタル成膜は、
基板表面の影響を受けやすいものであるが、この発明の
製造方法を利用すれば、基板上に均一な酸化タンタル膜
を成膜することができる。
【００１３】またこの発明は、ペンタエトキシタンタル
を気化したガスを含む成膜用ガスを用いて基板表面上に
酸化タンタル膜を形成する前記成膜工程において、前記
基板表面とほぼ平行に前記成膜用ガスを流すことを特徴
としている。この構成によれば、基板表面上に膜が均一
な厚さでもって形成されるため、本成膜工程によって基
板上に均一な厚さの薄膜が形成される。
を気化したガスを含む成膜用ガスを用いて基板表面上に
酸化タンタル膜を形成する前記成膜工程において、前記
基板表面とほぼ平行に前記成膜用ガスを流すことを特徴
としている。この構成によれば、基板表面上に膜が均一
な厚さでもって形成されるため、本成膜工程によって基
板上に均一な厚さの薄膜が形成される。
【００１４】またこの発明は、ペンタエトキシタンタル
を気化したガスを含む成膜用ガスを用いて基板表面上に
酸化タンタル膜を形成する前記成膜工程において、前記
初期成膜工程の成膜用ガスの流量を、前記本成膜工程の
それよりも少なくすることを特徴としている。この構成
によれば、初期成膜時の薄膜の膜厚分布を一層均一にす
ることができ、結果として基板上に一層均一な厚さの薄
膜が形成される。
を気化したガスを含む成膜用ガスを用いて基板表面上に
酸化タンタル膜を形成する前記成膜工程において、前記
初期成膜工程の成膜用ガスの流量を、前記本成膜工程の
それよりも少なくすることを特徴としている。この構成
によれば、初期成膜時の薄膜の膜厚分布を一層均一にす
ることができ、結果として基板上に一層均一な厚さの薄
膜が形成される。
【００１５】またこの発明に係る半導体装置の製造方法
は、ペンタエトキシタンタルを気化したガスを含む成膜
用ガスを用いて基板表面上に酸化タンタル膜を形成する
成膜工程を有する半導体装置の製造方法において、前記
成膜工程が、前記基板表面上に酸化タンタル膜を成膜す
る初期成膜工程と、その膜を下地として前記初期成膜工
程とは異なる成膜条件で前記初期成膜工程で形成した膜
より厚い膜厚の酸化タンタル膜を形成する本成膜工程と
を有し、前記初期成膜工程および前記本成膜工程は、熱
ＣＶＤ法により、同一反応室内で連続して行われること
を特徴としている。この構成によれば、酸化タンタル膜
の成膜は、基板表面の影響を受けやすいものであるが、
この発明の製造方法を利用すれば、基板上に均一な酸化
タンタル膜を低コストで成膜することができる。
は、ペンタエトキシタンタルを気化したガスを含む成膜
用ガスを用いて基板表面上に酸化タンタル膜を形成する
成膜工程を有する半導体装置の製造方法において、前記
成膜工程が、前記基板表面上に酸化タンタル膜を成膜す
る初期成膜工程と、その膜を下地として前記初期成膜工
程とは異なる成膜条件で前記初期成膜工程で形成した膜
より厚い膜厚の酸化タンタル膜を形成する本成膜工程と
を有し、前記初期成膜工程および前記本成膜工程は、熱
ＣＶＤ法により、同一反応室内で連続して行われること
を特徴としている。この構成によれば、酸化タンタル膜
の成膜は、基板表面の影響を受けやすいものであるが、
この発明の製造方法を利用すれば、基板上に均一な酸化
タンタル膜を低コストで成膜することができる。
【００１６】またこの発明に係る半導体製造装置は、基
板を収容可能であるとともに少なくとも一つのガス供給
口および少なくとも一つの排気口を備えた反応室と、前
記ガス供給口および排気口の開閉を行うバルブと、前記
ガス供給口から成膜用ガスを供給するための手段とを有
し、前記成膜用ガスを供給するための手段は、前記成膜
用ガスを、前記ガス供給口から前記基板表面とほぼ平行
に流して、前記基板表面に膜を形成させ、続いて、前記
成膜用ガスと同じまたは異なる成膜用ガスを、前記ガス
供給口から前記基板表面とほぼ平行に流して、前記膜を
下地として前記膜とは異なる成膜条件で前記膜より厚い
膜厚の膜を形成させることを特徴としている。
板を収容可能であるとともに少なくとも一つのガス供給
口および少なくとも一つの排気口を備えた反応室と、前
記ガス供給口および排気口の開閉を行うバルブと、前記
ガス供給口から成膜用ガスを供給するための手段とを有
し、前記成膜用ガスを供給するための手段は、前記成膜
用ガスを、前記ガス供給口から前記基板表面とほぼ平行
に流して、前記基板表面に膜を形成させ、続いて、前記
成膜用ガスと同じまたは異なる成膜用ガスを、前記ガス
供給口から前記基板表面とほぼ平行に流して、前記膜を
下地として前記膜とは異なる成膜条件で前記膜より厚い
膜厚の膜を形成させることを特徴としている。
【００１７】またこの発明に係る半導体製造装置は、基
板を収容可能であるとともに少なくとも一つのガス供給
口および少なくとも一つの排気口を備えた反応室と、前
記ガス供給口および排気口の開閉を行うバルブと、前記
ガス供給口からペンタエトキシタンタルを気化したガス
を含む成膜用ガスを供給するための手段とを有し、前記
成膜用ガスを供給するための手段は、前記成膜用ガス
を、前記ガス供給口から前記基板表面に供給して、前記
基板表面に酸化タンタル膜を形成させ、続いて、前記成
膜用ガスを、前記ガス供給口から前記基板表面に供給し
て、前記膜を下地として前記膜とは異なる成膜条件で前
記膜より厚い膜厚の酸化タンタル膜を形成させることを
特徴としている。これらの構成によれば、酸化タンタル
膜の成膜は、基板表面の影響を受けやすいものである
が、この発明の製造装置を利用すれば、基板上に均一な
酸化タンタル膜を成膜することができる。また、本発明
の半導体装置の製造方法において、前記初期成膜工程で
の成膜速度を本成膜工程での成膜速度より小さくするこ
とを特徴としている。また、本発明の半導体装置の製造
方法において、前記成膜工程の前に、基板表面上に窒化
膜を形成する工程を有し、前記成膜工程ではこの窒化膜
上に酸化タンタル膜を形成することを特徴としている。
また、本発明の半導体装置の製造方法において、前記初
期成膜工程で形成する酸化タンタル膜の膜厚が０．５〜
１．５ｎｍであることを特徴としている。
板を収容可能であるとともに少なくとも一つのガス供給
口および少なくとも一つの排気口を備えた反応室と、前
記ガス供給口および排気口の開閉を行うバルブと、前記
ガス供給口からペンタエトキシタンタルを気化したガス
を含む成膜用ガスを供給するための手段とを有し、前記
成膜用ガスを供給するための手段は、前記成膜用ガス
を、前記ガス供給口から前記基板表面に供給して、前記
基板表面に酸化タンタル膜を形成させ、続いて、前記成
膜用ガスを、前記ガス供給口から前記基板表面に供給し
て、前記膜を下地として前記膜とは異なる成膜条件で前
記膜より厚い膜厚の酸化タンタル膜を形成させることを
特徴としている。これらの構成によれば、酸化タンタル
膜の成膜は、基板表面の影響を受けやすいものである
が、この発明の製造装置を利用すれば、基板上に均一な
酸化タンタル膜を成膜することができる。また、本発明
の半導体装置の製造方法において、前記初期成膜工程で
の成膜速度を本成膜工程での成膜速度より小さくするこ
とを特徴としている。また、本発明の半導体装置の製造
方法において、前記成膜工程の前に、基板表面上に窒化
膜を形成する工程を有し、前記成膜工程ではこの窒化膜
上に酸化タンタル膜を形成することを特徴としている。
また、本発明の半導体装置の製造方法において、前記初
期成膜工程で形成する酸化タンタル膜の膜厚が０．５〜
１．５ｎｍであることを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を説
明する。この発明の半導体装置の製造方法は、基板表面
上に膜を形成する成膜工程に特徴を有するものである。
なお、反応室に基板を搬入する工程および搬出する工程
は、従来慣用の手段を採用することができる。以下、こ
の発明の説明のために、基板上に酸化タンタル薄膜を成
膜する場合について説明する。なおこの発明の半導体装
置の製造方法及び半導体製造装置は、下記の酸化タンタ
ル薄膜の成膜に関する方法及び装置に限定されないこと
は言うまでもない。
明する。この発明の半導体装置の製造方法は、基板表面
上に膜を形成する成膜工程に特徴を有するものである。
なお、反応室に基板を搬入する工程および搬出する工程
は、従来慣用の手段を採用することができる。以下、こ
の発明の説明のために、基板上に酸化タンタル薄膜を成
膜する場合について説明する。なおこの発明の半導体装
置の製造方法及び半導体製造装置は、下記の酸化タンタ
ル薄膜の成膜に関する方法及び装置に限定されないこと
は言うまでもない。
【００１９】この発明は、成膜工程が、基板の表面上に
膜を形成する初期成膜工程と、初期成膜工程の成膜条件
とは異なる条件で、前記膜よりも厚い膜を形成する本成
膜工程とを有することを特徴としている。初期成膜工程
により基板表面上に膜が形成されるため、基板の表面状
態に起因する悪影響が抑制され、結果として本成膜工程
によって基板上に均一な厚さの薄膜が形成される。
膜を形成する初期成膜工程と、初期成膜工程の成膜条件
とは異なる条件で、前記膜よりも厚い膜を形成する本成
膜工程とを有することを特徴としている。初期成膜工程
により基板表面上に膜が形成されるため、基板の表面状
態に起因する悪影響が抑制され、結果として本成膜工程
によって基板上に均一な厚さの薄膜が形成される。
【００２０】初期成膜工程の条件は、基板上に膜が形成
されればとくに限定されないが、好ましくは、初期成膜
工程で、成膜用ガスの流れの向きを変えて前記成膜用ガ
スを所定回数供給する、熱ＣＶＤ法におけるフリップフ
ロップ方式を採用するのが望ましい。成膜用ガスの流れ
の向きを変える回数は、基板の表面状態等を考慮して適
宜設定することができる。また、初期成膜の条件は、例
えば成膜温度４５０〜４７０℃、圧力２０〜５０Ｐａ、
ペンタエトキシタンタル流量０．００５〜０．１ｓｃｃ
ｍ、酸素流量０〜５００ｓｃｃｍ、膜厚０．５〜１．５
ｎｍ堆積、成膜時間１０〜３０秒（後述する図１（ｂ）
２×ｔ1の時間）である。本成膜工程の条件は、製造さ
れる半導体装置の種類等により適宜決定すればよく、と
くに制限されないが、初期成膜工程と同様にフリップフ
ロップ方式を採用するのが望ましい。この場合の本成膜
の条件は、例えば成膜温度４５０〜４７０℃、圧力２０
〜５０Ｐａ、ペンタエトキシタンタル流量０．１〜０．
２ｓｃｃｍ、酸素流量０〜５００ｓｃｃｍ、膜厚５〜１
０ｎｍ堆積、成膜時間４０〜２４０秒（図１（ｂ）２×
ｔ2の時間）である。この例に示す条件範囲の中で、初
期成膜の成膜速度ａが本成膜の成膜速度ｂよりも小さく
なるように設定し（ａ＜ｂ）、初期成膜の膜厚分布の制
御性を高めるようにする。上記のように、初期成膜工程
の成膜用ガスの流量は、本成膜工程のそれよりも少なく
し、初期成膜工程時における成膜速度を抑制するのが好
ましい。また、本成膜工程は、初期成膜工程時よりも大
きな成膜速度を採用するのが好ましい。
されればとくに限定されないが、好ましくは、初期成膜
工程で、成膜用ガスの流れの向きを変えて前記成膜用ガ
スを所定回数供給する、熱ＣＶＤ法におけるフリップフ
ロップ方式を採用するのが望ましい。成膜用ガスの流れ
の向きを変える回数は、基板の表面状態等を考慮して適
宜設定することができる。また、初期成膜の条件は、例
えば成膜温度４５０〜４７０℃、圧力２０〜５０Ｐａ、
ペンタエトキシタンタル流量０．００５〜０．１ｓｃｃ
ｍ、酸素流量０〜５００ｓｃｃｍ、膜厚０．５〜１．５
ｎｍ堆積、成膜時間１０〜３０秒（後述する図１（ｂ）
２×ｔ1の時間）である。本成膜工程の条件は、製造さ
れる半導体装置の種類等により適宜決定すればよく、と
くに制限されないが、初期成膜工程と同様にフリップフ
ロップ方式を採用するのが望ましい。この場合の本成膜
の条件は、例えば成膜温度４５０〜４７０℃、圧力２０
〜５０Ｐａ、ペンタエトキシタンタル流量０．１〜０．
２ｓｃｃｍ、酸素流量０〜５００ｓｃｃｍ、膜厚５〜１
０ｎｍ堆積、成膜時間４０〜２４０秒（図１（ｂ）２×
ｔ2の時間）である。この例に示す条件範囲の中で、初
期成膜の成膜速度ａが本成膜の成膜速度ｂよりも小さく
なるように設定し（ａ＜ｂ）、初期成膜の膜厚分布の制
御性を高めるようにする。上記のように、初期成膜工程
の成膜用ガスの流量は、本成膜工程のそれよりも少なく
し、初期成膜工程時における成膜速度を抑制するのが好
ましい。また、本成膜工程は、初期成膜工程時よりも大
きな成膜速度を採用するのが好ましい。
【００２１】図１は、この発明の製造方法の一例を説明
するための図である。成膜工程は、初期成膜工程１２お
よび本成膜工程１３から構成されている。初期成膜工程
１２は、図１（ａ）に示す成膜用ガス流れ方向のように
フリップフロップ方式が採用される。すなわち図１
（ａ）において、まず基板１１の表面上を矢印１４の一
方向に成膜用ガスを流し（これをガス流れ方向とす
る）、その後、矢印１５のように成膜用ガスの流れを反
転させる（これをガス流れ方向とする）。また、図１
（ｂ）に示すように初期成膜工程１２は、ガス流れ方向
による成膜用ガスの供給をｔ1秒行い、ガス流れ方向
による成膜用ガスの供給もｔ1秒行っている。そして
本成膜工程１３は、ガス流れ方向による成膜用ガスの
供給をｔ2秒行い、ガス流れ方向による成膜用ガスの
供給もｔ2秒行っている。なお本成膜工程１３におい
て、図１（ｂ）では成膜用ガスの供給をまずガス流れ方
向とし、続いてガス流れ方向としているが、この順
番を逆にしてもよい。ただし、前者の方法のほうが成膜
用ガス供給口のバルブの切り換えをスムーズに行えるの
で有利である。ガス流れ方向による成膜用ガスの供給
時間であるｔ1秒と、ガス流れ方向による成膜用ガス
の供給時間であるｔ1秒との合計（２×ｔ1）秒は、基板
表面に均一な厚さのごく薄い膜を成膜するための時間で
ある。またガス流れ方向による成膜用ガスの供給時間
であるｔ2秒と、ガス流れ方向による成膜用ガスの供
給時間であるｔ2秒との合計（２×ｔ2）秒は、初期成膜
工程により形成された膜を下地としてそれよりも厚い膜
を成膜する本成膜時間であり、前記の（２×ｔ1秒）
と、この（２×ｔ2秒）との合計が、成膜工程の成膜時
間となる。なお、上記の態様では初期成膜工程および本
成膜工程は、熱ＣＶＤ法により、同一反応室内で連続し
て行われているので、経済的に優れている。
するための図である。成膜工程は、初期成膜工程１２お
よび本成膜工程１３から構成されている。初期成膜工程
１２は、図１（ａ）に示す成膜用ガス流れ方向のように
フリップフロップ方式が採用される。すなわち図１
（ａ）において、まず基板１１の表面上を矢印１４の一
方向に成膜用ガスを流し（これをガス流れ方向とす
る）、その後、矢印１５のように成膜用ガスの流れを反
転させる（これをガス流れ方向とする）。また、図１
（ｂ）に示すように初期成膜工程１２は、ガス流れ方向
による成膜用ガスの供給をｔ1秒行い、ガス流れ方向
による成膜用ガスの供給もｔ1秒行っている。そして
本成膜工程１３は、ガス流れ方向による成膜用ガスの
供給をｔ2秒行い、ガス流れ方向による成膜用ガスの
供給もｔ2秒行っている。なお本成膜工程１３におい
て、図１（ｂ）では成膜用ガスの供給をまずガス流れ方
向とし、続いてガス流れ方向としているが、この順
番を逆にしてもよい。ただし、前者の方法のほうが成膜
用ガス供給口のバルブの切り換えをスムーズに行えるの
で有利である。ガス流れ方向による成膜用ガスの供給
時間であるｔ1秒と、ガス流れ方向による成膜用ガス
の供給時間であるｔ1秒との合計（２×ｔ1）秒は、基板
表面に均一な厚さのごく薄い膜を成膜するための時間で
ある。またガス流れ方向による成膜用ガスの供給時間
であるｔ2秒と、ガス流れ方向による成膜用ガスの供
給時間であるｔ2秒との合計（２×ｔ2）秒は、初期成膜
工程により形成された膜を下地としてそれよりも厚い膜
を成膜する本成膜時間であり、前記の（２×ｔ1秒）
と、この（２×ｔ2秒）との合計が、成膜工程の成膜時
間となる。なお、上記の態様では初期成膜工程および本
成膜工程は、熱ＣＶＤ法により、同一反応室内で連続し
て行われているので、経済的に優れている。
【００２２】この発明の製造方法を実施するための製造
装置は、基板を収容可能であるとともに少なくとも一つ
のガス供給口および少なくとも一つの排気口を備えた反
応室と、前記ガス供給口および排気口の開閉を行うバル
ブと、前記ガス供給口から成膜用ガスを供給するための
手段とを有している。なお、フリップフロップ方式を採
用する製造装置の場合は、少なくとも二つのガス供給口
および少なくとも二つの排気口を有することとなる。こ
のフリップフロップ方式を採用する装置としては、例え
ば上述の図１２に示した特開平７−９４４１９号公報に
記載された反応管のように、反応管３１の内部のほぼ中
央部には、基板（図示せず）が水平に配置され、基板を
挟んで互いに対向する位置関係における反応管３１の両
端部に、ガス供給口３２、３３およびガス排気口３４、
３５がそれぞれ設けられている反応室を採用できる。さ
らに詳しく説明する。図２は、この発明の製造方法を実
施するための製造装置の一例を説明するための図であ
る。矩形の石英製の反応管３１の内部に基板台３８が設
けられ、そこに基板１１が水平に載置されている。基板
１１を挟んで互いに対向する位置関係における反応管３
１の両端部に、ガス供給口３２、３３およびガス排気口
３４、３５がそれぞれ設けられている。ガス供給口３
２、３３およびガス排気口３４、３５は、バルブ３２
１、３３１、３４１、３５１を介して反応管３１に接続
されている。バルブは、ガス供給口および排気口の開閉
を行うことができる。成膜工程においては、上記のよう
に、例えばガス供給口３２から供給された成膜用ガス
は、図２の矢印３６で示したように、反応管３１の内部
を基板とほぼ平行に通過して、ガス排気口３５から排気
され（ガス流れ方向）、次にガス流れ方向とは逆
に、すなわち成膜用ガスをガス供給口３３から供給し、
矢印３７で示したように再び基板表面上を通過して、ガ
ス排気口３４から排気される（ガス流れ方向）。な
お、符号３９は基板１１を反応管３１内に搬送すること
のできる搬送室であり、反応管３１とはゲートバルブ３
９１を介して接続されている。
装置は、基板を収容可能であるとともに少なくとも一つ
のガス供給口および少なくとも一つの排気口を備えた反
応室と、前記ガス供給口および排気口の開閉を行うバル
ブと、前記ガス供給口から成膜用ガスを供給するための
手段とを有している。なお、フリップフロップ方式を採
用する製造装置の場合は、少なくとも二つのガス供給口
および少なくとも二つの排気口を有することとなる。こ
のフリップフロップ方式を採用する装置としては、例え
ば上述の図１２に示した特開平７−９４４１９号公報に
記載された反応管のように、反応管３１の内部のほぼ中
央部には、基板（図示せず）が水平に配置され、基板を
挟んで互いに対向する位置関係における反応管３１の両
端部に、ガス供給口３２、３３およびガス排気口３４、
３５がそれぞれ設けられている反応室を採用できる。さ
らに詳しく説明する。図２は、この発明の製造方法を実
施するための製造装置の一例を説明するための図であ
る。矩形の石英製の反応管３１の内部に基板台３８が設
けられ、そこに基板１１が水平に載置されている。基板
１１を挟んで互いに対向する位置関係における反応管３
１の両端部に、ガス供給口３２、３３およびガス排気口
３４、３５がそれぞれ設けられている。ガス供給口３
２、３３およびガス排気口３４、３５は、バルブ３２
１、３３１、３４１、３５１を介して反応管３１に接続
されている。バルブは、ガス供給口および排気口の開閉
を行うことができる。成膜工程においては、上記のよう
に、例えばガス供給口３２から供給された成膜用ガス
は、図２の矢印３６で示したように、反応管３１の内部
を基板とほぼ平行に通過して、ガス排気口３５から排気
され（ガス流れ方向）、次にガス流れ方向とは逆
に、すなわち成膜用ガスをガス供給口３３から供給し、
矢印３７で示したように再び基板表面上を通過して、ガ
ス排気口３４から排気される（ガス流れ方向）。な
お、符号３９は基板１１を反応管３１内に搬送すること
のできる搬送室であり、反応管３１とはゲートバルブ３
９１を介して接続されている。
【００２３】また、前記装置には、図２に示したよう
に、成膜前に基板を所望の温度まで加熱し、かつ均一化
させる適当な加熱手段４０を設けることもできる。加熱
手段４０としては抵抗加熱ヒータが望ましく、基板搬入
前から反応室内の温度を所望の温度に保持しておくホッ
トウォール式の加熱方式が望ましい。勿論、加熱手段４
０はランプ、高周波等であっても構わない。
に、成膜前に基板を所望の温度まで加熱し、かつ均一化
させる適当な加熱手段４０を設けることもできる。加熱
手段４０としては抵抗加熱ヒータが望ましく、基板搬入
前から反応室内の温度を所望の温度に保持しておくホッ
トウォール式の加熱方式が望ましい。勿論、加熱手段４
０はランプ、高周波等であっても構わない。
【００２４】なお、成膜用ガスの導入圧力、導入温度、
導入時間、導入流量、排気圧力、排気時間、キャリアガ
スの選定、基板昇温工程温度、バルブの開閉状態の度合
いなどは、目的とする薄膜の種類、使用する成膜装置の
規模、その他の要因を考慮して適宜選択すればよい。
導入時間、導入流量、排気圧力、排気時間、キャリアガ
スの選定、基板昇温工程温度、バルブの開閉状態の度合
いなどは、目的とする薄膜の種類、使用する成膜装置の
規模、その他の要因を考慮して適宜選択すればよい。
【００２５】
【実施例】以下、この発明を実施例によりさらに説明す
る。この発明の方法または従来の方法を適用して基板上
に酸化タンタル薄膜を成膜した場合の薄膜の膜厚均一性
を調べた。図３に示すように、基板上の中心（Center）
を測定点０ｍｍとし、この測定点０ｍｍで膜厚（Å）を
測定し、さらに測定点０ｍｍからFront側に５０ｍｍお
よび９５ｍｍ（図３ではそれぞれ−５０ｍｍおよび−９
５ｍｍと記載）とBack側に５０ｍｍおよび９５ｍｍ（図
３ではそれぞれ５０ｍｍおよび９５ｍｍと記載）の位置
の膜厚（Å）を測定した。ガス流れ方向は、ガス流れ方
向とガス流れ方向の２方向、すなわちフリップフロ
ップ方式を採用した。なお、この発明の方法と従来の方
法の成膜工程条件は、この発明の方法に初期成膜工程が
採用されていることを除き、すべて同一にした。
る。この発明の方法または従来の方法を適用して基板上
に酸化タンタル薄膜を成膜した場合の薄膜の膜厚均一性
を調べた。図３に示すように、基板上の中心（Center）
を測定点０ｍｍとし、この測定点０ｍｍで膜厚（Å）を
測定し、さらに測定点０ｍｍからFront側に５０ｍｍお
よび９５ｍｍ（図３ではそれぞれ−５０ｍｍおよび−９
５ｍｍと記載）とBack側に５０ｍｍおよび９５ｍｍ（図
３ではそれぞれ５０ｍｍおよび９５ｍｍと記載）の位置
の膜厚（Å）を測定した。ガス流れ方向は、ガス流れ方
向とガス流れ方向の２方向、すなわちフリップフロ
ップ方式を採用した。なお、この発明の方法と従来の方
法の成膜工程条件は、この発明の方法に初期成膜工程が
採用されていることを除き、すべて同一にした。
【００２６】図４は、参考として、基板としてシリコン
基板を用い、ガス流れ方向のみに成膜用ガスを供給し
た場合に基板上に形成された成膜の膜厚分布を示す図で
ある。ガス流れ方向の上流（Back側）から下流（Fron
t側）に向けて膜厚が厚くなっていることが分かる。こ
れは、フリップフロップ方式を採用せず、ガス流れ方向
が一方向のみであるということと、シリコン基板の表面
状態の影響によるものであると考えられる。なお成膜条
件については、図に記載している。なお、図４におい
て、Ｔｅｍｐとあるのは成膜温度、ＰＥＴａとあるのは
ペンタエトキシタンタルの流量、Ｏ２とあるのは酸素流
量、Ｐｒｅｓｓは圧力、Ｄｅｐｏ Ｔｉｍｅとあるのは
堆積時間、Ｔｏｔａｌとあるのは初期成膜時間と本成膜
時間の全合計時間をそれぞれ意味している（図５以下も
同様）。図５は、参考として、基板としてシリコン基板
を用いるとともに、あらかじめ下地としてペンタエトキ
シタンタルの薄膜を基板上に設けておき、ガス流れ方向
のみに成膜用ガスを供給した場合に基板上に形成され
た成膜の膜厚分布を示す図である。ガス流れ方向の上
流（Back側）から下流（Front側）に向けて膜厚がほぼ
均一であることが分かる。これは、フリップフロップ方
式を採用してはいなものの、成膜の下地と成膜する膜が
同一であるため、成膜の際、シリコン基板の表面状態の
影響がなく、良好な成膜が達成されたことによるもので
あると考えられる。
基板を用い、ガス流れ方向のみに成膜用ガスを供給し
た場合に基板上に形成された成膜の膜厚分布を示す図で
ある。ガス流れ方向の上流（Back側）から下流（Fron
t側）に向けて膜厚が厚くなっていることが分かる。こ
れは、フリップフロップ方式を採用せず、ガス流れ方向
が一方向のみであるということと、シリコン基板の表面
状態の影響によるものであると考えられる。なお成膜条
件については、図に記載している。なお、図４におい
て、Ｔｅｍｐとあるのは成膜温度、ＰＥＴａとあるのは
ペンタエトキシタンタルの流量、Ｏ２とあるのは酸素流
量、Ｐｒｅｓｓは圧力、Ｄｅｐｏ Ｔｉｍｅとあるのは
堆積時間、Ｔｏｔａｌとあるのは初期成膜時間と本成膜
時間の全合計時間をそれぞれ意味している（図５以下も
同様）。図５は、参考として、基板としてシリコン基板
を用いるとともに、あらかじめ下地としてペンタエトキ
シタンタルの薄膜を基板上に設けておき、ガス流れ方向
のみに成膜用ガスを供給した場合に基板上に形成され
た成膜の膜厚分布を示す図である。ガス流れ方向の上
流（Back側）から下流（Front側）に向けて膜厚がほぼ
均一であることが分かる。これは、フリップフロップ方
式を採用してはいなものの、成膜の下地と成膜する膜が
同一であるため、成膜の際、シリコン基板の表面状態の
影響がなく、良好な成膜が達成されたことによるもので
あると考えられる。
【００２７】図６は、基板としてシリコン基板を用い、
この発明における初期成膜工程を採用しない従来のフリ
ップフロップ方式により基板上に形成された成膜の膜厚
分布を示す図である。ガス流れ方向の上流（Back側）
から下流（Front側）に向けて膜厚が厚くなっているこ
とが分かる。これは、シリコン基板の表面状態の影響が
大であり、均一な膜厚分布が得られなかったことが原因
であると考えられる。
この発明における初期成膜工程を採用しない従来のフリ
ップフロップ方式により基板上に形成された成膜の膜厚
分布を示す図である。ガス流れ方向の上流（Back側）
から下流（Front側）に向けて膜厚が厚くなっているこ
とが分かる。これは、シリコン基板の表面状態の影響が
大であり、均一な膜厚分布が得られなかったことが原因
であると考えられる。
【００２８】図７は、基板としてシリコン基板を用い、
この発明における初期成膜工程を採用したフリップフロ
ップ方式により基板上に形成された成膜の膜厚分布を示
す図である。ガス流れ方向またはの上流および下流
のいずれの方向においても均一な膜厚分布が得られた。
これは、初期成膜工程により、シリコン基板の表面状態
の影響が抑制され、均一な膜厚分布が得られたためであ
ると考えられる。なお、従来の方法とこの発明の方法に
おいては、成膜工程時間は同じに設定した。
この発明における初期成膜工程を採用したフリップフロ
ップ方式により基板上に形成された成膜の膜厚分布を示
す図である。ガス流れ方向またはの上流および下流
のいずれの方向においても均一な膜厚分布が得られた。
これは、初期成膜工程により、シリコン基板の表面状態
の影響が抑制され、均一な膜厚分布が得られたためであ
ると考えられる。なお、従来の方法とこの発明の方法に
おいては、成膜工程時間は同じに設定した。
【００２９】図８は、基板としてシリコン基板上に急速
窒化処理により窒化膜を設けた基板を用い、この発明に
おける初期成膜工程を採用しない従来のフリップフロッ
プ方式により基板上に形成された成膜の膜厚分布を示す
図である。ガス流れ方向の上流（Back側）から下流
（Front側）に向けて膜厚が厚くなっていることが分か
る。これは、窒化膜を表面に有する基板の表面状態の影
響により、均一な膜厚分布が得られなかったことが原因
であると考えられる。なお成膜条件は、図６と同じであ
る。
窒化処理により窒化膜を設けた基板を用い、この発明に
おける初期成膜工程を採用しない従来のフリップフロッ
プ方式により基板上に形成された成膜の膜厚分布を示す
図である。ガス流れ方向の上流（Back側）から下流
（Front側）に向けて膜厚が厚くなっていることが分か
る。これは、窒化膜を表面に有する基板の表面状態の影
響により、均一な膜厚分布が得られなかったことが原因
であると考えられる。なお成膜条件は、図６と同じであ
る。
【００３０】図９は、基板としてシリコン基板上に急速
窒化処理により窒化膜を設けた基板を用い、この発明に
おける初期成膜工程を採用したフリップフロップ方式に
より基板上に形成された成膜の膜厚分布を示す図であ
る。ガス流れ方向またはの上流および下流のいずれ
の方向においても均一な膜厚分布が得られた。これは、
初期成膜工程により、窒化膜を表面に有する基板の表面
状態の影響が抑制され、均一な膜厚分布が得られたため
であると考えられる。なお、従来の方法とこの発明の方
法においては、成膜工程時間は同じに設定した。また成
膜条件は、図７と同じである。
窒化処理により窒化膜を設けた基板を用い、この発明に
おける初期成膜工程を採用したフリップフロップ方式に
より基板上に形成された成膜の膜厚分布を示す図であ
る。ガス流れ方向またはの上流および下流のいずれ
の方向においても均一な膜厚分布が得られた。これは、
初期成膜工程により、窒化膜を表面に有する基板の表面
状態の影響が抑制され、均一な膜厚分布が得られたため
であると考えられる。なお、従来の方法とこの発明の方
法においては、成膜工程時間は同じに設定した。また成
膜条件は、図７と同じである。
【００３１】図１０は、本発明の製造方法を用いて形成
されたＴａ2Ｏ5膜を含むＤＲＡＭの一部を示す断面図で
ある。図１０に示すように、シリコン基板６１の表面に
多数のトランジスタ形成領域を分離形成するフィールド
酸化膜６２が形成され、シリコン基板６１の表面部にソ
ース電極６３、ドレイン電極６４が形成され、ソース電
極６３とドレイン電極６４との間にゲート絶縁膜６５を
介してワード線を兼ねたゲート電極６６が形成され、ゲ
ート絶縁膜６５上に層間絶縁膜６７が形成され、層間絶
縁膜６７にコンタクト孔６８が形成され、コンタクト孔
６８内にソース電極６３に接続されたプラグ電極７５お
よびバリアメタル６９が形成され、層間絶縁膜６７上に
層間絶縁膜７０が形成され、層間絶縁膜７０にコンタク
ト孔７１が形成され、層間絶縁膜７０およびコンタクト
孔７１内にルテニウムからなりかつバリアメタル６９と
接続された容量下部電極７２が形成され、容量下部電極
７２上にＴａ2Ｏ5からなる容量絶縁膜７３が形成され、
容量絶縁膜７３上にルテニウム、またはチタンナイトラ
イドなどからなる容量上部電極７４が形成されている。
すなわち、このＤＲＡＭにおいてはＭＯＳトランジスタ
のソース電極６３にキャパシタセルが接続されている。
次に、図１０に示したＤＲＡＭの製造方法について説明
する。まず、シリコン基板６１の表面のトランジスタ形
成領域の周囲にＬＯＣＯＳ法によりフィールド酸化膜６
２を形成する。次に、トランジスタ形成領域にゲート絶
縁膜６５を介してゲート電極６６を形成する。次に、フ
ィールド酸化膜６２、ゲート電極６６をマスクにしたイ
オン注入法によりシリコン基板６１の表面に不純物を導
入して、自己整合的にソース電極６３、ドレイン電極６
４を形成する。次に、ゲート電極６６を絶縁膜で覆った
後、層間絶縁膜６７を形成する。次に、層間絶縁膜６７
にソース電極６３を露出するコンタクト孔６８を形成
し、コンタクト孔６８内にプラグ電極７５およびバリア
メタル６９を形成する。次に、層間絶縁膜６７上に層間
絶縁膜７０を形成し、層間絶縁膜７０にバリアメタル６
９を露出するコンタクト孔７１を形成する。次に、層間
絶縁膜７０上およびコンタクト孔７１内にルテニウム膜
を堆積し、ルテニウム膜のパターニングを行うことによ
り、容量下部電極７２を形成する。次に、容量下部電極
７２上にＴａ2Ｏ5からなる容量絶縁膜７３を本発明の製
造方法に従って形成し、容量絶縁膜７３上にルテニウ
ム、またはチタンナイトライドなどからなる容量上部電
極７４を形成する。
されたＴａ2Ｏ5膜を含むＤＲＡＭの一部を示す断面図で
ある。図１０に示すように、シリコン基板６１の表面に
多数のトランジスタ形成領域を分離形成するフィールド
酸化膜６２が形成され、シリコン基板６１の表面部にソ
ース電極６３、ドレイン電極６４が形成され、ソース電
極６３とドレイン電極６４との間にゲート絶縁膜６５を
介してワード線を兼ねたゲート電極６６が形成され、ゲ
ート絶縁膜６５上に層間絶縁膜６７が形成され、層間絶
縁膜６７にコンタクト孔６８が形成され、コンタクト孔
６８内にソース電極６３に接続されたプラグ電極７５お
よびバリアメタル６９が形成され、層間絶縁膜６７上に
層間絶縁膜７０が形成され、層間絶縁膜７０にコンタク
ト孔７１が形成され、層間絶縁膜７０およびコンタクト
孔７１内にルテニウムからなりかつバリアメタル６９と
接続された容量下部電極７２が形成され、容量下部電極
７２上にＴａ2Ｏ5からなる容量絶縁膜７３が形成され、
容量絶縁膜７３上にルテニウム、またはチタンナイトラ
イドなどからなる容量上部電極７４が形成されている。
すなわち、このＤＲＡＭにおいてはＭＯＳトランジスタ
のソース電極６３にキャパシタセルが接続されている。
次に、図１０に示したＤＲＡＭの製造方法について説明
する。まず、シリコン基板６１の表面のトランジスタ形
成領域の周囲にＬＯＣＯＳ法によりフィールド酸化膜６
２を形成する。次に、トランジスタ形成領域にゲート絶
縁膜６５を介してゲート電極６６を形成する。次に、フ
ィールド酸化膜６２、ゲート電極６６をマスクにしたイ
オン注入法によりシリコン基板６１の表面に不純物を導
入して、自己整合的にソース電極６３、ドレイン電極６
４を形成する。次に、ゲート電極６６を絶縁膜で覆った
後、層間絶縁膜６７を形成する。次に、層間絶縁膜６７
にソース電極６３を露出するコンタクト孔６８を形成
し、コンタクト孔６８内にプラグ電極７５およびバリア
メタル６９を形成する。次に、層間絶縁膜６７上に層間
絶縁膜７０を形成し、層間絶縁膜７０にバリアメタル６
９を露出するコンタクト孔７１を形成する。次に、層間
絶縁膜７０上およびコンタクト孔７１内にルテニウム膜
を堆積し、ルテニウム膜のパターニングを行うことによ
り、容量下部電極７２を形成する。次に、容量下部電極
７２上にＴａ2Ｏ5からなる容量絶縁膜７３を本発明の製
造方法に従って形成し、容量絶縁膜７３上にルテニウ
ム、またはチタンナイトライドなどからなる容量上部電
極７４を形成する。
【００３２】
【発明の効果】以上に詳述したように、この発明によれ
ば、基板上に均一な厚さの成膜を達成することのできる
製造方法及び製造装置が提供される。
ば、基板上に均一な厚さの成膜を達成することのできる
製造方法及び製造装置が提供される。
【図１】この発明の製造方法の一例を説明するための図
である。
である。
【図２】この発明の製造方法を実施するための製造装置
の一例を説明するための図である。
の一例を説明するための図である。
【図３】この発明における実施例の測定点を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図４】基板としてシリコン基板を用い、ガス流れ方向
のみに成膜用ガスを供給した場合に基板上に形成され
た成膜の膜厚分布を示す図である。
のみに成膜用ガスを供給した場合に基板上に形成され
た成膜の膜厚分布を示す図である。
【図５】基板としてシリコン基板を用いるとともに、あ
らかじめ下地としてペンタエトキシタンタルの薄膜を基
板上に設けておき、ガス流れ方向のみに成膜用ガスを
供給した場合に基板上に形成された成膜の膜厚分布を示
す図である。
らかじめ下地としてペンタエトキシタンタルの薄膜を基
板上に設けておき、ガス流れ方向のみに成膜用ガスを
供給した場合に基板上に形成された成膜の膜厚分布を示
す図である。
【図６】基板としてシリコン基板を用い、この発明にお
ける初期成膜工程を採用しない従来のフリップフロップ
方式により基板上に形成された成膜の膜厚分布を示す図
である。
ける初期成膜工程を採用しない従来のフリップフロップ
方式により基板上に形成された成膜の膜厚分布を示す図
である。
【図７】基板としてシリコン基板を用い、この発明にお
ける初期成膜工程を採用したフリップフロップ方式によ
り基板上に形成された成膜の膜厚分布を示す図である。
ける初期成膜工程を採用したフリップフロップ方式によ
り基板上に形成された成膜の膜厚分布を示す図である。
【図８】基板としてシリコン基板上に急速窒化処理によ
り窒化膜を設けた基板を用い、この発明における初期成
膜工程を採用しない従来のフリップフロップ方式により
基板上に形成された成膜の膜厚分布を示す図である。
り窒化膜を設けた基板を用い、この発明における初期成
膜工程を採用しない従来のフリップフロップ方式により
基板上に形成された成膜の膜厚分布を示す図である。
【図９】基板としてシリコン基板上に急速窒化処理によ
り窒化膜を設けた基板を用い、この発明における初期成
膜工程を採用したフリップフロップ方式により基板上に
形成された成膜の膜厚分布を示す図である。
り窒化膜を設けた基板を用い、この発明における初期成
膜工程を採用したフリップフロップ方式により基板上に
形成された成膜の膜厚分布を示す図である。
【図１０】本発明の製造方法を用いて形成されたＴａ2
Ｏ5膜を含むＤＲＡＭの一部を示す断面図である。
Ｏ5膜を含むＤＲＡＭの一部を示す断面図である。
【図１１】従来の酸化タンタル薄膜の製造装置の一例を
説明するための概略図である。
説明するための概略図である。
【図１２】この特開平７−９４４１９号公報に記載の半
導体処理装置の反応室（反応管）を説明するための図で
ある。
導体処理装置の反応室（反応管）を説明するための図で
ある。
【図１３】基板表面上に一方向に成膜用ガスを流す場合
を説明するための図である。
を説明するための図である。
【図１４】基板表面上に一方向に成膜用ガスを流した場
合の基板上の成膜状態を説明するための図である。
合の基板上の成膜状態を説明するための図である。
【図１５】フリップフロップ方式における成膜用ガスの
供給方向を説明するための図である。
供給方向を説明するための図である。
【図１６】フリップフロップ方式で得られる理想的な成
膜の状態を説明するための図である。
膜の状態を説明するための図である。
【図１７】従来技術のフリップフロップ方式で得られる
成膜の状態を説明するための図である。
成膜の状態を説明するための図である。
１１ 基板
１２ 初期成膜工程
１３ 本成膜工程
２１ タンク
２２ 恒温室
２３ 気化器
２４ 供給配管
２５ 反応室
２６ ポンプ
２７ 排気配管
３１ 反応管
３２，３３ ガス供給口
３４，３５ ガス排気口
４０ 加熱手段
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平11−233508（ＪＰ，Ａ)
特開2001−189307（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−36047（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−46234（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−58653（ＪＰ，Ａ)
特開2000−277518（ＪＰ，Ａ)
Claims (13)
- 【請求項１】 基板表面とほぼ平行に成膜用ガスを流
し、前記基板表面上に膜を形成する成膜工程を有する半
導体装置の製造方法において、 前記成膜工程が、前記基板表面上に膜を形成する初期成
膜工程と、その膜を下地として前記初期成膜工程とは異
なる成膜条件で前記初期成膜工程で形成した膜より厚い
膜厚の膜を形成する本成膜工程とを有することを特徴と
する半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の半導体装置の製造方法
において、前記初期成膜工程では、成膜用ガスの流れの
向きを変えて前記成膜用ガスを所定回数供給することを
特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載の半導体装置の製造方法
において、前記初期成膜工程の成膜用ガスの流量を、前
記本成膜工程のそれよりも少なくすることを特徴とする
半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 基板表面とほぼ平行に成膜用ガスを流
し、前記基板表面上に膜を形成する成膜工程を有する半
導体装置の製造方法において、 前記成膜工程が、前記基板の表面上に膜を形成する初期
成膜工程と、その膜を下地として前記初期成膜工程より
も大きな成膜速度で膜を形成する本成膜工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 ペンタエトキシタンタルを気化したガス
を含む成膜用ガスを用いて基板表面上に酸化タンタル膜
を形成する成膜工程を有する半導体装置の製造方法にお
いて、 前記成膜工程が、前記基板表面上に酸化タンタル膜を成
膜する初期成膜工程と、その膜を下地として前記初期成
膜工程とは異なる成膜条件で前記初期成膜工程で形成し
た膜より厚い膜厚の酸化タンタル膜を形成する本成膜工
程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 請求項５に記載の半導体装置の製造方法
において、前記成膜工程では、前記基板表面とほぼ平行
に前記成膜用ガスを流すことを特徴とする半導体装置の
製造方法。 - 【請求項７】 請求項５に記載の半導体装置の製造方法
において、前記初期成膜工程の成膜用ガスの流量を、前
記本成膜工程のそれよりも少なくすることを特徴とする
半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】 ペンタエトキシタンタルを気化したガス
を含む成膜用ガスを用いて基板表面上に酸化タンタル膜
を形成する成膜工程を有する半導体装置の製造方法にお
いて、 前記成膜工程が、前記基板表面上に酸化タンタル膜を成
膜する初期成膜工程と、その膜を下地として前記初期成
膜工程とは異なる成膜条件で前記初期成膜工程で形成し
た膜より厚い膜厚の酸化タンタル膜を形成する本成膜工
程とを有し、前記初期成膜工程および前記本成膜工程
は、熱ＣＶＤ法により、同一反応室内で連続して行われ
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項９】 基板を収容可能であるとともに少なくと
も一つのガス供給口および少なくとも一つの排気口を備
えた反応室と、前記ガス供給口および排気口の開閉を行
うバルブと、前記ガス供給口から成膜用ガスを供給する
ための手段とを有し、 前記成膜用ガスを供給するための手段は、前記成膜用ガ
スを、前記ガス供給口から前記基板表面とほぼ平行に流
して、前記基板表面に膜を形成させ、続いて、前記成膜
用ガスと同じまたは異なる成膜用ガスを、前記ガス供給
口から前記基板表面とほぼ平行に流して、前記膜を下地
として前記膜とは異なる成膜条件で前記膜より厚い膜厚
の膜を形成させることを特徴とする半導体製造装置。 - 【請求項１０】 基板を収容可能であるとともに少なく
とも一つのガス供給口および少なくとも一つの排気口を
備えた反応室と、前記ガス供給口および排気口の開閉を
行うバルブと、前記ガス供給口からペンタエトキシタン
タルを気化したガスを含む成膜用ガスを供給するための
手段とを有し、 前記成膜用ガスを供給するための手段は、前記成膜用ガ
スを、前記ガス供給口から前記基板表面に供給して、前
記基板表面に酸化タンタル膜を形成させ、続いて、前記
成膜用ガスを、前記ガス供給口から前記基板表面に供給
して、前記膜を下地として前記膜とは異なる成膜条件で
前記膜より厚い膜厚の酸化タンタル膜を形成させること
を特徴とする半導体製造装置。 - 【請求項１１】 請求項５に記載の半導体装置の製造方
法において、 前記初期成膜工程での成膜速度を本成膜工程での成膜速
度より小さくすることを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項１２】 請求項５に記載の半導体装置の製造方
法において、 前記成膜工程の前に、基板表面上に窒化膜を形成する工
程を有し、前記成膜工程ではこの窒化膜上に酸化タンタ
ル膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項１３】 請求項５に記載の半導体装置の製造方
法において、 前記初期成膜工程で形成する酸化タンタル膜の膜厚が
０．５〜１．５ｎｍであることを特徴とする半導体装置
の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000385918A JP3516918B2 (ja) | 2000-01-19 | 2000-12-19 | 半導体装置の製造方法及び半導体製造装置 |
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| TW090100963A TW594877B (en) | 2000-01-19 | 2001-01-16 | Semiconductor device manufacturing method and semiconductor manufacturing apparatus |
| KR1020010002839A KR100542777B1 (ko) | 2000-01-19 | 2001-01-18 | 반도체장치의 제조방법 및 반도체 제조장치 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000-10791 | 2000-01-19 | ||
| JP2000010791 | 2000-01-19 | ||
| JP2000385918A JP3516918B2 (ja) | 2000-01-19 | 2000-12-19 | 半導体装置の製造方法及び半導体製造装置 |
Publications (2)
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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