[发明专利]Sr-Ti-O系膜的成膜方法和存储介质

说明书

技术领域

本发明涉及形成SrTiO₃膜等Sr-Ti-O系膜的Sr-Ti-O膜的成膜方法和存储介质。

背景技术

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-OPr)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×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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

根据本发明，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10nm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。

在本发明中，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℃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℃的温度范围进行，更优选以400～450℃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O₂。