【手続補正書】
【提出日】平成26年5月14日(2014.5.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体からなる単結晶領域が少なくとも表面に形成されている基板上に、金属膜であって、該金属膜の酸化物の誘電率が酸化シリコン膜の誘電率よりも高く、かつ前記金属膜の酸化物が前記単結晶領域とエピタキシャル関係を有する金属膜を、前記単結晶領域と前記金属膜とが界面反応しない基板温度で形成する第一の工程と、
前記金属膜が形成された基板を、酸素ガス雰囲気に曝しながら、該単結晶領域と該金属膜とが界面反応しない基板温度で熱処理することによって前記金属膜を酸化して、前記単結晶領域上に前記金属膜の酸化物からなる金属酸化物高誘電体膜を形成する第二の工程と、
前記第二の工程にて前記単結晶領域上に形成された前記金属酸化物高誘電体膜を、該金属酸化物高誘電体膜が結晶化する基板温度まで昇温して熱処理することによって前記基板上に金属酸化物高誘電体エピタキシャル膜を形成する第三の工程と
を有し、
前記第二の工程において、前記酸素ガスを所定の酸素分圧に設定することにより、前記単結晶領域に接する面の前記金属酸化物高誘電体膜中に、前記金属膜を構成する金属成分が残留しないことを特徴とする金属酸化物高誘電体エピタキシャル膜の製造方法。
【請求項２】
前記単結晶領域は、シリコン、ゲルマニウム、炭素、およびガリウムの少なくとも１つの元素を含む単結晶領域であり、
前記金属膜は、ハフニウム、ジルコニウム、およびアルミニウムの少なくとも１つの元素を含む金属膜であり、
前記単結晶領域と金属酸化物高誘電体膜とがエピタキシャル関係を有するように、前記単結晶領域に含まれる元素および前記金属膜に含まれる元素は選択されていることを特徴とする請求項１に記載の金属酸化物高誘電体エピタキシャル膜の製造方法。
【請求項３】
前記第二の工程における前記酸素分圧は、大気圧未満、かつ０．１３Ｐａ以上であることを特徴とする請求項２に記載の金属酸化物高誘電体エピタキシャル膜の製造方法。
【請求項４】
前記第二の工程における酸素ガスの分圧が１００Ｐａ以下、かつ０．１３Ｐａ以上であることを特徴とする請求項３に記載の金属酸化物高誘電体エピタキシャル膜の製造方法。
【請求項５】
前記第二の工程における酸素ガスの分圧が１０Ｐａ以下、かつ０．１３Ｐａ以上であることを特徴とする請求項３に記載の金属酸化物高誘電体エピタキシャル膜の製造方法。
【請求項６】
前記単結晶領域が炭化シリコンであり、
前記金属膜がアルミニウムであり、
前記第一の工程および前記第二の工程における前記基板温度が、７００℃未満に設定されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の金属酸化物高誘電体エピタキシャル膜の製造方法。
【請求項７】
前記単結晶領域が窒化ガリウムまたは窒化アルミニウムガリウムであり、
前記金属膜がアルミニウムであり、
前記第一の工程および前記第二の工程における前記基板温度が、５００℃未満に設定されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の金属酸化物高誘電体エピタキシャル膜の製造方法。
【請求項８】
前記単結晶領域がシリコンを含有する材料であり、
前記金属膜がハフニウム、ジルコニウム、またはハフニウムとジルコニウムとの合金であり
前記第一の工程および前記第二の工程における前記基板温度が、４２０℃未満に設定されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の金属酸化物高誘電体エピタキシャル膜の製造方法。
【請求項９】
前記第三の工程における前記熱処理の温度が４２０℃以上に設定されていることを特徴とする請求項１乃至５、８のいずれか１項に記載の金属酸化物高誘電体エピタキシャル膜の製造方法。
【請求項１０】
前記第三の工程における前記熱処理の温度が６００℃以上に設定されていることを特徴とする請求項１乃至５、８のいずれか１項に記載の金属酸化物高誘電体エピタキシャル膜の製造方法。
【請求項１１】
前記第三の工程における前記熱処理の温度が７５０℃以上に設定されていることを特徴とする請求項６または７に記載の金属酸化物高誘電体エピタキシャル膜の製造方法。
【請求項１２】
前記第一の工程における前記金属膜が、ハフニウム、ジルコニウム、アルミニウムの少なくとも一つ以上の元素の組み合わせからなるターゲットをスパッタリングすることにより形成されることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の金属酸化物高誘電体エピタキシャル膜の製造方法。
【請求項１３】
単結晶領域が少なくとも表面に形成されている基板上に、金属膜であって、該金属膜の酸化物の誘電率が酸化シリコン膜の誘電率よりも高く、かつ前記金属膜の酸化物が前記単結晶領域とエピタキシャル関係を有する金属膜を形成し、該金属膜を酸化して金属酸化物高誘電体膜を形成し、該金属酸化物高誘電体膜を結晶化して金属酸化物高誘電体エピタキシャル膜を形成することが可能な基板処理装置であって、
前記単結晶領域上に前記金属膜を成膜するための成膜手段と、
酸素ガスを供給しながら、前記成膜手段により形成された前記金属膜に対して所定の熱処理を施して、前記金属膜を酸化するための第一の熱処理手段と、
前記第一の熱処理手段によって形成された金属酸化物高誘電体膜に対して所定の熱処理を施すための第二の熱処理手段と、
前記基板の温度および前記酸素ガスの分圧が所定の値となるように前記第一の熱処理手段を制御する第一の制御手段と、
前記基板の温度が所定の値となるように前記第二の熱処理手段を制御する第二の制御手段とを備え、
前記成膜手段は、前記金属膜の成膜の際には、前記基板の温度が、前記単結晶領域と前記金属膜とが界面反応しない基板温度になるように構成されており、
前記第一の熱処理手段は、
前記基板を加熱するための第一の基板加熱手段と、
前記酸素の分圧を調整するための分圧調整手段とを有し、
前記第一の制御手段は、前記金属膜を酸化して前記金属酸化物高誘電体膜を形成する場合は、前記基板の温度が前記単結晶領域と前記金属膜とが界面反応しない基板温度になるように前記第一の基板加熱手段を制御し、かつ前記酸素ガスの分圧が、前記単結晶領域に接する面の前記金属酸化物高誘電体膜中に、前記金属膜を構成する金属成分が残留しない分圧となるように前記分圧調整手段を制御し、
前記第二の熱処理手段は、
前記基板を加熱するための第二の基板加熱手段を有し、
前記第二の制御手段は、前記金属酸化物高誘電体膜を結晶化する際には、前記基板の温度が前記金属酸化物高誘電体膜が結晶化する温度になるように前記第二の基板加熱手段を制御することを特徴とする基板処理装置。
【請求項１４】
前記成膜手段は、スパッタリング装置であり、
前記第一の熱処理手段および第二の熱処理手段は、前記スパッタリング装置とは別個に設けられた熱処理装置であることを特徴とする請求項１３に記載の基板処理装置。
【請求項１５】
前記成膜手段による前記成膜と前記第一の熱処理手段による前記熱処理と前記第二の熱処理手段による前記熱処理とは、同一の真空容器にて行われることを特徴とする請求項１３に記載の基板処理装置。
【請求項１６】
コンピュータに請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の金属酸化物高誘電体エピタキシャル膜の製造方法を実行させるためのコンピュータプログラム。
【請求項１７】
コンピュータにより読み出し可能なプログラムを格納した記憶媒体であって、請求項１６記載のコンピュータプログラムを格納したことを特徴とする記憶媒体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
このような目的を達成するために、本発明は、金属酸化物高誘電体エピタキシャル膜の製造方法であって、半導体からなる単結晶領域（以下、単に単結晶領域）が少なくとも表面に形成されている基板上に、金属膜であって、該金属膜の酸化物の誘電率が酸化シリコン膜の誘電率よりも高く、かつ前記金属膜の酸化物が前記単結晶領域とエピタキシャル関係を有する金属膜を、前記単結晶領域と前記金属膜とが界面反応しない基板温度で形成する第一の工程と、前記金属膜が形成された基板を、酸素ガス雰囲気に曝しながら、該単結晶領域と該金属膜とが界面反応しない基板温度で熱処理することによって前記金属膜を酸化して、前記単結晶領域上に前記金属膜の酸化物からなる金属酸化物高誘電体膜を形成する第二の工程と、前記第二の工程にて前記単結晶領域上に形成された前記金属酸化物高誘電体膜を、該金属酸化物高誘電体膜が結晶化する基板温度まで昇温して熱処理することによって前記基板上に金属酸化物高誘電体エピタキシャル膜を形成する第三の工程とを有し、前記第二の工程において、前記酸素ガスを所定の酸素分圧に設定することにより、前記単結晶領域に接する面の前記金属酸化物高誘電体膜中に、前記金属膜を構成する金属成分が残留しないことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
また、本発明は、単結晶領域が少なくとも表面に形成されている基板上に、金属膜であって、該金属膜の酸化物の誘電率が酸化シリコン膜の誘電率よりも高く、かつ前記金属膜の酸化物が前記単結晶領域とエピタキシャル関係を有する金属膜を形成し、該金属膜を酸化して金属酸化物高誘電体膜を形成し、該金属酸化物高誘電体膜を結晶化して金属酸化物高誘電体エピタキシャル膜を形成することが可能な基板処理装置であって、前記単結晶領域上に前記金属膜を成膜するための成膜手段と、酸素ガスを供給しながら、前記成膜手段により形成された前記金属膜に対して所定の熱処理を施して、前記金属膜を酸化するための第一の熱処理手段と、前記第一の熱処理手段によって形成された金属酸化物高誘電体膜に対して所定の熱処理を施すための第二の熱処理手段と、前記基板の温度および前記酸素ガスの分圧が所定の値となるように前記第一の熱処理手段を制御する第一の制御手段と、前記基板の温度が所定の値となるように前記第二の熱処理手段を制御する第二の制御手段とを備え、前記成膜手段は、前記金属膜の成膜の際には、前記基板の温度が、前記単結晶領域と前記金属膜とが界面反応しない基板温度になるように構成されており、前記第一の熱処理手段は、前記基板を加熱するための第一の基板加熱手段と、前記酸素の分圧を調整するための分圧調整手段とを有し、前記第一の制御手段は、前記金属膜を酸化して前記金属酸化物高誘電体膜を形成する場合は、前記基板の温度が前記単結晶領域と前記金属膜とが界面反応しない基板温度になるように前記第一の基板加熱手段を制御し、かつ前記酸素ガスの分圧が、前記単結晶領域に接する面の前記金属酸化物高誘電体膜中に、前記金属膜を構成する金属成分が残留しない分圧となるように前記分圧調整手段を制御し、前記第二の熱処理手段は、前記基板を加熱するための第二の基板加熱手段を有し、前記第二の制御手段は、前記金属酸化物高誘電体膜を結晶化する際には、前記基板の温度が前記金属酸化物高誘電体膜が結晶化する温度になるように前記第二の基板加熱手段を制御することを特徴とする。