JPH07273216A - Forming method of metal oxide film - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、金属酸化膜の形成方法
に係わり、特に半導体装置に用いられる絶縁膜としての
金属酸化膜の形成方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a metal oxide film, and more particularly to a method for forming a metal oxide film as an insulating film used in a semiconductor device.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体装置の一つで、キャパシタとトラ
ンジスタとを組み合わせて情報の記憶動作を行う半導体
記憶装置として、DRAM(Dynamic Rand
omAccess read write Memor
y)がある。2. Description of the Related Art One of semiconductor devices is a DRAM (Dynamic Random) as a semiconductor memory device that combines a capacitor and a transistor to store information.
omAccess read write Memor
y).
【0003】この種の半導体記憶装置では、従来より、
キャパシタの上部電極と下部電極との間に形成されるキ
ャパシタ絶縁膜としてシリコン酸化膜を用いていたが、
急速な素子の高集積化に伴い、微細化によるキャパシタ
容量の低下を補うべく、シリコン酸化膜よりも誘電率の
大きい材料が検討され、シリコン窒化膜とシリコン酸化
膜との積層膜を用いる等の改良が試みられている。In this type of semiconductor memory device, conventionally,
A silicon oxide film was used as the capacitor insulating film formed between the upper electrode and the lower electrode of the capacitor,
Along with the rapid integration of devices, materials having a larger dielectric constant than silicon oxide film have been studied to compensate for the decrease in capacitor capacitance due to miniaturization, such as using a laminated film of a silicon nitride film and a silicon oxide film. Improvements are being attempted.
【0004】より高容量のキャパシタ実現のために、シ
リコン窒化膜やシリコン酸化膜よりも誘電率の大きい材
料が検討されている。今後のより一層の微細化に伴うキ
ャパシタの高容量化に対応するには、できるだけ誘電率
の大きい材料を用いる必要がある。In order to realize a capacitor having a higher capacity, a material having a larger dielectric constant than silicon nitride film or silicon oxide film is being studied. It is necessary to use a material having a large dielectric constant as much as possible in order to cope with an increase in capacitance of the capacitor due to further miniaturization in the future.
【0005】このような要請から、誘電率がシリコン酸
化膜に比して、20倍から1000倍以上も大きいチタ
ン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、PZTを始め
とするペロブスカイト型の結晶構造を有する高誘電体材
料をキャパシタ絶縁膜に用いることが検討され始めてい
る。From these requirements, a high dielectric constant having a perovskite type crystal structure such as strontium titanate, barium titanate, and PZT whose permittivity is 20 to 1000 times higher than that of a silicon oxide film. The use of body materials for the capacitor insulating film is being studied.
【0006】ペロブスカイト型結晶構造の金属酸化膜
は、大きな原子分極を生じ、これによって高い誘電率を
発現することが知られている。これは、結晶格子の中心
原子が大きく変移することが可能であることによってい
る。したがって、高い誘電率を発現させるためには、ペ
ロブスカイト型結晶構造を乱れなく形成することが不可
欠である。It is known that a metal oxide film having a perovskite type crystal structure causes a large atomic polarization, thereby exhibiting a high dielectric constant. This is because the central atom of the crystal lattice can change greatly. Therefore, in order to develop a high dielectric constant, it is essential to form a perovskite type crystal structure without disorder.
【0007】一方、このような高誘電率の金属酸化膜を
DRAMのキャパシタ絶縁膜に適用するには、トレンチ
キャパシタ等の立体構造に対しても被覆性のよい成膜方
法が必要となる。このような要求に対してはLPCVD
法が適している。On the other hand, in order to apply such a high-dielectric-constant metal oxide film to a capacitor insulating film of a DRAM, a film forming method having a good covering property is required even for a three-dimensional structure such as a trench capacitor. LPCVD meets these requirements
The law is suitable.
【0008】一般に、これらの高誘電率の金属酸化膜の
原料には、有機金属化合物が多く用いられる。原料の有
機金属化合物は、通常アルコキシド基等を結合させて用
いられることが多いために、1金属原子あたりに多数の
CやHが含まれることとなり、膜中へのCの混入が問題
となる。一方、Sr、Ba、Cu等の金属原子はアルコ
キシド化合物では気化しにくいので、分子量の大きい有
機物、例えばアセチルアセトン系の有機物を配位させ金
属錯体として気化しやすくさせているが、Cの金属酸化
膜への混入が問題になる点では変わりがない。In general, organometallic compounds are often used as raw materials for these high dielectric constant metal oxide films. Since the organometallic compound as a raw material is usually used by bonding an alkoxide group or the like, a large amount of C or H is contained in one metal atom, and the incorporation of C into the film becomes a problem. . On the other hand, since metal atoms such as Sr, Ba, and Cu are difficult to vaporize with an alkoxide compound, an organic substance having a large molecular weight, for example, an acetylacetone-based organic substance is coordinated to facilitate vaporization as a metal complex. There is no change in the point that mixing into is a problem.
【0009】また、このような巨大有機分子を配位させ
た金属錯体を用いた場合でも、常温ではCVD法に適す
るような高い蒸気圧を有する有機金属はないのが現状で
ある。Further, even when such a metal complex coordinated with a large organic molecule is used, at present, there is no organometal having a high vapor pressure suitable for the CVD method at room temperature.
【0010】さらに、Sr、Ba等のIIa 族の金属原料
を気化させるには150℃以上の高温に金属原料を保つ
ことが要求されるため、製造装置の原料タンク、配管、
バルブ等主要部分を少なくとも150℃以上で加熱する
とともに極めて多量のバブリングガスを流す必要が生
じ、装置に対する負担が大きくなる。Further, in order to vaporize the metal raw material of Group IIa such as Sr and Ba, it is required to keep the metal raw material at a high temperature of 150 ° C. or higher.
It is necessary to heat a main part such as a valve at least at 150 ° C. or more and to flow an extremely large amount of bubbling gas, which increases the load on the device.
【0011】一方、前述のIIa 族の金属原料でも、配位
子の有機分子中にF等のハロゲンを含ませることによ
り、蒸気圧が比較的高くて気化しやすい有機金属化合物
が得られる。また、SrI2 等のIIa 族の金属ハロゲン
化物の蒸気圧もハロゲンを含まないIIa 族の有機金属化
合物に比べて高く、また熱的にも安定である等の利点が
ある。On the other hand, even in the case of the group IIa metal raw material described above, by including halogen such as F in the organic molecule of the ligand, an organometallic compound having a relatively high vapor pressure and easily vaporized can be obtained. Further, the vapor pressure of a Group IIa metal halide such as SrI 2 is also higher than that of a Group IIa organometallic compound containing no halogen, and it is also thermally stable.
【0012】しかし、IIa 族金属は、比較的低温領域で
酸素を酸化剤としてCVDを行う場合に、熱力学的にハ
ロゲン化物が金属酸化物よりも安定に存在できるため
に、金属酸化物が形成されずに金属ハロゲン化物や炭酸
塩などを含む物質が形成されてしまう。However, Group IIa metal forms a metal oxide because a halide can thermodynamically exist more stably than a metal oxide when performing CVD with oxygen as an oxidant in a relatively low temperature region. Without doing so, a substance containing a metal halide, a carbonate, etc. is formed.
【0013】このような酸素のみを酸化剤として用いる
CVDに対して、H2 OとO2 を酸化剤として用いるC
VDではハロゲンの除去が可能であり、実際に成膜例が
報告されている(L.A.Wills and B.W.Wessels, Mat.Re
s.Soc.Symp.Proc.Vol.243. p217 1992 )。In contrast to CVD using only oxygen as an oxidant, C using H 2 O and O 2 as oxidants is used.
Halogen can be removed by VD, and an actual example of film formation has been reported (LAWills and BWWessels, Mat.Re.
s.Soc.Symp.Proc.Vol.243. p217 1992).
【0014】しかし、上記したCVDの方法では成膜温
度として800℃以上の高温が必要である。今後のより
一層の微細化に伴いプロセス温度の低温化が進むため、
成膜温度が800℃以上では半導体製造プロセスとの整
合に問題がある。However, the above CVD method requires a high film forming temperature of 800 ° C. or higher. With further miniaturization in the future, the process temperature will decrease,
If the film forming temperature is 800 ° C. or higher, there is a problem in matching with the semiconductor manufacturing process.
【0015】また、高誘電体膜をキャパシタとして用い
る場合、下部電極は酸化されないように白金等の金属を
用いることが有力と考えられているが、これらの金属は
下地との密着性が悪く800℃以上の高温工程を通した
場合、剥離してしまう危険性が大きいため、高温の工程
は問題であるといえる。When a high dielectric film is used as a capacitor, it is considered effective to use a metal such as platinum so as not to oxidize the lower electrode, but these metals have poor adhesion to the base and are It can be said that a high-temperature process is a problem because there is a high risk of peeling when a high-temperature process of ℃ or higher is passed.
【0016】さらに、これらのハロゲンを含む有機金属
化合物や金属ハロゲン化物を原料に用いたCVD法によ
り、ペロブスカイト型結晶構造の高誘電率の金属酸化膜
を形成すると、ハロゲンが金属酸化膜中に不純物として
混入する。Furthermore, when a metal oxide film of high dielectric constant having a perovskite type crystal structure is formed by a CVD method using these halogen-containing organometallic compounds or metal halides as a raw material, the halogen causes impurities in the metal oxide film. Mixed as.
【0017】このような不純物の混入は、ペロブスカイ
ト型結晶構造の形成を阻害するように働くため、誘電率
や絶縁性能が低下し、本来の高誘電体膜の電荷の蓄積保
持能力が著しく低下させる原因となる。The mixing of such impurities acts to impede the formation of the perovskite type crystal structure, so that the dielectric constant and the insulating performance are deteriorated, and the original charge storage and holding capacity of the high dielectric film is significantly deteriorated. Cause.
【0018】このため、キャパシタ絶縁膜として、ペロ
ブスカイト型結晶構造の高誘電率の金属酸化膜を用いた
従来のDRAMにあっては、リーク電流が増加し、キャ
パシタの電荷保持能力が低下し、信頼性が損なわれると
いう問題があった。Therefore, in a conventional DRAM using a high dielectric constant metal oxide film having a perovskite type crystal structure as the capacitor insulating film, the leakage current increases and the charge holding ability of the capacitor decreases, which results in reliability. There was a problem that the sex was impaired.
【0019】[0019]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、DR
AMのキャパシタ絶縁膜等の高誘電率が要求される絶縁
膜として、ペロブスカイト構造の酸化膜、遷移金属酸化
膜等の誘電率が高い金属酸化膜を用いるには以下のよう
な問題があった。As described above, the DR
The use of a metal oxide film having a high dielectric constant such as an oxide film having a perovskite structure or a transition metal oxide film as an insulating film requiring a high dielectric constant such as an AM capacitor insulating film has the following problems.
【0020】即ち、良好な被覆性を確保するためにCV
D法により成膜する場合、成膜に供するガスの分解によ
って生じる不純物が金属酸化膜中に混入し、誘電率が低
下するという問題があった。本発明は、上記実情を鑑み
て為されたものであり、金属酸化膜の誘電率の低下を防
止し得る金属酸化膜の形成方法を提供することを目的と
する。That is, in order to ensure good coverage, CV
When the film is formed by the D method, there is a problem that impurities generated by decomposition of the gas used for film formation are mixed into the metal oxide film, and the dielectric constant is lowered. The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for forming a metal oxide film capable of preventing a decrease in the dielectric constant of the metal oxide film.
【0021】[0021]
【課題を解決するための手段】本発明では、炭素および
ハロゲンの少なくとも一つを含む金属化合物の生ガスを
成膜室に導入する工程と、水酸基を有する有機化合物の
生ガスを前記成膜室に導入する工程と、酸素基有する酸
素の生ガスを放電室内に導入し、前記酸素の生ガスを酸
素のプラズマガスにした後、この酸素プラズマガスを前
記成膜室に導入する工程と、前記金属化合物ガス、有機
化合物ガス、酸素プラズマガスを用いて、前記成膜室内
で金属酸化膜をCVD法により形成する金属酸化膜の形
成方法を提供する。In the present invention, a step of introducing a raw gas of a metal compound containing at least one of carbon and halogen into a film forming chamber, and a raw gas of an organic compound having a hydroxyl group in the film forming chamber Introducing a raw oxygen gas having an oxygen group into the discharge chamber, converting the raw oxygen gas into an oxygen plasma gas, and then introducing the oxygen plasma gas into the film forming chamber, There is provided a method for forming a metal oxide film by using a metal compound gas, an organic compound gas, and an oxygen plasma gas to form a metal oxide film in the film formation chamber by a CVD method.
【0022】前記水酸基を有する有機化合物は、アルコ
ール類であることが好ましい。前記有機化合物ガスを前
記金属化合物ガスよりも過剰に前記成膜室に導入するこ
とが好ましい。The organic compound having a hydroxyl group is preferably an alcohol. It is preferable to introduce the organic compound gas into the film forming chamber in excess of the metal compound gas.
【0023】前記金属酸化膜は、結晶構造がペロブスカ
イト構造、特に、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バ
リウム、チタン酸カルシウム、あるいはこれらのうち2
つ以上の混合物からなることが好ましい。前記金属酸化
膜は、超伝導体膜であることことが好ましい。The metal oxide film has a perovskite crystal structure, particularly strontium titanate, barium titanate, calcium titanate, or 2 of these.
It is preferably composed of a mixture of three or more. The metal oxide film is preferably a superconductor film.
【0024】[0024]
【作用】前述したように、H2 O/O2 混合ガスを用い
る場合には800℃以上の高温が必要とされるのに対し
て、アルコール類など水酸基を有する有機化合物を成膜
時に酸化剤に加えて成膜室に供給した場合には、低温
(500〜800℃)の状態でF等のハロゲンが金属と
結合することが抑制されて脱離し、結果として金属酸化
物が形成される。その例として、エタノール(C2 H5
OH)を酸素でバブリングして反応槽に供給し、Sr
(hfa)2 (hfaはhexa fluoro pentanedionateの
略)とTi(iso-C3 H7 O)4 を金属原料として用い
て,チタン酸ストロンチウムを成膜した場合のエタノー
ル/酸素流量比とチタン酸ストロンチウム膜中のFの混
入量(Srに対する比率で示してある)の関係を図4に
示した。この図4より、アルコールを増加させていくと
Fが急激に除去されることがわかる。Fの除去は水酸基
を有する有機化合物では共通に期待できる現象であり、
メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルア
ルコール等、いずれのアルコールを用いてもFが除去さ
れることを確認した。As described above, when a H 2 O / O 2 mixed gas is used, a high temperature of 800 ° C. or higher is required, while an organic compound having a hydroxyl group such as alcohols is used as an oxidizing agent during film formation. In addition to this, when supplied to the film forming chamber, the halogen such as F is suppressed from binding to the metal and desorbed at a low temperature (500 to 800 ° C.), and as a result, a metal oxide is formed. As an example, ethanol (C 2 H 5
Bubbling (OH) with oxygen and supplying it to the reaction tank,
(Hfa) 2 (hfa is an abbreviation for hexa fluoropentanedionate) and Ti (iso-C 3 H 7 O) 4 as metal raw materials, when the strontium titanate film was formed, the ethanol / oxygen flow rate ratio and strontium titanate The relationship of the amount of F mixed in the film (shown by the ratio with respect to Sr) is shown in FIG. It can be seen from FIG. 4 that F is rapidly removed as the amount of alcohol is increased. Removal of F is a phenomenon that can be commonly expected in organic compounds having a hydroxyl group,
It was confirmed that F was removed by using any alcohol such as methyl alcohol, ethyl alcohol and n-propyl alcohol.
【0025】また、水酸基を有する有機化合物ガスの導
入量は、炭素及びハロゲンの少なくとも1つ、特にFを
中心とするハロゲンを含む金属化合物ガスの総導入量よ
りも多く、すなわち過剰に設定することが特に好まし
く、この場合Fの除去効果が著しかった。Further, the introduction amount of the organic compound gas having a hydroxyl group should be set to be larger than the total introduction amount of the metal compound gas containing at least one of carbon and halogen, especially halogen centered on F, that is, set excessively. Is particularly preferable, and in this case, the effect of removing F was remarkable.
【0026】しかしながら、アルコールのみを用いてC
VDを行った場合に、堆積したチタン酸ストロンチウム
膜中にCが多量に残留してしまう。前述したように、ア
ルコールを用いることで低温の成膜温度での金属原料中
のF等のハロゲンの残存を抑制することが可能になる
が、アルコールによってハロゲンを除去すると前述のよ
うに結果としてアルコールの分解により生じたCが膜中
に取り込まれることになる。その様子をSrの金属原料
としてSr(hfa)2 を用いた場合の例を図5に示す
が、Fの除去効率を上げるためにアルコール/酸素比を
大きくするとCの残留量が増大していき、数原子パーセ
ントにまで達する。このCの残留は誘電体膜の場合には
誘電率の低下をきたし、また、超伝導体膜の場合には超
伝導転移温度の低下をもたらすことになる。However, using only alcohol C
When VD is performed, a large amount of C remains in the deposited strontium titanate film. As described above, the use of alcohol makes it possible to suppress the residual halogen such as F in the metal raw material at a low film forming temperature. However, when the halogen is removed by alcohol, as a result, the alcohol is removed as described above. C generated by the decomposition of C will be incorporated into the film. Fig. 5 shows an example of the situation in which Sr (hfa) 2 is used as the Sr metal raw material. When the alcohol / oxygen ratio is increased to increase the F removal efficiency, the residual amount of C increases. , Up to a few atomic percent. This residual C causes a decrease in the dielectric constant in the case of a dielectric film, and a decrease in the superconducting transition temperature in the case of a superconductor film.
【0027】このように、アルコールはあくまでもハロ
ゲンの脱離促進剤であるので、自身の分解によって生じ
るCが逆に膜中に取り込まれてしまう。従って、別途酸
化剤を供給することが必要である。As described above, since alcohol is a halogen desorption accelerator, C generated by its decomposition is conversely taken into the film. Therefore, it is necessary to separately supply the oxidizing agent.
【0028】本発明者らが鋭意研究した結果、酸素を反
応槽前段で一旦プラズマ状態におき、活性な酸素フリー
ラジカルを供給した場合、Cの残留量が大幅に減少する
ことを確認した。その様子をやはり図5に示した。As a result of diligent research conducted by the present inventors, it was confirmed that when oxygen was once placed in a plasma state in the preceding stage of the reaction vessel and active oxygen free radicals were supplied, the residual amount of C was significantly reduced. The situation is also shown in FIG.
【0029】以上のことから本発明を用いれば、蒸気圧
の高い有機金属CVD原料やハロゲンを含有するCVD
原料を使用して、誘電率の高い金属酸化物の形成が可能
となる。また、この金属酸化膜をLPCVD法により形
成することで、被覆性よく形成することができる。即
ち、この金属酸化膜をキャパシタ高誘電体膜に適用すれ
ば、高い電荷保持能力を有するキャパシタが得られ、こ
れにより信頼性の高い集積回路を提供することができ
る。From the above, according to the present invention, a metal-organic CVD raw material having a high vapor pressure and a CVD containing halogen are used.
The raw material can be used to form a metal oxide having a high dielectric constant. Further, by forming this metal oxide film by the LPCVD method, it is possible to form it with good coverage. That is, when this metal oxide film is applied to the capacitor high dielectric film, a capacitor having a high charge retention ability can be obtained, and thus a highly reliable integrated circuit can be provided.
【0030】[0030]
【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。 実施例1 図1は、本発明の第1の実施例の係わる超伝導体膜(B
i−Sr−Ca−Cu−O)の成膜方法において使用す
る成膜装置の概略構成を示す模式図である。Embodiments will be described below with reference to the drawings. Example 1 FIG. 1 shows a superconductor film (B) according to a first example of the present invention.
It is a schematic diagram which shows the schematic structure of the film-forming apparatus used in the film-forming method of (i-Sr-Ca-Cu-O).
【0031】図中、1は成膜室を示しており、この成膜
室1は真空ポンプ2により排気されるようになってい
る。成膜室1の内部には、ヒーター3上に、被処理基板
4が置かれ加熱されるようになっている。In the figure, reference numeral 1 denotes a film forming chamber, which is evacuated by a vacuum pump 2. Inside the film forming chamber 1, the substrate 4 to be processed is placed on the heater 3 and heated.
【0032】成膜室1へは、外部から反応ガスを供給す
る供給ラインが数系統用意されている。即ち、Biの原
料であるBi(C6 H5 )3 を封入した原料タンク5、
Srの原料であるSr(hfa)2 を封入した原料タン
ク6、Caの原料であるCa(hfa)2 を封入した原
料タンク7、及び、Cuの原料であるCu(hfa)2
を封入した原料タンク8に接続したAr供給ライン16
と、水酸基の原料であるCH3 OHを封入したタンク1
3に接続した第1のO2 供給ライン17と、第2のO2
供給ラインと18が用意されている。The film forming chamber 1 is provided with several supply lines for supplying a reaction gas from the outside. That is, a raw material tank 5 in which Bi (C 6 H 5 ) 3 which is a raw material of Bi is enclosed,
A raw material tank 6 containing Sr (hfa) 2 which is a raw material of Sr, a raw material tank 7 containing Ca (hfa) 2 which is a raw material of Ca, and Cu (hfa) 2 which is a raw material of Cu.
Ar supply line 16 connected to the raw material tank 8 containing
And a tank 1 containing CH 3 OH, which is a raw material for hydroxyl groups,
The first O 2 supply line 17 and the second O 2
A supply line and 18 are provided.
【0033】Ar供給ライン16には、ガスの流量を制
御するためのマスフローコントローラー9、10、1
1、12が設けられている。流量が制御されたArは、
各原料タンクに導入され、各金属の原料を気化する。こ
の気化した各金属の原料をガス混合槽19に集め、ガス
ノズル20を通して成膜室1に供給する。The Ar supply line 16 has mass flow controllers 9, 10, 1 for controlling the gas flow rate.
1, 12 are provided. Ar whose flow rate is controlled is
It is introduced into each raw material tank and vaporizes the raw material of each metal. The vaporized raw materials of the respective metals are collected in the gas mixing tank 19 and supplied to the film forming chamber 1 through the gas nozzle 20.
【0034】第1のO2 供給ラインから供給されるO2
には、マスフローコントローラー14が設けられてい
る。流量が制御されたO2 は、CH3 OHを封入したタ
ンク13に導入され、CH3 OHを気化する。このCH
3 OHをガスノズル21を通して成膜室1に供給する。
ここで、O2 をキャリアガスとして用いたのはCH3 O
H等のアルコール類と良く混合するからである。[0034] O 2 supplied from the first O 2 supply line
A mass flow controller 14 is provided in the. O 2 whose flow rate is controlled is introduced into the tank 13 in which CH 3 OH is sealed and vaporizes CH 3 OH. This CH
3 OH is supplied to the film forming chamber 1 through the gas nozzle 21.
Here, O 2 was used as a carrier gas because CH 3 O
This is because it mixes well with alcohols such as H.
【0035】第2のO2 供給ラインから供給されるO2
には、マスフローコントローラー15が設けられてい
る。流量が制御されたO2 は、マイクロ波放電室22に
導入され、酸素フリーラジカルを生成する。この放電に
より生成した酸素フリーラジカルをガスノズル23を通
して成膜室1に供給する。[0035] O 2, which is supplied from the second O 2 supply line
A mass flow controller 15 is provided in the. O 2 having a controlled flow rate is introduced into the microwave discharge chamber 22 to generate oxygen free radicals. Oxygen free radicals generated by this discharge are supplied to the film forming chamber 1 through the gas nozzle 23.
【0036】次に、上記のごとき構成された成膜装置に
よる超伝導体膜(Bi−Sr−Ca−Cu−O)の形成
方法について説明する。まず、被処理基板4の温度をヒ
ーター3により500〜800℃に、原料タンク5、
6、7、8をそれぞれ120℃、140℃、140℃、
140℃に保持した状態で、原料ガス(Bi(C6 H
5 )3 を20SCCM、Sr(hfa)2 を50SCC
M、Ca(hfa)2 を50SCCM、Cu(hfa)
2 を20SCCM)をキャリアガス(Ar)とともに成
膜室1(成膜室の温度150℃、圧力133Pa)内に
導入した。Next, a method of forming a superconductor film (Bi-Sr-Ca-Cu-O) by the film forming apparatus having the above structure will be described. First, the temperature of the substrate 4 to be processed is set to 500 to 800 ° C. by the heater 3, the raw material tank 5,
6, 7, 8 for 120 ℃, 140 ℃, 140 ℃,
With the temperature kept at 140 ° C., the source gas (Bi (C 6 H
5 ) 3 for 20 SCCM, Sr (hfa) 2 for 50 SCC
M, Ca (hfa) 2 at 50 SCCM, Cu (hfa)
20 SCCM of 2 was introduced into the film formation chamber 1 (temperature of the film formation chamber was 150 ° C., pressure was 133 Pa) together with a carrier gas (Ar).
【0037】そして、マイクロ波放電室22には、O2
供給ライン18よりO2 ガスを流量50SCCMで導入
し、9.45GHz、500Wのマイクロ波放電を行
い、酸素フリーラジカルを成膜室1内に導入する。ま
た、酸素フリーラジカルの供給を保ったままで、更に金
属原料中のハロゲンの脱離促進剤としてメタノール(C
H3 OH)(流量250SCCM)及び酸素(流量50
SCCM)の混合ガスを酸素フリーラジカルとも金属原
料とも別系統で成膜室内に導入し、被処理基板4上に超
伝導体膜(Bi−Sr−Ca−Cu−O)の成膜を行っ
た。Then, in the microwave discharge chamber 22, O 2
O 2 gas is introduced from the supply line 18 at a flow rate of 50 SCCM, microwave discharge of 9.45 GHz and 500 W is performed, and oxygen free radicals are introduced into the film forming chamber 1. Further, while maintaining the supply of oxygen free radicals, methanol (C
H 3 OH) (flow rate 250 SCCM) and oxygen (flow rate 50)
A mixed gas of SCCM) was introduced into the film formation chamber in a system separate from that for oxygen free radicals and metal raw materials, and a superconductor film (Bi-Sr-Ca-Cu-O) was formed on the substrate 4 to be processed. .
【0038】本発明によれば、超伝導体膜中の不純物
は、Fが0.1atomic%以下、Cが0.2atomic%以下
であり、超伝導転移温度は100Kで良好な特性を示し
た。これは、本実施例のように、有機金属の原料を成膜
室1内に供給する際に、酸素を成膜室1の前段に設けら
れたマイクロ波放電室22で一旦プラズマ状態に置くこ
とにより酸素のフリーラジカルを発生させ、これらが分
解生成物と瞬時に反応し、分解物を効果的に除去できる
からである。According to the present invention, the impurities in the superconductor film were F at 0.1 atomic% or less and C at 0.2 atomic% or less, and the superconducting transition temperature was 100 K, which showed favorable characteristics. As in this embodiment, when the organometallic raw material is supplied into the film forming chamber 1, oxygen is once placed in a plasma state in the microwave discharge chamber 22 provided in the preceding stage of the film forming chamber 1. This is because free radicals of oxygen are generated by these, and these react instantaneously with the decomposition products, and the decomposition products can be effectively removed.
【0039】また、アルコールを用いることで低温の成
膜温度での金属原料中のF等のハロゲンの残存を抑制す
ることが可能となった。さらに、Sr(hfa)2 など
高い蒸気圧をもつ原料を用いたことにより、成膜レート
を従来の100nm/hから50μm/hに増加させる
ことが可能になった。また、装置温度を150℃以下に
することが可能になったために、装置を構成する部品の
劣化を避けることができた。Further, by using alcohol, it becomes possible to suppress the residual halogen such as F in the metal raw material at a low film forming temperature. Furthermore, by using a raw material having a high vapor pressure such as Sr (hfa) 2, it has become possible to increase the film formation rate from the conventional 100 nm / h to 50 μm / h. Further, since the device temperature can be set to 150 ° C. or lower, it is possible to avoid the deterioration of the parts constituting the device.
【0040】なお、被処理基板4の上にBi−Sr−C
a−Cu−Oを堆積させる方法として有機金属気相成長
法(MOCVD)を用いた。被処理基板4としては、酸
化マグネシウム(MgO)、チタン酸ストロンチウム
(SrTiO3 )、イットリア安定化ジルコニウム(Y
SZ)、サファイア(Al2 O3 )等の単結晶の被処理
基板を用いた。On the substrate 4 to be processed, Bi-Sr-C is formed.
As a method of depositing a-Cu-O, metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) was used. As the substrate 4 to be processed, magnesium oxide (MgO), strontium titanate (SrTiO 3 ), yttria-stabilized zirconium (Y
A single crystal substrate to be processed such as SZ) or sapphire (Al 2 O 3 ) was used.
【0041】なお、本実施例では、Bi、Sr、Ca、
Cuの原料として、それぞれ、Bi(C6 H5 )3 、S
r(hfa)2 、Ca(hfa)2 、Cu(hfa)2
を用いたが、他の原料ガスを用いてもよい。例えば、S
r原料として、Sr(fod)2 、SrI2 等、Ca原
料として、Ca(fod)2 (fodはfepta fluorodi
nethyl octane dionateの略)等を用いることも可能で
あり、これらの場合にも不純物混入のない超伝導体膜
(Bi−Sr−Ca−Cu−O)の形成が可能である。In this embodiment, Bi, Sr, Ca,
As a Cu raw material, Bi (C 6 H 5 ) 3 and S are used, respectively.
r (hfa) 2 , Ca (hfa) 2 , Cu (hfa) 2
However, other source gases may be used. For example, S
r raw material is Sr (fod) 2 , SrI 2, etc., and Ca raw material is Ca (fod) 2 (fod is fepta fluorodi
It is also possible to use nethyl octane dionate) or the like, and in these cases, it is possible to form a superconductor film (Bi—Sr—Ca—Cu—O) free from impurities.
【0042】また、上記方法で別の超伝導体膜(Y−B
a−Cu−O)を成膜した場合は、超伝導転移温度が1
00Kの薄膜を実現することができ、有機金属原料の温
度を最大でも160℃に抑えることができ、これにより
良好な装置の制御性を獲得することができた。In addition, another superconductor film (YB
a-Cu-O) has a superconducting transition temperature of 1
It was possible to realize a thin film of 00K, and to suppress the temperature of the organometallic raw material to 160 ° C. at the maximum, which made it possible to obtain good controllability of the apparatus.
【0043】なお、本実施例では、プラズマの発生にマ
イクロ波放電を用いた場合について説明したが、RF放
電またはその他の方法で形成しても同様の効果が得られ
る。 実施例2 図2は、本発明の第2の実施例に係わるDRAMの製造
方法を示す工程断面図である。ここでは、チタン酸スト
ロンチウム膜をDRAMのキャパシタ絶縁膜に適用した
例を取り上げる。In the present embodiment, the case where the microwave discharge is used to generate the plasma has been described, but the same effect can be obtained even if the discharge is formed by the RF discharge or another method. Embodiment 2 FIG. 2 is a process sectional view showing a method of manufacturing a DRAM according to a second embodiment of the present invention. Here, an example in which a strontium titanate film is applied to a capacitor insulating film of DRAM will be taken up.
【0044】まず、図2(a)に示すように、比抵抗が
10Ω・cm、主面が(100)面の単結晶シリコン基
板31上に素子分離を行うための素子分離絶縁膜35を
形成した。次に、弗酸等により前記シリコン熱酸化膜を
剥離し、ゲート酸化膜となる薄いシリコン熱酸化膜36
を形成した。続いて、単結晶シリコン基板31上にLP
CVD法により第1のn+ 型多結晶シリコンを形成し、
通常のフォトエッチング法によってパターニングするこ
とにより、ゲート電極37を形成した。First, as shown in FIG. 2A, an element isolation insulating film 35 for element isolation is formed on a single crystal silicon substrate 31 having a specific resistance of 10 Ω · cm and a main surface of (100) plane. did. Then, the silicon thermal oxide film is stripped off with hydrofluoric acid or the like to form a thin silicon thermal oxide film 36 to be a gate oxide film.
Was formed. Then, LP is formed on the single crystal silicon substrate 31.
Forming a first n + type polycrystalline silicon by a CVD method,
The gate electrode 37 was formed by patterning by a normal photo-etching method.
【0045】次に、ゲート電極37をマスクとして単結
晶シリコン基板31に対してイオン注入を行うことによ
り、n- 型のソース・ドレイン拡散層38、39を自己
整合的に形成した。次に、基板全面に厚いCVD酸化膜
40を形成した後、この厚いCVD酸化膜40を通常の
フォトエッチング法に従ってパターニングすることによ
り、ソース・ドレイン拡散層38に連通する開口部を形
成した。次に、CVD酸化膜40及び上記開口部の表面
にタングステンシリサイドを堆積した後、通常のフォト
エッチング法に従ってパターニングすることにより、ビ
ット線42を形成した。この後、基板全面にCVD酸化
膜43を堆積させた。続いて、前記シリコン酸化膜4
3、シリコン酸化膜40を通常のフォトエッチング法に
よりパターニングしてソース・ドレイン拡散層39に連
通する開口部を形成した。Next, ion implantation is performed on the single crystal silicon substrate 31 using the gate electrode 37 as a mask to form the n -- type source / drain diffusion layers 38 and 39 in a self-aligned manner. Next, after forming a thick CVD oxide film 40 on the entire surface of the substrate, the thick CVD oxide film 40 was patterned by a normal photoetching method to form an opening communicating with the source / drain diffusion layer 38. Next, a bit line 42 was formed by depositing tungsten silicide on the surfaces of the CVD oxide film 40 and the opening and then patterning it according to a normal photoetching method. After that, a CVD oxide film 43 was deposited on the entire surface of the substrate. Then, the silicon oxide film 4 is formed.
3. The silicon oxide film 40 was patterned by a normal photo-etching method to form an opening communicating with the source / drain diffusion layer 39.
【0046】次に、図2(b)に示すように、第2のn
+ 型多結晶シリコン膜45をLPCVD法により単結晶
シリコン基板全面に堆積した後、エッチバック法により
n+型多結晶シリコン膜45をソース・ドレイン拡散層
39上の開口部の内部にのみ残存せしめた。Next, as shown in FIG. 2B, the second n
After the + type polycrystalline silicon film 45 is deposited on the entire surface of the single crystal silicon substrate by the LPCVD method, the n + type polycrystalline silicon film 45 is left only inside the opening on the source / drain diffusion layer 39 by the etch back method. It was
【0047】次に、単結晶シリコン基板全面にスパッタ
法によりモリブデン膜46を堆積し、通常のフォトエッ
チング法により、パターニングをした。更に、500℃
でアニールを行いモリブデンの表面を酸化してキャパシ
タ下部電極を形成した。Next, a molybdenum film 46 was deposited on the entire surface of the single crystal silicon substrate by a sputtering method and patterned by a usual photo-etching method. Furthermore, 500 ℃
Is annealed to oxidize the surface of molybdenum to form a capacitor lower electrode.
【0048】次に、基板全面にニオブ添加チタン酸スト
ロンチウム膜47をCVD法により形成する。ここで、
ニオブ添加チタン酸ストロンチウム膜47の成膜にあた
っては、Sr、Ti、Nbの原料ガスとしてそれぞれ、
Sr(hfa)2 を100SCCM、Ti(iso-OC3
H7 )4 を40SCCM、Nb(OC2 H5 )5 を全流
量の1〜2%程度、これらの原料ガスをArガスでバブ
リングして供給した。このとき、成膜温度は150℃、
成膜室内圧力は133Paとした。Next, a niobium-added strontium titanate film 47 is formed on the entire surface of the substrate by the CVD method. here,
In forming the niobium-added strontium titanate film 47, as source gases of Sr, Ti, and Nb, respectively,
Sr (hfa) 2 with 100 SCCM, Ti (iso-OC 3
H 7 ) 4 was supplied at 40 SCCM, Nb (OC 2 H 5 ) 5 was supplied at about 1 to 2% of the total flow rate by bubbling these source gases with Ar gas. At this time, the film forming temperature is 150 ° C.,
The pressure in the film forming chamber was 133 Pa.
【0049】次に、反応性イオンエッチング法によりニ
オブ添加チタン酸ストロンチウム膜47を加工して前記
下部電極の窒化チタン膜46上にのみ残存させた。次
に、チタン酸ストロンチウム膜48をCVD法により形
成した。ここで、チタン酸ストロンチウム膜48の成膜
にあたっては、Sr、Tiの原料ガスとしてSr(hf
a)2 を100SCCM、Ti(iso-OC3 H7 )4 を
40SCCM、これらの原料ガスをArガスでバブリン
グして供給した。このとき、成膜温度は150℃、成膜
室内圧力は133Paとした。Next, the niobium-added strontium titanate film 47 was processed by the reactive ion etching method and left only on the titanium nitride film 46 of the lower electrode. Next, the strontium titanate film 48 was formed by the CVD method. Here, in forming the strontium titanate film 48, Sr (hf
a) 2 was 100 SCCM, Ti (iso-OC 3 H 7 ) 4 was 40 SCCM, and these source gases were bubbled and supplied with Ar gas. At this time, the film forming temperature was 150 ° C. and the film forming chamber pressure was 133 Pa.
【0050】また、金属原料中のハロゲンの脱離反応の
促進剤としてエタノール(C2 H5OH)(流量250
SCCM)を金属原料と別系統で反応槽内に供給した。
さらに、酸化剤としての酸素(流量50SCCM)を反
応槽前段で2.45GHz、50Wのマイクロ波放電で
プラズマ化して、酸素フリーラジカルを生成し、これを
上記原料ガスと共に供給した。Further, ethanol (C 2 H 5 OH) (flow rate 250) was used as a promoter for the elimination reaction of halogen in the metal raw material.
SCCM) was supplied into the reaction tank in a system different from that of the metal raw material.
Further, oxygen (flow rate 50 SCCM) as an oxidant was converted into plasma by microwave discharge of 2.45 GHz and 50 W in the preceding stage of the reaction tank to generate oxygen free radicals, which were supplied together with the above-mentioned source gas.
【0051】最後に、図2(c)に示すように、キャパ
シタ上部電極となるニッケル膜49をCVD法により基
板全面に成膜した後、このニッケル膜49を通常のリソ
グラフィ技術及びスパッタリングによりパターニングす
ることでキャパシタ上部電極を形成して、メモリセルの
基本構造が完成する。この後、通常のLSIの製造プロ
セスに従って、パッシベーション膜の形成工程、配線の
形成工程等を経てDRAMの作成が終了する。Finally, as shown in FIG. 2C, after a nickel film 49 to be a capacitor upper electrode is formed on the entire surface of the substrate by a CVD method, the nickel film 49 is patterned by a usual lithography technique and sputtering. As a result, the capacitor upper electrode is formed, and the basic structure of the memory cell is completed. After that, according to a normal LSI manufacturing process, a DRAM is completed through a passivation film forming step, a wiring forming step, and the like.
【0052】本実施例によれば、ペロブスカイト型結晶
構造を乱すことなくキャパシタ絶縁膜となる金属酸化膜
が形成できるので、高い電荷保持能力を有するキャパシ
タが得られ、これにより信頼性の高いDRAMが得られ
る。According to this embodiment, a metal oxide film serving as a capacitor insulating film can be formed without disturbing the perovskite type crystal structure, so that a capacitor having a high charge retention capability can be obtained, and a highly reliable DRAM can be obtained. can get.
【0053】なお、本実施例では、キャパシタ絶縁膜と
してチタン酸ストロンチウム膜を用いたが、その代わり
に、例えば、PZT等の他の高誘電体膜を用いることが
でき、また、電極材料としても、ニオブ添加チタン酸ス
トロンチウム、ニッケルに限定されない。また、キャパ
シタ構造に関しては、スタックトキャパシタ構造に限定
されず、トレンチキャパシタ構造にも本発明は適用でき
る。Although the strontium titanate film is used as the capacitor insulating film in this embodiment, other high dielectric film such as PZT can be used instead of the strontium titanate film, and the electrode material can also be used. However, it is not limited to niobium-added strontium titanate and nickel. Further, the capacitor structure is not limited to the stacked capacitor structure, and the present invention can be applied to the trench capacitor structure.
【0054】実施例3 図3は、本発明の第3の実施例に係わるDRAMの製造
方法を示す工程断面図である。ここでは、チタン酸バリ
ウム膜をDRAMのキャパシタ絶縁膜に適用した例を取
り上げる。Third Embodiment FIGS. 3A to 3D are process sectional views showing a method of manufacturing a DRAM according to a third embodiment of the present invention. Here, an example in which a barium titanate film is applied to a capacitor insulating film of DRAM will be taken up.
【0055】第2の実施例と同様に、まず、図3(a)
に示すように、単結晶シリコン基板31上に素子分離用
絶縁膜35、ゲート酸化膜36、ゲート電極37、ソー
ス・ドレイン拡散層38、39、第1の層間絶縁膜とし
てシリコン酸化膜40、ソース・ドレイン拡散層38に
連通する開口部、ビット線42を形成した。次に、CV
D法により第2の層間絶縁膜である厚いシリコン酸化膜
43を形成した後、ソース・ドレイン39に連通する開
口部を形成した。Similar to the second embodiment, first, as shown in FIG.
As shown in FIG. 1, a device isolation insulating film 35, a gate oxide film 36, a gate electrode 37, source / drain diffusion layers 38 and 39, a silicon oxide film 40 as a first interlayer insulating film, and a source on a single crystal silicon substrate 31. An opening communicating with the drain diffusion layer 38 and the bit line 42 were formed. Next, CV
A thick silicon oxide film 43, which is a second interlayer insulating film, was formed by the D method, and then an opening communicating with the source / drain 39 was formed.
【0056】次に、図3(b)に示すように、n+ 型多
結晶シリコン膜45をLPCVD法により形成した後、
エッチバック法によりn+ 型多結晶シリコン膜45をソ
ース・ドレイン拡散層39上の開口部の内部にのみ残存
せしめた。Next, as shown in FIG. 3B, after forming an n + type polycrystalline silicon film 45 by the LPCVD method,
The n + type polycrystalline silicon film 45 was allowed to remain only inside the opening on the source / drain diffusion layer 39 by the etch back method.
【0057】次に、CVD法により、キャパシタ下部電
極としてのタングステン膜46´を基板全面に選択成長
させ一部シリコン酸化膜43上にはみ出させ、下部電極
を形成した。Next, a tungsten film 46 ′ serving as a capacitor lower electrode was selectively grown on the entire surface of the substrate by the CVD method to partially protrude onto the silicon oxide film 43 to form a lower electrode.
【0058】次に、タングステン膜46´の表面部を酸
化により三酸化タングステン47´を形成した。次に、
基板表面にCVD法によりチタン酸バリウム膜48´を
形成した。ここで、三酸化タングステン膜47´及びチ
タン酸バリウム膜48´の成膜にあたっては、まず、成
膜室前段で酸素ガス(流量50SCCM)を2.45G
Hz、200Wのマイクロ波放電によってプラズマ状態
におくことにより生成した酸素フリーラジカルを、成膜
室中に供給することによってタングステン膜の表面を三
酸化タングステンに変えた。このとき、通常の酸素でな
く、より活性な酸素フリーラジカルを用いているので、
成膜時に酸素が抜けることを抑制し、タングステンを過
酸化状態に維持せしめ、三酸化タングステンを形成する
ことができる。また、酸素フリーラジカルにはチタン酸
バリウム膜中の酸素空孔等の欠陥が修復することによっ
て、チタン酸バリウム膜に高誘電率を発現させる効果が
ある。Next, the surface of the tungsten film 46 'was oxidized to form tungsten trioxide 47'. next,
A barium titanate film 48 'was formed on the surface of the substrate by the CVD method. Here, in forming the tungsten trioxide film 47 ′ and the barium titanate film 48 ′, first, oxygen gas (flow rate 50 SCCM) was set at 2.45 G before the film formation chamber.
The surface of the tungsten film was changed to tungsten trioxide by supplying oxygen free radicals generated by being placed in a plasma state by microwave discharge of Hz and 200 W into the film forming chamber. At this time, since more active oxygen free radicals are used instead of normal oxygen,
Oxygen is prevented from being released during film formation, tungsten is kept in a peroxidized state, and tungsten trioxide can be formed. Further, the oxygen free radical has an effect of exhibiting a high dielectric constant in the barium titanate film by repairing defects such as oxygen vacancies in the barium titanate film.
【0059】次に、酸素フリーラジカルの供給を保った
まま(流量50SCCM)で、更に金属原料中のハロゲ
ンの脱離促進剤としてメタノール(CH3 OH)(流量
250SCCM)及び酸素(流量50SCCM)の混合
ガスを酸素フリーラジカルとも金属原料とも別系統で成
膜室内に導入する。Next, while maintaining the supply of oxygen free radicals (flow rate 50 SCCM), methanol (CH 3 OH) (flow rate 250 SCCM) and oxygen (flow rate 50 SCCM) were further used as a desorption accelerator for halogen in the metal raw material. The mixed gas is introduced into the film forming chamber separately from the oxygen free radical and the metal raw material.
【0060】次に、金属原料をArガスでバブリングし
て成膜室内に導入した。Ba、Tiの原料ガスとして
は、Ba(hfa)2 (流量100SCCM)、Ti
(iso-OC3 H7 )4 (流量100SCCM)を用い
た。Next, a metal source was bubbled with Ar gas and introduced into the film forming chamber. As the source gas of Ba and Ti, Ba (hfa) 2 (flow rate 100 SCCM), Ti
(Iso-OC 3 H 7 ) 4 (flow rate 100 SCCM) was used.
【0061】このように、有機金属の原料を成膜室1内
に供給する際に、酸素を成膜室1の前段に設けられたマ
イクロ波放電室22で一旦プラズマ状態に置くことによ
り酸素のフリーラジカルが発生し、これらが不純物と瞬
時に反応し、不純物を効果的に除去した。As described above, when the organometallic raw material is supplied into the film forming chamber 1, oxygen is temporarily placed in a plasma state in the microwave discharge chamber 22 provided in the preceding stage of the film forming chamber 1 so that oxygen Free radicals were generated and these reacted instantly with the impurities, effectively removing the impurities.
【0062】また、アルコールを用いることで低温の成
膜温度での金属原料中のF等のハロゲンの残存を抑制す
ることが可能となった。最後に、図3(b)に示すよう
に、キャパシタ上部電極となるニオブ膜49´をスパッ
タ法により基板全面に形成した後、このニオブ膜49´
を通常のフォトエッチング技術によりパターニングする
ことで上部電極を形成して、メモリセルの基本構造が完
成する。この後、通常のLSIの製造プロセスに従っ
て、パッシベーション膜の形成工程、配線の形成工程等
を経てDRAMの作成が終了する。Further, the use of alcohol makes it possible to suppress the residual halogen such as F in the metal raw material at a low film forming temperature. Finally, as shown in FIG. 3B, after forming a niobium film 49 'to be the capacitor upper electrode on the entire surface of the substrate by the sputtering method, the niobium film 49' is formed.
Is patterned by a normal photo-etching technique to form an upper electrode, and the basic structure of the memory cell is completed. After that, according to a normal LSI manufacturing process, a DRAM is completed through a passivation film forming step, a wiring forming step, and the like.
【0063】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。例えば、実施例では、チタン酸ストロ
ンチウム膜やチタン酸バリウム膜の成膜等の場合につい
て説明したが、本発明は、他の高誘電率の金属酸化膜、
例えば、チタン酸カルシウム及びこれら三つの混合物か
らなる金属酸化膜の成膜にも適用できる。即ち、本発明
は、Sr、Ba、Ca、Y、Cu、Ti、Biの少なく
とも一つを含む物質からなる高誘電体膜の成膜に適用で
きる。また、PZT、PLZT、タンタル酸化物からな
る高誘電率の金属酸化膜の成膜にも適用できる。さら
に、本発明は、超伝導体膜としてペロブスカイト型結晶
構造の金属酸化膜にも適用できる。The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the embodiments, the case of forming a strontium titanate film or a barium titanate film was described, but the present invention is not limited to other high dielectric constant metal oxide films.
For example, it can be applied to the formation of a metal oxide film made of calcium titanate and a mixture of these three. That is, the present invention can be applied to film formation of a high dielectric film made of a substance containing at least one of Sr, Ba, Ca, Y, Cu, Ti, and Bi. It can also be applied to the formation of a high dielectric constant metal oxide film made of PZT, PLZT, or tantalum oxide. Furthermore, the present invention can be applied to a metal oxide film having a perovskite type crystal structure as a superconductor film.
【0064】また、上記実施例では、エタノールやメタ
ノールを使用したが他のアルコール類を用いても良い。
また、OHを含む物質であれば、アルコール類でなくて
も良い。Although ethanol and methanol are used in the above embodiment, other alcohols may be used.
Further, as long as it is a substance containing OH, it may not be alcohol.
【0065】さらに、上記実施例では半導体装置として
DRAMを例に挙げて説明したが、本発明は高誘電率の
絶縁膜を必要とする他の半導体装置にも適用できる。そ
の他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して
実施できる。Furthermore, in the above-mentioned embodiment, the semiconductor device has been described by taking the DRAM as an example, but the present invention can be applied to other semiconductor devices which require an insulating film having a high dielectric constant. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
【0066】[0066]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
比較的蒸気圧が高く、熱的にも安定な炭素及びハロゲン
の少なくとも1つを含有する金属化合物を用いて化学的
気層成長法により金属酸化膜を形成する方法において、
金属酸化膜中に炭素、ハロゲン等の不純物が混入するこ
とを抑制することができる。As described above, according to the present invention,
In a method of forming a metal oxide film by a chemical vapor deposition method using a metal compound containing at least one of carbon and halogen, which has a relatively high vapor pressure and is thermally stable,
It is possible to prevent impurities such as carbon and halogen from being mixed into the metal oxide film.
【0067】したがって、良質な金属酸化膜、例えば、
高誘電率を示し絶縁性も高いペロブスカイト結晶構造の
膜をCVD法で安定に成膜することが可能になり、これ
を集積回路のキャパシタ絶縁膜として用いることで信頼
性の高い半導体装置を実現できる。また、本発明は超伝
導体膜に適用した場合には、不純物である炭素、ハロゲ
ン(F等)をほとんど含有しない超伝導体膜を成膜する
ことができる。Therefore, a high-quality metal oxide film, for example,
It becomes possible to stably form a film having a perovskite crystal structure having a high dielectric constant and a high insulating property by a CVD method, and by using this film as a capacitor insulating film of an integrated circuit, a highly reliable semiconductor device can be realized. . When the present invention is applied to a superconductor film, a superconductor film containing almost no impurities such as carbon and halogen (F etc.) can be formed.
【図1】 本発明の第1の実施例に係わる超伝導体膜の
成膜方法において使用する成膜装置の概略構成を示す模
式図。FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a film forming apparatus used in a method of forming a superconductor film according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 本発明の第2の実施例に係わるDRAMの製
造方法を示す工程断面図。FIG. 2 is a process sectional view showing a method of manufacturing a DRAM according to a second embodiment of the present invention.
【図3】 本発明の第3の実施例に係わるDRAMの製
造方法を示す工程断面図。FIG. 3 is a process sectional view showing a method of manufacturing a DRAM according to a third embodiment of the present invention.
【図4】 本発明の効果を示す特性図。FIG. 4 is a characteristic diagram showing the effect of the present invention.
【図5】 本発明の効果を示す特性図。FIG. 5 is a characteristic diagram showing the effect of the present invention.
1…成膜室 2…真空ポンプ 3…ヒーター 4…被処理基板 5、6、7、8…原料タンク 9、10、11、12、14、15…マスフローコント
ローラー 13…タンク 16…Ar供給ライン 17…第1のO2 供給ライン 18…第2のO2 供給ライン 19…ガス混合槽 20、21、23…ガスノズル 22…マイクロ波放電室 31…単結晶シリコン基板 35…素子分離用絶縁膜 36…シリコン熱酸化膜(ゲート酸化膜) 37…ゲート電極 38、39…ソース・ドレイン拡散層 42…ビット線、 43…シリコン酸化膜 45…n+ 型多結晶シリコン膜 46…モリブデン膜 46´…タングステン膜 47…ニオブ添加チタン酸ストロンチウム膜 47´…三酸化タングステン膜 48…チタン酸ストロンチウム膜 48´…チタン酸バリウム膜 49…ニオブ膜 49´…ニッケル膜DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Film-forming chamber 2 ... Vacuum pump 3 ... Heater 4 ... Processed substrate 5, 6, 7, 8 ... Raw material tank 9, 10, 11, 12, 14, 15 ... Mass flow controller 13 ... Tank 16 ... Ar supply line 17 ... first O 2 supply line 18 ... second O 2 supply line 19 ... gas mixing tank 20, 21, 23 ... gas nozzle 22 ... microwave discharge chamber 31 ... single crystal silicon substrate 35 ... element isolation insulating film 36 ... Silicon thermal oxide film (gate oxide film) 37 ... Gate electrodes 38, 39 ... Source / drain diffusion layer 42 ... Bit line 43 ... Silicon oxide film 45 ... N + type polycrystalline silicon film 46 ... Molybdenum film 46 '... Tungsten film 47 ... Niobium-added strontium titanate film 47 '... Tungsten trioxide film 48 ... Strontium titanate film 48' ... Barium titanate film 49 ... Obumaku 49 '... nickel film
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 27/04 21/822 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location H01L 27/04 21/822
Claims (7)
含む金属化合物ガスを基体が収容された成膜室に直接導
入する工程と、水酸基を有する有機化合物ガスを前記成
膜室に直接導入する工程と、酸素を含むガスを放電室内
に導入し、この酸素を含むガスをプラズマ化した後、こ
のプラズマ化した酸素を含むガスを前記成膜室に導入す
る工程と、前記金属化合物ガス、有機化合物ガス、プラ
ズマ化した酸素を含むガスを用いて、前記成膜室内で金
属酸化膜をCVD法により前記基体上に形成することを
特徴とする金属酸化膜の形成方法。1. A step of directly introducing a metal compound gas containing at least one of carbon and halogen into a film forming chamber containing a substrate, and a step of directly introducing an organic compound gas having a hydroxyl group into the film forming chamber. A step of introducing a gas containing oxygen into the discharge chamber, plasmaizing the gas containing oxygen, and then introducing the gas containing oxygen into the film forming chamber, the metal compound gas, the organic compound gas A method for forming a metal oxide film, comprising forming a metal oxide film on the substrate by a CVD method in the film forming chamber using a gas containing oxygen which has been turned into plasma.
コール類であることを特徴とする請求項1記載の金属酸
化膜の形成方法。2. The method for forming a metal oxide film according to claim 1, wherein the organic compound having a hydroxyl group is an alcohol.
スよりも過剰に前記成膜室に導入することを特徴とする
請求項1記載の金属酸化膜の形成方法。3. The method for forming a metal oxide film according to claim 1, wherein the organic compound gas is introduced into the film forming chamber in excess of the metal compound gas.
とする請求項1記載の金属酸化膜の形成方法。4. The method for forming a metal oxide film according to claim 1, wherein the halogen is fluorine.
カイト構造であることを特徴とする請求項1記載の金属
酸化膜の形成方法。5. The method for forming a metal oxide film according to claim 1, wherein the crystal structure of the metal oxide film is a perovskite structure.
ウム、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、あるい
はこれらのうち2つ以上の混合物からなることを特徴と
する請求項5記載の金属酸化膜の形成方法。6. The method for forming a metal oxide film according to claim 5, wherein the metal oxide film is made of strontium titanate, barium titanate, calcium titanate, or a mixture of two or more thereof. .
とを特徴とする請求項1記載の金属酸化膜の形成方法。7. The method for forming a metal oxide film according to claim 1, wherein the metal oxide film is a superconductor film.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6060400A JPH07273216A (en) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | Forming method of metal oxide film |
KR1019940023003A KR0139876B1 (en) | 1993-09-14 | 1994-09-13 | Method of forming a metal oxide film |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP6060400A JPH07273216A (en) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | Forming method of metal oxide film |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH07273216A true JPH07273216A (en) | 1995-10-20 |
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JP6060400A Pending JPH07273216A (en) | 1993-09-14 | 1994-03-30 | Forming method of metal oxide film |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07273216A (en) |
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- 1994-03-30 JP JP6060400A patent/JPH07273216A/en active Pending
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