JPH11186244A - Method of forming film and manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method of forming film and manufacturing semiconductor device

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JPH11186244A
JPH11186244A JP9350863A JP35086397A JPH11186244A JP H11186244 A JPH11186244 A JP H11186244A JP 9350863 A JP9350863 A JP 9350863A JP 35086397 A JP35086397 A JP 35086397A JP H11186244 A JPH11186244 A JP H11186244A
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JP
Japan
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temperature
film
raw material
vaporizer
dpm
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JP9350863A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinji Miyagaki
真治 宮垣
Hideki Yamawaki
秀樹 山脇
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress a piping system from clogging to stably form a high dielectric const. film or ferroelectric film by raising the temp. of a gasifier higher than the gasifying temp. of a liq. raw material to remove residues in the gasifier after forming the film. SOLUTION: The film forming method holds gasifier at a specified high temp. to avoid clogging by gasified residues after forming an SrBi2 Ta2 O9 . The temp. of the gasifier is set high enough to gasify a main material of the residues, Bi(C6 H5 )3 , Sr(DPM)2 but below the temp. for decomposing this material, thereby gasifying to avoid clogging. If the set temp. is not enough to gasify the material, the residue removing effect will be poor, but if higher than the decomposing temp. of the material, the material will be decomposed to precipitate metal elements in the gasifier. Thus the residues can be removed from the gasifier.

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、溶液気化型のCV
D装置を用いた成膜方法及び半導体装置の製造方法に関
する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a solution-evaporated CV.
The present invention relates to a film forming method using a D apparatus and a method for manufacturing a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の大規模高集積化に伴い、各
種メモリデバイスに適用するための高誘電率薄膜や強誘
電体薄膜が必要とされている。例えば、DRAMにおい
ては微小な面積で大容量を実現すべく誘電率の高い良質
の誘電体薄膜が求められており、FRAMにおいては残
留分極特性を有する良質の強誘電体薄膜が求められてい
る。これら高誘電率薄膜や強誘電体薄膜を制御性よく形
成する技術として、近年、溶液気化型CVD法が注目さ
れている。
2. Description of the Related Art With the large scale and high integration of semiconductor devices, high dielectric constant thin films and ferroelectric thin films for application to various memory devices are required. For example, for a DRAM, a high-quality dielectric thin film having a high dielectric constant is required to realize a large capacity with a small area. For a FRAM, a high-quality ferroelectric thin film having a remanent polarization characteristic is required. As a technique for forming such a high dielectric constant thin film or a ferroelectric thin film with good controllability, a solution vaporization type CVD method has recently attracted attention.

【0003】溶液気化型CVD法とは、常温で固体であ
る原料を溶媒に溶かしたものを液体ポンプで成膜室直前
に設けられた気化器に送り、成膜室で一気に気化して成
膜室に送り、成膜室内で原料を分解してウェーハ上に成
膜する方法である。例えば、強誘電体膜であるSrBi
2Ta29膜を堆積する従来の成膜方法では、固体原料
であるSr(DPM)2、Bi(C653、Ta(O−
iC37 4(DPM)を溶媒に溶かした液体原料を、
これら原料の気化温度以上に保たれた気化器内に導入し
て気化し、気化した原料を成膜室において分解し、Sr
Bi 2Ta29膜を形成していた。
[0003] The solution vaporization type CVD method is a method that is a solid at room temperature.
The raw material dissolved in a solvent is immediately in front of the film forming chamber with a liquid pump.
To the vaporizer provided in the
The wafer is sent to the film chamber, where the raw materials are decomposed and formed on the wafer.
It is a method of filming. For example, SrBi which is a ferroelectric film
TwoTaTwoO9Conventional film deposition methods for depositing films use solid raw materials.
Sr (DPM)Two, Bi (C6HFive)Three, Ta (O-
iCThreeH7) Four(DPM) dissolved in a solvent
Introduced into a vaporizer maintained above the vaporization temperature of these raw materials
The vaporized raw material is decomposed in the film forming chamber to form Sr
Bi TwoTaTwoO9A film was formed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の成膜方法では、原料を供給する配管系の詰まりが生
じやすく、安定して成膜を行うことが困難であった。本
発明の目的は、配管系の詰まりを抑制し、溶液気化型C
VD法により安定して高誘電率薄膜や強誘電体薄膜を形
成しうる成膜方法、及び、この成膜方法により高誘電率
薄膜又は強誘電体薄膜を形成す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, in the above-described conventional film forming method, the piping system for supplying the raw material is liable to be clogged, and it is difficult to stably form the film. An object of the present invention is to suppress clogging of a piping system, and to provide a solution-evaporated C
A film forming method capable of stably forming a high dielectric constant thin film or a ferroelectric thin film by a VD method, and a method of manufacturing a semiconductor device having a step of forming a high dielectric constant thin film or a ferroelectric thin film by the film forming method Is to provide.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的は、固体原料を
溶媒に溶かした液体原料を気化器により気化し、化学気
相成長により膜を形成する成膜方法において、成膜を行
った後、前記気化器を、前記液体原料を気化する温度よ
りも高い温度に昇温し、前記気化器内の残渣を除去する
ことを特徴とする成膜方法によって達成される。成膜
後、気化器を液体原料を気化する温度よりも高い温度に
昇温することにより気化器中に残留した残渣を除去する
ことができるので、配管系の詰まりを抑制つつ安定して
成膜を行うことができる。
SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide a film forming method in which a liquid material obtained by dissolving a solid material in a solvent is vaporized by a vaporizer and a film is formed by chemical vapor deposition. This is achieved by a film forming method, wherein the temperature of the vaporizer is raised to a temperature higher than a temperature at which the liquid raw material is vaporized, and residues in the vaporizer are removed. After film formation, the residue remaining in the vaporizer can be removed by raising the temperature of the vaporizer to a temperature higher than the temperature at which the liquid raw material is vaporized, so that the film can be stably formed while suppressing clogging of the piping system. It can be performed.

【0006】また、上記の成膜方法において、前記残渣
を構成する前記固体原料の分解温度よりも低い温度で前
記残渣を気化することが望ましい。気化器を固体原料の
分解温度より高い温度にすると残渣を構成する固体原料
が分解して析出する虞があるので、残渣の除去は固体原
料の分解温度より低い温度により行う必要がある。ま
た、上記目的は、Sr(DPM)2を溶媒に溶かした液
体原料と、Bi(C653を溶媒に溶かした液体原料
と、Ta(O−iC374(DPM)を溶媒に溶かし
た液体原料とを気化器により気化し、化学的気相成長に
よりSrBi2Ta29膜を形成する成膜方法におい
て、成膜を行った後、前記気化器を、前記液体原料を気
化する温度よりも高い温度に昇温し、前記気化器内の残
渣を除去することを特徴とする成膜方法によっても達成
される。成膜後、気化器を液体原料を気化する温度より
も高い温度に昇温することにより気化器中に残留した残
渣を除去することができるので、配管系の詰まり抑制し
つつ安定してSrBi2Ta29膜を成膜することがで
きる。
In the above-described film forming method, it is preferable that the residue is vaporized at a temperature lower than a decomposition temperature of the solid material constituting the residue. If the evaporator is heated to a temperature higher than the decomposition temperature of the solid raw material, the solid raw material constituting the residue may be decomposed and deposited. Therefore, it is necessary to remove the residue at a temperature lower than the decomposition temperature of the solid raw material. Further, the above-mentioned object is to provide a liquid raw material in which Sr (DPM) 2 is dissolved in a solvent, a liquid raw material in which Bi (C 6 H 5 ) 3 is dissolved in a solvent, and Ta (O-iC 3 H 7 ) 4 (DPM) In a film forming method for forming a SrBi 2 Ta 2 O 9 film by chemical vapor deposition with a liquid raw material in which is dissolved in a solvent and forming the SrBi 2 Ta 2 O 9 film by a vaporizer, the vaporizer is replaced with the liquid It is also achieved by a film forming method characterized in that the temperature is raised to a temperature higher than the temperature at which the raw material is vaporized, and the residue in the vaporizer is removed. After film formation, the residue remaining in the vaporizer can be removed by raising the temperature of the vaporizer to a temperature higher than the temperature at which the liquid raw material is vaporized, so that the SrBi 2 can be stably suppressed while suppressing the clogging of the piping system. A Ta 2 O 9 film can be formed.

【0007】また、上記の成膜方法において、前記液体
原料を気化する温度は、Sr(DPM)2、Bi(C6
53及びTa(O−iC374(DPM)の分解温度
より低く、前記残渣を除去する温度は、Bi(C65
3及びSr(DPM)2の分解温度より低いことが望まし
い。液体原料の気化温度は、すべての固体原料の分解温
度よりも低くする必要があるが、残渣を除去する温度は
残渣を構成する主原料の分解温度以下に設定すればよい
ので、これらの温度を上記のように設定することが望ま
しい。
In the above-mentioned film forming method, the temperature at which the liquid material is vaporized is Sr (DPM) 2 , Bi (C 6 H).
5) 3 and Ta (O-iC 3 H 7 ) 4 ( below the decomposition temperature of the DPM), the temperature for removing the residue, Bi (C 6 H 5)
It is desirable to be lower than the decomposition temperature of 3 and Sr (DPM) 2 . The vaporization temperature of the liquid raw material needs to be lower than the decomposition temperature of all solid raw materials, but the temperature for removing the residue may be set to be lower than the decomposition temperature of the main raw material constituting the residue. It is desirable to set as described above.

【0008】また、上記の成膜方法において、前記液体
原料を気化する温度は、200〜220℃であることが
望ましい。また、上記の成膜方法において、前記残渣を
除去する温度は、230〜250℃であることが望まし
い。また、上記目的は、固体原料を溶媒に溶かした液体
原料を気化器により気化し、化学気相成長により下地基
板上に膜を形成する工程と、前記気化器を、前記液体原
料を気化する温度よりも高い温度に昇温し、前記気化器
内の残渣を除去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も達成される。このように
して半導体装置を製造することにより、溶液気化型CV
D法により制御性よく、且つ、安定して膜を形成するこ
とができる。
In the above-mentioned film forming method, the temperature at which the liquid material is vaporized is preferably 200 to 220 ° C. In the above-described film forming method, the temperature for removing the residue is desirably 230 to 250 ° C. Further, the above object is to vaporize a liquid raw material obtained by dissolving a solid raw material in a solvent by a vaporizer and form a film on a base substrate by chemical vapor deposition, and to carry out the vaporizer at a temperature at which the liquid raw material is vaporized. A step of raising the temperature to a higher temperature and removing the residue in the vaporizer. By manufacturing a semiconductor device in this manner, a solution-evaporated CV
By the method D, a film can be formed with good controllability and in a stable manner.

【0009】また、上記の半導体装置の製造方法におい
て、前記固体原料は、Sr(DPM)2、Bi(C
653及びTa(O−iC374(DPM)であり、
前記膜は、SrBi2Ta29膜であることが望まし
い。上記の半導体装置の製造方法は、例えば、DRAM
のキャパシタの誘電体膜や、FRAMのキャパシタの強
誘電体膜の形成に適用することができる。
In the above method for manufacturing a semiconductor device, the solid raw material may be Sr (DPM) 2 , Bi (C
6 H 5) is 3, and Ta (O-iC 3 H 7 ) 4 (DPM),
The film is preferably a SrBi 2 Ta 2 O 9 film. The method of manufacturing a semiconductor device is, for example, a DRAM
And the formation of a ferroelectric film of an FRAM capacitor.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態による成膜方
法及び半導体装置の製造方法について図1乃至図3を用
いて説明する。図1は溶液気化型CVD装置を説明する
概略図、図2は配管系の詰まりが生じる原因を説明する
図、図3は本実施形態による成膜方法における気化器の
温度を示すグラフである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A film forming method and a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a solution vaporization type CVD apparatus, FIG. 2 is a diagram illustrating a cause of clogging of a piping system, and FIG. 3 is a graph illustrating a temperature of a vaporizer in a film forming method according to the present embodiment.

【0011】はじめに、溶液気化型CVD装置について
図1を用いて説明する。以下の説明では、SrBi2
29強誘電体薄膜を成膜する場合の例について示す
が、他の高誘電率薄膜、強誘電体薄膜を成膜する場合に
も適用できる。図1に示す溶液気化型CVD装置は、主
として、原料を供給するための液体原料供給装置10
と、液体原料を気化する気化器24と、薄膜の成長を行
う成膜室36とによって構成される。
First, a solution evaporation type CVD apparatus will be described with reference to FIG. In the following description, SrBi 2 T
Although an example in which an a 2 O 9 ferroelectric thin film is formed is shown, the present invention can be applied to a case in which another high dielectric constant thin film or ferroelectric thin film is formed. The solution vaporization type CVD apparatus shown in FIG. 1 mainly includes a liquid material supply device 10 for supplying a material.
And a vaporizer 24 for vaporizing a liquid material, and a film forming chamber 36 for growing a thin film.

【0012】液体原料供給装置10には、Sr(ストロ
ンチウム)の原料であるSr(DPM)2をTHF(テ
トラヒドロフラン)に溶かした液体が封入された原料容
器12と、Bi(ビスマス)の原料であるBi(C
653をTHFに溶かした液体が封入された原料容器
14と、Ta(タンタル)の原料であるTa(O−iC
374(DPM)をTHFに溶かした液体が封入され
た原料容器16とが設けられている。これら原料容器に
は、N2ガス供給配管18が接続されており、N2ガスに
よって液体原料の液面を押圧することにより液体原料を
配管20に導入できるようになっている。配管20には
液体ポンプ22が接続されており、液体原料を配管20
から気化器24に導入できるようになっている。
The liquid raw material supply device 10 is a raw material container 12 in which a liquid obtained by dissolving Sr (DPM) 2 which is a raw material of Sr (strontium) in THF (tetrahydrofuran), and a raw material of Bi (bismuth). Bi (C
A raw material container 14 in which a liquid in which 6 H 5 ) 3 is dissolved in THF is sealed, and a raw material of Ta (tantalum), Ta (O-iC).
A raw material container 16 in which a liquid in which 3 H 7 ) 4 (DPM) is dissolved in THF is provided. An N 2 gas supply pipe 18 is connected to these source containers, and the liquid source can be introduced into the pipe 20 by pressing the liquid surface of the liquid source with the N 2 gas. A liquid pump 22 is connected to the pipe 20, and the liquid raw material is supplied to the pipe 20.
From the vaporizer 24.

【0013】気化器24には、原料のキャリアとなるキ
ャリアN2ガス供給配管26が接続されており、また、
気化器内部を所定の温度に保つためのヒータ28が設け
られている。気化器24の内部には、通過する液体原料
を気化するための多孔質金属板30が設けられている。
なお、配管32は、気化した原料が析出するのを防止す
るためヒータ34により所定の温度に保持できるように
なっている。
The vaporizer 24 is connected to a carrier N 2 gas supply pipe 26 serving as a carrier for the raw material.
A heater 28 for keeping the inside of the vaporizer at a predetermined temperature is provided. Inside the vaporizer 24, a porous metal plate 30 for vaporizing the liquid material passing therethrough is provided.
Note that the pipe 32 can be maintained at a predetermined temperature by a heater 34 in order to prevent the vaporized raw material from being deposited.

【0014】成膜室36には、気化器24により気化さ
れた原料を供給するための配管32と、O2ガス及びN2
ガスを供給するガス供給配管38とが接続されている。
また、成膜室36内には、導入されたガスを成膜室36
内に均一に供給するためのシャワーヘッド40と、成膜
を行うウェーハ42を載置するためのサセプタ44が設
けられている。サセプタ44には、成膜の際にウェーハ
42を加熱するヒータ(図示せず)が設けられている。
また、成膜室36には真空ポンプ46が接続されてお
り、成膜室36内部を減圧できるようになっている。
A pipe 32 for supplying a raw material vaporized by the vaporizer 24, an O 2 gas and N 2
A gas supply pipe 38 for supplying gas is connected.
The introduced gas is supplied into the film forming chamber 36.
There is provided a shower head 40 for uniformly supplying the wafer inside, and a susceptor 44 for mounting a wafer 42 on which a film is to be formed. The susceptor 44 is provided with a heater (not shown) for heating the wafer 42 during film formation.
A vacuum pump 46 is connected to the film forming chamber 36 so that the inside of the film forming chamber 36 can be depressurized.

【0015】次に、本実施形態による成膜方法について
図1を用いて説明する。まず、成膜室36内を真空ポン
プ46により減圧した後、サセプタ44上に載置された
ウェーハ42をヒータにより加熱する。この加熱は、ウ
ェーハ42上で原料を分解してSrBi2Ta29膜を
堆積するためであり、例えば、400〜500℃の温度
とする。
Next, the film forming method according to the present embodiment will be explained with reference to FIG. First, after the inside of the film forming chamber 36 is depressurized by the vacuum pump 46, the wafer 42 placed on the susceptor 44 is heated by the heater. This heating is for decomposing the raw material on the wafer 42 and depositing the SrBi 2 Ta 2 O 9 film, and is performed at a temperature of, for example, 400 to 500 ° C.

【0016】次いで、N2ガス供給配管18からN2ガス
を原料容器12、14、16内に導入して液面を押圧
し、液体原料を配管20から液体ポンプ22を介して気
化器24に供給する。この際、気化器24に導入する原
料の供給量は、例えば、0.1〜0.2cc/分とす
る。続いて、気化器24に導入された液体原料を気化器
24により気化する。気化器24に導入された液体原料
は、多孔質金属板30を通過する過程で気化され、気化
した原料が配管32に供給される。
[0016] Then, the N 2 gas from the N 2 gas supply line 18 to the liquid surface is pressed is introduced into the source container 12, 14, 16, the liquid material to the vaporizer 24 from the pipe 20 via a liquid pump 22 Supply. At this time, the supply amount of the raw material introduced into the vaporizer 24 is, for example, 0.1 to 0.2 cc / min. Subsequently, the liquid raw material introduced into the vaporizer 24 is vaporized by the vaporizer 24. The liquid raw material introduced into the vaporizer 24 is vaporized while passing through the porous metal plate 30, and the vaporized raw material is supplied to the pipe 32.

【0017】液体原料を気化する際には、ヒータ28に
より気化器を原料に応じた所定の温度に設定する。すな
わち、気化温度が高すぎると原料が分解、析出する虞が
あり、低すぎると原料を十分に気化できないので、気化
器24の温度は、原料の気化温度よりも高く、分解温度
よりも低くする必要がある。Sr(DPM)2、Bi
(C653、Ta(O−iC374(DPM)を原料
に用いる上記の系では、分解温度が最も低いTa(O−
iC374(DPM)により気化温度の上限が律則さ
れ、気化温度は約220℃以下とすることが望ましい。
一方、気化温度の下限は、これら原料が気化しうる約2
00℃以上とすることが望ましい。
When the liquid raw material is vaporized, the vaporizer is set to a predetermined temperature by the heater 28 according to the raw material. That is, if the vaporization temperature is too high, the raw material may be decomposed and precipitated, and if it is too low, the raw material cannot be sufficiently vaporized. Therefore, the temperature of the vaporizer 24 is higher than the vaporization temperature of the raw material and lower than the decomposition temperature. There is a need. Sr (DPM) 2 , Bi
In the above system using (C 6 H 5 ) 3 and Ta (O-iC 3 H 7 ) 4 (DPM) as raw materials, Ta (O-
The upper limit of the vaporization temperature is determined by iC 3 H 7 ) 4 (DPM), and the vaporization temperature is desirably about 220 ° C. or less.
On the other hand, the lower limit of the vaporization temperature is about 2 to which these raw materials can be vaporized.
Desirably, the temperature is not lower than 00 ° C.

【0018】気化した原料ガスは、キャリアN2ガスと
ともに配管32に供給され、ガス供給配管38から供給
されたO2ガス、N2ガスとともに成膜室36内に導入さ
れる。例えば、導入するガスの総流量を500〜150
0sccmとし、キャリアN 2ガスの流量を300sc
cm、O2ガスを20〜80%の割合で成膜室内に導入
し、成膜室36内の圧力を3〜7Torrとする。
The vaporized source gas is supplied to the carrier NTwoWith gas
Both are supplied to the pipe 32 and supplied from the gas supply pipe 38
Done OTwoGas, NTwoIntroduced into the film forming chamber 36 together with the gas.
It is. For example, the total flow rate of the introduced gas is set to 500 to 150.
0 sccm, carrier N Two300 sc gas flow
cm, OTwoGas is introduced into the deposition chamber at a rate of 20-80%
Then, the pressure in the film forming chamber 36 is set to 3 to 7 Torr.

【0019】このように導入された原料ガスは、ウェー
ハ42上で分解、反応し、ウェーハ24上にはSrBi
2Ta29膜が形成される。このようにして溶液気化型
CVD法によりSrBi2Ta29膜を堆積すると、原
料を供給する配管系において詰まりが生じることが経験
的に認められる。本願発明者等が詰まりの原因について
鋭意検討を行った結果、配管系の詰まりは、気化器導入
管(配管20)の先端部と多孔質金属板30との間にお
いて発生していることが明らかとなった。これは、多孔
質金属板30上に供給された液体原料48がすべて気化
されるわけではなく、その一部が残渣50となって多孔
質金属板30上に残留してしまうため、この残渣が重層
されることによって気化器導入管の先端を塞ぎ、詰まり
を引き起こすものと考えられる(図2)。
The raw material gas thus introduced is decomposed and reacted on the wafer 42, and SrBi
A 2 Ta 2 O 9 film is formed. When the SrBi 2 Ta 2 O 9 film is deposited by the solution evaporation type CVD method in this way, it is empirically recognized that clogging occurs in a piping system for supplying the raw material. As a result of the present inventors' intensive studies on the causes of clogging, it is clear that clogging of the piping system has occurred between the tip of the vaporizer introduction pipe (pipe 20) and the porous metal plate 30. It became. This is because not all of the liquid raw material 48 supplied on the porous metal plate 30 is vaporized, and a part thereof becomes a residue 50 and remains on the porous metal plate 30. It is conceivable that the layered structure blocks the tip of the vaporizer introduction pipe and causes clogging (FIG. 2).

【0020】また、残渣が生じる原因は、主として、原
料であるSr(DPM)2、Bi(C653、Ta(O
−iC374(DPM)の気化温度がそれぞれ異なる
ことによると考えられる。Sr(DPM)2、Bi(C6
53、Ta(O−iC374(DPM)を原料に用
いる上記の系では、最も分解温度が低いTa(O−iC
374(DPM)が分解しない200〜220℃程度
の温度により液体材料を気化している。しかしながら、
この温度におけるBi(C653、Sr(DPM)2
気化は十分とはいえず、気化器内にBi(C653
Sr(DPM) 2が残渣として残るものと考えられる。
The cause of the residue is mainly
Sr (DPM)Two, Bi (C6HFive)Three, Ta (O
-ICThreeH7)Four(DPM) has different vaporization temperatures
It is thought to be possible. Sr (DPM)Two, Bi (C6
HFive)Three, Ta (O-iCThreeH7)Four(DPM) as raw material
In the above system, Ta (O-iC) having the lowest decomposition temperature is used.
ThreeH7)Four(DPM) does not decompose about 200-220 ° C
The liquid material is vaporized depending on the temperature. However,
Bi (C at this temperature6HFive)Three, Sr (DPM)Twoof
The vaporization is not enough, and Bi (C6HFive)Three,
Sr (DPM) TwoAre considered to remain as residues.

【0021】そこで、本実施形態による成膜方法では、
残渣を気化して詰まりを解消するために、SrBi2
29膜の成膜後に気化器を所定の温度で高温保持する
こととしている(図3)。具体的には、気化器の温度
を、残渣を構成する主原料であるBi(C653、S
r(DPM)2が十分に気化する温度より高く、この原
料が分解する温度より低い温度により気化器を高温に保
持することにより、残渣を気化し、詰まりを解消する。
気化器の温度をこのように設定するのは、原料が十分に
気化しない温度では残渣除去の効果は小さく、また、原
料の分解温度より高い温度では原料が分解されて気化器
内に金属元素が析出してしまうからである。Bi(C6
53、Sr(DPM)2は、約230℃以上で十分に
気化し、一方、約250℃より高い温度では分解してし
まうため、上記の系では気化器の温度を230〜250
℃の範囲とすることが望ましい。
Therefore, in the film forming method according to the present embodiment,
In order to evaporate the residue and eliminate clogging, SrBi 2 T
After the formation of the a 2 O 9 film, the vaporizer is kept at a high temperature at a predetermined temperature (FIG. 3). Specifically, the temperature of the vaporizer is controlled by adjusting Bi (C 6 H 5 ) 3 ,
By keeping the vaporizer at a temperature higher than the temperature at which r (DPM) 2 is sufficiently vaporized and lower than the temperature at which this raw material decomposes, the residue is vaporized and clogging is eliminated.
When the temperature of the vaporizer is set in this manner, the effect of residue removal is small at a temperature at which the raw material is not sufficiently vaporized, and at a temperature higher than the decomposition temperature of the raw material, the raw material is decomposed and the metal element is contained in the vaporizer. This is because they are deposited. Bi (C 6
H 5 ) 3 and Sr (DPM) 2 are sufficiently vaporized at about 230 ° C. or higher, while decomposed at a temperature higher than about 250 ° C.
It is desirable to be in the range of ° C.

【0022】なお、高温保持する温度は、Ta(O−i
374(DPM)の分解温度よりも高いが、上述の
ように残渣に含まれるTa(O−iC374(DP
M)の量は少ないので、230〜250℃の高温保持に
より十分な残渣除去の効果が得られるものと考えられ
る。このようにして所定の成膜を行った後に残渣を除去
することとすれば、成膜速度等の成膜条件を安定に保ち
つつ、続けて膜を形成することができる。なお、高温保
持して残渣を除去する頻度や時間は、原料、原料の流
量、成膜する膜の膜厚などの成膜条件などに応じて適宜
調整することが望ましい。
The temperature maintained at a high temperature is Ta (O-i
Although it is higher than the decomposition temperature of C 3 H 7 ) 4 (DPM), Ta (O-iC 3 H 7 ) 4 (DP
Since the amount of M) is small, it is considered that a sufficient effect of removing the residue can be obtained by holding at a high temperature of 230 to 250 ° C. If the residue is removed after the predetermined film formation is performed in this manner, the film can be formed continuously while keeping the film formation conditions such as the film formation speed stable. Note that the frequency and time for removing the residue by holding at a high temperature are desirably adjusted as appropriate according to the film forming conditions such as the raw material, the flow rate of the raw material, and the thickness of the film to be formed.

【0023】多孔質金属板30上の残渣が増加すると原
料及びキャリアN2ガスが流れにくくなるため残渣が発
生するほどに気化室24内の圧力が劣化する。したがっ
て、気化室24内の圧力を測定することにより残渣の状
態を推定することができる。そこで、成膜前、成膜後、
高温保持後において、気化器24内の圧力を測定した。
この結果、成膜前の圧力が約25Torrであったもの
が成膜後には約40Torrまで劣化していたが、23
0〜250℃の高温保持を行うことにより成長開始前と
ほぼ等しい約25Torrまで圧力を回復できた。これ
により、高温保持により残渣を除去できることが明らか
となった。
When the amount of the residue on the porous metal plate 30 increases, the flow of the raw material and the carrier N 2 gas becomes difficult, so that the pressure in the vaporization chamber 24 deteriorates as the residue is generated. Therefore, the state of the residue can be estimated by measuring the pressure in the vaporization chamber 24. Therefore, before and after film formation,
After the high temperature was maintained, the pressure inside the vaporizer 24 was measured.
As a result, although the pressure before film formation was about 25 Torr, the pressure had deteriorated to about 40 Torr after film formation.
By maintaining the temperature at 0 to 250 ° C., the pressure could be recovered to about 25 Torr, which is almost the same as before the start of growth. Thereby, it became clear that the residue can be removed by holding at a high temperature.

【0024】このように、本実施形態によれば、溶液気
化型CVD法により成膜を行う成膜方法において、成膜
の後に所定の温度で気化器を高温保持するので、気化器
内の残渣を除去することができる。これにより、気化器
内における配管の詰まりを抑制し、安定して成膜を行う
ことができる。なお、上記実施形態では、SrBi2
29膜の成膜を行う場合について説明したが、溶液気
化型CVD法により成膜を行う成膜方法に広く適用する
ことができる。例えば、SrBi2(Ta,Nb)
29、Sr2(Ta,Nb)27、Bi4Ti312
(BaSr)TiO3、Pb(Zr,Ti)O3などの高
誘電率薄膜、強誘電体薄膜の成膜に適用することができ
る。特に、異なる気化温度、分解温度を有する複数の固
体原料を用いた溶液気化型CVD法に好適である。
As described above, according to the present embodiment, in the film forming method for forming a film by the solution vaporization type CVD method, the vaporizer is kept at a predetermined temperature after the film is formed, so that the residue in the vaporizer is kept. Can be removed. Thereby, clogging of the pipe in the vaporizer can be suppressed, and the film can be stably formed. In the above embodiment, SrBi 2 T
Although the case of forming the a 2 O 9 film has been described, the present invention can be widely applied to a film forming method of forming a film by a solution vaporization type CVD method. For example, SrBi 2 (Ta, Nb)
2 O 9 , Sr 2 (Ta, Nb) 2 O 7 , Bi 4 Ti 3 O 12 ,
The present invention can be applied to the formation of a high dielectric constant thin film such as (BaSr) TiO 3 and Pb (Zr, Ti) O 3 and a ferroelectric thin film. In particular, it is suitable for a solution vaporization type CVD method using a plurality of solid raw materials having different vaporization temperatures and decomposition temperatures.

【0025】また、Ta源としては、Ta(O−iC3
75、Ta(O−C255などを、Bi源として
は、Bi(O−tC493などを適用することができ
る。また、上記実施形態による成膜方法を、DRAMの
キャパシタを構成するための高誘電率薄膜或いは強誘電
体薄膜の製造工程や、FRAMのキャパシタを構成する
ための強誘電体薄膜の製造工程に適用することにより、
安定して高誘電率薄膜、強誘電体薄膜を形成することが
できる。
As the Ta source, Ta (O-iC 3
H 7) 5, Ta (O -C 2 H 5) 5 and the like, as the Bi source, or the like can be used Bi (O-tC 4 H 9 ) 3. Further, the film forming method according to the above embodiment is applied to a manufacturing process of a high dielectric constant thin film or a ferroelectric thin film for forming a capacitor of a DRAM, and a manufacturing process of a ferroelectric thin film for forming a capacitor of an FRAM. By doing
A high dielectric constant thin film and a ferroelectric thin film can be formed stably.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、固体原料
を溶媒に溶かした液体原料を気化器により気化し、化学
気相成長により膜を形成する成膜方法において、成膜を
行った後、気化器を、液体原料を気化する温度よりも高
い温度に昇温し、気化器内の残渣を除去するので、配管
系の詰まりを抑制しつつ安定して成膜を行うことができ
る。
As described above, according to the present invention, a film is formed in a film forming method in which a liquid material obtained by dissolving a solid material in a solvent is vaporized by a vaporizer and a film is formed by chemical vapor deposition. Thereafter, the temperature of the vaporizer is raised to a temperature higher than the temperature at which the liquid raw material is vaporized, and the residue in the vaporizer is removed, so that the film can be stably formed while suppressing clogging of the piping system.

【0027】また、上記の成膜方法において、残渣を構
成する固体原料の分解温度よりも低い温度で残渣を気化
すれば、固体原料が分解して析出するのを防止しつつ残
渣を除去することができる。また、Sr(DPM)2
溶媒に溶かした液体原料と、Bi(C653を溶媒に
溶かした液体原料と、Ta(O−iC374(DP
M)を溶媒に溶かした液体原料とを気化器により気化
し、化学的気相成長によりSrBi2Ta29膜を形成
する成膜方法において、成膜を行った後、気化器を、液
体原料を気化する温度よりも高い温度に昇温し、気化器
内の残渣を除去するので、配管系の詰まりを抑制しつつ
安定して成膜を行うことができる。
In the above-described film forming method, if the residue is vaporized at a temperature lower than the decomposition temperature of the solid material constituting the residue, the solid material is removed while preventing the solid material from being decomposed and deposited. Can be. Further, a liquid raw material in which Sr (DPM) 2 is dissolved in a solvent, a liquid raw material in which Bi (C 6 H 5 ) 3 is dissolved in a solvent, and Ta (O-iC 3 H 7 ) 4 (DP
In a film forming method of forming a SrBi 2 Ta 2 O 9 film by chemical vapor deposition with a liquid material obtained by dissolving M) in a solvent and forming the SrBi 2 Ta 2 O 9 film by a vaporizer, the vaporizer is connected to a liquid Since the temperature is raised to a temperature higher than the temperature at which the raw material is vaporized and the residue in the vaporizer is removed, the film can be stably formed while suppressing clogging of the piping system.

【0028】また、上記の成膜方法において、液体原料
を気化する温度を、Sr(DPM) 2、Bi(C653
及びTa(O−iC374(DPM)の分解温度より
低く、残渣を除去する温度を、Bi(C653及びS
r(DPM)2の分解温度より低いすることにより、残
渣を除去することができる。また、固体原料を溶媒に溶
かした液体原料を気化器により気化し、化学気相成長に
より下地基板上に膜を形成する工程と、気化器を、液体
原料を気化する温度よりも高い温度に昇温し、気化器内
の残渣を除去する工程と用いて半導体装置を製造するこ
とにより、溶液気化型CVD法により制御性よく、且
つ、安定して膜を形成することができる。
In the above-mentioned film forming method, the liquid raw material
Temperature at which Sr (DPM) evaporates Two, Bi (C6HFive)Three
And Ta (O-iCThreeH7)FourFrom the decomposition temperature of (DPM)
The temperature at which the residue is removed is low, Bi (C6HFive)ThreeAnd S
r (DPM)TwoLower than the decomposition temperature of
The residue can be removed. Also, dissolve solid raw materials in a solvent.
The vaporized liquid raw material is vaporized by a vaporizer for chemical vapor deposition.
The process of forming a film on the underlying substrate and the vaporizer
The temperature rises to a temperature higher than the temperature at which the raw material evaporates, and
Manufacturing semiconductor devices using the process of removing residues
With this, the controllability is improved by the solution evaporation type CVD method and
In addition, a film can be formed stably.

【0029】また、上記の半導体装置の製造方法におい
て、固体原料としてSr(DPM) 2、Bi(C653
及びTa(O−iC374(DPM)を用いSrBi2
Ta 29膜を成膜すれば、この膜を、例えば、DRAM
のキャパシタの誘電体膜や、FRAMのキャパシタの強
誘電体膜に適用することができる。
In the above method for manufacturing a semiconductor device,
And Sr (DPM) as a solid material Two, Bi (C6HFive)Three
And Ta (O-iCThreeH7)FourSrBi using (DPM)Two
Ta TwoO9If a film is formed, this film can be
The dielectric film of the capacitor of FRAM and the strength of the capacitor of FRAM
It can be applied to a dielectric film.

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

【図1】溶液気化型CVD装置を説明する概略図であ
る。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a solution vaporization type CVD apparatus.

【図2】配管系の詰まりが生じる原因を説明する図であ
る。
FIG. 2 is a diagram illustrating a cause of a clogging of a piping system.

【図3】本発明の一実施形態による成膜方法における気
化器の温度を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a temperature of a vaporizer in a film forming method according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…液体原料供給装置 12…Sr(DPM)2原料容器 14…Bi(C653原料容器 16…Ta(O−iC374(DPM)原料容器 18…N2ガス供給配管 20…配管 22…液体ポンプ 24…気化器 26…キャリアN2ガス供給配管 28…ヒータ 30…多孔質金属板 32…配管 34…ヒータ 36…成膜室 38…ガス供給配管 40…シャワーヘッド 42…ウェーハ 44…サセプタ 46…真空ポンプ 48…液体原料 50…残渣10 ... liquid material supply device 12 ... Sr (DPM) 2 material container 14 ... Bi (C 6 H 5 ) 3 source container 16 ... Ta (O-iC 3 H 7) 4 (DPM) material container 18 ... N 2 gas supply piping 20 ... pipe 22 ... liquid pump 24 ... carburetor 26 ... carrier N 2 gas supply line 28 ... heater 30 ... porous metal plate 32 ... pipe 34 ... heater 36 ... film forming chamber 38 ... gas supply pipe 40 ... showerhead 42 ... wafer 44 ... susceptor 46 ... vacuum pump 48 ... liquid raw material 50 ... residue

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 21/8247 29/788 29/792 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01L 21/8247 29/788 29/792

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固体原料を溶媒に溶かした液体原料を気
化器により気化し、化学気相成長により膜を形成する成
膜方法において、 成膜を行った後、前記気化器を、前記液体原料を気化す
る温度よりも高い温度に昇温し、前記気化器内の残渣を
除去することを特徴とする成膜方法。
1. A film forming method for forming a film by chemical vapor deposition by vaporizing a liquid raw material obtained by dissolving a solid raw material in a solvent and forming a film by chemical vapor deposition. A film forming method comprising: elevating the temperature to a temperature higher than a temperature at which the gas is vaporized; and removing a residue in the vaporizer.
【請求項2】 請求項1記載の成膜方法において、 前記残渣を構成する前記固体原料の分解温度よりも低い
温度で前記残渣を気化することを特徴とする成膜方法。
2. The film forming method according to claim 1, wherein said residue is vaporized at a temperature lower than a decomposition temperature of said solid raw material constituting said residue.
【請求項3】 Sr(DPM)2を溶媒に溶かした液体
原料と、Bi(C6 53を溶媒に溶かした液体原料
と、Ta(O−iC374(DPM)を溶媒に溶かし
た液体原料とを気化器により気化し、化学的気相成長に
よりSrBi2Ta29膜を形成する成膜方法におい
て、 成膜を行った後、前記気化器を、前記液体原料を気化す
る温度よりも高い温度に昇温し、前記気化器内の残渣を
除去することを特徴とする成膜方法。
3. Sr (DPM)TwoIn a solvent
Raw materials and Bi (C6H Five)ThreeRaw material in which is dissolved in a solvent
And Ta (O-iCThreeH7)Four(DPM) in a solvent
Liquid raw material is vaporized by a vaporizer for chemical vapor deposition.
More SrBiTwoTaTwoO9In the film forming method to form the film
After forming a film, the vaporizer is used to vaporize the liquid raw material.
Temperature to a temperature higher than the temperature of
A film forming method characterized by removing.
【請求項4】 請求項3記載の成膜方法において、 前記液体原料を気化する温度は、Sr(DPM)2、B
i(C653及びTa(O−iC374(DPM)の
分解温度より低く、 前記残渣を除去する温度は、Bi(C653及びSr
(DPM)2の分解温度より低いことを特徴とする成膜
方法。
4. The film forming method according to claim 3, wherein the temperature at which the liquid material is vaporized is Sr (DPM) 2 , B
lower than the decomposition temperature of i (C 6 H 5 ) 3 and Ta (O-iC 3 H 7 ) 4 (DPM), and the temperature at which the residue is removed is Bi (C 6 H 5 ) 3 and Sr
(DPM) A film formation method characterized by being lower than the decomposition temperature of 2 .
【請求項5】 請求項3又は4記載の成膜方法におい
て、 前記液体原料を気化する温度は、200〜220℃であ
ることを特徴とする成膜方法。
5. The film forming method according to claim 3, wherein a temperature at which the liquid raw material is vaporized is 200 to 220 ° C.
【請求項6】 請求項3乃至5のいずれか1項に記載の
成膜方法において、 前記残渣を除去する温度は、230〜250℃であるこ
とを特徴とする成膜方法。
6. The film forming method according to claim 3, wherein a temperature at which the residue is removed is 230 to 250 ° C.
【請求項7】 固体原料を溶媒に溶かした液体原料を気
化器により気化し、化学気相成長により下地基板上に膜
を形成する工程と、 前記気化器を、前記液体原料を気化する温度よりも高い
温度に昇温し、前記気化器内の残渣を除去する工程とを
有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. A step of vaporizing a liquid raw material obtained by dissolving a solid raw material in a solvent by a vaporizer and forming a film on an undersubstrate by chemical vapor deposition, and controlling the vaporizer by a temperature at which the liquid raw material is vaporized. The temperature of the vaporizer is also raised to a high temperature to remove the residue in the vaporizer.
【請求項8】 請求項7記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記固体原料は、Sr(DPM)2、Bi(C653
びTa(O−iC374(DPM)であり、 前記膜は、SrBi2Ta29膜であることを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
8. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the solid material is Sr (DPM) 2 , Bi (C 6 H 5 ) 3 and Ta (O-iC 3 H 7 ) 4 (DPM). Wherein the film is a SrBi 2 Ta 2 O 9 film.
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