JP5300017B2 - 強誘電体膜の製造方法と、強誘電体膜を用いた半導体装置 - Google Patents
強誘電体膜の製造方法と、強誘電体膜を用いた半導体装置 Download PDFInfo
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前記少なくとも1種の膜の成膜をプラズマ中における有機金属化合物の気相反応によって行うことを特徴とする半導体装置の製造装置が得られる。
2 筐体
3 処理室
4 ウエハ載置台
5 電極
6 高周波電源
7 ターゲット
8 処理ガス導入口
10 半導体ウエハ(ウエハW)
11a,11b,11c 処理ガス供給管
12 バルブ
13 マスフローコントローラー
14 排気口
15 真空ポンプ
16 排気管
17 保護部材
18 筐体
19 フランジ
20 処理室
21 載置板
22 ヒーター
23 電源
24 処理ガス導入口
25 処理ガス供給源
26a,26b,26c 処理ガス供給管
27 石英管
28 温度コントローラ
29 排気装置
31 排気口
32 開口部
33 処理容器
34 サセプタ
35 交流電源
36 ヒータ
38 排気装置
37 排気口
39 供給口
41 処理ガス供給源
42a,42b 供給管
43 マスフローコントローラ
44 Oリング
45 誘電体窓
46 処理空間
47 アンテナ部材
48 同軸導波管
51 マイクロ波供給装置
52 搬入出口
53 シャッタ
55 半導体基板
56 ゲート絶縁膜(I)
57 下層強誘電体膜(F1)
58 酸素ラジカル
62 上部導電体膜(M)
101 スパッタリング装置
102 アニール装置(炉)
103 プラズマ処理装置
Claims (10)
- 強誘電体膜を製造する方法であって、有機金属化合物の気相反応によって,1nm以上の強誘電体膜を形成する膜形成工程と、
前記強誘電体膜を希ガス及び酸素を含むプラズマ処理によって生成した酸素ラジカルによって酸化する酸素導入工程とを有し、前記膜形成工程とそれに次ぐ酸素導入工程とを繰り返すことによって100nm以下の多層構造を有する誘電体膜を得ることを含み、前記希ガスは、Kr及びXeの内の少なくともXeからなることを特徴とする強誘電体膜の製造方法。 - 請求項1に記載の強誘電体膜の製造方法において、前記強誘電体膜を加熱する加熱工程を備えていることを特徴とする強誘電体膜の製造方法。
- 請求項1又は2に記載の強誘電体膜の製造方法において、前記酸素導入工程によって酸化される強誘電体膜は、強誘電体材料、及び強誘電体酸化物又は高誘電体酸化物のいずれかであり、
前記強誘電体材料は、Sr、Ta、及びNbを主成分とする強誘電体材料、アルカリ土類金属(Be、Mg、Ca、Ba、Ra)、ランタノイド族(La、Ce、Pr等)、5A族(V、Ta、Nb)、Bi等を含む強誘電体材料、のいずれかであり、
前記強誘電体酸化物又は高誘電体酸化物は、Pb(Zr1−xTix)O3(0≦x≦1)(PZT)、SrBi2Ta2O9(SBT)、(Bi,La)Ti3O12、YMnO3、及びBi4TiO3の内のいずれかであることを特徴とする強誘電体膜の製造方法。 - 請求項1に記載の強誘電体膜の製造方法において、前記有機金属化合物の気相反応による成膜は、プラズマ中において行われることを特徴とする強誘電体膜の製造方法。
- 請求項1乃至4の内のいずれか一項に記載の強誘電体膜の製造方法において、前記強誘電体膜の成膜を有機金属化合物の液体を霧状にして基板上に導入し、反応することにより前記強誘電体膜を成膜することを特徴とする強誘電体膜の製造方法。
- 請求項5に記載の強誘電体膜の製造方法において、前記強誘電体膜の成膜を有機金属化合物の液体を霧状にしてプラズマ中において反応し、基板上に導入することにより成膜することを特徴とする強誘電体膜の製造方法。
- 膜材料として、Sr、Ta、及びNbを主成分とする強誘電体膜が設けられ、さらに、その上に導電性電極が設けられ、前記強誘電体膜及び前記導電性電極は、Kr、Xeの内の少なくともXeを含有し、前記強誘電体膜は、各層の厚さが1nm以上で、全体の厚さが100nm以下の多層構造を有することを特徴とする半導体装置。
- 請求項7に記載の半導体装置において、前記強誘電体膜は、酸素ラジカルによって酸素成分が導入されていることを特徴とする半導体装置。
- 請求項7又は8に記載の半導体装置において、前記導電性電極部分をゲートとし、前記強誘電体膜を前記ゲートに接続されたキャパシタとした電界効果型トランジスタを有することを特徴とする半導体装置。
- 請求項7乃至9の内のいずれか一項に記載の半導体装置において、強誘電体メモリに用いられることを特徴とする半導体装置。
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