| 主权项 |
1.一种金属氧化物介电膜之气相成长方法,其为使用对基板上之有机金属材料气体之金属氧化物介电膜之气相成长方法,其特征为:加热配置于真空容器内之基板,同时将有机金属材料气体及氧化气体,自另外之导入口导入真空容器内,于真空容器内之全压为110-2Torr以下之条件下成膜。2.如申请专利范围第1项之金属氧化物介电膜之气相成长方法,其中,该成膜时之基板温度为450℃以下。3.如申请专利范围第1或2项之金属氧化物介电膜之气相成长方法,其中,该真空容器内之全压为110-4Torr以上110-2Torr以下。4.如申请专利范围第1或2项之金属氧化物介电膜之气相成长方法,其中,该氧化气体包含二氧化氮气体。5.如申请专利范围第1或2项之金属氧化物介电膜之气相成长方法,其中,控制该有机金属材料气体及/或该氧化气体之气体供应条件,于具有使该金属氧化物介电膜成为预定组成及结晶构造之自行控制性之气体供应条件下成膜。6.如申请专利范围第5项之金属氧化物介电膜之气相成长方法,其中,不使用载气,直接控制该有机金属材料气体及氧化气体之流量,而导入该真空容器内。7.如申请专利范围第1项之金属氧化物介电膜之气相成长方法,其中,该金属氧化物介电膜为PZT膜或BST膜。8.如申请专利范围第1项之金属氧化物介电膜之气相成长方法,其中,该基板系由使用至少含Pt、Ir、Ru、IrO2.RuO2.TiN、WN之任一金属或金属氧化物之电容电极所形成,于此基板上气相成长金属氧化物介电膜。9.如申请专利范围第1项之金属氧化物介电膜之气相成长方法,其中,该基板形成A1配线,于此基板上气相成长金属氧化物介电膜。10.如申请专利范围第1项之金属氧化物介电膜之气相成长方法,其中,该真空容器之内壁温度为:使有机金属材料气体具有充分蒸气压之温度以上,并为有机金属材料气体分解之温度以下。11.一种半导体装置之制造方法,包含:于半导体基板上,形成MOS型电晶体之制程;于此电晶体上,形成第一层间绝缘膜之制程;于此第一层间绝缘膜,开一达该MOS型电晶体之扩散层之接点,以埋入金属插塞,藉以电性导通之制程;于具有此金属插塞之第一层间绝缘膜全面,形成电容下部电极层之制程;于此电容下部电极层全面,使用有机金属材料气体及氧化气体,于全压为110-4Torr以上110-2Torr以下之压力,且使该半导体基板温度保持为450℃以下,形成金属氧化物介电膜之制程;于此金属氧化物介电膜全面,形成电容上部电极层之制程;及对该电容下部电极层、该金属氧化物介电膜及该电容上部电极层,进行图案化,得到三层叠设构造之电容之制程。12.一种半导体装置之制造方法,包含:于半导体基板上,形成MOS型电晶体之制程;于此电晶体上,形成第一层间绝缘膜之制程;于此第一层间绝缘膜,开一达该MOS型电晶体之扩散层之接点,以埋入金属插塞,藉以电性导通之制程;于具有此金属插塞之第一层间绝缘膜全面,形成电容下部电极层之制程;对该电容下部电极层进行图案化,于金属插塞上形成电容下部电极之制程;于此图案化之电容下部电极及第一层间绝缘膜上全面,使用有机金属材料气体及氧化气体,于全压为110-4Torr以上110-2Torr以下之压力,且使该半导体基板温度保持为450℃以下,形成金属氧化物介电膜之制程;于此金属氧化物介电膜全面,形成电容上部电极层之制程;及对此电容上部电极层进行图案化,而得到电容下部电极层、金属氧化物介电膜及电容上部电极三层叠设构造之电容之制程。13.一种半导体装置之制造方法,包含:于半导体基板上,形成MOS型电晶体之制程;于此电晶体上,形成第一层间绝缘膜之制程;于此第一层间绝缘膜,开一达该MOS型电晶体之扩散层之接点,以埋入金属插塞,藉以电性导通之制程;于此第一层间绝缘膜上,形成与金属插塞电性导通之铝配线之制程;于此铝配线上,形成第二层间绝缘膜之制程;于此第二层间绝缘膜,开一达该铝配线之接点,以埋入金属插塞,藉以电性导通之制程;于含此金属插塞之第二层间绝缘膜全面,形成电容下部电极层之制程;于此电容下部电极层全面,使用有机金属材料气体及氧化气体,于全压为110-4Torr以上110-2Torr以下之压力,且使该半导体基板温度保持为450℃以下,形成金属氧化物介电膜之制程;于此金属氧化物介电膜全面,形成电容上部电极层之制程;及对该电容下部电极层、该金属氧化物介电膜及该电容上部电极层,进行图案化,得到三层叠设构造之电容之制程。14.如申请专利范围第13项之半导体装置之制造方法,其中,至少重复1次下列制程;于形成电容下部电极层前,形成与最后形成之金属插塞电性导通之铝配线之制程;于此铝配线上,形成第二层间绝缘膜之制程;于此第一层间绝缘膜,开一达该铝配线接点,以埋入金属插塞,藉以电性导通之制程;将形成该电容下层之铝配线多层化。15.一种金属氧化物介电膜之气相成长方法,其为具有对导电性材料上使用有机金属材料气体之以ABO3表示之钙钛矿型结晶构造之金属氧化物介电膜的气相成长方法,其特征为:于第一成膜条件下,使用成为金属氧化物介电体原料之有机金属材料气体之全部,于该导电性材料上,进行钙钛矿型结晶构造之初期层形成;于第二成膜条件下,在此初期核上,更进行钙钛矿型结晶构造之膜成长。16.一种金属氧化物介电膜之气相成长方法,其为具有对导电性材料上使用有机金属材料气体之以ABO3表示之钙钛矿型结晶构造之金属氧化物介电膜的气相成长方法,其特征为:于第一成膜条件下,使用成为金属氧化物介电体原料之有机金属材料气体之全部,于该导电性材料上,进行钙钛矿型结晶构造之初期层形成;于第二成膜条件下,在此初期核上,更进行钙钛矿型结晶构造之膜成长。17.一种金属氧化物介电膜之气相成长方法,其为具有对导电性材料上使用有机金属材料气体之以ABO3表示之钙钛矿型结晶构造之金属氧化物介电膜的气相成长方法,其特征为:于第一成膜条件下,仅使用成为金属氧化物介电体原料之有机金属材料气体之一部分,于该导电性材料上,进行钙钛矿型结晶构造之初期核形成;于第二成膜条件下,于此初期核上,更进行钙钛矿型结晶构造之膜成长。18.如申请专利范围第15至17项中任一项之金属氧化物介电膜之气相成长方法,其中,该第二成膜条件采自行控制性佳之原料气体供应条件来成膜,而于第一成膜条件下,较第二成膜条件更多量地供应该A元素原料。19.如申请专利范围第15至17项中任一项之金属氧化物介电膜之气相成长方法,其中,该B元素同时含有Zr及Ti时,则与该第二成膜条件相较,于该第一成膜条件中,以减少Zr之供应量使其较Ti为少之条件下成膜。20.如申请专利范围第17项之金属氧化物介电膜之气相成长方法,其中,该B元素同时含有Zr及其他元素时,于第一成膜条件下,以不供应Zr原料气体之条件成膜。21.如申请专利范围第15至17项之金属氧化物介电膜之气相成长方法,其中,藉由控制第一成膜条件下之初期核形成时间,而可一边控制结晶粒径,一边成膜。22.如申请专利范围第15至17项中任一项之金属氧化物介电膜之气相成长方法,其中,使成膜时之含有有机金属材料气体之原料气体之全压,保持为110-2Torr以下之压力而成膜。23.如申请专利范围第22项之金属氧化物介电膜之气相成长方法,其中,该成膜时之成膜温度以450℃以下。24.如申请专利范围第15至17项中任一项之金属氧化物介电膜之气相成长方法,其中,该金属氧化物介电膜为PZT膜或BST膜。25.如申请专利范围第15至17项中任一项之金属氧化物介电膜之气相成长方法,其中,该导电性材料系为至少含有Pt、Ir、Ru、IrO2.RuO2.TiN、WN中之任一金属或金属氧化物之电容电极。26.如申请专利范围第15至17项中任一项之金属氧化物介电膜之气相成长方法,其中,该导电性材料系为Pt/TiN/Ti之3层构造。27.如申请专利范围第15至17项中任一项之金属氧化物介电膜之气相成长方法,其中,该导电性材料系为Pt/TiN/Ti/W之4层构造。28.一种半导体装置之制造方法,包含:于半导体基板上,形成MOS型电晶体之制程;于此电晶体上,形成第一层间绝缘膜之制程;于此第一层间绝缘膜,开一达该MOS型电晶体之扩散层之接点,并埋入金属插塞,藉以电性导通之制程;于具有此金属插塞之第一层间绝缘膜全面,形成电容下部电极层之制程;于此电容下部电极层全面,使用有机金属材料气体,以第一成膜条件,形成具有钙钛矿型结晶构造之金属氧化物介电膜之初期核或初期层,以第二成膜条件,于此初期核或初期层上,更形成具有钙钛矿型结晶构造之金属氧化物介电膜之制程;于此金属氧化物介电膜全面,形成电容上部电极层之制程;及对该电容下部电极层、该金属氧化物介电膜及该电容上部电极,进行图案化,而得到三层叠设构造电容之制程。29.一种半导体装置之制程方法,包含:于半导体基板上,形成MOS型电晶体之制程;于此电晶体上,形成第一层间绝缘膜之制程;于此第一层间绝缘膜,开一达该MOS型电晶体之扩散层之接点,埋入金属插塞,藉以电性导通之制程;于具有此金属插塞之第一层间绝缘膜全面,形成电容下部电极层之制程;对该电容下部电极层进行图案化,而于金属插塞上,形成电容下部电极之制程;于此图案化之电容下部电极及第一层间绝缘膜上全面,使用有机金属材料气体,以第一成膜条件,形成具有钙钛矿型结晶构造之金属氧化物介电膜之初期核或初期层,而以第二成膜条件,于此初期核或初期层上,更形成具有钙钛矿型结晶构造之金属氧化物介电膜之制程;于此金属氧化物介电膜全面,形成电容上部电极层之制程;及对该电容上部电极层进行图案化而得到电容下部电极、金属氧化物介电膜及该电容上部电极之三层叠设构造电容之制程。30.一种半导体装置之制造方法,包含:于半导体基板上,形成MOS型电晶体之制程;于此电晶体上,形成第一层间绝缘膜之制程;于此第一层间绝缘膜,开一达该MOS型电晶体之扩散层之接点,并埋入金属插塞,藉以电性导通之制程;于此第一层间绝缘膜上,形成与金属插塞电性导通之铝配线之制程;于此铝配线上,形成第二层间绝缘膜之制程;于此第二层间绝缘膜,开一达该铝配线之接点,以埋入金属插塞,藉以电性导通之制程;于含此金属插塞之第二层间绝缘膜全面,形成电容下部电极层之制程;于此电容下部电极层全面,使用有机金属材料气体,以第一成膜条件,形成具有钙钛矿型结晶构造之金属氧化物介电膜之初期核或初期层,而以第二成膜条件,于此初期核或初期层上,更形成具有钙钛矿型结晶构造之金属氧化物介电膜之制程;于此金属氧化物介电膜全面,形成电容上部电极层之制程;及对该电容下部电极层、该金属氧化物介电膜及该电容上部电极,进行图案化,而得到三层叠设构造电容之制程。31.如申请专利范围第30项之半导体装置之制造方法,其中,至少重复1次下列制程:于形成电容下部电极层前,形成与最后形成之金属插塞电性导通之铝配线之制程;于此铝配线上,形成第二层间绝缘膜之制程;于此第一层间绝缘膜,开一达该铝配线接点,以埋入金属插塞,藉以电性导通之制程;将形成该电容下层之铝配线多层化。32.一种金属氧化物介电材料之气相成长装置,用于以有机金属材料气体及氧化气体做为原料气体,于真空容器中使接触,而于基板上气相成长金属氧化物介电体时所使用之气相成长装置,其特征为:将与该原料气体接触且为原料气体分解温度以上之装置构件中之至少与原料气体接触之面,由所成长之金属氧化物介电材料相同或相异金属氧化物介电材料(以下,称为高温部覆盖介电材料)所形成。33.如申请专利范围第32项之气相成长装置,其中,该高温部覆盖介电材料系为由SrTiO3.BaTiO3.PbTiO3.Pb(Zr,Ti)O3.(Ba,Sr)TiO3.(Pb,La)(Zr,Ti)O3.(Pb,Nb)(Zr,Ti)O3及SrBi2Ta2O9所成之群中所选出之材料。34.如申请专利范围第32项之气相成长装置,其中,该与原料气体接触且为原料气体分解温度以上之装置构件,为用于支撑晶圆之基座。35.一种金属氧化物介电材料之气相成长装置,用于以有机金属材料气体及氧化气体做为原料气体,于真空容器中使接触,而于基板上气相成长金属氧化物介电体时所使用之气相成长装置,其特征为:将与该原料气体接触且为原料气体分解温度以上之装置构件中之至少与原料气体接触之面,由氧化铝所形成。36.如申请专利范围第35项之气相成长装置,其中,该原料气体接触且为原料气体分解温度以上之装置构件,系为进行金属氧化物介电体之气相成长之真空容器内壁。37.如申请专利范围第35项之气相成长装置,其中,该原料气体接触且为原料气体分解温度以上之装置构件,系为配设于进行金属氧化物介电体之气相成长之真空容器内壁之衬垫。38.如申请专利范围第32至37项中之任一项之气相成长装置,其中,该气相成长装置具有加热真空容器壁之壁加热手段,并设定为使将有机金属材料气体具有充分蒸气压之温度以上,且为有机金属材料气体之分解温度以下。39.如申请专利范围第32至37项中之任一项之气相成长装置,其中,该气相成长装置具有各自独立之配管,以做为对该真空容器导入各原料气体之配管。40.如申请专利范围第32至37项中之任一项之气相成长装置,其中,该真空容器与设有用以加热基板之加热器之加热器室分隔设置,并具有用以分别独立排气之泵。41.如申请专利范围第40项之气相成长装置,其中,该真空容器与该加热器室系藉由使用以通过更换基板之销之孔而连通,于基板置于基座之状态下,藉由基板塞住孔,而使该真空容器与该加热器室分隔。42.如申请专利范围第32至37项中之任一项之气相成长装置,其中,进行自该真空容器之排气之排气线,系为具备与泵相连接之主排气线,及于该真空容器与泵间备有水冷却瓣之次排气线。43.如申请专利范围第32至37项中之任一项之气相成长装置,其中,该真空容器系由铝所形成。44.一种气相成长装置,用于以有机金属材料气体及氧化气体做为原料气体,于真空容器中接触,于基板上气相成长金属氧化物介电体时之气相成长装置,其特征为备有:阀,设于该真空容器及取放基板之更换室间,于取放基板时可打开;可动遮蔽板,于此阀之真空容器侧,可防止原料气体附着于此阀上。45.如申请专利范围第44项之气相成长装置,其中,该可动遮蔽板系设定为使有机金属材料气体具有充分蒸气压之温度以上,且为有机金属材料气体之分解温度以下。46.如申请专利范围第32至37项中之任一项之气相成长装置,其中,该气相成长装置系用于形成半导体装置之电容膜。图式简单说明:第一图:本发明所用之薄膜气相成长装置之真空容器之剖面概略图。第二图:使用习知例之载气时之反应气体供应方法之概略图。第三图:使用溶胶凝胶法,于Pt上形成PZT膜时之膜厚,与自发极化2Pr之关系图。第四图(a)-第四图(d):对电极上成长钙钛矿型结晶构造之金属氧化物介电膜时之薄膜成长样式模式图。第五图:改变Pb原料流量时,膜中(Ti+Zr)/Pb组成比之变化图表。第六图:本发明所使用之薄膜气相成长装置之概略图。第七图:本发明所使用之薄膜气相成长装置之原料供应系统之概略图。第八图:将成膜条件(以第一成膜条件及第二成膜条件为成膜条件)设为一定,改变成膜温度时之X线绕射光谱。第九图:改变成膜温度时,藉由X线绕射光谱所求得之PZT多结晶中,对基板之垂直方向之结晶轴为(100)之结晶粒比率之变化图。第十图:不改变各有机金属材料气体分压比,而改变全压时之X线绕射光谱中所示之PZT(100)尖峰高度之变化图。第十一图:基板温度设为400℃,不改变各有机金属材料气体流量及排气速度,于真空容器内导入氩,改变氩之导入量时之X线绕射光谱中所示之PZT(100)尖峰高度之变化图。第十二图:使用本发明之气相成长方法形成PZT膜时,表示自发极化之膜厚相依性之图表。第十三图:基板温度设为400℃,于相同条件下形成PZT膜时之X线绕射光谱中,比较以O2及NO2为氧化剂之图表。第十四图:将Pb、Zr、Ti有机金属材料气体之流量设为一定,改变NO2流量时之Zr/Pb、Ti/Pb组成比之变化图。第十五图:成膜时压力与成膜速度之关系图。第十六图:不改变各有机金属材料气体之分压比,改变全压时之6寸晶圆之膜厚面内分布图。第十七图:改变真空容器内壁温度时之膜厚面内分布变化图。第十八图:改变Ti原料流量时,膜中之Ti/Zr组成比之变化图。第十九图a-第十九图d改变Ti原料流量时,PZT之X线绕射光谱之变化图。第二十图a-第二十图d改变Ti原料流量时,PZT之滞后特性之变化图。第二十一图:于具有高度500nm、宽度500nm阶梯之电极上,改变全压形成PZT膜时,上面膜厚及侧面膜厚比之变化图。第二十二图:不改变各有机金属材料气体之分压比,改变全压时,连续成膜1000片时,于6寸晶圆内中之微尘总数图。第二十三图:改变真空容器内壁温度,连续成膜1000片时,于6寸晶圆内中之微尘总数图。第二十四图:于一种成膜条件下,进行PZT成膜时之X线绕射光谱。第二十五图:使用最佳化之第一成膜条件与最佳化之第二成膜条件,进行PZT成膜时之X线绕射光谱。第二十六图:以第一成膜条件及第二成膜条件将成膜条件设为一定,仅改变成膜温度时之Ti/Pb、Zr/Pb组成比之图表。第二十七图:使用本发明之气相成长方法形成PZT膜时,表示自发极化之转向次数相依性之图表。第二十八图:第一成膜条件中,初期核形成时间与PZT粒径之关系图。第二十九图A-第二十九图D:本发明之一实施型态之记忆体单元之制程之模式图。本图中,特别表示对电容上部电极层、电容下部电极层及金属氧化物介电膜三层同时进行分隔之制程。第三十图A-第三十图D:本发明之一实施型态之记忆体单元之制程之模式图。本图中,特别表示以不同制程,进行电容上部电极层及电容下部电极层之分隔,使金属氧化物介电膜成层状地残留于记忆体单元中时之制程。第三十一图A-第三十一图B:本发明之一实施型态之记忆体单元之制程之模式图。本图中,特别是表示半导体装置具有含铝多层配线之构造之记忆体单元之前半制程之示意图。第三十二图C-第三十二图D:本发明之一实施型态之记忆体单元之制程之模式图。本图中,特别是表示半导体装置具有含铝多层配线之构造之记忆体单元之后半制程之示意图。第三十三图:本发明之气相成长装置之真空容器之一例之剖面概略图。第三十四图:本发明所使用之2重闸阀之概略图。第三十五图:使用石英基座及于石英基座表面烧结100微米之STO所形成之基座,于6寸晶圆上形成PZT膜时,其连续成膜晶圆片数与晶圆内微尘总数之关系图。第三十六图:真空容器内壁之材质为氧化铝与为不锈钢时,于6寸晶圆上形成PZT膜时,其连续成膜晶圆片数与晶圆内微尘总数之关系图。 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