JPH10182300A - Mocvd method of dielectric thin film and its annealing method - Google Patents
Mocvd method of dielectric thin film and its annealing methodInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は誘電体薄膜のＭＯＣ
ＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）方法およびアニ
ール方法に関し、さらに詳しくは、高誘電体薄膜あるい
は強誘電体薄膜のリーク電流や絶縁耐圧を向上したＭＯ
ＣＶＤ方法およびアニール方法に関する。The present invention relates to an MOC for a dielectric thin film.
VD (Metal Organic Chemical)
More specifically, the present invention relates to a vapor deposition method and an annealing method.
The present invention relates to a CVD method and an annealing method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】次世代のメモリ系半導体装置の記憶保持
用等の誘電体薄膜として、Ｔａ2 Ｏ５等の高誘電体薄膜
や、チタン酸鉛〔ＰｂＴｉＯ３ 〕、ＰＺＴ〔Ｐｂ（Ｚ
ｒx Ｔｉ1-x ）Ｏ3 〕、ＰＬＺＴ〔Ｐｂy Ｌａ1-y （Ｚ
ｒx Ｔｉ1-x ）Ｏ3 〕、あるいはＢａx Ｓｒ1-x ＴｉＯ
3 等、一般式ＡＢＯ3 で表されるペロブスカイト型酸化
物薄膜や、ＳｒＢｉ2 Ｔａ2 Ｏ9 、Ｂｉ4 Ｔｉ3 Ｏ12等
のビスマス系層状複合化合物を採用する動向がある。こ
れら高誘電性あるいは強誘電体性の誘電体薄膜を利用
し、ＤＲＡＭの電荷蓄積用キャパシタ誘電体膜として、
またＭＩＳ型トランジスタのゲート絶縁膜に用いたＭＦ
Ｓトランジスタとして、あるいは分極反転のヒステリシ
スを用いたＦＲＡＭとして、さらには焦電性を利用した
赤外線センサや圧電素子、光スイッチ等への利用等が考
えられている。これら誘電体容量素子を用いた電子デバ
イスの実用化には、特性に優れた高誘電体薄膜あるいは
強誘電体薄膜の成膜方法の確立が重要な課題である。2. Description of the Related Art As a dielectric thin film for holding data in a next generation memory semiconductor device, a high dielectric thin film such as Ta 2 O 5 , lead titanate [PbTiO 3 ], PZT [Pb (Z
r x Ti 1-x) O 3 ], PLZT [Pb y La 1-y (Z
r x Ti 1-x ) O 3 ], or Ba x Sr 1-x TiO
3, etc., there is a trend to adopt or perovskite oxide thin film represented by general formula ABO 3, the SrBi 2 Ta 2 O 9, Bi 4 Ti 3 O bismuth-based layered composite compounds such as 12. Utilizing these high dielectric or ferroelectric dielectric thin films, as a capacitor dielectric film for charge storage of DRAM,
The MF used for the gate insulating film of the MIS transistor
Use as an S transistor, an FRAM using polarization inversion hysteresis, and an infrared sensor, a piezoelectric element, an optical switch, or the like utilizing pyroelectricity has been considered. For practical use of electronic devices using these dielectric capacitors, it is important to establish a method for forming a high dielectric thin film or a ferroelectric thin film having excellent characteristics.
【０００３】従来の誘電体薄膜のＭＯＣＶＤ装置および
ＭＯＣＶＤ方法を、Ｔａ2 Ｏ5 を例にとり、図３を参照
して説明する。ＭＯＣＶＤを施すチャンバ１内には、被
処理基板４を載置した加熱手段を有する基板ステージ３
と、この被処理基板４に対向して原料ガスインジェクタ
２が配置されている。原料ガスとしては、例えば１２０
℃程度に保温されたバブラ７内で、Ｎ2 等のキャリアガ
ス８によりバブリングされた有機金属化合物ガス６と、
Ｏ2 ガス９との混合ガスが用いられる。排気口５には不
図示の真空ポンプが接続されており、チャンバ１内を所
定の減圧雰囲気に制御するとともに、ＭＯＣＶＤを終え
た廃ガスを排出する。Ｔａ2 Ｏ5 のＭＯＣＶＤ条件の一
例を下記に示す。 Ｔａ（ＯＣ2 Ｈ5 ）5 ０．１ ｓｃｃｍ Ｏ2 ５００ ｓｃｃｍ Ｎ2 （キャリアガス） １０００ ｓｃｃｍ 圧力 １ Ｔｏｒｒ 被処理基板温度 ４５０ ℃A conventional MOCVD apparatus and MOCVD method for a dielectric thin film will be described with reference to FIG. 3 taking Ta 2 O 5 as an example. A substrate stage 3 having a heating means on which a substrate 4 to be processed is placed is placed in a chamber 1 for MOCVD.
The raw material gas injector 2 is arranged to face the substrate 4 to be processed. As the source gas, for example, 120
An organic metal compound gas 6 bubbled by a carrier gas 8 such as N 2 in a bubbler 7 kept at about
A mixed gas with O 2 gas 9 is used. A vacuum pump (not shown) is connected to the exhaust port 5 to control the inside of the chamber 1 to a predetermined reduced-pressure atmosphere and exhaust the waste gas after the MOCVD. An example of MOCVD conditions for Ta 2 O 5 is shown below. Ta (OC 2 H 5 ) 5 0.1 sccm O 2 500 sccm N 2 (carrier gas) 1000 sccm Pressure 1 Torr Substrate temperature 450 ° C.
【０００４】このようにして得られた誘電体薄膜は比誘
電率が大きい反面、リーク電流特性や絶縁耐圧特性等の
電気特性は充分でない。リーク電流特性や絶縁耐圧特性
等が充分でない理由の一つとして、有機金属化合物を成
膜原料とする場合には炭素等の有機成分が残留する点が
指摘される（１９９６半導体専門委員会講習会資料ｐ．
５７、「ギガビット時代のスタック型ＤＲＡＭセル技
術」）。また他の理由として、誘電体薄膜中の網目構造
の欠陥が挙げられている（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ａｂｓｔ
ｒａｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ １７９ｔｈ．ＥＣＳ Ｍｅ
ｅｔｉｎｇ，９１−１（１９９１），ｐ．６４２）。[0004] The dielectric thin film thus obtained has a large relative dielectric constant, but does not have sufficient electric characteristics such as leak current characteristics and dielectric strength characteristics. It is pointed out that one of the reasons why the leak current characteristics and the withstand voltage characteristics are not sufficient is that when an organometallic compound is used as a film forming material, organic components such as carbon remain (1996 Seminar on Semiconductor Expert Committee). Document p.
57, “Stacked DRAM cell technology in the gigabit era”). Another reason is a defect of a network structure in a dielectric thin film (Extended Abst).
fracts of the 179th. ECS Me
eting, 91 -1 (1991), p. 642).
【０００５】このため、成膜後の誘電体薄膜に別途アニ
ールを施して、これら電気特性を向上することが通常お
こなわれる。アニール方法としては、７００℃程度の高
温酸素アニールが採用されるが、アニール温度の低温化
を意図した活性酸素アニールも各種提案されている。こ
れら活性酸素アニールのうち主なものはオゾン（Ｏ3）
アニール方法（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，５６
（１９９０），ｐ．９０７）、ＵＶ／Ｏ3 アニール方法
（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｅｌｅｃｒｏｎ Ｄｅｖｉｃ
ｅ，３８（１９９１），ｐ．４５５）、Ｏ2 プラズマア
ニール方法（ＩＥＤＭ Ｔｅｃｈ．Ｄｉｇｅｓｔ（１９
９５），ｐ．１１１）等が挙げられる。[0005] For this reason, it is common practice to separately anneal the dielectric thin film after film formation to improve these electrical characteristics. As the annealing method, high-temperature oxygen annealing at about 700 ° C. is adopted, and various active oxygen annealings intended to lower the annealing temperature have been proposed. The main one of these active oxygen annealing is ozone (O 3 )
Annealing method (Appl. Phys. Lett., 56
(1990), p. 907), UV / O 3 annealing method (IEEE Trans. Electron Device)
e, 38 (1991), p. 455), O 2 plasma annealing method (IEDM Tech. Digest (19)
95), p. 111).
【０００６】しかしながら、これらのアニール方法は誘
電体薄膜を成膜後に別途熱処理装置でアニールするもの
であることから、充分なアニール効果が得られない場合
があり、またスループットの点でも充分ではなかった。However, in these annealing methods, since a dielectric thin film is formed and then separately annealed by a heat treatment apparatus, a sufficient annealing effect may not be obtained, and the throughput is not sufficient. .
【０００７】このため、誘電体薄膜の成膜時にＩｎ−ｓ
ｉｔｕで活性酸素アニールする方法として、ＴａＣｌ5
とＯ2 の混合ガスを原料とするＴａ2 Ｏ5 のＵＶ／Ｏ2
光ＣＶＤ法が検討された（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ａｂｓｔ
ｒａｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ１９ｔｈ．ＳＳＤＭ（１９８
７），ｐ．２１９）。しかしこの方法もスループットの
点で実用化が困難であることと、残留塩素の問題等が残
る。またＴａＣｌ5 とＮ2 Ｏの混合ガスを原料とするＴ
ａ2 Ｏ5 のプラズマＣＶＤが報告されている（信学技報
ＳＤＭ９０−１３（１９９０））。これはプラズマＣ
ＶＤにおけるイオンボンバードメント効果によるＴａ2
Ｏ5 の緻密化を意図したものであるが、ＲＦ印加電極の
スパッタリングによる金属汚染の問題や、残留塩素の問
題は未解決のままである。For this reason, when the dielectric thin film is formed, In-s
As a method of performing active oxygen annealing in itu, TaCl 5
And a mixed gas of O 2 as a raw material of Ta 2 O 5 which has a UV / O 2
A photo-CVD method has been studied (Extended Abst).
fracts of the 19th. SSDM (198
7), p. 219). However, this method also has problems in that it is difficult to put it to practical use in terms of throughput and there is a problem of residual chlorine. In addition, T using a mixed gas of TaCl 5 and N 2 O as a raw material
a 2 plasma CVD of O 5 has been reported (IEICE SDM90-13 (1990)). This is plasma C
Ta 2 due to ion bombardment effect in VD
Although it is intended to densify O 5 , the problem of metal contamination due to the sputtering of the RF application electrode and the problem of residual chlorine remain unsolved.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した技術
的背景のもとに提案するものであり、Ｔａ2 Ｏ5 等の高
誘電体薄膜や、Ｂａx Ｓｒ1-x ＴｉＯ3 等の強誘電体薄
膜のリーク電流や絶縁耐圧を向上した、ＭＯＣＶＤ方法
およびアニール方法を提供することをその課題とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is based on the above-mentioned technical background, and proposes a high dielectric thin film such as Ta 2 O 5 or a strong dielectric thin film such as Ba x Sr 1 -x TiO 3. An object of the present invention is to provide a MOCVD method and an annealing method in which a leakage current and a dielectric strength voltage of a dielectric thin film are improved.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明の誘電体薄膜のＭ
ＯＣＶＤ方法は上述の課題を解決するために提案するも
のであり、有機金属化合物ガスと、酸化性ガスとを用い
る誘電体薄膜のＭＯＣＶＤ方法であって、この酸化性ガ
スは、オゾンを含むことを特徴とする。The dielectric thin film of the present invention has an M
The OCVD method is proposed to solve the above-described problem, and is an MOCVD method for a dielectric thin film using an organometallic compound gas and an oxidizing gas, wherein the oxidizing gas contains ozone. Features.
【００１０】また本発明の誘電体薄膜のアニール方法
は、誘電体薄膜を成膜後、この誘電体薄膜を酸化性ガス
雰囲気中でアニールするアニール方法であって、この誘
電体薄膜の成膜工程と、誘電体薄膜のアニール工程と
を、同一装置内で連続的に施すとともに、この酸化性ガ
スは、オゾンを含むことを特徴とする。The method of annealing a dielectric thin film according to the present invention is an annealing method in which after forming a dielectric thin film, the dielectric thin film is annealed in an oxidizing gas atmosphere. And an annealing step of the dielectric thin film are continuously performed in the same apparatus, and the oxidizing gas contains ozone.
【００１１】誘電体薄膜としては、Ｔａ、Ｂａ、Ｓｒ、
Ｔｉ、Ｂｉ、Ｐｂ、ＺｒおよびＬａのうち、いずれか少
なくとも１種を含む材料であるときに、これらＭＯＣＶ
Ｄ方法あるいはアニール方法を好適に適用することがで
きる。As the dielectric thin film, Ta, Ba, Sr,
When the material contains at least one of Ti, Bi, Pb, Zr and La, the MOCV
The D method or the annealing method can be suitably applied.
【００１２】本発明のＭＯＣＶＤ方法においては、酸化
性ガスとしてＯ3 を含むガスを用いるので、Ｏ3 の強酸
化作用により誘電体薄膜中の残留有機成分は効果的に除
去され、成膜中におけるＩｎ−ｓｉｔｕアニールが達成
される。原料ガスの活性化にプラズマ励起を用いないの
で、金属汚染やイオンダメージの虞れがない。また光Ｃ
ＶＤ法におけるスループットの低下の問題もない。また
本発明のアニール方法においては、酸化性ガスとしてＯ
3 を含むガスを用いるので、Ｏ3 の強酸化作用により誘
電体薄膜の残留有機成分除去や緻密化が効果的に達成さ
れる。酸化性ガスの活性化にプラズマ励起を用いないの
で、この場合にも金属汚染やイオンダメージの虞れがな
い。さらに成膜とアニールを同一装置内で施すので、ス
ループットにも優れる。In the MOCVD method of the present invention, since a gas containing O 3 is used as the oxidizing gas, the organic components remaining in the dielectric thin film are effectively removed by the strong oxidizing action of O 3 , and In-situ anneal is achieved. Since no plasma excitation is used to activate the source gas, there is no risk of metal contamination or ion damage. Light C
There is no problem of a decrease in throughput in the VD method. Further, in the annealing method of the present invention, O 2 is used as the oxidizing gas.
Since a gas containing 3 is used, removal of residual organic components and densification of the dielectric thin film can be effectively achieved by the strong oxidizing action of O 3 . Since plasma excitation is not used to activate the oxidizing gas, there is no risk of metal contamination or ion damage in this case. Further, since the film formation and the annealing are performed in the same apparatus, the throughput is excellent.
【００１３】[0013]
【実施例】以下、本発明の具体的実施例につき、添付図
面を参照して説明する。 実施例１ 本実施例は有機金属化合物ガスとしてペンタエトキシタ
ンタルを用い、酸化性ガスとしてオゾンを含むガスを用
いてＴａ2 Ｏ5 を成膜した例である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Example 1 This example is an example in which Ta 2 O 5 is formed using pentaethoxy tantalum as an organometallic compound gas and a gas containing ozone as an oxidizing gas.
【００１４】図１は本実施例で採用するＭＯＣＶＤ装置
の構成を示す概略断面図である。基本的装置構成は図３
に示した従来のＭＯＣＶＤ装置に準じたものであり、重
複する説明は省略するが、本装置の特徴とする点は、Ｏ
2 ガス９をオゾン発生器１０を介してチャンバ１内に導
入する点である。かかる構成により、Ｏ2 ガス９の一部
はオゾンに変換され、Ｏ3 ／Ｏ2 ガス１１が有機金属化
合物ガス６とともに原料ガスインジェクタ２から被処理
基板４に向けて噴出される。FIG. 1 is a schematic sectional view showing the structure of an MOCVD apparatus used in this embodiment. Figure 3 shows the basic device configuration
This is based on the conventional MOCVD apparatus shown in FIG. 1, and a duplicate description is omitted.
2 is that the gas 9 is introduced into the chamber 1 via the ozone generator 10. With this configuration, a part of the O 2 gas 9 is converted into ozone, and the O 3 / O 2 gas 11 is ejected from the raw material gas injector 2 to the substrate 4 together with the organometallic compound gas 6.
【００１５】図１に示したＭＯＣＶＤ装置を用いて、シ
リコン等の被処理基板４上にＴａ2Ｏ5 薄膜をＭＯＣＶ
Ｄするプロセス条件の一例を下記に示す。 Ｔａ（ＯＣ2 Ｈ5 ）5 ０．１ ｓｃｃｍ Ｏ2 ５００ ｓｃｃｍ Ｏ3 ７０ ｍｇ／ｍｉｎ Ｎ2 （キャリアガス） １０００ ｓｃｃｍ 圧力 １ Ｔｏｒｒ 被処理基板温度 ４５０ ℃Using the MOCVD apparatus shown in FIG. 1, a Ta 2 O 5 thin film is formed on a substrate 4 such as silicon by MOCV.
An example of the process conditions for D is shown below. Ta (OC 2 H 5 ) 5 0.1 sccm O 2 500 sccm O 3 70 mg / min N 2 (carrier gas) 1000 sccm Pressure 1 Torr Temperature of substrate to be treated 450 ° C.
【００１６】本実施例によれば、成膜されつつあるＴａ
2 Ｏ5 誘電体薄膜中の炭素等の残留有機成分は、Ｏ3 の
強酸化作用により効果的に除去され、成膜中におけるＩ
ｎ−ｓｉｔｕアニールが達成される。この結果、このＴ
ａ2 Ｏ5 誘電体薄膜を用いて作製したキャパシタのリー
ク電流および絶縁耐圧は、従来のＯ2 のみによるＭＯＣ
ＶＤ方法によるＴａ2 Ｏ5 誘電体薄膜を用いたキャパシ
タに比較して約１桁の向上が確認された。なお、本実施
例ではＴａ2 Ｏ5 誘電体薄膜の成膜工程中の最初から最
後まで、酸化性ガスとしてＯ3 ／Ｏ2 ガス１１を用いた
が、オゾン発生器１０のＯＮ／ＯＦＦ操作により、Ｏ2
ガス９のみによる成膜と、Ｏ3 ／Ｏ2 ガス１１による成
膜とを交互に繰り返して所望の膜厚としてもよい。Ｏ2
ガス９のみにより成膜されたＴａ2 Ｏ5 誘電体薄膜中の
残留有機成分は、Ｏ3 ／Ｏ2 ガス１１による成膜工程中
にＩｎ−ｓｉｔｕアニールされ、膜質の向上がなされる
ので同様の効果が達成される。According to this embodiment, the Ta film being formed is
Residual organic components such as carbon in the 2 O 5 dielectric thin film are effectively removed by the strong oxidizing action of O 3 , and I
An n-situ anneal is achieved. As a result, this T
The leakage current and dielectric strength of a capacitor manufactured using an a 2 O 5 dielectric thin film are the same as those of a conventional MOC using only O 2.
An improvement of about one digit was confirmed as compared with a capacitor using a Ta 2 O 5 dielectric thin film by the VD method. In this embodiment, the O 3 / O 2 gas 11 is used as the oxidizing gas from the beginning to the end of the Ta 2 O 5 dielectric thin film forming process, but the ON / OFF operation of the ozone generator 10 is performed. , O 2
A desired film thickness may be obtained by alternately repeating film formation using only the gas 9 and film formation using the O 3 / O 2 gas 11. O 2
The remaining organic components in the Ta 2 O 5 dielectric thin film formed only by the gas 9 are subjected to in-situ annealing during the film formation process using the O 3 / O 2 gas 11 to improve the film quality. The effect is achieved.
【００１７】実施例２ 本実施例は有機金属化合物ガスとしてペンタエトキシタ
ンタルを用い、酸化性ガスとしてＯ2 を用いてＴａ2 Ｏ
5 を成膜した後、オゾンを含む酸化性ガスにより同一Ｃ
ＶＤチャンバ内でアニールを施した例である。[0017] EXAMPLE 2 This example uses pentaethoxytantalum as the organometallic compound gas, with O 2 as the oxidizing gas Ta 2 O
After the film 5 is formed, the same C
This is an example in which annealing is performed in a VD chamber.
【００１８】図２は本実施例で採用するＭＯＣＶＤ装置
の構成を示す概略断面図である。基本的装置構成は図３
に示した従来のＭＯＣＶＤ装置に準じたものであり、重
複する説明は省略するが、本装置の特徴とする点は、チ
ャンバ１内への酸化性ガス導入経路として、Ｏ2 ガス９
を直接導入する経路と、Ｏ2 ガス９をオゾン発生器１０
を介してチャンバ１内に導入する経路の双方を有してい
る点である。かかる構成により、Ｏ2 ガス９あるいはＯ
3 ／Ｏ2 ガス１１のいずれかを選択的にチャンバ１内に
導入することが可能となる。FIG. 2 is a schematic sectional view showing the structure of the MOCVD apparatus used in this embodiment. Figure 3 shows the basic device configuration
Although it is similar to the conventional MOCVD apparatus shown in FIG. 1 and the duplicate description is omitted, the feature of this apparatus is that the O 2 gas 9
The O 2 gas 9 and the ozone generator 10
And a path for introducing into the chamber 1 via the. With such a configuration, O 2 gas 9 or O 2 gas 9
Any of the 3 / O 2 gas 11 can be selectively introduced into the chamber 1.
【００１９】図２のＭＯＣＶＤ装置を用いて、シリコン
等の被処理基板４上にＴａ2 Ｏ5 薄膜をＭＯＣＶＤする
プロセス条件の一例を下記に示す。このＣＶＤ工程では
オゾン発生器を経由するガスバルブは閉の状態としてお
く。 Ｔａ（ＯＣ2 Ｈ5 ）5 ０．１ ｓｃｃｍ Ｏ2 ５００ ｓｃｃｍ Ｎ2 （キャリアガス） １０００ ｓｃｃｍ 圧力 １ Ｔｏｒｒ 被処理基板温度 ４５０ ℃ このＭＯＣＶＤ条件は従来技術に準じたものであり、成
膜されたＴａ2 Ｏ5 薄膜中にはペンタエトキシタンタル
の熱分解生成物である炭素等の有機物残渣等が含まれて
いる。An example of the process conditions for MOCVD of a Ta 2 O 5 thin film on a substrate 4 such as silicon using the MOCVD apparatus of FIG. 2 will be described below. In this CVD process, the gas valve passing through the ozone generator is kept closed. Ta (OC 2 H 5 ) 5 0.1 sccm O 2 500 sccm N 2 (carrier gas) 1000 sccm Pressure 1 Torr Temperature of the substrate to be processed 450 ° C. The MOCVD conditions are in accordance with the prior art, and the film was formed. The Ta 2 O 5 thin film contains organic residues such as carbon which is a thermal decomposition product of pentaethoxy tantalum and the like.
【００２０】Ｔａ2 Ｏ5 薄膜の成膜終了後、被処理基板
４はそのまま基板ステージ３上に保持したまま、有機金
属化合物ガス６の導入経路およびＯ2 ガスの直接導入経
路のバルブを閉とするとともに、オゾン発生器を経由す
るガスバルブを開の状態とし、Ｏ3 ／Ｏ2 ガス１１をチ
ャンバ１内に導入し、Ｔａ2 Ｏ5 薄膜のアニールを同一
チャンバ内で連続的に施す。アニール条件の一例を下記
に示す。 Ｏ2 ５００ ｓｃｃｍ Ｏ3 ７０ ｍｇ／ｍｉｎ 圧力 常圧 被処理基板温度 ４５０ ℃After the formation of the Ta 2 O 5 thin film, the valves of the introduction path of the organometallic compound gas 6 and the direct introduction path of the O 2 gas are closed while the substrate 4 to be processed is held on the substrate stage 3 as it is. At the same time, the gas valve passing through the ozone generator is opened, the O 3 / O 2 gas 11 is introduced into the chamber 1, and the Ta 2 O 5 thin film is continuously annealed in the same chamber. An example of the annealing conditions is shown below. O 2 500 sccm O 3 70 mg / min Pressure Normal pressure Substrate temperature 450 ° C.
【００２１】本アニール方法より、Ｔａ2 Ｏ5 薄膜中の
残留有機成分は効果的に除去され、欠陥のない緻密な誘
電体薄膜が形成される。このＴａ2 Ｏ5 誘電体薄膜を用
いて作製したキャパシタのリーク電流および絶縁耐圧
は、従来のＯ2 のみによるＭＯＣＶＤ方法によるＴａ2
Ｏ5 誘電体薄膜を用いたキャパシタに比較して、同じく
約１桁の向上が確認された。By the present annealing method, the residual organic components in the Ta 2 O 5 thin film are effectively removed, and a dense dielectric thin film having no defect is formed. Leakage current and breakdown voltage of the capacitor manufactured using this Ta 2 O 5 dielectric thin film, Ta 2 by MOCVD method using only conventional O 2
In comparison with the capacitor using the O 5 dielectric thin film, an improvement of about one digit was also confirmed.
【００２２】なお本実施例ではＴａ2 Ｏ5 誘電体薄膜を
所定の膜厚に成膜後、アニールを施したが、有機金属化
合物ガス６の導入経路およびＯ2 ガスの直接導入経路、
Ｏ3／Ｏ2 ガス導入経路の各バルブ切り替えにより、成
膜／アニールを交互に複数回繰り返して所定の膜厚のＴ
ａ2 Ｏ5 誘電体薄膜を形成するようにしてもよい。また
本実施例では、Ｔａ2 Ｏ5 薄膜の成膜をＴａ（ＯＣ2 Ｈ
5 ）5 とＯ2 の混合ガスを用いたＭＯＣＶＤ方法によっ
たが、Ｔａ（ＯＣ2 Ｈ5 ）5 以外の有機金属化合物の採
用によるＭＯＣＶＤ方法によってもよい。またＭＯＣＶ
Ｄ方法以外の各種ＣＶＤ方法やスパッタリング等により
成膜したＴａ2 Ｏ5 薄膜についても、本アニール方法の
導入により膜の緻密化およびリーク電流、絶縁耐圧の向
上が達成される。In this embodiment, the Ta 2 O 5 dielectric thin film is formed to a predetermined thickness and then annealed, but the introduction path of the organometallic compound gas 6 and the direct introduction path of the O 2 gas,
By switching each valve of the O 3 / O 2 gas introduction path, film formation / annealing is repeated alternately a plurality of times to obtain a T
It may be formed of a 2 O 5 dielectric thin film. In this embodiment, the Ta 2 O 5 thin film is formed by using Ta (OC 2 H
5 ) Although the MOCVD method using a mixed gas of 5 and O 2 is used, the MOCVD method using an organometallic compound other than Ta (OC 2 H 5 ) 5 may be used. Also MOCV
With respect to the Ta 2 O 5 thin film formed by various CVD methods other than the method D, sputtering, or the like, the introduction of the annealing method achieves the densification of the film and the improvement of the leak current and the withstand voltage.
【００２３】以上本発明を詳細に説明したが、本発明は
これら実施例に限定されるものではない。例えば、誘電
体薄膜としてＴａ2 Ｏ5 を例示したが、ビスマス系層状
複合化合物以外や、鉛系、バリウム系等のペロブスカイ
ト型複合酸化物であっても、有機金属化合物やＣＶＤ、
アニールの各温度条件等の変更により、同様の効果を達
成することができる。また枚葉式の縦型ＭＯＣＶＤ装置
の他に、バッチ式の装置や横型ＭＯＣＶＤ装置であって
も、オゾン発生器を設ける装置構成とすることにより、
本発明のＭＯＣＶＤ方法およびアニール方法をおこなう
ことができる。さらに、ＭＯＣＶＤ装置のチャンバ内で
連続的にアニールを施す他に、ＭＯＣＶＤ装置のチャン
バとアニール装置のチャンバとがゲートバルブを介して
連接されたクラスタツールを採用してもよい。この場合
にも、成膜装置とアニール装置を別体に設けて被処理基
板を両装置間を搬送する従来技術に比較すれば、格段の
スループットの向上が図られる。Although the present invention has been described in detail, the present invention is not limited to these embodiments. For example, Ta 2 O 5 is exemplified as the dielectric thin film. However, other than a bismuth-based layered composite compound or a perovskite-type composite oxide such as a lead-based or barium-based composite oxide, an organometallic compound, CVD,
The same effect can be achieved by changing each temperature condition of the annealing. In addition to a single-wafer vertical MOCVD apparatus, a batch-type apparatus or a horizontal MOCVD apparatus can also be configured with an ozone generator to provide an ozone generator.
The MOCVD method and the annealing method of the present invention can be performed. Further, in addition to performing annealing continuously in the chamber of the MOCVD apparatus, a cluster tool in which the chamber of the MOCVD apparatus and the chamber of the annealing apparatus are connected via a gate valve may be employed. Also in this case, a remarkable improvement in throughput can be achieved as compared with a conventional technique in which a film forming apparatus and an annealing apparatus are provided separately and a substrate to be processed is transferred between the apparatuses.
【００２４】[0024]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の誘電体薄膜のＭＯＣＶＤ方法によれば、成膜工程中で
のＩｎ−ｓｉｔｕアニールが達成され、誘電体薄膜中の
残留有機成分や欠陥が除去される。これにより、誘電体
薄膜のリーク電流および絶縁耐圧の向上が図れる。また
本発明のアニール方法によれば、残留有機成分や欠陥を
含む誘電体薄膜からこれらを効果的に除去することがで
き、同じく誘電体薄膜のリーク電流および絶縁耐圧の向
上を図ることができる。いずれの方法も誘電体薄膜にイ
オンダメージ等を与えることがなく、またスループット
の向上が達成される。As is apparent from the above description, according to the MOCVD method for a dielectric thin film of the present invention, in-situ annealing is achieved during the film forming step, and the residual organic components in the dielectric thin film and Defects are removed. As a result, the leakage current and dielectric strength of the dielectric thin film can be improved. Further, according to the annealing method of the present invention, these can be effectively removed from the dielectric thin film containing residual organic components and defects, and similarly, the leakage current and dielectric strength of the dielectric thin film can be improved. Either method does not cause ion damage or the like to the dielectric thin film and achieves an improvement in throughput.
【図１】本発明が適用されるＭＯＣＶＤ装置の構成例を
示す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view showing a configuration example of a MOCVD apparatus to which the present invention is applied.
【図２】本発明が適用されるＭＯＣＶＤ装置の他の構成
例を示す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic sectional view showing another configuration example of the MOCVD apparatus to which the present invention is applied.
【図３】従来のＭＯＣＶＤ装置の構成例を示す概略断面
図である。FIG. 3 is a schematic sectional view showing a configuration example of a conventional MOCVD apparatus.
１…チャンバ、２…原料ガスインジェクタ、３…基板ス
テージ、４…被処理基板、５…排気口、６…有機金属化
合物ガス、７…バブラ、８…キャリアガス、９…Ｏ2 ガ
ス、１０…オゾン発生器、１１…Ｏ3 ／Ｏ2 ガス1 ... chamber, 2 ... feed gas injectors, 3 ... substrate stage, 4 ... substrate to be processed, 5 ... exhaust port, 6 ... organometallic compound gas, 7 ... bubbler, 8 ... carrier gas, 9 ... O 2 gas, 10 ... Ozone generator, 11 ... O 3 / O 2 gas
Claims (4)
用いる誘電体薄膜のＭＯＣＶＤ方法であって、 前記酸化性ガスは、オゾンを含むことを特徴とする誘電
体薄膜のＭＯＣＶＤ方法。1. An MOCVD method for a dielectric thin film using an organometallic compound gas and an oxidizing gas, wherein the oxidizing gas contains ozone.
Ｔｉ、Ｂｉ、Ｐｂ、ＺｒおよびＬａのうち、いずれか少
なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１記載の誘
電体薄膜のＭＯＣＶＤ方法。2. The method according to claim 1, wherein the dielectric thin film is made of Ta, Ba, Sr,
2. The MOCVD method for a dielectric thin film according to claim 1, comprising at least one of Ti, Bi, Pb, Zr and La.
酸化性ガス雰囲気中でアニールするアニール方法であっ
て、 前記誘電体薄膜の成膜工程と、前記誘電体薄膜のアニー
ル工程とを、同一装置内で連続的に施すとともに、 前記酸化性ガスは、オゾンを含むことを特徴とする誘電
体薄膜のアニール方法。3. An annealing method for annealing a dielectric thin film in an oxidizing gas atmosphere after forming a dielectric thin film, comprising the steps of: forming a dielectric thin film; and annealing the dielectric thin film. Wherein the oxidizing gas contains ozone.
Ｔｉ、Ｂｉ、Ｐｂ、ＺｒおよびＬａのうち、いずれか少
なくとも１種を含むことを特徴とする請求項３記載の誘
電体薄膜のアニール方法。4. The method according to claim 1, wherein the dielectric thin film is made of Ta, Ba, Sr,
4. The method for annealing a dielectric thin film according to claim 3, wherein the method includes at least one of Ti, Bi, Pb, Zr, and La.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33822596A JPH10182300A (en) | 1996-12-18 | 1996-12-18 | Mocvd method of dielectric thin film and its annealing method |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33822596A JPH10182300A (en) | 1996-12-18 | 1996-12-18 | Mocvd method of dielectric thin film and its annealing method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10182300A true JPH10182300A (en) | 1998-07-07 |
Family
ID=18316113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33822596A Pending JPH10182300A (en) | 1996-12-18 | 1996-12-18 | Mocvd method of dielectric thin film and its annealing method |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JPH10182300A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001076771A2 (en) * | 2000-04-07 | 2001-10-18 | Symetrix Corporation | Low temperature oxidizing method of making a layered superlattice material |
| US6649218B2 (en) | 2000-05-22 | 2003-11-18 | Tokyo Electron Limited | Single substrate processing film forming method |
| US7029505B2 (en) | 2001-01-22 | 2006-04-18 | Tokyo Electron Limited | Sheet type heat treating apparatus and method for processing semiconductors |
| WO2014045121A1 (en) | 2012-09-21 | 2014-03-27 | Tdk Corporation | Thin film piezoelectric device, piezoelectric actuator, piezoelectric sensor, hard disk drive and ink jet printer device |
| US9331262B2 (en) | 2013-05-20 | 2016-05-03 | Tdk Corporation | Thin film piezoelectric element, thin film piezoelectric actuator, thin film piezoelectric sensor, hard drive disk, and inkjet printer device |
-
1996
- 1996-12-18 JP JP33822596A patent/JPH10182300A/en active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001076771A2 (en) * | 2000-04-07 | 2001-10-18 | Symetrix Corporation | Low temperature oxidizing method of making a layered superlattice material |
| WO2001076771A3 (en) * | 2000-04-07 | 2002-02-21 | Symetrix Corp | Low temperature oxidizing method of making a layered superlattice material |
| US6582972B1 (en) | 2000-04-07 | 2003-06-24 | Symetrix Corporation | Low temperature oxidizing method of making a layered superlattice material |
| US6649218B2 (en) | 2000-05-22 | 2003-11-18 | Tokyo Electron Limited | Single substrate processing film forming method |
| US7029505B2 (en) | 2001-01-22 | 2006-04-18 | Tokyo Electron Limited | Sheet type heat treating apparatus and method for processing semiconductors |
| WO2014045121A1 (en) | 2012-09-21 | 2014-03-27 | Tdk Corporation | Thin film piezoelectric device, piezoelectric actuator, piezoelectric sensor, hard disk drive and ink jet printer device |
| US9331262B2 (en) | 2013-05-20 | 2016-05-03 | Tdk Corporation | Thin film piezoelectric element, thin film piezoelectric actuator, thin film piezoelectric sensor, hard drive disk, and inkjet printer device |
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