半導(dǎo)體存儲(chǔ)元件的電容器的形成方法
專利匯可以提供半導(dǎo)體存儲(chǔ)元件的電容器的形成方法專利檢索，專利查詢，專利分析的服務(wù)。并且本 發(fā)明 提供一種利用減少漏 電流 的發(fā)生而具有高 介電常數(shù) 的 電介質(zhì) 膜，可確保大容量的 半導(dǎo)體 元件的電容器。本發(fā)明包括在半導(dǎo)體襯底上形成下部 電極 的階段； 表面處理 的階段；形成TaON膜的階段；TaON膜結(jié)晶化的階段；和在TaON膜上形成上部電極的階段，所述TaON膜是在300-600℃和0.1-10乇的壓 力 下形成的，在以 對(duì)流 狀態(tài)或者以拋物線狀噴射Ta化學(xué) 蒸汽 、O2氣體和NH3氣體反應(yīng)氣體的LPCVD反應(yīng)室內(nèi)形成所述膜。，下面是半導(dǎo)體存儲(chǔ)元件的電容器的形成方法專利的具體信息內(nèi)容。
1.一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件的電容器的形成方法，包括：
在半導(dǎo)體襯底上形成下部電極的階段；
在所述下部電極表面上進(jìn)行阻止自然氧化膜發(fā)生的表面處理的階段；
在所述進(jìn)行了表面處理的下部電極上，通過Ta化學(xué)蒸汽、O2氣體和NH3 氣體的反應(yīng)，形成TaON膜的階段；
所述TaON膜結(jié)晶化的階段；和
在所述TaON膜上形成上部電極的階段；
其特征在于，在設(shè)置了噴射Ta化學(xué)蒸汽、O2氣體和NH3氣體的噴射頭 的低壓化學(xué)氣相沉積反應(yīng)室內(nèi)，形成所述TaON膜，
所述TaON膜是在300-600℃和0.1-10乇的壓力下形成的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件的電容器的形成方法，其特征在 于，所述Ta化學(xué)蒸汽是在蒸發(fā)器或者蒸發(fā)管蒸發(fā)定量化的前驅(qū)物所獲得的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件的電容器的形成方法，其特征在 于，所述前驅(qū)物是Ta(O2C2H5)5或者Ta(N(CH3)2)5。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件的電容器的形成方法，其特征在 于，僅按50-150mg/min的流量向蒸發(fā)器或者蒸發(fā)管供給所述前驅(qū)物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件的電容器的形成方法，其特征在 于，按5-500sccm的流速向低壓化學(xué)氣相沉積反應(yīng)室注入所述O2氣體，按 10-1000sccm的流速向低壓化學(xué)氣相沉積反應(yīng)室注入所述NH3氣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件的電容器的形成方法，其特征在 于，所述下部電極的表面處理工序，是采用含有HF的化合物清洗下部電極 的表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件的電容器的形成方法，其特征在 于，在采用含有所述HF的化合物的清洗處理階段之前或者之后，為了進(jìn)一 步改善界面的均勻性，利用NH4OH溶液或者H2SO4溶液再對(duì)下部電極的表 面進(jìn)行界面處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件的電容器的形成方法，其特征在 于，在采用含有所述HF的化合物的清洗處理階段之后，在形成TaON膜時(shí)， 先供給NH3氣體，使下部電極表面氮化。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件的電容器的形成方法，其特征在 于，所述下部電極的表面處理，是采用快速熱處理電爐在700-900℃和NH3 氣體氣氛中，對(duì)形成了下部電極的半導(dǎo)體襯底的所得物進(jìn)行熱處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件的電容器的形成方法，其特征 在于，所述下部電極的表面處理，是在600-950℃的溫度和氮?dú)鈿夥罩?，?duì) 形成了下部電極的所得物進(jìn)行迅速熱處理。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件的電容器的形成方法，其特征 在于，所述結(jié)晶化工序是在保持N2O、O2或者N2氣體氣氛和600-950℃溫度 的反應(yīng)室內(nèi)進(jìn)行熱處理。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件的電容器的形成方法，其特征 在于，所述結(jié)晶化工序是在保持N2O、O2或者N2氣體氣氛和600-950℃溫度 的電爐內(nèi)進(jìn)行熱處理。
13.一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件的電容器的形成方法，包括：
在半導(dǎo)體襯底上形成下部電極的階段；
進(jìn)行抑制所述下部電極表面產(chǎn)生自然氧化膜的表面處理工序的階段；
在所述進(jìn)行了表面處理的下部電極上，通過Ta化學(xué)蒸汽、O2氣體和NH3 氣體的反應(yīng)，形成TaON膜的階段；
所述TaON膜結(jié)晶化的階段；和
在所述TaON膜上形成上部電極的階段，
其特征在于，在一側(cè)壁設(shè)置注入Ta化學(xué)蒸汽和O2氣體的第一注入器， 在與所述第一注入器對(duì)置的另一側(cè)壁設(shè)置注入NH3氣體的第二注入器，在以 對(duì)流狀態(tài)噴射反應(yīng)氣體的低壓化學(xué)氣相沉積反應(yīng)室內(nèi)形成所述TaON膜，
所述TaON膜是在300-600℃和0.1-10乇的壓力下形成的。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件的電容器的形成方法，其特征 在于，所述Ta化學(xué)蒸汽是在蒸發(fā)器或者蒸發(fā)管蒸發(fā)定量化的前驅(qū)物所獲得 的。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件的電容器的形成方法，其特征 在于，所述前驅(qū)物是Ta(O2C2H5)5或者Ta(N(CH3)2)5。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件的電容器的形成方法，其特征 在于，僅按50-150mg/min的流量向蒸發(fā)器或者蒸發(fā)管供給所述前驅(qū)物。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件的電容器的形成方法，其特征 在于，按5-500sccm的流速向低壓化學(xué)氣相沉積反應(yīng)室注入所述O2氣體， 按10-1000sccm的流速向低壓化學(xué)氣相沉積反應(yīng)室注入所述NH3氣體。
18.根據(jù)權(quán)利要求13的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件的電容器的形成方法，其特征 在于，所述下部電極的表面處理工序，是采用含有HF的化合物清洗下部電 極的表面。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件的電容器的形成方法，其特征 在于，在采用含有所述HF的化合物的清洗處理階段之前或者之后，為了進(jìn) 一步改善界面的均勻性，利用NH4OH溶液或者H2SO4溶液再對(duì)下部電極的 表面進(jìn)行界面處理。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件的電容器的形成方法，其特征 在于，在采用含有所述HF的化合物的清洗處理階段之后，在形成TaON膜 時(shí)，先供給NH3氣體，使下部電極表面氮化。
21.根據(jù)權(quán)利要求13的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件的電容器的形成方法，其特征 在于，所述下部電極的表面處理，是采用快速熱處理電爐在700-900℃和NH3 氣體氣氛中，對(duì)形成了下部電極的半導(dǎo)體襯底的所得物進(jìn)行熱處理。
22.根據(jù)權(quán)利要求13的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件的電容器的形成方法，其特征 在于，所述下部電極的表面處理，是在600-950℃的溫度和氮?dú)鈿夥罩?，?duì) 形成了下部電極的所得物進(jìn)行迅速熱處理。
23.根據(jù)權(quán)利要求13的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件的電容器的形成方法，其特征 在于，所述結(jié)晶化工序是在保持N2O、O2或者N2氣體氣氛和600-950℃溫度 的反應(yīng)室內(nèi)進(jìn)行熱處理。
24.根據(jù)權(quán)利要求13的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件的電容器的形成方法，其特征 在于，所述結(jié)晶化工序是在保持N2O、O2或者N2氣體氣氛和600-950℃溫度 的電爐內(nèi)進(jìn)行熱處理。
25.一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件的電容器的形成方法，包括：
在半導(dǎo)體襯底上形成下部電極的階段；
進(jìn)行抑制所述下部電極表面產(chǎn)生自然氧化膜的表面處理工序的階段；
在所述進(jìn)行了表面處理的下部電極上，通過Ta化學(xué)蒸汽、O2氣體和NH3 氣體的反應(yīng)，形成TaON膜的階段；
所述TaON膜結(jié)晶化的階段；和
在所述TaON膜上形成上部電極的階段，
其特征在于，在下端兩側(cè)設(shè)置噴射Ta化學(xué)蒸汽和O2氣體的第一噴射器 和噴射NH3氣體的第二噴射器，在以拋物線狀噴射反應(yīng)氣體的低壓化學(xué)氣相 沉積反應(yīng)室內(nèi)形成所述TaON膜，
所述TaON膜是在300-600℃和0.1-10乇的壓力下形成的。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件的電容器的形成方法，其特征 在于，所述Ta化學(xué)蒸汽是在蒸發(fā)器或者蒸發(fā)管蒸發(fā)定量化的前驅(qū)物所獲得 的。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件的電容器的形成方法，其特征 在于，所述前驅(qū)物是Ta(O2C2H5)5或Ta(N(CH3)2)5。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件的電容器的形成方法，其特征 在于，僅按50-150mg/min的流量向蒸發(fā)器或者蒸發(fā)管供給所述前驅(qū)物。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件的電容器的形成方法，其特征 在于，按5-500sccm的流速向低壓化學(xué)氣相沉積反應(yīng)室注入所述O2氣體， 按10-1000sccm的流速向低壓化學(xué)氣相沉積反應(yīng)室注入所述NH3氣體。
30.根據(jù)權(quán)利要求25的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件的電容器的形成方法，其特征 在于，所述下部電極的表面處理工序是采用含有HF的化合物清洗下部電極 的表面。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件的電容器的形成方法，其特征 在于，在采用含有所述HF的化合物的清洗處理階段之前或者之后，為了進(jìn) 一步改善界面的均勻性，利用NH4OH溶液或者H2SO4溶液再對(duì)下部電極的 表面進(jìn)行界面處理。
32.根據(jù)權(quán)利要求30的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件的電容器的形成方法，其特征 在于，在采用含有所述HF的化合物的清洗處理階段之后，在形成TaON膜 時(shí)，先供給NH3氣體，使下部電極表面氮化。
33.根據(jù)權(quán)利要求25的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件的電容器的形成方法，其特征 在于，所述下部電極的表面處理，是采用快速熱處理電爐在700-900℃和NH3 氣體氣氛中，對(duì)形成了下部電極的半導(dǎo)體襯底的所得物進(jìn)行熱處理。
34.根據(jù)權(quán)利要求25的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件的電容器的形成方法，其特征 在于，所述下部電極的表面處理，是在600-950℃的溫度和氮?dú)鈿夥罩?，?duì) 形成了下部電極的所得物進(jìn)行迅速熱處理。
35.根據(jù)權(quán)利要求25的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件的電容器的形成方法，其特征 在于，所述結(jié)晶化工序是在保持N2O、O2或者N2氣體氣氛和600-950℃溫度 的反應(yīng)室內(nèi)進(jìn)行熱處理。
36.根據(jù)權(quán)利要求25的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件的電容器的形成方法，其特征 在于，所述結(jié)晶化工序是在保持N2O、O2或者N2氣體氣氛和600-950℃溫度 的電爐內(nèi)進(jìn)行熱處理。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體存儲(chǔ)元件的電容器的形成方法，更詳細(xì)地說是涉及采 用TaON膜作為電介質(zhì)膜的半導(dǎo)體存儲(chǔ)元件的電容器的形成方法。
背景技術(shù)
圖1是顯示已有的半導(dǎo)體存儲(chǔ)元件的電容器的剖面圖。如圖所示，在預(yù) 定部位形成場(chǎng)氧化膜11的半導(dǎo)體襯底10上，按公知方式形成下部帶有柵絕 緣膜12的柵電極13。在柵電極13兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底10上形成結(jié)區(qū)14，從 而形成MOS晶體管。在形成了MOS晶體管的半導(dǎo)體襯底10上形成第1層 間絕緣膜16和第2層間絕緣膜18。在第1層間絕緣膜16和第2層間絕緣膜 18內(nèi)形成存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)接觸孔h，露出結(jié)區(qū)14。采用公知方式在存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)接觸孔 h內(nèi)形成圓筒狀的下部電極20，與露出的結(jié)區(qū)14接觸。為了進(jìn)一步增大下 部電極20的表面積，在下部電極20的表面形成HSG(半球形顆粒)膜21。在 HSG膜21表面上形成氧化鉭膜23。此時(shí)，在后續(xù)工序中形成氧化鉭膜23。 首先，在形成氧化鉭膜23之前，對(duì)HSG膜21表面清洗，之后按非原位(ex-situ) 方式進(jìn)行RTN工序(快速熱氮化)。利用RTN工序在HSG膜21表面上形成 氮化硅膜22。然后，在約400-450℃的溫度下，形成53-57A厚的第1氧化 鉭膜。之后，在低溫進(jìn)行退火處理后，以與第1氧化鉭膜相同的工序和相同 的厚度形成第2氧化鉭膜。之后，進(jìn)行連續(xù)地低溫和高溫退火處理，形成單 一的氧化鉭膜23。在氧化鉭膜23和第2層間絕緣膜18上蒸鍍上部電極24， 制成電容器。
但是，以氧化鉭膜為電介質(zhì)膜的已有的電容器，存在以下問題。
首先，由于一般的氧化鉭膜具有不穩(wěn)定的化學(xué)計(jì)量比(stoichiometry)，所 以Ta和O的組成比例發(fā)生差異。因此，在薄膜內(nèi)產(chǎn)生代位式Ta原子即空位 原子(vacancy?atom)。這種空位原子是氧空位，所以成為漏電流的原因?？梢?通過構(gòu)成氧化鉭膜的組成元素的含量和結(jié)合程度來調(diào)節(jié)空位原子的量，但是 難以完全去除。
現(xiàn)在，為了穩(wěn)定氧化鉭膜的不穩(wěn)定的化學(xué)計(jì)量比，對(duì)氧化鉭膜進(jìn)行氧化， 以便去除氧化鉭膜內(nèi)的代位式Ta原子。但是，當(dāng)對(duì)用于防止漏電流的氧化 鉭膜進(jìn)行氧化時(shí)，則出現(xiàn)以下的問題。即，氧化鉭膜與多晶硅或TiN等形成 的上部和下部電極的氧化反應(yīng)性大。因此，在對(duì)代位式Ta原子進(jìn)行氧化的 氧化工序中，氧化鉭膜與上部電極或下部電極反應(yīng)，從而在界面產(chǎn)生介電常 數(shù)低的氧化膜，氧在氧化鉭膜和下部電極的界面移動(dòng)，從而降低了界面的均 勻性。
而且，利用作為前驅(qū)物(precusor)使用的Ta(OC2H5)5的有機(jī)物和O2(或者 N2O)氣體發(fā)生的反應(yīng)，在氧化鉭膜內(nèi)產(chǎn)生如碳原子(C)、碳化合物(CH4、C2H4) 及H2O的雜質(zhì)。這些雜質(zhì)增大了電容器的漏電流，并且降低了氧化鉭膜的介 電常數(shù)，所以難以獲得大容量的電容器。
而且，使用氧化鉭膜作為電介質(zhì)膜的方法，在形成氧化鉭膜之前進(jìn)行清 洗處理之后，必須進(jìn)行其他的非原位(ex-situ)處理，必須2階段地蒸鍍氧化 鉭膜，形成氧化鉭膜之后必須進(jìn)行經(jīng)過低溫和高溫2次的熱處理工序。所以 工序復(fù)雜。
發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明包括如下階段，即在半導(dǎo)體襯底上形成下部 電極的階段；在所述下部電極表面上進(jìn)行阻止自然氧化膜發(fā)生的表面處理的 階段；在進(jìn)行了所述表面處理的下部電極上，通過Ta化學(xué)蒸汽、O2氣體和 NH3氣體的反應(yīng)，形成TaON膜的階段；使所述TaON膜結(jié)晶化的階段；和 在所述TaON膜上形成上部電極的階段，其特征在于，在設(shè)置了噴射Ta化 學(xué)蒸汽、O2氣體和NH3氣體的噴射頭的低壓化學(xué)氣相沉積(low?pressure chemical?vapor?deposition，LPCVD)反應(yīng)室內(nèi)形成所述TaON膜，所述TaON膜是在300-600℃和0.1-10托的壓力下形成的。
而且，本發(fā)明包括如下階段，即在半導(dǎo)體襯底上形成下部電極的階段； 進(jìn)行抑制所述下部電極表面產(chǎn)生自然氧化膜的表面處理工序的階段；在進(jìn)行 了所述表面處理的下部電極上，通過Ta化學(xué)蒸汽、O2氣體和NH3氣體的反 應(yīng)，形成TaON膜的階段；使所述TaON膜結(jié)晶化的階段；和在所述TaON膜上形成上部電極的階段，其特征在于，在一側(cè)壁設(shè)置注入Ta化學(xué)蒸汽和 O2氣體的第1噴射器，在與所述第1噴射器對(duì)置的另一側(cè)壁設(shè)置注入NH3 氣體的第2噴射器，在以對(duì)流狀態(tài)噴射反應(yīng)氣體的LPCVD反應(yīng)室內(nèi)形成所 述TaON膜，所述TaON膜是在300-600℃和0.1-10托的壓力下形成的。
而且，本發(fā)明包括如下階段，即，在半導(dǎo)體襯底上形成下部電極的階段； 進(jìn)行抑制所述下部電極表面產(chǎn)生自然氧化膜的表面處理工序的階段；在進(jìn)行 了所述表面處理的下部電極上，通過Ta化學(xué)蒸汽、O2氣體和NH3氣體的反 應(yīng)，形成TaON膜的階段；使所述TaON膜結(jié)晶化的階段；和在所述TaON膜上形成上部電極的階段，其特征在于，在下端兩側(cè)設(shè)置噴射Ta化學(xué)蒸汽 和O2氣體的第1噴射器和噴射NH3氣體的第2噴射器，在以拋物線狀噴射 反應(yīng)氣體的LPCVD反應(yīng)室內(nèi)形成所述TaON膜，所述TaON膜是在300-600 ℃和0.1-10托的壓力下形成的。
附圖說明
圖1是顯示已有的半導(dǎo)體元件的電容器的剖面圖。
圖2A-圖2C是用于說明本發(fā)明實(shí)施例1的半導(dǎo)體元件的電容器的剖面 圖。
具體實(shí)施方式
(實(shí)施例1)
參見圖2A，在具有預(yù)定導(dǎo)電性的半導(dǎo)體襯底30的預(yù)定部位，按公知方 式形成場(chǎng)氧化膜31。在半導(dǎo)體襯底30上的預(yù)定部位形成底部具有柵絕緣膜 32的柵電極33，在柵電極33的兩側(cè)按公知方式形成隔離層34。在柵電極 33兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底30上形成結(jié)區(qū)35，從而制成MOS晶體管。在形成了 MOS晶體管的半導(dǎo)體襯底30上形成第1層間絕緣膜36和第2層間絕緣膜 38。之后，對(duì)第2和第1層間絕緣膜38、36進(jìn)行布圖，以便露出結(jié)區(qū)35之 中的任一個(gè)，形成存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)接觸孔H。形成圓筒狀或者層疊狀的下部電極40， 與露出的結(jié)區(qū)35接觸。為了增大下部電極40的表面積，采用公知方法在下 部電極40的表面形成HSG膜41。之后，為了防止產(chǎn)生低介電常數(shù)的自然氧 化膜，在HSG膜41的表面即含HSG膜41的下部電極40與以后形成的電 介質(zhì)膜(圖中無(wú)顯示)之間的界面上，可以采用HF蒸汽(HF?vapor)、HF溶液 (solution)或者含有HF的化合物，對(duì)下部電極40和第2層間絕緣膜38的表 面進(jìn)行清洗處理。這樣的清洗處理可以按下部電極的形成工序和原位(in-situ) 的方式或者非原位(ex-situ)的方式進(jìn)行。為了進(jìn)一步改善界面的均勻性，可 以在HF溶液的清洗處理的前后，采用NH4OH溶液或者H2SO4溶液等，對(duì) 下部電極的表面進(jìn)行界面處理。而且，作為其他方法，采用快速熱處理(fast thermal?process，F(xiàn)TP)電爐在700-900℃和NH3氣體氣氛中，對(duì)形成了下部電 極40的半導(dǎo)體襯底的所得物進(jìn)行熱處理，使下部電極40的表面氮化。通過 這樣的下部電極40表面的氮化處理能夠抑制自然氧化膜的發(fā)生。而且，作 為其他方法，在600-950℃溫度和氮?dú)鈿夥障拢聪虏侩姌O的形成工序和原 位的方式對(duì)形成了下部電極40的所得物進(jìn)行迅速熱處理(rapid?thermal process，RTP)處理。
參見圖2B，在經(jīng)過表面處理的下部電極40上，形成厚50-150A的作為 電介質(zhì)的非晶TaON膜43。此時(shí)，按原位(in-situ)或者非原位(ex-situ)方式形 成非晶TaON膜43。其中，在LPCVD反應(yīng)室內(nèi)，通過由前驅(qū)物獲得的Ta化學(xué)蒸汽、O2氣體和NH3氣體的反應(yīng)，形成非晶TaON膜43。蒸鍍非晶TaON膜43時(shí)，為了使膜內(nèi)產(chǎn)生的顆粒最小化，應(yīng)使LPCVD反應(yīng)室內(nèi)的溫度保持 在300-600℃、壓力保持在0.1-10托，在抑制反應(yīng)室內(nèi)的汽相反應(yīng)的同時(shí)， 僅在晶片表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。這里，在形成TaON膜之前，僅用HF清洗下 部電極40表面的情況，蒸鍍TaON膜時(shí)，LPCVD反應(yīng)室內(nèi)先僅注入NH3 氣體，使下部電極40表面氮化之后，注入其余的反應(yīng)氣體，蒸鍍TaON膜。 而且，前驅(qū)物采用含有鉭的有機(jī)金屬物質(zhì)，例如Ta(OC2H5)5(乙醇鉭)、 Ta(N(CH3)2)5(戊-二甲基-氨基-鉭)物質(zhì)。這里，Ta(O(C2H5)5、Ta(N(CH3)2)5 這樣的前驅(qū)物由于是公知的液態(tài)，所以應(yīng)該轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝麪罴碩a化學(xué)蒸汽后 再供給LPCVD反應(yīng)室內(nèi)。亦即，采用MFC(質(zhì)流控制器)這樣的流量調(diào)節(jié)器 使液態(tài)的前驅(qū)物定量化后，采用包括小孔(orifice)或噴嘴(nozzle)的蒸發(fā)器或 蒸發(fā)管進(jìn)行蒸發(fā)，形成Ta化學(xué)蒸汽。而且，蒸發(fā)器和成為Ta蒸汽的流動(dòng)路 徑(flow?path)的供給管的溫度應(yīng)保持在150-200℃，以便能夠防止Ta化學(xué)蒸 汽冷凝。此時(shí)，用于形成Ta化學(xué)蒸汽的前驅(qū)物應(yīng)按約50-150mg/min的程度 的流量注入蒸發(fā)器或蒸發(fā)管，O2氣體應(yīng)隨Ta化學(xué)蒸汽的量而變化，但是按 約為5-500sccm的程度注入LPCVD反應(yīng)室內(nèi)，按約10-1000sccm的程度向 LPCVD反應(yīng)室內(nèi)注入NH3氣體。這里，如圖3所示，在反應(yīng)室上部安裝了 噴射頭110的CVD反應(yīng)室100內(nèi)形成本實(shí)施例的TaON膜。此時(shí)，從氣源 注入口(source?inject?port；112)注入Ta化學(xué)蒸汽、O2氣體和NH3氣體后，通 過噴射頭110的孔110a向晶片115噴射。由此，向襯底表面垂直噴射反應(yīng) 氣體，可以改善TaON膜的均勻性。尚未說明的附圖標(biāo)記120是承載晶片的 晶片支撐臺(tái)，125是使反應(yīng)室100內(nèi)形成真空狀態(tài)的真空排氣口。而且，附 圖標(biāo)記130是介于氣源注入口112和噴射頭110之間的陶瓷制成的上部隔離 器，135是在上部隔離器130兩側(cè)下端安裝的用于固定噴射頭110的下部隔 離器。另外，附圖標(biāo)記140是晶片注入口。
之后，如圖2C所示，通過熱處理工序使非晶TaON膜43結(jié)晶化，使其 更為穩(wěn)定。這時(shí)，結(jié)晶化工序是按原位或者非原位方式，在保持N2O、O2 或者N2氣氛和600-950℃溫度的反應(yīng)室或者電爐內(nèi)進(jìn)行熱處理。通過這種熱 處理，非晶TaON膜43一邊轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶TaON膜43a，一邊完全釋放出非晶 TaON膜43內(nèi)殘留的碳化合物這樣的雜質(zhì)。之后，在結(jié)晶化的TaON膜43a 上形成導(dǎo)電性阻擋層44。上部電極45由摻雜的多晶硅膜形成，形成在導(dǎo)電 性阻擋層44上。
(實(shí)施例2)
本實(shí)施例除了Ta化學(xué)蒸汽、O2氣體和NH3氣體的噴射方法之外，其余 與實(shí)施例1相同。
如圖4所示，在兩側(cè)壁設(shè)置了對(duì)置噴射器的LPCVD反應(yīng)室200內(nèi)形成 本實(shí)施例的TaON膜。這里，一側(cè)的噴射器202噴射Ta化學(xué)蒸汽和O2氣體， 對(duì)置的另一側(cè)的噴射器204噴射NH3氣體。這樣，由于噴射器202、204對(duì) 置地設(shè)置，Ta化學(xué)蒸汽和O2氣體與NH3氣體在晶片表面相互對(duì)流。由此， 可以進(jìn)一步抑制汽相反應(yīng)，促進(jìn)晶片表面反應(yīng)。這里，附圖無(wú)說明的標(biāo)記205 是石英管(qurtz?tube)，207是裝載于石英管205內(nèi)的晶片，209是加熱石英管 205的加熱器。
(實(shí)施例3)
本實(shí)施例除了Ta化學(xué)蒸汽、O2氣體和NH3氣體的噴射方法之外，其余 與實(shí)施例1相同。
如圖5所示，在兩側(cè)下端設(shè)置了一對(duì)噴射器302、304的LPCVD反應(yīng)室 300內(nèi)形成本實(shí)施例的TaON膜。其中一個(gè)噴射器302向反應(yīng)室內(nèi)拋物線狀 地噴射Ta化學(xué)蒸汽和O2氣體，另一個(gè)噴射器304拋物線狀地噴射NH3氣體。 這樣的LPCVD反應(yīng)室300形成為圓頂狀，以便注入氣體呈拋物線狀地噴射。 這樣，由于噴射器設(shè)置在一側(cè)下端，所以LPCVD反應(yīng)室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。附圖無(wú) 說明的標(biāo)記307是裝載于LPCVD反應(yīng)室300內(nèi)的晶片，307是加熱反應(yīng)室 300的加熱區(qū)。這里，噴射器302、304即使并列設(shè)置在同一側(cè)也可以獲得同 樣的效果。
正如以上詳細(xì)說明那樣，通過在上部設(shè)置有噴射頭的LPCVD反應(yīng)室內(nèi) 形成TaON膜，使形成TaON膜的反應(yīng)氣體通過噴射頭的氣孔噴射，改善了 TaON膜的均勻性。
另外，通過在兩側(cè)壁具有相互對(duì)置的噴射器的LPCVFD反應(yīng)室內(nèi)形成 TaON膜，使反應(yīng)氣體對(duì)流，抑制汽相反應(yīng)，并且促進(jìn)晶片表面反應(yīng)。
再有，通過在兩側(cè)具有一對(duì)噴射器的LPCVD反應(yīng)室內(nèi)形成TaON膜， 使反應(yīng)氣體通過噴射器，向反應(yīng)室內(nèi)呈拋物線地噴射。由此，可使LPCVD 反應(yīng)室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，降低制造費(fèi)用。
而且，TaON膜具有20-30程度的高介電常數(shù)，同時(shí)還具有Ta-O-N的穩(wěn) 定鍵結(jié)構(gòu)。因此，與NO膜相比介電特性優(yōu)秀，具有比氧化鉭膜穩(wěn)定的化學(xué) 計(jì)量比。從而，也可以抗外加電沖擊，絕緣擊穿電壓高，漏電流非常低。
而且，由于TaON膜內(nèi)沒有氧化鉭膜那樣的代位式Ta原子，可以省略 其他氧化工序。而且，由于TaON膜的氧化反應(yīng)性非常低，所以電容器的下 部電極和上部電極基本沒有氧化反應(yīng)。因此，等效電介質(zhì)膜厚度可以控制到 不足30A的薄的程度。
而且，蒸鍍TaON膜后，由于通過結(jié)晶化工序可以完全除去膜內(nèi)殘留的 碳化合物，所以改善了介電常數(shù)，漏電流也大為降低。
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