[发明专利]半导体装置及其制造方法、以及吸附位阻断原子层沉积法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体装置及其制造方法，详细而言，涉及具有电容器的半导体装置、特别是用于电容器的电介质膜及其制造方法。另外，本发明涉及适合杂质的低浓度导入的新的原子层沉积法(ALD法)。 

背景技术

目前，所使用的DRAM用电容器的电介质材料之一有氧化锆(ZrO₂)。 

DRAM在形成电容器后作为不可避免的工序存在450℃～500℃左右的热处理，此时，氧化锆膜单体的电介质膜不能得到充分的热稳定性，在热处理后产生漏泄电流增大等的问题。 

因此，进行了赋予热稳定性的各种尝试，有具有将ZAZ构造(TiN/ZrO₂/Al₂O₃/ZrO₂/TiN、ZAZ的Z是指ZrO₂层，A是指Al₂O₃层。)、及Al₂O₃和ZrO₂的膜层叠多层的构造的材料等。 

这些构造通过将介电常数高的氧化锆(ZrO₂)、介电常数不高而热稳定性优异的氧化铝(Al₂O₃)，得到所希望的特性。 

例如JP 2006-135339A中公开有，用于特征尺寸(F值：最小图案间距的1/2)为70nm以下的DRAM，将AZ构造、ZA构造、ZAZ构造、或ZrO₂薄膜和Al₂O₃薄膜交互层叠而成的多重介电膜的形成方法。 

该薄膜形成使用ALD法，Zr源公开有ZrCl₄、Zr[N(CH₃)C₂H₅]₄、Zr(O-tBu)₄、Zr[N(CH₃)₂]₄、Zr[N(C₂H₅)(CH₃)]₄、Zr[N(C₂H₅)₂]₄、Zr(tmhd)₄、 Zr(OiC₃H₇)₃(tmtd)及Zr(OtBu)₄，另外，Al源公开有Al(CH₃)₃、Al(C₂H₅)₃。 

在得到ZrO₂薄膜的ALD法中，重复所希望的次数的下述步骤：使Zr源吸附于基板表面后，利用N₂、Ar等净化气体将未吸附的Zr源从反应室排出，通过O₃等反应气体使其氧化，利用与上述相同的净化气体净化未反应的反应气体。 

另外，要得到Al₂O₃薄膜，同样重复所希望次数的下述步骤：使Al源吸附于基板表面后，利用N₂、Ar等净化气体将未吸附的Al源从反应室排出，通过O₃等反应气体使其氧化，净化未反应的反应气体。 

另外，JP 2007-73926A中公开有：“一种介质膜，其特征在于，具备：至少具有25的相对介电常数的第一介质膜、使用结晶化率比该第一介质膜低的物质形成于上述第一介质膜上的第二介质膜、使用与上述第一介质膜相同的物质形成于上述第二介质膜上的第三介质膜”，表示在结晶化的ZrO₂之间非晶质的Al₂O₃所存在的构造与其相对应。