JPH04367516A - 酸化タンタル薄膜の形成方法 - Google Patents
酸化タンタル薄膜の形成方法Info
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- JPH04367516A JPH04367516A JP3144662A JP14466291A JPH04367516A JP H04367516 A JPH04367516 A JP H04367516A JP 3144662 A JP3144662 A JP 3144662A JP 14466291 A JP14466291 A JP 14466291A JP H04367516 A JPH04367516 A JP H04367516A
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- tantalum oxide
- oxide thin
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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。
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は例えばＤＲＡＭ（ダイナ
ミックラム）等の容量性絶縁膜などとして有効に利用で
きる酸化タンタル薄膜の形成方法に関する。
ミックラム）等の容量性絶縁膜などとして有効に利用で
きる酸化タンタル薄膜の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＣＶＤ法（化学気相法）は半導体
や誘電体等の薄膜形成の有用な手段として注目されてお
り、容量性絶縁膜などとして有用な酸化タンタル薄膜の
形成方法においてもＣＶＤ法が試みられている。
や誘電体等の薄膜形成の有用な手段として注目されてお
り、容量性絶縁膜などとして有用な酸化タンタル薄膜の
形成方法においてもＣＶＤ法が試みられている。
【０００３】以下、図面を参照しながら従来の酸化タン
タル薄膜の形成方法について説明する。図３は従来のＣ
ＶＤ法による酸化タンタル薄膜形成法に用いられている
酸化タンタル薄膜形成装置の構成を示す概略図である。
タル薄膜の形成方法について説明する。図３は従来のＣ
ＶＤ法による酸化タンタル薄膜形成法に用いられている
酸化タンタル薄膜形成装置の構成を示す概略図である。
【０００４】図３において、真空室５４は真空排気装置
５９によっておよそ０．５〜１０Ｔｏｒｒ程度の真空に
排気される。アンプル５３内のＴａ（ＯＣ２ Ｈ５ ）
５ はヒータ５２によって１３０℃に温度制御され、流
量制御装置３２によっておよそ５０〜１０００ｓｃｃｍ
に流量制御されたＨｅ、Ａｒ等の不活性ガス５１で、ア
ンプル５３内の液状のＴａ（ＯＣ２ Ｈ５ ）５ をバ
ブリングする事によってヒータ６０によって約１５０℃
に加熱されたガス導入管５６を通り真空室５４内にタン
タル原料ガスを導入し、流量制御装置６３によって約５
０〜１０００ｓｃｃｍに流量制御された酸素ガス６１も
同時に真空室５４内に導入される。
５９によっておよそ０．５〜１０Ｔｏｒｒ程度の真空に
排気される。アンプル５３内のＴａ（ＯＣ２ Ｈ５ ）
５ はヒータ５２によって１３０℃に温度制御され、流
量制御装置３２によっておよそ５０〜１０００ｓｃｃｍ
に流量制御されたＨｅ、Ａｒ等の不活性ガス５１で、ア
ンプル５３内の液状のＴａ（ＯＣ２ Ｈ５ ）５ をバ
ブリングする事によってヒータ６０によって約１５０℃
に加熱されたガス導入管５６を通り真空室５４内にタン
タル原料ガスを導入し、流量制御装置６３によって約５
０〜１０００ｓｃｃｍに流量制御された酸素ガス６１も
同時に真空室５４内に導入される。
【０００５】真空室内に導入されたこれらの原料ガスは
ヒータ５５によって約４５０℃に加熱され、ポリシリコ
ンあるいはタングステンシリサイド（ＷＳｉ）等の基板
５７上に酸化タンタル薄膜が堆積される。
ヒータ５５によって約４５０℃に加熱され、ポリシリコ
ンあるいはタングステンシリサイド（ＷＳｉ）等の基板
５７上に酸化タンタル薄膜が堆積される。
【０００６】しかしながらこの方法でタンタル原料の分
解や酸化を十分行わせるために真空室５４内の温度を高
くすると、気相中で反応が生じやすく生成物が粉末状に
なって基板５７に堆積し、緻密で均一な酸化タンタルの
薄膜を得ることができない。
解や酸化を十分行わせるために真空室５４内の温度を高
くすると、気相中で反応が生じやすく生成物が粉末状に
なって基板５７に堆積し、緻密で均一な酸化タンタルの
薄膜を得ることができない。
【０００７】従って、通常は気相中での反応を抑制する
ために約４５０℃以下の低めの加熱温度で反応が行われ
ている。この様に従来法では温度を十分上げることがで
きないために、Ｔａ（ＯＣ２ Ｈ５ ）５ およびＯ２
が十分分解されない。そのため膜内にＣ，Ｈなどの不
純物が多量に混入し、またタンタルが十分酸化されず、
従って得られた薄膜のリーク電流も高く、薄膜形成後に
高温での熱処理や酸化処理が必要になるなどの問題があ
る。
ために約４５０℃以下の低めの加熱温度で反応が行われ
ている。この様に従来法では温度を十分上げることがで
きないために、Ｔａ（ＯＣ２ Ｈ５ ）５ およびＯ２
が十分分解されない。そのため膜内にＣ，Ｈなどの不
純物が多量に混入し、またタンタルが十分酸化されず、
従って得られた薄膜のリーク電流も高く、薄膜形成後に
高温での熱処理や酸化処理が必要になるなどの問題があ
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記問題点を
解決し、気相中での反応を抑制し、且つＣ，Ｈ等の不純
物の混入の少ない十分酸化された良質の酸化タンタル薄
膜の形成方法を提供することを目的とする。
解決し、気相中での反応を抑制し、且つＣ，Ｈ等の不純
物の混入の少ない十分酸化された良質の酸化タンタル薄
膜の形成方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
、本発明の酸化タンタル薄膜の形成方法は真空室内に原
料ガスを導入し、分解・反応させることによって前記真
空室内に設けられた基板上に薄膜を形成する薄膜形成方
法において、前記原料ガスとしてＴａ（ＯＣ２ Ｈ５
）５ および、Ｏ３ またはＯ３ とＯ２ の混合ガス
を用いることを特徴とする。
、本発明の酸化タンタル薄膜の形成方法は真空室内に原
料ガスを導入し、分解・反応させることによって前記真
空室内に設けられた基板上に薄膜を形成する薄膜形成方
法において、前記原料ガスとしてＴａ（ＯＣ２ Ｈ５
）５ および、Ｏ３ またはＯ３ とＯ２ の混合ガス
を用いることを特徴とする。
【００１０】前記構成においては、真空室内の原料ガス
を加熱して分解・反応させる手段を採用することもでき
る。また、本発明の酸化タンタル薄膜の形成方法におい
ては、基板温度４００℃以下で、真空室内の原料ガスに
電力密度１．５Ｗ／ｃｍ２ 以下の電界を印加し前記原
料ガスをプラズマ分解・反応させることがより好ましい
。
を加熱して分解・反応させる手段を採用することもでき
る。また、本発明の酸化タンタル薄膜の形成方法におい
ては、基板温度４００℃以下で、真空室内の原料ガスに
電力密度１．５Ｗ／ｃｍ２ 以下の電界を印加し前記原
料ガスをプラズマ分解・反応させることがより好ましい
。
【００１１】
【作用】本発明の酸化タンタル薄膜の形成方法は真空室
内に原料ガスを導入し、分解・反応させることによって
前記真空室内に設けられた基板上に薄膜を形成する薄膜
形成方法において、前記原料ガスとしてＴａ（ＯＣ２
Ｈ５）５ および、Ｏ３ またはＯ３ とＯ２ の混合
ガスを用いるので、従来方法に比べて特に高温にするこ
となしに十分にＴａ（ＯＣ２ Ｈ５ ）５ を分解・酸
化することができ、従って気相中での反応を抑制しなが
ら、Ｃ、Ｈ等の不純物の混入の少ない良質の酸化タンタ
ル薄膜を堆積することができる。
内に原料ガスを導入し、分解・反応させることによって
前記真空室内に設けられた基板上に薄膜を形成する薄膜
形成方法において、前記原料ガスとしてＴａ（ＯＣ２
Ｈ５）５ および、Ｏ３ またはＯ３ とＯ２ の混合
ガスを用いるので、従来方法に比べて特に高温にするこ
となしに十分にＴａ（ＯＣ２ Ｈ５ ）５ を分解・酸
化することができ、従って気相中での反応を抑制しなが
ら、Ｃ、Ｈ等の不純物の混入の少ない良質の酸化タンタ
ル薄膜を堆積することができる。
【００１２】また、本発明の酸化タンタル薄膜の形成方
法においては、基板温度４００℃以下で、真空室内の原
料ガスに電力密度１．５Ｗ／ｃｍ２ 以下の電界を印加
し前記原料ガスをプラズマ分解・反応させることにより
、Ｔａ（ＯＣ２ Ｈ５ ）５ をプラズマ分解すること
によって、より低い基板温度で原料ガスを分解でき、し
かもＯ３ またはＯ３ とＯ２ の混合ガスを用いるの
で低温でも十分なタンタルの酸化が行われ、従って気相
中での反応を抑制しながら、Ｃ、Ｈ等の不純物の混入の
少ない良質の酸化タンタル薄膜を形成することができる
。
法においては、基板温度４００℃以下で、真空室内の原
料ガスに電力密度１．５Ｗ／ｃｍ２ 以下の電界を印加
し前記原料ガスをプラズマ分解・反応させることにより
、Ｔａ（ＯＣ２ Ｈ５ ）５ をプラズマ分解すること
によって、より低い基板温度で原料ガスを分解でき、し
かもＯ３ またはＯ３ とＯ２ の混合ガスを用いるの
で低温でも十分なタンタルの酸化が行われ、従って気相
中での反応を抑制しながら、Ｃ、Ｈ等の不純物の混入の
少ない良質の酸化タンタル薄膜を形成することができる
。
【００１３】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の理解を容
易にするため、本発明の実施例について詳細に説明する
。 （実施例１）図１は本実施例で使用する酸化タンタル薄
膜形成のためのＣＶＤ装置の概略図である。
易にするため、本発明の実施例について詳細に説明する
。 （実施例１）図１は本実施例で使用する酸化タンタル薄
膜形成のためのＣＶＤ装置の概略図である。
【００１４】１が真空室で真空排気装置２によって１Ｔ
ｏｒｒの真空に排気される。３は基板であり、この実施
例ではポリシリコンからなる基板を用いた。前記基板３
は基板加熱用ヒータ５によって約３００℃に加熱される
。アンプル６内のＴａ（ＯＣ２ Ｈ５ ）５ はヒータ
７によって約１３０℃に加熱され、流量制御装置１１に
よって１０００ｓｃｃｍに流量制御されたボンベ内の不
活性ガス１０（本実施例ではアルゴンガスを用いた。）
によってバブリングされたのちヒータ９によって１５０
℃に加熱されたガス導入管８を通って真空室１内に導入
される。ボンベ内の酸素ガス１３はオゾン化装置１４に
よって約１０％がオゾン化され、流量制御装置１２によ
って５００ｓｃｃｍに流量制御されたのち真空室１内に
導入される。真空室１はヒータ４によって約２５０℃に
加熱されており、真空室内に導入されたガスは基板付近
で分解・反応し基板３上に酸化タンタル薄膜が形成され
る。 （実施例２）図２は本実施例で用いる酸化タンタル薄膜
形成のためのプラズマＣＶＤ装置の概略図である。
ｏｒｒの真空に排気される。３は基板であり、この実施
例ではポリシリコンからなる基板を用いた。前記基板３
は基板加熱用ヒータ５によって約３００℃に加熱される
。アンプル６内のＴａ（ＯＣ２ Ｈ５ ）５ はヒータ
７によって約１３０℃に加熱され、流量制御装置１１に
よって１０００ｓｃｃｍに流量制御されたボンベ内の不
活性ガス１０（本実施例ではアルゴンガスを用いた。）
によってバブリングされたのちヒータ９によって１５０
℃に加熱されたガス導入管８を通って真空室１内に導入
される。ボンベ内の酸素ガス１３はオゾン化装置１４に
よって約１０％がオゾン化され、流量制御装置１２によ
って５００ｓｃｃｍに流量制御されたのち真空室１内に
導入される。真空室１はヒータ４によって約２５０℃に
加熱されており、真空室内に導入されたガスは基板付近
で分解・反応し基板３上に酸化タンタル薄膜が形成され
る。 （実施例２）図２は本実施例で用いる酸化タンタル薄膜
形成のためのプラズマＣＶＤ装置の概略図である。
【００１５】２０が真空室で真空排気装置２１により０
．８Ｔｏｒｒの真空に排気される。２２は基板であり、
本実施例ではポリシリコンからなる基板を使用した。下
部電極２３はヒータ用電源２４に接続されたヒータ２５
によって約２５０℃に加熱され、同時に基板２２も加熱
されて同温度に保持されている。
．８Ｔｏｒｒの真空に排気される。２２は基板であり、
本実施例ではポリシリコンからなる基板を使用した。下
部電極２３はヒータ用電源２４に接続されたヒータ２５
によって約２５０℃に加熱され、同時に基板２２も加熱
されて同温度に保持されている。
【００１６】アンプル２６内のＴａ（ＯＣ２ Ｈ５ ）
５はヒータ２７によって約１３０℃に加熱される。加熱
されたＴａ（ＯＣ２ Ｈ５ ）５ は流量制御装置２８
によって５００ｓｃｃｍに流量制御されたボンベ内の不
活性ガス２９（本実施例ではアルゴンガスを用いた。）
によってバブリングされ、ヒータ３０によって約１５０
℃に加熱されたガス導入管３１を通ってヒータ３７で１
５０℃に加熱された上部電極３８を通り真空室２０内に
導入される。流量制御装置３２によって５００ｓｃｃｍ
に流量制御されたボンベ内の酸素ガス３３はオゾン化装
置３４によって約１０％オゾン化されたのち、ヒータ３
５によって約１５０℃に加熱されたガス導入管３６を通
って上部電極３８を経て真空室２０内に導入される。高
周波電源３９によって上部電極３８と下部電極２３の間
に電圧が印加（本実施例では周波数１３．５６ＭＨｚ、
電力密度１．０Ｗ／ｃｍ２ ）されプラズマが発生し、
ガスが分解・反応し、基板２２上に酸化タンタル薄膜が
堆積する。
５はヒータ２７によって約１３０℃に加熱される。加熱
されたＴａ（ＯＣ２ Ｈ５ ）５ は流量制御装置２８
によって５００ｓｃｃｍに流量制御されたボンベ内の不
活性ガス２９（本実施例ではアルゴンガスを用いた。）
によってバブリングされ、ヒータ３０によって約１５０
℃に加熱されたガス導入管３１を通ってヒータ３７で１
５０℃に加熱された上部電極３８を通り真空室２０内に
導入される。流量制御装置３２によって５００ｓｃｃｍ
に流量制御されたボンベ内の酸素ガス３３はオゾン化装
置３４によって約１０％オゾン化されたのち、ヒータ３
５によって約１５０℃に加熱されたガス導入管３６を通
って上部電極３８を経て真空室２０内に導入される。高
周波電源３９によって上部電極３８と下部電極２３の間
に電圧が印加（本実施例では周波数１３．５６ＭＨｚ、
電力密度１．０Ｗ／ｃｍ２ ）されプラズマが発生し、
ガスが分解・反応し、基板２２上に酸化タンタル薄膜が
堆積する。
【００１７】表１に実施例１、実施例２、および従来例
によって形成した酸化タンタル薄膜の成膜条件とＴａ，
Ｏ，Ｃの組成を示す。表１より明らかな如く、従来例に
よる酸化タンタル薄膜は膜内にＣが大量に混入している
ためにＴａの酸化が不十分になっている。実施例１によ
るものは基板温度約３００℃でＴａが十分酸化されてい
ることがわかる。実施例２によるものは基板温度２５０
℃でＴａが十分酸化していることがわかる。
によって形成した酸化タンタル薄膜の成膜条件とＴａ，
Ｏ，Ｃの組成を示す。表１より明らかな如く、従来例に
よる酸化タンタル薄膜は膜内にＣが大量に混入している
ためにＴａの酸化が不十分になっている。実施例１によ
るものは基板温度約３００℃でＴａが十分酸化されてい
ることがわかる。実施例２によるものは基板温度２５０
℃でＴａが十分酸化していることがわかる。
【００１８】
【表１】
【００１９】尚、本発明においては、特に限定するもの
ではないが、基板としてはポリシリコンやタングステン
シリサイド（ＷＳｉ）等が好ましく用いられ、真空室内
の圧力は実施例１に相当する加熱・分解方式のＣＶＤ法
の場合には例えば０．５〜１０Ｔｏｒｒ程度が用いられ
、実施例２のようなプラズマＣＶＤ法の場合には０．１
〜１０Ｔｏｒｒ程度が用いられる。
ではないが、基板としてはポリシリコンやタングステン
シリサイド（ＷＳｉ）等が好ましく用いられ、真空室内
の圧力は実施例１に相当する加熱・分解方式のＣＶＤ法
の場合には例えば０．５〜１０Ｔｏｒｒ程度が用いられ
、実施例２のようなプラズマＣＶＤ法の場合には０．１
〜１０Ｔｏｒｒ程度が用いられる。
【００２０】Ｏ３ ガスまたはＯ３ とＯ２ の混合ガ
スの流量ならびにＡｒやＨｅ等の不活性ガスの流量は通
常５０〜１０００ｓｃｃｍ程度が用いられる。プラズマ
ＣＶＤ法の場合、電界としては例えば５０ｋＨｚ〜２．
５４ＧＨｚの高周波電界などが用いられ、電力密度は１
．５Ｗ／ｃｍ２ 以下でプラズマ放電が生ずる範囲内が
ＣやＨ等の不純物の混入が少なくできるので好ましく、
プラズマＣＶＤ方式の場合の基板温度は１５０〜４００
℃が通常適用される。
スの流量ならびにＡｒやＨｅ等の不活性ガスの流量は通
常５０〜１０００ｓｃｃｍ程度が用いられる。プラズマ
ＣＶＤ法の場合、電界としては例えば５０ｋＨｚ〜２．
５４ＧＨｚの高周波電界などが用いられ、電力密度は１
．５Ｗ／ｃｍ２ 以下でプラズマ放電が生ずる範囲内が
ＣやＨ等の不純物の混入が少なくできるので好ましく、
プラズマＣＶＤ方式の場合の基板温度は１５０〜４００
℃が通常適用される。
【００２１】加熱・分解方式のＣＶＤ法の場合真空室の
加熱温度は１５０〜４００℃が通常適用される。以上、
本発明の酸化タンタル薄膜の形成方法においては、真空
室の加熱温度や基板温度を低くすることができ、従って
例えば半導体薄膜の上に酸化タンタル膜を形成する場合
など他の加工品の上に酸化タンタルを形成する場合に、
当該加工品が熱により劣化したりするなどの恐れを少な
くすることができるので好ましい。
加熱温度は１５０〜４００℃が通常適用される。以上、
本発明の酸化タンタル薄膜の形成方法においては、真空
室の加熱温度や基板温度を低くすることができ、従って
例えば半導体薄膜の上に酸化タンタル膜を形成する場合
など他の加工品の上に酸化タンタルを形成する場合に、
当該加工品が熱により劣化したりするなどの恐れを少な
くすることができるので好ましい。
【００２２】
【発明の効果】本発明の酸化タンタルの形成方法によれ
ば気相中での反応を抑制しながら、比較的低い温度でＣ
、Ｈ等の不純物の混入の少ない良質の酸化タンタル薄膜
を形成することができる。
ば気相中での反応を抑制しながら、比較的低い温度でＣ
、Ｈ等の不純物の混入の少ない良質の酸化タンタル薄膜
を形成することができる。
【００２３】また、本発明の酸化タンタル薄膜の形成方
法において、基板温度４００℃以下で、真空室内の原料
ガスに電力密度１．５Ｗ／ｃｍ２ 以下の電界を印加し
前記原料ガスをプラズマ分解・反応させることにより、
より低い基板温度で原料ガスを分解でき、低温でも十分
なタンタルの酸化が行われ、従って気相中での反応を抑
制しながら、Ｃ、Ｈ等の不純物の混入の少ない良質の酸
化タンタル薄膜を形成することができる。
法において、基板温度４００℃以下で、真空室内の原料
ガスに電力密度１．５Ｗ／ｃｍ２ 以下の電界を印加し
前記原料ガスをプラズマ分解・反応させることにより、
より低い基板温度で原料ガスを分解でき、低温でも十分
なタンタルの酸化が行われ、従って気相中での反応を抑
制しながら、Ｃ、Ｈ等の不純物の混入の少ない良質の酸
化タンタル薄膜を形成することができる。
【図１】本発明の一実施例における酸化タンタル薄膜の
形成装置の構成を示す概略図である。
形成装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の別の一実施例における酸化タンタル薄
膜の形成装置の構成を示す概略図である。
膜の形成装置の構成を示す概略図である。
【図３】従来の酸化タンタル薄膜形成装置の構成を示す
概略図である。
概略図である。
１ 真空室
２ 真空排気装置
３ 基板
４ ヒータ
５ 基板加熱用ヒータ
６ アンプル
７ ヒータ
８ ガス導入管
９ ヒータ
１０ 不活性ガス
１１ 流量制御装置
１２ 流量制御装置
１３ 酸素ガス
１４ オゾン化装置
２０ 真空室
２１ 真空排気装置
２２ 基板
２３ 下部電極
２４ ヒータ用電源
２５ ヒータ
２６ アンプル
２７ ヒータ
２８ 流量制御装置
２９ 不活性ガス
３０ ヒータ
３１ ガス導入管
３２ 流量制御装置
３３ 酸素ガス
３４ オゾン化装置
３５ ヒータ
３６ ガス導入管
３７ ヒータ
３８ 上部電極
３９ 高周波電源
５１ 不活性ガス
５２ ヒータ
５３ アンプル
５４ 真空室
５５ ヒータ
５６ ガス導入管
５７ 基板
５９ 真空排気装置
６０ ヒータ
６１ 酸素ガス
６２ 流量制御装置
６３ 流量制御装置
Claims (3)
- 【請求項１】 真空室内に原料ガスを導入し、分解・
反応させることによって前記真空室内に設けられた基板
上に薄膜を形成する薄膜形成方法において、前記原料ガ
スとしてＴａ（ＯＣ２ Ｈ５ ）５ および、Ｏ３ ま
たはＯ３ とＯ２ の混合ガスを用いることを特徴とす
る酸化タンタル薄膜の形成方法。 - 【請求項２】 真空室内の原料ガスを加熱して分解・
反応させる請求項１項記載の酸化タンタル薄膜の形成方
法。 - 【請求項３】 基板温度４００℃以下で、真空室内の
原料ガスに電力密度１．５Ｗ／ｃｍ２ 以下の電界を印
加し前記原料ガスをプラズマ分解・反応させる請求項１
項記載の酸化タンタル薄膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3144662A JPH04367516A (ja) | 1991-06-17 | 1991-06-17 | 酸化タンタル薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3144662A JPH04367516A (ja) | 1991-06-17 | 1991-06-17 | 酸化タンタル薄膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04367516A true JPH04367516A (ja) | 1992-12-18 |
Family
ID=15367310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3144662A Pending JPH04367516A (ja) | 1991-06-17 | 1991-06-17 | 酸化タンタル薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04367516A (ja) |
-
1991
- 1991-06-17 JP JP3144662A patent/JPH04367516A/ja active Pending
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