(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に酸化物誘電体膜を形成する工程と、
前記半導体基板に酸化性ガスを導入する工程と、
前記酸化性ガス中に金属又は金属窒化物を成長する第１の反応ガスと第２の反応ガスを導入する工程と、
ついで、前記酸化性ガスを減少させ、前記第１の反応ガス及び前記第２の反応ガスにより、前記酸化物誘電体膜上に前記金属又は前記金属窒化物を含む導電膜を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記酸化物誘電体膜を形成した後であって、前記酸化性ガスを導入する前に、前記酸化物誘電体膜を酸素を含む加熱雰囲気中または酸素を含むプラズマ雰囲気中に曝す工程をさらに有することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記酸化物誘電体膜を酸素を含む加熱雰囲気中又は酸素を含むプラズマ雰囲気中に曝す工程は、第１のチャンバ内で行われ、
前記酸化性ガスを導入する工程は、前記第１のチャンバとは異なる第２のチャンバ内で行われることを特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
半導体基板上に酸化物誘電体膜を形成する工程と、
前記酸化物誘電体膜の表面を酸化性ガスを含む減圧雰囲気に曝す工程と、
金属又は窒化金属よりなる導電膜を成長するための第一の反応ガスと第二の反応ガスを前記減圧雰囲気に供給することにより、前記酸化物誘電体膜上に前記第一の反応ガスと前記第二の反応ガスと前記酸化性ガスとの反応によって酸素含有金属層又は酸素含有金属窒化層を形成する工程と、
前記第一の反応ガスと前記第二の反応ガスを反応させて、前記酸化物誘電体膜上に前記酸素含有金属層又は前記酸素含有金属窒化層を挟んで電極となる前記導電膜を形成する工程と、
前記導電膜の形成の途中で前記酸化性ガスの供給を停止する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
半導体基板上に酸化物誘電体膜を形成する工程と、
前記酸化物誘電体膜の表面を酸化性ガスを含む減圧雰囲気に曝す工程と、
金属又は窒化金属よりなる導電膜を成長するための第一の反応ガスと第二の反応ガスを前記減圧雰囲気に供給することにより、前記酸化物誘電体膜上に前記第一の反応ガスと前記第二の反応ガスと前記酸化性ガスとの反応によって酸素を含む導電膜を形成する工程と、
前記導電膜の形成の途中で前記酸化性ガスの流量を低減する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記酸化性ガスは、前記第一の反応ガスと前記第二の反応ガスの供給停止と同時又はその後に停止されることを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記誘電体膜は、酸化物誘電体からなることを特徴とする請求項４又は請求項５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記半導体基板と前記酸化物誘電体膜の間に金属、導電性金属酸化物又は金属窒化物よりなる下部電極を形成する工程を有することを特徴とする請求項４又は請求項５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記下部電極は、タングステン、ルテニウム、酸化ルテニウム、酸化イリジウム、窒化チタン、窒化タングステン、モリブデン、窒化モリブデン、タンタル、窒化タンタルのいずれかより形成されることを特徴とする請求項８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記酸化物誘電体膜を形成する前に、前記半導体基板と前記酸化物誘電体膜の間に不純物を含む半導体層を形成する工程を有することを特徴とする請求項４又は請求項５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記酸化物誘電体膜は、元素周期律表の３Ａ族、４Ａ族又は５Ａ族の酸化物の成長か、チタン酸ジルコン酸鉛、ストロンチウムチタン酸素、チタン酸バリウムストロンチウム又はタンタル酸ストロンチウムビスマスのいずれかの成長によって形成されることを特徴とする請求項４又は請求項５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記酸化性ガスは、Ｏ2、Ｈ2Ｏ、Ｈ2Ｏ2、Ｏ3、ＣＯ、ＣＯ2、ＮＯ2、Ｎ2Ｏ、ＮＯであることを特徴とする請求項４又は請求項５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記減圧雰囲気中の前記酸化性ガスは、ヘリウム、アルゴン、窒素の少なくとも１つによって希釈されることを特徴とする請求項４又は請求項５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記酸化物誘電体膜を減圧雰囲気で前記酸化性ガスに曝す工程は、上部電極となる前記導電膜を形成すると同じ反応室内で行われることを特徴とする請求項４又は請求項５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記導電膜を形成するための第一の反応ガスは、還元性元素を含むことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記第一の反応ガスは、アンモニアガスを含むことを特徴とする請求項１５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記第二の反応ガスは、ＴｉＣｌ4、ＴｉＩ4、ＴｉＢｒ4のいずれかであることを特徴とする請求項４又は請求項５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記導電膜は、窒化チタン膜、酸化窒化チタン膜又は酸化窒化チタン・窒化チタンの二層構造膜であることを特徴とする請求項４又は請求項５記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、より詳しくは、誘電体膜上に金属膜を成長する工程を含む半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
誘電体膜の成膜技術としては、大きく分けて物理的方法と化学的方法がある。物理的方法としては真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法があり、化学的方法としてはＣＶＤ法、ゾルゲル法、液相エピタキシャル法、容射法、微粒子焼結法、融体超急冷法がある。
【０００３】
また、配線となる金属膜又は金属窒化物を誘電体膜上に形成する技術としては物理的方法と化学的方法とがある。
物理的方法の代表的なものとしてスパッタ法がある。スパッタ法は、成膜すべき薄膜の構成材料からなるターゲットに、グロー放電中でイオン化したガスを衝突させ、これによりターゲットから叩き出された粒子を基板に堆積する方法である。
【０００４】
化学的方法の代表的なものとしてＣＶＤ法がある。ＣＶＤ法は、成膜すべき薄膜を構成する元素の化合物のうちでガスになるものを反応炉の中に導入し、又はプラズマエネルギー等を用いて、化学反応によって基板表面に膜を成長させる方法であり、基板表面で平衡状態で成膜されるためによりよい結晶膜が得られる。しかし、近年の半導体デバイスにおいては、高集積化、三次元キャパシタの採用に伴いカバレッジの良好な成膜方法が要求されているので、金属膜又は金属窒化膜を形成するためにＣＶＤ法が一般化している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
キャパシタの誘電体膜として酸化物をＣＶＤ法により成長する場合には、酸化物誘電体膜を良質に保持するために、誘電体膜の電流リークの原因となる酸素欠損を防止する必要がある。これに対し、誘電体膜の酸素を補うために、誘電体膜を熱酸化したり酸素プラズマに曝す方法がある。
【０００６】
しかし、ＣＶＤにより金属膜や金属窒化膜を形成する際には、誘電体膜は還元雰囲気に曝される。
本発明者等は、還元ガスを用いてキャパシタの上部電極を形成する際にごく僅かの酸素を反応ガスに混合し、これにより誘電体膜に酸素を供給するとともに、窒化チタンよりなる上部電極の抵抗の増大を防止することを、特開平９−２１３６５９号公報において提案している。そして、その酸素ガスの好ましい流量を、５ｓｃｃｍ以下または総ガスの１％未満の量としている。その酸素ガスは上部電極の形成の最中のみならず、上部電極の形成前後にも反応室に導入している。
【０００７】
しかし、その程度の流量の酸素ガスでは、還元ガスを用いて上部電極を形成する際の酸素欠損による酸化物誘電体膜のリーク電流の低減や、誘電体膜の膜質の改善が十分に図れず、さらなる改良が必要となっている。
本発明の目的は、キャパシタに用いる酸化物誘電体膜の酸素欠損を防止し、併せてキャパシタの上部電極の抵抗を低減することができる工程を有する半導体装置の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）上記した課題は、図３、図４、図２０に例示するように、半導体基板上に酸化物誘電体膜を形成する工程と、前記半導体基板に酸化性ガスを導入する工程と、前記酸化性ガス中に金属又は金属窒化物を成長する第１の反応ガスと第２の反応ガスを導入する工程と、ついで、前記酸化性ガスを減少させ、前記第１の反応ガス及び前記第２の反応ガスにより、前記酸化物誘電体膜上に前記金属又は前記金属窒化物を含む導電膜を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法によって解決する。
【０００９】
その半導体装置の製造方法において、前記酸化物誘電体膜を形成した後であって、前記酸化性ガスを導入する前に、前記酸化物誘電体膜を酸素を含む加熱雰囲気中または酸素を含むプラズマ雰囲気中に曝す工程をさらに有することを特徴とする。
その半導体装置の製造方法において、前記酸化物誘電体膜を酸素を含む加熱雰囲気中又は酸素を含むプラズマ雰囲気中に曝す工程は、第１のチャンバ内で行われ、前記酸化性ガスを導入する工程は、前記第１のチャンバとは異なる第２のチャンバ内で行われることを特徴とする。
（２）上記した課題は、図３に例示するように、半導体基板上に酸化物誘電体膜を形成する工程と、前記酸化物誘電体膜の表面を酸化性ガスを含む減圧雰囲気に曝す工程と、金属又は窒化金属よりなる導電膜を成長するための第一の反応ガスと第二の反応ガスを前記減圧雰囲気に供給することにより、前記酸化物誘電体膜上に前記第一の反応ガスと前記第二の反応ガスと前記酸化性ガスとの反応によって酸素含有金属層又は酸素含有金属窒化層を形成する工程と、前記第一の反応ガスと前記第二の反応ガスを反応させて、前記酸化物誘電体膜上に前記酸素含有金属層又は前記酸素含有金属窒化層を挟んで電極となる前記導電膜を形成する工程と、前記導電膜の形成の途中で前記酸化性ガスの供給を停止する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法によって解決する。
（３）上記した課題は、図４に例示するように、半導体基板上に酸化物誘電体膜を形成する工程と、前記酸化物誘電体膜の表面を酸化性ガスを含む減圧雰囲気に曝す工程と、金属又は窒化金属よりなる導電膜を成長するための第一の反応ガスと第二の反応ガスを前記減圧雰囲気に供給することにより、前記酸化物誘電体膜上に前記第一の反応ガスと前記第二の反応ガスと前記酸化性ガスとの反応によって酸素を含む導電膜を形成する工程と、前記導電膜の形成の途中で前記酸化性ガスの流量を低減することを特徴とする半導体装置の製造方法によって解決する。この場合、前記酸化性ガスを、前記第一の反応ガスと前記第二の反応ガスの供給停止と同時又はその後に停止してもよい。
（４）上記した（２）又は（３）の半導体装置の製造方法において、さらに以下のような特徴を有する。
【００１０】
前記誘電体膜は、酸化物誘電体からなることを特徴とする。
または、前記半導体基板と前記酸化物誘電体膜の間に金属、導電性金属酸化物又は金属窒化物よりなる下部電極を形成する工程を有することを特徴とする。下部電極は、タングステン、ルテニウム、酸化ルテニウム、酸化イリジウム、窒化チタン、窒化タングステン、モリブデン、窒化モリブデン、タンタル、窒化タンタルのいずれかより形成される。
【００１１】
または、前記酸化物誘電体膜を形成する前に、前記半導体基板と前記酸化物誘電体膜の間に不純物を含む半導体層を形成する工程を有することを特徴とする。
または、前記酸化物誘電体膜は、元素周期律表の３Ａ族、４Ａ族又は５Ａ族の酸化物の成長か、チタン酸ジルコン酸鉛、ストロンチウムチタン酸素、チタン酸バリウムストロンチウム又はタンタル酸ストロンチウムビスマスのいずれかの成長によって形成されることを特徴とする。
【００１２】
または、前記酸化性ガスは、Ｏ2、Ｈ2Ｏ、Ｈ2Ｏ2、Ｏ3、ＣＯ、ＣＯ2、ＮＯ2、Ｎ2Ｏ、ＮＯであることを特徴とする。
【００１３】
または、前記減圧雰囲気中の前記酸化性ガスは、ヘリウム、アルゴン、窒素の少なくとも１つによって希釈されることを特徴とする。
または、前記酸化物誘電体膜を減圧雰囲気で前記酸化性ガスに曝す工程は、上部電極となる前記導電膜を形成すると同じ反応室内で行われることを特徴とする。
【００１４】
または、前記導電膜を形成するための第一の反応ガスは、還元性元素を構成要素として含むことを特徴とする。この場合、前記第一の反応ガスは、アンモニアガスを含むものを採用してもよい。
【００１５】
または、前記導電膜を形成するための第二の反応ガスとして、被還元性元素を用いてもよい。この場合、前記第二の反応ガスとして、ＴｉＣｌ4、ＴｉＩ4、ＴｉＢｒ4のいずれかを用いてもよい。
または、前記導電膜は、窒化チタン膜、酸化窒化チタン膜又は酸化窒化チタン・窒化チタンの二層構造膜であってもよい。
【００１６】
次に本発明の作用について説明する。
本発明は、酸化物誘電体膜の上に金属膜又は金属窒化物よりなる導電膜をＣＶＤ法により成長するキャパシタの形成工程を含んでいる。
酸化物誘電体膜の形成方法であるが、これにはTa(OC2H5)5等の有機金属を用いるＣＶＤが広く検討されている。このようなＣＶＤ法によれば、ソースから分解したカーボンや水素やCHXが不純物として酸化物誘電体膜中に混入してしまい、酸化物誘電体膜とその上の電極との密着性の低下など、酸化物誘電体膜に悪影響を与える。そこで、酸素欠損のみならず、それらの不純物を除去し、良質な酸化物誘電体膜を得ることが必要となる。
【００１７】
一方、酸化物誘電体膜上に形成する導電膜もＣＶＤ法で行われ、その多くは還元雰囲気で行われるために、下地の酸化物誘電体膜中の酸素を引き抜くおそれもあり、誘電率低下とリーク電流増大の原因になるし、結晶が劣化する原因にもなる。
本発明によれば、酸化物誘電体膜の上に金属又は酸素又は窒素を含む金属よりなる導電膜を形成する場合に、まず多量の酸素を酸化物誘電体膜上に供給し、その酸素が残っている状態で導電膜形成用の第一及び第二の反応ガスを導入し、導電膜を形成している途中で酸素量を低減したり、酸素を反応雰囲気から排除している。
【００１８】
これにより、酸化物誘電体膜上に金属又は金属窒化物からなる導電膜を形成する前に酸化物誘電体膜の酸素欠損を防止し、カーボン、水素、ＣＨのような不純物を酸化して酸化物誘電体膜から揮発させる。これにより酸化物誘電体膜の結晶性が改善し、リーク電流の低減が図れる。
また、導電膜の形成のための第一の反応ガスとして還元性ガスを使用する場合には、酸化性ガスが還元作用を抑制するので、酸化物誘電体膜の酸素欠損が未然に防止される。
【００１９】
さらに、導電膜の形成の初期には、第一の反応ガス、第二の反応ガス及び酸化ガスによって酸化物誘電体膜の表面に酸素含有金属又は酸素含有金属窒化物の層が薄く又は島状に形成される。その金属酸化物又は金属酸化窒化物の層は、酸化物誘電体膜中の酸素が導電膜に拡散することを阻止する。
金属酸化物又は金属酸化窒化物の層が酸化物誘電体膜上に形成された後には、酸化物誘電体膜への還元ガスの供給が酸素含有金属物又は酸素含有金属窒化物の層によって遮断されるので、その後の酸化性ガスの多量の供給は不要になる。
【００２０】
したがって、導電膜形成の初期に又は途中まで第一及び第二の反応ガスに酸化性ガスを混ぜることはきわめて重要である。
また、導電膜の成膜中に多量の酸素含有ガスを導入し続けると、導電膜の酸素含有量が増えてシート抵抗が大きくなるので、導電膜が上部電極としての機能が損なわれるおそれがある。そのため、導電膜形成の途中で酸素分圧を低くして、導電膜の抵抗を小さくすることが重要である。導電膜抵抗を低減するためには、導電膜形成の初期又は途中で反応チャンバ内の酸素分圧を１．５mTorr 又はそれ以下にすることが好ましい。
【００２１】
なお、導電膜の形成前から導電膜形成初期（途中）まで導入する酸素分圧は１０ mTorr以上が好ましく、或いは、導電膜形成時の６．６倍以上の酸素分圧にすることが好ましい。もしくは、酸化性ガスの分圧が還元性ガスの分圧の１倍以上であることが好ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
そこで、以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１(a) 〜図１(d) は、本発明の実施形態に係るＭＩＳ（metal insulator semiconductor)型のキャパシタの形成工程を示す断面図である。
まず、図１(a) に示すように、ｎ型のシリコン基板１の表面に、キャパシタ形成領域を囲むフィールド酸化膜２を形成する。このフィールド酸化膜２は、例えば窒化シリコンのマスクを使用する選択酸化法によって形成される。
【００２３】
続いて、全体に不純物がドープされた非晶質シリコン膜３をＣＶＤ法により５０nmの膜厚に形成する。非晶質シリコン膜３は、シラン系ガスを使用して成長し、また、不純物としては、シリコン基板１と同じ導電型のもの、即ち本実施形態では燐又は砒素を使用している。
非晶質シリコン膜３は、図１(a) に示したようにフォトリソグラフィー法によりパターニングされてキャパシタ形成領域およびその周辺に残される。
【００２４】
この後に、非晶質シリコン膜３の表面をアンモニア（NH3 ）雰囲気中に曝して、非晶質シリコン膜３の表面に薄い窒化シリコン層４を形成する。
続いて、図１(b) に示すように、ＣＶＤにより膜厚１０nmの酸化タンタル（Ta2O5)膜５を非晶質シリコン膜３とフィールド酸化膜２の表面の上に成長する。 Ta2O5膜５を成長する際に使用する反応ガスは例えばTa(OC2H5)5（ペンタエトキシタンタル）である。
【００２５】
次に、酸素雰囲気中で Ta2O5膜５を７００℃以上の温度に数秒間加熱することによって Ta2O5膜５の結晶性を改善する。この酸素加熱をＲＴＯ(rapid thermal oxidizing) という。このとき、非晶質シリコン膜３表面の酸化は窒化シリコン膜４によって防止されている。
なお、ＲＴＯ処理の代わりに酸素プラズマ処理を用いてもよい。
【００２６】
その後に、 Ta2O5膜５上に窒化チタン膜を形成するために、シリコン基板１を図２に示す減圧された反応チャンバ２１内に入れる。そして、Ta2O5 膜５の上に酸素ガスを供給した後に、図１(c) に示すように窒化チタン膜６をＣＶＤによって膜厚５０nmの厚さに形成する。この窒化チタン膜６の少なくとも成長の前に酸素がTa2O5 膜５に供給されているので、そのような窒化チタン膜６を以下に酸素プリフロー処理による窒化チタン膜ともいう。
【００２７】
続いて、減圧雰囲気からシリコン基板１を取り出した後に、窒化チタン膜６をフォトリソグラフィー法によってパターニングし、非晶質シリコン膜３の上方とこれに隣接するフィールド酸化膜２の上に残す。このパターニングに使用する反応ガスはCl2 （塩素）、BCl3（三塩化ホウ素）であり、これらのガスによれば窒化チタン膜６のパターニングが容易に行える。この反応ガスは、従来技術の欄で説明したTiN 膜のパターニングに用いられるガスである。
【００２８】
これにより、非晶質シリコン膜３を下側電極、Ta2O5 膜５を誘電体膜、酸素プリフロー処理による窒化チタン膜６を上側電極としたＭＩＳ型のキャパシタの基本構造が完成する。
さらに、プラズマＣＶＤ法によって、気化したＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を用いて、窒化チタン膜６を覆うSiO2膜７を形成する。続いて、図１(d) に示すようにSiO2膜７をフォトリソグラフィーによりパターニングしてフィールド酸化膜２上にある窒化チタン膜６の一部を露出させる開口部８を形成する。
【００２９】
その後に、SiO2膜７の上に配線９を形成する。その配線９の一部は、開口部８を貫通して窒化チタン膜６に接続される。その配線９は、下からTi、TiN 、AlCuの順に積層した三層構造となっている。
以上のような工程によってシリコン基板１上にキャパシタを形成する工程が終了する。
【００３０】
次に、上述した図１(c) に示す窒化チタン膜６を形成する方法を説明する。その成長は例えば図２に示すようなＣＶＤ装置を用いて行われ、例えば図３に示すような成長条件で行われる。
図２に示すＣＶＤ装置の反応チャンバ２１内には、基板載置台を兼ねた下部電極２２と、下部電極２２に間隔をおいて対向するガスシャワー２３が配置されている。ガスシャワー２３は、第１のガス拡散室２３ａと第２のガス拡散室２３ｂを有し、第１のガス拡散室２３ａの下面に形成された複数のガス放出孔と第２のガス拡散室２３ｂに形成された複数のガス放出孔はそれぞれガスシャワー２３の底部から別々に露出している。また、ガスシャワー２３は上部電極としての機能を有し、高周波電源ＲＦに電気的に接続されている。さらに、反応チャンバ２１の底部の排気口２４には開閉弁２５、ドラッグポンプ２６、ドライポンプ２７が接続され、これらによって反応チャンバ２１内を減圧するようになっている。
【００３１】
ガスシャワー２３の第１のガス拡散室２３ａには第１〜第３のガスボンベ３１〜３３に繋がる第１のガス管２８が接続され、また第２のガス拡散室２３ｂには第４、第５のガスボンベ３４，３５に繋がる第２のガス管２９が接続されている。
第１のガスボンベ３１には四塩化チタンガス（TiCl4 ）が詰められ、そのガス流量調整、供給開始、供給停止の動作は制御回路３０を介して第１のマスフローコントローラ４１によって制御される。第２のガスボンベ３２には酸素（O2）ガスが詰められ、そのガス流量調整、供給開始、供給停止の動作は制御回路３０を介して第２のマスフローコントローラ４２によって制御される。第３のガスボンベ３３にはヘリウム（He）ガスが詰められ、そのガス流量調整、供給開始、供給停止の供給動作は制御回路３０を介して第３のマスフローコントローラ４３によって制御される。
【００３２】
第４のガスボンベ３４にはＭＭＨ（モノメチルヒドラジン）ガスが詰められ、そのガス流量調整、供給開始、供給停止の動作は制御回路３０を介して第４のマスフローコントローラ４４により制御される。第５のガスボンベ３５にはアンモニア（NH3 ）ガスが詰められ、そのガス流量調整、供給開始、供給停止の動作は制御回路３０を介して第５のマスフローコントローラ４５により制御される。
【００３３】
そのようなＣＶＤ装置を用いて窒化チタン膜６を形成する場合には、制御回路３０によって第１〜第５のマスフローコントローラ４１〜４５を制御して例えば図３に示すようなフローになるように流量調整と供給開始、供給停止の各動作が行われる。その動作を以下に説明する。
まず、TaO5膜５が形成されたシリコン基板１をＣＶＤ装置の反応チャンバ２１内の下部電極２２上に置いた後に、開閉弁２５を開いてドラッグボンプ２６、ドライポンプ２７によって反応チャンバ２１内を減圧するとともに、下部電極２２の下のヒータＨの加熱によってシリコン基板１の温度を５００℃に設定する。
【００３４】
このような状態から、第２及び第３のマスフローコントローラ４２、４３を操作して、図３に示すように、反応チャンバ２１内に酸素（O2）ガス、ヘリウム（He）ガスをそれぞれ流量１００sccm、５０sccmで供給するとともに、減圧雰囲気中の圧力を１．０Torrに設定する。
このように反応チャンバ２１内に多量の酸素を添加することで反応チャンバ２１内を十分な酸素雰囲気にし、この後のアンモニア(NH3) ガスとモノメチルヒドラジン（ＭＭＨ）ガスの導入時におけるTa2O5 膜５の還元が防止される。また、減圧酸素雰囲気は、Ta2O5 膜５の成長時にTa2O5 膜５内に含有された炭素、水素のそれぞれを酸素と結合させて揮発性のＣＯx 、H2O などを生成させる。これにより、炭素、水素及びＣＨ基をTa2O5 膜５から取り除く。これによりTa2O5 膜５の結晶性が良くなりリーク電流が低減する効果もある。さらに、TiN 膜６に含まれる不純物、例えば塩素を酸素と置換する効果もある。
【００３５】
この場合、酸素ガスの流量を５sccmよりも十分に大きくしてTa2O5 膜５中に酸素が拡散できるようになされている。
酸素及びヘリウムの供給開始から３０秒経過した後に第４及び第５のマスフローコントローラ４４，４５を開いて、図３に示すように、NH3 ガスとＭＭＨガスをそれぞれ流量５００sccm、２sccmでチャンバ２１内に導入し、同時に減圧雰囲気の圧力を０．１５Torrにする。さらに、酸素供給開始から３５秒間経過した後に第１のマスフローコントローラ４１を開いて、図３に示すように、５sccmの流量でTiCl4 を反応チャンバ２１内に導入する。
【００３６】
なお、TiCl4 ガスの反応チャンバ２１への導入は、最初から２０sccmにしてもよい。
上述したTiCl4 ガスの導入の開始から５秒間経過した後にTiCl4 ガスの流量を１０sccmに増やし、さらにTiCl4 ガスの導入の開始から１０秒経過後にTiCl4 ガスの流量を２０sccmまで増やす。
【００３７】
このTiCl4 ガスの流量を２０sccmに増加すると同時、即ち、酸素導入開始から４５秒経過後に、第２のマスフローコントローラ４２を調整して酸素ガスのチャンバ２１への供給を停止する。これにより、Ta2O5 膜５の還元を防止するとともに、TiN 膜６との界面に酸素濃度の高いTiN が形成される。また、酸素供給停止後に成膜されたTiN 膜６には酸素が添加されていないために、TiN 膜６は低抵抗になる。
【００３８】
そのように、TiCl4 ガスを２０sccmに増加させた時点で窒化チタン（TiN ）膜６の成長が開始する。
さらに、窒化チタン膜６の成長を開始してから５５秒経過後に、窒化チタン膜６の成長を終えるために、第１、第３、第４及び第５のマスフローコントローラ４１、４３〜４５内の弁を閉じて、TiCl4 、He、NH3 、ＭＭＨのガスの供給を停止する。これにより、減圧雰囲気中の圧力が低下する。
【００３９】
以上のガスコントロール条件によって窒化チタン膜６を形成するが、この窒化チタン膜６は酸素プリフロー処理によって形成された窒化チタン膜であって、窒化チタン膜６の下層部には酸素が含まれる。よって、図１(c) に示すように、Ta2O5 膜５とTiN 膜６との界面にのみTiOx又はTiON膜６ａが形成される。
ところで、Ta2O5 膜５上に窒化チタンを成長する条件は図３に示すような条件に限るものではなく、例えば図４に示すように窒化チタン膜を成長する最中に微量な酸素を減圧雰囲気に導入してもよい。これによって成長する膜は、下層部から上層部まで酸素を含む酸化窒化チタン（TiON）膜である。
【００４０】
図４では、酸素ガス以外は図３に示したと同じガスフロー条件に設定している。即ち、図５(a) に示すように、Ta2O5 膜５が上に形成されたシリコン基板１を減圧された反応チャンバ２１内に置く。そして、減圧雰囲気中で基板温度を５００℃に設定した状態から、その減圧雰囲気にO2ガス、Heガスをそれぞれ流量１００sccm、５０sccmで供給するとともに、減圧雰囲気中の圧力を１．０Torrに設定する。
【００４１】
O2及びHeのガス供給開始から３０秒経過した後に、NH3 ガスとＭＭＨガスをそれぞれ流量５００sccm、２sccmで減圧雰囲気に導入し、同時に減圧雰囲気の圧力を０．１５Torrまで低下させる。
さらに、酸素供給開始から３５秒経過した後に、 TiCl4ガスを５sccmの流量で減圧雰囲気に導入を開始すると同時に酸素ガスの流量を５sccmに減らす。
【００４２】
TiCl4 ガスの導入の開始から５秒経過した後にTiCl4 ガスの流量を１０sccmに増やし、さらにTiCl4 ガスの導入の開始から１０秒経過後にTiCl4 ガス流量を２０sccmまで増やす。これにより、図５(b) に示すように、酸素含有窒化チタン膜１６が形成される。
酸素含有窒化チタン（TiON）膜１６の成長は、TiCl4 ガスを導入した時点から開始する。TiON膜１６の成長を開始してから５５秒経過後に、TiON膜１６の成長を終えるために、O2、TiCl4 、ＭＭＨ、NH3 、Heのそれぞれのガスの導入を停止する。これにより、減圧雰囲気中のガス圧力が低下する。酸素の流量が５sccm以下の場合には、図４の二点鎖線に示すように、TiON膜１６の形成後に停止させてもよい。
【００４３】
次に、酸素プリフロー処理による窒化チタン膜、酸素含有窒化チタン膜、窒化チタン膜の比抵抗と温度の関係を調べたところ図６、図７のような結果が得られた。図６、図７において、○のプロットは酸素を殆ど含まない窒化チタン膜の比抵抗を示し、△のプロットは図３に示した条件で形成した酸素プリフロー処理による窒化チタン膜の比抵抗を示し、□のプロットは図４酸素を２sccmの流量で導入した反応チャンバ２１内で形成された酸化窒化チタン膜の比抵抗を示し、▽のプロットは酸素を５sccmの流量で導入した反応チャンバ２１内で形成された酸化窒化チタン膜の比抵抗を示している。
【００４４】
図６によれば、酸素プリフロー処理による窒化チタン膜、酸素含有窒化チタン膜、窒化チタン膜はそれぞれ成長温度に影響されずにほぼ一定の比抵抗値が得られることがわかる。また、図６に基づいて横軸を成長条件に書き換えて得られた図７によれば、成長条件の相違による比抵抗値の大小が比較できる。
図４のガスフローに従って形成された酸素含有窒化チタン膜は、全体に僅かな酸素を含んでいるので、図３のガスフローに従って形成した酸素プリフロー処理による窒化チタン膜６よりも大きな抵抗となっている。しかし、比抵抗が２０００μΩｃｍ以下であればキャパシタの上側電極としての機能が十分であるので、酸素の流量を５sccm以下であれば問題はない。
【００４５】
しかし、TiON膜１６を形成する前に酸素流量が５sccmとなるように第二のマスフローコントローラ４２を調整すると、Ta2O5 膜５に供給する酸素流量が少なすぎる。これは、TiON膜１６の形成前に酸素流量が５sccmしか流れていないと、十分にTa2O5 膜５の膜質の改善、TiON膜１６とTa2O5 膜５の界面に還元防止用のブロック層（酸素含有膜）を形成することができないからである。ここでは、TiON膜１６の形成前と形成最中では酸素ガスを３３sccm（６．６倍）以上、例えば図４に示すように１００sccm流した後に、図４の実線又は一点鎖線に示すように酸素流量を５sccm以下にステップ状に減少させる必要がある。
【００４６】
なお、酸素プリフロー処理による窒化チタン膜と２sccmで酸素を導入して形成したTiON膜と酸素を全く導入しない従来技術とを比較しても図６、図７からわかるように、比抵抗値は殆ど変わらない。
酸素含有窒化チタン膜１６の成長時の酸素流量と酸素含有窒化膜１６中の酸素含有量との関係を調べると、図８のようになり、酸素流量の調整によってTiON膜１６中の酸素含有量を制御できることが確認された。図８は、酸素含有窒化膜１６の成長の際の酸素流量を低下させる流量を２sccm、５sccm、１０sccm、０sccmとした場合を示している。なお、図９に示すＸＲＤ(X-ray diffraction) スペクトラムによれば、酸素流量を増やすにつれて酸素含有窒化チタンが TiN結晶から外れていくことがわかる。
【００４７】
次に、図３、図４のガスフローチャートに従って Ta2O5膜５上に成長したチタン化合物膜（上側電極）のリーク電流と従来法で形成したチタン化合物のリーク電流とを比較した結果を次に説明する。
但し、以下の説明では図３に示した条件をガスフローチャートＡ、図４で示した条件をガスフローチャートＢとする。また、従来技術は、酸素を導入しないということ以外は図３，図４と同じ条件でTa205 膜の上にTiN 膜を成長してキャパシタを形成するものである。
【００４８】
なお、従来法で上側電極を形成する方法は、R. Tamaru et al., Proceedings of VMIC (1997), p.571 に記載された方法を用いた。
図１０は、非晶質シリコン膜３をプラス側、配線９をマイナス側としてキャパシタに電圧を印可した場合のキャパシタのリーク電流を示すものである。ガスフローチャートＡ又はＢを含む工程で形成した本実施形態のキャパシタは、従来技術によって形成したキャパシタよりもリーク電流が１桁少ないことがわかる。
【００４９】
図１１は、非晶質シリコン膜３をマイナス側、配線９をプラス側としてキャパシタに電圧を印可した場合のキャパシタのリーク電流を示すものである。ガスフローチャートＡ又はＢを含む工程で形成した本実施形態のキャパシタは、従来技術によって形成したキャパシタよりもリーク電流が１桁少ないことがわかる。
なお、図１０、図１１ともに、Ta2O5 膜５の膜厚を１０nm、Ta2O5 膜５成長後のＲＴＯを８５０℃とした。また、ガスフローチャートＡで成長したときのSiO2換算膜厚は３．２nm、ガスフローチャートＢで成長したときのSiO2換算膜は３．１８nm、従来技術によるキャパシタについては３．１nmであった。その膜厚はＣ−Ｖ特性より見積もった。
【００５０】
そのようなリーク電流は、上側電極を９７％窒素、３％水素を含む雰囲気に置いてどのように変化するかを調査したところ、図１０は図１２のようになって実質的に変化は見られず、また図１１は図１３のようになって実質的に変化しなかった。従ってTiN 膜又はTiON膜は、Ta2O5 膜を還元雰囲気から遮断していることがわかる。
【００５１】
なお、水素と窒素雰囲気にシリコン基板１を置いた時間は３０分であり、その間にシリコン基板を４５０℃で加熱した。
次に、ガスフローチャートＡの条件により形成した窒化チタン膜６からTa2O5 膜５までの酸素の分布と、従来技術により形成したTiN 膜からTa2O5 膜までの酸素の分布を調べた結果について説明する。ただし、 Ta2O5膜には酸素が含まれているので、酸素の存在を明確にするためにTa2O5 膜の代わりにシリコン基板を用いてそのシリコン基板上にガスフローチャートＡの条件で窒化チタン膜６を形成した。
【００５２】
その実験により、図１４の▲１▼〜▲３▼に示すようなＡＥＳ（Auger Electron Spectroscopy ）分析結果が得られた。即ち、従来技術により形成したTiN 膜とシリコン基板の界面に表れる酸素分布ピーク（図１４▲１▼）と、本実施形態の酸素プリフロー処理によるTiN 膜６とシリコン基板の界面に表れる酸素分布のピーク（図１４▲２▼、▲３▼）を比べると本実施形態のピークの方が大きかった。
したがって、シリコン基板の表面に酸素が多く供給されていることから、 Ta2O5膜５（誘電体膜）の酸素不足による劣化が回避され、また、NH3 による還元雰囲気からも守られていることがわかる。実際に成長したTa2O5 膜５の組成比は、化学量論比に沿った値を示した。また、ガスフローチャートＡの条件により成長した酸素プリフロー処理による TiN膜６に含まれる塩素は約１／５に減少し、塩素による金属の腐食が大幅に抑制され、TiN 膜６とTa2O5 膜５の密着性が向上する。塩素が減少したのは、酸素プリフロー処理によるTiN 膜６中の塩素が酸素に置換されたからと考えられる。
【００５３】
なお、ガスフローチャートＡに示したようなＭＭＨガスを供給しない場合には、酸素プリフロー処理によるTiN 膜６とシリコン基板の界面での酸素含有量がＭＭＨガスを供給する場合に比べて少し減少していることが図１４の▲２▼、▲３▼からわかるが、▲３▼の場合であっても従来技術で形成したTiN 膜よりは酸素含有量が多いので、ガスフローチャートＡにおいてＭＭＨガスを省略してもよい。
【００５４】
なお、図１５は、図１４における▲１▼と▲２▼の結果を分かり易くするために、縦軸を大きくして表した図である。
また、酸素プリフロー処理による窒化チタン膜と、酸素流量を２sccmまたは５sccmとして形成したTiON膜と、酸素を全く導入しない従来技術の窒化チタン膜のそれぞれの成長速度を調べたところ図１６のようになった。図１６によれば、窒化チタンの酸素導入時間が長く、酸素含有量が多いほど成長速度が低下している。従って、酸素プリフロー処理による窒化Ti膜を採用することにより、Ta2O5 膜５の還元を防止し、Ta2O5 膜５から窒化チタン膜６への酸素抜けを防止し、さらに窒化チタン合金よりなる上側電極の成長速度を高く維持するために好ましいことがわかった。
【００５５】
ところで、図１に示した実施形態では、下側の電極として非晶質シリコン膜３を適用したＭＩＳ構造のキャパシタについて説明したが、下側の電極を金属から構成するＭＩＭ(metal insulator metal) 構造のキャパシタの製造工程でも図３、図４の条件を採用して上側の電極を形成しても良い。
次に、ＭＩＭ構造のキャパシタの製造工程について簡単に説明する。
【００５６】
まず、図１(a) に示したと同様に、シリコン基板１の表面のキャパシタ領域の上に不純物をドープした非晶質シリコン膜３を形成する。その後に、図１７(a) に示すように、ＣＶＤ法により非晶質シリコン膜３の露出した面の上にタングステン膜１０を１０nmの厚さに選択成長する。その後に、アンモニア雰囲気中でタングステン膜１０の表面を窒化して窒化タングステン（ＷＮ）膜１１を成長する。この窒化処理は、タングステン膜１０表面の酸化を防止するために形成される。
【００５７】
この後に、図１７(b) に示すように、タングステン膜１０及びフィールド酸化膜２の上にTa2O5 膜５を成長し、その表面を酸素プラズマ又は酸素含有ガスプラズマによって酸化する。その条件はＯ2 ガスを２００sccm、成長温度を３５０℃、高周波力パワーを８００Ｗ、３分間の処理である。
次に、図３のガスフローチャートＡ又は図４のガスフローチャートＢに従って、図１７(c) に示すようにTa2O5 膜５の上に酸素プリフロー処理によるTiN 膜６又はTiON膜１６を成長する。これにより、タングステン膜１０を下側電極、Ta2O5 膜５を誘電体膜、酸素プリフロー処理によるTiN 膜６又はTiON膜１６を上部電極としたＭＩＭ構造のキャパシタの基本構造が形成される。
【００５８】
さらに、図１７(d) に示すように、キャパシタを覆うSiO2膜７を形成した後に酸素プリフロー処理によるTiN 膜６又はTiON膜１６の一部を露出する開口部８をSiO2膜７に形成し、さらに開口部８を通して酸素プリフロー処理によるTiN 膜６又はTiON膜１６に接続する配線９をSiO2膜７の上に形成する。なお、タングステン膜１０以外の図１７(a) 〜(d) に示した各膜の厚さは、図１(a) 〜(d) に示す膜と同じにする。
【００５９】
図４に示すガスフローチャートＢにより形成したTiON上側電極を有するＭＩＭ型キャパシタのリーク電流を従来技術により形成したTiN 上側電極を有するＭＩＭ型キャパシタのリーク電流と比較したところ図１８、図１９に示すような実験結果が得られた。その従来技術というのは、上側電極となる TiN膜の成長工程で酸素を導入しない他は図４と同じ条件でTiN 膜を成長する技術である。
【００６０】
図１８は、非晶質シリコン膜３をプラス側、配線９をマイナス側としてキャパシタに電圧を印可した場合のキャパシタのリーク電流を示すものである。ガスフローチャートＢの上側電極形成工程を経て形成した本実施形態のＭＩＭ型のキャパシタは、従来技術によって形成したＭＩＭ型のキャパシタよりもリーク電流が３桁少ない。
【００６１】
図１９は、非晶質シリコン膜３をマイナス側、配線９をプラス側としてキャパシタに電圧を印可した場合のキャパシタのリーク電流を示すものである。ガスフローチャートＢの上側電極形成工程を経て形成した本実施形態のＭＩＭ型のキャパシタは、従来技術によって形成したＭＩＭ型のキャパシタよりリーク電流が２桁少ない。
【００６２】
図１７(a) 〜図１７(d) に示した工程においても、TiON膜１６又はTiN 膜６からTa2O5 膜５の境界部分に最も酸素含有量のピークが表れること、Ta2O5 膜５は化学量論比にしたがって形成されること、TiON膜１６又はTiN 膜６に含まれる塩素は約１／５に減少すること、塩素による金属の腐食が大幅に抑制され、TiON膜とTa2O5 膜の密着性が向上することは、図１(a) 〜図１(d) に示した工程と同じように現れる。
【００６３】
図３及び図４のガスフローチャートでは、TiON膜又は酸素プリフロー処理によるTiN 膜を成長する前に酸素ガスを供給しているが、酸素原子を１原子以上含む構造の分子を含むガス、例えば水（Ｈ2 Ｏ）、過酸化水素（Ｈ2 Ｏ2 ）、オゾン（Ｏ3 ）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ2 ）又は酸化窒素（NO、N2O 又はNO2 ）のガスを含むガスを用いてもよい。そのガスは、ヘリウム（He）、アルゴン（Ar）、窒素（N2）の少なくとも１つのガスによって希釈可能なガスが好ましい。
【００６４】
また、誘電体膜の上にTiON又はTiN のような金属窒化膜の代わりに、ルテニウム、イリジウム、タングステン等の他の金属を形成する場合にも、酸素含有ガスを減圧雰囲気中に導入してもよい。
誘電体膜としては、 Ta2O5の替わりにチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ストロンチウムチタン酸素（SrＴＯ）、チタン酸バリウムストロンチウム（ＢＳＴ）又はタンタル酸ストロンチウムビスマス（ＳＢＴ又はＹ１）を用いたり、又は、元素周期律表の３Ａ族、４Ａ族、５Ａ族の酸化物を用いてもよい。
【００６５】
誘電体膜の上に形成する金属膜又は金属窒化膜をＣＶＤ法により形成する場合に、反応の励起方法は熱、光、プラズマの少なくとも１つの方法を含むようにすることが好ましい。
なお、ＭＩＳ型又はＭＩＭ型のキャパシタは、上記した構造に限るものではなく、例えば下部電極の断面がＴ字状のキャパシタ、フィン型のキャパシタ、その他の構造のキャパシタであってもよい。その下部電極の構成材料として、窒化タングステン（WNx ）のみならず、ルテニウム(Ru)、酸化ルテニウム(RuOx ) 、酸化イリジウム（IrO x ）、窒化チタン（TiN ）、モリブデン（Mo）、窒化モリブデン（MoN ）、タンタル（Ta）、窒化タンタル（TaN ）などの金属、導電性酸金属酸化物、金属窒化物がある。
【００６６】
さらに、上記した四塩化チタンの代わりに、ヨウ化チタン（TiI4）、臭化チタン（TiBrl4）、フッ化チタン(TiF4)を用いてもよい。また、アンモニア、ＭＭＨの代わりに、N2H4、ヒドラジンのアルチル化合物、アミン系物質を用いてもよい。
ところで、T. Tamura et al., Proceedings of VMIC (1997), p.571 の文献では、TiCl4 を先に反応室に導入することにより、Ta2O5 が還元雰囲気に曝されていることを回避している。しかし、本発明のように、酸素を先に導入する方法を用いる場合には、アンモニアガス、モノメチルヒドラジンガスと四塩化チタンガスの導入の順序はどちらが先でもよい。また、成膜圧力を下げることによりステップカバレッジの良い膜が形成される。
【００６７】
例えば、図２０に示すように、NH3 ガスとＭＭＨガスよりも先にTiCl4 ガスを導入してもよい。
以上の説明では、酸素プリフロー処理による窒化チタン膜、酸素含有窒化チタン膜をキャパシタの上部電極として用いる技術について説明したが、それらの膜をＭＯＳトランジスタのゲート電極に用いてもよい。
【００６８】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、誘電体膜の上に金属又は金属窒化物よりなる電極を形成する前に酸化性ガスを誘電体膜の表面に供給するようにしたので、誘電体膜を形成する際に誘電体膜内に取り込まれる不純物を除去して誘電体膜の結晶性を改善してリーク電流を低減することができる。
【００６９】
その酸化性ガスは、金属膜又は金属窒化膜を形成する際に用いる還元性ガスの導入の少なくとも初期の状態まで流すことにより、還元性ガスによって酸化誘電体膜中の酸素欠陥が防止される。酸化性ガスを金属膜又は金属窒化膜の形成の最後まで導入する場合には、酸化性ガスの流量を低減することにより、金属膜又は金属窒化膜の抵抗率の上昇を防止できる。
【００７０】
金属膜、金属窒化膜と誘電体膜中に形成される酸素含有金属、酸素含有窒化金属は、誘電体中の酸素が金属膜、金属窒化膜に拡散することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１(a) 〜(d) は、本発明の実施形態に係るＭＩＳ型キャパシタを形成する工程を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態のキャパシタの上部電極を形成するためのＣＶＤ装置の構成図である。
【図３】図３は、図１(c) に示した上側電極となる金属膜を成長する際のガス及び圧力の第１のガスフローチャートＡを示す図である。
【図４】図４は、図１(c) に示す示した上側電極となる金属膜を成長する際のガス及び圧力の第２のガスフローチャートＢを示す図である。
【図５】図５(a) 、図５(b) は図４に示す第２のガスフローチャートによりキャパシタの上側電極を形成する工程を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明に用いる酸素プリフロー処理による窒化チタン膜と本発明に用いる窒化酸化チタン膜と従来技術による窒化チタン膜の成長温度と比抵抗の関係を示す図である。
【図７】図７は、本発明に用いる酸素プリフロー処理による窒化チタン膜と本発明に用いる窒化酸化チタン膜と従来技術による窒化チタン膜と各比抵抗の相違を示す図である。
【図８】図８は、本発明に用いる窒化酸化チタン膜の酸素含有量と従来技術による窒化チタン膜の酸素含有量の違いを示す図である。
【図９】図９は、本発明に用いる窒化酸化チタン膜の酸素含有量と従来技術による窒化チタン膜の結晶構造の違いを示すＸＲＤスペクトラム図である。
【図１０】図１０は、図１(d) に示す構造のＭＩＳ型キャパシタと従来方法により形成したＭＩＳ型キャパシタのリーク電流を示す第１の特性図である。
【図１１】図１１は、図１(d) に示す構造のＭＩＳ型キャパシタと従来方法により形成したＭＩＳ型キャパシタのリーク電流を示す第２の特性図である。
【図１２】図１２は、図３の条件によってＭＩＳ型キャパシタを形成した後に、そのＭＩＳ型キャパシタを水素、窒素雰囲気に４５０℃、３分でおいた場合のリーク電流を示す第１の特性図である。
【図１３】図１３は、図３の条件によってＭＩＳ型キャパシタを形成した後に、そのＭＩＳ型キャパシタを水素、窒素雰囲気に４５０℃、３分でおいた場合のリーク電流を示す第２の特性図である。
【図１４】図１４は、図３に示すチャートに従って形成した酸素プリフロー処理による窒化チタン膜とその下のシリコン基板との酸素分布を示す図である。
【図１５】図１５は、図１４の縦軸のスケールを変更した図である。
【図１６】図１６は、本発明に用いる窒化酸化チタン膜の酸素含有量と従来技術による窒化チタン膜の成長速度の違いを示す図である。
【図１７】図１７(a) 〜(d) は、本発明の実施形態に係るＭＩＭ型キャパシタを形成する工程を示す断面図である。
【図１８】図１８は、図１７(d) に示す構造のＭＩＭ型キャパシタと従来方法により形成したＭＩＭ型キャパシタのリーク電流を示す第１の特性図である。
【図１９】図１９は、図１７(d) に示す構造のＭＩＭ型キャパシタと従来方法により形成したＭＩＭ型キャパシタのリーク電流を示す第２の特性図である。
【図２０】図２０は、図１(c) に示す示した上側電極となる金属膜を成長する際のガス及び圧力の第３のガスフローチャートを示す図である。
【符号の説明】
１…シリコン基板（半導体基板）、２…フィールド酸化膜、３…非晶質シリコン膜、４…窒化シリコン膜、５…Ta2O5 膜（誘電体膜）、６…酸素プリフロー処理によるTiN 膜（金属窒化膜）、７…SiO2膜、８…開口部、９…配線、１０…タングステン膜、１１…窒化タングステン膜、１６…TiON膜、２１…反応チャンバ、２２…下部電極、２３…ガスシャワー、２３ａ…第１のガス拡散室、２３ｂ…第２のガス拡散室、２４…排気口、２５…開閉弁、２６…ドラッグポンプ、２７…ドライッポンプ、２８…第１のガス管、２９…第２のガス管、３０…制御回路、３１〜３５…ガスポンベ、４１〜４５…マスフローコントローラ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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