JPH04358073A - 酸化タンタル薄膜の形成装置および形成方法 - Google Patents
酸化タンタル薄膜の形成装置および形成方法Info
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- JPH04358073A JPH04358073A JP13273391A JP13273391A JPH04358073A JP H04358073 A JPH04358073 A JP H04358073A JP 13273391 A JP13273391 A JP 13273391A JP 13273391 A JP13273391 A JP 13273391A JP H04358073 A JPH04358073 A JP H04358073A
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Landscapes
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体のメモリー等とし
て用いられるＤＲＡＭ（ダイナミックラム）などの容量
性絶縁膜などとして有効に利用できる酸化タンタル薄膜
の形成装置および形成方法に関する。
て用いられるＤＲＡＭ（ダイナミックラム）などの容量
性絶縁膜などとして有効に利用できる酸化タンタル薄膜
の形成装置および形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、酸化タンタル薄膜はいわゆるＣＶ
Ｄ法（化学気相法）などの方法によって形成することが
提案されており、特にＣＶＤ法は薄膜形成の有用な手段
として注目されている。
Ｄ法（化学気相法）などの方法によって形成することが
提案されており、特にＣＶＤ法は薄膜形成の有用な手段
として注目されている。
【０００３】以下、図面を参照しながら従来の酸化タン
タル薄膜の形成装置ならびに形成方法について説明する
。図２は従来の酸化タンタル薄膜形成装置の構成を示す
概略図である。
タル薄膜の形成装置ならびに形成方法について説明する
。図２は従来の酸化タンタル薄膜形成装置の構成を示す
概略図である。
【０００４】原料ガス供給口４１と真空排気口４２とを
有する真空室３４は真空排気装置３９によって真空に排
気される。アンプル３３内のタンタル原料であるＴａ（
ＯＣ２ Ｈ５ ）５ はヒータ３２によって１３０℃に
温度制御され、流量制御装置４３により流量制御された
Ｈｅ、Ａｒ等の不活性ガス３１で、アンプル３３内のＴ
ａ（ＯＣ２ Ｈ５ ）５ をバブリングする事によって
ヒータ４０で加熱された原料ガス導入管３７より真空室
３４内に原料ガスを導入し、流量制御装置４４により流
量制御されたもう一方の原料ガスである酸素ガス３６も
同時に真空室３４内に導入される。真空室内に導入され
た原料ガスは、真空室の外周に備えられた真空室内壁温
度を制御するためのヒータ３５によって加熱され、熱分
解反応を生じさせて、ポリシリコンあるいはタングステ
ンシリサイド（ＷＳｉ）等からなる基板３８上に酸化タ
ンタル薄膜が堆積される。
有する真空室３４は真空排気装置３９によって真空に排
気される。アンプル３３内のタンタル原料であるＴａ（
ＯＣ２ Ｈ５ ）５ はヒータ３２によって１３０℃に
温度制御され、流量制御装置４３により流量制御された
Ｈｅ、Ａｒ等の不活性ガス３１で、アンプル３３内のＴ
ａ（ＯＣ２ Ｈ５ ）５ をバブリングする事によって
ヒータ４０で加熱された原料ガス導入管３７より真空室
３４内に原料ガスを導入し、流量制御装置４４により流
量制御されたもう一方の原料ガスである酸素ガス３６も
同時に真空室３４内に導入される。真空室内に導入され
た原料ガスは、真空室の外周に備えられた真空室内壁温
度を制御するためのヒータ３５によって加熱され、熱分
解反応を生じさせて、ポリシリコンあるいはタングステ
ンシリサイド（ＷＳｉ）等からなる基板３８上に酸化タ
ンタル薄膜が堆積される。
【０００５】しかしながらこの方法では、真空室３４内
の雰囲気温度と基板温度が等しいために原料ガスが気相
中で反応しやすく４００℃〜５００℃では真空室３４の
内壁にも生成した酸化タンタルが付着しやすく、また、
５００℃以上の温度では気相中で反応が生じ目的とする
基板３８上に粒状の酸化タンタル薄膜が堆積される。そ
のため従来は４００℃前後に加熱して熱分解反応を行わ
せるため、不純物としてＣ，Ｈが膜内に混入しやすく、
タンタルが十分酸化されない、等の欠点があった。従っ
て堆積後に高温での熱処理や酸化処理が必要になる。
の雰囲気温度と基板温度が等しいために原料ガスが気相
中で反応しやすく４００℃〜５００℃では真空室３４の
内壁にも生成した酸化タンタルが付着しやすく、また、
５００℃以上の温度では気相中で反応が生じ目的とする
基板３８上に粒状の酸化タンタル薄膜が堆積される。そ
のため従来は４００℃前後に加熱して熱分解反応を行わ
せるため、不純物としてＣ，Ｈが膜内に混入しやすく、
タンタルが十分酸化されない、等の欠点があった。従っ
て堆積後に高温での熱処理や酸化処理が必要になる。
【０００６】すなわち、前記、酸化タンタル薄膜の形成
においては基板温度を５００℃以上の高温にすることが
できないためタンタルが十分酸化されず、生成した薄膜
のリーク電流が非常に大きいという問題があった。
においては基板温度を５００℃以上の高温にすることが
できないためタンタルが十分酸化されず、生成した薄膜
のリーク電流が非常に大きいという問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
解決し、リーク電流が小さい特性を有する酸化タンタル
の薄膜を形成するための装置ならびに形成方法を提供す
ることを目的とする。
解決し、リーク電流が小さい特性を有する酸化タンタル
の薄膜を形成するための装置ならびに形成方法を提供す
ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
、本発明の酸化タンタル薄膜の形成装置は、原料ガス供
給口と真空排気口とを有する真空室を有し、前記真空室
の外周に真空室内壁温度を制御するためのヒータを具備
してなる前記真空室内に配置された基板上に酸化タンタ
ル薄膜を形成するための薄膜形成装置において、前記真
空室の外周に配置されたヒータとは独立して制御可能な
前記基板温度を制御するためのヒータを設けたことを特
徴とする。
、本発明の酸化タンタル薄膜の形成装置は、原料ガス供
給口と真空排気口とを有する真空室を有し、前記真空室
の外周に真空室内壁温度を制御するためのヒータを具備
してなる前記真空室内に配置された基板上に酸化タンタ
ル薄膜を形成するための薄膜形成装置において、前記真
空室の外周に配置されたヒータとは独立して制御可能な
前記基板温度を制御するためのヒータを設けたことを特
徴とする。
【０００９】また、本発明の酸化タンタル薄膜の形成方
法は、熱分解反応により酸化タンタルを形成するための
原料ガスを真空室内に導入し、前記真空室内で前記原料
ガスを加熱して基板上に酸化タンタルの薄膜を形成する
方法において、前記真空室の内壁温度を２００℃以上か
つ４００℃以下、前記基板の温度を５００℃以上とする
ことを特徴とする。
法は、熱分解反応により酸化タンタルを形成するための
原料ガスを真空室内に導入し、前記真空室内で前記原料
ガスを加熱して基板上に酸化タンタルの薄膜を形成する
方法において、前記真空室の内壁温度を２００℃以上か
つ４００℃以下、前記基板の温度を５００℃以上とする
ことを特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明の酸化タンタル薄膜の形成装置は、原料
ガス供給口と真空排気口とを有する真空室を有し、前記
真空室の外周に真空室内壁温度を制御するためのヒータ
を具備してなる前記真空室内に配置された基板上に酸化
タンタル薄膜を形成するための薄膜形成装置において、
前記真空室の外周に配置されたヒータとは独立して制御
可能な前記基板温度を制御するためのヒータを設けたの
で、真空室内の雰囲気と基板温度に温度差をつけること
ができ、高い基板温度で酸化タンタル薄膜を堆積するこ
とができる。すなわち、本発明の装置は真空室内壁温度
をタンタル原料ガスと酸素ガスとの気相中での反応を抑
制出来る温度に制御し、それとは独立に基板温度を高い
温度に制御できるので、基板上に形成された酸化タンタ
ル薄膜はＣ，Ｈの混入が少なく、タンタルが十分酸化さ
れるためリーク電流の少ない酸化タンタル薄膜が容易に
堆積可能な薄膜形成装置を提供できる。
ガス供給口と真空排気口とを有する真空室を有し、前記
真空室の外周に真空室内壁温度を制御するためのヒータ
を具備してなる前記真空室内に配置された基板上に酸化
タンタル薄膜を形成するための薄膜形成装置において、
前記真空室の外周に配置されたヒータとは独立して制御
可能な前記基板温度を制御するためのヒータを設けたの
で、真空室内の雰囲気と基板温度に温度差をつけること
ができ、高い基板温度で酸化タンタル薄膜を堆積するこ
とができる。すなわち、本発明の装置は真空室内壁温度
をタンタル原料ガスと酸素ガスとの気相中での反応を抑
制出来る温度に制御し、それとは独立に基板温度を高い
温度に制御できるので、基板上に形成された酸化タンタ
ル薄膜はＣ，Ｈの混入が少なく、タンタルが十分酸化さ
れるためリーク電流の少ない酸化タンタル薄膜が容易に
堆積可能な薄膜形成装置を提供できる。
【００１１】また、本発明の酸化タンタル薄膜の形成方
法は、熱分解反応により酸化タンタルを形成するための
原料ガスを真空室内に導入し、前記真空室内で前記原料
ガスを加熱して基板上に酸化タンタルの薄膜を形成する
方法において、前記真空室の内壁温度を２００℃以上か
つ４００℃以下、前記基板の温度を５００℃以上とした
ので、タンタル原料ガスと酸素の気相中での反応を抑制
し、高い基板温度で酸化タンタル薄膜を基板上に堆積で
きる。従って、Ｃ，Ｈの混入が少なく、タンタルが十分
酸化されるためリーク電流の少ない酸化タンタル薄膜を
容易に形成することができる。
法は、熱分解反応により酸化タンタルを形成するための
原料ガスを真空室内に導入し、前記真空室内で前記原料
ガスを加熱して基板上に酸化タンタルの薄膜を形成する
方法において、前記真空室の内壁温度を２００℃以上か
つ４００℃以下、前記基板の温度を５００℃以上とした
ので、タンタル原料ガスと酸素の気相中での反応を抑制
し、高い基板温度で酸化タンタル薄膜を基板上に堆積で
きる。従って、Ｃ，Ｈの混入が少なく、タンタルが十分
酸化されるためリーク電流の少ない酸化タンタル薄膜を
容易に形成することができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明をより詳細に説明するため、図
面を参照しながら本発明の実施例について説明する。
面を参照しながら本発明の実施例について説明する。
【００１３】図１は本発明の実施例で使用する酸化タン
タル薄膜形成装置の概略図である。１１は原料ガス供給
口２２と真空排気口２３とを有する真空室で真空排気装
置１２により真空に排気される。この実施例では１Ｔｏ
ｒｒの真空とした。１３は基板であり、この実施例では
ポリシリコンを用いた。真空室１１の内壁は真空室の外
周に設けられたヒータ１４によって２５０℃に加熱され
、基板１３は基板加熱用ヒータ１５によって４５０℃以
上の適当な温度に加熱される。ヒータ１７によって１３
０℃に加熱されたアンプル１６内のＴａ（ＯＣ２ Ｈ５
）５ は流量制御装置２４によって流量制御された不
活性ガス２０（本実施例ではアルゴンガスを用いた。）
によってバブリングされ、ヒータ１９によって２００℃
に加熱されたガス導入管１８を通って、流量制御装置２
５によって１００ｓｃｃｍに流量制御された酸素ガス２
１と混合されたのち原料ガス供給口２２より真空室１１
に導入される。導入されたこれらの原料ガスは真空室１
１内の雰囲気温度が低いため気相中では反応せず、基板
表面付近で反応し、基板１３上に酸化タンタル薄膜が堆
積する。
タル薄膜形成装置の概略図である。１１は原料ガス供給
口２２と真空排気口２３とを有する真空室で真空排気装
置１２により真空に排気される。この実施例では１Ｔｏ
ｒｒの真空とした。１３は基板であり、この実施例では
ポリシリコンを用いた。真空室１１の内壁は真空室の外
周に設けられたヒータ１４によって２５０℃に加熱され
、基板１３は基板加熱用ヒータ１５によって４５０℃以
上の適当な温度に加熱される。ヒータ１７によって１３
０℃に加熱されたアンプル１６内のＴａ（ＯＣ２ Ｈ５
）５ は流量制御装置２４によって流量制御された不
活性ガス２０（本実施例ではアルゴンガスを用いた。）
によってバブリングされ、ヒータ１９によって２００℃
に加熱されたガス導入管１８を通って、流量制御装置２
５によって１００ｓｃｃｍに流量制御された酸素ガス２
１と混合されたのち原料ガス供給口２２より真空室１１
に導入される。導入されたこれらの原料ガスは真空室１
１内の雰囲気温度が低いため気相中では反応せず、基板
表面付近で反応し、基板１３上に酸化タンタル薄膜が堆
積する。
【００１４】図３は図１の装置を用い上記で説明した条
件で形成した酸化タンタル薄膜のリーク電流特性を示し
たものである。基板温度が４５０℃から５５０℃に変化
するとリーク電流が４×１０−７から５×１０−９Ａ／
ｃｍ２ に減少している。
件で形成した酸化タンタル薄膜のリーク電流特性を示し
たものである。基板温度が４５０℃から５５０℃に変化
するとリーク電流が４×１０−７から５×１０−９Ａ／
ｃｍ２ に減少している。
【００１５】図４は図１で示した装置を用い上記で説明
した条件で形成した酸化タンタル薄膜の組成比（Ｏ／Ｔ
ａ）を示したものである。基板温度が増加するにしたが
って組成比は２．５に近づきタンタルが十分酸化されて
いることがわかる。
した条件で形成した酸化タンタル薄膜の組成比（Ｏ／Ｔ
ａ）を示したものである。基板温度が増加するにしたが
って組成比は２．５に近づきタンタルが十分酸化されて
いることがわかる。
【００１６】尚、本発明において、タンタル原料の例と
してはＴａ（ＯＣ２Ｈ５ ）５ のほかに、例えばＴａ
（ＯＣ３ Ｈ７ ）５ やＴａ（ＯＣ４ Ｈ９ ）５等
が挙げられる。 また、基板材料としては特に限定するものではないが、
例えばポリシリコンあるいはタングステンシリサイド（
ＷＳｉ）等が好ましく用いられる。
してはＴａ（ＯＣ２Ｈ５ ）５ のほかに、例えばＴａ
（ＯＣ３ Ｈ７ ）５ やＴａ（ＯＣ４ Ｈ９ ）５等
が挙げられる。 また、基板材料としては特に限定するものではないが、
例えばポリシリコンあるいはタングステンシリサイド（
ＷＳｉ）等が好ましく用いられる。
【００１７】真空室内壁温度は２００〜４００℃にする
事が必要であり、２００℃より低い場合には、タンタル
原料が気化しにくく真空室内壁に付着して真空室を汚し
、且つ目的とする基板上での酸化タンタル薄膜の形成が
出来にくい。また、５００℃以上では気相中での反応が
起こり、目的とする基板上に平坦な酸化タンタル膜を形
成することができない。基板温度は５００℃以上にする
ことがリーク電流の少ない薄膜を得るために必要である
。結晶化を防止するためには６５０℃より低い温度に保
つことが好ましい。
事が必要であり、２００℃より低い場合には、タンタル
原料が気化しにくく真空室内壁に付着して真空室を汚し
、且つ目的とする基板上での酸化タンタル薄膜の形成が
出来にくい。また、５００℃以上では気相中での反応が
起こり、目的とする基板上に平坦な酸化タンタル膜を形
成することができない。基板温度は５００℃以上にする
ことがリーク電流の少ない薄膜を得るために必要である
。結晶化を防止するためには６５０℃より低い温度に保
つことが好ましい。
【００１８】また、特に限定するものではないが、酸素
ガスや不活性ガスの供給量は１００〜１０００ｓｃｃｍ
程度、タンタル原料の供給量は０．０１〜０．５ｇ／ｍ
ｉｎ程度の範囲が好ましく、真空室内の圧力は通常０．
５〜１０Ｔｏｏｒ程度が好ましい。
ガスや不活性ガスの供給量は１００〜１０００ｓｃｃｍ
程度、タンタル原料の供給量は０．０１〜０．５ｇ／ｍ
ｉｎ程度の範囲が好ましく、真空室内の圧力は通常０．
５〜１０Ｔｏｏｒ程度が好ましい。
【００１９】
【発明の効果】本発明の酸化タンタル薄膜形成装置にお
いてはＣ，Ｈの混入が少なく、タンタルが十分酸化され
、リーク電流の少ない酸化タンタル薄膜を容易に形成す
るための薄膜形成装置を提供できる。
いてはＣ，Ｈの混入が少なく、タンタルが十分酸化され
、リーク電流の少ない酸化タンタル薄膜を容易に形成す
るための薄膜形成装置を提供できる。
【００２０】また、本発明の酸化タンタル薄膜形成方法
によれば、Ｃ，Ｈの混入が少なく、タンタルが十分酸化
され、リーク電流の少ない酸化タンタル薄膜を容易に形
成することができる。
によれば、Ｃ，Ｈの混入が少なく、タンタルが十分酸化
され、リーク電流の少ない酸化タンタル薄膜を容易に形
成することができる。
【図１】本発明の一実施例における酸化タンタル薄膜の
形成装置の構成を示す概略図である。
形成装置の構成を示す概略図である。
【図２】従来の酸化タンタル薄膜形成装置の構成を示す
概略図である。
概略図である。
【図３】本発明の一実施例において形成した酸化タンタ
ル薄膜の基板温度に対するリーク電流特性を示すグラフ
である。
ル薄膜の基板温度に対するリーク電流特性を示すグラフ
である。
【図４】本発明の一実施例において形成した酸化タンタ
ル薄膜の基板温度に対する組成比（Ｏ／Ｔａ）を示すグ
ラフである。
ル薄膜の基板温度に対する組成比（Ｏ／Ｔａ）を示すグ
ラフである。
１１ 真空室
１２ 真空排気装置
１３ 基板
１４ ヒータ
１５ 基板加熱用ヒータ
１６ アンプル
１７ ヒータ
１８ ガス導入管
１９ ヒータ
２０ 不活性ガス
２１ 酸素ガス
２２ 原料ガス供給口
２３ 真空排気口
２４ 流量制御装置
２５ 流量制御装置
３１ 不活性ガス
３２ ヒータ
３３ アンプル
３４ 真空室
３５ ヒータ
３６ 酸素ガス
３７ ガス導入管
３８ 基板
３９ 真空排気装置
４０ ヒータ
４１ 原料ガス供給口
４２ 真空排気口
４３ 流量制御装置
４４ 流量制御装置
Claims (2)
- 【請求項１】 原料ガス供給口と真空排気口とを有す
る真空室を有し、前記真空室の外周に真空室内壁温度を
制御するためのヒータを具備してなる前記真空室内に配
置された基板上に酸化タンタル薄膜を形成するための薄
膜形成装置において、前記真空室の外周に配置されたヒ
ータとは独立して制御可能な前記基板温度を制御するた
めのヒータを設けたことを特徴とする酸化タンタル薄膜
形成装置。 - 【請求項２】 熱分解反応により酸化タンタルを形成
するための原料ガスを真空室内に導入し、前記真空室内
で前記原料ガスを加熱して基板上に酸化タンタルの薄膜
を形成する方法において、前記真空室の内壁温度を２０
０℃以上かつ４００℃以下、前記基板の温度を５００℃
以上とすることを特徴とする酸化タンタル薄膜の形成方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13273391A JPH04358073A (ja) | 1991-06-04 | 1991-06-04 | 酸化タンタル薄膜の形成装置および形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13273391A JPH04358073A (ja) | 1991-06-04 | 1991-06-04 | 酸化タンタル薄膜の形成装置および形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04358073A true JPH04358073A (ja) | 1992-12-11 |
Family
ID=15088326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13273391A Pending JPH04358073A (ja) | 1991-06-04 | 1991-06-04 | 酸化タンタル薄膜の形成装置および形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04358073A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07335565A (ja) * | 1994-06-13 | 1995-12-22 | Sony Corp | 高誘電体薄膜の形成方法 |
-
1991
- 1991-06-04 JP JP13273391A patent/JPH04358073A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07335565A (ja) * | 1994-06-13 | 1995-12-22 | Sony Corp | 高誘電体薄膜の形成方法 |
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