Ｓｒ－Ｔｉ－Ｏ系膜的成膜方法和存储介质技术

Ｓｒ－Ｔｉ－Ｏ系膜的成膜方法包括：在处理容器内配置形成有Ｒｕ膜的基板，向上述处理容器内导入气态的Ｔｉ原料、气态的Ｓｒ原料和气态的氧化剂，在Ｒｕ膜上形成厚度为１０ｎｍ以下的第一Ｓｒ－Ｔｉ－Ｏ系膜的工序；对第一Ｓｒ－Ｔｉ－Ｏ系膜进行退火使其结晶化的工序；向处理容器内导入气态的Ｔｉ原料、气态的Ｓｒ原料和气态的氧化剂，在第一Ｓｒ－Ｔｉ－Ｏ系膜上形成第二Ｓｒ－Ｔｉ－Ｏ系膜的工序；和对第二Ｓｒ－Ｔｉ－Ｏ系膜进行退火使其结晶化的工序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及形成SrTiO3膜等Sr-Ti-O系膜的Sr-Ti-O膜的成膜方法和存储介质。
技术介绍
在半导体设备中，集成电路的高集成化日益发展，在DRAM中也要求减小存储单元 的面积、并增大存储容量。与该要求相对应，MIM(金属-绝缘体-金属)结构的电容器受 到关注。作为这种MIM结构的电容器，使用钛酸锶(SrTiO3)等高介电常数材料作为绝缘膜 (电介质膜)。作为DRAM电容器用的SrTiO3膜的成膜方法，一直以来使用PVD，但是，由于难以 得到良好的阶梯覆盖，所以近年来，大多采用使用有机Sr原料、有机Ti原料和作为氧化剂 的O3、利用ALD法进行成膜的方法(例如J. H. Lee等的“Plasma enhanced atomic layer deposition of SrTiO3 thin films with Sr(tmhd)2 and Ti(i-0Pr)4"J. Vac. Scl. Technol. A20(5), Sep/Oct 2002)。但是，利用ALD法进行SrTiO3膜的成膜时，与利用PVD进行成膜时相比，难以通过 退火进行结晶化，存在即使以通过PVD成膜后能够结晶化的热负荷(温度X时间)，也难 以在通过ALD法成膜后进行结晶化的问题。由于Sr-Ti-O系材料在非晶状态下的介电常数 低，因此期望发生结晶化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够稳定地使SrTiO3结晶析出、得到介电常数高的 Sr-Ti-O系膜的Sr-Ti-O系膜的成膜方法。本专利技术的另一目的在于提供一种存储介质，其存储有实行用于达成上述目的的方 法的程序。根据本专利技术，提供一种Sr-Ti-O系膜的成膜方法，其包括在处理容器内配置形成 有Ru膜的基板，向上述处理容器内导入气态的Ti原料、气态的Sr原料和气态的氧化剂，在 Ru膜上形成厚度为IOnm以下的第一 Sr-Ti-O系膜的工序；对上述第一 Sr-Ti-O系膜进行 退火使其结晶化的工序；在形成上述第一 Sr-Ti-O系膜之后，向上述处理容器内导入气态 的Ti原料、气态的Sr原料和气态的氧化剂，在其上形成第二 Sr-Ti-O系膜的工序；和对上 述第二 Sr-Ti-O系膜进行退火使其结晶化的工序。在本专利技术中，优选还包括在对上述第二 Sr-Ti-O系膜进行退火之后，形成实质上 未结晶化的第三Sr-Ti-O系膜的工序。此时，上述第三Sr-Ti-O系膜以膜中的Sr与Ti的 比例Sr/Ti以原子数比计小于1的状态成膜。另外，还可以包括在对上述第二 Sr-Ti-O系膜进行退火之后，形成实质上未结晶 化的氧化膜以代替第三Sr-Ti-O系膜的工序。作为上述氧化膜，可以使用TiO2膜、Al2O3膜、 La2O3膜的任一种。另外，对上述第一 Sr-Ti-O系膜进行退火使其结晶化的工序和对上述第二Sr-Ti-O系膜进行退火使其结晶化的工序在非氧化性氛围下以500 750°C的温度范围进 行。另外，在对上述第二 Sr-Ti-O系膜进行退火使其结晶化之后，可以在氧化性氛围 下进行用于向膜中导入氧的熟化处理。此时，上述熟化处理优选以350 500°C的温度范围 进行，更优选以400 450°C的温度范围进行。并且，在形成上述第一 Sr-Ti-O系膜和/或上述第二 Sr-Ti-O系膜时，进行多次下 述SrO膜成膜步骤和TiO膜成膜步骤，上述SrO膜成膜步骤包括向上述处理容器内导入气态的Sr原料使Sr在基板上 吸附的步骤、向上述处理容器内导入气态的氧化剂使Sr氧化的步骤、和在这些步骤后对处 理容器内进行清扫的步骤，上述TiO膜成膜步骤包括向上述处理容器内导入气态的Ti原料使Ti在基板上 吸附的步骤、向上述处理容器内导入气态的氧化剂使Ti膜氧化的步骤、和在这些步骤后对 处理容器内进行清扫的步骤。此时，优选以包括上述SrO膜成膜步骤彼此和/或上述TiO 膜成膜步骤彼此多次连续进行的顺序的方式，进行多次上述SrO膜成膜步骤和上述TiO膜 成膜步骤。作为上述Sr原料，优选环戊二烯化合物。另外，作为上述Ti原料，优选使用醇盐。 作为上述氧化剂，优选使用O3或者02。上述第一 Sr-Ti-O系膜的形成和上述第二 Sr-Ti-O系膜的形成，优选以形成的膜 的膜中的Sr与Ti的比例Sr/Ti以原子数比计为0. 9 1. 4的条件进行。另外，根据本专利技术的另一观点，提供一种存储介质，其在计算机上运行，存储有用 于控制成膜装置的程序，上述控制程序在执行时，由计算机控制上述成膜装置，使其进行 Sr-Ti-O系膜的成膜方法，该成膜方法包括在处理容器内配置形成有Ru膜的基板，向上 述处理容器内导入气态的Ti原料、气态的Sr原料和气态的氧化剂，在Ru膜上形成厚度为 IOnm以下的第一 Sr-Ti-O系膜的工序；对上述第一 Sr-Ti-O系膜进行退火使其结晶化的工 序；在形成上述第一 Sr-Ti-O系膜之后，向上述处理容器内导入气态的Ti原料、气态的Sr 原料和气态的氧化剂，在其上形成第二 Sr-Ti-O系膜的工序；和对上述第二 Sr-Ti-O系膜进 行退火使其结晶化的工序。根据本专利技术，能够向处理容器内导入气态的Ti原料、气态的Sr原料和气态的氧化 剂，在下部电极等中使用的基底的Ru膜上形成厚度为IOnm以下的第一 Sr-Ti-O系膜，进行 退火使其结晶化之后，同样地形成第二 Sr-Ti-O系膜，进行退火使其结晶化，由此能够得到 高介电常数。S卩，本专利技术的专利技术人发现，一般较薄的Sr-Ti-O系膜难以结晶化，但是基底为Ru时 使用ALD方法形成的Sr-Ti-O系膜，即使其厚度为IOnm以下也能容易地结晶化，另外，通过 对这样的第一 Sr-Ti-O系膜进行退火使其结晶化之后，在其上形成的第二 Sr-Ti-O系膜比 直接在Ru上形成的第一 Sr-Ti-O系膜更容易结晶化，并且第一 Sr-Ti-O系膜的结晶和第 二 Sr-Ti-O系膜的结晶在膜厚方向上连接，在膜厚方向上稳定地形成结晶化为一颗的大的 SrTiO3晶粒，能够得到高的介电常数，从而完成了本专利技术。另外，这样在膜厚方向上结晶化为一颗的SrTiO3结晶可能导致漏电流增大，但是 通过对第二 Sr-Ti-O系膜进行退火之后，在其上形成难以结晶化的第三Sr-Ti-O系膜；或者形成实质上未结晶化的TiO2膜、Al2O3膜、La2O3膜等其它的氧化膜，由此能够填塞晶界，难以 产生漏电流。附图说明图1是表示能够用于实施本专利技术的Sr-Ti-O系膜的成膜方法的成膜装置的大致结 构的截面图。图2是用于说明本专利技术的成膜方法的工序截面图。图3是表示由本专利技术的成膜方法得到的Sr-Ti-O系膜的扫描型电子显微镜照片。图4是表示本专利技术的成膜方法的成膜顺序的图。图5是表示Sr-Ti-O系膜中以原子数比计的Sr/Ti比、与退火后利用XRD测得的 SrTiO3结晶的(110)峰高的关系的图。图6是表示处理气体供给机构的其它例子的图。具体实施例方式以下，参照附图说明本专利技术的实施方式。图1是表示能够用于实施本专利技术的Sr-Ti-O系膜的成膜方法的成膜装置的大致结 构的截面图。图1所示的成膜装置100，具有例如由铝等制成的成型为圆筒状或箱状的处理 容器1，在处理容器1内设有载置作为被处理基板的半导体晶片W的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ｓｒ－Ｔｉ－Ｏ系膜的成膜方法，其特征在于，包括：在处理容器内配置形成有Ｒｕ膜的基板，向所述处理容器内导入气态的Ｔｉ原料、气态的Ｓｒ原料和气态的氧化剂，在Ｒｕ膜上形成厚度为１０ｎｍ以下的第一Ｓｒ－Ｔｉ－Ｏ系膜的工序；对所述第一Ｓｒ－Ｔｉ－Ｏ系膜进行退火使其结晶化的工序；在形成所述第一Ｓｒ－Ｔｉ－Ｏ系膜之后，向所述处理容器内导入气态的Ｔｉ原料、气态的Ｓｒ原料和气态的氧化剂，在其上形成第二Ｓｒ－Ｔｉ－Ｏ系膜的工序；和对所述第二Ｓｒ－Ｔｉ－Ｏ系膜进行退火使其结晶化的工序。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：河野有美子，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：JP