JPH11168073A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH11168073A
JPH11168073A JP10079988A JP7998898A JPH11168073A JP H11168073 A JPH11168073 A JP H11168073A JP 10079988 A JP10079988 A JP 10079988A JP 7998898 A JP7998898 A JP 7998898A JP H11168073 A JPH11168073 A JP H11168073A
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伸之 西川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the deterioration of the film quality of a dielectric film when a conductive film is grown, and reduce the leakage current of the dielectric film, in a manufacturing method of a semiconductor device which contains a process where a metal film is grown on the dielectric film. SOLUTION: After subjecting to the film quality improving treatment of a dielectric film 5, the surface of the dielectric film 5 is exposed to a reduced pressure atmosphere containing an oxidizing gas. By supplying a first reacting gas and a second reacting gas which are used for growing a dielectric film 6 made of a metal or metal nitride in the reduced pressure atmosphere, the conductive film 6 is formed by reaction of the first reactive gas, the second reactive gas and the oxidizing gas. A process where the oxidizing gas is stopped or reduced in the course of the formation is included.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、より詳しくは、誘電体膜上に金属膜を成長
する工程を含む半導体装置の製造方法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for manufacturing a semiconductor device including a step of growing a metal film on a dielectric film.

【0002】[0002]

【従来の技術】誘電体膜の成膜技術としては、大きく分
けて物理的方法と化学的方法がある。物理的方法として
は真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法が
あり、化学的方法としてはCVD法、ゾルゲル法、液相
エピタキシャル法、容射法、微粒子焼結法、融体超急冷
法がある。
2. Description of the Related Art As a technique for forming a dielectric film, a physical method and a chemical method are roughly classified. Physical methods include vacuum deposition, sputtering, and ion plating. Chemical methods include CVD, sol-gel, liquid phase epitaxy, thermal spray, fine particle sintering, and melt quenching. is there.

【0003】また、配線となる金属膜又は金属窒化物を
誘電体膜上に形成する技術としては物理的方法と化学的
方法とがある。物理的方法の代表的なものとしてスパッ
タ法がある。スパッタ法は、成膜すべき薄膜の構成材料
からなるターゲットに、グロー放電中でイオン化したガ
スを衝突させ、これによりターゲットから叩き出された
粒子を基板に堆積する方法である。
There are a physical method and a chemical method as a technique for forming a metal film or a metal nitride to be a wiring on a dielectric film. A typical physical method is a sputtering method. The sputtering method is a method in which an ionized gas in a glow discharge collides with a target made of a constituent material of a thin film to be formed into a film, thereby depositing particles hit from the target on a substrate.

【0004】化学的方法の代表的なものとしてCVD法
がある。CVD法は、成膜すべき薄膜を構成する元素の
化合物のうちでガスになるものを反応炉の中に導入し、
又はプラズマエネルギー等を用いて、化学反応によって
基板表面に膜を成長させる方法であり、基板表面で平衡
状態で成膜されるためによりよい結晶膜が得られる。し
かし、近年の半導体デバイスにおいては、高集積化、三
次元キャパシタの採用に伴いカバレッジの良好な成膜方
法が要求されているので、金属膜又は金属窒化膜を形成
するためにCVD法が一般化している。
A typical chemical method is a CVD method. In the CVD method, a gas which is a gas among the compounds of the elements constituting the thin film to be formed is introduced into a reaction furnace,
Alternatively, this is a method in which a film is grown on the substrate surface by a chemical reaction using plasma energy or the like, and a better crystal film can be obtained because the film is formed in an equilibrium state on the substrate surface. However, in recent semiconductor devices, high integration and the adoption of three-dimensional capacitors require a film formation method with good coverage, so that the CVD method has become popular in order to form a metal film or a metal nitride film. ing.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】キャパシタの誘電体膜
として酸化物をCVD法により成長する場合には、酸化
物誘電体膜を良質に保持するために、誘電体膜の電流リ
ークの原因となる酸素欠損を防止する必要がある。これ
に対し、誘電体膜の酸素を補うために、誘電体膜を熱酸
化したり酸素プラズマに曝す方法がある。
When an oxide is grown as a dielectric film of a capacitor by a CVD method, a current leak of the dielectric film is caused in order to keep the oxide dielectric film of good quality. It is necessary to prevent oxygen deficiency. On the other hand, there is a method of thermally oxidizing the dielectric film or exposing the dielectric film to oxygen plasma in order to supplement oxygen in the dielectric film.

【0006】しかし、CVDにより金属膜や金属窒化膜
を形成する際には、誘電体膜は還元雰囲気に曝される。
本発明者等は、還元ガスを用いてキャパシタの上部電極
を形成する際にごく僅かの酸素を反応ガスに混合し、こ
れにより誘電体膜に酸素を供給するとともに、窒化チタ
ンよりなる上部電極の抵抗の増大を防止することを、特
開平9−213659号公報において提案している。そ
して、その酸素ガスの好ましい流量を、5sccm以下
または総ガスの1%未満の量としている。その酸素ガス
は上部電極の形成の最中のみならず、上部電極の形成前
後にも反応室に導入している。
However, when forming a metal film or a metal nitride film by CVD, the dielectric film is exposed to a reducing atmosphere.
When forming the upper electrode of the capacitor using a reducing gas, the present inventors mix a very small amount of oxygen with the reaction gas, thereby supplying oxygen to the dielectric film, and forming the upper electrode of titanium nitride. To prevent an increase in resistance is proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-213659. The preferable flow rate of the oxygen gas is set to 5 sccm or less or less than 1% of the total gas. The oxygen gas is introduced into the reaction chamber not only during the formation of the upper electrode but also before and after the formation of the upper electrode.

【0007】しかし、その程度の流量の酸素ガスでは、
還元ガスを用いて上部電極を形成する際の酸素欠損によ
る酸化物誘電体膜のリーク電流の低減や、誘電体膜の膜
質の改善が十分に図れず、さらなる改良が必要となって
いる。本発明の目的は、キャパシタに用いる酸化物誘電
体膜の酸素欠損を防止し、併せてキャパシタの上部電極
の抵抗を低減することができる工程を有する半導体装置
の製造方法を提供することにある。
However, with such a flow rate of oxygen gas,
Reduction of leakage current of the oxide dielectric film due to oxygen deficiency when forming the upper electrode using a reducing gas and improvement of the film quality of the dielectric film cannot be sufficiently achieved, and further improvement is required. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device having a process capable of preventing oxygen deficiency of an oxide dielectric film used for a capacitor and reducing the resistance of an upper electrode of the capacitor.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】(1)上記した課題は、
図3、図4、図20に例示するように、半導体基板上に
誘電体膜を形成する工程と、前記半導体基板に酸化性ガ
スを導入する工程と、前記酸化性ガス中に金属又は金属
窒化物を成長する第1の反応ガスと第2の反応ガスを導
入する工程と、ついで、前記酸化性ガスを減少させ、前
記第1の反応ガス及び前記第2の反応ガスにより、前記
誘電体膜上に前記金属又は前記金属窒化物を含む導電膜
を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置
の製造方法によって解決する。
Means for Solving the Problems (1) The above-mentioned problems are:
As shown in FIGS. 3, 4, and 20, a step of forming a dielectric film on a semiconductor substrate, a step of introducing an oxidizing gas into the semiconductor substrate, and a step of introducing a metal or metal nitride into the oxidizing gas. Introducing a first reactant gas and a second reactant gas for growing a substance, and then reducing the oxidizing gas, and using the first reactant gas and the second reactant gas to form the dielectric film. Forming a conductive film containing the metal or the metal nitride thereon.

【0009】その半導体装置の製造方法において、前記
誘電体膜を形成した後であって、前記酸化性ガスを導入
する前に、前記誘電体膜を酸素を含む加熱雰囲気中また
は酸素を含むプラズマ雰囲気中に曝す工程をさらに有す
ることを特徴とする。その半導体装置の製造方法におい
て、前記誘電体膜を酸素を含む加熱雰囲気中又は酸素を
含むプラズマ雰囲気中に曝す工程は、第1のチャンバ内
で行われ、前記異酸化性がすを導入する工程は、前記第
1のチャンバとは異なる第2のチャンバ内で行われるこ
とを特徴とする。 (2)上記した課題は、図3に例示するように、誘電体
膜の膜質を改善する処理を行う工程と、前記誘電体膜の
表面を酸化性ガスを含む減圧雰囲気に曝す工程と、金属
又は窒化金属よりなる導電膜を成長するための第一の反
応ガスと第二の反応ガスを前記減圧雰囲気に供給するこ
とにより、前記誘電体膜上に前記第一の反応ガスと前記
第二の反応ガスと前記酸化性ガスとの反応によって酸素
含有金属層又は酸素含有金属窒化層を形成する工程と、
前記第一の反応ガスと前記第二の反応ガスを反応させ
て、前記誘電体膜上に前記酸素含有金属層又は前記酸素
含有金属窒化層を挟んで電極となる前記導電膜を形成す
る工程と、前記導電膜の形成の途中で前記酸化性ガスの
供給を停止する工程とを有することを特徴とする半導体
装置の製造方法によって解決する。 (3)上記した課題は、図4に例示するように、誘電体
膜の膜質を改善する処理を行う工程と、前記誘電体膜の
表面を酸化性ガスを含む減圧雰囲気に曝す工程と、金属
又は窒化金属よりなる導電膜を成長するための第一の反
応ガスと第二の反応ガスを前記減圧雰囲気に供給するこ
とにより、前記誘電体膜上に前記第一の反応ガスと前記
第二の反応ガスと前記酸化性ガスとの反応によって酸素
を含む導電膜を形成する工程と、前記導電膜の形成の途
中で前記酸化性ガスの流量を低減することを特徴とする
半導体装置の製造方法によって解決する。この場合、前
記酸化性ガスを、前記第一の反応ガスと前記第二の反応
ガスの供給停止と同時又はその後に停止してもよい。 (4)上記した(2)又は(3)の半導体装置の製造方
法において、さらに以下のような特徴を有する。
In the method of manufacturing a semiconductor device, after forming the dielectric film and before introducing the oxidizing gas, the dielectric film may be heated in an oxygen-containing heating atmosphere or an oxygen-containing plasma atmosphere. The method further comprises a step of exposing the inside. In the method of manufacturing a semiconductor device, the step of exposing the dielectric film to a heating atmosphere containing oxygen or a plasma atmosphere containing oxygen is performed in a first chamber, and a step of introducing the different oxidizing gas. Is performed in a second chamber different from the first chamber. (2) As shown in FIG. 3, the above-mentioned problems include a step of performing a process for improving the film quality of the dielectric film, a step of exposing the surface of the dielectric film to a reduced-pressure atmosphere containing an oxidizing gas, By supplying a first reaction gas and a second reaction gas for growing a conductive film made of metal nitride to the reduced pressure atmosphere, the first reaction gas and the second reaction gas are formed on the dielectric film. Forming an oxygen-containing metal layer or an oxygen-containing metal nitride layer by reacting a reaction gas with the oxidizing gas;
Reacting the first reaction gas and the second reaction gas to form the conductive film serving as an electrode on the dielectric film with the oxygen-containing metal layer or the oxygen-containing metal nitride layer interposed therebetween; A step of stopping the supply of the oxidizing gas during the formation of the conductive film. (3) As shown in FIG. 4, the above-mentioned problems include a step of performing a process for improving the film quality of the dielectric film, a step of exposing the surface of the dielectric film to a reduced-pressure atmosphere containing an oxidizing gas, By supplying a first reaction gas and a second reaction gas for growing a conductive film made of metal nitride to the reduced pressure atmosphere, the first reaction gas and the second reaction gas are formed on the dielectric film. Forming a conductive film containing oxygen by reacting a reactive gas with the oxidizing gas, and reducing a flow rate of the oxidizing gas during the formation of the conductive film. Solve. In this case, the oxidizing gas may be stopped simultaneously with or after the supply of the first reaction gas and the second reaction gas is stopped. (4) The method of manufacturing a semiconductor device according to (2) or (3) further has the following features.

【0010】前記誘電体膜は、酸化誘電体からなること
を特徴とする。または、前記半導体基板と前記誘電体膜
の間に金属、導電性金属酸化物又は金属窒化物よりなる
下部電極を形成する工程を有することを特徴とする。下
部電極は、タングステン、ルテニウム、酸化ルテニウ
ム、酸化イリジウム、窒化チタン、窒化タングステン、
モリブデン、窒化モリブデン、タンタル、窒化タンタル
のいずれかより形成される。
[0010] The dielectric film is made of an oxide dielectric. Alternatively, the method further includes a step of forming a lower electrode made of a metal, a conductive metal oxide or a metal nitride between the semiconductor substrate and the dielectric film. The lower electrode is made of tungsten, ruthenium, ruthenium oxide, iridium oxide, titanium nitride, tungsten nitride,
It is formed from any of molybdenum, molybdenum nitride, tantalum, and tantalum nitride.

【0011】または、前記誘電体膜を形成する前に、前
記半導体基板と前記誘電体膜の間に不純物を含む半導体
層を形成する工程を有することを特徴とする。または、
前記誘電体膜は、元素周期律表の3A族、4A族又は5
A族の酸化物の成長か、チタン酸ジルコン酸鉛、ストロ
ンチウムチタン酸素、チタン酸バリウムストロンチウム
又はタンタル酸ストロンチウムビスマスのいずれかの成
長によって形成されることを特徴とする。
Alternatively, before forming the dielectric film, a step of forming a semiconductor layer containing impurities between the semiconductor substrate and the dielectric film is provided. Or
The dielectric film is made of Group 3A, Group 4A or Group 5A of the periodic table of elements.
It is characterized by being formed by growing a Group A oxide or by growing any of lead zirconate titanate, strontium titanium oxygen, barium strontium titanate or strontium bismuth tantalate.

【0012】または、前記酸化性ガスは、分子中に酸素
を少なくとも1以上含む分子のガスであることを特徴と
する。そのガスは、O2 、H2 O、H2 2 、O3 、C
O、CO2 、NO2 、N2 O、NOの少なくとも1つを
含むことを特徴とする。または、前記誘電体膜を減圧雰
囲気で前記酸化性ガスに曝す段階は、上部電極となる前
記誘電体膜を形成すると同じ反応室内で行われることを
特徴とする。
Alternatively, the oxidizing gas is a molecular gas containing at least one oxygen in the molecule. The gases are O 2 , H 2 O, H 2 O 2 , O 3 , C
It is characterized by containing at least one of O, CO 2 , NO 2 , N 2 O and NO. Alternatively, the step of exposing the dielectric film to the oxidizing gas in a reduced-pressure atmosphere is performed in the same reaction chamber as forming the dielectric film serving as an upper electrode.

【0013】または、前記誘電体膜の膜質改善のための
処理は、前記雰囲気での酸化性ガスに曝す段階とは異な
ることを特徴とする。または、前記減圧雰囲気中の前記
酸化性ガスは、ヘリウム、アルゴン、窒素の少なくとも
1つによって希釈されことを特徴とする。または、前記
誘電体膜を減圧雰囲気で前記酸化性ガスに曝す工程は、
上部電極となる前記誘電体膜を形成すると同じ反応室内
で行われることを特徴とする。
Alternatively, the treatment for improving the film quality of the dielectric film is different from the step of exposing to an oxidizing gas in the atmosphere. Alternatively, the oxidizing gas in the reduced-pressure atmosphere is diluted with at least one of helium, argon, and nitrogen. Alternatively, the step of exposing the dielectric film to the oxidizing gas in a reduced-pressure atmosphere includes:
The method is characterized in that the formation of the dielectric film serving as the upper electrode is performed in the same reaction chamber.

【0014】または、前記誘電体膜の膜質改善のための
処理は、前記雰囲気での酸化性ガスに曝す工程とは異な
ることを特徴とする。または、前記導電膜を形成するた
めの第一の反応ガスは、還元性元素を構成要素として含
むことを特徴とする。この場合、前記第一の反応ガス
は、アンモニアガスを含むものを採用してもよい。
Alternatively, the treatment for improving the film quality of the dielectric film is different from the step of exposing to an oxidizing gas in the atmosphere. Alternatively, the first reaction gas for forming the conductive film includes a reducing element as a constituent element. In this case, the first reaction gas may include an ammonia gas.

【0015】または、前記導電膜を形成するための第二
の反応ガスとして、非還元性元素を用いてもよい。この
場合、前記第二の反応ガスとして、TiCl4 、TiI4、TiBr
4 のいずれかを用いてもよい。または、前記導電膜は、
窒化チタン膜又は酸化窒化チタン膜又は酸化窒化チタン
・窒化チタンの二層構造膜であってもよい。
Alternatively, a non-reducing element may be used as the second reaction gas for forming the conductive film. In this case, as the second reaction gas, TiCl 4 , TiI 4 , TiBr
Any of 4 may be used. Alternatively, the conductive film is
It may be a titanium nitride film, a titanium oxynitride film, or a two-layer structure film of titanium oxynitride / titanium nitride.

【0016】次に本発明の作用について説明する。本発
明は、誘電体膜の上に金属膜又は金属窒化物よりなる導
電膜をCVD法により成長するキャパシタの形成工程を
含んでいる。誘電体膜の形成方法であるが、これにはTa
(OC2H5)5等の有機金属を用いるCVDが広く検討されて
いる。このようなCVD法によれば、ソースから分解し
たカーボンや水素やCHx が不純物として誘電体膜中に混
入してしまい、誘電体膜とその上の電極との密着性の低
下など、誘電体膜に悪影響を与える。そこで、酸素欠損
のみならず、それらの不純物を除去し、良質な誘電体膜
を得ることが必要となる。
Next, the operation of the present invention will be described. The present invention includes a step of forming a capacitor in which a conductive film made of a metal film or a metal nitride is grown on a dielectric film by a CVD method. This is a method of forming a dielectric film.
CVD using an organic metal such as (OC 2 H 5 ) 5 has been widely studied. According to such a CVD method, carbon, hydrogen and CH x decomposed from the source will be mixed into the dielectric film as an impurity, such as reduced adhesion to the electrode thereon a dielectric film, the dielectric Affects the membrane. Therefore, it is necessary to remove not only oxygen deficiency but also those impurities to obtain a high quality dielectric film.

【0017】一方、誘電体膜上に形成する導電膜もCV
D法で行われ、その多くは還元雰囲気で行われるため
に、下地の酸化誘電体膜中の酸素を引く抜くおそれもあ
り、誘電率低下とリーク電流増大の原因になるし、結晶
が劣化する原因にもなる。本発明によれば、酸化物誘電
体膜の上に金属又は酸素又は窒素を含む金属よりなる導
電膜を形成する場合に、まず多量の酸素を酸化物誘電体
膜上に供給し、その酸素が残っている状態で導電膜形成
用の第一及び第二の反応ガスを導入し、導電膜を形成し
ている途中で酸素量を低減したり、酸素を反応雰囲気か
ら排除している。
On the other hand, the conductive film formed on the dielectric film is also CV
Since it is performed in the D method, and most of the processes are performed in a reducing atmosphere, there is a possibility that oxygen in the underlying oxide dielectric film may be pulled out, which causes a decrease in dielectric constant and an increase in leak current and deterioration of crystals. It also causes. According to the present invention, when forming a conductive film made of a metal or a metal containing oxygen or nitrogen on an oxide dielectric film, first, a large amount of oxygen is supplied onto the oxide dielectric film, and the oxygen is In the remaining state, the first and second reaction gases for forming the conductive film are introduced to reduce the amount of oxygen during the formation of the conductive film or to exclude oxygen from the reaction atmosphere.

【0018】これにより、誘電体膜上に金属又は金属窒
化物からなる導電膜を形成する前に誘電体膜の酸素欠損
を防止し、カーボン、水素、CHのような不純物を酸化
して誘電体膜から揮発させる。これにより誘電体膜の結
晶性が改善し、リーク電流の低減が図れる。また、導電
膜の形成のための第一の反応ガスとして還元性ガスを使
用する場合には、酸化性ガスが還元作用を抑制するの
で、誘電体膜の酸素欠損が未然に防止される。
Thus, before forming a conductive film made of metal or metal nitride on the dielectric film, oxygen deficiency of the dielectric film is prevented, and impurities such as carbon, hydrogen, and CH are oxidized to form a dielectric film. Evaporate from the film. Thereby, the crystallinity of the dielectric film is improved, and the leakage current can be reduced. In the case where a reducing gas is used as the first reaction gas for forming the conductive film, the oxidizing gas suppresses the reducing action, so that oxygen deficiency in the dielectric film is prevented beforehand.

【0019】さらに、導電膜の形成の初期には、第一の
反応ガス、第二の反応ガス及び酸化ガスによって誘電体
膜の表面に酸素含有金属又は酸素含有金属窒化物の層が
薄く又は島状に形成される。その金属酸化物又は金属酸
化窒化物の層は、誘電体膜中の酸素が導電膜に拡散する
ことを阻止する。金属酸化物又は金属酸化窒化物の層が
誘電体膜上に形成された後には、誘電体膜への還元ガス
の供給が酸素含有金属物又は酸素含有金属窒化物の層に
よって遮断されるので、その後の酸化性ガスの多量の供
給は不要になる。
Furthermore, in the initial stage of formation of the conductive film, the first reactive gas, the second reactive gas, and the oxidizing gas cause the surface of the dielectric film to have a thin layer of an oxygen-containing metal or an oxygen-containing metal nitride on the surface thereof. It is formed in a shape. The metal oxide or metal oxynitride layer prevents oxygen in the dielectric film from diffusing into the conductive film. After the metal oxide or metal oxynitride layer is formed on the dielectric film, the supply of the reducing gas to the dielectric film is interrupted by the oxygen-containing metal material or the oxygen-containing metal nitride layer. Subsequent supply of a large amount of oxidizing gas becomes unnecessary.

【0020】したがって、導電膜形成の初期に又は途中
まで第一及び第二の反応ガスに酸化性ガスを混ぜること
はきわめて重要である。また、導電膜の成膜中に多量の
酸素含有ガスを導入し続けると、導電膜の酸素含有量が
増えてシート抵抗が大きくなるので、導電膜が上部電極
としての機能が損なわれるおそれがある。そのため、導
電膜形成の途中で酸素分圧を低くして、導電膜の抵抗を
小さくすることが重要である。導電膜抵抗を低減するた
めには、導電膜形成の初期又は途中で反応チャンバ内の
酸素分圧を1.5mTorr 又はそれ以下にすることが好ま
しい。
Therefore, it is very important to mix the oxidizing gas with the first and second reaction gases at the beginning or halfway of the formation of the conductive film. In addition, if a large amount of oxygen-containing gas is continuously introduced during the formation of the conductive film, the oxygen content of the conductive film increases and the sheet resistance increases, so that the function of the conductive film as an upper electrode may be impaired. . Therefore, it is important to reduce the partial pressure of oxygen during the formation of the conductive film to reduce the resistance of the conductive film. In order to reduce the resistance of the conductive film, the partial pressure of oxygen in the reaction chamber is preferably set to 1.5 mTorr or less at the beginning or during the formation of the conductive film.

【0021】なお、導電膜の形成前から導電膜形成初期
(途中)まで導入する酸素分圧は10 mTorr以上が好ま
しく、或いは、導電膜形成時の6.6倍以上の酸素分圧
にすることが好ましい。もしくは、酸化性ガスの分圧が
還元性ガスの分圧の1倍以上であることが好ましい。
The partial pressure of oxygen introduced before the conductive film is formed and before the conductive film is formed is preferably 10 mTorr or more, or the partial pressure of oxygen is 6.6 times or more that of the conductive film. Is preferred. Alternatively, it is preferable that the partial pressure of the oxidizing gas is one or more times the partial pressure of the reducing gas.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】そこで、以下に本発明の実施の形
態を図面に基づいて説明する。図1(a) 〜図1(d) は、
本発明の実施形態に係るMIS(metal insulator semi
conductor)型のキャパシタの形成工程を示す断面図であ
る。まず、図1(a) に示すように、n型のシリコン基板
1の表面に、キャパシタ形成領域を囲むフィールド酸化
膜2を形成する。このフィールド酸化膜2は、例えば窒
化シリコンのマスクを使用する選択酸化法によって形成
される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 (a) to 1 (d)
The MIS (metal insulator semi) according to the embodiment of the present invention
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a step of forming a (conductor) type capacitor. First, as shown in FIG. 1A, a field oxide film 2 surrounding a capacitor formation region is formed on the surface of an n-type silicon substrate 1. This field oxide film 2 is formed by a selective oxidation method using, for example, a silicon nitride mask.

【0023】続いて、全体に不純物がドープされた非晶
質シリコン膜3をCVD法により50nmの膜厚に形成す
る。非晶質シリコン膜3は、シラン系ガスを使用して成
長し、また、不純物としては、シリコン基板1と同じ導
電型のもの、即ち本実施形態では燐又は砒素を使用して
いる。非晶質シリコン膜3は、図1(a) に示したように
フォトリソグラフィー法によりパターニングされてキャ
パシタ形成領域およびその周辺に残される。
Subsequently, an amorphous silicon film 3 entirely doped with impurities is formed to a thickness of 50 nm by the CVD method. The amorphous silicon film 3 is grown using a silane-based gas, and has the same conductivity type as the silicon substrate 1 as the impurity, that is, phosphorus or arsenic in the present embodiment. The amorphous silicon film 3 is patterned by photolithography as shown in FIG. 1A and is left in the capacitor formation region and its periphery.

【0024】この後に、非晶質シリコン膜3の表面をア
ンモニア(NH3 )雰囲気中に曝して、非晶質シリコン膜
3の表面に薄い窒化シリコン層4を形成する。続いて、
図1(b) に示すように、CVDにより膜厚10nmの酸化
タンタル(Ta 2O5)膜5を非晶質シリコン膜3とフィール
ド酸化膜2の表面の上に成長する。 Ta2O5膜5を成長す
る際に使用する反応ガスは例えばTa(OC2H5)5(ペンタエ
トキシタンタル)である。
Thereafter, the surface of the amorphous silicon film 3 is
Nmonia (NHThree) Exposure to atmosphere, amorphous silicon film
A thin silicon nitride layer 4 is formed on the surface of the substrate 3. continue,
As shown in FIG. 1B, a 10 nm-thick
Tantalum (Ta TwoOFive) The film 5 is combined with the amorphous silicon film 3
Grown on the surface of the doped oxide film 2. TaTwoOFiveGrow film 5
The reaction gas used at the time ofTwoHFive)Five(Pentae
Toxitantalum).

【0025】次に、酸素雰囲気中で Ta2O5膜5を700
℃以上の温度に数秒間加熱することによって Ta2O5膜5
の結晶性を改善する。この酸素加熱をRTO(rapid the
rmaloxidizing) という。このとき、非晶質シリコン膜
3表面の酸化は窒化シリコン膜4によって防止されてい
る。なお、RTO処理の代わりに酸素プラズマ処理を用
いてもよい。
Next, the Ta 2 O 5 film 5 is
Ta 2 O 5 film 5 by heating to a temperature of over ℃ for several seconds
Improve the crystallinity of This oxygen heating is performed by RTO (rapid the
rmaloxidizing). At this time, oxidation of the surface of the amorphous silicon film 3 is prevented by the silicon nitride film 4. Note that an oxygen plasma process may be used instead of the RTO process.

【0026】その後に、 Ta2O5膜5上に窒化チタン膜を
形成するために、シリコン基板1を図2に示す減圧され
た反応チャンバ21内に入れる。そして、Ta2O5 膜5の
上に酸素ガスを供給した後に、図1(c) に示すように窒
化チタン膜6をCVDによって膜厚50nmの厚さに形成
する。この窒化チタン膜6の少なくとも成長の前に酸素
がTa2O5 膜5に供給されているので、そのような窒化チ
タン膜6を以下に酸素プリフロー処理による窒化チタン
膜ともいう。
Thereafter, in order to form a titanium nitride film on the Ta 2 O 5 film 5, the silicon substrate 1 is placed in a reduced pressure reaction chamber 21 shown in FIG. Then, after oxygen gas is supplied onto the Ta 2 O 5 film 5, a titanium nitride film 6 is formed to a thickness of 50 nm by CVD as shown in FIG. Since oxygen is supplied to the Ta 2 O 5 film 5 at least before the growth of the titanium nitride film 6, such a titanium nitride film 6 is hereinafter also referred to as a titanium nitride film obtained by oxygen preflow processing.

【0027】続いて、減圧雰囲気からシリコン基板1を
取り出した後に、窒化チタン膜6をフォトリソグラフィ
ー法によってパターニングし、非晶質シリコン膜3の上
方とこれに隣接するフィールド酸化膜2の上に残す。こ
のパターニングに使用する反応ガスはCl2 (塩素)、BC
l3(三塩化ホウ素)であり、これらのガスによれば窒化
チタン膜6のパターニングが容易に行える。この反応ガ
スは、従来技術の欄で説明したTiN 膜のパターニングに
用いられるガスである。
Subsequently, after taking out the silicon substrate 1 from the reduced pressure atmosphere, the titanium nitride film 6 is patterned by photolithography, and is left over the amorphous silicon film 3 and over the field oxide film 2 adjacent thereto. . The reaction gas used for this patterning is Cl 2 (chlorine), BC
l 3 (boron trichloride), and these gases facilitate patterning of the titanium nitride film 6. This reaction gas is a gas used for patterning the TiN film described in the section of the prior art.

【0028】これにより、非晶質シリコン膜3を下側電
極、Ta2O5 膜5を誘電体膜、酸素プリフロー処理による
窒化チタン膜6を上側電極としたMIS型のキャパシタ
の基本構造が完成する。さらに、プラズマCVD法によ
って、気化したTEOS(テトラエトキシシラン)を用
いて、窒化チタン膜6を覆うSiO2膜7を形成する。続い
て、図1(d) に示すようにSiO2膜7をフォトリソグラフ
ィーによりパターニングしてフィールド酸化膜2上にあ
る窒化チタン膜6の一部を露出させる開口部8を形成す
る。
Thus, a basic structure of a MIS type capacitor using the amorphous silicon film 3 as a lower electrode, the Ta 2 O 5 film 5 as a dielectric film, and the titanium nitride film 6 formed by oxygen preflow processing as an upper electrode is completed. I do. Further, an SiO 2 film 7 covering the titanium nitride film 6 is formed by using a vaporized TEOS (tetraethoxysilane) by a plasma CVD method. Subsequently, as shown in FIG. 1D, the SiO 2 film 7 is patterned by photolithography to form an opening 8 exposing a part of the titanium nitride film 6 on the field oxide film 2.

【0029】その後に、SiO2膜7の上に配線9を形成す
る。その配線9の一部は、開口部8を貫通して窒化チタ
ン膜6に接続される。その配線9は、下からTi、TiN 、
AlCuの順に積層した三層構造となっている。以上のよう
な工程によってシリコン基板1上にキャパシタを形成す
る工程が終了する。
After that, the wiring 9 is formed on the SiO 2 film 7. Part of the wiring 9 penetrates the opening 8 and is connected to the titanium nitride film 6. The wiring 9 is composed of Ti, TiN,
It has a three-layer structure in which AlCu is stacked in this order. Through the steps described above, the step of forming a capacitor on the silicon substrate 1 is completed.

【0030】次に、上述した図1(c) に示す窒化チタン
膜6を形成する方法を説明する。その成長は例えば図2
に示すようなCVD装置を用いて行われ、例えば図3に
示すような成長条件で行われる。図2に示すCVD装置
の反応チャンバ21内には、基板載置台を兼ねた下部電
極22と、下部電極22に間隔をおいて対向するガスシ
ャワー23が配置されている。ガスシャワー23は、第
1のガス拡散室23aと第2のガス拡散室23bを有
し、第1のガス拡散室23aの下面に形成された複数の
ガス放出孔と第2のガス拡散室23bに形成された複数
のガス放出孔はそれぞれガスシャワー23の底部から別
々に露出している。また、ガスシャワー23は上部電極
としての機能を有し、高周波電源RFに電気的に接続さ
れている。さらに、反応チャンバ21の底部の排気口2
4には開閉弁25、ドラッグポンプ26、ドライポンプ
27が接続され、これらによって反応チャンバ21内を
減圧するようになっている。
Next, a method of forming the titanium nitride film 6 shown in FIG. 1C will be described. The growth is shown in Figure 2
This is performed by using a CVD apparatus as shown in FIG. 3, for example, under growth conditions as shown in FIG. In a reaction chamber 21 of the CVD apparatus shown in FIG. 2, a lower electrode 22 also serving as a substrate mounting table, and a gas shower 23 facing the lower electrode 22 at an interval are arranged. The gas shower 23 has a first gas diffusion chamber 23a and a second gas diffusion chamber 23b, and has a plurality of gas discharge holes formed on the lower surface of the first gas diffusion chamber 23a and the second gas diffusion chamber 23b. Are separately exposed from the bottom of the gas shower 23, respectively. The gas shower 23 has a function as an upper electrode, and is electrically connected to the high frequency power supply RF. Furthermore, the exhaust port 2 at the bottom of the reaction chamber 21
4 is connected to an on-off valve 25, a drag pump 26, and a dry pump 27 so that the pressure inside the reaction chamber 21 is reduced.

【0031】ガスシャワー23の第1のガス拡散室23
aには第1〜第3のガスボンベ31〜33に繋がる第1
のガス管28が接続され、また第2のガス拡散室23b
には第4、第5のガスボンベ34,35に繋がる第2の
ガス管29が接続されている。第1のガスボンベ31に
は四塩化チタンガス(TiCl4 )が詰められ、そのガス流
量調整、供給開始、供給停止の動作は制御回路30を介
して第1のマスフローコントローラ41によって制御さ
れる。第2のガスボンベ32には酸素(O2)ガスが詰め
られ、そのガス流量調整、供給開始、供給停止の動作は
制御回路30を介して第2のマスフローコントローラ4
2によって制御される。第3のガスボンベ33にはヘリ
ウム(He)ガスが詰められ、そのガス流量調整、供給開
始、供給停止の供給動作は制御回路30を介して第3の
マスフローコントローラ43によって制御される。
First gas diffusion chamber 23 of gas shower 23
a is the first gas cylinder connected to the first to third gas cylinders 31 to 33;
Is connected to the second gas diffusion chamber 23b.
Is connected to a second gas pipe 29 connected to the fourth and fifth gas cylinders 34 and 35. The first gas cylinder 31 is filled with titanium tetrachloride gas (TiCl 4 ), and the operations of gas flow adjustment, supply start, and supply stop are controlled by the first mass flow controller 41 via the control circuit 30. The second gas cylinder 32 is filled with oxygen (O 2 ) gas, and the gas flow adjustment, supply start, and supply stop operations are performed via the control circuit 30 through the second mass flow controller 4.
2 is controlled. The third gas cylinder 33 is filled with helium (He) gas, and the gas mass adjustment, supply start, and supply stop supply operations are controlled by the third mass flow controller 43 via the control circuit 30.

【0032】第4のガスボンベ34にはMMH(モノメ
チルヒドラジン)ガスが詰められ、そのガス流量調整、
供給開始、供給停止の動作は制御回路30を介して第4
のマスフローコントローラ44により制御される。第5
のガスボンベ35にはアンモニア(NH3 )ガスが詰めら
れ、そのガス流量調整、供給開始、供給停止の動作は制
御回路30を介して第5のマスフローコントローラ45
により制御される。
The fourth gas cylinder 34 is filled with MMH (monomethylhydrazine) gas, and its gas flow rate is adjusted.
The operation of starting and stopping the supply is performed by the control circuit 30 through the fourth operation.
Is controlled by the mass flow controller 44. Fifth
The gas cylinder 35 is filled with ammonia (NH 3 ) gas, and the gas flow adjustment, supply start, and supply stop operations are performed by the fifth mass flow controller 45 via the control circuit 30.
Is controlled by

【0033】そのようなCVD装置を用いて窒化チタン
膜6を形成する場合には、制御回路30によって第1〜
第5のマスフローコントローラ41〜45を制御して例
えば図3に示すようなフローになるように流量調整と供
給開始、供給停止の各動作が行われる。その動作を以下
に説明する。まず、TaO5膜5が形成されたシリコン基板
1をCVD装置の反応チャンバ21内の下部電極22上
に置いた後に、開閉弁25を開いてドラッグボンプ2
6、ドライポンプ27によって反応チャンバ21内を減
圧するとともに、下部電極22の下のヒータHの加熱に
よってシリコン基板1の温度を500℃に設定する。
When the titanium nitride film 6 is formed by using such a CVD apparatus, the control circuit 30 controls
By controlling the fifth mass flow controllers 41 to 45, the respective operations of flow rate adjustment, supply start, and supply stop are performed so as to have a flow as shown in FIG. 3, for example. The operation will be described below. First, after the silicon substrate 1 on which the TaO 5 film 5 is formed is placed on the lower electrode 22 in the reaction chamber 21 of the CVD apparatus, the on-off valve 25 is opened and the drag pump 2 is opened.
6. The pressure inside the reaction chamber 21 is reduced by the dry pump 27, and the temperature of the silicon substrate 1 is set to 500 ° C. by heating the heater H below the lower electrode 22.

【0034】このような状態から、第2及び第3のマス
フローコントローラ42、43を操作して、図3に示す
ように、反応チャンバ21内に酸素(O2)ガス、ヘリウ
ム(He)ガスをそれぞれ流量100sccm、50sccmで供
給するとともに、減圧雰囲気中の圧力を1.0Torrに設
定する。このように反応チャンバ21内に多量の酸素を
添加することで反応チャンバ21内を十分な酸素雰囲気
にし、この後のアンモニア(NH3) ガスとモノメチルヒド
ラジン(MMH)ガスの導入時におけるTa2O5 膜5の還
元が防止される。また、減圧酸素雰囲気は、Ta2O5 膜5
の成長時にTa2O5 膜5内に含有された炭素、水素のそれ
ぞれを酸素と結合させて揮発性のCOx 、H2O などを生
成させる。これにより、炭素、水素及びCH基をTa2O5
膜5から取り除く。これによりTa2O5 膜5の結晶性が良
くなりリーク電流が低減する効果もある。さらに、TiN
膜6に含まれる不純物、例えば塩素を酸素と置換する効
果もある。
In this state, the second and third mass flow controllers 42 and 43 are operated to supply oxygen (O 2 ) gas and helium (He) gas into the reaction chamber 21 as shown in FIG. The pressure is supplied at a flow rate of 100 sccm and 50 sccm, respectively, and the pressure in the reduced pressure atmosphere is set to 1.0 Torr. By adding a large amount of oxygen into the reaction chamber 21 as described above, the inside of the reaction chamber 21 is made to have a sufficient oxygen atmosphere, and then Ta 2 O is introduced when introducing ammonia (NH 3 ) gas and monomethylhydrazine (MMH) gas. 5 Reduction of the film 5 is prevented. The reduced-pressure oxygen atmosphere is a Ta 2 O 5 film 5.
Carbon and hydrogen contained in the Ta 2 O 5 film 5 at the time of growth are combined with oxygen to generate volatile CO x , H 2 O, and the like. Thereby, carbon, hydrogen and CH groups are converted to Ta 2 O 5
Remove from membrane 5. This has the effect of improving the crystallinity of the Ta 2 O 5 film 5 and reducing the leak current. In addition, TiN
There is also an effect of replacing impurities, for example, chlorine contained in the film 6 with oxygen.

【0035】この場合、酸素ガスの流量を5sccmよりも
十分に大きくしてTa2O5 膜5中に酸素が拡散できるよう
になされている。酸素及びヘリウムの供給開始から30
秒経過した後に第4及び第5のマスフローコントローラ
44,45を開いて、図3に示すように、NH3 ガスとM
MHガスをそれぞれ流量500sccm、2sccmでチャンバ
21内に導入し、同時に減圧雰囲気の圧力を0.15To
rrにする。さらに、酸素供給開始から35秒間経過した
後に第1のマスフローコントローラ41を開いて、図3
に示すように、5sccmの流量でTiCl4 を反応チャンバ2
1内に導入する。
In this case, the flow rate of the oxygen gas is set to be sufficiently larger than 5 sccm so that oxygen can diffuse into the Ta 2 O 5 film 5. 30 days from start of supply of oxygen and helium
After seconds elapsed open fourth and fifth mass flow controllers 44 and 45, as shown in FIG. 3, NH 3 gas and M
MH gas was introduced into the chamber 21 at a flow rate of 500 sccm and 2 sccm, respectively, and at the same time, the pressure of the reduced pressure atmosphere was reduced to 0.15
rr. Further, after 35 seconds have elapsed from the start of the oxygen supply, the first mass flow controller 41 is opened, and FIG.
As shown in the figure, TiCl 4 was supplied to the reaction chamber 2 at a flow rate of 5 sccm.
Introduce into 1.

【0036】なお、TiCl4 ガスの反応チャンバ21への
導入は、最初から20sccmにしてもよい。上述したTiCl
4 ガスの導入の開始から5秒間経過した後にTiCl4 ガス
の流量を10sccmに増やし、さらにTiCl4 ガスの導入の
開始から10秒経過後にTiCl4 ガスの流量を20sccmま
で増やす。
The introduction of the TiCl 4 gas into the reaction chamber 21 may be set to 20 sccm from the beginning. TiCl mentioned above
4 after a lapse of 5 seconds from the start of the introduction of the gas increases the flow rate of TiCl 4 gas to 10 sccm, further increasing the flow rate of the TiCl 4 gas starts after 10 seconds of introduction of TiCl 4 gas to 20 sccm.

【0037】このTiCl4 ガスの流量を20sccmに増加す
ると同時、即ち、酸素導入開始から45秒経過後に、第
2のマスフローコントローラ42を調整して酸素ガスの
チャンバ21への供給を停止する。これにより、Ta2O5
膜5の還元を防止するとともに、TiN 膜6との界面に酸
素濃度の高いTiN が形成される。また、酸素供給停止後
に成膜されたTiN 膜6には酸素が添加されていないため
に、TiN 膜6は低抵抗になる。
At the same time as the flow rate of the TiCl 4 gas is increased to 20 sccm, that is, 45 seconds after the start of oxygen introduction, the second mass flow controller 42 is adjusted to stop supplying the oxygen gas to the chamber 21. As a result, Ta 2 O 5
While preventing the film 5 from being reduced, TiN having a high oxygen concentration is formed at the interface with the TiN film 6. Further, since oxygen is not added to the TiN film 6 formed after the supply of oxygen is stopped, the TiN film 6 has a low resistance.

【0038】そのように、TiCl4 ガスを20sccmに増加
させた時点で窒化チタン(TiN )膜6の成長が開始す
る。さらに、窒化チタン膜6の成長を開始してから55
秒経過後に、窒化チタン膜6の成長を終えるために、第
1、第3、第4及び第5のマスフローコントローラ4
1、43〜45内の弁を閉じて、TiCl4 、He、NH3 、M
MHのガスの供給を停止する。これにより、減圧雰囲気
中の圧力が低下する。
As described above, when the TiCl 4 gas is increased to 20 sccm, the growth of the titanium nitride (TiN) film 6 starts. Further, after the growth of the titanium nitride film 6 is started, 55
After a lapse of seconds, the first, third, fourth and fifth mass flow controllers 4 are used to terminate the growth of the titanium nitride film 6.
Close the valve in 1,43~45, TiCl 4, He, NH 3, M
The supply of MH gas is stopped. Thereby, the pressure in the reduced pressure atmosphere is reduced.

【0039】以上のガスコントロール条件によって窒化
チタン膜6を形成するが、この窒化チタン膜6は酸素プ
リフロー処理によって形成された窒化チタン膜であっ
て、窒化チタン膜6の下層部には酸素が含まれる。よっ
て、図1(c) に示すように、Ta 2O5 膜5とTiN 膜6との
界面にのみTiOx又はTiON膜6aが形成される。ところ
で、Ta2O5 膜5上に窒化チタンを成長する条件は図3に
示すような条件に限るものではなく、例えば図4に示す
ように窒化チタン膜を成長する最中に微量な酸素を減圧
雰囲気に導入してもよい。これによって成長する膜は、
下層部から上層部まで酸素を含む酸化窒化チタン(TiO
N)膜である。
Nitriding under the above gas control conditions
A titanium film 6 is formed.
A titanium nitride film formed by a reflow process.
Thus, oxygen is contained in the lower layer of the titanium nitride film 6. Yo
Therefore, as shown in FIG. TwoOFiveBetween the film 5 and the TiN film 6
The TiOx or TION film 6a is formed only on the interface. Place
And TaTwoOFiveThe conditions for growing titanium nitride on the film 5 are shown in FIG.
The conditions are not limited to those shown in FIG.
Trace amount of oxygen during the growth of titanium nitride film
It may be introduced into the atmosphere. The resulting film grows
Titanium oxynitride (TiO) containing oxygen from lower layer to upper layer
N) It is a membrane.

【0040】図4では、酸素ガス以外は図3に示したと
同じガスフロー条件に設定している。即ち、図5(a) に
示すように、Ta2O5 膜5が上に形成されたシリコン基板
1を減圧された反応チャンバ21内に置く。そして、減
圧雰囲気中で基板温度を500℃に設定した状態から、
その減圧雰囲気にO2ガス、Heガスをそれぞれ流量100
sccm、50sccmで供給するとともに、減圧雰囲気中の圧
力を1.0Torrに設定する。
In FIG. 4, the same gas flow conditions as shown in FIG. 3 are set except for the oxygen gas. That is, as shown in FIG. 5A, the silicon substrate 1 on which the Ta 2 O 5 film 5 is formed is placed in the reaction chamber 21 under reduced pressure. Then, from a state where the substrate temperature is set to 500 ° C. in a reduced pressure atmosphere,
O 2 gas and He gas are flowed into the reduced pressure atmosphere at a flow rate of 100
While supplying at sccm and 50 sccm, the pressure in the reduced pressure atmosphere is set to 1.0 Torr.

【0041】O2及びHeのガス供給開始から30秒経過し
た後に、NH3 ガスとMMHガスをそれぞれ流量500sc
cm、2sccmで減圧雰囲気に導入し、同時に減圧雰囲気の
圧力を0.15Torrまで低下させる。さらに、酸素供給
開始から35秒経過した後に、 TiCl4ガスを5sccmの流
量で減圧雰囲気に導入を開始すると同時に酸素ガスの流
量を5sccmに減らす。
After a lapse of 30 seconds from the start of the supply of the O 2 and He gases, the NH 3 gas and the MMH gas were each supplied at a flow rate of 500 sc.
cm and 2 sccm into the reduced pressure atmosphere, and at the same time, reduce the pressure of the reduced pressure atmosphere to 0.15 Torr. Further, after a lapse of 35 seconds from the start of the supply of oxygen, the introduction of TiCl 4 gas into the reduced-pressure atmosphere at a flow rate of 5 sccm is started, and the flow rate of the oxygen gas is reduced to 5 sccm.

【0042】TiCl4 ガスの導入の開始から5秒経過した
後にTiCl4 ガスの流量を10sccmに増やし、さらにTiCl
4 ガスの導入の開始から10秒経過後にTiCl4 ガス流量
を20sccmまで増やす。これにより、図5(b) に示すよ
うに、酸素含有窒化チタン膜16が形成される。酸素含
有窒化チタン(TiON)膜16の成長は、TiCl4 ガスを導
入した時点から開始する。TiON膜16の成長を開始して
から55秒経過後に、TiON膜16の成長を終えるため
に、O2、TiCl4 、MMH、NH3 、Heのそれぞれのガスの
導入を停止する。これにより、減圧雰囲気中のガス圧力
が低下する。酸素の流量が5sccm以下の場合には、図4
の二点鎖線に示すように、TiON膜16の形成後に停止さ
せてもよい。
The increase after a lapse of 5 seconds from the start of the introduction of the TiCl 4 gas flow rate of TiCl 4 gas to 10sccm, further TiCl
4 increase from the start of the introduction of gas after 10 seconds elapse of TiCl 4 gas flow rate to 20 sccm. Thus, an oxygen-containing titanium nitride film 16 is formed as shown in FIG. The growth of the oxygen-containing titanium nitride (TiON) film 16 starts when the TiCl 4 gas is introduced. 55 seconds after the start of the growth of the TiON film 16, the introduction of each gas of O 2 , TiCl 4 , MMH, NH 3 and He is stopped in order to finish the growth of the TION film 16. Thereby, the gas pressure in the reduced-pressure atmosphere decreases. When the flow rate of oxygen is 5 sccm or less, FIG.
As shown by the two-dot chain line in FIG.

【0043】次に、酸素プリフロー処理による窒化チタ
ン膜、酸素含有窒化チタン膜、窒化チタン膜の比抵抗と
温度の関係を調べたところ図6、図7のような結果が得
られた。図6、図7において、○のプロットは酸素を殆
ど含まない窒化チタン膜の比抵抗を示し、△のプロット
は図3に示した条件で形成した酸素プリフロー処理によ
る窒化チタン膜の比抵抗を示し、□のプロットは図4酸
素を2sccmの流量で導入した反応チャンバ21内で形成
された酸化窒化チタン膜の比抵抗を示し、▽のプロット
は酸素を5sccmの流量で導入した反応チャンバ21内で
形成された酸化窒化チタン膜の比抵抗を示している。
Next, when the relationship between the specific resistance of the titanium nitride film, the oxygen-containing titanium nitride film, and the titanium nitride film by the oxygen preflow treatment and the temperature was examined, the results shown in FIGS. 6 and 7 were obtained. 6 and 7, plots of ○ indicate the specific resistance of the titanium nitride film containing almost no oxygen, and plots of △ indicate the specific resistance of the titanium nitride film formed by the oxygen preflow treatment formed under the conditions shown in FIG. , □ plots show the specific resistance of the titanium oxynitride film formed in the reaction chamber 21 into which oxygen was introduced at a flow rate of 2 sccm, and ▽ plots show the specific resistance in the reaction chamber 21 into which oxygen was introduced at a flow rate of 5 sccm. 2 shows the specific resistance of the formed titanium oxynitride film.

【0044】図6によれば、酸素プリフロー処理による
窒化チタン膜、酸素含有窒化チタン膜、窒化チタン膜は
それぞれ成長温度に影響されずにほぼ一定の比抵抗値が
得られることがわかる。また、図6に基づいて横軸を成
長条件に書き換えて得られた図7によれば、成長条件の
相違による比抵抗値の大小が比較できる。図4のガスフ
ローに従って形成された酸素含有窒化チタン膜は、全体
に僅かな酸素を含んでいるので、図3のガスフローに従
って形成した酸素プリフロー処理による窒化チタン膜6
よりも大きな抵抗となっている。しかし、比抵抗が20
00μΩcm以下であればキャパシタの上側電極として
の機能が十分であるので、酸素の流量を5sccm以下であ
れば問題はない。
FIG. 6 shows that the titanium nitride film, the oxygen-containing titanium nitride film, and the titanium nitride film obtained by the oxygen preflow process can obtain substantially constant specific resistance values without being affected by the growth temperature. Further, according to FIG. 7 obtained by rewriting the horizontal axis to the growth condition based on FIG. 6, it is possible to compare the magnitude of the specific resistance value due to the difference in the growth condition. Since the oxygen-containing titanium nitride film formed according to the gas flow of FIG. 4 contains a small amount of oxygen as a whole, the titanium nitride film 6 formed by the oxygen preflow process formed according to the gas flow of FIG.
The resistance is larger than that. However, when the specific resistance is 20
When the flow rate of oxygen is 5 sccm or less, there is no problem since the function as the upper electrode of the capacitor is sufficient if the flow rate is less than 00 μΩcm.

【0045】しかし、TiON膜16を形成する前に酸素流
量が5sccmとなるように第二のマスフローコントローラ
42を調整すると、Ta2O5 膜5に供給する酸素流量が少
なすぎる。これは、TiON膜16の形成前に酸素流量が5
sccmしか流れていないと、十分にTa2O5 膜5の膜質の改
善、TiON膜16とTa2O5 膜5の界面に還元防止用のブロ
ック層(酸素含有膜)を形成することができないからで
ある。ここでは、TiON膜16の形成前と形成最中では酸
素ガスを33sccm(6.6倍)以上、例えば図4に示す
ように100sccm流した後に、図4の実線又は一点鎖線
に示すように酸素流量を5sccm以下にステップ状に減少
させる必要がある。
However, if the second mass flow controller 42 is adjusted so that the oxygen flow rate becomes 5 sccm before the formation of the TiON film 16, the oxygen flow rate supplied to the Ta 2 O 5 film 5 is too small. This is because the oxygen flow rate is 5 before the formation of the TION film 16.
If sccm only not flowing, it is impossible to form a sufficiently improve the film quality of the Ta 2 O 5 film 5, a block layer for anti-reducing the interface of TiON film 16 and the Ta 2 O 5 film 5 (oxygen-containing layer) Because. Here, before and during the formation of the TiON film 16, an oxygen gas is supplied at a flow rate of 33 sccm (6.6 times) or more, for example, 100 sccm as shown in FIG. 4, and then as shown by the solid line or the dashed line in FIG. It is necessary to reduce the flow rate stepwise to 5 sccm or less.

【0046】なお、酸素プリフロー処理による窒化チタ
ン膜と2sccmで酸素を導入して形成したTiON膜と酸素を
全く導入しない従来技術とを比較しても図6、図7から
わかるように、比抵抗値は殆ど変わらない。酸素含有窒
化チタン膜16の成長時の酸素流量と酸素含有窒化膜1
6中の酸素含有量との関係を調べると、図8のようにな
り、酸素流量の調整によってTiON膜16中の酸素含有量
を制御できることが確認された。図8は、酸素含有窒化
膜16の成長の際の酸素流量を低下させる流量を2scc
m、5sccm、10sccm、0sccmとした場合を示してい
る。なお、図9に示すXRD(X-ray diffraction) スペ
クトラムによれば、酸素流量を増やすにつれて酸素含有
窒化チタンが TiN結晶から外れていくことがわかる。
As can be seen from FIGS. 6 and 7, when the titanium nitride film formed by the oxygen preflow treatment and the TiON film formed by introducing oxygen at 2 sccm are compared with the conventional technology in which oxygen is not introduced at all, specific resistance is obtained. The value hardly changes. Oxygen flow rate during growth of oxygen-containing titanium nitride film 16 and oxygen-containing nitride film 1
When the relationship with the oxygen content in 6 was examined, it was as shown in FIG. 8, and it was confirmed that the oxygen content in the TiON film 16 could be controlled by adjusting the oxygen flow rate. FIG. 8 shows that the flow rate for reducing the oxygen flow rate during the growth of the oxygen-containing nitride film 16 is 2 sc
m, 5 sccm, 10 sccm, and 0 sccm are shown. Note that the XRD (X-ray diffraction) spectrum shown in FIG. 9 shows that the oxygen-containing titanium nitride deviates from the TiN crystal as the oxygen flow rate is increased.

【0047】次に、図3、図4のガスフローチャートに
従って Ta2O5膜5上に成長したチタン化合物膜(上側電
極)のリーク電流と従来法で形成したチタン化合物のリ
ーク電流とを比較した結果を次に説明する。但し、以下
の説明では図3に示した条件をガスフローチャートA、
図4で示した条件をガスフローチャートBとする。ま
た、従来技術は、酸素を導入しないということ以外は図
3,図4と同じ条件でTa205 膜の上にTiN 膜を成長して
キャパシタを形成するものである。
Next, the leak current of the titanium compound film (upper electrode) grown on the Ta 2 O 5 film 5 was compared with the leak current of the titanium compound formed by the conventional method in accordance with the gas flow charts of FIGS. The results are described below. However, in the following description, the conditions shown in FIG.
The conditions shown in FIG. Further, the prior art, except that it does not introduce oxygen 3, in which to grow a TiN film on the Ta 2 0 5 film to form a capacitor with the same conditions as FIG.

【0048】なお、従来法で上側電極を形成する方法
は、R. Tamaru et al., Proceedingsof VMIC (1997),
p.571 に記載された方法を用いた。図10は、非晶質シ
リコン膜3をプラス側、配線9をマイナス側としてキャ
パシタに電圧を印可した場合のキャパシタのリーク電流
を示すものである。ガスフローチャートA又はBを含む
工程で形成した本実施形態のキャパシタは、従来技術に
よって形成したキャパシタよりもリーク電流が1桁少な
いことがわかる。
The method of forming the upper electrode by the conventional method is described in R. Tamaru et al., Proceedings of VMIC (1997),
The method described on p.571 was used. FIG. 10 shows the leakage current of the capacitor when a voltage is applied to the capacitor with the amorphous silicon film 3 being on the positive side and the wiring 9 being on the negative side. It can be seen that the capacitor of the present embodiment formed by the process including the gas flow chart A or B has an order of magnitude less leakage current than the capacitor formed by the conventional technique.

【0049】図11は、非晶質シリコン膜3をマイナス
側、配線9をプラス側としてキャパシタに電圧を印可し
た場合のキャパシタのリーク電流を示すものである。ガ
スフローチャートA又はBを含む工程で形成した本実施
形態のキャパシタは、従来技術によって形成したキャパ
シタよりもリーク電流が1桁少ないことがわかる。な
お、図10、図11ともに、Ta2O5 膜5の膜厚を10n
m、Ta2O5 膜5成長後のRTOを850℃とした。ま
た、ガスフローチャートAで成長したときのSiO2換算膜
厚は3.2nm、ガスフローチャートBで成長したときの
SiO2換算膜は3.18nm、従来技術によるキャパシタに
ついては3.1nmであった。その膜厚はC−V特性より
見積もった。
FIG. 11 shows the leakage current of the capacitor when a voltage is applied to the capacitor with the amorphous silicon film 3 on the negative side and the wiring 9 on the positive side. It can be seen that the capacitor of the present embodiment formed by the process including the gas flow chart A or B has an order of magnitude less leakage current than the capacitor formed by the conventional technique. In both FIGS. 10 and 11, the thickness of the Ta 2 O 5 film 5 is 10 n.
m, the RTO after growth of the Ta 2 O 5 film 5 was 850 ° C. The SiO 2 equivalent film thickness when grown according to the gas flow chart A is 3.2 nm, and when grown according to the gas flow chart B.
The SiO 2 equivalent film was 3.18 nm, and the conventional capacitor was 3.1 nm. The film thickness was estimated from CV characteristics.

【0050】そのようなリーク電流は、上側電極を97
%窒素、3%水素を含む雰囲気に置いてどのように変化
するかを調査したところ、図10は図12のようになっ
て実質的に変化は見られず、また図11は図13のよう
になって実質的に変化しなかった。従ってTiN 膜又はTi
ON膜は、Ta2O5 膜を還元雰囲気から遮断していることが
わかる。
Such a leakage current causes the upper electrode to
Investigation was made on how it changes in an atmosphere containing 3% hydrogen and 3% hydrogen. FIG. 10 shows substantially no change as shown in FIG. 12 and FIG. And did not substantially change. Therefore, TiN film or Ti
It can be seen that the ON film shields the Ta 2 O 5 film from the reducing atmosphere.

【0051】なお、水素と窒素雰囲気にシリコン基板1
を置いた時間は30分であり、その間にシリコン基板を
450℃で加熱した。次に、ガスフローチャートAの条
件により形成した窒化チタン膜6からTa2O5膜5までの
酸素の分布と、従来技術により形成したTiN 膜からTa2O
5 膜までの酸素の分布を調べた結果について説明する。
ただし、 Ta2O5膜には酸素が含まれているので、酸素の
存在を明確にするためにTa2O5 膜の代わりにシリコン基
板を用いてそのシリコン基板上にガスフローチャートA
の条件で窒化チタン膜6を形成した。
The silicon substrate 1 was placed in a hydrogen and nitrogen atmosphere.
Was left for 30 minutes, during which time the silicon substrate was heated at 450 ° C. Next, the distribution of oxygen from the titanium nitride film 6 to the Ta 2 O 5 film 5 formed under the conditions of the gas flow chart A, and the distribution of oxygen from the TiN film formed by the conventional technique to Ta 2 O 5
The result of examining the distribution of oxygen up to five films will be described.
However, since the Ta 2 O 5 film contains oxygen, in order to clarify the presence of oxygen, a silicon substrate is used instead of the Ta 2 O 5 film, and a gas flow chart A is formed on the silicon substrate.
Under these conditions, a titanium nitride film 6 was formed.

【0052】その実験により、図14の〜に示すよ
うなAES(Auger Electron Spectroscopy )分析結果
が得られた。即ち、従来技術により形成したTiN 膜とシ
リコン基板の界面に表れる酸素分布ピーク(図14)
と、本実施形態の酸素プリフロー処理によるTiN 膜6と
シリコン基板の界面に表れる酸素分布のピーク(図14
、)を比べると本実施形態のピークの方が大きかっ
た。したがって、シリコン基板の表面に酸素が多く供給
されていることから、 Ta2O5膜5(誘電体膜)の酸素不
足による劣化が回避され、また、NH3 による還元雰囲気
からも守られていることがわかる。実際に成長したTa2O
5 膜5の組成比は、化学量論比に沿った値を示した。ま
た、ガスフローチャートAの条件により成長した酸素プ
リフロー処理による TiN膜6に含まれる塩素は約1/5
に減少し、塩素による金属の腐食が大幅に抑制され、Ti
N 膜6とTa2O5 膜5の密着性が向上する。塩素が減少し
たのは、酸素プリフロー処理によるTiN 膜6中の塩素が
酸素に置換されたからと考えられる。
As a result of the experiment, AES (Auger Electron Spectroscopy) analysis results as shown in FIG. That is, the oxygen distribution peak appearing at the interface between the TiN film formed by the conventional technique and the silicon substrate (FIG. 14).
The peak of the oxygen distribution appearing at the interface between the TiN film 6 and the silicon substrate by the oxygen preflow treatment of this embodiment (FIG. 14)
), The peak of the present embodiment was larger. Therefore, since a large amount of oxygen is supplied to the surface of the silicon substrate, the Ta 2 O 5 film 5 (dielectric film) is prevented from being deteriorated due to lack of oxygen, and is protected from a reducing atmosphere by NH 3 . You can see that. Ta 2 O actually grown
5 The composition ratio of the film 5 showed a value along the stoichiometric ratio. The chlorine contained in the TiN film 6 by the oxygen preflow process grown under the conditions of the gas flow chart A is about 1/5.
Metal corrosion due to chlorine is greatly suppressed, and Ti
The adhesion between the N film 6 and the Ta 2 O 5 film 5 is improved. It is considered that the chlorine was reduced because chlorine in the TiN film 6 was replaced by oxygen by the oxygen preflow treatment.

【0053】なお、ガスフローチャートAに示したよう
なMMHガスを供給しない場合には、酸素プリフロー処
理によるTiN 膜6とシリコン基板の界面での酸素含有量
がMMHガスを供給する場合に比べて少し減少している
ことが図14の、からわかるが、の場合であって
も従来技術で形成したTiN 膜よりは酸素含有量が多いの
で、ガスフローチャートAにおいてMMHガスを省略し
てもよい。
When the MMH gas is not supplied as shown in the gas flow chart A, the oxygen content at the interface between the TiN film 6 and the silicon substrate by the oxygen preflow process is slightly smaller than when the MMH gas is supplied. As can be seen from FIG. 14, the MMH gas may be omitted in the gas flow chart A because the oxygen content is larger than that of the TiN film formed by the conventional technique.

【0054】なお、図15は、図14におけるとの
結果を分かり易くするために、縦軸を大きくして表した
図である。また、酸素プリフロー処理による窒化チタン
膜と、酸素流量を2sccmまたは5sccmとして形成したTi
ON膜と、酸素を全く導入しない従来技術の窒化チタン膜
のそれぞれの成長速度を調べたところ図16のようにな
った。図16によれば、窒化チタンの酸素導入時間が長
く、酸素含有量が多いほど成長速度が低下している。従
って、酸素プリフロー処理による窒化Ti膜を採用するこ
とにより、Ta2O5 膜5の還元を防止し、Ta2O5 膜5から
窒化チタン膜6への酸素抜けを防止し、さらに窒化チタ
ン合金よりなる上側電極の成長速度を高く維持するため
に好ましいことがわかった。
FIG. 15 is a diagram in which the vertical axis is enlarged for easy understanding of the result shown in FIG. Also, a titanium nitride film formed by oxygen preflow treatment and a Ti film formed at an oxygen flow rate of 2 sccm or 5 sccm are used.
FIG. 16 shows the respective growth rates of the ON film and the conventional titanium nitride film to which oxygen was not introduced at all. According to FIG. 16, the oxygen introduction time of titanium nitride is long, and the growth rate decreases as the oxygen content increases. Therefore, the oxygen by employing the Ti nitride film by preflow processing, to prevent the reduction of the Ta 2 O 5 film 5, the Ta 2 O 5 film oxygen omission prevents from 5 to titanium nitride film 6, further titanium nitride alloy It has been found that it is preferable to keep the growth rate of the upper electrode higher.

【0055】ところで、図1に示した実施形態では、下
側の電極として非晶質シリコン膜3を適用したMIS構
造のキャパシタについて説明したが、下側の電極を金属
から構成するMIM(metal insulator metal) 構造のキ
ャパシタの製造工程でも図3、図4の条件を採用して上
側の電極を形成しても良い。次に、MIM構造のキャパ
シタの製造工程について簡単に説明する。
By the way, in the embodiment shown in FIG. 1, the capacitor having the MIS structure in which the amorphous silicon film 3 is applied as the lower electrode has been described, but the MIM (metal insulator) in which the lower electrode is made of metal is used. The upper electrode may be formed in the manufacturing process of the capacitor having the metal) structure by employing the conditions shown in FIGS. Next, a brief description will be given of a manufacturing process of the capacitor having the MIM structure.

【0056】まず、図1(a) に示したと同様に、シリコ
ン基板1の表面のキャパシタ領域の上に不純物をドープ
した非晶質シリコン膜3を形成する。その後に、図17
(a)に示すように、CVD法により非晶質シリコン膜3
の露出した面の上にタングステン膜10を10nmの厚さ
に選択成長する。その後に、アンモニア雰囲気中でタン
グステン膜10の表面を窒化して窒化タングステン(W
N)膜11を成長する。この窒化処理は、タングステン
膜10表面の酸化を防止するために形成される。
First, an amorphous silicon film 3 doped with impurities is formed on the capacitor region on the surface of the silicon substrate 1 in the same manner as shown in FIG. 1 (a). After that, FIG.
(a) As shown in FIG.
The tungsten film 10 is selectively grown to a thickness of 10 nm on the exposed surface. Thereafter, the surface of the tungsten film 10 is nitrided in an ammonia atmosphere to form tungsten nitride (W).
N) grow the film 11; This nitriding process is formed to prevent oxidation of the surface of the tungsten film 10.

【0057】この後に、図17(b) に示すように、タン
グステン膜10及びフィールド酸化膜2の上にTa2O5
5を成長し、その表面を酸素プラズマ又は酸素含有ガス
プラズマによって酸化する。その条件はO2 ガスを20
0sccm、成長温度を350℃、高周波力パワーを800
W、3分間の処理である。次に、図3のガスフローチャ
ートA又は図4のガスフローチャートBに従って、図1
7(c) に示すようにTa2O5 膜5の上に酸素プリフロー処
理によるTiN 膜6又はTiON膜16を成長する。これによ
り、タングステン膜10を下側電極、Ta2O 5 膜5を誘電
体膜、酸素プリフロー処理によるTiN 膜6又はTiON膜1
6を上部電極としたMIM構造のキャパシタの基本構造
が形成される。
Thereafter, as shown in FIG.
A Ta film is formed on the gustene film 10 and the field oxide film 2.TwoOFivefilm
5 and the surface thereof is oxygen plasma or oxygen-containing gas.
Oxidized by plasma. The condition is OTwo20 gas
0 sccm, growth temperature 350 ° C, high frequency power 800
W for 3 minutes. Next, the gas flow chart of FIG.
1 according to the gas flow chart B of FIG.
As shown in Fig. 7 (c), TaTwoOFiveOxygen preflow treatment on membrane 5
The TiN film 6 or the TiON film 16 is grown by the process. This
And the tungsten film 10 isTwoO FiveDielectric film 5
Body film, TiN film 6 or TION film 1 by oxygen preflow treatment
Basic Structure of MIM Structure Capacitor with 6 as Top Electrode
Is formed.

【0058】さらに、図17(d) に示すように、キャパ
シタを覆うSiO2膜7を形成した後に酸素プリフロー処理
によるTiN 膜6又はTiON膜16の一部を露出する開口部
8をSiO2膜7に形成し、さらに開口部8を通して酸素プ
リフロー処理によるTiN 膜6又はTiON膜16に接続する
配線9をSiO2膜7の上に形成する。なお、タングステン
膜10以外の図17(a) 〜(d) に示した各膜の厚さは、
図1(a) 〜(d) に示す膜と同じにする。
[0058] Further, as shown in FIG. 17 (d), the SiO 2 film an opening 8 for exposing a part of the TiN film 6 or TiON film 16 by oxygen preflow treatment after forming the SiO 2 film 7 covering the capacitor The wiring 9 connected to the TiN film 6 or the TiON film 16 by the oxygen preflow process through the opening 8 is formed on the SiO 2 film 7. The thickness of each film shown in FIGS. 17A to 17D other than the tungsten film 10 is as follows.
The same as the films shown in FIGS. 1 (a) to (d).

【0059】図4に示すガスフローチャートBにより形
成したTiON上側電極を有するMIM型キャパシタのリー
ク電流を従来技術により形成したTiN 上側電極を有する
MIM型キャパシタのリーク電流と比較したところ図1
8、図19に示すような実験結果が得られた。その従来
技術というのは、上側電極となる TiN膜の成長工程で酸
素を導入しない他は図4と同じ条件でTiN 膜を成長する
技術である。
The leakage current of the MIM type capacitor having the TiON upper electrode formed according to the gas flow chart B shown in FIG. 4 was compared with the leakage current of the MIM type capacitor having the TiN upper electrode formed by the prior art.
8. Experimental results as shown in FIG. 19 were obtained. The prior art is a technique for growing a TiN film under the same conditions as in FIG. 4 except that oxygen is not introduced in the step of growing a TiN film serving as an upper electrode.

【0060】図18は、非晶質シリコン膜3をプラス
側、配線9をマイナス側としてキャパシタに電圧を印可
した場合のキャパシタのリーク電流を示すものである。
ガスフローチャートBの上側電極形成工程を経て形成し
た本実施形態のMIM型のキャパシタは、従来技術によ
って形成したMIM型のキャパシタよりもリーク電流が
3桁少ない。
FIG. 18 shows the leakage current of the capacitor when a voltage is applied to the capacitor with the amorphous silicon film 3 being on the positive side and the wiring 9 being on the negative side.
The MIM type capacitor of the present embodiment formed through the upper electrode forming step of the gas flow chart B has three orders of magnitude less leakage current than the MIM type capacitor formed by the conventional technique.

【0061】図19は、非晶質シリコン膜3をマイナス
側、配線9をプラス側としてキャパシタに電圧を印可し
た場合のキャパシタのリーク電流を示すものである。ガ
スフローチャートBの上側電極形成工程を経て形成した
本実施形態のMIM型のキャパシタは、従来技術によっ
て形成したMIM型のキャパシタよりリーク電流が2桁
少ない。
FIG. 19 shows the leakage current of the capacitor when a voltage is applied to the capacitor with the amorphous silicon film 3 on the negative side and the wiring 9 on the positive side. The MIM-type capacitor of the present embodiment formed through the upper electrode forming step of the gas flow chart B has two orders of magnitude less leakage current than the MIM-type capacitor formed by the conventional technique.

【0062】図17(a) 〜図17(d) に示した工程にお
いても、TiON膜16又はTiN 膜6からTa2O5 膜5の境界
部分に最も酸素含有量のピークが表れること、Ta2O5
5は化学量論比にしたがって形成されること、TiON膜1
6又はTiN 膜6に含まれる塩素は約1/5に減少するこ
と、塩素による金属の腐食が大幅に抑制され、TiON膜と
Ta2O5 膜の密着性が向上することは、図1(a) 〜図1
(d) に示した工程と同じように現れる。
Also in the steps shown in FIGS. 17A to 17D, the peak of the oxygen content appears at the boundary portion between the TiON film 16 or the TiN film 6 and the Ta 2 O 5 film 5. The 2 O 5 film 5 is formed according to the stoichiometric ratio.
6 or TiN film 6 is reduced to about 1/5 the chlorine, metal corrosion by chlorine is largely suppressed,
The improvement in the adhesion of the Ta 2 O 5 film is shown in FIGS.
It appears in the same way as the process shown in (d).

【0063】図3及び図4のガスフローチャートでは、
TiON膜又は酸素プリフロー処理によるTiN 膜を成長する
前に酸素ガスを供給しているが、酸素原子を1原子以上
含む構造の分子を含むガス、例えば水(H2 O)、過酸
化水素(H2 2 )、オゾン(O3 )、一酸化炭素(C
O)、二酸化炭素(CO2 )又は酸化窒素(NO、N2O又
はNO2 )のガスを含むガスを用いてもよい。そのガス
は、ヘリウム(He)、アルゴン(Ar)、窒素(N2)の少
なくとも1つのガスによって希釈可能なガスが好まし
い。
In the gas flow charts of FIGS. 3 and 4,
Oxygen gas is supplied before growing the TiON film or the TiN film by the oxygen preflow treatment. However, a gas containing a molecule having a structure containing one or more oxygen atoms, for example, water (H 2 O), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), ozone (O 3 ), carbon monoxide (C
A gas including O), carbon dioxide (CO 2 ), or nitrogen oxide (NO, N 2 O, or NO 2 ) may be used. The gas is preferably a gas that can be diluted with at least one of helium (He), argon (Ar), and nitrogen (N 2 ).

【0064】また、誘電体膜の上にTiON又はTiN のよう
な金属窒化膜の代わりに、ルテニウム、イリジウム、タ
ングステン等の他の金属を形成する場合にも、酸素含有
ガスを減圧雰囲気中に導入してもよい。誘電体膜として
は、 Ta2O5の替わりにチタン酸ジルコン酸鉛(PZ
T)、ストロンチウムチタン酸素(SrTO)、チタン酸
バリウムストロンチウム(BST)又はタンタル酸スト
ロンチウムビスマス(SBT又はY1)を用いたり、又
は、元素周期律表の3A族、4A族、5A族の酸化物を
用いてもよい。
In the case where another metal such as ruthenium, iridium, or tungsten is formed on the dielectric film instead of a metal nitride film such as TiON or TiN, an oxygen-containing gas is introduced into a reduced-pressure atmosphere. May be. As the dielectric film, lead zirconate titanate (PZ) is used instead of Ta 2 O 5
T), strontium titanium oxygen (SrTO), barium strontium titanate (BST) or strontium bismuth tantalate (SBT or Y1), or an oxide of Group 3A, 4A or 5A of the Periodic Table of the Elements. May be used.

【0065】誘電体膜の上に形成する金属膜又は金属窒
化膜をCVD法により形成する場合に、反応の励起方法
は熱、光、プラズマの少なくとも1つの方法を含むよう
にすることが好ましい。なお、MIS型又はMIM型の
キャパシタは、上記した構造に限るものではなく、例え
ば下部電極の断面がT字状のキャパシタ、フィン型のキ
ャパシタ、その他の構造のキャパシタであってもよい。
その下部電極の構成材料として、窒化タングステン(WN
x )のみならず、ルテニウム(Ru)、酸化ルテニウム(RuO
x ) 、酸化イリジウム(IrO x )、窒化チタン(TiN
)、モリブデン(Mo)、窒化モリブデン(MoN )、タ
ンタル(Ta)、窒化タンタル(TaN )などの金属、導電
性酸金属酸化物、金属窒化物がある。
When a metal film or a metal nitride film formed on a dielectric film is formed by a CVD method, it is preferable that a reaction excitation method includes at least one of heat, light and plasma. The MIS-type or MIM-type capacitor is not limited to the above-described structure. For example, a capacitor having a T-shaped cross section of a lower electrode, a fin-type capacitor, or a capacitor having another structure may be used.
As a constituent material of the lower electrode, tungsten nitride (WN
x) as well as ruthenium (Ru), ruthenium oxide (RuO
x ), iridium oxide (IrO x ), titanium nitride (TiN
), Molybdenum (Mo), molybdenum nitride (MoN), tantalum (Ta), tantalum nitride (TaN), and other metals, conductive acid metal oxides, and metal nitrides.

【0066】さらに、上記した四塩化チタンの代わり
に、ヨウ化チタン(TiI4)、臭化チタン(TiBrl4)、フ
ッ化チタン(TiF4)を用いてもよい。また、アンモニア、
MMHの代わりに、N2H4、ヒドラジンのアルチル化合
物、アミン系物質を用いてもよい。ところで、T. Tamur
a et al., Proceedings of VMIC (1997), p.571 の文献
では、TiCl4 を先に反応室に導入することにより、Ta2O
5 が還元雰囲気に曝されていることを回避している。し
かし、本発明のように、酸素を先に導入する方法を用い
る場合には、アンモニアガス、モノメチルヒドラジンガ
スと四塩化チタンガスの導入の順序はどちらが先でもよ
い。また、成膜圧力を下げることによりステップカバレ
ッジの良い膜が形成される。
Further, titanium iodide (TiI 4 ), titanium bromide (TiBrl 4 ), or titanium fluoride (TiF 4 ) may be used instead of the above-mentioned titanium tetrachloride. Also ammonia,
Instead of MMH, N 2 H 4 , an alkyl compound of hydrazine, or an amine-based substance may be used. By the way, T. Tamur
In the literature of a et al., Proceedings of VMIC (1997), p. 571, Ta 2 O was introduced by first introducing TiCl 4 into the reaction chamber.
5 avoids being exposed to a reducing atmosphere. However, when the method of introducing oxygen first is used as in the present invention, the order of introduction of the ammonia gas, the monomethylhydrazine gas and the titanium tetrachloride gas may be any order. Further, a film with good step coverage is formed by lowering the film forming pressure.

【0067】例えば、図20に示すように、NH3 ガスと
MMHガスよりも先にTiCl4 ガスを導入してもよい。以
上の説明では、酸素プリフロー処理による窒化チタン
膜、酸素含有窒化チタン膜をキャパシタの上部電極とし
て用いる技術について説明したが、それらの膜をMOS
トランジスタのゲート電極に用いてもよい。
For example, as shown in FIG. 20, TiCl 4 gas may be introduced before NH 3 gas and MMH gas. In the above description, the technique of using the titanium nitride film and the oxygen-containing titanium nitride film by the oxygen preflow process as the upper electrode of the capacitor has been described.
It may be used for a gate electrode of a transistor.

【0068】[0068]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、誘電
体膜の上に金属又は金属窒化物よりなる電極を形成する
前に酸化性ガスを誘電体膜の表面に供給するようにした
ので、誘電体膜を形成する際に誘電体膜内に取り込まれ
る不純物を除去して誘電体膜の結晶性を改善してリーク
電流を低減することができる。
As described above, according to the present invention, an oxidizing gas is supplied to the surface of a dielectric film before forming an electrode made of metal or metal nitride on the dielectric film. Therefore, impurities taken into the dielectric film when the dielectric film is formed can be removed to improve the crystallinity of the dielectric film and reduce the leak current.

【0069】その酸化性ガスは、金属膜又は金属窒化膜
を形成する際に用いる還元性ガスの導入の少なくとも初
期の状態まで流すことにより、還元性ガスによって酸化
誘電体膜中の酸素欠陥が防止される。酸化性ガスを金属
膜又は金属窒化膜の形成の最後まで導入する場合には、
酸化性ガスの流量を低減することにより、金属膜又は金
属窒化膜の抵抗率の上昇を防止できる。
By flowing the oxidizing gas to at least the initial state of the introduction of the reducing gas used for forming the metal film or the metal nitride film, the reducing gas prevents oxygen defects in the oxidized dielectric film. Is done. When the oxidizing gas is introduced to the end of the formation of the metal film or the metal nitride film,
By reducing the flow rate of the oxidizing gas, an increase in the resistivity of the metal film or the metal nitride film can be prevented.

【0070】金属膜、金属窒化膜と誘電体膜中に形成さ
れる酸素含有金属、酸素含有窒化金属は、誘電体中の酸
素が金属膜、金属窒化膜に拡散することを防止できる。
The oxygen-containing metal and the oxygen-containing metal nitride formed in the metal film, the metal nitride film and the dielectric film can prevent oxygen in the dielectric from diffusing into the metal film and the metal nitride film.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1(a) 〜(d) は、本発明の実施形態に係るM
IS型キャパシタを形成する工程を示す断面図である。
FIGS. 1 (a) to 1 (d) show M according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a step of forming an IS-type capacitor.

【図2】図2は、本発明の実施形態のキャパシタの上部
電極を形成するためのCVD装置の構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of a CVD apparatus for forming an upper electrode of a capacitor according to the embodiment of the present invention.

【図3】図3は、図1(c) に示した上側電極となる金属
膜を成長する際のガス及び圧力の第1のガスフローチャ
ートAを示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a first gas flow chart A of gas and pressure when growing a metal film to be an upper electrode shown in FIG. 1 (c).

【図4】図4は、図1(c) に示す示した上側電極となる
金属膜を成長する際のガス及び圧力の第2のガスフロー
チャートBを示す図である。
FIG. 4 is a view showing a second gas flow chart B of gas and pressure when growing the metal film to be the upper electrode shown in FIG. 1 (c).

【図5】図5(a) 、図5(b) は図4に示す第2のガスフ
ローチャートによりキャパシタの上側電極を形成する工
程を示す断面図である。
5 (a) and 5 (b) are cross-sectional views showing steps of forming an upper electrode of a capacitor according to the second gas flow chart shown in FIG.

【図6】図6は、本発明に用いる酸素プリフロー処理に
よる窒化チタン膜と本発明に用いる窒化酸化チタン膜と
従来技術による窒化チタン膜の成長温度と比抵抗の関係
を示す図である。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the growth temperature and the specific resistance of a titanium nitride film formed by an oxygen preflow process used in the present invention, a titanium nitride oxide film used in the present invention, and a conventional titanium nitride film.

【図7】図7は、本発明に用いる酸素プリフロー処理に
よる窒化チタン膜と本発明に用いる窒化酸化チタン膜と
従来技術による窒化チタン膜と各比抵抗の相違を示す図
である。
FIG. 7 is a diagram showing differences in specific resistance between a titanium nitride film formed by an oxygen preflow process used in the present invention, a titanium nitride oxide film used in the present invention, and a titanium nitride film formed by a conventional technique.

【図8】図8は、本発明に用いる窒化酸化チタン膜の酸
素含有量と従来技術による窒化チタン膜の酸素含有量の
違いを示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing the difference between the oxygen content of a titanium nitride oxide film used in the present invention and the oxygen content of a conventional titanium nitride film.

【図9】図9は、本発明に用いる窒化酸化チタン膜の酸
素含有量と従来技術による窒化チタン膜の結晶構造の違
いを示すXRDスペクトラム図である。
FIG. 9 is an XRD spectrum diagram showing the difference between the oxygen content of the titanium nitride oxide film used in the present invention and the crystal structure of the conventional titanium nitride film.

【図10】図10は、図1(d) に示す構造のMIS型キ
ャパシタと従来方法により形成したMIS型キャパシタ
のリーク電流を示す第1の特性図である。
FIG. 10 is a first characteristic diagram showing leakage currents of the MIS capacitor having the structure shown in FIG. 1D and a MIS capacitor formed by a conventional method.

【図11】図11は、図1(d) に示す構造のMIS型キ
ャパシタと従来方法により形成したMIS型キャパシタ
のリーク電流を示す第2の特性図である。
FIG. 11 is a second characteristic diagram showing the leakage current of the MIS capacitor having the structure shown in FIG. 1D and the MIS capacitor formed by a conventional method.

【図12】図12は、図3の条件によってMIS型キャ
パシタを形成した後に、そのMIS型キャパシタを水
素、窒素雰囲気に450℃、3分でおいた場合のリーク
電流を示す第1の特性図である。
FIG. 12 is a first characteristic diagram illustrating a leakage current when the MIS capacitor is formed under the conditions of FIG. 3 and then placed in an atmosphere of hydrogen and nitrogen at 450 ° C. for 3 minutes. It is.

【図13】図13は、図3の条件によってMIS型キャ
パシタを形成した後に、そのMIS型キャパシタを水
素、窒素雰囲気に450℃、3分でおいた場合のリーク
電流を示す第2の特性図である。
FIG. 13 is a second characteristic diagram showing a leakage current when the MIS capacitor is formed in a hydrogen and nitrogen atmosphere at 450 ° C. for 3 minutes after the MIS capacitor is formed under the conditions of FIG. 3; It is.

【図14】図14は、図3に示すチャートに従って形成
した酸素プリフロー処理による窒化チタン膜とその下の
シリコン基板との酸素分布を示す図である。
FIG. 14 is a view showing an oxygen distribution of a titanium nitride film formed by an oxygen preflow process formed according to the chart shown in FIG. 3 and a silicon substrate thereunder.

【図15】図15は、図14の縦軸のスケールを変更し
た図である。
FIG. 15 is a diagram in which the scale of the vertical axis in FIG. 14 is changed.

【図16】図16は、本発明に用いる窒化酸化チタン膜
の酸素含有量と従来技術による窒化チタン膜の成長速度
の違いを示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing the difference between the oxygen content of a titanium nitride oxide film used in the present invention and the growth rate of a conventional titanium nitride film.

【図17】図17(a) 〜(d) は、本発明の実施形態に係
るMIM型キャパシタを形成する工程を示す断面図であ
る。
FIGS. 17A to 17D are cross-sectional views showing steps of forming an MIM capacitor according to the embodiment of the present invention.

【図18】図18は、図17(d) に示す構造のMIM型
キャパシタと従来方法により形成したMIM型キャパシ
タのリーク電流を示す第1の特性図である。
FIG. 18 is a first characteristic diagram showing leakage currents of the MIM type capacitor having the structure shown in FIG. 17D and an MIM type capacitor formed by a conventional method.

【図19】図19は、図17(d) に示す構造のMIM型
キャパシタと従来方法により形成したMIM型キャパシ
タのリーク電流を示す第2の特性図である。
FIG. 19 is a second characteristic diagram showing leakage currents of the MIM capacitor having the structure shown in FIG. 17D and an MIM capacitor formed by a conventional method.

【図20】図20は、図1(c) に示す示した上側電極と
なる金属膜を成長する際のガス及び圧力の第3のガスフ
ローチャートを示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing a third gas flow chart of the gas and pressure when growing the metal film to be the upper electrode shown in FIG. 1 (c).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…シリコン基板(半導体基板)、2…フィールド酸化
膜、3…非晶質シリコン膜、4…窒化シリコン膜、5…
Ta2O5 膜(誘電体膜)、6…酸素プリフロー処理による
TiN 膜(金属窒化膜)、7…SiO2膜、8…開口部、9…
配線、10…タングステン膜、11…窒化タングステン
膜、16…TiON膜、21…反応チャンバ、22…下部電
極、23…ガスシャワー、23a…第1のガス拡散室、
23b…第2のガス拡散室、24…排気口、25…開閉
弁、26…ドラッグポンプ、27…ドライッポンプ、2
8…第1のガス管、29…第2のガス管、30…制御回
路、31〜35…ガスポンベ、41〜45…マスフロー
コントローラ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon substrate (semiconductor substrate), 2 ... Field oxide film, 3 ... Amorphous silicon film, 4 ... Silicon nitride film, 5 ...
Ta 2 O 5 film (dielectric film), 6 ... by oxygen preflow treatment
TiN film (metal nitride film), 7: SiO 2 film, 8: opening, 9:
Wiring, 10: tungsten film, 11: tungsten nitride film, 16: TiON film, 21: reaction chamber, 22: lower electrode, 23: gas shower, 23a: first gas diffusion chamber,
23b: second gas diffusion chamber, 24: exhaust port, 25: open / close valve, 26: drag pump, 27: dry pump, 2
8 First gas pipe, 29 Second gas pipe, 30 Control circuit, 31 to 35 Gas cylinder, 41 to 45 Mass flow controller.

Claims (21)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板上に誘電体膜を形成する工程
と、 前記半導体基板に酸化性ガスを導入する工程と、 前記酸化性ガス中に金属又は金属窒化物を成長する第1
の反応ガスと第2の反応ガスを導入する工程と、 ついで、前記酸化性ガスを減少させ、前記第1の反応ガ
ス及び前記第2の反応ガスにより、前記誘電体膜上に前
記金属又は前記金属窒化物を含む導電膜を形成する工程
とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
A step of forming a dielectric film on a semiconductor substrate; a step of introducing an oxidizing gas into the semiconductor substrate; and a step of growing a metal or metal nitride in the oxidizing gas.
Introducing a reaction gas and a second reaction gas, and then reducing the oxidizing gas, and using the first reaction gas and the second reaction gas to deposit the metal or the metal on the dielectric film. Forming a conductive film containing metal nitride.
【請求項2】前記誘電体膜を形成した後であって、前記
酸化性ガスを導入する前に、前記誘電体膜を酸素を含む
加熱雰囲気中または酸素を含むプラズマ雰囲気中に曝す
工程をさらに有することを特徴とする請求項1記載の半
導体装置の製造方法。
2. A step of exposing the dielectric film to a heating atmosphere containing oxygen or a plasma atmosphere containing oxygen before forming the dielectric film and before introducing the oxidizing gas. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising:
【請求項3】前記誘電体膜を酸素を含む加熱雰囲気中又
は酸素を含むプラズマ雰囲気中に曝す工程は、第1のチ
ャンバ内で行われ、 前記異酸化性がすを導入する工程は、前記第1のチャン
バとは異なる第2のチャンバ内で行われることを特徴と
する請求項2記載の半導体装置の製造方法。
3. The step of exposing the dielectric film to a heating atmosphere containing oxygen or a plasma atmosphere containing oxygen is performed in a first chamber. 3. The method according to claim 2, wherein the method is performed in a second chamber different from the first chamber.
【請求項4】誘電体膜の膜質を改善する処理を行う工程
と、 前記誘電体膜の表面を酸化性ガスを含む減圧雰囲気に曝
す工程と、 金属又は窒化金属よりなる導電膜を成長するための第一
の反応ガスと第二の反応ガスを前記減圧雰囲気に供給す
ることにより、前記誘電体膜上に前記第一の反応ガスと
前記第二の反応ガスと前記酸化性ガスとの反応によって
酸素含有金属層又は酸素含有金属窒化層を形成する工程
と、 前記第一の反応ガスと前記第二の反応ガスを反応させ
て、前記誘電体膜上に前記酸素含有金属層又は前記酸素
含有金属窒化層を挟んで電極となる前記導電膜を形成す
る工程と、 前記導電膜の形成の途中で前記酸化性ガスの供給を停止
する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造
方法。
A step of performing a treatment for improving the film quality of the dielectric film; a step of exposing the surface of the dielectric film to a reduced-pressure atmosphere containing an oxidizing gas; and a step of growing a conductive film made of metal or metal nitride. By supplying the first reaction gas and the second reaction gas to the reduced-pressure atmosphere, the reaction of the first reaction gas, the second reaction gas, and the oxidizing gas on the dielectric film is performed. Forming an oxygen-containing metal layer or an oxygen-containing metal nitride layer; and reacting the first reaction gas and the second reaction gas to form the oxygen-containing metal layer or the oxygen-containing metal on the dielectric film. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of forming the conductive film serving as an electrode with a nitride layer interposed; and a step of stopping supply of the oxidizing gas during the formation of the conductive film.
【請求項5】誘電体膜の膜質を改善する処理を行う工程
と、 前記誘電体膜の表面を酸化性ガスを含む減圧雰囲気に曝
す工程と、 金属又は窒化金属よりなる導電膜を成長するための第一
の反応ガスと第二の反応ガスを前記減圧雰囲気に供給す
ることにより、前記誘電体膜上に前記第一の反応ガスと
前記第二の反応ガスと前記酸化性ガスとの反応によって
酸素を含む導電膜を形成する工程と、 前記導電膜の形成の途中で前記酸化性ガスの流量を低減
する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造
方法。
5. A step of performing a process for improving the film quality of the dielectric film; a step of exposing the surface of the dielectric film to a reduced-pressure atmosphere containing an oxidizing gas; By supplying the first reaction gas and the second reaction gas to the reduced-pressure atmosphere, the reaction of the first reaction gas, the second reaction gas, and the oxidizing gas on the dielectric film is performed. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of forming a conductive film containing oxygen; and a step of reducing a flow rate of the oxidizing gas during the formation of the conductive film.
【請求項6】前記酸化性ガスは、前記第一の反応ガスと
前記第二の反応ガスの供給停止と同時又はその後に停止
されることを特徴とする請求項5記載の半導体装置の製
造方法。
6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the oxidizing gas is stopped simultaneously with or after the supply of the first reactant gas and the second reactant gas is stopped. .
【請求項7】前記誘電体膜は、酸化誘電体からなること
を特徴とする請求項4又は請求項5記載の半導体装置の
製造方法。
7. The method according to claim 4, wherein said dielectric film is made of an oxide dielectric.
【請求項8】前記半導体基板と前記誘電体膜の間に金
属、導電性金属酸化物又は金属窒化物よりなる下部電極
を形成する工程を有することを特徴とする請求項4又は
請求項5記載の半導体装置の製造方法。
8. The method according to claim 4, further comprising the step of forming a lower electrode made of a metal, a conductive metal oxide or a metal nitride between said semiconductor substrate and said dielectric film. Of manufacturing a semiconductor device.
【請求項9】前記下部電極は、タングステン、ルテニウ
ム、酸化ルテニウム、酸化イリジウム、窒化チタン、窒
化タングステン、モリブデン、窒化モリブデン、タンタ
ル、窒化タンタルのいずれかより形成されることを特徴
とする請求項8記載の半導体装置の製造方法。
9. The device according to claim 8, wherein the lower electrode is formed of any one of tungsten, ruthenium, ruthenium oxide, iridium oxide, titanium nitride, tungsten nitride, molybdenum, molybdenum nitride, tantalum, and tantalum nitride. The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
【請求項10】前記誘電体膜を形成する前に、前記半導
体基板と前記誘電体膜の間に不純物を含む半導体層を形
成する工程を有することを特徴とする請求項4又は請求
項5記載の半導体装置の製造方法。
10. The method according to claim 4, further comprising the step of forming a semiconductor layer containing impurities between the semiconductor substrate and the dielectric film before forming the dielectric film. Of manufacturing a semiconductor device.
【請求項11】前記誘電体膜は、元素周期律表の3A
族、4A族又は5A族の酸化物の成長か、チタン酸ジル
コン酸鉛、ストロンチウムチタン酸素、チタン酸バリウ
ムストロンチウム又はタンタル酸ストロンチウムビスマ
スのいずれかの成長によって形成されることを特徴とす
る請求項4又は請求項5記載の半導体装置の製造方法。
11. The dielectric film according to claim 1, wherein said dielectric film is 3A of the periodic table.
5. The method according to claim 4, wherein the oxide is formed by growing an oxide of a group 4, 4A or 5A group, or by growing any of lead zirconate titanate, strontium titanium oxygen, barium strontium titanate or strontium bismuth tantalate. 6. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5.
【請求項12】前記酸化性ガスは、分子中に酸素を少な
くとも1以上含む分子のガスであることを特徴とする請
求項4又は請求項5記載の半導体装置の製造方法。
12. The method according to claim 4, wherein the oxidizing gas is a molecular gas containing at least one oxygen in the molecule.
【請求項13】前記ガスは、O2 、H2 O、H2 2
3 、CO、CO2、NO2 、N2 O、NOであること
を特徴とする請求項12記載の半導体装置の製造方法。
13. The gas according to claim 1, wherein said gas is O 2 , H 2 O, H 2 O 2 ,
13. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 12, wherein O 3 , CO, CO 2 , NO 2 , N 2 O, and NO are used.
【請求項14】前記減圧雰囲気中の前記酸化性ガスは、
ヘリウム、アルゴン、窒素の少なくとも1つによって希
釈されことを特徴とする請求項4又は請求項5記載の半
導体装置の製造方法。
14. The oxidizing gas in the reduced-pressure atmosphere,
The method according to claim 4, wherein the semiconductor device is diluted with at least one of helium, argon, and nitrogen.
【請求項15】前記誘電体膜を減圧雰囲気で前記酸化性
ガスに曝す工程は、上部電極となる前記誘電体膜を形成
すると同じ反応室内で行われることを特徴とする請求項
4又は請求項5記載の半導体装置の製造方法。
15. The method according to claim 4, wherein the step of exposing the dielectric film to the oxidizing gas in a reduced-pressure atmosphere is performed in the same reaction chamber as forming the dielectric film serving as an upper electrode. 6. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 5.
【請求項16】前記誘電体膜の膜質改善のための処理
は、前記雰囲気での酸化性ガスに曝す工程とは異なるこ
とを特徴とする請求項4又は請求項5記載の半導体装置
の製造方法。
16. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the treatment for improving the film quality of said dielectric film is different from the step of exposing to an oxidizing gas in said atmosphere. .
【請求項17】前記導電膜を形成するための第一の反応
ガスは、還元性元素を含むことを特徴とする請求項4又
は請求項5に記載の半導体装置の製造方法。
17. The method according to claim 4, wherein the first reaction gas for forming the conductive film contains a reducing element.
【請求項18】前記第一の反応ガスは、アンモニアガス
を含むことを特徴とする請求項17に記載の半導体装置
の製造方法。
18. The method according to claim 17, wherein the first reaction gas contains an ammonia gas.
【請求項19】前記導電膜を形成するための第二の反応
ガスは、非還元性元素からなることを特徴とする請求項
4又は請求項5記載の半導体装置の製造方法。
19. The method according to claim 4, wherein the second reaction gas for forming the conductive film is made of a non-reducing element.
【請求項20】前記第二の反応ガスは、TiCl4 、TiI4
TiBr4 のいずれかであることを特徴とする請求項19記
載の半導体装置の製造方法。
20. The second reaction gas comprises TiCl 4 , TiI 4 ,
A method according to claim 19, wherein a is any one of TiBr 4.
【請求項21】前記導電膜は、窒化チタン膜、酸化窒化
チタン膜又は酸化窒化チタン・窒化チタンの二層構造膜
であることを特徴とする請求項4又は請求項5記載の半
導体装置の製造方法。
21. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein said conductive film is a titanium nitride film, a titanium oxynitride film, or a two-layer film of titanium oxynitride / titanium nitride. Method.
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