JPH1088324A - 膜形成方法 - Google Patents
膜形成方法Info
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- JPH1088324A JPH1088324A JP8247418A JP24741896A JPH1088324A JP H1088324 A JPH1088324 A JP H1088324A JP 8247418 A JP8247418 A JP 8247418A JP 24741896 A JP24741896 A JP 24741896A JP H1088324 A JPH1088324 A JP H1088324A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 成膜に伴い発生した成膜チャンバ内の堆積物
を容易に除去し、ダストが原因となる半導体装置の不良
を防止することが可能な膜形成方法を提供すること。 【解決手段】 有機金属原料化合物を気化し、膜を形成
する基板２１を前記有機金属原料化合物の沸点又は昇華
点以下の温度に設定し、前記有機金属原料化合物からな
る膜を第１の成膜室１１内の基板２１上に形成し、この
後、基板２１を第２の成膜室１２に搬送し、この第２の
成膜室１２において熱処理により前記有機金属原料化合
物からなる膜から、該有機金属原料化合物を構成する金
属を含む膜を形成することを特徴とする。
を容易に除去し、ダストが原因となる半導体装置の不良
を防止することが可能な膜形成方法を提供すること。 【解決手段】 有機金属原料化合物を気化し、膜を形成
する基板２１を前記有機金属原料化合物の沸点又は昇華
点以下の温度に設定し、前記有機金属原料化合物からな
る膜を第１の成膜室１１内の基板２１上に形成し、この
後、基板２１を第２の成膜室１２に搬送し、この第２の
成膜室１２において熱処理により前記有機金属原料化合
物からなる膜から、該有機金属原料化合物を構成する金
属を含む膜を形成することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は膜形成方法に係わ
り、特に高誘電率薄膜の成膜方法に関する。
り、特に高誘電率薄膜の成膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置は高集積化、高速化にともな
い構造は微細化、３次元化し、使用される薄膜材料の元
素は多元化する傾向にある。そのため薄膜の製造方法と
しては、組成制御性、段差被膜性に優れた気相成長法を
用いる必要が生じている。気相成長法は、成膜に必要と
される元素を含む原料化合物を気化させキャリアガスに
より反応炉体（成膜チャンバ）内に輸送し、基板を加熱
することにより熱分解や原料間での反応を生じさせ、所
望の薄膜を基板上に堆積する方法である。
い構造は微細化、３次元化し、使用される薄膜材料の元
素は多元化する傾向にある。そのため薄膜の製造方法と
しては、組成制御性、段差被膜性に優れた気相成長法を
用いる必要が生じている。気相成長法は、成膜に必要と
される元素を含む原料化合物を気化させキャリアガスに
より反応炉体（成膜チャンバ）内に輸送し、基板を加熱
することにより熱分解や原料間での反応を生じさせ、所
望の薄膜を基板上に堆積する方法である。
【０００３】しかし一般に、基板のみを加熱することは
不可能であるため、基板を加熱するためのヒーター周辺
も加熱され、原料化合物が化学反応を起こし揮発性の低
い物質に変化し、基板ホルダや反応炉壁等の基板以外の
場所にも堆積が起きてしまうという問題がある。
不可能であるため、基板を加熱するためのヒーター周辺
も加熱され、原料化合物が化学反応を起こし揮発性の低
い物質に変化し、基板ホルダや反応炉壁等の基板以外の
場所にも堆積が起きてしまうという問題がある。
【０００４】また、原料化合物が基板上等で反応した結
果発生する反応生成物が、キャリアガスにより反応炉壁
等に輸送されても、当該箇所に堆積が起きる。これらの
堆積物は反応炉壁等から剥がれることにより反応炉体内
でのダストの原因となり、半導体装置の動作不良を引き
起こしてしまうという問題があった。
果発生する反応生成物が、キャリアガスにより反応炉壁
等に輸送されても、当該箇所に堆積が起きる。これらの
堆積物は反応炉壁等から剥がれることにより反応炉体内
でのダストの原因となり、半導体装置の動作不良を引き
起こしてしまうという問題があった。
【０００５】特に、大容量の半導体記憶装置への利用が
期待されている誘電率の高い絶縁膜である（Ｂａ1-x Ｓ
ｒx ）ＴｉＯ3 （ＢＳＴＯ）は、半導体装置に利用され
る際の膜厚は２００Ａ（オングストローム。以下同
様。）程度であり、膜厚程度のダストが反応炉体内に存
在すると、絶縁膜のピンホール等の発生を引き起こす原
因になる。
期待されている誘電率の高い絶縁膜である（Ｂａ1-x Ｓ
ｒx ）ＴｉＯ3 （ＢＳＴＯ）は、半導体装置に利用され
る際の膜厚は２００Ａ（オングストローム。以下同
様。）程度であり、膜厚程度のダストが反応炉体内に存
在すると、絶縁膜のピンホール等の発生を引き起こす原
因になる。
【０００６】例えば、Ｂａ、Ｓｒ等のアルカリ土類金属
の化合物等の場合、その蒸気圧が低いため、成膜時に基
板ホルダや反応炉壁等の反応炉体内に該化合物が堆積
し、その後剥がれることによりダストを発生してしまう
ことが多い。
の化合物等の場合、その蒸気圧が低いため、成膜時に基
板ホルダや反応炉壁等の反応炉体内に該化合物が堆積
し、その後剥がれることによりダストを発生してしまう
ことが多い。
【０００７】また、堆積した反応生成物を揮発性の化合
物に変え反応炉体内から除去するような、通常のクリー
ニングの手段を採用することが困難な場合が多い。この
ため、反応炉体内の洗浄のために反応炉体を分解して洗
浄する必要があり、その結果、装置の利用効率の低下を
招くという問題があった。
物に変え反応炉体内から除去するような、通常のクリー
ニングの手段を採用することが困難な場合が多い。この
ため、反応炉体内の洗浄のために反応炉体を分解して洗
浄する必要があり、その結果、装置の利用効率の低下を
招くという問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来、原料化合物が化学反応を起こし揮発性の低い物質に
変化し、基板ホルダや反応炉壁等の基板以外の場所にも
堆積が起きてしまうという問題や、原料化合物が基板上
等で反応した結果発生する反応生成物が、キャリアガス
により反応炉壁等に輸送されて、当該箇所に堆積が起き
てしまうという問題があった。これらの堆積物は反応炉
壁等から剥がれることにより反応炉体内でのダストの原
因となり、半導体装置の動作不良を引き起こしてしま
う。
来、原料化合物が化学反応を起こし揮発性の低い物質に
変化し、基板ホルダや反応炉壁等の基板以外の場所にも
堆積が起きてしまうという問題や、原料化合物が基板上
等で反応した結果発生する反応生成物が、キャリアガス
により反応炉壁等に輸送されて、当該箇所に堆積が起き
てしまうという問題があった。これらの堆積物は反応炉
壁等から剥がれることにより反応炉体内でのダストの原
因となり、半導体装置の動作不良を引き起こしてしま
う。
【０００９】また、堆積した反応生成物を揮発性の化合
物に変え反応炉体内から除去するような、通常のクリー
ニングの手段を採用することが困難な場合が多いため、
反応炉体を分解して洗浄する必要があり、その結果、装
置の利用効率の低下を招くという問題があった。
物に変え反応炉体内から除去するような、通常のクリー
ニングの手段を採用することが困難な場合が多いため、
反応炉体を分解して洗浄する必要があり、その結果、装
置の利用効率の低下を招くという問題があった。
【００１０】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であり、成膜に伴い発生した成膜チャンバ内の堆積物を
容易に除去することが可能な膜形成方法を提供すること
を目的とする。
であり、成膜に伴い発生した成膜チャンバ内の堆積物を
容易に除去することが可能な膜形成方法を提供すること
を目的とする。
【００１１】
（概要）上述した問題を解決するために本発明は、有機
金属原料化合物を気化し、膜を形成する基板を前記有機
金属原料化合物の沸点又は昇華点以下の温度に設定し、
前記有機金属原料化合物からなる膜を前記基板上に形成
し、熱処理により前記有機金属原料化合物からなる膜か
ら、該有機金属原料化合物を構成する金属を含む膜を形
成することを特徴とする膜形成方法を提供する。
金属原料化合物を気化し、膜を形成する基板を前記有機
金属原料化合物の沸点又は昇華点以下の温度に設定し、
前記有機金属原料化合物からなる膜を前記基板上に形成
し、熱処理により前記有機金属原料化合物からなる膜か
ら、該有機金属原料化合物を構成する金属を含む膜を形
成することを特徴とする膜形成方法を提供する。
【００１２】かかる発明においては以下の態様が望まし
い。 （１）前記有機金属原料化合物からなる膜の形成は第１
の成膜室で行い、この後、前記基板を前記第１の成膜室
と異なる第２の成膜室に搬送し、この第２の成膜室にお
いて前記有機金属原料化合物を構成する金属を含む膜を
形成すること。
い。 （１）前記有機金属原料化合物からなる膜の形成は第１
の成膜室で行い、この後、前記基板を前記第１の成膜室
と異なる第２の成膜室に搬送し、この第２の成膜室にお
いて前記有機金属原料化合物を構成する金属を含む膜を
形成すること。
【００１３】（２）前記有機金属原料化合物からなる膜
を前記基板上に形成した後、前記基板を、その温度が前
記有機金属原料化合物の沸点又は昇華点以下の温度とな
るようにして、前記第１の成膜室から前記第２の成膜室
に搬送すること。
を前記基板上に形成した後、前記基板を、その温度が前
記有機金属原料化合物の沸点又は昇華点以下の温度とな
るようにして、前記第１の成膜室から前記第２の成膜室
に搬送すること。
【００１４】（３）前記基板を前記第１の成膜室から前
記第２の成膜室に搬送する際、前記基板が不活性ガス雰
囲気又は真空雰囲気中にあるようにすること。 （４）前記基板を前記第１の成膜室外に搬送した後、前
記第１の成膜室の内部に形成された前記有機金属原料化
合物からなる膜を除去すること。
記第２の成膜室に搬送する際、前記基板が不活性ガス雰
囲気又は真空雰囲気中にあるようにすること。 （４）前記基板を前記第１の成膜室外に搬送した後、前
記第１の成膜室の内部に形成された前記有機金属原料化
合物からなる膜を除去すること。
【００１５】（５）前記除去は、前記第１の成膜室の内
部の温度が前記有機金属原料化合物の沸点又は昇華点を
越える温度となるように加熱処理することにより行うこ
と。 （６）前記有機金属原料化合物からなる膜から、該有機
金属原料化合物を構成する金属を含む膜を形成する前記
熱処理は酸化性雰囲気中で行い、この熱処理により前記
有機金属原料化合物を構成する金属の酸化膜を形成する
こと。
部の温度が前記有機金属原料化合物の沸点又は昇華点を
越える温度となるように加熱処理することにより行うこ
と。 （６）前記有機金属原料化合物からなる膜から、該有機
金属原料化合物を構成する金属を含む膜を形成する前記
熱処理は酸化性雰囲気中で行い、この熱処理により前記
有機金属原料化合物を構成する金属の酸化膜を形成する
こと。
【００１６】（７）前記酸化性雰囲気中の熱処理は、前
記有機金属原料化合物の沸点又は昇華点以下の温度にお
いて前記有機金属原料化合物からなる膜を酸化する第１
の熱処理工程と、前記沸点又は昇華点を越える温度にお
いて、前記第１の熱処理工程で酸化した膜を酸化する第
２の熱処理工程とを有すること。
記有機金属原料化合物の沸点又は昇華点以下の温度にお
いて前記有機金属原料化合物からなる膜を酸化する第１
の熱処理工程と、前記沸点又は昇華点を越える温度にお
いて、前記第１の熱処理工程で酸化した膜を酸化する第
２の熱処理工程とを有すること。
【００１７】（８）前記基板上に形成された前記有機金
属原料化合物からなる膜をアルコール系の処理剤で処理
した後、前記熱処理により前記有機金属原料化合物から
なる膜から、該有機金属原料化合物を構成する金属を含
む膜を形成すること。
属原料化合物からなる膜をアルコール系の処理剤で処理
した後、前記熱処理により前記有機金属原料化合物から
なる膜から、該有機金属原料化合物を構成する金属を含
む膜を形成すること。
【００１８】（９）前記有機金属原料化合物の沸点又は
昇華点以下の温度は、該有機金属原料化合物の凝固点以
下のより低い温度であること。 （１０）前記有機金属原料化合物を構成する金属は、Ｂ
ａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｌａ、Ｙのうちの少なくとも一つを含
むこと。
昇華点以下の温度は、該有機金属原料化合物の凝固点以
下のより低い温度であること。 （１０）前記有機金属原料化合物を構成する金属は、Ｂ
ａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｌａ、Ｙのうちの少なくとも一つを含
むこと。
【００１９】（１１）前記有機金属原料化合物は、β−
ジケトン化合物若しくはシクロペンタ化合物又はこれら
の少なくとも一つを含む付加体若しくは重合体であるこ
と。 （１２）前記β−ジケトン化合物は、アセチルアセトナ
ート化合物、ビスジピバロイルメタナート化合物、又は
ビスヘキサフロロアセチルアセトナート化合物であるこ
と。
ジケトン化合物若しくはシクロペンタ化合物又はこれら
の少なくとも一つを含む付加体若しくは重合体であるこ
と。 （１２）前記β−ジケトン化合物は、アセチルアセトナ
ート化合物、ビスジピバロイルメタナート化合物、又は
ビスヘキサフロロアセチルアセトナート化合物であるこ
と。
【００２０】（１３）前記有機金属原料化合物の凝固点
以下の温度は２５０℃以下の温度であること。 （作用）本発明によれば、有機金属原料化合物を気化
し、膜を形成する基板を前記有機金属原料化合物の沸点
又は昇華点以下の温度に設定し、前記有機金属原料化合
物からなる膜を前記基板上に形成するので、前記基板を
収容する成膜室内部、特に基板周辺部分にも前記有機金
属原料化合物からなる膜が分解されることなく形成され
る。
以下の温度は２５０℃以下の温度であること。 （作用）本発明によれば、有機金属原料化合物を気化
し、膜を形成する基板を前記有機金属原料化合物の沸点
又は昇華点以下の温度に設定し、前記有機金属原料化合
物からなる膜を前記基板上に形成するので、前記基板を
収容する成膜室内部、特に基板周辺部分にも前記有機金
属原料化合物からなる膜が分解されることなく形成され
る。
【００２１】前記基板上に形成された有機金属原料化合
物からなる膜から、熱処理により該有機金属原料化合物
を構成する金属を含む膜を形成する一方、前記成膜室内
部に形成された有機金属原料化合物からなる膜を前記基
板上における膜形成と独立して除去することにより、前
記有機金属原料化合物を容易に前記成膜室内部から除去
することが可能となる。
物からなる膜から、熱処理により該有機金属原料化合物
を構成する金属を含む膜を形成する一方、前記成膜室内
部に形成された有機金属原料化合物からなる膜を前記基
板上における膜形成と独立して除去することにより、前
記有機金属原料化合物を容易に前記成膜室内部から除去
することが可能となる。
【００２２】即ち、成膜時に成膜室内部に堆積する物質
は前記有機金属原料化合物そのものであり、例えば前記
成膜室内を加熱することにより、当該化合物を気化させ
てキャリアガスとともに排気して除去することが可能と
なる。したがって、ダストが原因となる半導体装置の不
良等を防止することができる。
は前記有機金属原料化合物そのものであり、例えば前記
成膜室内を加熱することにより、当該化合物を気化させ
てキャリアガスとともに排気して除去することが可能と
なる。したがって、ダストが原因となる半導体装置の不
良等を防止することができる。
【００２３】ここで、前記有機金属原料化合物の沸点又
は昇華点以下の温度を、該有機金属原料化合物の凝固点
以下のより低い温度とすると、上記した本発明の作用効
果はより顕著なものとなる。
は昇華点以下の温度を、該有機金属原料化合物の凝固点
以下のより低い温度とすると、上記した本発明の作用効
果はより顕著なものとなる。
【００２４】例えば、前記有機金属原料化合物を構成す
る金属がＢａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｌａ、Ｙのうちの少なくと
も一つを含む場合、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｌａ、Ｙ等に用
いられる錯体原料化合物の凝固点は２５０℃付近であ
り、この温度以下に基板温度を保つことにより基板上に
原料化合物を堆積することができる。さらに成膜室内部
の基板周辺部分等に堆積した物質も原料化合物そのもの
であるため、当該部分を加熱することにより該原料化合
物を除去することが可能となる。
る金属がＢａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｌａ、Ｙのうちの少なくと
も一つを含む場合、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｌａ、Ｙ等に用
いられる錯体原料化合物の凝固点は２５０℃付近であ
り、この温度以下に基板温度を保つことにより基板上に
原料化合物を堆積することができる。さらに成膜室内部
の基板周辺部分等に堆積した物質も原料化合物そのもの
であるため、当該部分を加熱することにより該原料化合
物を除去することが可能となる。
【００２５】なおここで、上記した有機金属原料化合物
とは少なくとも金属元素、炭素、水素を含む化合物を指
し、必ずしも金属元素と炭素との結合を有する化合物に
限るものではない。
とは少なくとも金属元素、炭素、水素を含む化合物を指
し、必ずしも金属元素と炭素との結合を有する化合物に
限るものではない。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、本発明による膜形成方法の
実施の形態を図面を参照しながら説明する。 （第１の実施形態）図１は本発明の第１の実施形態で使
用する成膜装置の構成を示す概略図である。 成膜装置
は二つの反応炉体１１、１２よりなり、反応炉体１１に
は有機金属原料化合物導入口１３があり、さらに基板温
度制御用の加熱ヒータ１４と冷却用配管１５を内蔵した
基板ホルダ１６が反応炉体１１の内部に設けられてい
る。
実施の形態を図面を参照しながら説明する。 （第１の実施形態）図１は本発明の第１の実施形態で使
用する成膜装置の構成を示す概略図である。 成膜装置
は二つの反応炉体１１、１２よりなり、反応炉体１１に
は有機金属原料化合物導入口１３があり、さらに基板温
度制御用の加熱ヒータ１４と冷却用配管１５を内蔵した
基板ホルダ１６が反応炉体１１の内部に設けられてい
る。
【００２７】反応炉体１２には酸化性ガスを導入する配
管１７があり、さらに基板温度制御用の加熱ヒータ１８
を内蔵した基板ホルダ１９が反応炉体１２の内部に設け
られている。反応炉体１１と１２との間には、基板を外
界と遮断したまま搬送することができるように搬送室２
０が設けられている。
管１７があり、さらに基板温度制御用の加熱ヒータ１８
を内蔵した基板ホルダ１９が反応炉体１２の内部に設け
られている。反応炉体１１と１２との間には、基板を外
界と遮断したまま搬送することができるように搬送室２
０が設けられている。
【００２８】次に、本発明による膜形成方法について、
（Ｂａ1-x Ｓｒx ）ＴｉＯ3 （ＢＳＴＯ）薄膜を例にと
って説明する。まず、ＢＳＴＯ膜を堆積させようとする
基板２１を反応炉体１１内部の基板ホルダ１６上に載置
して、基板温度が５０℃となるように加熱する。この加
熱は加熱ヒータ１４と冷却用配管１５を調整して行う。
続いて、原料供給系より気化された金属原料（有機金属
原料化合物）を導入口１３より反応炉体１１内部に導入
する。
（Ｂａ1-x Ｓｒx ）ＴｉＯ3 （ＢＳＴＯ）薄膜を例にと
って説明する。まず、ＢＳＴＯ膜を堆積させようとする
基板２１を反応炉体１１内部の基板ホルダ１６上に載置
して、基板温度が５０℃となるように加熱する。この加
熱は加熱ヒータ１４と冷却用配管１５を調整して行う。
続いて、原料供給系より気化された金属原料（有機金属
原料化合物）を導入口１３より反応炉体１１内部に導入
する。
【００２９】金属原料は、バリウム原料としてビスジピ
バロイルメタナートバリウム（Ｂａ（ＤＰＭ）2 ）、ス
トロンチウム原料としてビスジピバロイルメタナートス
トロンチウム（Ｓｒ（ＤＰＭ）2 ）、チタン原料として
ビスジピバロイルメタナートチタニウムオキサイド（Ｔ
ｉＯ（ＤＰＭ）2 ）或いはビスジピバロイルメタナート
チタニウムイソプロポキシド（Ｔｉ（（ＣＨ3 ）2 ＣＨ
Ｏ）2 （ＤＰＭ）2 ）を用いた。
バロイルメタナートバリウム（Ｂａ（ＤＰＭ）2 ）、ス
トロンチウム原料としてビスジピバロイルメタナートス
トロンチウム（Ｓｒ（ＤＰＭ）2 ）、チタン原料として
ビスジピバロイルメタナートチタニウムオキサイド（Ｔ
ｉＯ（ＤＰＭ）2 ）或いはビスジピバロイルメタナート
チタニウムイソプロポキシド（Ｔｉ（（ＣＨ3 ）2 ＣＨ
Ｏ）2 （ＤＰＭ）2 ）を用いた。
【００３０】これらの有機金属原料化合物は、それぞれ
２２０℃、２１５℃、１３０℃の使用温度に保持された
原料容器内に収容されており、当該原料容器内の使用圧
力はそれぞれ１００ｔｏｒｒ、１００ｔｏｒｒ、２００
ｔｏｒｒとした。これら有機金属原料化合物を上記原料
容器から反応炉体１１内部へ輸送するためのキャリアガ
スとしてはＡｒを用いた。キャリアガス流量は、上記有
機金属原料化合物に対してそれぞれ３５０ｓｃｃｍ、４
００ｓｃｃｍ、１５０ｓｃｃｍとした。
２２０℃、２１５℃、１３０℃の使用温度に保持された
原料容器内に収容されており、当該原料容器内の使用圧
力はそれぞれ１００ｔｏｒｒ、１００ｔｏｒｒ、２００
ｔｏｒｒとした。これら有機金属原料化合物を上記原料
容器から反応炉体１１内部へ輸送するためのキャリアガ
スとしてはＡｒを用いた。キャリアガス流量は、上記有
機金属原料化合物に対してそれぞれ３５０ｓｃｃｍ、４
００ｓｃｃｍ、１５０ｓｃｃｍとした。
【００３１】反応炉体１１内の圧力は１０ｔｏｒｒと
し、１０分間上記原料化合物ガスを導入することによ
り、いずれの原料化合物も５００μｍｏｌ／ｍ2 基板２
１上に堆積することができた。
し、１０分間上記原料化合物ガスを導入することによ
り、いずれの原料化合物も５００μｍｏｌ／ｍ2 基板２
１上に堆積することができた。
【００３２】次に、基板２１を不活性ガス雰囲気（純Ｎ
2 、純希ガス（Ａｒ等）等の雰囲気）又は真空雰囲気の
搬送室２０を介して反応炉体１２内部の基板ホルダ１９
上に搬送した。この不活性ガス雰囲気は大気圧としても
よい。さらに、反応炉体１２内部をイソプロピルアルコ
ール（（ＣＨ3 ）2 ＣＨＯＨ）雰囲気（分圧１００ｔｏ
ｒｒ）として、当該雰囲気下において基板温度１００℃
で約１０分間放置した。基板温度は加熱ヒータ１８によ
り制御される。
2 、純希ガス（Ａｒ等）等の雰囲気）又は真空雰囲気の
搬送室２０を介して反応炉体１２内部の基板ホルダ１９
上に搬送した。この不活性ガス雰囲気は大気圧としても
よい。さらに、反応炉体１２内部をイソプロピルアルコ
ール（（ＣＨ3 ）2 ＣＨＯＨ）雰囲気（分圧１００ｔｏ
ｒｒ）として、当該雰囲気下において基板温度１００℃
で約１０分間放置した。基板温度は加熱ヒータ１８によ
り制御される。
【００３３】その後、配管１７からＯ2 を反応炉体１２
内部に導入して、反応炉体１２内部を１気圧のＯ2 雰囲
気に変え、基板２１を加熱ヒータ１８により基板温度２
００℃で５分間加熱する。このＯ2 雰囲気はＯ2 １００
％が好ましい。
内部に導入して、反応炉体１２内部を１気圧のＯ2 雰囲
気に変え、基板２１を加熱ヒータ１８により基板温度２
００℃で５分間加熱する。このＯ2 雰囲気はＯ2 １００
％が好ましい。
【００３４】以上のアルコール雰囲気下での処理、及び
Ｏ2 雰囲気等の酸化性雰囲気下での熱処理は、後述する
結晶化のための酸化性雰囲気下における熱処理の際に、
上記有機金属原料化合物が蒸発等することを防止するた
めに行われる。アルコール雰囲気下での処理ではアルコ
キシド系の化合物、酸化性雰囲気下での熱処理では中間
的な酸化物が形成されると考えられる。なお、これらの
アルコール雰囲気下での処理、及び酸化性雰囲気下での
熱処理は、それぞれ単独だけの処理でも蒸発等を防止す
る効果があり、必ずしも両処理を行う必要はなく片方だ
けの処理でも良い。
Ｏ2 雰囲気等の酸化性雰囲気下での熱処理は、後述する
結晶化のための酸化性雰囲気下における熱処理の際に、
上記有機金属原料化合物が蒸発等することを防止するた
めに行われる。アルコール雰囲気下での処理ではアルコ
キシド系の化合物、酸化性雰囲気下での熱処理では中間
的な酸化物が形成されると考えられる。なお、これらの
アルコール雰囲気下での処理、及び酸化性雰囲気下での
熱処理は、それぞれ単独だけの処理でも蒸発等を防止す
る効果があり、必ずしも両処理を行う必要はなく片方だ
けの処理でも良い。
【００３５】続いて、反応炉体１２内部が１００ｔｏｒ
ｒのＯ2 雰囲気となるように減圧後、結晶化のために加
熱ヒータ１８により７００℃で１分間の加熱を行うこと
により、２００ＡのＢＳＴＯ薄膜を得た。図２に得られ
たＢＳＴＯ薄膜のＸ線回折の様子を示す。なお、下地電
極としてはＰｔ膜を用いた。
ｒのＯ2 雰囲気となるように減圧後、結晶化のために加
熱ヒータ１８により７００℃で１分間の加熱を行うこと
により、２００ＡのＢＳＴＯ薄膜を得た。図２に得られ
たＢＳＴＯ薄膜のＸ線回折の様子を示す。なお、下地電
極としてはＰｔ膜を用いた。
【００３６】反応炉体１１は、５０回の成膜毎に反応炉
体内に堆積した上記有機金属原料化合物を除去するため
に、反応炉体１１の内壁及び基板ホルダ１６等を３００
℃に加熱する。この時の反応炉体１１内の圧力は１０ｔ
ｏｒｒとし、Ａｒを１ＳＬＭの流量で流した。Ａｒのか
わりに他の希ガスやＮ2 等の不活性ガスを用いることも
可能である。約１５分の加熱により反応炉体１１内に付
着した上記原料化合物を完全に除去することが可能であ
る。
体内に堆積した上記有機金属原料化合物を除去するため
に、反応炉体１１の内壁及び基板ホルダ１６等を３００
℃に加熱する。この時の反応炉体１１内の圧力は１０ｔ
ｏｒｒとし、Ａｒを１ＳＬＭの流量で流した。Ａｒのか
わりに他の希ガスやＮ2 等の不活性ガスを用いることも
可能である。約１５分の加熱により反応炉体１１内に付
着した上記原料化合物を完全に除去することが可能であ
る。
【００３７】（第２の実施形態）次に、第２の実施形態
として、上記した第１の実施形態で述べた成膜方法を用
いて、データ蓄積用キャパシタ絶縁膜としての高誘電率
膜を成膜して、ＤＲＡＭを作製する場合を述べる。
として、上記した第１の実施形態で述べた成膜方法を用
いて、データ蓄積用キャパシタ絶縁膜としての高誘電率
膜を成膜して、ＤＲＡＭを作製する場合を述べる。
【００３８】図３に本実施形態において作製されたＤＲ
ＡＭの構造断面図を示す。まず、（１００）面ｐ型シリ
コン基板３０１上に素子分離を行うための熱酸化膜３０
２を形成する。その後、ゲート酸化膜３０３を形成し、
続いて多結晶シリコンのゲート電極３０４をゲート酸化
膜３０３上に形成する。その後、イオン注入法によりｎ
型のソース及びドレイン領域３０５および３０６を形成
する。
ＡＭの構造断面図を示す。まず、（１００）面ｐ型シリ
コン基板３０１上に素子分離を行うための熱酸化膜３０
２を形成する。その後、ゲート酸化膜３０３を形成し、
続いて多結晶シリコンのゲート電極３０４をゲート酸化
膜３０３上に形成する。その後、イオン注入法によりｎ
型のソース及びドレイン領域３０５および３０６を形成
する。
【００３９】次に、ＣＶＤ法によりシリコン酸化膜３０
７を形成し、このシリコン酸化膜３０７にコンタクトホ
ールを形成して、このコンタクトホールを埋め込むよう
にビット線３０８を形成する。続いて、シリコン酸化膜
３０９を成膜し、このシリコン酸化膜３０９及びシリコ
ン酸化膜３０７にコンタクトホールを形成して、このコ
ンタクトホールを選択的に埋め込むようにコンタクトプ
ラグ電極用タングステン膜３１０を形成する。
７を形成し、このシリコン酸化膜３０７にコンタクトホ
ールを形成して、このコンタクトホールを埋め込むよう
にビット線３０８を形成する。続いて、シリコン酸化膜
３０９を成膜し、このシリコン酸化膜３０９及びシリコ
ン酸化膜３０７にコンタクトホールを形成して、このコ
ンタクトホールを選択的に埋め込むようにコンタクトプ
ラグ電極用タングステン膜３１０を形成する。
【００４０】さらに、コンタクトプラグ電極用タングス
テン膜３１０の直上にキャパシタ下部電極用酸化ルテニ
ウム膜３１１をパターニングして形成する。次に、キャ
パシタ絶縁膜である酸化物高誘電率誘電体Ｂａ0.5 Ｓｒ
0.5 ＴｉＯ3 膜３１２を、上記第１の実施形態で実施さ
れた成膜方法を用いて形成する。形成したＢａ0.5 Ｓｒ
0.5 ＴｉＯ3 膜の厚さは２０ｎｍであった。最後に、蓄
積容量（キャパシタ）の上部電極となる窒化タングステ
ン膜３１３を全面に形成後、通常のフォトリソグラフィ
ー法でパターニングすることにより、図３に示すような
ＭＯＳ型電界効果トランジスタとキャパシタとからなる
メモリセルを完成する。
テン膜３１０の直上にキャパシタ下部電極用酸化ルテニ
ウム膜３１１をパターニングして形成する。次に、キャ
パシタ絶縁膜である酸化物高誘電率誘電体Ｂａ0.5 Ｓｒ
0.5 ＴｉＯ3 膜３１２を、上記第１の実施形態で実施さ
れた成膜方法を用いて形成する。形成したＢａ0.5 Ｓｒ
0.5 ＴｉＯ3 膜の厚さは２０ｎｍであった。最後に、蓄
積容量（キャパシタ）の上部電極となる窒化タングステ
ン膜３１３を全面に形成後、通常のフォトリソグラフィ
ー法でパターニングすることにより、図３に示すような
ＭＯＳ型電界効果トランジスタとキャパシタとからなる
メモリセルを完成する。
【００４１】上記実施形態では誘電体膜としてＢａ0.5
Ｓｒ0.5 ＴｉＯ3 を用いたが、組成ｘは０．５に限るも
のではなく動作電圧、セル面積等の設計により０〜０．
８の範囲で制御して利用される。また、図３に示したス
タック型構造のキャパシタ以外に、トレンチ型構造や平
面型構造のキャパシタを有する半導体記憶装置に対して
も本発明を適用することが可能である。
Ｓｒ0.5 ＴｉＯ3 を用いたが、組成ｘは０．５に限るも
のではなく動作電圧、セル面積等の設計により０〜０．
８の範囲で制御して利用される。また、図３に示したス
タック型構造のキャパシタ以外に、トレンチ型構造や平
面型構造のキャパシタを有する半導体記憶装置に対して
も本発明を適用することが可能である。
【００４２】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではない。例えば、（Ｂａ1-x Ｓｒx ）ＴｉＯ3 膜
の原料として、上記実施形態以外にも、ビスジピバロイ
ルメタナートバリウム−テトラハイドロフランアダク
ト、ビスヘキサフロロアセチルアセトナートバリウム等
のＢａ金属錯体、ビスジピバロイルメタナートストロン
チウム−テトラハイドラフランアダクト、ビスヘキサフ
ロロアセチルアセトナートストロンチウム等のＳｒ金属
錯体を用いることが可能である。さらにまた、これら金
属のアセチルアセトナート化合物やシクロペンタジエニ
ル化合物等の化合物を用いることもできる。
ものではない。例えば、（Ｂａ1-x Ｓｒx ）ＴｉＯ3 膜
の原料として、上記実施形態以外にも、ビスジピバロイ
ルメタナートバリウム−テトラハイドロフランアダク
ト、ビスヘキサフロロアセチルアセトナートバリウム等
のＢａ金属錯体、ビスジピバロイルメタナートストロン
チウム−テトラハイドラフランアダクト、ビスヘキサフ
ロロアセチルアセトナートストロンチウム等のＳｒ金属
錯体を用いることが可能である。さらにまた、これら金
属のアセチルアセトナート化合物やシクロペンタジエニ
ル化合物等の化合物を用いることもできる。
【００４３】さらに、Ｂａ1-x Ｓｒx ＴｉＯ3 以外の材
料からなる膜を形成する場合にも本発明を適用すること
ができ、例えばＢＳＴＯにＣａまたはＳｎを添加した誘
電体薄膜、ＳｒＢｉ2 Ｔａ2 Ｏ9 、Ｐｂ1-x Ｌａx Ｚｒ
1-y Ｔｉy Ｏ3 、Ｔａ2 Ｏ5等の誘電体薄膜、ＹＢａ2
Ｃｕ3 Ｏ7 等の酸化物超伝導薄膜に応用した場合にも効
果がある。
料からなる膜を形成する場合にも本発明を適用すること
ができ、例えばＢＳＴＯにＣａまたはＳｎを添加した誘
電体薄膜、ＳｒＢｉ2 Ｔａ2 Ｏ9 、Ｐｂ1-x Ｌａx Ｚｒ
1-y Ｔｉy Ｏ3 、Ｔａ2 Ｏ5等の誘電体薄膜、ＹＢａ2
Ｃｕ3 Ｏ7 等の酸化物超伝導薄膜に応用した場合にも効
果がある。
【００４４】即ち、特に有機金属原料化合物を構成する
金属が、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｌａ、Ｙのうちの少なくと
も一つを含む当該原料化合物として、β−ジケトン化合
物（アセチルアセトナート化合物、ビスジピバロイルメ
タナート化合物、又はビスヘキサフロロアセチルアセト
ナート化合物等）若しくはシクロペンタ化合物（シクロ
ペンタジエニル化合物等）又はこれらの少なくとも一つ
を含む付加体若しくは重合体を用いることが可能であ
る。
金属が、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｌａ、Ｙのうちの少なくと
も一つを含む当該原料化合物として、β−ジケトン化合
物（アセチルアセトナート化合物、ビスジピバロイルメ
タナート化合物、又はビスヘキサフロロアセチルアセト
ナート化合物等）若しくはシクロペンタ化合物（シクロ
ペンタジエニル化合物等）又はこれらの少なくとも一つ
を含む付加体若しくは重合体を用いることが可能であ
る。
【００４５】さらに、上記化合物を溶質として含む溶液
を原料として用いた場合は、溶質の凝固点以下に基板温
度を設定することが望ましく、上記実施形態で述べた効
果を得ることができる。
を原料として用いた場合は、溶質の凝固点以下に基板温
度を設定することが望ましく、上記実施形態で述べた効
果を得ることができる。
【００４６】また、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ等の金属について
は、上記した有機金属原料化合物のみならず、当該金属
のアルコキシド化合物、例えばイソプロポキシド等を用
いることも可能である。
は、上記した有機金属原料化合物のみならず、当該金属
のアルコキシド化合物、例えばイソプロポキシド等を用
いることも可能である。
【００４７】さらにまた、有機金属原料化合物の沸点又
は昇華点以下の温度に基板温度を設定し、当該有機金属
原料化合物を液体状態にして基板上に付着せしめて本発
明を実施することも可能であり、例えば、ビスジピバロ
イルメタナートストロンチウム（Ｓｒ（ＤＰＭ）2 ）
や、Ｓｒ（ＤＰＭ）2 のＨ2 Ｏアダクトを用いることが
できる。この場合は、約２００℃の基板温度で上記有機
金属原料化合物を液体状態にして実施することができ
る。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形
して実施することが可能である。
は昇華点以下の温度に基板温度を設定し、当該有機金属
原料化合物を液体状態にして基板上に付着せしめて本発
明を実施することも可能であり、例えば、ビスジピバロ
イルメタナートストロンチウム（Ｓｒ（ＤＰＭ）2 ）
や、Ｓｒ（ＤＰＭ）2 のＨ2 Ｏアダクトを用いることが
できる。この場合は、約２００℃の基板温度で上記有機
金属原料化合物を液体状態にして実施することができ
る。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形
して実施することが可能である。
【００４８】
【発明の効果】本発明によれば、有機金属原料化合物を
容易に成膜室内部から除去することが可能となり、ダス
トが原因となる半導体装置の不良等を防止することがで
きる。
容易に成膜室内部から除去することが可能となり、ダス
トが原因となる半導体装置の不良等を防止することがで
きる。
【図１】 本発明の第１の実施形態で使用する成膜装置
の構成を示す概略図。
の構成を示す概略図。
【図２】 本発明により得られたＢＳＴＯ薄膜のＸ線回
折の様子を示す特性図。
折の様子を示す特性図。
【図３】 本発明による膜形成方法をＤＲＡＭに応用し
た場合の構造断面図。
た場合の構造断面図。
１１：反応炉体 １２：反応炉体 １３：有機金属原料化合物導入口 １４：加熱ヒータ １５：冷却用配管 １６：基板ホルダ １７：酸化性ガス導入配管 １８：加熱ヒータ １９：基板ホルダ１９ ２０：搬送室 ３０１：（１００）面ｐ型シリコン基板 ３０２：素子分離用熱酸化膜 ３０３：ゲート酸化膜 ３０４：多結晶シリコンゲート電極 ３０５、３０６：ｎ型のソース及びドレイン領域 ３０７：シリコン酸化膜 ３０８：ビット線 ３０９：シリコン酸化膜 ３１０：コンタクトプラグ電極用タングステン膜 ３１１：下部電極用酸化ルテニウム膜 ３１２：Ｂａ0.5 Ｓｒ0.5 ＴｉＯ3 膜 ３１３：上部電極用窒化タングスン膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/8242
Claims (14)
- 【請求項１】 有機金属原料化合物を気化し、膜を形成
する基板を前記有機金属原料化合物の沸点又は昇華点以
下の温度に設定し、前記有機金属原料化合物からなる膜
を前記基板上に形成し、熱処理により前記有機金属原料
化合物からなる膜から、該有機金属原料化合物を構成す
る金属を含む膜を形成することを特徴とする膜形成方
法。 - 【請求項２】 前記有機金属原料化合物からなる膜の形
成は第１の成膜室で行い、この後、前記基板を前記第１
の成膜室と異なる第２の成膜室に搬送し、この第２の成
膜室において前記有機金属原料化合物を構成する金属を
含む膜を形成することを特徴とする請求項１記載の膜形
成方法。 - 【請求項３】 前記有機金属原料化合物からなる膜を前
記基板上に形成した後、前記基板を、その温度が前記有
機金属原料化合物の沸点又は昇華点以下の温度となるよ
うにして、前記第１の成膜室から前記第２の成膜室に搬
送することを特徴とする請求項２記載の膜形成方法。 - 【請求項４】 前記基板を前記第１の成膜室から前記第
２の成膜室に搬送する際、前記基板が不活性ガス雰囲気
又は真空雰囲気中にあるようにすることを特徴とする請
求項２又は３記載の膜形成方法。 - 【請求項５】 前記基板を前記第１の成膜室外に搬送し
た後、前記第１の成膜室の内部に形成された前記有機金
属原料化合物からなる膜を除去することを特徴とする請
求項２乃至４記載の膜形成方法。 - 【請求項６】 前記除去は、前記第１の成膜室の内部の
温度が前記有機金属原料化合物の沸点又は昇華点を越え
る温度となるように加熱処理することにより行うことを
特徴とする請求項５記載の膜形成方法。 - 【請求項７】 前記有機金属原料化合物からなる膜か
ら、該有機金属原料化合物を構成する金属を含む膜を形
成する前記熱処理は酸化性雰囲気中で行い、この熱処理
により前記有機金属原料化合物を構成する金属の酸化膜
を形成することを特徴とする請求項１乃至６記載の膜形
成方法。 - 【請求項８】 前記酸化性雰囲気中の熱処理は、前記有
機金属原料化合物の沸点又は昇華点以下の温度において
前記有機金属原料化合物からなる膜を酸化する第１の熱
処理工程と、前記沸点又は昇華点を越える温度におい
て、前記第１の熱処理工程で酸化した膜を酸化する第２
の熱処理工程とを有することを特徴とする請求項７記載
の膜形成方法。 - 【請求項９】 前記基板上に形成された前記有機金属原
料化合物からなる膜をアルコール系の処理剤で処理した
後、前記熱処理により前記有機金属原料化合物からなる
膜から、該有機金属原料化合物を構成する金属を含む膜
を形成することを特徴とする請求項１乃至８記載の膜形
成方法。 - 【請求項１０】 前記有機金属原料化合物の沸点又は昇
華点以下の温度は、該有機金属原料化合物の凝固点以下
のより低い温度であることを特徴とする請求項１乃至９
記載の膜形成方法。 - 【請求項１１】 前記有機金属原料化合物を構成する金
属は、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｌａ、Ｙのうちの少なくとも
一つを含むことを特徴とする請求項１乃至１０記載の膜
形成方法。 - 【請求項１２】 前記有機金属原料化合物は、β−ジケ
トン化合物若しくはシクロペンタ化合物又はこれらの少
なくとも一つを含む付加体若しくは重合体であることを
特徴とする請求項１乃至１０記載の膜形成方法。 - 【請求項１３】 前記β−ジケトン化合物は、アセチル
アセトナート化合物、ビスジピバロイルメタナート化合
物、又はビスヘキサフロロアセチルアセトナート化合物
であることを特徴とする請求項１２記載の膜形成方法。 - 【請求項１４】 前記有機金属原料化合物の凝固点以下
の温度は２５０℃以下の温度であることを特徴とする請
求項１０乃至１３記載の膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8247418A JPH1088324A (ja) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | 膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8247418A JPH1088324A (ja) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | 膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1088324A true JPH1088324A (ja) | 1998-04-07 |
Family
ID=17163150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8247418A Pending JPH1088324A (ja) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | 膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1088324A (ja) |
-
1996
- 1996-09-19 JP JP8247418A patent/JPH1088324A/ja active Pending
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