JPS62113430A - 金属酸化膜の気相成長方法 - Google Patents
金属酸化膜の気相成長方法Info
- Publication number
- JPS62113430A JPS62113430A JP25393785A JP25393785A JPS62113430A JP S62113430 A JPS62113430 A JP S62113430A JP 25393785 A JP25393785 A JP 25393785A JP 25393785 A JP25393785 A JP 25393785A JP S62113430 A JPS62113430 A JP S62113430A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- metal oxide
- film
- oxide film
- semiconductor substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置に用する金属酸化膜の気相形成方法
に関し、特に膜のリーク電流の極めて少い酸化膜の形成
方法に関する。
に関し、特に膜のリーク電流の極めて少い酸化膜の形成
方法に関する。
半導体基板、特にシリコン半導体基板上に形成される集
積回路の高集積化、大写量化の一途をたどり、メモリー
素子の様な集積回路では１Ｍビット又はそれ以上へと集
積度が増大している。ダイナミックＲＡＭの様なＩＣメ
モリーの高集積化には、容量部面積の縮小が最も有効な
手段になる。
積回路の高集積化、大写量化の一途をたどり、メモリー
素子の様な集積回路では１Ｍビット又はそれ以上へと集
積度が増大している。ダイナミックＲＡＭの様なＩＣメ
モリーの高集積化には、容量部面積の縮小が最も有効な
手段になる。
しかし、容量部はＸ線によるノットエラー等による誤動
作に対する信頼性を確保するため、５０ｆＦ以上の容量
値が必要とされる。そのため従来は、面積縮少による容
量値の咬少を容量絶縁膜の薄膜化で補ってきた。しかし
、従来用いられているシリコン酸化膜は１００Ａ以下に
なると絶縁１討圧は電源電圧５ｖに耐えられず、使用は
不可能になると予測されるこのため’ｌ’ａ２０Ｂ、Ｔ
ｉＯ２等の今頃酸化物等の高誘電率材料を容量膜に用い
ることが検討されている。
作に対する信頼性を確保するため、５０ｆＦ以上の容量
値が必要とされる。そのため従来は、面積縮少による容
量値の咬少を容量絶縁膜の薄膜化で補ってきた。しかし
、従来用いられているシリコン酸化膜は１００Ａ以下に
なると絶縁１討圧は電源電圧５ｖに耐えられず、使用は
不可能になると予測されるこのため’ｌ’ａ２０Ｂ、Ｔ
ｉＯ２等の今頃酸化物等の高誘電率材料を容量膜に用い
ることが検討されている。
これらの金属酸化膜は、スパッタリング法等の手段で金
鳴膜を形成した後これをＰ）！酸化したり、もしくは高
周波スパッタ法により金属酸化膜を直接被着形成する等
の方法によ膜形成できる。しかし、これらの方法で形成
されたＴａ２０５膜等の金属酸化膜はリーク電流が極め
て多く実用化できないという欠点がある。
鳴膜を形成した後これをＰ）！酸化したり、もしくは高
周波スパッタ法により金属酸化膜を直接被着形成する等
の方法によ膜形成できる。しかし、これらの方法で形成
されたＴａ２０５膜等の金属酸化膜はリーク電流が極め
て多く実用化できないという欠点がある。
これらスパッタ法による膜形成はＴａ２０Ｂ膜中に含ま
れる不純物が多いと推定されること、また、スパッタ蒸
着に起因するダメージがあることから、これらを改善す
るために、化学気相成長（ＣＶＤ）法でＴａ２０５膜を
形成することも試みられているが、未だ実用的な膜は実
現されていない。
れる不純物が多いと推定されること、また、スパッタ蒸
着に起因するダメージがあることから、これらを改善す
るために、化学気相成長（ＣＶＤ）法でＴａ２０５膜を
形成することも試みられているが、未だ実用的な膜は実
現されていない。
本発明の目的は、化学気相成長法において、金属酸化膜
の半導体基板もしくは電極との反応を防止し、リーク電
流の小さな膜を形成する方法を提供することＫある。
の半導体基板もしくは電極との反応を防止し、リーク電
流の小さな膜を形成する方法を提供することＫある。
本発明の金属酸化膜の気相成長方法は、半導体基板上も
しくは電極上に絶縁性を有する金属酸化膜を形成する方
法において、金属酸化膜の原料ガスを反応炉内に導入す
る前に酸素ガスや不活性ガス等の原料ガス以外のガスを
反応炉内に導入することを特徴とする。
しくは電極上に絶縁性を有する金属酸化膜を形成する方
法において、金属酸化膜の原料ガスを反応炉内に導入す
る前に酸素ガスや不活性ガス等の原料ガス以外のガスを
反応炉内に導入することを特徴とする。
気相成長法により形成したＴａ２０５膜でリーク電流が
大きい原因は、膜形成時に半導体基板とＴａ２０５膜と
の反応が起きていると考えられ、この反応は、Ｔａ２０
５膜にの原料ガスと０２ガスや不活性ガス等の原料ガス
以外のガスとを同時に反応炉内に導入しているため、導
入直後は原料ガスの熱分解だけで酸素不足の金属酸化膜
が形成され、この金属酸化膜と半導体基板との反応また
は、原料ガスと半導体基板との反応であると考えられる
。
大きい原因は、膜形成時に半導体基板とＴａ２０５膜と
の反応が起きていると考えられ、この反応は、Ｔａ２０
５膜にの原料ガスと０２ガスや不活性ガス等の原料ガス
以外のガスとを同時に反応炉内に導入しているため、導
入直後は原料ガスの熱分解だけで酸素不足の金属酸化膜
が形成され、この金属酸化膜と半導体基板との反応また
は、原料ガスと半導体基板との反応であると考えられる
。
従って、半導体基板と原料ガスとの反応または形成され
た酸素不足の金属酸化膜と半導体基板との反応を防止す
れば、リーク電流の少ない金属酸化膜が形成できる。
た酸素不足の金属酸化膜と半導体基板との反応を防止す
れば、リーク電流の少ない金属酸化膜が形成できる。
次に本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本発明を用いて金属酸化膜を形成する場合の反
応炉へのガスの導入のシーケンスの一実施例である。図
において、横軸に堆積開始時間を０とした時間、縦軸に
ガスの種類をとシ、実線はガスが反応炉に導入されてる
状態を、Ｏ印はガスが反応炉内に導入される開始時点を
示す。半導体基板上に本発明を用いてＴａ２０ｇ膜を形
成する手順を説明する。
応炉へのガスの導入のシーケンスの一実施例である。図
において、横軸に堆積開始時間を０とした時間、縦軸に
ガスの種類をとシ、実線はガスが反応炉に導入されてる
状態を、Ｏ印はガスが反応炉内に導入される開始時点を
示す。半導体基板上に本発明を用いてＴａ２０ｇ膜を形
成する手順を説明する。
ここで、原料ガスは希釈ガスとしてＡｒガスを用い、ま
た原料ガスの熱分解を九すけるために０２ガスを用いる
。まず、Ｔａ２０ｇ膜を形成するための原料ガスを反応
炉内に導入する１０分前に、希釈ガスと０２ ガスを反
応ｆｉＫ導入して十分に反応炉を満たす。この時半導体
基板は３５０〜５００℃に加熱されているので、Ｏｔガ
スの導入で半導体基板表面が酸化され、原料ガス中のＴ
ａ−４たはＴａ、Ｏｓと半導体基板との反応が防ぐこと
ができる。次に原料ガスを反応炉に追加導入してＴａ２
０ｇを半導体基板上に形成する。
た原料ガスの熱分解を九すけるために０２ガスを用いる
。まず、Ｔａ２０ｇ膜を形成するための原料ガスを反応
炉内に導入する１０分前に、希釈ガスと０２ ガスを反
応ｆｉＫ導入して十分に反応炉を満たす。この時半導体
基板は３５０〜５００℃に加熱されているので、Ｏｔガ
スの導入で半導体基板表面が酸化され、原料ガス中のＴ
ａ−４たはＴａ、Ｏｓと半導体基板との反応が防ぐこと
ができる。次に原料ガスを反応炉に追加導入してＴａ２
０ｇを半導体基板上に形成する。
次に第２図（ａ）に本発明を用いて形成したシリコン基
板上のＴａ ２０Ｂ膜の組成の深さプロファイルを、第
２図伽）に従来の気相成長法によるシリコン基板上のＴ
ａ２０ｇ膜の組成の深さプロファイルを示す。
板上のＴａ ２０Ｂ膜の組成の深さプロファイルを、第
２図伽）に従来の気相成長法によるシリコン基板上のＴ
ａ２０ｇ膜の組成の深さプロファイルを示す。
第２図（ａ） 、 （ｂ）から、本発明によるＴａ２Ｏ
，膜の方が従来技術によるものに比較して、Ｔａ２０５
膜とシリコン基板との界面付近で、ＴａとＳｉの混合部
分が少なく、これはＴａとＳｉの反応が起ってないこと
を示している。また、本発明によるＴａ２０Ｂ膜と従来
の気相成長法によるＴａ２０ｇ膜の電気特性を比較する
と、７ｖ印加時で本発明による膜の方が２桁以上のリー
ク電流が少ない。
，膜の方が従来技術によるものに比較して、Ｔａ２０５
膜とシリコン基板との界面付近で、ＴａとＳｉの混合部
分が少なく、これはＴａとＳｉの反応が起ってないこと
を示している。また、本発明によるＴａ２０Ｂ膜と従来
の気相成長法によるＴａ２０ｇ膜の電気特性を比較する
と、７ｖ印加時で本発明による膜の方が２桁以上のリー
ク電流が少ない。
さらに第２図（ａ） 、 （ｂ）から、本発明によるＴ
ａ２０ｇ膜の方がＴａ２０Ｂ膜とＳｉ基板の界面付近の
非化学量論的な組成（Ｔａ、Ｏ，）の部分が少ない。こ
のことは数百Ａ以下の薄膜の場合、本発明で形成した膜
の誘電率は数μｍの厚膜のそれと同じで、従来の気相成
長法によるＴａ２０５膜よシ高い誘電率を持つ効果を示
すものである。以上のように本発明で形成したＴａ２０
Ｂ膜はＳｉ基板との反応を防止できるためにリーク電流
の低減ができ、かつ高誘電率の膜である。
ａ２０ｇ膜の方がＴａ２０Ｂ膜とＳｉ基板の界面付近の
非化学量論的な組成（Ｔａ、Ｏ，）の部分が少ない。こ
のことは数百Ａ以下の薄膜の場合、本発明で形成した膜
の誘電率は数μｍの厚膜のそれと同じで、従来の気相成
長法によるＴａ２０５膜よシ高い誘電率を持つ効果を示
すものである。以上のように本発明で形成したＴａ２０
Ｂ膜はＳｉ基板との反応を防止できるためにリーク電流
の低減ができ、かつ高誘電率の膜である。
なお、本実施例では金属酸化膜としてＴａ、ＯＳを用い
たが、ＴｉＯ２、Ｎｂ ２０５ 、Ｈｆ ２０． 、Ｂ
ａＴｉＯ３等の金属酸化膜でも本発明は有効で、また希
釈ガスとしてＡｒガスの代わシにＮ２ ガスや他の不活
性ガスを用いてもよい。
たが、ＴｉＯ２、Ｎｂ ２０５ 、Ｈｆ ２０． 、Ｂ
ａＴｉＯ３等の金属酸化膜でも本発明は有効で、また希
釈ガスとしてＡｒガスの代わシにＮ２ ガスや他の不活
性ガスを用いてもよい。
以上説明したように本発明は、金属酸化膜の気相成長方
法において、原料ガスを反応炉内に導入する前にＯ，ガ
スや不活性ガス等の原料ガス以外のガスを反応炉内に導
入し、半導体基板もしくは電極表面を酸化し、その後原
料ガスを導入することによシ、金属酸化膜また原料ガス
と半導体基板もしくは電極との反応を防止して、リーク
電流が少なく、また高い誘電率を有する金属酸化膜を形
成できる効果がある。
法において、原料ガスを反応炉内に導入する前にＯ，ガ
スや不活性ガス等の原料ガス以外のガスを反応炉内に導
入し、半導体基板もしくは電極表面を酸化し、その後原
料ガスを導入することによシ、金属酸化膜また原料ガス
と半導体基板もしくは電極との反応を防止して、リーク
電流が少なく、また高い誘電率を有する金属酸化膜を形
成できる効果がある。
第１図は本発明を用いて金属酸化膜を形成する場合の反
応炉へのガス導入のシーケンスの一実施例の説明図であ
り、図において、横軸は堆積開始時間をＯとした時間、
縦軸はガスの種類を示し、実線はガスが反応炉に導入さ
れてｂる状態を、Ｏ印はガスが反応炉内に導入される開
始時点を示す。 第２図（ａ）は、本発明によシＳｉ基板上に形成したＴ
ａ２０５膜の組成の深さプロファイル図、第２図中）は
従来のＣＶＤ法によるＴａ２０５膜の組成の深さプロフ
ァイル図であシ、図において、横軸はＴＴａ２０ｓ表面
からの深さ、縦軸は組成を示す。 井 ２ 閏（ＣＩ） ＄ ２ πコ （ｂ）
応炉へのガス導入のシーケンスの一実施例の説明図であ
り、図において、横軸は堆積開始時間をＯとした時間、
縦軸はガスの種類を示し、実線はガスが反応炉に導入さ
れてｂる状態を、Ｏ印はガスが反応炉内に導入される開
始時点を示す。 第２図（ａ）は、本発明によシＳｉ基板上に形成したＴ
ａ２０５膜の組成の深さプロファイル図、第２図中）は
従来のＣＶＤ法によるＴａ２０５膜の組成の深さプロフ
ァイル図であシ、図において、横軸はＴＴａ２０ｓ表面
からの深さ、縦軸は組成を示す。 井 ２ 閏（ＣＩ） ＄ ２ πコ （ｂ）
Claims (1)
- 半導体基板上もしくは電極上に絶縁性を有する金属酸化
膜を形成する金属酸化膜の気相成長方法において金属酸
化膜の原料ガスを反応炉内に導入する前に酸素ガスや不
活性ガス等の原料ガス以外のガスを反応炉内に導入し、
その後前記原料ガスを反応炉内に導入することを特徴と
する金属酸化膜の気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25393785A JPS62113430A (ja) | 1985-11-12 | 1985-11-12 | 金属酸化膜の気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25393785A JPS62113430A (ja) | 1985-11-12 | 1985-11-12 | 金属酸化膜の気相成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62113430A true JPS62113430A (ja) | 1987-05-25 |
Family
ID=17258083
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25393785A Pending JPS62113430A (ja) | 1985-11-12 | 1985-11-12 | 金属酸化膜の気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62113430A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100737056B1 (ko) | 2000-03-22 | 2007-07-09 | 동경 엘렉트론 주식회사 | 탄탈 산화막의 엠오씨브이디 방법 |
-
1985
- 1985-11-12 JP JP25393785A patent/JPS62113430A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100737056B1 (ko) | 2000-03-22 | 2007-07-09 | 동경 엘렉트론 주식회사 | 탄탈 산화막의 엠오씨브이디 방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6075691A (en) | Thin film capacitors and process for making them | |
| US7923381B2 (en) | Methods of forming electronic devices containing Zr-Sn-Ti-O films | |
| US4891684A (en) | Semiconductor device | |
| US6787429B2 (en) | High-K dielectric materials and processes for manufacturing them | |
| US7666752B2 (en) | Deposition method for a transition-metal-containing dielectric | |
| US20050164521A1 (en) | Zr-Sn-Ti-O films | |
| EP0137196A2 (en) | Process for making high dielectric constant nitride based materials and devices using the same | |
| US6461931B1 (en) | Thin dielectric films for DRAM storage capacitors | |
| EP1020901A2 (en) | Method for making an integrated circuit capacitor including tantalum pentoxide | |
| US9887083B2 (en) | Methods of forming capacitors | |
| JP2008252118A (ja) | ドープされた金属酸化物誘電体材料を有する電子部品及びドープされた金属酸化物誘電体材料を有する電子部品の作製プロセス | |
| US5293075A (en) | Semiconductor device with PZT/PLZT film and lead-containing electrode | |
| US8649154B2 (en) | Method for producing a metal-insulator-metal capacitor for use in semiconductor devices | |
| KR20050047471A (ko) | 반도체 집적회로장치 및 그 제조방법 | |
| US6417042B2 (en) | Method of manufacturing a capacitor in a semiconductor device | |
| JP2518617B2 (ja) | 不揮発性メモリおよびその製造方法 | |
| JPS62113430A (ja) | 金属酸化膜の気相成長方法 | |
| JPH0236559A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| US4401691A (en) | Oxidation of silicon wafers to eliminate white ribbon | |
| JP2000504882A (ja) | 集積回路に応用される高誘電率バリウム・ストロンチウム・ニオブ酸化物 | |
| JPH0553069B2 (ja) | ||
| KR20010030161A (ko) | 캐패시터 및 그 제조 방법 | |
| JPH06338599A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JPH07161934A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| KR100293721B1 (ko) | 탄탈륨 산화막을 유전막으로 갖는 캐패시터 제조방법 |