(57)【要約】【課題】アスペクト比の高い立体構造上に対しても、一定の厚さを有する薄膜を形成できる半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の半導体装置の製造方法は、基板上に抑制ガスを供給し、ソースガスを供給し、反応ガスを供給して、基板上に電極層を形成することを含み、抑制ガスはソースガスの基板上への物理的な吸着を抑制する。【選択図】図１
2018006753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に抑制ガスを供給し、
ソースガスを供給し、
反応ガスを供給し、
不活性ガスを含むパージガスを供給して、前記基板上に薄膜を形成することを含み、
前記抑制ガスは前記ソースガスの前記基板上への物理的な吸着を抑制する、ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記ソースガスはチタン系化合物を含み、前記反応ガスは窒化物系化合物を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記抑制ガスは、ハロゲン化アルキル（ａｌｋｙｌ  ｈａｌｉｄｅ）、ハロゲン化アルケニル（ａｌｋｅｎｙｌ  ｈａｌｉｄｅ）、ハロゲン化アルキニル（ａｌｋｙｎｙｌ  ｈａｌｉｄｅ）、アルケン（ａｌｋｅｎｅ）、アルキン（ａｌｋｙｎｅ）、又はこれらの組み合わせのうちの少なくとも一つを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記抑制ガスを供給することは、
前記ソースガスを供給する前、又は前記ソースガスを供給した後に前記抑制ガスを供給することを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記抑制ガスを供給することは、
前記反応ガスを供給した後に前記抑制ガスを供給することを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記パージガスは第１乃至第３パージガスを含み、
前記パージガスを供給することは、
前記抑制ガスを供給した後に前記第１パージガスを供給し、前記ソースガスを供給した後に前記第２パージガスを供給し、前記反応ガスを供給した後に前記第３パージガスを供給することを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記抑制ガスを供給することは、前記ソースガスと共に前記抑制ガスを供給することを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記抑制ガスを供給することは、前記反応ガスと共に前記抑制ガスを供給することを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
基板上にシリンダ型立体構造の下部電極層を形成し、
前記下部電極層上にコンフォーマルに誘電層を形成し、
前記誘電層上にコンフォーマルに上部電極層を形成することを含み、
前記上部電極層を形成することは、前記基板上に、ハロゲン化合物を含む抑制ガスを供給し、チタン系化合物を含むソースガスを供給し、窒化物系化合物を含む反応ガスを供給し、不活性ガスを含むパージガスを供給することで、前記上部電極層を形成することを含む、ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
チャンバと、
前記チャンバ内に配置され、基板が載置される基板受け台と、
前記チャンバ内にソースガスを供給するソースガス供給部と、
前記チャンバ内に反応ガスを供給する反応ガス供給部と、
前記チャンバ内に、前記ソースガスの前記基板上への物理的な吸着を抑制する抑制ガスを供給する抑制ガス供給部と、
前記チャンバ内に第１パージガスを供給する第１パージガス供給部とを含んでなる、ことを特徴とする半導体装置の製造設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造設備に係り、更に具体的には、電極層の形成に係る半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の高集積化、微細化に伴い、最近では、ＤＲＡＭ素子のキャパシタンス（Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）を増加させる技術が求められている。限られた面積内でのキャパシタンスを増加させる方法としては、高誘電物質を誘電体膜として用いる方法、誘電体膜の厚さを減少させる方法、下部電極の有効面積を増加させる方法等がある。
【０００３】
下部電極の有効面積を増加させる方法としては、下部電極を立体化し、下部電極の高さを増加させる方法がある。即ち、シリンダ型、スタック（ｓｔａｃｋ）型又はコンケーブ（ｃｏｎｃａｖｅ）型等に下部電極を形成する。これらの場合、下部電極の面積が広くなるという利点がある。ところが、下部電極のアスペクト比が高い立体構造により、下部電極上に一定厚さの薄膜を形成することが困難になるという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、信頼性が向上した半導体装置の製造方法を提供することにある。
【０００５】
本発明が解決しようとする他の課題は、アスペクト比の高い立体構造上に対しても、一定の厚さを有する薄膜を形成できる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【０００６】
本発明が解決しようとする別の課題は、信頼性が向上した半導体装置の製造設備を提供することにある。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は上述した課題に制限されず、上述していない別の課題が以下の記載から当業者に明らかに理解されるだろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した技術的課題を解決するために、本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法は、基板上に抑制ガスを供給し、ソースガスを供給し、反応ガスを供給し、不活性ガスを含むパージガスを供給することで、前記基板上に電極層を形成することを含み、前記抑制ガスは前記ソースガスの前記基板上への物理的な吸着を抑制する。
【０００９】
上述した技術的課題を解決するために、本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法は、基板上にシリンダ型立体構造の下部電極層を形成し、前記下部電極層上にコンフォーマルに誘電層を形成し、前記誘電層上にコンフォーマルに前記上部電極層を形成することを含み、前記上部電極層を形成することは、前記基板上にハロゲン化合物を含む抑制ガスを供給し、チタン系化合物を含むソースガスを供給し、窒化物系化合物を含む反応ガスを供給し、不活性ガスを含むパージガスを供給することで、前記上部電極層を形成することを含む。
【００１０】
上述した技術的課題を解決するために、本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法は、チャンバと、前記チャンバ内に配置され、基板が載置される基板受け台と、前記チャンバ内にソースガスを供給するソースガス供給部と、前記チャンバ内に反応ガスを供給する反応ガス供給部と、前記チャンバ内に、前記ソースガスの前記基板上の物理的な吸着を抑制する抑制ガスを供給する抑制ガス供給部と、前記チャンバ内に第１パージガスを供給する第１パージガス供給部とを含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、基板上における薄膜の形成に際して、ソースガス、反応ガス、及び、不活性ガスを含むパージガスと並んで抑制ガスを供給することにより、ソースガスの基板上への物理的な吸着を抑制するので、特にアスペクト比の高い立体構造上に対しても、一定の厚さを有する薄膜を形成できる。
本発明のその他の具体的な事項は、詳細な説明及び図面に含まれている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図２】本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法の原理を説明するためのグラフである。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法によって形成された薄膜を説明するための断面図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法によって形成された薄膜を説明するための写真である。
【００１３】
【図６】本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図７】本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図８】本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図９】本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１０】本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１１】本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１２】本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１３】本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１４】本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１５】本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１６】本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１７】本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１８】本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【００１４】
【図１９】本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図２０】本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図２１】本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図２２】本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【００１５】
【図２３】本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造設備を説明するための概略図である。
【図２４】本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造設備の動作を説明するためのタイミング図である。
【図２５】本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造設備を説明するための概略図である。
【図２６】本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造設備を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。
【００１７】
図１は本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するためのフローチャート、図２は本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法の原理を説明するためのグラフ、図３（ａ）及び図３（ｂ）は本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図、図４（ａ）及び図４（ｂ）は本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法によって形成された薄膜を説明するための断面図である。
【００１８】
図１を参照すると、本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法は、抑制ガスを供給し（Ｓ１１）、ソースガスを供給し（Ｓ１５）、反応ガスを供給する（Ｓ１９）、各段階を含み、更に、第１パージガスを供給し（Ｓ１３）、第２パージガスを供給し（Ｓ１７）、第３パージガスを供給する（Ｓ２０）、各段階を含む。
【００１９】
具体的に、本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法は、チャンバ内に配置された基板上に抑制ガスを供給し（Ｓ１１）、基板に吸着していない抑制ガスを、第１パージガスを供給して除去し（Ｓ１３）、チャンバ内にソースガスを供給し（Ｓ１５）、基板に吸着していないソースガスを、第２パージガスを供給して除去し（Ｓ１７）、続いて、反応ガスを供給して（Ｓ１９）、基板上に吸着しているソースガスと反応させた後、第３パージガスを供給して未反応ソースガスと反応ガスを除去する（Ｓ２０）ことにより、電極層等を含む薄膜を基板上に形成する段階を含む。このような方法は、原子層蒸着方法（ＡＬＤ）を用いて実行できるが、これに限定されない。
【００２０】
即ち、本発明に係る半導体装置の製造方法は、薄膜の形成に係る。例えば、本発明に係る半導体装置の製造方法は、基板又は誘電層上における電極層の形成に係る。電極層は、ＴｉとＮを含む化合物を含み、例えば、ＴｉＮ、ＴｉＳｉＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＢＮ、ＴｉＯＮ、ＴｉＡｌＯＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＣＮ、ＴｉＯＣＮ、又はＴｉＳｉＣＮが挙げられる。
【００２１】
本実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、ＴｉＮ層を形成することを例として挙げて説明する。但し、これは説明のための例示的なものに過ぎず、本発明の技術的思想を限定しない。
【００２２】
従って、本実施形態において、ソースガスを供給する段階（Ｓ１５）においては、チタン（Ｔｉ）系化合物を含むソースガスを供給する。例えば、チタン系化合物は、ＴｉＣｌ４であるが、これに限定されない。反応ガスを供給する段階（Ｓ１９）においては、窒化物系化合物を含む反応ガスを供給する。例えば、窒化物系化合物は、ＮＨ３であるが、これに限定されない。
【００２３】
本発明に係る抑制ガスは、ソースガスが吸着しようとする基板上への物理的な吸着を抑制する。よって、ソースガスがＴｉＣｌ４である場合には、抑制ガスは、酸素原子及び窒素原子を含まず、ソースガスと反応しないガスである。
【００２４】
従って、本発明において、抑制ガスを供給する段階（Ｓ１１）は、後の段階（Ｓ１５）において薄膜を形成しようとする基板上へソースガスが吸着する速度を遅らせるためにある。
【００２５】
具体的に、抑制ガスは、ハロゲン（ｈａｌｏｇｅｎ）原子を含むか、或いは不飽和結合（ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ  ｂｏｎｄ）を有する化合物を含む。例えば、抑制ガスはハロゲン化アルキル（ａｌｋｙｌ  ｈａｌｉｄｅ）、ハロゲン化アルケニル（ａｌｋｅｎｙｌ  ｈａｌｉｄｅ）、ハロゲン化アルキニル（ａｌｋｙｎｙｌ  ｈａｌｉｄｅ）、アルケン（ａｌｋｅｎｅ）、アルキン（ａｌｋｙｎｅ）、又はこれらの組み合わせのうちの少なくとも一つを含む。例えば、抑制ガスはテトラクロロプロパン（ｔｅｔｒａｃｈｌｏｒｏｐｒｏｐａｎｅ）又はジクロロエチレン（ｄｉｃｈｌｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）を含む。
【００２６】
或る実施形態において、ハロゲン化アルキル、ハロゲン化アルケニル、ハロゲン化アルキニルは、各々１個乃至１０個の炭素原子を含む線状、枝状又は環状のハロゲン化炭化水素基（ｈａｌｏｇｅｎａｔｅｄ  ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ  ｇｒｏｕｐ）を含む。また、アルケン及びアルキンは、各々１個乃至１０個の炭素原子を含む線状、枝状又は環状の炭化水素基（ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ  ｇｒｏｕｐ）を含む。
【００２７】
抑制ガス分子中のハロゲン化炭化水素基、又は炭化水素基の炭素原子の数が１０個を超える場合、抑制ガスは、ソースガスの基板上への物理的吸着を容易に抑制できない。
【００２８】
或る実施形態において、ハロゲン化アルキル、ハロゲン化アルケニル、ハロゲン化アルキニルは、各々１個乃至１０個のハロゲン原子を含む。
【００２９】
抑制ガス分子のハロゲン化アルキル、ハロゲン化アルケニル、ハロゲン化アルキニルのハロゲン原子の数が１０個を超える場合、抑制ガスは、ソースガスの基板上の物理的な吸着を容易に抑制できない。
【００３０】
図２乃至図４に戻って、まず、図２を参照すると、抑制ガス供給後のパージ時間と蒸着速度の低下との関係を確認できる。図２において、ａ線は、抑制ガスを含まず、ＴｉＣｌ４ソースガスとＮＨ３反応ガスを用いてＡＬＤを行った場合の蒸着速度を示し、ｂ線は、ＴｉＣｌ４ソースガスとＮＨ３反応ガスに加えて、テトラクロロプロパン（ｔｅｔｒａｃｈｌｏｒｏｐｒｏｐａｎｅ）抑制ガスを用いてＡＬＤを行った場合の蒸着速度を示し、ｃ線は、ＴｉＣｌ４ソースガスとＮＨ３反応ガスに加えて、ジクロロエチレン（ｄｉｃｈｌｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）抑制ガスを用いてＡＬＤを行った場合の蒸着速度を示す。
【００３１】
抑制ガスを使用した場合が、抑制ガスを使用していない場合と比較して相対的に薄膜の成長速度が遅いことが確認される。即ち、本発明において、抑制ガスは、基板上に吸着してソースガスの過吸着を阻止することにより薄膜の成長速度を遅らせ、その結果、コンフォーマルな薄膜層が形成される。また、抑制ガス供給後のパージ時間に応じた蒸着速度の増加がないことが確認される。この現象は、抑制ガスが容易に脱着されないことを示し、工程時間に応じて阻害剤の効果が減少しないことを意味する。
【００３２】
図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照して、本発明に係る半導体装置の製造方法によってコンフォーマルな薄膜層を形成する原理を説明する。
【００３３】
図３（ａ）は本発明に係る抑制ガスを使用せずに、ソースガスと反応ガスを用いて薄膜を形成する場合のソースガスの吸着程度を説明するための断面図、図３（ｂ）は本発明に係る抑制ガス、ソースガス及び反応ガスを用いて薄膜を形成する場合のソースガスの吸着程度を説明するための断面図である。
【００３４】
図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照すると、基板１０は、アスペクト比の大きいホールを有し、基板１０の上面１１は、上部面Ａと、ホールの下部面Ｃ及び側壁Ｂを有する。ここで、矢印の長さは当該領域でのソースガスの吸着程度を意味する。
【００３５】
つまり、本発明に係る抑制ガスを使用せずに薄膜を形成する場合（図３（ａ））には、時間が経つほど、上部面Ａ上でのソースガスの吸着程度ａ１が下部面Ｃ上でのソースガスの吸着程度ｃ１よりも大きい。
【００３６】
しかし、本発明に係る抑制ガスを使用する場合（図３（ｂ））には、時間が経つほど、上部面Ａ上でのソースガスの吸着程度ａ２と下部面Ｃ上でのソースガスの吸着程度ｃ２とが略、同等になる。これは、上部面Ａでのソースガスの過吸着が抑制ガスによって抑制されるからである。より具体的には、基板１０の上部面Ａでのソースガスの物理的な吸着による過吸着を抑制ガスが抑制するからである。
【００３７】
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、図３（ａ）及び図３（ｂ）によって形成された薄膜２１の膜厚の均一度を確認する。図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照すると、抑制ガスを用いて基板１０の上部面Ａでのソースガスの過吸着が抑制された場合（図４（ｂ））の薄膜２１は、抑制ガスを使用していない場合（図４（ａ））と比較して、全領域にわたって比較的に均一な厚さに形成されることが分かる。
【００３８】
図５（ａ）及び（ｂ）は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように形成された薄膜の、領域による厚さを確認するための断面写真である。図５（ａ）は抑制ガスを使用せずにソースガスと反応ガスを用いてＡＬＤ（原子層蒸着）工程を行った場合を示し、図５（ｂ）は抑制ガス、ソースガス及び反応ガスを用いてＡＬＤ工程を行った場合を示す。
【００３９】
図５（ａ）及び（ｂ）を参照すると、抑制ガスを使用していない場合は、ホール（トレンチの場合を含む）内の薄膜Ｈ１は相対的に薄く、ホール外の薄膜Ｌ１は相対的に厚いことが確認される。これとは異なり、抑制ガスを使用している場合の薄膜は、ホールの内（Ｈ２）、外（Ｌ２）で比較的に均一な厚さを持っていることが確認される。
【００４０】
即ち、本発明に係る半導体装置の製造方法は、アスペクト比の大きいホール（トレンチの場合を含む）内外に、薄膜を形成した場合に均一な厚さの薄膜を形成する方法を与える。よって、本発明に係る半導体装置の製造方法で形成しようとする薄膜は、例えば、素子分離領域（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ、ＳＴＩ）、層間絶縁膜（Ｉｎｔｅｒ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｌａｙｅｒ、ＩＬＤ）、及び／又は金属間絶縁膜（Ｉｎｔｅｒ  Ｍｅｔａｌ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｌａｙｅｒ、ＬＭＤ）に設けたビア（ｖｉａ）領域、シリンダ型キャパシタ領域のように、アスペクト比の大きいホール領域に形成する薄膜であり得る。
【００４１】
以下、シリンダ型キャパシタを含む半導体装置の製造方法を例にとって、本発明の技術的思想を説明する。前述したように、シリンダ型キャパシタを含む半導体装置の製造方法は、例示的なものに過ぎず、本発明の技術的思想はアスペクト比の大きい領域上に均一な厚さの薄膜を形成する方法として適用できる。
【００４２】
次に、図１及び図６乃至図１８を参照して、本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。
【００４３】
図６乃至図１８は本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【００４４】
図６を参照すると、本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法によって製造される半導体装置は、基板１００、第１層間絶縁膜１３５、第２層間絶縁膜１３７、エッチング停止膜１４０、導電金属層１５０、キャパシタＣＰ１、及びキャッピング膜２２０を含む。
【００４５】
基板１００は、例えば、メモリセルアレイ領域及び周辺領域を含むように構成される。また、基板１００には、素子間分離のためのフィールド酸化膜１３０が形成され、スペーサ１２５を備えたゲート電極１２０が形成される。
基板１００の上部には更に、周知の、ゲート絶縁層、ソース／ドレイン層、ソースドレインコンタクト層等が形成されるが、本発明の本質に関わらないので図示せず、以下では一括して基板１００として扱う。
【００４６】
また、基板１００は例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅＣ、ＩｎＡｓ及びＩｎＰよりなる群から選ばれる１つ以上の半導体材料からなり、ＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板が使用される場合もある。
【００４７】
第１層間絶縁膜１３５は、ゲート電極１２０を含む基板１００の全面に形成される。また、第１層間絶縁膜１３５を貫通して２つのゲート電極１２０の間にビットラインコンタクト１６２が形成される。ビットラインコンタクト１６２は、基板１００とビットライン１６４とを接続する役割を果たす。このビットラインコンタクト１６２を介して基板１００に接続されたビットライン１６４は、第１層間絶縁膜１３５上に形成される。
【００４８】
第２層間絶縁膜１３７は第１層間絶縁膜１３５上に形成される。また、第１及び第２層間絶縁膜１３５、１３７を貫通して基板１００に接続されるストレージノードコンタクト１７２が形成される。ストレージノードコンタクト１７２は、例えば、ポリシリコンプラグ、チタン窒化物及びチタンバリアの積層構造を含むが、これに限定されない。
【００４９】
エッチング停止膜１４０は第２層間絶縁膜１３７及びストレージノードコンタクト１７２上に形成される。具体的に、エッチング停止膜１４０は、エッチング停止膜１４０上に形成されるモールド膜（図９の１４５）のエッチング工程の際に、エッチング停止膜１４０の下方にはエッチングが行われないようにする役割を果たす。
【００５０】
また、エッチング停止膜１４０は、例えば、シリコン窒化物を含むが、これに限定されない。但し、モールド膜（図９の１４５）に行われるエッチング工程がエッチング停止膜１４０の下方に進むことを停止しなければならないので、モールド膜（図９の１４５）とは異なる材質を含む。
【００５１】
導電金属層１５０は、ストレージノードコンタクト１７２上に形成されるストレージノードホール（図１３の１５３）の下面に配置される。即ち、導電金属層１５０は、ストレージノードホール（図１３の１５３）と下部電極層２００ａとの間に配置される。但し、導電金属層１５０はキャパシタの構造に応じて省略してもよい。導電金属層１５０は、例えば、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｃｕのうちの何れか一つを含むが、これに限定されない。
【００５２】
本実施形態において、キャパシタＣＰ１は、例えば、ＯＣＳ（Ｏｎｅ  Ｃｙｌｉｎｄｅｒ  Ｓｔｏｒａｇｅ、単一シリンダ型格納装置）用キャパシタを含む。具体的に、キャパシタＣＰ１は、上面と下面の幅が同じストレージノードホール（図１２の１５３）を中心に形成されるので、キャパシタＣＰ１の上面と下面の幅も同一に形成される。ここで、「同じ」とは、工程によって若干の誤差が発生することを含む概念である。但し、これは本発明の技術的思想の説明のための例示的なものなので、キャパシタＣＰ１の上面と下面の幅は互いに異なってもよい。
【００５３】
キャパシタＣＰ１は下部電極層２００ａ、誘電膜２０５ａ、及び上部電極層２１０ａを含む。
【００５４】
下部電極層２００ａは、キャパシタＣＰ１の下部電極であって、シリンダ状の下部電極を含む。
【００５５】
下部電極層２００ａは、例えば、伝導性酸化物を含む。即ち、下部電極層２００ａは、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｉｒ、ＰｔＯ、ＲｕＯ２、ＩｒＯ２、ＳｒＲｕＯ３、ＢａＲｕＯ３、ＣａＲｕＯ３、又は（Ｂａ，Ｓｒ）ＲｕＯ３の何れかを含み、これらは、単一膜、又は２つ以上の膜が積層された形状を有する。
【００５６】
下部電極層２００ａは、伝導性酸化物の他にも、高融点（ｒｅｆａｃｔｏｒｙ）金属又は高融点金属窒化物を含む。即ち、例えば、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｗ、ＷＮ、Ｔａ、ＴａＮ、ＨｆＮ、ＺｒＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴａＳｉＮ、ＴｉＳｉＮ、ＴａＡｌＮ、ＴｉＢＮ、ＴｉＯＮ、ＴｉＡｌＯＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＣＮ、又はＴｉＳｉＣＮの何れかを含み、これらは、単一膜、又は２つ以上の膜が積層された形状を有する。
【００５７】
下部電極層２００ａは、導電金属層１５０上に形成される場合、導電金属層１５０とは異なる物質を含む。即ち、下部電極層２００ａと導電金属層１５０が互いに物理的、化学的影響を与えることなく区分されるように、互いに異なる物質を含むようにする。
【００５８】
誘電膜２０５ａは下部電極層２００ａ上に形成される。具体的に、誘電膜２０５ａは、シリンダ状の下部電極層２００ａの外側壁、内側壁、及び下部電極層２００ａ内の下面と、エッチング停止膜１４０上に形成される。
【００５９】
また、誘電膜２０５ａは、例えば、三成分系以上の物質を含む。即ち、誘電膜２０５ａは、（Ｂａ、Ｓｒ）ＴｉＯ３（ＢＳＴ）、ＳｒＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＰＺＴ、ＰＬＺＴ、（Ｂａ，Ｓｒ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３（ＢＳＺＴＯ）、Ｓｒ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３（ＳＺＴＯ）、Ｂａ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３（ＢＺＴＯ）、（Ｂａ，Ｓｒ）ＺｒＯ３（ＢＳＺＯ）、ＳｒＺｒＯ３、又はＢａＺｒＯ３の何れかを含むが、これらに限定されない。誘電膜２０５ａは、前述した三成分系以上の誘電物質ではなく、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２などの二成分系の誘電物質を含むことができ、これらは、単独、又は２つ以上の物質が積層されて形成される。
【００６０】
上部電極層２１０ａはキャパシタＣＰ１の上部電極を含む。
【００６１】
具体的に、上部電極層２１０ａは、誘電膜２０５ａを覆いながら誘電膜２０５ａの表面プロファイルと同じ表面プロファイルを含む。
【００６２】
上部電極層２１０ａは、例えば、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｉｒ等の高い仕事関数を有する物質を含む。即ち、上部電極層２１０ａは、このような物質を含むことにより、上部電極層２１０ａと誘電膜２０５ａとの仕事関数差を大きくして、キャパシタＣＰ１のリーク電流を抑制できる。
【００６３】
上部電極層２１０ａは伝導性酸化物を含み得る。例えば、上部電極層２１０ａは、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｉｒ、ＰｔＯ、ＲｕＯ２、ＩｒＯ２、ＳｒＲｕＯ３、ＢａＲｕＯ３、ＣａＲｕＯ３、又は（Ｂａ，Ｓｒ）ＲｕＯ３の何れかを含み、これらは、単一膜、又は２つ以上の膜が積層された形状を有する。
【００６４】
キャッピング膜２２０は、上部電極層２１０ａのグレイン成長及び凝集を抑制するために、上部電極層２１０ａ上に形成される。具体的に、キャッピング膜２２０として使用される物質は、例えば、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＬａＡｌＯ３、ＢａＺｒＯ３、ＳｒＺｒＯ３、ＢＳＴ、ＳｒＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＴｉＯ２、又はＳｉＯ２の何れかを含み、これらは、単一膜、又は２つ以上の膜が積層された形状を有する。
【００６５】
図６を参照して、本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法によって製造される半導体装置の基本構造について説明した。次に、図６乃至図１８を用いて、本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法によって製造される下部電極層、誘電層及び上部電極層についてより詳細に説明する。
【００６６】
図７を参照すると、基板１００上に形成された第２層間絶縁膜１３７の一部の領域をエッチングしてコンタクトホールを形成する。コンタクトホールを形成した後、コンタクトホールの内部に導電物質を充填し、第２層間絶縁膜１３７の上面が露出するように平坦化することにより、ストレージノードコンタクト１７２を形成する。
【００６７】
図示してはいないが、図７は図６に示されたエッチング停止膜１４０の下の構造を含む。即ち、図７は後述するエッチング停止膜１４０の形成工程前の段階迄を含む図である。
【００６８】
図８を参照すると、第２層間絶縁膜１３７上にエッチング停止膜１４０を形成する。
【００６９】
エッチング停止膜１４０は、例えば、シリコン窒化物を含むが、これに限定されない。また、エッチング停止膜１４０は、例えば、シリコン窒化物を化学気相蒸着法で蒸着して形成する。
【００７０】
図９を参照すると、エッチング停止膜１４０上にモールド膜１４５を形成する。
【００７１】
具体的に、モールド膜１４５は、キャパシタの下部電極を成形するために提供される膜である。よって、モールド膜１４５は、形成しようとする下部電極の高さと同じか或いはそれより高く形成される。
【００７２】
モールド膜１４５は、例えば、ポリシリコンを含むことがされるが、これに限定されない。具体的に、モールド膜１４５は、エッチング停止膜１４０とのエッチング選択比の高い物質で形成されるべきである。また、モールド膜１４５は、後述するウェットエッチング工程によって容易に除去される物質で形成されるべきである。
【００７３】
図１０を参照すると、モールド膜１４５上にマスクパターン１４７を形成する。
【００７４】
具体的に、マスクパターン１４７は、後述するモールド膜１４５のエッチング工程の際に、マスクの役割を果たすもので、マスクパターン１４７間の幅は、ストレージノードホール（図１３の１５３）と同じ幅に形成される。ここで、「同じ」とは、工程によって若干の誤差が発生することを含む概念である。
【００７５】
図１１及び図１２を参照すると、マスクパターン１４７をエッチングマスクとしてモールド膜１４５をエッチングする。
【００７６】
具体的に、マスクパターン１４７をエッチングマスクとして用いてモールド膜１４５をウェットエッチングすることで、ストレージノードコンタクト１７２の上面を露出させる。次いで、露出しているストレージノードコンタクト１７２の上面上に導電金属層１５０を形成するが、これに限定されない。よって、導電金属層１５０の形成は省略してもよい。
【００７７】
また、ストレージノードホール１５３を形成した後、マスクパターン１４７を除去する。
【００７８】
図１３を参照すると、ストレージノードホール（図１２の１５３）の側壁、下面及びモールド膜１４５の上面に沿って第１電極層２００を形成する。
【００７９】
具体的に、第１電極層２００は、ストレージノードホール１５３の内部を満たさないように、且つ、ストレージノードホール１５３の側壁、下面及びモールド膜１４５の上面のプロファイルと同じプロファイルを持つように、例えば等方性成層により形成される。
【００８０】
第１電極層２００は金属を含み、第１電極層２００として使用される物質は伝導性酸化物を含むが、これに限定されない。即ち、第１電極層２００に使用される物質の例としては、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｉｒ、ＰｔＯ、ＲｕＯ２、ＩｒＯ２、ＳｒＲｕＯ３、ＢａＲｕＯ３、ＣａＲｕＯ３、（Ｂａ，Ｓｒ）ＲｕＯ３が挙げられ、これらは、単一膜、又は２つ以上の膜が積層された形状を有する。
【００８１】
また、第１電極層２００は金属窒化物を含み得る。即ち、第１電極層２００として使用される物質の具体例としては、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｗ、ＷＮ、Ｔａ、ＴａＮ、ＨｆＮ、ＺｒＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴａＳｉＮ、ＴｉＳｉＮ、ＴａＡｌＮ、ＴｉＢＮ、ＴｉＯＮ、ＴｉＡｌＯＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＣＮ、又はＴｉＳｉＣＮが挙げられ、これらは、単一膜、又は２つ以上の膜が積層された形状を有する。
【００８２】
第１電極層２００は、例えば、原子層積層法、化学気相蒸着法又は物理気相蒸着法の何れかにより形成できる。但し、第１電極層２００は、ステップカバレッジ（ｓｔｅｐ  ｃｏｖｅｒａｇｅ）特性に優れた原子層積層法で形成することが最も好ましい。
【００８３】
即ち、第１電極層２００は、図１で説明した製造方法を適用する装置を用いて形成される。
【００８４】
図１及び図１３を参照すると、第１電極層２００をストレージノードホール１５３の側壁、下面及びモールド膜１４５の上面上に形成する方法は、基板１００が配置された原子層蒸着装置のチャンバ内に抑制ガスを供給する段階（Ｓ１１）を含む。
【００８５】
抑制ガスを供給する段階（Ｓ１１）においては、酸素原子及び窒素原子を含まず、ソースガスと反応しないガスを供給する。
【００８６】
具体的に、抑制ガスは、ハロゲン（ｈａｌｏｇｅｎ）原子を含むか、或いは不飽和結合（ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ  ｂｏｎｄ）を有する化合物を含む。例えば、抑制ガスは、ハロゲン化アルキル（ａｌｋｙｌ  ｈａｌｉｄｅ）、ハロゲン化アルケニル（ａｌｋｅｎｙｌ  ｈａｌｉｄｅ）、ハロゲン化アルキニル（ａｌｋｙｎｙｌ  ｈａｌｉｄｅ）、アルケン（ａｌｋｅｎｅ）、アルキン（ａｌｋｙｎｅ）、又はこれらの組み合わせのうちの少なくとも一つを含む。例えば、抑制ガスはテトラクロロプロパン（ｔｅｔｒａｃｈｌｏｒｏｐｒｏｐａｎｅ）又はジクロロエチレン（ｄｉｃｈｌｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）を含む。
【００８７】
抑制ガスを所定の時間供給すると、ストレージノードホール１５３の側壁、下面及びモールド膜１４５の上面の表面に抑制ガスが物理的及び／又は化学的に吸着するか、或いはチャンバ内に留まる。
【００８８】
次いで、ストレージノードホール１５３の側壁、下面及びモールド膜１４５の上面に吸着していないガスは、第１パージガスを供給して（Ｓ１３）除去する。第１パージガスとしては不活性ガスが使用でき、不活性ガスはＡｒ、Ｈｅ、Ｋｒ、Ｘｅ及びＮ２、又はこれらの組み合わせの何れかからなる。又は、ポンピング（ｐｕｍｐｉｎｇ）によって抑制ガスをパージできる。パージガスの供給及びポンピングを共に行って抑制ガスをパージすることもできる。
【００８９】
その後、チャンバ内にソースガスを供給する（Ｓ１５）。
【００９０】
チャンバ内にソースガスを所定の時間供給すると、ストレージノードホール１５３の側壁、下面及びモールド膜１４５の上面の表面にソースガスが反応又は化学吸着し、残りは、反応又は化学吸着しているソースガスの表面に物理的に吸着するか或いはチャンバ内に留まる。
【００９１】
但し、本実施形態において、ストレージノードホール１５３の側壁、下面及びモールド膜１４５の上面の表面上には既に抑制ガスが吸着しているので、ソースガスの物理的吸着は抑制される。
【００９２】
ここで、ソースガスと共に不活性ガスが供給されてもよい。不活性ガスは、例えば、Ａｒ、Ｈｅ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｎ２又はこれらの組み合わせであり得る。ソースガスを供給することは、例えば、チタン系化合物を含むソースガスを供給するであり、チタン系化合物はＴｉＣｌ４であり得るが、これに限定されない。
【００９３】
その後、基板と反応していないソースガスをパージするために、第２パージガスを供給する（Ｓ１７）。
【００９４】
この際、ソースガスをパージすることは、第２パージガスを供給して行うことであり、第２パージガスとしては不活性ガスが使用され、不活性ガスは例えば、Ａｒ、Ｈｅ、Ｋｒ、Ｘｅ及びＮ２、又はこれらの組み合わせである。又は、ポンピング（ｐｕｍｐｉｎｇ）によってもソースガスをパージできる。第２パージガスの供給及びポンピングを共に行ってソースガスをパージする場合もある。
【００９５】
その後、基板１００にバイアスを印加して基板に対して垂直に電場を形成する。基板１００にバイアスを印加することは様々な方法で実現できる。例えば、チャンバの上部及び下部に各々装着された電極同士の間にバイアスを印加することで、基板１００に対して垂直に電場を形成する。又は、基板１００が装着されたチャックの上部及び下部にバイアスを印加して、基板１００に対して垂直に電場を形成する。電場の方向は、形成しようとする薄膜の種類によって、供給される反応ガスによって変わり得る。
【００９６】
次いで、チャンバ内に反応ガスを供給する（Ｓ１９）。
この際、基板１００に対して垂直に電場を形成した状態で、反応ガスを供給してプラズマ化する。
【００９７】
反応ガスを供給してプラズマ化すると、プラズマ化された反応ガスは、不安定なエネルギー状態を持つが、反応性が大きい。
【００９８】
プラズマ化された反応ガスは、基板１００に対して垂直に形成された電場に反応し、ストレージノードホール１５３の側壁、下面及びモールド膜１４５の上面の表面上に吸着しているソースガスと反応することにより、第１電極層２００を形成する。
【００９９】
次いで、反応していない反応ガスをパージする。このような図１の過程を繰り返し行い、所望の厚さの薄膜を蒸着する。
【０１００】
一方、前述した説明は、電場が基板に対して垂直な方向に形成されたときを例に挙げて説明したものである。より効率的な蒸着のために電場の方向を調整できるのは勿論である。
【０１０１】
図１４及び図１５を参照すると、第１電極層２００上にストレージノードホール（図１２の１５３）の内部を充填する犠牲膜２０３を形成する。
【０１０２】
犠牲膜２０３は、モールド膜１４５と同一の特性を持つ物質で形成されるが、これに限定されない。
【０１０３】
犠牲膜２０３を形成した後、モールド膜１４５の上面が露出する迄犠牲膜２０３及び第１電極層２００を平坦化する。平坦化工程は、例えばＣＭＰ（化学機械研磨、ｃｈｅｍｉｃａｌ＿ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ＿ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）工程を含むが、これに限定されない。
【０１０４】
平坦化工程を完了すると、シリンダ状の下部電極層２００ａが形成される。シリンダ状の下部電極層２００ａは、ＯＣＳ型キャパシタの下部電極の役割を果たすことがされる。
【０１０５】
下部電極層２００ａを形成した後、下部電極層２００ａを熱処理する工程を更に含む場合がある。
【０１０６】
具体的に、熱処理工程を行うと、誘電膜（図１７の２０５ａ）を形成する前に、下部電極層２００ａのグレインを十分に成長できる。即ち、誘電膜（図１７の２０５ａ）を形成した以後には、下部電極層２００ａのグレイン成長が起こらなくなり、後続の工程で、下部電極層２００ａのグレイン成長に伴う誘電膜（図１７の２０５ａ）の特性変化が発生しないからである。
【０１０７】
図１６を参照すると、モールド膜１４５及び犠牲膜２０３を除去する。
【０１０８】
除去工程の際、シリンダ状の下部電極層２００ａを損傷してはならないため、プラズマによるアタックが発生しないウェットエッチング工程によってモールド膜１４５及び犠牲膜２０３を除去することが好ましい。
【０１０９】
モールド膜１４５及び犠牲膜２０３を除去することにより、シリンダ状の下部電極層２００ａの外側壁及び内側壁がすべて外部に露出される。
【０１１０】
図１７を参照すると、下部電極層２００ａ及びエッチング停止膜１４０上に、金属酸化物からなる二成分系以上の誘電物質を蒸着させて、誘電膜２０５ａを形成する。誘電膜２０５ａは高い誘電率を有する。
【０１１１】
誘電膜２０５ａは、原子層積層法、化学気相蒸着法又は物理気相蒸着法により形成する。よって、誘電層２０５ａも、図１で説明した半導体装置の製造方法によって形成される。
【０１１２】
誘電膜２０５ａを形成した後、誘電膜２０５ａ上に、金属を含む物質を蒸着させて上部電極層２１０ａを形成する。上部電極層２１０ａも、図１で説明した半導体装置の製造方法によって形成される。
【０１１３】
上部電極層２１０ａは誘電膜２０５ａの表面プロファイルに沿って形成される。下部電極層２００ａ同士の間に生成される空間が上部電極層２１０ａによって完全に満たされないようにする。
【０１１４】
上部電極層２１０ａは原子層積層法、化学気相蒸着法又は物理気相蒸着法で形成することがされる。よって、上部電極層２１０ａも、図１で説明した半導体装置の製造方法によって形成される。
【０１１５】
図１８を参照すると、上部電極層２１０ａの上面全体を覆うキャッピング膜２２０を形成する。キャッピング膜２２０は、上部電極層２１０ａのグレイン成長及び凝集を抑制するために形成される。キャッピング膜２２０を用いて上部電極層２１０ａのグレイン成長を効果的に抑制するために、キャッピング膜２２０は、シリンダ状の下部電極層２００ａ同士の間の空間を埋めるように形成される。
【０１１６】
キャッピング膜２２０は、例えば、原子層積層法、化学気相蒸着法、物理気相蒸着法又はＳＯＧ（ｓｐｉｎ＿ｏｎ＿ｇｌａｓｓ）法のうちの何れかで形成することがされる。
【０１１７】
その結果、キャッピング膜２２０を前述の工程によって形成することにより、図６に示された半導体素子を製造することがされる。
【０１１８】
本発明において、下部電極層２００ａ及び上部電極層２１０ａは、図１で説明した半導体装置の製造方法によって製造できる。よって、一定の幅を有する下部電極層２００ａ及び上部電極層２１０ａをアスペクト比の大きいホール１５３内に形成できる。
【０１１９】
上述したように、本発明の技術的思想は、ストレージノードホール（図１２の１５３）内にコンフォーマルな薄膜を形成する方法に限定されるものではなく、アスペクト比の大きいホール又はトレンチ内にコンフォーマルな薄膜を形成する方法に適用される。
【０１２０】
次に、図１９を参照して、本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。
【０１２１】
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、図１で説明した半導体装置の製造方法と比較して、ソースガスを供給した後に抑制ガスを供給することを除いては実質的に同一である。よって、相違点を中心に説明する。
【０１２２】
図１９を参照すると、本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、ソースガスを供給（Ｓ２１）し、第１パージガスを供給（Ｓ２３）し、抑制ガスを供給（Ｓ２５）し、第２パージガスを供給（Ｓ２７）し、反応ガスを供給する（Ｓ２９）、各段階を含む。
【０１２３】
本実施形態に係るソースガスを供給する段階（Ｓ２１）、第１パージガスを供給する段階（Ｓ２３）、抑制ガスを供給する段階（Ｓ２５）、第２パージガスを供給する段階（Ｓ２７）、及び反応ガスを供給する段階（Ｓ２９）の各々は、図１のソースガスを供給する段階（Ｓ１５）、第１パージガスを供給する段階（Ｓ１３）、抑制ガスを供給する段階（Ｓ１１）、第２パージガスを供給する段階（Ｓ１７）、及び反応ガスを供給する段階（Ｓ１９）の各々と実質的に同一である。
【０１２４】
但し、本実施形態において、抑制ガスを供給する（Ｓ２５）段階は、ソースガスを供給する（Ｓ２１）段階の後に行われる。即ち、本発明において、抑制ガスの供給はソースガスが基板上に吸着した後に行われるので、抑制ガスは、基板上に吸着しているソースガスを押しのけることにより基板上に吸着される。これにより、基板上に吸着しているソースガスを押しのけ、基板上に吸着している抑制ガスは、図１の実施形態と同様に、特定の領域でのソースガスの過吸着を防止できる。
【０１２５】
これにより、本実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、基板上にコンフォーマルな薄膜を形成できる。
【０１２６】
次に、図２０を参照して、本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。
【０１２７】
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、図１で説明した半導体装置の製造方法と比較して、反応ガスを供給した後に抑制ガスを供給することを除いては実質的に同一である。よって、相違点を中心に説明する。
【０１２８】
図２０を参照すると、本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、ソースガスを供給（Ｓ３１）し、第１パージガスを供給（Ｓ３３）し、反応ガスを供給（Ｓ３５）し、第２パージガスを供給（Ｓ３７）し、抑制ガスを供給（Ｓ３９）する各段階を含む。
【０１２９】
本実施形態に係るソースガスを供給する段階（Ｓ３１）、第１パージガスを供給する段階（Ｓ３３）、反応ガスを供給する段階（Ｓ３５）、第２パージガスを供給する段階（Ｓ３７）、及び抑制ガスを供給する段階（Ｓ３９）の各々は、図１のソースガスを供給する段階（Ｓ１５）、第１パージガスを供給する段階（Ｓ１３）、反応ガスを供給する段階（Ｓ１９）、第２パージガスを供給する段階（Ｓ１７）、及び抑制ガスを供給する段階（Ｓ１１）の各々と実質的に同一である。
【０１３０】
本実施形態において、抑制ガスを供給する段階（Ｓ３９）は、反応ガスを供給する段階（Ｓ３５）の後に行われる。よって、抑制ガスは、過吸着しているソースガス及び反応ガスを特定の領域から吹き出す役割を果たす。これにより、本実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、基板上にコンフォーマルな薄膜を形成できる。
【０１３１】
次に、図２１を参照して、本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。
【０１３２】
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、図１で説明した半導体装置の製造方法と比較して、ソースガスと抑制ガスを一緒に供給することを除いては実質的に同一である。よって、相違点を中心に説明する。
【０１３３】
図２１を参照すると、本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、ソースガスと抑制ガスを供給（Ｓ４１）し、第１パージガスを供給（Ｓ４３）し、反応ガスを供給（Ｓ４５）する各段階を含む。
【０１３４】
本実施形態に係るソースガスと抑制ガスを共に供給する段階（Ｓ４１）、第１パージガスを供給する段階（Ｓ４３）、反応ガスを供給する段階（Ｓ４５）、の各々は、図１のソースガスを供給する段階（Ｓ１５）及び抑制ガスを供給する段階（Ｓ１１）を同時に実行する段階、第１パージガスを供給する段階（Ｓ１３）反応ガスを供給する段階（Ｓ１９）、の各々と実質的に同一である。
【０１３５】
本実施形態において、ソースガスと抑制ガスは段階（Ｓ４１）において一緒に供給される。よって、抑制ガスは、ソースガスが基板上に吸着することを抑制しつつ、基板上に吸着される。これにより、基板上にコンフォーマルな薄膜を形成できる。
【０１３６】
次に、図２２を参照して、本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。
【０１３７】
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、図１で説明した半導体装置の製造方法と比較して、反応ガスと抑制ガスを共に供給することを除いては実質的に同一である。よって、相違点を中心に説明する。
【０１３８】
図２２を参照すると、本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、ソースガスを供給（Ｓ５１）し、第１パージガスを供給（Ｓ５３）し、反応ガスと抑制ガスを供給（Ｓ５５）する各段階を含む。
【０１３９】
本実施形態に係るソースガスを供給する段階（Ｓ５１）、第１パージガスを供給する段階（Ｓ５３）、反応ガスと抑制ガスを供給する段階（Ｓ５５）、の各々は、図１のソースガスを供給する段階（Ｓ１５）、第１パージガスを供給する段階（Ｓ１３）、反応ガスを供給する（Ｓ１９）段階及び抑制ガスを供給する（Ｓ１１）段階を同時に実行する段階、の各々と実質的に同一である。
【０１４０】
本実施形態において、反応ガスと抑制ガスは（Ｓ５５）段階において一緒に供給される。よって、抑制ガスは、基板上に既に吸着しているソースガスを脱着させながら、過吸着しているソースガスを除去できる。これにより、本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、基板上にコンフォーマルな薄膜を形成することがされる。
【０１４１】
次に、図２３及び図２４を参照して、本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造設備を説明する。
【０１４２】
以下、プラズマを用いて薄膜を形成する半導体装置の製造設備を例として挙げて、本発明の技術的思想を説明する。しかし、このような半導体装置の製造設備は例示的なものに過ぎず、本発明の技術的思想は、プラズマを使用せずに薄膜を形成する半導体装置の製造設備に適用されることもされる。例えば、本発明の技術的思想は、熱を用いて薄膜を形成する半導体装置の製造設備に適用されることもされる。
【０１４３】
図２３は本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造設備を説明するための概略図である。
【０１４４】
図２３を参照すると、或る実施形態に係る半導体装置の製造設備は、チャンバ３１０、基板受け台３２０、ガス噴射部３３０、抑制ガス供給部４１０、ソースガス供給部４２０、反応ガス供給部４３０、及びパージガス供給部４４０を含む。
【０１４５】
チャンバ３１０の形状は、反応空間を有する筒状である。また、チャンバ３１０は、ポンプ３４０、圧力調節装置３１２及び加熱装置３１４を含む。
【０１４６】
ポンプ３４０は、チャンバ３１０に接続され、チャンバ３１０内の不純物及び反応副産物を排気する。また、ポンプ３４０は、チャンバ３１０の内部に真空状態を形成し、これを維持する。
【０１４７】
圧力調節装置３１２はチャンバ内部の圧力を調節する。また、加熱装置３１４はチャンバ３１０の内部を加熱して反応性を向上させる。図示していないが、チャンバ３１０は、加熱されたチャンバ３１０を冷却するための冷却装置を更に含む場合がある。
【０１４８】
基板受け台３２０は、チャンバ３１０内に配置され、基板Ｓを載置することがされる。基板受け台３２０はチャンバ３１０の下部に固定されるが、必要に応じて、基板受け台３２０はチャンバ３１０内で昇降及び／又は回転する。
【０１４９】
ここで、基板Ｓはシリコンウエハであり得る。しかし、本発明の技術的思想がこれに制限されるものではなく、基板Ｓは、薄膜が形成される様々な基板を含み得る。
【０１５０】
図示していないが、基板受け台３２０は、その上面に基板Ｓを載置するための装置を含み得る。例えば、基板受け台３２０は、基板Ｓをローディング（ｌｏａｄｉｎｇ）及びアンローディング（ｕｎｌｏａｄｉｎｇ）するための複数のリフトピン部を含む。
【０１５１】
基板受け台３２０は下部電源３２５に接続される。下部電源３２５は、基板受け台３２０に接続され、基板受け台３２０に電圧を提供する。本実施形態において、下部電源３２５は交流ＲＦ電源であり得るが、本発明の技術的思想はこれに限定されない。下部電源３２５は直流電源（ＤＣ）の場合もある。
【０１５２】
ガス噴射部３３０は、チャンバ３１０の内に配置され、チャンバ３１０内にガスを噴射できる。具体的に、ガス噴射部３３０は、ソースガス供給部４２０、反応ガス供給部４３０、抑制ガス供給部４１０、又はパージガス供給部４４０に接続され、チャンバ３１０内に様々なガスを噴射できる。ガス噴射部３３０はチャンバ３１０の上部に固定されるが、必要に応じて、ガス噴射部３３０はチャンバ３１０内で昇降及び／又は回転できる。
【０１５３】
ガス噴射部３３０は上部電源３３５に接続される。上部電源３３５は、ガス噴射部３３０に接続され、ガス噴射部３３０に電圧を提供する。本実施形態において、上部電源３３５は交流ＲＦ電源であるが、本発明の技術的思想はこれに限定されない。上部電源３３５は直流電源（ＤＣ）もある。
【０１５４】
或る実施形態において、下部電源３２５及び上部電源３３５はチャンバ３１０内に電場を形成する。例えば、下部電源３２５及び上部電源３３５は各々、基板受け台３２０及びガス噴射部３３０を介してチャンバ３１０内に電場を形成する。
【０１５５】
これにより、チャンバ３１０内に注入されたガスはプラズマ化される。例えば、チャンバ３１０内に供給された反応ガスは、下部電源３２５及び上部電源３３５によって形成された電場によりプラズマ化される。プラズマ化されたガスは、不安定なエネルギー状態を持つが、反応性が大きい。
【０１５６】
抑制ガス供給部４１０は、チャンバ３１０に接続され、チャンバ３１０内に抑制ガスを供給する。或る実施形態において、抑制ガス供給部４１０は、第１バルブ４１０Ｖによって制御され、ガス噴射部３３０に接続されてチャンバ３１０内に抑制ガスを供給する。
【０１５７】
ソースガス供給部４２０は、チャンバ３１０に接続され、チャンバ３１０内にソースガスを供給することがされる。或る実施形態において、ソースガス供給部４２０は、第２バルブ４２０Ｖによって制御され、ガス噴射部３３０に接続されてチャンバ３１０内にソースガスを供給する。
【０１５８】
反応ガス供給部４３０は、チャンバ３１０に接続され、チャンバ３１０内に反応ガスを供給することがされる。或る実施形態において、反応ガス供給部４３０は、第３バルブ４３０Ｖによって制御され、ガス噴射部３３０に接続されてチャンバ３１０内に反応ガスを供給する。
【０１５９】
パージガス供給部４４０は、チャンバ３１０に接続され、チャンバ３１０内にパージガスを供給することがされる。或る実施形態において、パージガス供給部４４０は、第１乃至第３バルブ４１０Ｖ、４２０Ｖ、４３０Ｖによって制御され、ガス噴射部３３０に接続されてチャンバ３１０内に抑制ガスを供給する。
【０１６０】
或る実施形態に係る半導体装置の製造設備は、抑制ガスの蒸気圧を調節する抑制ガス調節部４１２を含むことがされる。抑制ガス調節部４１２は、抑制ガス供給部４１０に接続され、抑制ガスの蒸気圧を調節する。
【０１６１】
具体的に、抑制ガス調節部４１２は、供給されるべき抑制ガスを加熱又は冷却する装置を含む抑制ガス調節部４１２が供給されるべき抑制ガスを加熱する場合、抑制ガスの蒸気圧は増加する。このような場合、抑制ガスは過吸着するソースガスを多く抑制する。逆に、抑制ガス調節部４１２が供給されるべき抑制ガスを冷却させる場合、抑制ガスの蒸気圧は減少する。このような場合、抑制ガスは過吸着するソースガスを少なく抑制する。即ち、抑制ガス調節部４１２は、チャンバ３１０内に供給される抑制ガスを調節して、コンフォーマルな薄膜を形成する方法を制御する。
【０１６２】
次に、図２４を参照して、本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造設備の動作を説明する。
【０１６３】
図２４は本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造設備の動作を説明するためのタイミング図である。例えば、図２４は、原子層蒸着方法（ＡＬＤ）の１周期においてチャンバ３１０内に供給されるガスのタイミングを示す図である。
【０１６４】
図２４を参照すると、まず、第１バルブ４１０Ｖは抑制ガスのための配管を提供する。即ち、抑制ガス供給部４１０からチャンバ３１０内の基板Ｓ上に抑制ガスが供給される。
【０１６５】
次いで、第１乃至第３バルブ４１０Ｖ、４２０Ｖ、４３０Ｖは、抑制ガスを遮断し、第１パージガスのための配管を提供する。即ち、パージガス供給部４４０からチャンバ３１０内の基板Ｓ上に第１パージガスが供給される。これにより、第１パージガスは、基板Ｓに吸着していない抑制ガスをパージする。
【０１６６】
その後、第２バルブ４２０Ｖは第１パージガスを遮断し、ソースガスのための配管を提供する。即ち、ソースガス供給部４２０からチャンバ３１０内の基板Ｓ上にソースガスが供給される。
【０１６７】
次いで、第１乃至第３バルブ４１０Ｖ、４２０Ｖ、４３０Ｖは、ソースガスを遮断し、第２パージガスのための配管を提供する。即ち、パージガス供給部４４０からチャンバ３１０内の基板Ｓ上に第２パージガスが供給される。これにより、第２パージガスは、基板Ｓに吸着していないソースガスをパージする。
【０１６８】
次いで、第３バルブ４３０Ｖは第２パージガスを遮断し、反応ガスのための配管を提供する。即ち、反応ガス供給部４３０からチャンバ３１０内の基板Ｓ上に反応ガスが供給される。これにより、反応ガスは、基板Ｓ上に吸着しているソースガスと反応することがされる。この際、反応ガスは、下部電源３２５及び上部電源３３５によってチャンバ３１０内でプラズマ化される。プラズマ化された反応ガスは、ソースガスと更によく反応する。しかし、上述したように、プラズマを用いて薄膜を形成することは例示的なものに過ぎない。例えば、反応ガスは、チャンバ３１０に提供された熱を用いて、ソースガスと反応する場合もある。
【０１６９】
その後、第１乃至第３バルブ４１０Ｖ、４２０Ｖ、４３０Ｖは、反応ガスを遮断し、第３パージガスのための配管を提供することがされる。即ち、パージガス供給部４４０からチャンバ３１０内の基板Ｓ上に第３パージガスが供給される。これにより、第３パージガスは未反応ソースガスと反応ガスをパージする。
【０１７０】
よって、或る実施形態に係る半導体装置の製造設備は、信頼性が向上した半導体装置を提供できる。
【０１７１】
次に、図２５を参照して、本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造設備を説明する。
【０１７２】
図２５は本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造設備を説明するための概略図である。
【０１７３】
本実施形態に係る半導体装置の製造設備については、図２３及び図２４で説明した半導体装置の製造設備と重複している部分は省略し、相違点を中心に説明する。
【０１７４】
図２５を参照すると、或る実施形態に係る半導体装置の製造設備は、第１乃至第３パージガス供給部４４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃを含む。
【０１７５】
第１乃至第３パージガス供給部４４０ａ、４４０ｂ、及び４４０ｃは各々、抑制ガス供給部４１０、ソースガス供給部４２０、及び反応ガス供給部４３０に各々、第１バルブ４１０Ｖ’、第２バルブ４２０Ｖ’、及び第３バルブ４３０Ｖ’を介して接続される。
【０１７６】
具体的に、第１パージガス供給部４４０ａはチャンバ３１０及び抑制ガス供給部４１０に接続される。これにより、第１パージガス供給部４４０ａは、チャンバ３１０内の抑制ガスをパージする第１パージガスを供給する。
【０１７７】
この際、第１バルブ４１０Ｖ’は、第１パージガス供給部４４０ａ及び抑制ガス供給部４１０に接続される。即ち、第１バルブ４１０Ｖ’は、第１パージガス又は抑制ガスのための配管を提供する。例えば、第１バルブ４１０Ｖ’は、第１パージガスを遮断し、抑制ガスのための配管を提供するか、或いは、抑制ガスを遮断し、第１パージガスのための配管を提供する。
【０１７８】
第２パージガス供給部４４０ｂはチャンバ３１０及びソースガス供給部４２０に接続される。これにより、第２パージガス供給部４４０ｂは、チャンバ３１０内のソースガスをパージする第２パージガスを供給する。
【０１７９】
この際、第２バルブ４２０Ｖ’は第２パージガス供給部４４０ｂ及びソースガス供給部４２０に接続される。即ち、第２バルブ４２０Ｖ’は第２パージガス又はソースガスのための配管を提供する。例えば、第２バルブ４２０Ｖ’は、第２パージガスを遮断し、ソースガスのための配管を提供するか、或いは、ソースガスを遮断し、第２パージガスのための配管を提供する。
【０１８０】
第３パージガス供給部４４０ｃはチャンバ３１０及び反応ガス供給部４３０に接続される。これにより、第３パージガス供給部４４０ｃは、チャンバ３１０内の反応ガスをパージする第１パージガスを供給する。
【０１８１】
この際、第３バルブ４３０Ｖ’は第３パージガス供給部４４０ｃ及び反応ガス供給部４３０に接続される。即ち、第３バルブ４３０Ｖ’は第３パージガス又は反応ガスのための配管を提供する。例えば、第３バルブ４３０Ｖ’は、第３パージガスを遮断し、反応ガスのための配管を提供するか、或いは、反応ガスを遮断し、第３パージガスのための配管を提供する。
【０１８２】
次に、図２６を参照して、本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造設備を説明する。
【０１８３】
図２６は本発明の技術的思想の或る実施形態に係る半導体装置の製造設備を説明するための概略図である。
【０１８４】
本実施形態に係る半導体装置の製造設備については、図２３乃至図２５で説明した半導体装置の製造設備と重複している部分は省略し、相違点を中心に説明する。
【０１８５】
図２６を参照すると、或る実施形態に係る半導体装置の製造設備はガスボックス５００を含む。
【０１８６】
ガスボックス５００内には抑制ガス供給部４１０及びソースガス供給部４２０が配置される。即ち、ガスボックス５００はチャンバ３１０内に抑制ガス及びソースガスのうちの少なくとも一つを提供する。
【０１８７】
具体的に、ガスボックス５００は第４バルブ５００Ｖを含む。第４バルブ５００Ｖは、抑制ガス供給部４１０及びソースガス供給部４２０に接続される。即ち、第４バルブ５００Ｖは抑制ガス又はソースガスのうちの少なくとも一つのための配管を提供する。例えば、第４バルブ５００Ｖは、ソースガスを遮断し、抑制ガスのための配管を提供するか、或いは、抑制ガスを遮断し、ソースガスのための配管を提供する。また、第４バルブ５００Ｖは、抑制ガス及びソースガスの両方のための配管を提供することもできる。
【０１８８】
この際、第１パージガス供給部４４０ａ’はチャンバ３１０及びガスボックス５００に接続される。具体的に、第１パージガス供給部４４０ａ’は、抑制ガス供給部４１０及びソースガス供給部４２０の各々に、第１バルブ４１０”及び第２バルブ４２０”の各々を介して接続される。これにより、第１パージガス供給部４４０ａ’は、チャンバ３１０内に供給された抑制ガス及びソースガスのうちの少なくとも一つをパージできる。
【０１８９】
以上、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で製造でき、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想や必須の特徴を変更することなく他の具体的な形態で実施し得ることを理解できるであろう。よって、上述した実施形態は、あらゆる面で例示的なもので、限定的なものではないと理解されるべきである。
【符号の説明】
【０１９０】
１０      基板
１１      基板の上面
２１      薄膜
１００      基板
１２０      ゲート電極
１２５      スペーサ
１３０      フィールド酸化膜１３０
１３５      第１層間絶縁膜
１３７      第２層間絶縁膜
１４０      エッチング停止膜
１４５      モールド膜
１４７      マスクパターン
１５０      導電金属層
１５３      ストレージノードホール
１６２      ビットラインコンタクト
１６４      ビットライン
１７２      ストレージノードコンタクト
２００      第１電極層
２００ａ      下部電極層
２０３      犠牲膜
２０５ａ      誘電膜
２１０ａ      上部電極層
２２０      キャッピング膜
３１０      チャンバ
３１２      圧力調節装置
３１４      加熱装置
３２０      基板受け台
３２５      下部電源
３３０      ガス噴射部
３３５      上部電源
３４０      ポンプ
４１０      抑制ガス供給部
４１０Ｖ、４２０Ｖ、４３０Ｖ      第１、第２、第３バルブ
４１０Ｖ’、４２０Ｖ’、４３０Ｖ’      第１、第２、第３バルブ
４１０Ｖ”、４２０Ｖ”、４３０Ｖ”      第１、第２、第３バルブ
４２０      ソースガス供給部
４３０      反応ガス供給部
４４０      パージガス供給部
４４０ａ、４４０ｂ、４４０ｃ      第１、第２、第３パージガス供給部
４４０ａ’      第１パージガス供給部
５００      ガスボックス
５００Ｖ      第４バルブ
Ａ      基板の上部面
Ｂ      ホールの側部面
Ｃ      ホールの底部面
ａ１、ａ２      上部面Ａ上でのソースガスの吸着程度（図３）
ｂ１、ｂ２      側部面Ｂ上でのソースガスの吸着程度（図３）
ｃ１、ｃ２      底部面Ｃ上でのソースガスの吸着程度（図３）
ａｔ１、ａｔ２      上部面Ａ上での薄膜の厚さ（図４）
ｂｔ１、ｂｔ２      側部面Ｂ上での薄膜の厚さ（図４）
ｃｔ１、ｃｔ２      底部面Ｃ上での薄膜の厚さ（図４）
ＣＰ１      キャパシタ
Ｈ１、Ｈ２      ホール内の薄膜
Ｌ１、Ｌ２      ホール外の薄膜
【図１】
2018006753.tif 000003
【図２】
2018006753.tif 000004
【図３】
2018006753.tif 000005
【図４】
2018006753.tif 000006
【図５】
2018006753.tif 000007
【図６】
2018006753.tif 000008
【図７】
2018006753.tif 000009
【図８】
2018006753.tif 000010
【図９】
2018006753.tif 000011
【図１０】
2018006753.tif 000012
【図１１】
2018006753.tif 000013
【図１２】
2018006753.tif 000014
【図１３】
2018006753.tif 000015
【図１４】
2018006753.tif 000016
【図１５】
2018006753.tif 000017
【図１６】
2018006753.tif 000018
【図１７】
2018006753.tif 000019
【図１８】
2018006753.tif 000020
【図１９】
2018006753.tif 000021
【図２０】
2018006753.tif 000022
【図２１】
2018006753.tif 000023
【図２２】
2018006753.tif 000024
【図２３】
2018006753.tif 000025
【図２４】
2018006753.tif 000026
【図２５】
2018006753.tif 000027
【図２６】
2018006753.tif 000028