JPH11177057A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH11177057A JPH11177057A JP9354056A JP35405697A JPH11177057A JP H11177057 A JPH11177057 A JP H11177057A JP 9354056 A JP9354056 A JP 9354056A JP 35405697 A JP35405697 A JP 35405697A JP H11177057 A JPH11177057 A JP H11177057A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高誘電率酸化膜、強誘電体酸化膜の成長後の
熱処理の効果を膜全体に行き渡らせ、膜中に存在する酸
素欠損を補充するとともに、熱処理による組成ずれや相
互反応を防止することができる半導体装置の製造方法を
提供すること。 【解決手段】 高誘電率酸化膜および強誘電体酸化膜２
４ａ、２４ｂ、２４ｃを形成する際に、成膜を数回に分
け、一回の成膜終了ごとに熱処理を行い、希望する膜厚
が得られるまで成膜と熱処理を繰り返すことと、熱処理
の際に酸化雰囲気ガスを用いて生成したプラズマを利用
することを特徴とする。
熱処理の効果を膜全体に行き渡らせ、膜中に存在する酸
素欠損を補充するとともに、熱処理による組成ずれや相
互反応を防止することができる半導体装置の製造方法を
提供すること。 【解決手段】 高誘電率酸化膜および強誘電体酸化膜２
４ａ、２４ｂ、２４ｃを形成する際に、成膜を数回に分
け、一回の成膜終了ごとに熱処理を行い、希望する膜厚
が得られるまで成膜と熱処理を繰り返すことと、熱処理
の際に酸化雰囲気ガスを用いて生成したプラズマを利用
することを特徴とする。
Description
【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、特に、ＤＲＡＭ、ＦＲＡＭ等に実用される
高誘電率酸化膜あるいは強誘電体酸化膜を有する半導体
装置の製造方法に関する。
方法に関し、特に、ＤＲＡＭ、ＦＲＡＭ等に実用される
高誘電率酸化膜あるいは強誘電体酸化膜を有する半導体
装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＤＲＡＭ等の超ＬＳＩメモリデバ
イスにおける超高集積化が進むにつれ、メモリ容量部の
面積は大幅に縮小されている。しかし、メモリ容量部の
面積縮小に伴うメモリ容量の減少は許されない。これま
で容量膜としてはシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）やシリコ
ン窒化膜（Ｓｉ4Ｎ3）が用いられてきた。そして容量部
面積の縮小に対するメモリ容量確保のために、容量膜の
薄膜化や、容量部構造の立体化によって対処してきた。
イスにおける超高集積化が進むにつれ、メモリ容量部の
面積は大幅に縮小されている。しかし、メモリ容量部の
面積縮小に伴うメモリ容量の減少は許されない。これま
で容量膜としてはシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）やシリコ
ン窒化膜（Ｓｉ4Ｎ3）が用いられてきた。そして容量部
面積の縮小に対するメモリ容量確保のために、容量膜の
薄膜化や、容量部構造の立体化によって対処してきた。
【０００３】しかし、薄膜化や立体化には限界があり、
ＳｉＯ2膜やＳｉ３Ｎ４膜をこれからの超ＬＳＩに適用
するのは困難になりつつある。そこで、大きい比誘電率
をもつ新しい容量膜材料の開発が必須となる。現在のと
ころ最も有力な候補として、ＳｉＯ2の約６倍の比誘電
率を持つタンタル酸化膜（Ｔａ2Ｏ5）の検討が進められ
ているが、さらに次の世代を見据えて、ＳｉＯ2の数百
倍の比誘電率を持つチタン酸ストロンチウムバリウム
（ＢＳＴ）、チタン酸ジルコニウム鉛（ＰＺＴ）といっ
た高誘電率膜や強誘電体膜の研究開発が盛んに行われて
いる。
ＳｉＯ2膜やＳｉ３Ｎ４膜をこれからの超ＬＳＩに適用
するのは困難になりつつある。そこで、大きい比誘電率
をもつ新しい容量膜材料の開発が必須となる。現在のと
ころ最も有力な候補として、ＳｉＯ2の約６倍の比誘電
率を持つタンタル酸化膜（Ｔａ2Ｏ5）の検討が進められ
ているが、さらに次の世代を見据えて、ＳｉＯ2の数百
倍の比誘電率を持つチタン酸ストロンチウムバリウム
（ＢＳＴ）、チタン酸ジルコニウム鉛（ＰＺＴ）といっ
た高誘電率膜や強誘電体膜の研究開発が盛んに行われて
いる。
【０００４】ＢＳＴ、ＰＺＴをはじめとする高誘電率酸
化膜、強誘電体酸化膜の形成には、スパッタ法、蒸着
法、化学気相成長（ＣＶＤ）法、ゾルゲル法など様々な
方法が用いられている。
化膜、強誘電体酸化膜の形成には、スパッタ法、蒸着
法、化学気相成長（ＣＶＤ）法、ゾルゲル法など様々な
方法が用いられている。
【０００５】どの方法を用いても、成膜直後には、図１
０に示すような膜中の酸素欠損６３が存在する。この酸
素欠損を補充するために、通常は、成膜直後、酸素雰囲
気中で６００℃以上の熱処理を行う。しかし、この熱処
理法を用いると、誘電体膜構成元素の脱離による組成ず
れや、誘電体膜とシリコン基板１１上の下部電極６１と
の間、下部電極６１とその周辺との間に相互反応が生
じ、容量膜特性の劣化を招くという問題がある。
０に示すような膜中の酸素欠損６３が存在する。この酸
素欠損を補充するために、通常は、成膜直後、酸素雰囲
気中で６００℃以上の熱処理を行う。しかし、この熱処
理法を用いると、誘電体膜構成元素の脱離による組成ず
れや、誘電体膜とシリコン基板１１上の下部電極６１と
の間、下部電極６１とその周辺との間に相互反応が生
じ、容量膜特性の劣化を招くという問題がある。
【０００６】一方、高誘電率酸化膜や強誘電体酸化膜成
膜後の熱処理雰囲気に酸素プラズマなどの活性酸化種を
含むものを用いると、３００〜５００℃の比較的低温に
おける熱処理が可能となり、誘電体の組成ずれや相互反
応を防止できる。
膜後の熱処理雰囲気に酸素プラズマなどの活性酸化種を
含むものを用いると、３００〜５００℃の比較的低温に
おける熱処理が可能となり、誘電体の組成ずれや相互反
応を防止できる。
【０００７】しかし、この熱処理法では、図１１に示す
ように、誘電体膜の表面付近しか処理されないため、酸
素欠損が補充されるのは探さにして約１０ｎｍから３０
ｎｍの浅い部分６４だけである。したがって、数百ｎｍ
の膜厚を有する高誘電率酸化膜や強誘電体酸化膜の深い
部分の酸素欠損６３は補充されないまま残るため、誘電
率の増加やリーク電流の低減ははとんど期待できない。
ように、誘電体膜の表面付近しか処理されないため、酸
素欠損が補充されるのは探さにして約１０ｎｍから３０
ｎｍの浅い部分６４だけである。したがって、数百ｎｍ
の膜厚を有する高誘電率酸化膜や強誘電体酸化膜の深い
部分の酸素欠損６３は補充されないまま残るため、誘電
率の増加やリーク電流の低減ははとんど期待できない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の方法では、高誘
電率酸化膜あるいは強誘電体酸化膜を成長した後、基板
を６００℃をこえる温度に加熱して熱処理を行ってい
た。しかし、この方法では、加熱による高誘電率酸化
膜、強誘電体酸化膜の組成ずれや下部電極との相互反応
が起こるという問題があり、誘電率の増加や、リーク電
流の低滅には逆効果であった。
電率酸化膜あるいは強誘電体酸化膜を成長した後、基板
を６００℃をこえる温度に加熱して熱処理を行ってい
た。しかし、この方法では、加熱による高誘電率酸化
膜、強誘電体酸化膜の組成ずれや下部電極との相互反応
が起こるという問題があり、誘電率の増加や、リーク電
流の低滅には逆効果であった。
【０００９】一方、酸素プラズマなどの活性酸化種を含
む雰囲気を利用すれば、６００℃以下の温度でも酸素欠
損の補充は可能である。しかし、この熱処理効果は、約
１０ｎｍから３０ｎｍ程度の深さまでしか及ばないた
め、数百ｎｍの厚さに成長させた誘電体膜の膜全体を処
理することは不可能である。
む雰囲気を利用すれば、６００℃以下の温度でも酸素欠
損の補充は可能である。しかし、この熱処理効果は、約
１０ｎｍから３０ｎｍ程度の深さまでしか及ばないた
め、数百ｎｍの厚さに成長させた誘電体膜の膜全体を処
理することは不可能である。
【００１０】よって、本発明は、高誘電率酸化膜、強誘
電体酸化膜の成長後の熱処理の効果を膜全体に行き渡ら
せ、膜中に存在する酸素欠損を補充するとともに、熱処
理による組成ずれや相互反応を防止することができる半
導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
電体酸化膜の成長後の熱処理の効果を膜全体に行き渡ら
せ、膜中に存在する酸素欠損を補充するとともに、熱処
理による組成ずれや相互反応を防止することができる半
導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明では、高誘電率酸化膜および強誘電体酸化膜
を形成する際に、成膜を数回に分け、一回の成膜終了ご
とに熱処理を行い、希望する膜厚が得られるまで成膜と
熱処理を繰り返すことと、熱処理の際に酸化雰囲気ガス
を用いて生成したプラズマを利用することを特徴とす
る。成膜直後の高誘電率酸化膜および強誘電体酸化膜の
熱処理に、酸化雰囲気ガスを用いて生成したプラズマを
照射することによって、プラズマ中の活性化した酸化種
が高誘電率酸化膜および強誘電体酸化膜中に存在する酸
素欠損を効率よく補充し、化学量論組成に近い安定な膜
が得られる。また、プラズマを用いることで、室温から
６００℃未満の低温で熱処理が可能となり、高温による
膜質の劣化を防止することができる。しかし、酸化雰囲
気ガスを用いて生成したプラズマを照射する熱処理法で
は、その効果は数十ｎｍの膜厚にとどまり、数百ｎｍの
膜厚を持つ誘電体膜の深くまで処理は及ばない。そこ
で、高誘電率酸化膜や強誘電体酸化膜の成膜を数回に分
け、例えば、一回の成膜を約２０〜３０ｎｍにし、一回
の成膜が終わるごとに、酸化雰囲気ガスを用いて生成し
たプラズマ中で熱処理を行う。以降、必要な膜厚が得ら
れるまで、この成膜と熱処理を数回繰り返すことで、膜
全体の酸素欠損が補充された安定なかつダメージレスな
膜を得ることができる。
め、本発明では、高誘電率酸化膜および強誘電体酸化膜
を形成する際に、成膜を数回に分け、一回の成膜終了ご
とに熱処理を行い、希望する膜厚が得られるまで成膜と
熱処理を繰り返すことと、熱処理の際に酸化雰囲気ガス
を用いて生成したプラズマを利用することを特徴とす
る。成膜直後の高誘電率酸化膜および強誘電体酸化膜の
熱処理に、酸化雰囲気ガスを用いて生成したプラズマを
照射することによって、プラズマ中の活性化した酸化種
が高誘電率酸化膜および強誘電体酸化膜中に存在する酸
素欠損を効率よく補充し、化学量論組成に近い安定な膜
が得られる。また、プラズマを用いることで、室温から
６００℃未満の低温で熱処理が可能となり、高温による
膜質の劣化を防止することができる。しかし、酸化雰囲
気ガスを用いて生成したプラズマを照射する熱処理法で
は、その効果は数十ｎｍの膜厚にとどまり、数百ｎｍの
膜厚を持つ誘電体膜の深くまで処理は及ばない。そこ
で、高誘電率酸化膜や強誘電体酸化膜の成膜を数回に分
け、例えば、一回の成膜を約２０〜３０ｎｍにし、一回
の成膜が終わるごとに、酸化雰囲気ガスを用いて生成し
たプラズマ中で熱処理を行う。以降、必要な膜厚が得ら
れるまで、この成膜と熱処理を数回繰り返すことで、膜
全体の酸素欠損が補充された安定なかつダメージレスな
膜を得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、図面を参照して説明する。図１は本発明の第
一の実施の形態を説明するための製造装置の構成図、図
２〜図６はその工程順の断面模式図である。
について、図面を参照して説明する。図１は本発明の第
一の実施の形態を説明するための製造装置の構成図、図
２〜図６はその工程順の断面模式図である。
【００１３】まず、図２に示すように、シリコン基板１
１上に下部電極２１を形成する。この下部電極２１とし
て、例えば白金（Ｐｔ）／チタン膜（Ｔｉ）の２層構造
を用いる。
１上に下部電極２１を形成する。この下部電極２１とし
て、例えば白金（Ｐｔ）／チタン膜（Ｔｉ）の２層構造
を用いる。
【００１４】次に、図１に示すように、下部電極２１を
形成した基板１１を試料台１２に設置する。基板１１お
よび試料台１２はヒーター１３により所定の温度に加熱
維持する。反応室１４内部は真空ポンプ１５によって真
空排気する。
形成した基板１１を試料台１２に設置する。基板１１お
よび試料台１２はヒーター１３により所定の温度に加熱
維持する。反応室１４内部は真空ポンプ１５によって真
空排気する。
【００１５】続いて、鉛（Ｐｂ）、ジルコニウム（Ｚ
ｒ）、チタン（Ｔｉ）の有機化合物を原料として用い、
キャリアガスによって気化し反応室１４に送り込む。同
時に酸素ガスを反応室１４内に供給し、通常のＣＶＤ法
によって、図２に示すように下部電極２１上に第１層目
のチタン酸ジルコニウム鉛（ＰＺＴ）膜２２ａを約２０
ｎｍ〜３０ｎｍの厚さに堆積する。
ｒ）、チタン（Ｔｉ）の有機化合物を原料として用い、
キャリアガスによって気化し反応室１４に送り込む。同
時に酸素ガスを反応室１４内に供給し、通常のＣＶＤ法
によって、図２に示すように下部電極２１上に第１層目
のチタン酸ジルコニウム鉛（ＰＺＴ）膜２２ａを約２０
ｎｍ〜３０ｎｍの厚さに堆積する。
【００１６】次に、原料ガスの供給を断って酸素ガスの
み反応室１４に導入し、高周波電源１６により５０ｋＨ
ｚの高周波電圧を対向電極１７に印加して酸素プラズマ
を発生させ、図３に示すように第１層目のＰＺＴ膜中に
存在する酸素欠損２３を酸素プラズマ中の活性酸化種２
５によつて補充し、化学量論組成に近い安定したＰＺＴ
膜２４ａを得る。
み反応室１４に導入し、高周波電源１６により５０ｋＨ
ｚの高周波電圧を対向電極１７に印加して酸素プラズマ
を発生させ、図３に示すように第１層目のＰＺＴ膜中に
存在する酸素欠損２３を酸素プラズマ中の活性酸化種２
５によつて補充し、化学量論組成に近い安定したＰＺＴ
膜２４ａを得る。
【００１７】次に、高周波電源１６を止め、原料ガスの
供給を再開し、図４に示すように第２層目のＰＺＴ膜２
２ｂを第１層目と同様約２０〜３０ｎｍの厚さに堆積す
る。その後、原料ガスの供給を止め、高周波電界を印加
して発生させた酸素プラズマ中でＰＺＴ膜の酸化処理を
行い、図５に示すような安定したＰＺＴ膜２４ｂを得
る。
供給を再開し、図４に示すように第２層目のＰＺＴ膜２
２ｂを第１層目と同様約２０〜３０ｎｍの厚さに堆積す
る。その後、原料ガスの供給を止め、高周波電界を印加
して発生させた酸素プラズマ中でＰＺＴ膜の酸化処理を
行い、図５に示すような安定したＰＺＴ膜２４ｂを得
る。
【００１８】以後同様に、ＰＺＴ膜の堆積と酸素プラズ
マ中での熱処理を繰り返し、図６に示すような所定の膜
厚のＰＺＴ膜２４ｃを得る。
マ中での熱処理を繰り返し、図６に示すような所定の膜
厚のＰＺＴ膜２４ｃを得る。
【００１９】最後に上部電極２６、例えば白金電極を形
成してキヤパシタを完成させる。なお、図１において、
１８は原料気化器、１９はガス流量コントローラを示
す。
成してキヤパシタを完成させる。なお、図１において、
１８は原料気化器、１９はガス流量コントローラを示
す。
【００２０】本実施例によって改善された分極反転疲労
特性を図８に示す。従来法により形成したキヤパシタの
場合、分極反転を１万回繰り返すだけで残留分極は半分
に減少し、疲労による特性劣化が見られる。しかし、本
実施例による形成方法を用いた場合、百億回の反転によ
ってもはとんど疲労しない膜を得ることができる。
特性を図８に示す。従来法により形成したキヤパシタの
場合、分極反転を１万回繰り返すだけで残留分極は半分
に減少し、疲労による特性劣化が見られる。しかし、本
実施例による形成方法を用いた場合、百億回の反転によ
ってもはとんど疲労しない膜を得ることができる。
【００２１】図９に本実施例を適用し形成したキヤパシ
タと、従来法によるキヤパシタのリーク電流特性を示
す。キヤパシタの上下電極に１ボルトの電圧を印加した
場合のリーク電流密度を比較すると、往来法によるもの
は１０-4 Ａ／ｃｍ2であったが、本実施例では１０-8
Ａ／ｃｍ2と大幅に改善することができた。
タと、従来法によるキヤパシタのリーク電流特性を示
す。キヤパシタの上下電極に１ボルトの電圧を印加した
場合のリーク電流密度を比較すると、往来法によるもの
は１０-4 Ａ／ｃｍ2であったが、本実施例では１０-8
Ａ／ｃｍ2と大幅に改善することができた。
【００２２】また、本実施例は、ＰＺＴ膜の製造方法を
提供するものであるが、ＰＺＴ膜形成時にランタン（Ｌ
ａ）をドープしたチタン酸ランタン・ジルコニウム・鉛
（ＰＬＺＴ）膜、あるいはチタン酸ストロンチウム（Ｓ
ＴＯ）膜、チタン酸バリウム（ＢＴＯ）膜、チタン酸ス
トロンチウム・バリウム（ＢＳＴ）膜の製造に関して
も、同様の効果を有する。
提供するものであるが、ＰＺＴ膜形成時にランタン（Ｌ
ａ）をドープしたチタン酸ランタン・ジルコニウム・鉛
（ＰＬＺＴ）膜、あるいはチタン酸ストロンチウム（Ｓ
ＴＯ）膜、チタン酸バリウム（ＢＴＯ）膜、チタン酸ス
トロンチウム・バリウム（ＢＳＴ）膜の製造に関して
も、同様の効果を有する。
【００２３】図７は本発明の第二の実施の形態を説明す
るための装置の断面図である。同図において図１と同一
構成要素については同一符合を付してある。本実施例の
装置は、電子のサイクロトロン共鳴により発生するプラ
ズマを利用する、一般的なＥＣＲＣＶＤ装置である。下
部電極を形成した基板１１を試料台１２に支持し、ヒー
ター１３により基板１１を所定の温度に加熱する。
るための装置の断面図である。同図において図１と同一
構成要素については同一符合を付してある。本実施例の
装置は、電子のサイクロトロン共鳴により発生するプラ
ズマを利用する、一般的なＥＣＲＣＶＤ装置である。下
部電極を形成した基板１１を試料台１２に支持し、ヒー
ター１３により基板１１を所定の温度に加熱する。
【００２４】つぎに、鉛、ジルコニウム、チタンの有機
化合物原料をキャリアガスで気化して反応室１４に送
り、酸素ガスのマイクロ波を照射し、マイクロ波電源３
１、ＥＣＲ電磁石３２を利用して発生させたプラズマ生
成室３３からの酸素プラズマを基板に照射しながら、膜
厚約２０〜３０ｎｍのチタン酸ジルコニウム鉛（ＰＺ
Ｔ）膜を形成した後、原料ガスの供給を停止、酸素プラ
ズマのみ反応室１４に送りＰＺＴ膜の熱処理を行う。
化合物原料をキャリアガスで気化して反応室１４に送
り、酸素ガスのマイクロ波を照射し、マイクロ波電源３
１、ＥＣＲ電磁石３２を利用して発生させたプラズマ生
成室３３からの酸素プラズマを基板に照射しながら、膜
厚約２０〜３０ｎｍのチタン酸ジルコニウム鉛（ＰＺ
Ｔ）膜を形成した後、原料ガスの供給を停止、酸素プラ
ズマのみ反応室１４に送りＰＺＴ膜の熱処理を行う。
【００２５】再び、原料ガスの供給を開始し、２０〜３
０ｎｍ厚のＰＺＴ膜を形成した後、原料ガスの導入をや
め、酸素プラズマ処理を行う。
０ｎｍ厚のＰＺＴ膜を形成した後、原料ガスの導入をや
め、酸素プラズマ処理を行う。
【００２６】以下同様に、ＰＺＴ膜の形成と酸素プラズ
マ処理を繰り適し、所定の膜厚のＰＺＴ膜を得る。
マ処理を繰り適し、所定の膜厚のＰＺＴ膜を得る。
【００２７】本実施例の場合、原料ガス供給の開始と停
止を繰り返すことで、ＢＳＴ膜の形成と酸素プラズマ処
理を繰り返すことができる。最後に上部電極を形成して
キヤパシタを完成させる。
止を繰り返すことで、ＢＳＴ膜の形成と酸素プラズマ処
理を繰り返すことができる。最後に上部電極を形成して
キヤパシタを完成させる。
【００２８】本実施例においても、図８に示した分極反
転疲労特性の向上と、図９に示したリーク電流特性の改
善に同様の効果が見られる。また、本実施例は、ＰＺＴ
膜形成時にランタン（Ｌａ）をドープしたチタン酸ラン
タン・ジルコニウム・鉛（ＰＬＺＴ）膜、あるいはチタ
ン酸ストロンチウム（ＳＴＯ）膜、チタン酸バリウム
（ＢＴＯ）膜、チタン酸ストロンチウム・バリウム（Ｂ
ＳＴ）膜の製造に関しても、同様の効果を有する。
転疲労特性の向上と、図９に示したリーク電流特性の改
善に同様の効果が見られる。また、本実施例は、ＰＺＴ
膜形成時にランタン（Ｌａ）をドープしたチタン酸ラン
タン・ジルコニウム・鉛（ＰＬＺＴ）膜、あるいはチタ
ン酸ストロンチウム（ＳＴＯ）膜、チタン酸バリウム
（ＢＴＯ）膜、チタン酸ストロンチウム・バリウム（Ｂ
ＳＴ）膜の製造に関しても、同様の効果を有する。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、高誘電率
酸化膜および強誘電体酸化膜の形成方法において、これ
ら誘電体膜の成膜を数回に分け、一回の成膜が終わるご
とに酸化雰囲気中で誘電体膜の熱処理を行い、希望する
膜厚が得られるまで成膜と熱処理の工程を繰り返すこと
と、熱処理の際に酸化雰囲気ガスを用いて発生させたプ
ラズマを利用し、基板を室温から６００℃以下に保って
行うことを特徴としている。
酸化膜および強誘電体酸化膜の形成方法において、これ
ら誘電体膜の成膜を数回に分け、一回の成膜が終わるご
とに酸化雰囲気中で誘電体膜の熱処理を行い、希望する
膜厚が得られるまで成膜と熱処理の工程を繰り返すこと
と、熱処理の際に酸化雰囲気ガスを用いて発生させたプ
ラズマを利用し、基板を室温から６００℃以下に保って
行うことを特徴としている。
【００３０】本発明は、高誘電率酸化膜および強誘電体
酸化膜の成膜と熱処理という一連の工程を数回繰り返す
ことによって、数百ｎｍの厚さをもつ高誘電率酸化膜お
よび強誘電体酸化膜の深さ方向全体の酸素欠損を補充す
ることで、化学量論組成に近い安定した膜を得ることが
できる。
酸化膜の成膜と熱処理という一連の工程を数回繰り返す
ことによって、数百ｎｍの厚さをもつ高誘電率酸化膜お
よび強誘電体酸化膜の深さ方向全体の酸素欠損を補充す
ることで、化学量論組成に近い安定した膜を得ることが
できる。
【００３１】また、熱処理に酸化雰囲気ガスを用いて発
生させたプラズマ中の活性酸化種を利用することで、室
温から６００℃以下という低温で高誘電率酸化膜および
強誘電体酸化膜中の酸素欠損を補充でき、組成ずれや下
部電極との相互反応を抑えることが可能となる。これに
より、高誘電率酸化膜および強誘電体酸化膜の誘電率の
増加、これら誘電体膜を用いたキヤパシタの疲労特性改
善、リーク電流低減、絶縁耐圧向上という効果をもたら
す。
生させたプラズマ中の活性酸化種を利用することで、室
温から６００℃以下という低温で高誘電率酸化膜および
強誘電体酸化膜中の酸素欠損を補充でき、組成ずれや下
部電極との相互反応を抑えることが可能となる。これに
より、高誘電率酸化膜および強誘電体酸化膜の誘電率の
増加、これら誘電体膜を用いたキヤパシタの疲労特性改
善、リーク電流低減、絶縁耐圧向上という効果をもたら
す。
【図１】本発明の第一の実施の形態に係る製造方法に用
いる製造装置を断面的に示した構成図である。
いる製造装置を断面的に示した構成図である。
【図２】本発明の第一の実施の形態に係る製造方法を工
程順に示して説明するための断面模式図である。
程順に示して説明するための断面模式図である。
【図３】本発明の第一の実施の形態に係る製造方法を工
程順に示して説明するための断面模式図である。
程順に示して説明するための断面模式図である。
【図４】本発明の第一の実施の形態に係る製造方法を工
程順に示して説明するための断面模式図である。
程順に示して説明するための断面模式図である。
【図５】本発明の第一の実施の形態に係る製造方法を工
程順に示して説明するための断面模式図である。
程順に示して説明するための断面模式図である。
【図６】本発明の第一の実施の形態に係る製造方法を工
程順に示して説明するための断面模式図である。
程順に示して説明するための断面模式図である。
【図７】本発明の第二の実施の形態に係る製造方法を説
明するための製造装置の構成図である。
明するための製造装置の構成図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る疲労特性の改善を説
明するためにグラフで示した特性図ある。
明するためにグラフで示した特性図ある。
【図９】本発明の効果を説明するためグラフで示したリ
ーク電流特性図である。
ーク電流特性図である。
【図１０】往来方法による効果を説明するための模式図
である。
である。
【図１１】往来方法による効果を説明するための模式図
である。
である。
１１：シリコン基板 １２：試料台 １３：ヒーター １４：反応室 １５：真空ポンプ １６：高周波電源 １７：対向電極 １８：原料気化器 １９：ガス流量コントローラ ２１：下部電極 ２２ａ、２２ｂ：熱処理前のＰＺＴ膜 ２３：酸素欠損 ２４ａ、２４ｂ、２４ｃ：熱処理後のＰＺＴ膜 ２５：酸素プラズマ中の活性酸化種 ２６：上部電極 ３１：マイクロ波電源 ３２：ＥＣＲ電磁石 ３３：プラズマ生成室 ６１：下部電極 ６２：成膜直後のＰＺＴ膜 ６３：酸素欠損 ６４：酸素欠損が補充された部分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 29/792
Claims (7)
- 【請求項１】 ＤＲＡＭ、ＦＲＡＭなどに代表される超
ＬＳＩのメモリ容量部に用いられる高誘電率酸化膜およ
び強誘電体酸化膜の形成方法において、高誘電率酸化膜
および強誘電体酸化膜の成膜を複数回に分け、一回の成
膜が終わるごとに酸化雰囲気中で前記酸化膜の熱処理を
行い、この成膜と熱処理の工程を二回以上繰り返すこと
を特徴とする、半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記高誘電率酸化膜および強誘電体酸化
膜の成膜と、これに続く熱処理を同一装置内で、連続し
て行うことを特徴とする、請求項１記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項３】 前記熱処理は、酸化雰囲気ガスとして、
酸素、亜酸化窒素、水分を含んだ酸素ガスあるいは窒素
ガス、または、これら数種類のガスを混合したガスに高
周波電界を印加して生成したプラズマ中にて行うことを
特徴とする、請求項１又は２記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項４】 前記熱処理は、酸化雰囲気ガスとして、
酸素、亜酸化窒素、水分を含んだ酸素ガスあるいは窒素
ガス、または、これら数種頸のガスを混合したガスにマ
イクロ波を照射し、電子サイクロトロン共鳴を利用して
発生したプラズマを照射することによって行うことを特
徴とする、請求項１〜３に記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項５】 前記熱処理は、基板温度を室温から６０
０℃以下に保って行うことを特徴とする、請求項１〜４
に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 前記高誘電率酸化膜および強誘電体酸化
膜として、ストロンチウム、バリウムのどちらか一方あ
るいは両方とチタンとの複合酸化物、又はジルコニウ
ム、ランタンのうちどちらか一方か又は両方と鉛及びチ
タンの複合酸化物を用いることを特徴とする、請求項１
〜５に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 前記高誘電率酸化膜および強誘電体酸化
膜は、ストロンチウム、バリウム、チタン、あるいはジ
ルコニウム、ランタン、鉛、チタンを含有する原料を用
い、化学気相成長法によって形成することを特徴とす
る、請求項１〜６に記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9354056A JPH11177057A (ja) | 1997-12-09 | 1997-12-09 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9354056A JPH11177057A (ja) | 1997-12-09 | 1997-12-09 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11177057A true JPH11177057A (ja) | 1999-07-02 |
Family
ID=18435005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9354056A Pending JPH11177057A (ja) | 1997-12-09 | 1997-12-09 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11177057A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004074403A1 (ja) * | 2003-02-20 | 2004-09-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | プラズマディスプレイパネル装置および蛍光体の製造方法 |
| US6787481B2 (en) | 2002-02-28 | 2004-09-07 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Method for manufacturing semiconductor device |
| DE10046021B4 (de) * | 1999-09-16 | 2008-08-21 | Samsung Electronics Co., Ltd., Suwon | Verfahren zur Herstellung von Kondensatoren auf Halbleitersubstraten in einer Einrichtung zur Bildung von Dünnfilmen |
| US7563729B2 (en) | 2003-01-17 | 2009-07-21 | Fujitsu Microelectronics Limited | Method of forming a dielectric film |
| JP2009177206A (ja) * | 2009-05-07 | 2009-08-06 | Tohoku Univ | 強誘電体膜、金属酸化物、半導体装置、及びそれらの製造方法 |
-
1997
- 1997-12-09 JP JP9354056A patent/JPH11177057A/ja active Pending
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| US7176627B2 (en) | 2003-02-20 | 2007-02-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Process for producing phosphor and plasma display panel unit |
| CN1329479C (zh) * | 2003-02-20 | 2007-08-01 | 松下电器产业株式会社 | 等离子体显示面板装置和荧光体的制造方法 |
| JP2009177206A (ja) * | 2009-05-07 | 2009-08-06 | Tohoku Univ | 強誘電体膜、金属酸化物、半導体装置、及びそれらの製造方法 |
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