(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高ｋ誘電体層を形成する化学気相堆積方法であって、該方法は、
化学気相堆積リアクタ内に基板を配置する過程と、
前記基板上に、酸素と少なくとも一つの金属前駆体の金属を有する高ｋ誘電体層を堆積するのに有効な条件の下で、前記リアクタ内に前駆体をなす少なくとも一つの金属とＮ２Ｏを提供する過程であって、前記Ｎ２Ｏは、堆積作用中の少なくとも一部の期間、前記リアクタ内に導入されたＯ３，ＮＯ，ＮＯｘの何れかと比較して、少なくとも体積濃度が９０％と同等又はそれよりも高く、且つ１００％よりも低い濃度でリアクタ内に存在する過程と、
を具備することを特徴とする化学気相堆積方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記Ｎ２Ｏは、堆積作用中の一部の期間、前記リアクタ内に導入されたＯ３，ＮＯ，ＮＯｘの何れかと比較して、少なくとも体積濃度が９５％と同等又はそれよりも高い濃度でリアクタ内に存在することを特徴とする化学気相堆積方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、前記Ｎ２Ｏは、堆積作用中の一部の期間、前記リアクタ内に導入されたＯ３，ＮＯ，ＮＯｘの何れかと比較して、少なくとも体積濃度が９９％と同等又はそれよりも高い濃度でリアクタ内に存在することを特徴とする化学気相堆積方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、前記一部の期間は、堆積過程の殆どの期間からなることを特徴とする化学気相堆積方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、前記一部の期間は、堆積過程の全ての期間からなることを特徴とする化学気相堆積方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法において、前記基板はサセプタ上に受容され、前記一部の期間の条件は、サセプタの温度が５５０℃と同等又はそれよりも低いことを含むことを特徴とする化学気相堆積方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法において、前記基板はサセプタ上に受容され、前記堆積過程の全部の期間における条件は、サセプタの温度が５５０℃と同等又はそれよりも低いことを含むことを特徴とする化学気相堆積方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法において、前記条件は、前記堆積作用の一部の期間が終了した時点で、原子間力顕微鏡によるＲＭＳ平均粗さによって決まる２０オングストロームより大きくない粗さを有した、高ｋ誘電体層の最外側表面を形成するのに有効であることを特徴とする化学気相堆積方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法において、前記条件は、前記堆積作用の一部の期間が終了した時点で、原子間力顕微鏡によるＲＭＳ平均粗さによって決まる１５オングストロームより大きくない粗さを有した、高ｋ誘電体層の最外側表面を形成するのに有効であることを特徴とする化学気相堆積方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法において、前記条件は、プラズマ及びリモートプラズマが無いことを特徴とする化学気相堆積方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法において、前記条件は、プラズマ及びリモートプラズマの少なくとも何れか一方を有することを特徴とする化学気相堆積方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法において、前記高ｋ誘電体層はチタン酸塩からなることを特徴とする化学気相堆積方法。
【請求項１３】
キャパシタを形成する方法であって、該方法は、
基板上に第１キャパシタ電極層を形成する過程と、
前記第１キャパシタ電極層を具えた前記基板を、化学気相堆積リアクタ内に配置する過程と、
前駆体を有する少なくとも一つの金属とＮ２Ｏを、前記第１キャパシタ電極上に酸素と前記少なくと一つの金属前駆体の金属とを有する高ｋキャパシタ誘電体層を堆積するのに有効な条件の下で、前記リアクタ内に提供する過程であって、前記Ｎ２Ｏは、前記堆積作用中の一部の期間が終了した時点で、原子間力顕微鏡によるＲＭＳ平均粗さにより決まる２０オングストロームより大きくない粗さを有するキャパシタ誘電体層の最外側表面を形成するために、リアクタ内に導入されたＯ３，ＮＯ，ＮＯｘの何れかと比較して、体積濃度が少なくとも９０％と同等又はそれよりも高く、且つ１００％よりも低い濃度で前記リアクタ内に前記堆積作用中の少なくとも一部の期間存在する過程と、
前記高ｋキャパシタ誘電体層上に第２キャパシタ電極層を形成する過程と、
を具備することを特徴とするキャパシタ形成方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法において、前記第２キャパシタ電極層は前記高ｋキャパシタ誘電体層の上に形成されることを特徴とするキャパシタ形成方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の方法において、前記第２キャパシタ電極層は前記最外側表面上に形成されることを特徴とするキャパシタ形成方法。
【請求項１６】
請求項１３に記載の方法において、前記第１及び第２キャパシタ電極層の間のキャパシタ誘電体材料の総厚は、５００オングストロームより厚くないことを特徴とするキャパシタ形成方法。
【請求項１７】
請求項１３に記載の方法において、前記第１及び第２キャパシタ電極層の間のキャパシタ誘電体材料の総厚は、３００オングストロームより厚くないことを特徴とするキャパシタ形成方法。
【請求項１８】
請求項１３に記載の方法において、前記第１及び第２キャパシタ電極層の間のキャパシタ誘電体材料の総厚は、２００オングストロームより厚くないことを特徴とするキャパシタ形成方法。
【請求項１９】
請求項１３に記載の方法において、前記条件は、前記粗さが１５オングストロームより大きくならないのに有効な条件であることを特徴とするキャパシタ形成方法。
【請求項２０】
請求項１３に記載の方法において、前記Ｎ２Ｏは、前記堆積過程の一部の期間、リアクタ内に導入されたＯ３，ＮＯ，ＮＯｘの何れかと比較して、体積濃度が少なくとも９５％と同等又はそれよりも高い濃度で前記リアクタ内に存在することを特徴とするキャパシタ形成方法。
【請求項２１】
請求項１３に記載の方法において、前記Ｎ２Ｏは、前記堆積過程の一部の期間、リアクタ内に導入されたＯ３，ＮＯ，ＮＯｘの何れかと比較して、体積濃度が少なくとも９９％と同等又はそれよりも高い濃度で前記リアクタ内に存在することを特徴とするキャパシタ形成方法。
【請求項２２】
請求項１３に記載の方法において、前記第１及び第２キャパシタ電極層の間のキャパシタ誘電体材料の総厚は、５００オングストロームより厚くなく、また、前記Ｎ２Ｏは、前記堆積過程の一部の期間、リアクタ内に導入されたＯ３，ＮＯ，ＮＯｘの何れかと比較して、体積濃度が少なくとも９５％と同等又はそれよりも高い濃度で前記リアクタ内に存在することを特徴とするキャパシタ形成方法。
【請求項２３】
請求項１３に記載の方法において、前記第１及び第２キャパシタ電極層の間のキャパシタ誘電体材料の総厚は、５００オングストロームより厚くなく、また、前記Ｎ２Ｏは、前記堆積過程の一部の期間、リアクタ内に導入されたＯ３，ＮＯ，ＮＯｘの何れかと比較して、体積濃度が少なくとも９９％と同等又はそれよりも高い濃度で前記リアクタ内に存在することを特徴とするキャパシタ形成方法。
【請求項２４】
キャパシタを形成する方法であって、該方法は、
基板上に第１キャパシタ電極層を形成する過程と、
前記第１キャパシタ電極層を具えた前記基板を、化学気相堆積リアクタ内に配置する過程と、
前駆体を有する少なくとも一つの金属とＮ２Ｏを、前記第１キャパシタ電極上に酸素と前記少なくと一つの金属前駆体の金属とを有する高ｋキャパシタ誘電体層を堆積するのに有効な条件の下で、前記リアクタ内に提供する過程であって、前記Ｎ２Ｏは、前記堆積作用中の一部の期間が終了した時点で、原子間力顕微鏡によるＲＭＳ平均粗さにより決まる１５オングストロームより大きくない粗さを有するキャパシタ誘電体層の最外側表面を形成するために、リアクタ内に導入されたＯ３，ＮＯ，ＮＯｘの何れかと比較して、体積濃度が少なくとも９０％と同等又はそれよりも高く、且つ１００％よりも低い濃度で前記リアクタ内に前記堆積作用中の少なくとも一部の期間存在する過程と、
前記高ｋキャパシタ誘電体層上に第２キャパシタ電極層を形成する過程であり、前記第１及び第２キャパシタ電極層の間のキャパシタ誘電体材料の総厚は、３００オングストロームより厚くなく形成する過程と、
を具備することを特徴とするキャパシタ形成方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載の方法において、前記Ｎ２Ｏは、前記堆積過程の一部の期間、リアクタ内に導入されたＯ３，ＮＯ，ＮＯｘの何れかと比較して、体積濃度が少なくとも９９％と同等又はそれよりも高い濃度で前記リアクタ内に存在することを特徴とするキャパシタ形成方法。
【請求項２６】
請求項１に記載の方法において、前記Ｎ２Ｏは、前記堆積過程の少なくとも一部の期間、前記リアクタ内に導入された全てのＯ３と比較して、その体積濃度が少なくとも９０％と同等又はそれより高い濃度で、且つ１００％より低い濃度で前記リアクタ内に存在することを特徴とする化学気相堆積方法。
【請求項２７】
請求項１に記載の方法において、前記Ｎ２Ｏは、前記堆積過程の少なくとも一部の期間、前記リアクタ内に導入された全てのＮＯと比較して、その体積濃度が少なくとも９０％と同等又はそれより高い濃度で、且つ１００％より低い濃度で前記リアクタ内に存在することを特徴とする化学気相堆積方法。
【請求項２８】
請求項１に記載の方法において、前記Ｎ２Ｏは、前記堆積過程の少なくとも一部の期間、前記リアクタ内に導入された全てのＮＯｘと比較して、その体積濃度が少なくとも９０％と同等又はそれより高い濃度で、且つ１００％より低い濃度で前記リアクタ内に存在することを特徴とする化学気相堆積方法。
【請求項２９】
請求項１３に記載の方法において、前記Ｎ２Ｏは、前記堆積過程の少なくとも一部の期間、前記リアクタ内に導入された全てのＯ３と比較して、その体積濃度が少なくとも９０％と同等又はそれより高い濃度で、且つ１００％より低い濃度で前記リアクタ内に存在することを特徴とする化学気相堆積方法。
【請求項３０】
請求項１３に記載の方法において、前記Ｎ２Ｏは、前記堆積過程の少なくとも一部の期間、前記リアクタ内に導入された全てのＮＯと比較して、その体積濃度が少なくとも９０％と同等又はそれより高い濃度で、且つ１００％より低い濃度で前記リアクタ内に存在することを特徴とする化学気相堆積方法。
【請求項３１】
請求項１３に記載の方法において、前記Ｎ２Ｏは、前記堆積過程の少なくとも一部の期間、前記リアクタ内に導入された全てのＮＯｘと比較して、その体積濃度が少なくとも９０％と同等又はそれより高い濃度で、且つ１００％より低い濃度で前記リアクタ内に存在することを特徴とする化学気相堆積方法。
【請求項３２】
請求項２４に記載の方法において、前記Ｎ２Ｏは、前記堆積過程の少なくとも一部の期間、前記リアクタ内に導入された全てのＯ３と比較して、その体積濃度が少なくとも９０％と同等又はそれより高い濃度で、且つ１００％より低い濃度で前記リアクタ内に存在することを特徴とする化学気相堆積方法。
【請求項３３】
請求項２４に記載の方法において、前記Ｎ２Ｏは、前記堆積過程の少なくとも一部の期間、前記リアクタ内に導入された全てのＮＯと比較して、その体積濃度が少なくとも９０％と同等又はそれより高い濃度で、且つ１００％より低い濃度で前記リアクタ内に存在することを特徴とする化学気相堆積方法。
【請求項３４】
請求項２４に記載の方法において、前記Ｎ２Ｏは、前記堆積過程の少なくとも一部の期間、前記リアクタ内に導入された全てのＮＯｘと比較して、その体積濃度が少なくとも９０％と同等又はそれより高い濃度で、且つ１００％より低い濃度で前記リアクタ内に存在することを特徴とする化学気相堆積方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、高ｋ誘電体層を形成するための化学気相堆積法と、キャパシタを形成する方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
ＤＲＡＭのメモリセル密度が増加するにつれて、セル領域の減少にもかかわらず、十分高い蓄積容量を確保するための試みが絶えず行われている。それに加えて、セル領域を更に減少するための努力もなされている。セル容量を増加させるための主たる方法は、セル構造技術によると言える。そのような技術には、例えばトレンチ状又はスタック状キャパシタである三次元構造のセルキャパシタが含まれる。さらに形状サイズが小さくなればなるほど、セル誘電体のための改善された材料の開発とセル構造の開発が重要となる。２５６メガビット及びそれ以上のＤＲＡＭの形状サイズは、およそ０．２５μ又はそれ以下であり、ＳｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ４等の従来の誘電体は、誘電率が小さ過ぎて不適切なものとなっている。
【０００３】
２５６メガビットＤＲＡＭ等の高集積度メモリ装置は、円筒状スタック又はトレンチ構造の三次元キャパシタのためには、非常に薄い誘電体膜が要求されることが予想される。この要求を満足させるためには、そのキャパシタ誘電体膜の厚さは、ＳｉＯ２の等価厚さで２．５ｎｍ以下とならなければならない。
【０００４】
絶縁性無機金属酸化物材料（例えば、強誘電体材料，ペロブスカイト材料、五酸化物）は、高い誘電率を有していることにより、通常、“高ｋ”材料と称され、例えば高密度ＤＲＡＭ及び不揮発性メモリ等のキャパシタにおける誘電体材料としてそれらを魅力的にする。本明細書において、“高ｋ”とは、誘電率が少なくとも２０である材料を意味する。そのような材料には、例えば五酸化タンタル，チタン酸バリウムストロンチウム，チタン酸ストロンチウム，チタン酸バリウム，チタン酸鉛ジルコニウム，タンタル酸ストロンチウムビスマスが含まれる。そのような材料の使用は、所定の蓄積電荷要求に対して、より小さく且つ簡単なキャパシタ構造を形成することを可能とし、それにより、将来の回路設計を指向した集積密度を可能とするものである。
【０００５】
【発明の開示及び発明を実施するための最良の形態】
本発明は、高ｋ誘電体層を形成する化学気相堆積方法、およびキャパシタを形成する方法に関する。一つの実施態様では、高ｋ誘電体層を形成する化学気相堆積方法は、化学気相堆積リアクタ内に基板を配置する過程を含む。前駆体を有する少なくとも一つの金属とＮ２Ｏが、酸素と少なくとも一つの金属前駆体の金属とを有する高ｋ誘電体層を基板上へ堆積するのに有効な条件の下で、リアクタ内に提供される。Ｎ２Ｏは、堆積作用中の少なくとも一部の期間、リアクタ内に導入されたＯ２，Ｏ３，ＮＯ，ＮＯｘの何れかと比較して、少なくとも体積濃度９０％と同等又はそれよりも高い濃度で、リアクタ内に存在する。一つの実施例においては、堆積作用中の一部の期間、リアクタ内にＯ２，Ｏ３，ＮＯ，ＮＯｘの何れの導入も無い状態である。
【０００６】
一つの実施例では、キャパシタを形成する方法は、基板の上に第１キャパシタ電極層を形成する過程を含む。第１キャパシタ電極層を具えた基板は、化学気相堆積リアクタ内に配置される。前駆体をなす少なくとも一つの金属とＮ２Ｏが、酸素と少なくとも一つの金属前駆体の金属とを有する高ｋ誘電体層を、第１キャパシタ電極上へ堆積するのに有効な条件の下で、リアクタ内に提供される。一部の期間が終了した時点で、原子間力顕微鏡によるＲＭＳ平均粗さによって決まる２０オングストロームより大きくない粗さを有した、高ｋ誘電体層の最外側表面を形成するために、Ｎ２Ｏが、堆積作用中の少なくとも一部の期間、リアクタ内に導入されたＯ２，Ｏ３，ＮＯ，ＮＯｘの何れかと比較してその体積濃度が少なくも９０％と同等又はそれよりも高い濃度で、リアクタ内に存在する。第２キャパシタ誘電体層は、高ｋキャパシタ誘電体層の上に形成される。
【０００７】
好適実施例では、ヘイズ又は分離した島状の核部分の無い、平滑な連続性のある誘電体層を形成するための技術を用いることができる。
【０００８】
本発明は、一対のキャパシタ電極の間に受け入れられるキャパシタ誘電体領域の一部又は全てとしてチタン酸バリウムストロンチウム（ＢＳＴ）を堆積する際に、薄い連続した膜を達成することに関連した問題に鑑みてなされたものである。膜の不連続性は、膜厚が３００オングストロームまで減少しそれ以下になったときに、ある種の有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）プロセスにおいて生じた。膜の不連続性は、不連続なキャパシタ誘電体層を通して致命的な電極間短絡が起こり得るので、特にキャパシタにおいては、典型的には極めて好ましくないことである。
【０００９】
これらの不連続な膜が現れた既存の、必ずしも従来技術ではないプロセスは、その中にバリウム、ストロンチウム、チタンを集合的に有した複数のＭＯＣＶＤ前駆体を用いていた。基板上に所望のＢＳＴ膜を堆積するために、キャリアガスと一つ又はそれ以上の酸化剤が、リアクタ内にＭＯＣＶＤ前駆体と一緒に提供されていた。用いられた酸化剤は、Ｏ２１００％か、Ｏ２とＮ２Ｏの５０−５０％混合物の何れかであった。問題となる層の不連続性は、多くの場合、堆積厚さが３００オングストローム又はそれ以下となったときに現れた。そのような不連続性は、走査電子顕微鏡により、また、そのような膜における不連続性の指標であることが分かった表面の粗さを測定することによって決められていた。
【００１０】
堆積中の堆積温度がサセプタ上で６００℃を超え始めると、不連続性の問題は、３００オングストローム又はそれ以下の堆積厚さのところで消失し始めた。しかしながら、そのような高い温度は、堆積層の連続性は改善されるも、適応性において好ましくない状態になり易かった。さらに、そのような高い温度による堆積は、堆積層においてヘイズの出現と粗さをもたらし始めた。不連続性又は高い温度によるヘイズの何れかによる粗さは、原子間力顕微鏡によるＲＭＳ平均粗さによって決まるように、１００オングストロームより大きく、ある場合には１０００オングストローム付近となる傾向があった。
【００１１】
上述したことは、本発明が案出された背景を示すものである。しかしながら、本発明は決して限定的なものではなく、添付の請求の範囲によってのみ制限され且つ定義されるものであり、また均等の原則に従って適当に解釈されるべきものである。本発明のある局面としては、チタン酸塩、チタン酸バリウムストロンチウム以外の、そしてキャパシタの形成以外の高ｋ誘電体層を形成する化学気相堆積法に適用することができる。さらに、本発明は、添付の特許請求の範囲によって、または、添付の特許請求の範囲に文言上含まれていない場合には、均等の原則により、上述した目的の幾つか又は全てが達成されるか否かにかかわらず、読み取れ且つ支持されている。好適実施例の説明は、典型的なキャパシタの製造に関して図１−図３を参照しながら進める。
【００１２】
図１は、基板１２を有するウェーハ片１０を示す。基板１２は、一つ又はそれ以上の、絶縁性材料、半導体材料、導電性材料からなる。本明細書において、用語“半導体基板”又は“半導電性基板”は、半導電性材料からなる如何なる構造体をも意味するものであり、それには、勿論これらに限定されるものではないが、半導電性ウェーハ（単体又はその上の他の材料を含む組合体の何れであっても良い）などのバルク半導電性材料、及び半導電性材料層（単体又は他の材料との組合体の何れであっても良い）を含むものである。用語“基板”は、上で説明した半導電性基板に限定される訳ではないが、これを含む如何なる支持構造体をも意味するものである。第１導電性キャパシタ電極層１４が、基板１２上に形成される。導電性材料として適切なものは種々考えられ、例えば単なる例として、導電性ドープトポリシリコン、白金、窒化チタン及び他の現存する又は将来開発される材料がある。層１４の例示的な厚さの範囲は、５０オングストロームから１０００オングストロームである。
【００１３】
図２を参照すると、基板１０は、化学気相堆積リアクタ（図示せず）内に配置される。少なくとも一つの金属前駆体とＮ２Ｏが、基板１０上に、酸素と前記少なくとも一つの金属前駆体の金属からなる高ｋ誘電体層１６を効果的に堆積するような条件の下で、リアクタ内に提供される。Ｎ２Ｏは、リアクタ内に導入されたＯ２，Ｏ３，ＮＯ，ＮＯｘの何れかと比較して、少なくとも体積濃度９０％と同等又はそれよりも高い濃度で、堆積作用中の一部期間リアクタ内に存在する。好ましくは、Ｎ２Ｏは、堆積作用中の一部期間において、それが、リアクタ内に導入されたＯ２，Ｏ３，ＮＯ，ＮＯｘの何れかと比較して、少なくとも体積濃度９５％と同等又はそれよりも高い濃度で、より好ましくは、少なくとも９９％濃度と同等又はそれよりも高い濃度で、リアクタ内に存在する。さらに好ましくは、Ｎ２Ｏは、堆積作用中の一部期間において、それが、Ｏ２，Ｏ３，ＮＯ，ＮＯｘの何れかと比較して、濃度１００％のとき、換言すれば、堆積作用中の一部期間の間、如何なるそのような材料がリアクタ内に全く無い状態で、リアクタ内に存在する。
【００１４】
好適実施例では、高ｋ誘電体層はチタン酸塩からなり、ＢＳＴが好適なチタン酸塩である。好ましい他の高ｋ誘電体材料には以下のものが含まれる。
0003564456.tif 000002
【００１５】
ＢＳＴの堆積のための前駆体は、あくまでも例であるが、以下のものを含む。
0003564456.tif 000003
アダクト（即ち、テトラグライム，トリエーテルジアミン，ペンタメチルジエチレントリアミン）、溶媒（ブチルアセテート，メタノール，テトラハイドロフラン）及び／又は他の材料が前駆体と一緒に用いられても構わない。
【００１６】
導電性又は絶縁性バリア、または他の材料が、層１６を堆積する前に電極層１４の上に設けられても良い。さらに、導電性又は絶縁性バリア、または他の層が、さらにその後のキャパシタ電極層の形成前に、高ｋ誘電体層１６の上にその形成後に設けられても良い。
【００１７】
上述した高濃度のＮ２Ｏを有した堆積作用中の一部の期間は、例示的に図示された層１６を形成する堆積作用中のごく一部分、殆どの部分又はその全部の部分であっても構わない。さらに、堆積中の条件は、プラズマ又はリモートプラズマの何れか一方の条件であっても、またはプラズマ又はリモートプラズマの何れもが無い条件であっても構わない。好ましくは、層１６の堆積膜厚は、５００オングストロームより厚くなく、より好ましくは３００オングストロームより厚くなく、そして更に好ましくは、２００オングストロームより厚くない。
【００１８】
例えば、前駆体が有機金属前駆体を含む場合には、そのような各種前駆体の例示的流量は、適当な気化器に対して１０ｍｇ／ｍｉｎから１０００ｍｇ／ｍｉｎの間のどれかの液体供給量である。好ましいＮ２Ｏ流量は、１００ｓｃｃｍから４０００ｓｃｃｍであり、より好ましくは５００ｓｃｃｍから２０００ｓｃｃｍであり、さらに最も好ましくは、７５０ｓｃｃｍと１２５０ｓｃｃｍの間である。このような流量及び本発明の具体例は、アプライドマテリアルズ社のＣｅｎｔｕｒａ  Ｆｒａｍｅ（商標）の処理装置に関係するところである。好ましい圧力範囲は、１００ｍＴｏｒｒから２０Ｔｏｒｒであり、より好ましいのは１Ｔｏｒｒから６Ｔｏｒｒの範囲である。サセプタの温度は、好ましくは４００℃から７００℃であり、堆積される層の厚さの連続性を２００オングストローム又はそれ以下、より好ましくは少なくともそれより５０オングストローム低くするには、５５０℃と同等又はそれよりも低くするのがより好ましい。最も好ましくは、サセプタの温度は、Ｎ２Ｏが上述した濃度において存在するか否かに関わらず、層１６を形成するために、堆積作用中の全期間において、５５０℃と同等又はそれよりも低く維持される。
【００１９】
そのような条件はまた、堆積作用の終了時に、原子間力顕微鏡によるＲＭＳ平均粗さによって決まる粗さが２０オングストロームより大きくない、さらに好ましくは１５オングストロームより大きくない高ｋ誘電体層の最外側表面を形成するのにも有効である。図２は、高ｋ誘電体層１６が最外側表面１８を有するものとして示している。図３は、高ｋ誘電体層１６の上に、好適実施例では図示の如く最外側表面１８上に（接触して）第２キャパシタ電極層２０が形成されている状態を示す。層２０の例示的な厚さは２００オングストロームである。上でも若干言及した通り、導電性又は絶縁性バリアまたは他の材料を、高ｋキャパシタ誘電体材料１６と第２キャパシタプレート２０との間に設けるような別の処理方法も考えられる。さらに、最外側表面１８は、おそらくＮ２Ｏの好ましい高濃度が層１６を形成するための堆積作用中の終了時に存在するか否かにより、前述した好ましい粗さを有していても又は有していなくても構わない。
【００２０】
好ましくは、第１キャパシタ電極層１４と第２キャパシタ電極層２０との間の全キャパシタ誘電体材料の厚さは、５００オングストロームより厚くなく、より好ましくは３００オングストロームより厚くなく、更に好ましくは、２００オングストロームより厚くない。
【００２１】
アプライドマテリアルズ社のＣｅｎｔｕｒａ  Ｆｒａｍｅ（商標）の処理装置における具体例では、サセプタ温度が５００℃、チャンバ内の圧力が２Ｔｏｒｒであった。気化器への前駆体の流量は、Ｂａ（ｔｈｄ）２とＳｒ（ｔｈｄ）２が２５ｍｇ／ｍｉｎ、Ｔｉ（ｔｈｄ）２（Ｏ−ｉ−Ｐｒ）２が８５ｍｇ／ｍｉｎ、気化器へのＡｒの流量は１５０ｓｃｃｍで、Ａｒは気化器からの流量２００ｓｃｃｍのキャリアであり、リアクタへのＮ２Ｏの流量は１２００ｓｃｃｍであった。前駆体の液体アンプルは室温に置かれ、また気化器は２８０℃であった。堆積速度は、厚さ２５０オングストロームの層を形成するのに、約２０オングストローム／分であった。測定された表面粗さが１０オングストロームである形成された膜は、連続性があり均一に堆積されていた。
【００２２】
法令に則り、本発明は、構造的及び方法的特徴について多かれ少なかれ述べてきた。しかしながら、本発明は、本発明が最も効果的である好ましい形態を開示しただけであり、図示し且つ説明した特定の実施例に限定されるものではない。したがって、本発明は、均等の原則により、添付特許請求の範囲の範囲内において改変、変更されたものも当然に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一態様に従ったある処理過程における半導体ウェーハ片の概略断面図である。
【図２】図２は、図１に示される過程の後に続く、ある過程での図１のウェーハ片の図である。
【図３】図３は、図２に示される過程の後に続く、ある過程での図１のウェーハ片の図である。
【図１】
0003564456.tif 000004
【図２】
0003564456.tif 000005
【図３】
0003564456.tif 000006