JPH03257166A - 酸化タンタル膜の化学気相成長方法および化学気相成長装置 - Google Patents
酸化タンタル膜の化学気相成長方法および化学気相成長装置Info
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- JPH03257166A JPH03257166A JP5409390A JP5409390A JPH03257166A JP H03257166 A JPH03257166 A JP H03257166A JP 5409390 A JP5409390 A JP 5409390A JP 5409390 A JP5409390 A JP 5409390A JP H03257166 A JPH03257166 A JP H03257166A
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Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は酸化タンタル膜の化学気相成長方法および化学
気相成長装置に関する。
気相成長装置に関する。
従来、容量絶縁膜として用いられる酸化タンタル膜の形
成方法としては、原料ガスに有機物であるタンクルペン
タエトキシド〔Ｔａ （ＯＣ＊Ｈ３）３）あるいはタン
クルペンタメトキシド（Ｔａ （○ＣＨ３）３）と酸素
ガスとを用いる熱化学気相成長法がある。第４図に酸化
タンタル膜の形成方法に用いる化学気相成長装置の模式
的構造図を示す。
成方法としては、原料ガスに有機物であるタンクルペン
タエトキシド〔Ｔａ （ＯＣ＊Ｈ３）３）あるいはタン
クルペンタメトキシド（Ｔａ （○ＣＨ３）３）と酸素
ガスとを用いる熱化学気相成長法がある。第４図に酸化
タンタル膜の形成方法に用いる化学気相成長装置の模式
的構造図を示す。
以下この装置を用いた酸化タンタル膜の形成方法の手順
を説明する。
を説明する。
酸素ガスは酸素ガス導入管１０７からバルブ１１３Ａを
通して、また有機タンタルガスはキャリアガスであるア
ルゴンガス導入管１０８からバルブ１１４を通してアル
ゴンガスをヒータ１０３で熱せられた原料有機タンタル
を充填した気化室１０５へ導入し、さらにバルブ１１５
を通して気化させた後、それぞれのガスを石英製の反応
炉１０１へ導入する。ヒータ１０２により石英製の反応
炉内は熱せられており、ウェハ１０４のそれぞれの表面
上で導入されたタンタルガスおよび酸素ガスが化学気相
反応を起こし、酸化タンタル膜が形成される。ここで酸
化タンタル膜の化学気相成長条件として、ヒータ１０３
による有機タンタルの加熱温度は１００〜２００℃、ヒ
ータ１０２による反応炉内の成長温度は２００〜６００
℃、酸素ガス導入管からの酸素流量は０．１〜５． Ｏ
Ｓ ＬＭ１キャリアガスであるアルゴンガスの流量は１
０〜２００ｓｅｃｍ、圧力は０．１〜１． ＯＴｏｒｒ
で行うのが一般的である。
通して、また有機タンタルガスはキャリアガスであるア
ルゴンガス導入管１０８からバルブ１１４を通してアル
ゴンガスをヒータ１０３で熱せられた原料有機タンタル
を充填した気化室１０５へ導入し、さらにバルブ１１５
を通して気化させた後、それぞれのガスを石英製の反応
炉１０１へ導入する。ヒータ１０２により石英製の反応
炉内は熱せられており、ウェハ１０４のそれぞれの表面
上で導入されたタンタルガスおよび酸素ガスが化学気相
反応を起こし、酸化タンタル膜が形成される。ここで酸
化タンタル膜の化学気相成長条件として、ヒータ１０３
による有機タンタルの加熱温度は１００〜２００℃、ヒ
ータ１０２による反応炉内の成長温度は２００〜６００
℃、酸素ガス導入管からの酸素流量は０．１〜５． Ｏ
Ｓ ＬＭ１キャリアガスであるアルゴンガスの流量は１
０〜２００ｓｅｃｍ、圧力は０．１〜１． ＯＴｏｒｒ
で行うのが一般的である。
上述した従来の化学気相成長法による容量絶縁膜用の酸
化タンタル膜の形成方法では以下に述べる問題点がある
。
化タンタル膜の形成方法では以下に述べる問題点がある
。
原料ガスとしてタンタルペンタエトキシドやタンクルペ
ンタメトキシドなどの有機タンタル材料ガスと酸素ガス
とを用いて形成した場合、酸化タンタル膜中に多量の炭
素が不純物として取り込まれ、ピンホールも多く存在し
、ストイキオメトリでない酸素不足な膜になる。そのた
め、形成した酸化タンタル膜のリーク電流は大きく、信
頼性が悪い。
ンタメトキシドなどの有機タンタル材料ガスと酸素ガス
とを用いて形成した場合、酸化タンタル膜中に多量の炭
素が不純物として取り込まれ、ピンホールも多く存在し
、ストイキオメトリでない酸素不足な膜になる。そのた
め、形成した酸化タンタル膜のリーク電流は大きく、信
頼性が悪い。
さらに、酸化タンタル膜のリーク電流を抑えるためには
、一般に酸化タンクル膜を形成した後、通常の電気炉で
酸素あるいはＨ，−０，雰囲気中による１０００℃の高
温熱処理が必要とされるため、超ＬＳＩには適用できな
い。
、一般に酸化タンクル膜を形成した後、通常の電気炉で
酸素あるいはＨ，−０，雰囲気中による１０００℃の高
温熱処理が必要とされるため、超ＬＳＩには適用できな
い。
本発明の酸化タンタル膜の化学気相成長方法は、有機タ
ンタルガスとオゾンガスを用いる方法であり、また酸化
タンタル膜を形成する化学気相成長装置は、オゾン発生
機構とオゾン導入機構とを有するものである。
ンタルガスとオゾンガスを用いる方法であり、また酸化
タンタル膜を形成する化学気相成長装置は、オゾン発生
機構とオゾン導入機構とを有するものである。
次に本発明について図面を参照して説明する。
′ｓ１図は本発明の一実施例の化学気相成長装置の模式
的構造図である。以下酸化タンタル膜の形成方法と共に
説明する。
的構造図である。以下酸化タンタル膜の形成方法と共に
説明する。
まずオゾン発生機１０９へ酸素ガス導入管１０７より酸
素ガスを導入することによりオゾンガスを発生させ、こ
の発生させたオゾンガスをバルブ１１３を通しヒータ１
０３で熱した後、石英製の反応炉１０１に導入する。ま
た有機タンタルガスは、キャリアガスであるアルゴンガ
ス導入管１０８からバルブ１１４を通してアルゴンガス
を、ヒータ１０３で熱せられた原料有機タンタルを充填
した気化室１０５へ導入し、さらにバルブ１１５を通し
て気化させた後、石英製の反応炉１０１へ導入する。ヒ
ータ１０２により石英製の反応炉１０１内は熱せられて
おり、ウェハ１０４、すなわち、シリコン基板表面上で
導入したタンタルガスおよびオゾンガスが化学気相反応
を起こし、酸化タンタル膜が形成される。ここでオゾン
ガスは熱せられたシリコン基板上で酸素ガス（０２〉と
ラジカルな酸素（０）に分解するため、酸化タンタル膜
の形成はほとんど酸素ガスと有機タンタルガスとの反応
で行われるが、ラジカルな酸素はこの反応を促進し、ピ
ンホールなどに入り込むため、従来の技術により形成し
た酸化タンタル膜に緻 比べて黍密な膜が形成できる。
素ガスを導入することによりオゾンガスを発生させ、こ
の発生させたオゾンガスをバルブ１１３を通しヒータ１
０３で熱した後、石英製の反応炉１０１に導入する。ま
た有機タンタルガスは、キャリアガスであるアルゴンガ
ス導入管１０８からバルブ１１４を通してアルゴンガス
を、ヒータ１０３で熱せられた原料有機タンタルを充填
した気化室１０５へ導入し、さらにバルブ１１５を通し
て気化させた後、石英製の反応炉１０１へ導入する。ヒ
ータ１０２により石英製の反応炉１０１内は熱せられて
おり、ウェハ１０４、すなわち、シリコン基板表面上で
導入したタンタルガスおよびオゾンガスが化学気相反応
を起こし、酸化タンタル膜が形成される。ここでオゾン
ガスは熱せられたシリコン基板上で酸素ガス（０２〉と
ラジカルな酸素（０）に分解するため、酸化タンタル膜
の形成はほとんど酸素ガスと有機タンタルガスとの反応
で行われるが、ラジカルな酸素はこの反応を促進し、ピ
ンホールなどに入り込むため、従来の技術により形成し
た酸化タンタル膜に緻 比べて黍密な膜が形成できる。
成長条件として、ヒータ１０３によるオゾンガス配管お
よび有機タンタルの加熱温度は５０〜２００℃、ヒータ
１０２による反応炉内の成長温度は１００〜６００℃、
オゾンガス導入管からのオゾン流量はＯ８１〜５．Ｏ３
ＬＭ、オゾン濃度は０〜１００ｇ／ｍ”、キャリアガス
であるアルゴンガスの流量は１（１〜２００ｓｅｃｍ、
圧力は０．１〜ＩＱ、ＱＴｏｒｒで行うのが適している
が、他の条件でも本発明の効果はある。また材料ガスと
して塩化タンタル（ＴａＣＩ３）ガスやフッ化タンタル
（ＴａＦ３）ガスなどでもオゾンを用いる方法は有効で
ある。
よび有機タンタルの加熱温度は５０〜２００℃、ヒータ
１０２による反応炉内の成長温度は１００〜６００℃、
オゾンガス導入管からのオゾン流量はＯ８１〜５．Ｏ３
ＬＭ、オゾン濃度は０〜１００ｇ／ｍ”、キャリアガス
であるアルゴンガスの流量は１（１〜２００ｓｅｃｍ、
圧力は０．１〜ＩＱ、ＱＴｏｒｒで行うのが適している
が、他の条件でも本発明の効果はある。また材料ガスと
して塩化タンタル（ＴａＣＩ３）ガスやフッ化タンタル
（ＴａＦ３）ガスなどでもオゾンを用いる方法は有効で
ある。
以下本実施例により容量酸化タンタル膜を形成した場合
について第２図を用いて説明する。
について第２図を用いて説明する。
まず第２図（ａ）に示すように、Ｓｉ基板２０１上に熱
酸化により５１０２膜２０２を形成した後、コンタクト
ホールを開け、リンをドープした容量ポリシリコン膜２
０３を堆積しパターニングする。
酸化により５１０２膜２０２を形成した後、コンタクト
ホールを開け、リンをドープした容量ポリシリコン膜２
０３を堆積しパターニングする。
次に第２図（ｂ）に示すように、原料として有機タンタ
ルガスおよびオゾンガスを用い、化学気相成長法により
容量絶縁膜２０４として酸化タンタル膜を形成する。こ
こで、酸化タンタル膜の化学気相成長条件は、上述した
とおりである。
ルガスおよびオゾンガスを用い、化学気相成長法により
容量絶縁膜２０４として酸化タンタル膜を形成する。こ
こで、酸化タンタル膜の化学気相成長条件は、上述した
とおりである。
次に第２図（Ｃ）に示すように、プレート電極２０５と
してタングステンシリサイド膜を形成する。
してタングステンシリサイド膜を形成する。
このようにして作製したデバイスのリーク電流特性を第
３図に示す。なお従来の熱化学気相成長法により形成し
た酸化タンタル膜のリーク電流特性も合わせて示す。第
３図において、横軸は容量絶縁膜に印加した電界、縦軸
は容量絶縁膜に流れるリーク電流を示す。
３図に示す。なお従来の熱化学気相成長法により形成し
た酸化タンタル膜のリーク電流特性も合わせて示す。第
３図において、横軸は容量絶縁膜に印加した電界、縦軸
は容量絶縁膜に流れるリーク電流を示す。
第３図に示したように、本実施例により形成された容量
絶縁膜は、従来法により形成された容量絶縁膜と比較し
てリーク電流を数桁以上も大幅に減少できることがわか
る。これは本実施例では酸素ガスの代わりにオゾンガス
を用いているため、膜中に炭素がほとんど含まれず、ピ
ンホールも少なく、また形成した酸化タンタル膜の組成
がストイキオメトリなＴａ２０５になっているためであ
る。
絶縁膜は、従来法により形成された容量絶縁膜と比較し
てリーク電流を数桁以上も大幅に減少できることがわか
る。これは本実施例では酸素ガスの代わりにオゾンガス
を用いているため、膜中に炭素がほとんど含まれず、ピ
ンホールも少なく、また形成した酸化タンタル膜の組成
がストイキオメトリなＴａ２０５になっているためであ
る。
なお上記実施例では酸化タンタル膜を容量ポリシリコン
膜上に形成する方法について説明したが、ポリシリコン
以外にＳｉ基板上、他の半導体基板上、タングステンシ
リサイド膜などのシリサイド膜上、ポリシリコンとシリ
サイド膜を積層にしたポリサイド膜上、窒化チタン膜な
どの窒化金属膜上あるいはタングステンなどの高融点金
属膜上に形成してもよい。
膜上に形成する方法について説明したが、ポリシリコン
以外にＳｉ基板上、他の半導体基板上、タングステンシ
リサイド膜などのシリサイド膜上、ポリシリコンとシリ
サイド膜を積層にしたポリサイド膜上、窒化チタン膜な
どの窒化金属膜上あるいはタングステンなどの高融点金
属膜上に形成してもよい。
また実施例では、容量ポリシリコン膜上に酸化タンタル
膜を形成する方法を説明したが、Ｓｉ○。
膜を形成する方法を説明したが、Ｓｉ○。
や５ｉｓＮｉなど他の絶縁膜上に形成した場合、例えば
酸化タンタル膜／ Ｓ ｉ ０２ 、酸化タンタル膜／
Ｓ ｊ ３Ｎ４などの積層膜の場合にも本発明を用い
ることができる。
酸化タンタル膜／ Ｓ ｉ ０２ 、酸化タンタル膜／
Ｓ ｊ ３Ｎ４などの積層膜の場合にも本発明を用い
ることができる。
また、実施例ではプレート電極としてタングステンシリ
サイド膜について説明したが、それ以外にタングステン
シリサイド膜以外のシリサイド膜、ポリシリコン膜、ポ
リシリコンとシリサイド膜を積層にしたポリサイド膜、
窒化チタン膜などの窒化金属膜、タングステンなどの高
融点金属膜あるいはそれらの積層膜にも本発明は有効で
ある。
サイド膜について説明したが、それ以外にタングステン
シリサイド膜以外のシリサイド膜、ポリシリコン膜、ポ
リシリコンとシリサイド膜を積層にしたポリサイド膜、
窒化チタン膜などの窒化金属膜、タングステンなどの高
融点金属膜あるいはそれらの積層膜にも本発明は有効で
ある。
以上説明したように本発明は、有機タンタルガスとオゾ
ンガスを用いる化学気相成長法により酸化タンタル膜を
形成することにより、従来の形成方法と比較して酸化タ
ンタル膜中に存在する炭素などの不純物やピンホールが
少なくなり、しかもストイキオメトリな７ａ２０ｓが形
成されるため、リーク電流の少ない良質な容量絶縁膜を
形成できる効果がある。
ンガスを用いる化学気相成長法により酸化タンタル膜を
形成することにより、従来の形成方法と比較して酸化タ
ンタル膜中に存在する炭素などの不純物やピンホールが
少なくなり、しかもストイキオメトリな７ａ２０ｓが形
成されるため、リーク電流の少ない良質な容量絶縁膜を
形成できる効果がある。
ンタル膜形成に用いる化学気相成長装置の模式的構造図
である。
である。
１０１・・・・・・反応炉、１０２，１０３・・・・・
・ヒータ、１０４・・・・・・ウェハ、１０５・・・・
・・気化室、１０６・・・・・・アルゴン導入管、１０
７・・・・・・酸素ガス導入管、１０８２≠・・・・・
・アルゴンガス導入管、１１０・・・・・・真空ポンプ
、１１１・・・・・・排気口、１０９・・・・・・オゾ
ン発生機、１１２，１１３．１１３Ａ。
・ヒータ、１０４・・・・・・ウェハ、１０５・・・・
・・気化室、１０６・・・・・・アルゴン導入管、１０
７・・・・・・酸素ガス導入管、１０８２≠・・・・・
・アルゴンガス導入管、１１０・・・・・・真空ポンプ
、１１１・・・・・・排気口、１０９・・・・・・オゾ
ン発生機、１１２，１１３．１１３Ａ。
１１４．１１５・・・・・・バルブ、２０１・・・・・
・Ｓｉ基板、２０２・・・・・・５ｉｎ２膜、２０３・
・・・・・容量ポリシリコン膜、２０４・・・・・・容
量絶縁膜、２０５・・・・・・プレート電極。
・Ｓｉ基板、２０２・・・・・・５ｉｎ２膜、２０３・
・・・・・容量ポリシリコン膜、２０４・・・・・・容
量絶縁膜、２０５・・・・・・プレート電極。
Claims (2)
- （１）酸化タンタル膜の化学気相成長方法において、原
料ガスとして有機タンタル材料ガスとオゾン（Ｏ＿３）
ガスとを用いることを特徴とする酸化タンタル膜の化学
気相成長方法。 - （２）反応室内に有機タンタル材料ガスを導入して酸化
タンタル膜を形成する化学気相成長装置において、オゾ
ン発生機構とオゾン導入機構とを有することを特徴とす
る酸化タンタル膜の化学気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5409390A JPH03257166A (ja) | 1990-03-05 | 1990-03-05 | 酸化タンタル膜の化学気相成長方法および化学気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5409390A JPH03257166A (ja) | 1990-03-05 | 1990-03-05 | 酸化タンタル膜の化学気相成長方法および化学気相成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03257166A true JPH03257166A (ja) | 1991-11-15 |
Family
ID=12961012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5409390A Pending JPH03257166A (ja) | 1990-03-05 | 1990-03-05 | 酸化タンタル膜の化学気相成長方法および化学気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03257166A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04145623A (ja) * | 1990-10-08 | 1992-05-19 | Handotai Process Kenkyusho:Kk | 半導体装置の製造方法 |
-
1990
- 1990-03-05 JP JP5409390A patent/JPH03257166A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04145623A (ja) * | 1990-10-08 | 1992-05-19 | Handotai Process Kenkyusho:Kk | 半導体装置の製造方法 |
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