JPH05221644A - 酸化タンタル薄膜の製造方法 - Google Patents
酸化タンタル薄膜の製造方法Info
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- JPH05221644A JPH05221644A JP2648092A JP2648092A JPH05221644A JP H05221644 A JPH05221644 A JP H05221644A JP 2648092 A JP2648092 A JP 2648092A JP 2648092 A JP2648092 A JP 2648092A JP H05221644 A JPH05221644 A JP H05221644A
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- Japan
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- thin film
- tantalum oxide
- tantalum
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 界面に存在するSiO2 膜の膜厚を薄く制御
でき、誘電率の高い酸化タンタル薄膜の製造方法を提供
する。 【構成】 真空室1内でポリシリコン基板5の表面を水
素13、アルゴンガス18のプラズマによって処理し、
基板5表面の自然酸化膜を除去する。アンプル3内のT
a(OC2 H5 )5 はAr不活性ガス4によってバブリ
ングされ真空室1に導入され、熱分解反応して基板5上
に低酸化の酸化タンタル薄膜として堆積させた後、O2
ガス12を導入し、電極15、16の間に電界を印可し
てプラズマ分解されたO2 がこの薄膜に照射され酸化が
促進される。
でき、誘電率の高い酸化タンタル薄膜の製造方法を提供
する。 【構成】 真空室1内でポリシリコン基板5の表面を水
素13、アルゴンガス18のプラズマによって処理し、
基板5表面の自然酸化膜を除去する。アンプル3内のT
a(OC2 H5 )5 はAr不活性ガス4によってバブリ
ングされ真空室1に導入され、熱分解反応して基板5上
に低酸化の酸化タンタル薄膜として堆積させた後、O2
ガス12を導入し、電極15、16の間に電界を印可し
てプラズマ分解されたO2 がこの薄膜に照射され酸化が
促進される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はDRAM(ダイナミック
ランダムアクセスメモリー)やキャパシタ等の容量性絶
縁膜などとして有用な酸化タンタル薄膜の製造方法に関
する。
ランダムアクセスメモリー)やキャパシタ等の容量性絶
縁膜などとして有用な酸化タンタル薄膜の製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】近年、原料ガスを真空室内で加熱分解反
応させて基板上に薄膜を形成するCVD法(化学気相成
長法)は半導体や誘電体等の薄膜形成の有用な手段とし
て注目されており、容量性絶縁膜などとして有用な酸化
タンタル薄膜の形成方法においてもCVD装置をもちい
て化学気相成長法により薄膜を製造することが試みられ
ている。この場合には通常加熱し得る真空室を有するい
わゆる熱CVD装置が用いられている。
応させて基板上に薄膜を形成するCVD法(化学気相成
長法)は半導体や誘電体等の薄膜形成の有用な手段とし
て注目されており、容量性絶縁膜などとして有用な酸化
タンタル薄膜の形成方法においてもCVD装置をもちい
て化学気相成長法により薄膜を製造することが試みられ
ている。この場合には通常加熱し得る真空室を有するい
わゆる熱CVD装置が用いられている。
【0003】以下、図面を参照しながら従来の酸化タン
タル薄膜の製造方法について説明する。図2は従来のC
VD法による酸化タンタル薄膜形成法に用いられている
酸化タンタル薄膜製造装置(CVD装置)の構成を示す
概略図である。
タル薄膜の製造方法について説明する。図2は従来のC
VD法による酸化タンタル薄膜形成法に用いられている
酸化タンタル薄膜製造装置(CVD装置)の構成を示す
概略図である。
【0004】従来、CVD装置による酸化タンタル薄膜
の製造は、原料として液体のTa(OC2 H5 )5 等で
代表される液体有機タンタル化合物と酸素ガス等を用い
て形成されてきた。
の製造は、原料として液体のTa(OC2 H5 )5 等で
代表される液体有機タンタル化合物と酸素ガス等を用い
て形成されてきた。
【0005】図2において、真空室31は真空排気装置
32によって通常0.5〜10Torr程度の真空に排気さ
れる。アンプル36内のタンタル原料であるTa(OC
2 H 5 )5 はヒータ37によって130℃に温度制御さ
れ、通常通常100〜1000sccmに流量制御され
たHe、Ar等の不活性ガス39で、アンプル36内の
Ta(OC2 H5 )5 をバブリングする事によってヒー
タ40で150℃に加熱されたガス導入管41に導入さ
れ、真空室31内にタンタル原料を導入し、流量制御装
置42で100〜1000sccmに流量制御された酸
素ガス43も同時に真空室31内に導入される。
32によって通常0.5〜10Torr程度の真空に排気さ
れる。アンプル36内のタンタル原料であるTa(OC
2 H 5 )5 はヒータ37によって130℃に温度制御さ
れ、通常通常100〜1000sccmに流量制御され
たHe、Ar等の不活性ガス39で、アンプル36内の
Ta(OC2 H5 )5 をバブリングする事によってヒー
タ40で150℃に加熱されたガス導入管41に導入さ
れ、真空室31内にタンタル原料を導入し、流量制御装
置42で100〜1000sccmに流量制御された酸
素ガス43も同時に真空室31内に導入される。
【0006】真空室31内に導入されたこれらの原料ガ
スは熱分解反応して、ヒータ34によって約450℃に
加熱されている基板33上に酸化タンタル薄膜が堆積さ
れる。堆積された、酸化タンタル薄膜は、通常O2 また
はO3 中で450から800℃の温度で熱処理される。
スは熱分解反応して、ヒータ34によって約450℃に
加熱されている基板33上に酸化タンタル薄膜が堆積さ
れる。堆積された、酸化タンタル薄膜は、通常O2 また
はO3 中で450から800℃の温度で熱処理される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な方法では酸化タンタル薄膜の堆積中または熱処理中に
基板であるポリシリコンが酸化され界面に存在するSi
O2 層の膜厚が厚くなってしまう。これは、真空室31
内にO2 ガスが導入された直後、このO2 ガスによって
ポリシリコンなどの基板が酸化されること、堆積中の酸
化タンタル薄膜中を酸素ガスが拡散してきてポリシリコ
ンなどの基板が酸化されること、あるいは、生成した酸
化タンタルの構成成分である酸素がポリシリコンなどの
基板と反応し結合することなどによるものと推定され
る。
な方法では酸化タンタル薄膜の堆積中または熱処理中に
基板であるポリシリコンが酸化され界面に存在するSi
O2 層の膜厚が厚くなってしまう。これは、真空室31
内にO2 ガスが導入された直後、このO2 ガスによって
ポリシリコンなどの基板が酸化されること、堆積中の酸
化タンタル薄膜中を酸素ガスが拡散してきてポリシリコ
ンなどの基板が酸化されること、あるいは、生成した酸
化タンタルの構成成分である酸素がポリシリコンなどの
基板と反応し結合することなどによるものと推定され
る。
【0008】そのためSiO2 層と酸化タル薄膜による
2層構造に於てSiO2 の割合が増加し誘電率が低下す
る問題点があった。本発明は、界面に存在するSiO2
層の膜厚を制御し、誘電率の優れた容量の大きいキャパ
シタを形成し得る酸化タンタル薄膜の製造方法を提供す
ることを目的とする。
2層構造に於てSiO2 の割合が増加し誘電率が低下す
る問題点があった。本発明は、界面に存在するSiO2
層の膜厚を制御し、誘電率の優れた容量の大きいキャパ
シタを形成し得る酸化タンタル薄膜の製造方法を提供す
ることを目的とする。
【0009】
【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製造方法は、原料ガスとし
て有機タンタル化合物、または、無機タンタル化合物を
用いて真空室内で熱分解反応させる化学気相成長法によ
る酸化タンタル薄膜の製造方法に於て、前記真空室内に
原料ガスとして前記有機タンタル化合物、または、無機
タンタル化合物と、不活性ガスを導入し、熱分解反応さ
せることによって、タンタル薄膜または低酸化の酸化タ
ンタル薄膜を形成したのち、プラズマ分解したO2 また
はプラズマ分解したO3 を照射する事を特徴とするもの
である。
本発明の酸化タンタル薄膜の製造方法は、原料ガスとし
て有機タンタル化合物、または、無機タンタル化合物を
用いて真空室内で熱分解反応させる化学気相成長法によ
る酸化タンタル薄膜の製造方法に於て、前記真空室内に
原料ガスとして前記有機タンタル化合物、または、無機
タンタル化合物と、不活性ガスを導入し、熱分解反応さ
せることによって、タンタル薄膜または低酸化の酸化タ
ンタル薄膜を形成したのち、プラズマ分解したO2 また
はプラズマ分解したO3 を照射する事を特徴とするもの
である。
【0010】
【作用】本発明の酸化タンタル薄膜の製造方法は、原料
ガスとして有機タンタル化合物、または、無機タンタル
化合物を用いて真空室内で熱分解反応させる化学気相成
長法による酸化タンタル薄膜の製造方法に於て、前記真
空室内に原料ガスとして前記有機タンタル化合物、また
は、無機タンタル化合物と、不活性ガスを導入し、熱分
解反応させることによって、タンタル薄膜または低酸化
の酸化タンタル薄膜を形成したのち、プラズマ分解した
O2 またはプラズマ分解したO3 を照射するので、タン
タル薄膜または低酸化の酸化タンタル薄膜成膜中にポリ
シリコン等の基板が酸化されることがないために、タン
タル薄膜または低酸化の酸化タンタル薄膜堆積中に界面
にSiO2 がほとんど形成されることがない。そのため
容量の大きいキャパシタを形成し得る誘電率の優れた酸
化タンタル薄膜を形成することができる。
ガスとして有機タンタル化合物、または、無機タンタル
化合物を用いて真空室内で熱分解反応させる化学気相成
長法による酸化タンタル薄膜の製造方法に於て、前記真
空室内に原料ガスとして前記有機タンタル化合物、また
は、無機タンタル化合物と、不活性ガスを導入し、熱分
解反応させることによって、タンタル薄膜または低酸化
の酸化タンタル薄膜を形成したのち、プラズマ分解した
O2 またはプラズマ分解したO3 を照射するので、タン
タル薄膜または低酸化の酸化タンタル薄膜成膜中にポリ
シリコン等の基板が酸化されることがないために、タン
タル薄膜または低酸化の酸化タンタル薄膜堆積中に界面
にSiO2 がほとんど形成されることがない。そのため
容量の大きいキャパシタを形成し得る誘電率の優れた酸
化タンタル薄膜を形成することができる。
【0011】また、タンタル薄膜または低酸化の酸化タ
ンタル薄膜を形成したのち、プラズマ分解したO2 また
はプラズマ分解したO3 を照射するので、このプラズマ
分解したO2 またはプラズマ分解したO3 を照射するこ
とによる酸化反応の温度や時間を制御することによっ
て、界面のSiO2 層の膜厚を制御することも出来る。
ンタル薄膜を形成したのち、プラズマ分解したO2 また
はプラズマ分解したO3 を照射するので、このプラズマ
分解したO2 またはプラズマ分解したO3 を照射するこ
とによる酸化反応の温度や時間を制御することによっ
て、界面のSiO2 層の膜厚を制御することも出来る。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を用いて更に本発明を
具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例の記載の
みに限定されるものではない。
具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例の記載の
みに限定されるものではない。
【0013】図1は本発明の実施例で使用した酸化タン
タル薄膜形成装置の概略図である。1は真空室であり、
真空排気装置2によって真空に排気される。5は真空室
内に設置された基板であり本実施例ではポリシリコンを
用いた。基板5はヒータ6によって約450℃に加熱さ
れている。基板5表面には自然酸化膜が堆積しているた
め流量制御装置14によって流量制御されたH2 (本実
施例では約100sccm)13と流量制御装置17に
よって流量制御されたArガス(本実施例では約300
sccm)18を真空室1内に導入し、圧力を約1To
rr程度に調整し電極15、16の間にプラズマを発生
させ、ポリシリコン上の自然酸化膜を除去する。
タル薄膜形成装置の概略図である。1は真空室であり、
真空排気装置2によって真空に排気される。5は真空室
内に設置された基板であり本実施例ではポリシリコンを
用いた。基板5はヒータ6によって約450℃に加熱さ
れている。基板5表面には自然酸化膜が堆積しているた
め流量制御装置14によって流量制御されたH2 (本実
施例では約100sccm)13と流量制御装置17に
よって流量制御されたArガス(本実施例では約300
sccm)18を真空室1内に導入し、圧力を約1To
rr程度に調整し電極15、16の間にプラズマを発生
させ、ポリシリコン上の自然酸化膜を除去する。
【0014】アンプル3内の有機タンタル化合物である
Ta(OC2 H5 )5 は高温槽7によって120℃に温
度制御され、流量制御装置8によって流量制御されたH
e、Ar等の不活性ガス4(本実施例ではArを用い
た)によってバブリングされヒータ9によって約150
℃に加熱されたガス導入管10を通って真空室1に導入
される。真空室1に導入された原料ガスは熱分解反応し
て基板5上に低酸化の酸化タンタル薄膜が堆積される。
Ta(OC2 H5 )5 は高温槽7によって120℃に温
度制御され、流量制御装置8によって流量制御されたH
e、Ar等の不活性ガス4(本実施例ではArを用い
た)によってバブリングされヒータ9によって約150
℃に加熱されたガス導入管10を通って真空室1に導入
される。真空室1に導入された原料ガスは熱分解反応し
て基板5上に低酸化の酸化タンタル薄膜が堆積される。
【0015】堆積された低酸化の酸化タンタル薄膜は真
空室1内に保持される。真空室1内に流量制御装置11
によって流量制御された酸素含有ガス12を導入(本実
施例ではO2 を500sccm導入した)し、電極1
5、16の間に電界を印可しガスをプラズマ分解する。
それによって前記低酸化の酸化タンタル薄膜にプラズマ
分解したO2 が照射され酸化が促進される。
空室1内に保持される。真空室1内に流量制御装置11
によって流量制御された酸素含有ガス12を導入(本実
施例ではO2 を500sccm導入した)し、電極1
5、16の間に電界を印可しガスをプラズマ分解する。
それによって前記低酸化の酸化タンタル薄膜にプラズマ
分解したO2 が照射され酸化が促進される。
【0016】表2は従来例によって形成した酸化タンタ
ル薄膜と本実施例の方法および本実施例の方法に準ずる
がプラズマ分解したO2 照射をしなかった場合などの方
法で形成した酸化タンタル薄膜の誘電率を示したもので
ある。
ル薄膜と本実施例の方法および本実施例の方法に準ずる
がプラズマ分解したO2 照射をしなかった場合などの方
法で形成した酸化タンタル薄膜の誘電率を示したもので
ある。
【0017】表2中Aはプラズマ分解したO2 照射をし
なかった場合、BはO2 プラズマを5分間照射した場合
(基板温度450℃)の誘電率を示したものである。い
ずれの試料もプラズマ分解したO2 照射未処理の状態で
100オングストローム酸化タンタル薄膜または低酸化
タンタル薄膜を堆積した。成膜条件は表1に示した。A
の場合の実施例に準じた方法(但し、プラズマ分解した
O2 照射をしなかった場合で*を付してある。)による
ものは従来例によるものより誘電率が高く、B処理を行
うことによって薄膜の酸化が促進されるためにさらに誘
電率が高くなることがわかる。
なかった場合、BはO2 プラズマを5分間照射した場合
(基板温度450℃)の誘電率を示したものである。い
ずれの試料もプラズマ分解したO2 照射未処理の状態で
100オングストローム酸化タンタル薄膜または低酸化
タンタル薄膜を堆積した。成膜条件は表1に示した。A
の場合の実施例に準じた方法(但し、プラズマ分解した
O2 照射をしなかった場合で*を付してある。)による
ものは従来例によるものより誘電率が高く、B処理を行
うことによって薄膜の酸化が促進されるためにさらに誘
電率が高くなることがわかる。
【0018】
【表1】
【0019】
【表2】
【0020】なお、本発明に於て、有機タンタル化合物
の例としてはTa(OC2 H5 )5の他に、例えばTa
(OCH3 )5 、Ta(OC3 H7 )5 、Ta(OC4
H9)5 、(C5 H5 )2 TaH3 、Ta(N(C
H3 )2 )5 等が挙げられる。無機タンタル化合物とし
ては、例えばTaCl5 、TaF5 等が挙げられる。
の例としてはTa(OC2 H5 )5の他に、例えばTa
(OCH3 )5 、Ta(OC3 H7 )5 、Ta(OC4
H9)5 、(C5 H5 )2 TaH3 、Ta(N(C
H3 )2 )5 等が挙げられる。無機タンタル化合物とし
ては、例えばTaCl5 、TaF5 等が挙げられる。
【0021】真空室内の圧力としては通常0.5〜10
Torr程度の範囲が一般的で、また不活性ガスとして
は特に限定するものではないが、通常ArやHeが用い
られ、N2 も用いることができる。また酸素含有ガスと
してO3 を用いる場合は、通常O2 をオゾナイザー(オ
ゾン化装置)によって容易にO3 とすることができる。
Torr程度の範囲が一般的で、また不活性ガスとして
は特に限定するものではないが、通常ArやHeが用い
られ、N2 も用いることができる。また酸素含有ガスと
してO3 を用いる場合は、通常O2 をオゾナイザー(オ
ゾン化装置)によって容易にO3 とすることができる。
【0022】また、これらの不活性ガスや酸素含有ガス
の流量については特に限定するものではないが50〜1
000sccm程度の範囲が好適である。
の流量については特に限定するものではないが50〜1
000sccm程度の範囲が好適である。
【0023】
【発明の効果】本発明は基板であるポリシリコンと酸化
タンタル薄膜の界面のSiO2 を非常に薄いものとする
ことができ、誘電率の高い酸化タンタル薄膜の製造方法
を提供することができる。
タンタル薄膜の界面のSiO2 を非常に薄いものとする
ことができ、誘電率の高い酸化タンタル薄膜の製造方法
を提供することができる。
【図1】 本発明の一実施例における酸化タンタル薄膜
形成装置の概略図である。
形成装置の概略図である。
【図2】 従来例における酸化タンタル薄膜形成装置の
概略図である。
概略図である。
1 真空室 2 真空排気装置 3 アンプル 4 不活性ガス 5 基板 6 ヒータ 7 高温槽 8 流量制御装置 9 ヒータ 10 ガス導入管 11 流量制御装置 12 酸素含有ガス 13 水素ガス 14 流量制御装置 15 電極 16 電極 17 流量制御装置 18 アルゴンガス 31 真空室 32 真空排気装置 33 基板 34 ヒータ 36 アンプル 37 ヒータ 38 流量制御装置 39 不活性ガス 40 ヒータ 41 ガス導入管 42 流量制御装置 43 酸素ガス
フロントページの続き (72)発明者 平尾 孝 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (1)
- 【請求項1】 原料ガスとして有機タンタル化合物、ま
たは、無機タンタル化合物を用いて真空室内で熱分解反
応させる化学気相成長法による酸化タンタル薄膜の製造
方法に於て、前記真空室内に原料ガスとして前記有機タ
ンタル化合物、または、無機タンタル化合物と、不活性
ガスを導入し、熱分解反応させることによって、タンタ
ル薄膜または低酸化の酸化タンタル薄膜を形成したの
ち、プラズマ分解したO2 またはプラズマ分解したO3
を照射する事を特徴とする酸化タンタル薄膜の製造方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2648092A JPH05221644A (ja) | 1992-02-13 | 1992-02-13 | 酸化タンタル薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2648092A JPH05221644A (ja) | 1992-02-13 | 1992-02-13 | 酸化タンタル薄膜の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05221644A true JPH05221644A (ja) | 1993-08-31 |
Family
ID=12194668
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2648092A Pending JPH05221644A (ja) | 1992-02-13 | 1992-02-13 | 酸化タンタル薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05221644A (ja) |
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-
1992
- 1992-02-13 JP JP2648092A patent/JPH05221644A/ja active Pending
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