JPH0987090A - 気相成長方法および気相成長装置 - Google Patents
気相成長方法および気相成長装置Info
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- JPH0987090A JPH0987090A JP7246544A JP24654495A JPH0987090A JP H0987090 A JPH0987090 A JP H0987090A JP 7246544 A JP7246544 A JP 7246544A JP 24654495 A JP24654495 A JP 24654495A JP H0987090 A JPH0987090 A JP H0987090A
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45563—Gas nozzles
- C23C16/45572—Cooled nozzles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 原料ガスの気相反応または凝縮を防ぎ、組成
制御性、段差被覆性に優れた誘電体薄膜の成長を可能と
する。 【解決手段】 反応炉体内に原料ガス導入口を通して導
入された原料ガスが、回転軸を中心として回転する基板
上に供給される構造において、基板直上に小孔群３２を
有する整流板３１を設置し、この整流板３１の温度を、
整流板３１内に設置したヒータ３４または冷却用配管３
３、基板加熱ヒータからの輻射等を利用することによ
り、原料ガスの昇華温度以上基板温度以下の範囲に制御
する。
制御性、段差被覆性に優れた誘電体薄膜の成長を可能と
する。 【解決手段】 反応炉体内に原料ガス導入口を通して導
入された原料ガスが、回転軸を中心として回転する基板
上に供給される構造において、基板直上に小孔群３２を
有する整流板３１を設置し、この整流板３１の温度を、
整流板３１内に設置したヒータ３４または冷却用配管３
３、基板加熱ヒータからの輻射等を利用することによ
り、原料ガスの昇華温度以上基板温度以下の範囲に制御
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、気相成長方法及び
装置に係わり、特に高誘電体薄膜等を用いた半導体装置
の製造に用いられる気相成長方法及び装置に関する。
装置に係わり、特に高誘電体薄膜等を用いた半導体装置
の製造に用いられる気相成長方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置は高集積化、高速化にともな
い構造は微細化、３次元化し、使用される薄膜原料の元
素は多元化する傾向にある。そのため薄膜の製造方法と
しては、組成制御性、段差被膜性に優れた気相成長法を
用いる必要が生じている。気相成長法は成膜に必要とさ
れる元素を含む化合物を気化させ、加熱された基板によ
り熱分解および原料間での反応が起き希望とする薄膜が
基板上に堆積する方法である。一般に、使用される有機
金属原料の使用温度は−２０℃以上２３０℃以下であ
り、成膜温度は室温以上１３００℃以下である。一方、
Ｇｂｉｔ級ＤＲＡＭの製造等の例に見られるように、半
導体装置の製造に使用される基板は生産コストの観点か
ら大型化する傾向にある。このような大型基板上に均一
な薄膜を成膜する手段として、従来の気相成長法に加
え、基板を高速で回転（１００ｒｐｍ以上）しながら成
膜する高速回転気相成長（ＣＶＤ）法が提案されてい
る。この方法は、反応炉内にガス導入口を通して導入さ
れた原料ガスが流れを均一化する整流板を通過して、回
転する加熱された基板上に供給され、基板表面上で原料
ガスが反応し、薄膜が均一性良く堆積される方法であ
る。堆積した膜の組成や段差皮膜性等の特性は原料化合
物濃度や原料間の反応性によって決まっている。したが
って使用される気相成長装置の配管は、原料容器下流か
ら基板の間で原料化合物の凝縮、分解等が発生しないよ
うに、温度制御される必要がある。従って高速回転ＣＶ
Ｄ法を利用する場合には、原料ガスは必ず整流板に接す
ることになるためこの部分での原料の凝縮、分解が起き
るという問題があった。
い構造は微細化、３次元化し、使用される薄膜原料の元
素は多元化する傾向にある。そのため薄膜の製造方法と
しては、組成制御性、段差被膜性に優れた気相成長法を
用いる必要が生じている。気相成長法は成膜に必要とさ
れる元素を含む化合物を気化させ、加熱された基板によ
り熱分解および原料間での反応が起き希望とする薄膜が
基板上に堆積する方法である。一般に、使用される有機
金属原料の使用温度は−２０℃以上２３０℃以下であ
り、成膜温度は室温以上１３００℃以下である。一方、
Ｇｂｉｔ級ＤＲＡＭの製造等の例に見られるように、半
導体装置の製造に使用される基板は生産コストの観点か
ら大型化する傾向にある。このような大型基板上に均一
な薄膜を成膜する手段として、従来の気相成長法に加
え、基板を高速で回転（１００ｒｐｍ以上）しながら成
膜する高速回転気相成長（ＣＶＤ）法が提案されてい
る。この方法は、反応炉内にガス導入口を通して導入さ
れた原料ガスが流れを均一化する整流板を通過して、回
転する加熱された基板上に供給され、基板表面上で原料
ガスが反応し、薄膜が均一性良く堆積される方法であ
る。堆積した膜の組成や段差皮膜性等の特性は原料化合
物濃度や原料間の反応性によって決まっている。したが
って使用される気相成長装置の配管は、原料容器下流か
ら基板の間で原料化合物の凝縮、分解等が発生しないよ
うに、温度制御される必要がある。従って高速回転ＣＶ
Ｄ法を利用する場合には、原料ガスは必ず整流板に接す
ることになるためこの部分での原料の凝縮、分解が起き
るという問題があった。
【０００３】特に大容量半導体装置への利用が期待され
ている誘電率の高い絶縁膜である（Ｂａ1-x Ｓｒx ）Ｔ
ｉＯ3 （ＢＳＴＯ）は蒸気圧の高い化合物をもたないア
ルカリ土類金属である、Ｂａ、Ｓｒ等を構成元素にもつ
ため、例えば、Ｂａ（ＤＰＭ）2 、Ｓｒ（ＤＰＭ）2
（ＤＰＭはジピバロイルメタナート）を原料として利用
する場合には、それぞれ２２０℃、２１５℃以上の温度
が原料の昇華には必要であった。したがって、基板上流
側で原料ガスが通過する部分に温度が低い部分（２００
℃以下）がある場合には有機金属原料が凝縮を起こし、
また温度の高い部分（７００℃以上）がある場合には分
解または原料間での反応が起きるという問題を生じ、段
差被膜性が悪化したり、組成制御が困難になったりする
という問題があった。
ている誘電率の高い絶縁膜である（Ｂａ1-x Ｓｒx ）Ｔ
ｉＯ3 （ＢＳＴＯ）は蒸気圧の高い化合物をもたないア
ルカリ土類金属である、Ｂａ、Ｓｒ等を構成元素にもつ
ため、例えば、Ｂａ（ＤＰＭ）2 、Ｓｒ（ＤＰＭ）2
（ＤＰＭはジピバロイルメタナート）を原料として利用
する場合には、それぞれ２２０℃、２１５℃以上の温度
が原料の昇華には必要であった。したがって、基板上流
側で原料ガスが通過する部分に温度が低い部分（２００
℃以下）がある場合には有機金属原料が凝縮を起こし、
また温度の高い部分（７００℃以上）がある場合には分
解または原料間での反応が起きるという問題を生じ、段
差被膜性が悪化したり、組成制御が困難になったりする
という問題があった。
【０００４】さらに、上記のような問題を気相成長装置
が有しているため、誘電率の高い薄膜を大面積で均一に
成膜することができず、大容量半導体記憶装置を作製す
ることが困難であるという問題があった。
が有しているため、誘電率の高い薄膜を大面積で均一に
成膜することができず、大容量半導体記憶装置を作製す
ることが困難であるという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情を
考慮してなされたもので、原料ガスの反応、凝縮を起こ
さず、組成制御性、段差被膜性に優れ、特に、高誘電率
薄膜を一部に有する大容量半導体装置を製造することも
可能な気相成長方法及び装置を提供することにある。
考慮してなされたもので、原料ガスの反応、凝縮を起こ
さず、組成制御性、段差被膜性に優れ、特に、高誘電率
薄膜を一部に有する大容量半導体装置を製造することも
可能な気相成長方法及び装置を提供することにある。
【０００６】
（概要）上記した問題を解決すべく本発明は反応炉体内
に原料ガス導入口及び小孔群を有する整流板を通して原
料ガスを導入し、該ガスを前記基板上に該基板を回転さ
せながら供給する方法であって、前記整流板の温度を制
御して前記基板上に膜を形成することを特徴とする気相
成長方法を提供する。
に原料ガス導入口及び小孔群を有する整流板を通して原
料ガスを導入し、該ガスを前記基板上に該基板を回転さ
せながら供給する方法であって、前記整流板の温度を制
御して前記基板上に膜を形成することを特徴とする気相
成長方法を提供する。
【０００７】また、本発明は、基板が収容される反応炉
体と、この反応炉体内に原料ガスを導入する原料ガス導
入口と、前記基板に対向して設置され、前記原料ガス導
入口を通して導入された原料ガスを前記基板上に供給す
る小孔群を有する整流板と、この整流板の温度を制御す
る温度制御機構と、前記基板を回転する回転機構を備え
たことを特徴とする気相成長装置を提供する。
体と、この反応炉体内に原料ガスを導入する原料ガス導
入口と、前記基板に対向して設置され、前記原料ガス導
入口を通して導入された原料ガスを前記基板上に供給す
る小孔群を有する整流板と、この整流板の温度を制御す
る温度制御機構と、前記基板を回転する回転機構を備え
たことを特徴とする気相成長装置を提供する。
【０００８】また、本発明の好ましい実施態様は以下の
通りである。 （１）基板の回転数を１００ｒｐｍ以上とすること。
（２）前記整流板の温度を−２０℃以上１３００℃以下
に制御すること。（３）前記整流板の温度を２００℃以
上８００℃以下に制御すること。（４）（Ｂａ1-x Ｓｒ
x ）ＴｉＯ3 膜（０≦ｘ≦１）を成膜すること。（５）
原料ガスとして、アルカリ土類元素を含む化合物を１つ
若しくは２つ以上使用すること。 （作用）本発明によれば、整流板上での有機金属原料ガ
スの凝縮、分解を起こすことなく基板に反応ガスを供給
することが可能な気相成長方法及び装置を得ることがで
きる。
通りである。 （１）基板の回転数を１００ｒｐｍ以上とすること。
（２）前記整流板の温度を−２０℃以上１３００℃以下
に制御すること。（３）前記整流板の温度を２００℃以
上８００℃以下に制御すること。（４）（Ｂａ1-x Ｓｒ
x ）ＴｉＯ3 膜（０≦ｘ≦１）を成膜すること。（５）
原料ガスとして、アルカリ土類元素を含む化合物を１つ
若しくは２つ以上使用すること。 （作用）本発明によれば、整流板上での有機金属原料ガ
スの凝縮、分解を起こすことなく基板に反応ガスを供給
することが可能な気相成長方法及び装置を得ることがで
きる。
【０００９】さらに、前記気相成長装置を用いることに
より半導体記装置の製造が可能となる。上述のように気
相成長法に使用される原料化合物は昇華温度以下では凝
縮し、また分解温度以上では、反応をおこしてしまう
が、整流板の温度を制御することによりこれらの現象を
避けることができる。
より半導体記装置の製造が可能となる。上述のように気
相成長法に使用される原料化合物は昇華温度以下では凝
縮し、また分解温度以上では、反応をおこしてしまう
が、整流板の温度を制御することによりこれらの現象を
避けることができる。
【００１０】また気相成長法で利用される有機金属は昇
華温度が−２０℃以上であり、１３００℃以上では原料
間で反応を起こしてしまうが、整流板の温度をこの範囲
内のいずれかの温度に適宜、制御する事によりこれらの
現象を避けることができる。
華温度が−２０℃以上であり、１３００℃以上では原料
間で反応を起こしてしまうが、整流板の温度をこの範囲
内のいずれかの温度に適宜、制御する事によりこれらの
現象を避けることができる。
【００１１】特に、Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ等のアルカリ土類
元素の原料である有機金属は蒸気圧が低く昇華温度は１
８０℃以上と高く、分解反応温度は７００℃と低いとい
う特性を持つため、反応炉内での接ガス部となる整流板
の温度が低すぎる場合には原料ガスが凝縮し、高すぎる
場合には分解するという問題を生じ、金属組成の制御
性、段差被膜性が悪くキャパシタ用の高誘電率膜を成膜
することが困難であったが、整流板の温度を制御するこ
とにより、原料ガスの分解、凝縮を抑えることが可能と
なる。その結果、原料ガス反応を基板表面付近に限定す
ることが可能となる。また基板付近での原料ガス濃度も
供給されたキャリアガス中の原料ガス濃度に比例するよ
うになり段差被覆性の向上、組成制御性の向上をはかる
ことが可能となる。また、整流板への付着物が無くなる
ことから気相中でのダスト発生を避けることが可能とな
るため高品質な誘電体薄膜を得ることができる。
元素の原料である有機金属は蒸気圧が低く昇華温度は１
８０℃以上と高く、分解反応温度は７００℃と低いとい
う特性を持つため、反応炉内での接ガス部となる整流板
の温度が低すぎる場合には原料ガスが凝縮し、高すぎる
場合には分解するという問題を生じ、金属組成の制御
性、段差被膜性が悪くキャパシタ用の高誘電率膜を成膜
することが困難であったが、整流板の温度を制御するこ
とにより、原料ガスの分解、凝縮を抑えることが可能と
なる。その結果、原料ガス反応を基板表面付近に限定す
ることが可能となる。また基板付近での原料ガス濃度も
供給されたキャリアガス中の原料ガス濃度に比例するよ
うになり段差被覆性の向上、組成制御性の向上をはかる
ことが可能となる。また、整流板への付着物が無くなる
ことから気相中でのダスト発生を避けることが可能とな
るため高品質な誘電体薄膜を得ることができる。
【００１２】さらに、本発明による気相成長装置を利用
することにより、高誘電率薄膜を半導体装置の少なくと
も１部に使用することが可能となるため、大容量の半導
体記憶装置の製造が可能となる。
することにより、高誘電率薄膜を半導体装置の少なくと
も１部に使用することが可能となるため、大容量の半導
体記憶装置の製造が可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を以下に示す。
図１は気相成長装置の構成を示す概略図である。成長装
置は反応炉体１１、ガス導入口１２、回転軸１３とこれ
を中心に回転する基板載置台１５、この上に載置された
基板１４、基板加熱ヒータ１５ａ、基板直上に設置され
た整流板１６、及び整流板の温度をモニタする熱電対１
７からなる。
図１は気相成長装置の構成を示す概略図である。成長装
置は反応炉体１１、ガス導入口１２、回転軸１３とこれ
を中心に回転する基板載置台１５、この上に載置された
基板１４、基板加熱ヒータ１５ａ、基板直上に設置され
た整流板１６、及び整流板の温度をモニタする熱電対１
７からなる。
【００１４】図２に整流板の構成の一例を示す。整流板
２１は厚さ３ｍｍ直径２７０ｍｍの円板状で、直径約３
ｍｍの小孔２２が面に垂直に１０ｍｍ間隔で複数個空い
ている。この円板上のガス導入口１２側の面上で、小孔
群を避ける位置に直径３ｍｍ冷却用の配管２３が設置さ
れている。また冷却用の配管に並行して直径１．６ｍｍ
の加熱用ヒータ２４も並んで設置されている。冷却用の
配管を流れる窒素流量と加熱ヒータの電力は、外部より
整流板上に設置された熱電対の温度が一定になるように
制御されている。
２１は厚さ３ｍｍ直径２７０ｍｍの円板状で、直径約３
ｍｍの小孔２２が面に垂直に１０ｍｍ間隔で複数個空い
ている。この円板上のガス導入口１２側の面上で、小孔
群を避ける位置に直径３ｍｍ冷却用の配管２３が設置さ
れている。また冷却用の配管に並行して直径１．６ｍｍ
の加熱用ヒータ２４も並んで設置されている。冷却用の
配管を流れる窒素流量と加熱ヒータの電力は、外部より
整流板上に設置された熱電対の温度が一定になるように
制御されている。
【００１５】図３には別の整流板の実施形態を示す。こ
の整流板は冷却用配管及び加熱用ヒータが整流板内部に
配置された構造をしている。詳細を以下に説明する。整
流板３１は厚さ５ｍｍ、直径２７０ｍｍの２枚の円板状
で、直径３ｍｍの小孔群３２がそれぞれの板の同じ位置
に１０ｍｍ間隔で空いている。この板の小孔群を避ける
位置に冷却用の配管３３および加熱用のヒータ３４が並
んで入る溝が掘ってあり、この溝に直径３ｍｍの冷却用
の配管および直径１．６ｍｍの加熱用ヒータを埋め込ん
だ上で２枚の板を溶接することにより作製されている。
これらの冷却用の配管、加熱用のヒータは真空を保った
状態で反応炉体の外部に取り出され、制御装置により冷
却用の窒素ガスまたは水の流量および加熱ヒータの電気
出力を制御することにより整流板の温度を制御してい
る。
の整流板は冷却用配管及び加熱用ヒータが整流板内部に
配置された構造をしている。詳細を以下に説明する。整
流板３１は厚さ５ｍｍ、直径２７０ｍｍの２枚の円板状
で、直径３ｍｍの小孔群３２がそれぞれの板の同じ位置
に１０ｍｍ間隔で空いている。この板の小孔群を避ける
位置に冷却用の配管３３および加熱用のヒータ３４が並
んで入る溝が掘ってあり、この溝に直径３ｍｍの冷却用
の配管および直径１．６ｍｍの加熱用ヒータを埋め込ん
だ上で２枚の板を溶接することにより作製されている。
これらの冷却用の配管、加熱用のヒータは真空を保った
状態で反応炉体の外部に取り出され、制御装置により冷
却用の窒素ガスまたは水の流量および加熱ヒータの電気
出力を制御することにより整流板の温度を制御してい
る。
【００１６】図４にはさらに別の整流板の実施形態の概
略図を示す。整流板は厚さ２ｍｍ、直径２７０ｍｍの上
下２枚の板４１よりなる。それぞれの板には直径約５ｍ
ｍの小孔群が１５ｍｍ間隔で同じ位置に配列してあり、
それぞれの小孔群は長さ１０ｍｍ、外径５ｍｍ、内径３
ｍｍのパイプでつながれガス流れ部４２を形成し、さら
に２枚の板の外周も内径２７０ｍｍ長さ１０ｍｍのパイ
プ４３により塞がれていることにより整流板内部に空間
を生じている。この空間には冷却媒体である水または窒
素ガスを流すための導入口４４と排出口４５が付き、そ
れらは反応炉体外部に取り出され、整流板内部と反応炉
体内部とは真空遮断された構造になっている。さらに、
加熱用ヒータ４６が空間内部で２枚のそれぞれに溶接さ
れ電流端子が気密性を保った状態で反応炉体外部に取り
出されている。整流板内部を流れる冷却水または窒素ガ
ス流量、またはヒータを流れる電力量を基板からの輻射
熱による加熱状態に応じて制御することにより整流板の
温度を２３０℃〜４００℃の範囲で±５℃の精度で制御
することができる。この整流板の温度制御は基板温度が
４００℃〜６００℃の範囲で変化してもこの精度範囲内
に制御できる。
略図を示す。整流板は厚さ２ｍｍ、直径２７０ｍｍの上
下２枚の板４１よりなる。それぞれの板には直径約５ｍ
ｍの小孔群が１５ｍｍ間隔で同じ位置に配列してあり、
それぞれの小孔群は長さ１０ｍｍ、外径５ｍｍ、内径３
ｍｍのパイプでつながれガス流れ部４２を形成し、さら
に２枚の板の外周も内径２７０ｍｍ長さ１０ｍｍのパイ
プ４３により塞がれていることにより整流板内部に空間
を生じている。この空間には冷却媒体である水または窒
素ガスを流すための導入口４４と排出口４５が付き、そ
れらは反応炉体外部に取り出され、整流板内部と反応炉
体内部とは真空遮断された構造になっている。さらに、
加熱用ヒータ４６が空間内部で２枚のそれぞれに溶接さ
れ電流端子が気密性を保った状態で反応炉体外部に取り
出されている。整流板内部を流れる冷却水または窒素ガ
ス流量、またはヒータを流れる電力量を基板からの輻射
熱による加熱状態に応じて制御することにより整流板の
温度を２３０℃〜４００℃の範囲で±５℃の精度で制御
することができる。この整流板の温度制御は基板温度が
４００℃〜６００℃の範囲で変化してもこの精度範囲内
に制御できる。
【００１７】図５にＳｒＴｉＯ3 （ＳＴＯ）をＰｔ／Ｓ
ｉＯ2 ／Ｓｉ上に堆積した試料の膜厚分布の基板回転数
依存性を示す。ＳＴＯの成長は原料にＳｒ（ＤＰＭ）
2 、ＴｉＯ（ＤＰＭ）2 及びＮ2 Ｏを用いキャリアガス
にはＡｒを用いた。Ｓｒ（ＤＰＭ）2 、ＴｉＯ（ＤＰ
Ｍ）2 の容器温度はそれぞれ２２０℃，１１０℃で基板
温度は６００℃で成膜を行った。基板回転数を２０００
ｒｐｍ以上にすると面内の膜厚分布は１％以下に抑えら
れることが可能である。図６に整流板の温度に対するＳ
ｒ／Ｔｉ比を示す。整流板の温度が２００℃以下の場
合、８００℃以上の場合にはＳｒ／Ｔｉの比が小さくな
る。これはＳｒ原料の凝縮または分解反応によるもの
で、整流板の温度を制御することが、ＳＴＯ成膜の組成
制御には重要であることを示している。
ｉＯ2 ／Ｓｉ上に堆積した試料の膜厚分布の基板回転数
依存性を示す。ＳＴＯの成長は原料にＳｒ（ＤＰＭ）
2 、ＴｉＯ（ＤＰＭ）2 及びＮ2 Ｏを用いキャリアガス
にはＡｒを用いた。Ｓｒ（ＤＰＭ）2 、ＴｉＯ（ＤＰ
Ｍ）2 の容器温度はそれぞれ２２０℃，１１０℃で基板
温度は６００℃で成膜を行った。基板回転数を２０００
ｒｐｍ以上にすると面内の膜厚分布は１％以下に抑えら
れることが可能である。図６に整流板の温度に対するＳ
ｒ／Ｔｉ比を示す。整流板の温度が２００℃以下の場
合、８００℃以上の場合にはＳｒ／Ｔｉの比が小さくな
る。これはＳｒ原料の凝縮または分解反応によるもの
で、整流板の温度を制御することが、ＳＴＯ成膜の組成
制御には重要であることを示している。
【００１８】整流板の加熱方法としては上記実施形態の
ほかに、ランプ加熱による方法やＲＦ加熱による方法を
利用した場合にも効果があることが確認されている。さ
らに、冷却媒体としては上記実施例に示したほかに、Ａ
ｒ等の不活性ガス、Ｈ2 等の還元性気体、Ｏ2 等の酸化
性気体、空気などの気体や水、油等の液体を制御温度に
応じて利用することによりさらに効果があることが確認
されている。
ほかに、ランプ加熱による方法やＲＦ加熱による方法を
利用した場合にも効果があることが確認されている。さ
らに、冷却媒体としては上記実施例に示したほかに、Ａ
ｒ等の不活性ガス、Ｈ2 等の還元性気体、Ｏ2 等の酸化
性気体、空気などの気体や水、油等の液体を制御温度に
応じて利用することによりさらに効果があることが確認
されている。
【００１９】次に本発明で実施された気相成長装置を用
いて、データ蓄積用キャパシタ絶縁膜としての高誘電率
膜を成膜、ＤＲＡＭを作製した場合の実施形態を以下に
示す。
いて、データ蓄積用キャパシタ絶縁膜としての高誘電率
膜を成膜、ＤＲＡＭを作製した場合の実施形態を以下に
示す。
【００２０】図７に実施したＤＲＡＭの構造の断面図を
示す。まず、（１００）面ｐ型シリコン基板７０１上に
素子分離を行うための熱酸化膜７０２を形成する。その
後、ゲート酸化膜７０３を形成し、続いて多結晶シリコ
ンのゲート電極７０４をゲート酸化膜７０３上に形成す
る。その後、イオン注入法によりソース及びドレイン領
域７０５および７０６を形成する。次に、ＣＶＤ酸化膜
７０７を形成し、コンタクトホールを形成、ビット腺７
０８を形成する。続いてシリコン酸化膜７０９を成膜、
コンタクトホールを形成、コンタクトプラグ電極用タン
グステン７１０を形成、その直上に下部電極用酸化ルテ
ニウム７１１をパターニングする。
示す。まず、（１００）面ｐ型シリコン基板７０１上に
素子分離を行うための熱酸化膜７０２を形成する。その
後、ゲート酸化膜７０３を形成し、続いて多結晶シリコ
ンのゲート電極７０４をゲート酸化膜７０３上に形成す
る。その後、イオン注入法によりソース及びドレイン領
域７０５および７０６を形成する。次に、ＣＶＤ酸化膜
７０７を形成し、コンタクトホールを形成、ビット腺７
０８を形成する。続いてシリコン酸化膜７０９を成膜、
コンタクトホールを形成、コンタクトプラグ電極用タン
グステン７１０を形成、その直上に下部電極用酸化ルテ
ニウム７１１をパターニングする。
【００２１】次に、キャパシタ膜絶縁膜である酸化物高
誘電率誘電体Ｂａ0.5 Ｓｒ0.5 ＴｉＯ3 膜７１２を本発
明の気相成長装置を用いて形成する。Ｂａ0.5 Ｓｒ0.5
ＴｉＯ3 膜７１２の気相成長法の原料には、ビスジピバ
ロイルメタナートバリウム（Ｂａ（ＤＰＭ）2 ）、ビス
ジピバロイルメタナートストロンチウム（Ｓｒ（ＤＰ
Ｍ）2 ）、ビスジピバロイルメタナートチタニウムオキ
サイド（ＴｉＯ（ＤＰＭ）2 ）及び一酸化二窒素（Ｎ2
Ｏ）を用いた。原料の使用温度はそれぞれ２２５℃、２
１５℃、１３０℃で、整流板の温度は２７０℃で、成膜
温度は４３０℃であった。形成した誘電体膜の厚さは２
０ｎｍであった。誘電体膜の成膜後７５０℃、１分ラン
プ加熱を行い誘電体膜を結晶化させた。最後に、蓄積容
量の上部電極となる窒化タングステン膜７１３を全面に
形成後、通常のフォトリソグラフィー法でパターニング
することによる図７に示すようなＭＯＳ型電界効果トラ
ンジスタとキャパシタからなるメモリセルを完成する。
誘電率誘電体Ｂａ0.5 Ｓｒ0.5 ＴｉＯ3 膜７１２を本発
明の気相成長装置を用いて形成する。Ｂａ0.5 Ｓｒ0.5
ＴｉＯ3 膜７１２の気相成長法の原料には、ビスジピバ
ロイルメタナートバリウム（Ｂａ（ＤＰＭ）2 ）、ビス
ジピバロイルメタナートストロンチウム（Ｓｒ（ＤＰ
Ｍ）2 ）、ビスジピバロイルメタナートチタニウムオキ
サイド（ＴｉＯ（ＤＰＭ）2 ）及び一酸化二窒素（Ｎ2
Ｏ）を用いた。原料の使用温度はそれぞれ２２５℃、２
１５℃、１３０℃で、整流板の温度は２７０℃で、成膜
温度は４３０℃であった。形成した誘電体膜の厚さは２
０ｎｍであった。誘電体膜の成膜後７５０℃、１分ラン
プ加熱を行い誘電体膜を結晶化させた。最後に、蓄積容
量の上部電極となる窒化タングステン膜７１３を全面に
形成後、通常のフォトリソグラフィー法でパターニング
することによる図７に示すようなＭＯＳ型電界効果トラ
ンジスタとキャパシタからなるメモリセルを完成する。
【００２２】上記実施例では誘電体膜としてＢａ0.5 Ｓ
ｒ0.5 ＴｉＯ3 を用いたが、組成ｘは０．５に限るもの
ではなく動作電圧、セル面積等の設計により０〜０．８
の範囲で制御して利用される。また、図７に示したスタ
ック構造のキャパシタ以外にも、トレンチ構造や平面構
造を有する半導体記憶装置に本発明を適用した場合にも
効果があることが確認されている。
ｒ0.5 ＴｉＯ3 を用いたが、組成ｘは０．５に限るもの
ではなく動作電圧、セル面積等の設計により０〜０．８
の範囲で制御して利用される。また、図７に示したスタ
ック構造のキャパシタ以外にも、トレンチ構造や平面構
造を有する半導体記憶装置に本発明を適用した場合にも
効果があることが確認されている。
【００２３】（Ｂａ1-x Ｓｒx ）ＴｉＯ3 膜の原料とし
て、上記実施例以外にも、ビスジピバロイルメタナート
バリウム−テトラハイドロフライアダクト、ビスヘキサ
フロロアセチルアセトナートバリウム等のＢａ金属錯
体、ビスジピバロイルメタナートストロンチウム−テト
ラハイドラフランアダクト、ビスヘキサフロロアセチル
アセトナートストロンチウム等のＳｒ金属錯体やペンタ
メトキシドニオブ等のアルコキシド化合物、アセチルア
セトナート化合物、シクロペンタジエニル等の化合物を
使用した場合にも効果がある。さらに、上記の化合物を
含む溶液を原料として用いた場合にも効果がある。
て、上記実施例以外にも、ビスジピバロイルメタナート
バリウム−テトラハイドロフライアダクト、ビスヘキサ
フロロアセチルアセトナートバリウム等のＢａ金属錯
体、ビスジピバロイルメタナートストロンチウム−テト
ラハイドラフランアダクト、ビスヘキサフロロアセチル
アセトナートストロンチウム等のＳｒ金属錯体やペンタ
メトキシドニオブ等のアルコキシド化合物、アセチルア
セトナート化合物、シクロペンタジエニル等の化合物を
使用した場合にも効果がある。さらに、上記の化合物を
含む溶液を原料として用いた場合にも効果がある。
【００２４】以上の実施形態は（Ｂａ1-x Ｓｒx ）Ｔｉ
Ｏ3 について示したものであるが、ＰｂＺｒ1-x Ｔｉx
Ｏ3 やＴａ2 Ｏ5 等の誘電体薄膜や、半導体薄膜または
金属薄膜に応用した場合にも効果がある。その他、本発
明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形して使用すること
ができる。
Ｏ3 について示したものであるが、ＰｂＺｒ1-x Ｔｉx
Ｏ3 やＴａ2 Ｏ5 等の誘電体薄膜や、半導体薄膜または
金属薄膜に応用した場合にも効果がある。その他、本発
明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形して使用すること
ができる。
【００２５】
【発明の効果】本発明により、原料ガスの凝縮、分解を
抑えることが可能となり、組成制御性、段差被膜性に優
れた気相成長方法及び装置を提供することが可能にな
る。さらに、大容量半導体記憶装置の製造製造が可能と
なる。
抑えることが可能となり、組成制御性、段差被膜性に優
れた気相成長方法及び装置を提供することが可能にな
る。さらに、大容量半導体記憶装置の製造製造が可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る気相成長装置の構成を示す断面
図。
図。
【図２】本発明に係る気相成長装置に使用される整流板
の実施形態を示す断面図。
の実施形態を示す断面図。
【図３】本発明に係る整流板の別の実施形態を示す断面
図。
図。
【図４】本発明に係る整流板の第３の実施形態を示す断
面図。
面図。
【図５】本発明に係る気相成長装置によりＳＴＯ膜を成
膜した場合の膜厚分布の回転数依存性を示す図。
膜した場合の膜厚分布の回転数依存性を示す図。
【図６】本発明に係る気相成長装置によりＳＴＯ膜を成
膜した場合の金属組成の整流板温度依存性を示す図。
膜した場合の金属組成の整流板温度依存性を示す図。
【図７】本発明に係る気相成長装置によるＢＳＴＯ膜を
ＤＲＡＭに応用した実施例の構造の断面図。
ＤＲＡＭに応用した実施例の構造の断面図。
１１ 反応炉体 １２ ガス導入口 １３ 回転軸 １４ 基板 １５ 基板加熱ヒータ １６ 整流板 １７ 熱電対 ２１ 整流板 ２２ 小孔 ２３ 冷却用配管 ２４ 加熱ヒータ ３１ 整流板 ３２ 小孔群 ３３ 冷却用配管 ３４ 加熱ヒータ ４１ 整流板 ４２ ガス流れ部 ４３ 整流板側壁パイプ ４４ 冷却媒体導入口 ４５ 冷却媒体排出口 ４６ 加熱ヒータ ７０１ （１００）面ｐ型シリコン基板 ７０２ 素子分離用熱酸化膜 ７０３ ゲート酸化膜 ７０４ 多結晶シリコンゲート電極 ７０５ ｎ−型領域 ７０６ ｎ−型領域 ７０７ ＣＶＤシリコン酸化膜 ７０８ ビット線 ７０９ シリコン酸化膜 ７１０ コンタクトプラグ電極用タングステン ７１１ 下部電極用酸化ルテニウム ７１２ 酸化物高誘電率誘電体Ｂａ0.5 Ｓｒ0.5 ＴｉＯ
3 膜 ７１３ 上部電極用窒化タングステン膜
3 膜 ７１３ 上部電極用窒化タングステン膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/316 Ｈ０１Ｌ 21/316 Ｘ 27/108 27/10 ６５１ 21/8242
Claims (12)
- 【請求項１】反応炉体内に原料ガス導入口及び小孔群を
有する整流板を通して原料ガスを導入し、該ガスを前記
基板上に該基板を回転させながら供給する方法であっ
て、前記整流板の温度を制御して前記基板上に膜を形成
することを特徴とする気相成長方法。 - 【請求項２】前記基板を少なくとも１００ｒｐｍ以上で
回転することを特徴とする請求項１記載の気相成長方
法。 - 【請求項３】前記整流板の温度を−２０℃以上１３００
℃以下に制御することを特徴とする請求項１又は２記載
の気相成長方法。 - 【請求項４】前記整流板の温度を２００℃以上８００℃
以下に制御することを特徴とする請求項１又は２記載の
気相成長方法。 - 【請求項５】前記膜は、（Ｂａ1-x Ｓｒx ）ＴｉＯ3 膜
（０≦ｘ≦１）を含むことを特徴とする請求項１及至４
記載の気相成長方法。 - 【請求項６】原料ガスとして、アルカリ土類元素を含む
化合物を用いることを特徴とする請求項５記載の気相成
長方法。 - 【請求項７】基板が収容される反応炉体と、この反応炉
体内に原料ガスを導入する原料ガス導入口と、前記基板
に対向して設置され、前記原料ガス導入口を通して導入
された原料ガスを前記基板上に供給する小孔群を有する
整流板と、この整流板の温度を制御する温度制御機構
と、前記基板を回転する回転機構を備えたことを特徴と
する気相成長装置。 - 【請求項８】前記回転機構は、前記基板を少なくとも１
００ｒｐｍ以上で回転することを特徴とする請求項７記
載の気相成長装置。 - 【請求項９】前記温度制御機構は、前記整流板の温度を
−２０℃以上１３００℃以下に制御することを特徴とす
る請求項７又は８記載の気相成長装置。 - 【請求項１０】前記温度制御機構は、前記整流板の温度
を２００℃以上８００℃以下に制御することを特徴とす
る請求項７又は８記載の気相成長装置。 - 【請求項１１】前記基板上に（Ｂａ1-x Ｓｒx ）ＴｉＯ
3 膜（０≦ｘ≦１）を成膜することを特徴とする請求項
７及至１０記載の気相成長装置。 - 【請求項１２】前記原料ガスは、アルカリ土類元素を含
む化合物を含むことを特徴とする請求項１１記載の気相
成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7246544A JPH0987090A (ja) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | 気相成長方法および気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7246544A JPH0987090A (ja) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | 気相成長方法および気相成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0987090A true JPH0987090A (ja) | 1997-03-31 |
Family
ID=17149995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7246544A Pending JPH0987090A (ja) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | 気相成長方法および気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0987090A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002063065A1 (fr) * | 2001-02-09 | 2002-08-15 | Tokyo Electron Limited | Dispositif de formation de pellicule mince |
| JP2009231587A (ja) * | 2008-03-24 | 2009-10-08 | Nuflare Technology Inc | 半導体製造装置および半導体製造方法 |
| US10407772B2 (en) | 2015-11-05 | 2019-09-10 | Nuflare Technology, Inc. | Shower head, vapor phase growth apparatus, and vapor phase growth method |
-
1995
- 1995-09-26 JP JP7246544A patent/JPH0987090A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002063065A1 (fr) * | 2001-02-09 | 2002-08-15 | Tokyo Electron Limited | Dispositif de formation de pellicule mince |
| KR100735932B1 (ko) * | 2001-02-09 | 2007-07-06 | 동경 엘렉트론 주식회사 | 성막 장치 |
| KR100749377B1 (ko) * | 2001-02-09 | 2007-08-14 | 동경 엘렉트론 주식회사 | 성막 장치 |
| KR100756107B1 (ko) * | 2001-02-09 | 2007-09-05 | 동경 엘렉트론 주식회사 | 성막 장치 |
| KR100776843B1 (ko) * | 2001-02-09 | 2007-11-16 | 동경 엘렉트론 주식회사 | 성막 장치 및 Ｔｉ막 성막 장치 |
| US7661386B2 (en) | 2001-02-09 | 2010-02-16 | Tokyo Electron Limited | Film forming device |
| US8128751B2 (en) | 2001-02-09 | 2012-03-06 | Tokyo Electron Limited | Film-forming apparatus |
| JP2009231587A (ja) * | 2008-03-24 | 2009-10-08 | Nuflare Technology Inc | 半導体製造装置および半導体製造方法 |
| US10407772B2 (en) | 2015-11-05 | 2019-09-10 | Nuflare Technology, Inc. | Shower head, vapor phase growth apparatus, and vapor phase growth method |
| US10550473B2 (en) | 2015-11-05 | 2020-02-04 | Nuflare Technology, Inc. | Shower head, vapor phase growth apparatus, and vapor phase growth method |
| US11047047B2 (en) | 2015-11-05 | 2021-06-29 | Nuflare Technology, Inc. | Shower head, vapor phase growth apparatus, and vapor phase growth method |
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