JP2009260151A - 金属ドープ層の形成方法、成膜装置及び記憶媒体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】真空排気が可能になされた処理容器4内で被処理体Wの表面に金属が含まれた金属ドープ層100を形成する金属ドープ層の形成方法において、絶縁層原料ガスを用いて絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、金属を含む金属層原料ガスを用いて金属層104を形成する金属層形成工程とを、金属層形成工程が少なくとも1回含まれるように交互に繰り返し行うようにする。これにより、金属を低濃度の領域において制御性良くドープさせる。
【選択図】図3
Description
また例えば請求項3に記載したように、前記絶縁層形成工程では、前記絶縁層原料ガスを供給する絶縁層原料ガス供給ステップと、前記絶縁層原料ガスと反応する反応ガスを供給する反応ガス供給ステップとを交互に行う。
また例えば請求項4に記載したように、前記反応ガス供給ステップではプラズマが生成されている。
また例えば請求項6に記載したように、前記金属層形成工程では、前記金属層原料ガスを供給する金属層原料ガス供給ステップと、前記金属層原料ガスと反応する反応ガスを供給する反応ガス供給ステップとを交互に行う。
また例えば請求項8に記載したように、前記金属層形成工程では、前記金属層原料ガスを供給する金属層原料ガス供給ステップが行われて反応ガス供給ステップは行われない。
また例えば請求項9に記載したように、前記金属層形成工程では、用いる前記金属層原料ガスのガス種に応じてプロセス温度を調整する。
また例えば請求項11に記載したように、前記金属層形成工程の直後の層間パージ工程の長さを調整することにより直前の金属層形成工程で形成した金属層の厚さをコントロールする。
また例えば請求項13に記載したように、前記絶縁層形成工程と前記金属層形成工程とは同一の処理容器内で連続的に行われる。
また例えば請求項16に記載したように、前記金属層原料ガスは、TMA(トリメチルアルミニウム)、Cu(hfac)TMVS(ヘキサフルオロアセチルアセトナト−トリメチルビニルシリル銅)、Cu(EDMDD)2 、TBTDET(ターシャリーブチルイミド−トリ−ジエチルアミドタンタル)、PET(ペンタエトキシタンタル)、TiCl4 (四塩化チタン)、AlCl3 (塩化アルミニウム)、TEH(テトラキスエトキシハフニウム)、Zr(OtBt)4 、HTTB(ハフニウムテトラターシャリーブトキシド)、TDMAH(テトラキスジメチルアミノハフニウム)、TDEAH(テトラキスジエチルアミノハフニウム)、TEMAH(テトラキスエチルメチルアミノハフニウム)、Hf(MMP)4 (テトラキスメトキシメチルプロポキシハフニウム)、ZTTB(ジルコニウムテトラターシャリーブトキシド)、TDMAZ(テトラキスジメチルアミノジルコニウム)、TDEAZ(テトラキスジエチルアミノジルコニウム)、TEMAZ(テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム)、Zr(MMP)4 (テトラキスメトキシメチルプロポキシジルコニウム)、TEA(テトラエチルアルミニウム)、Al(MMP)3 (トリスメトキシメチルプロポキシアルミニウム)よりなる群より選択される1以上のガスである。
また例えば請求項18に記載したように、前記窒化ガスは、NH3 又はN2 ガスである。
また例えば請求項19に記載したように、前記反応ガスは、還元ガスである。
また例えば請求項21に記載したように、前記反応ガスは酸化ガスである。
また例えば請求項22に記載したように、前記酸化ガスは、O2 、O3 、H2 O、H2 O2 よりなる群から選択される1以上のガスである。
金属ドープ層を形成するに際して、絶縁層原料ガスを用いて絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、金属を含む金属層原料ガスを用いて金属層を形成する金属層形成工程とを、金属層形成工程が少なくとも1回含まれるように交互に繰り返し行うようにしたので、金属を低濃度の領域において制御性良くドープさせることができると共に、膜厚方向における金属の濃度分布を制御することができる。
ここで本発明方法を用いて実際に金属ドープ層を形成して、金属濃度を測定したので、その評価結果について説明する。図7は金属ドープ層中のアルミニウム金属の濃度の分布を示すグラフであり、図7(A)は図5(A)に示す金属ドープ層100に対応し、図7(B)は図5(B)に示す金属ドープ層110に対応する。ここでは絶縁層原料ガスとしてDCSを用い、金属層原料ガスとしてTMAを用い、反応ガスとしてNH3 ガスを用いた。また金属ドープ層中のAlはSIMS(二次イオン質量分析法)を用いて測定した。
次に、金属ドープ層中の金属濃度の制御性について検討したので、その検討結果について説明する。実際の成膜装置では、上記した金属層原料ガスを少量で安定供給するのはかなり困難であり、より低濃度の金属ドープ量が要求される場合、これに対応するのは非常に難しい。
また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、これに限定されず、ガラス基板、LCD基板、セラミック基板等にも本発明を適用することができる。
4 処理容器
12 ウエハボート(保持手段)
28 反応ガス供給手段
30 絶縁層原料ガス供給手段
32 金属層原料ガス供給手段
34 パージガス供給手段
66 活性化手段
74 プラズマ電極
76 高周波電源
92 制御手段
94 記憶媒体
100,110 金属ドープ層
102,106,112,116,120,124 絶縁層
104,114,118,122 金属層
W 半導体ウエハ(被処理体)
Claims (24)
- 真空排気が可能になされた処理容器内で被処理体の表面に金属が含まれた金属ドープ層を形成する金属ドープ層の形成方法において、
絶縁層原料ガスを用いて絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、前記金属を含む金属層原料ガスを用いて金属層を形成する金属層形成工程とを、前記金属層形成工程が少なくとも1回含まれるように交互に繰り返し行うようにしたことを特徴とする金属ドープ層の形成方法。 - 最初の工程と最後の工程は前記絶縁層形成工程であることを特徴とする請求項1記載の金属ドープ層の形成方法。
- 前記絶縁層形成工程では、
前記絶縁層原料ガスを供給する絶縁層原料ガス供給ステップと、
前記絶縁層原料ガスと反応する反応ガスを供給する反応ガス供給ステップとを交互に行うことを特徴とする請求項1又は2記載の金属ドープ層の形成方法。 - 前記反応ガス供給ステップではプラズマが生成されていることを特徴とする請求項3記載の金属ドープ層の形成方法。
- 前記絶縁層形成工程では、
前記絶縁層原料ガスと該絶縁層原料ガスと反応する反応ガスとを同時に供給することを特徴とする請求項1又は2記載の金属ドープ層の形成方法。 - 前記金属層形成工程では、
前記金属層原料ガスを供給する金属層原料ガス供給ステップと、前記金属層原料ガスと反応する反応ガスを供給する反応ガス供給ステップとを交互に行うことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の金属ドープ層の形成方法。 - 前記反応ガス供給ステップではプラズマが生成されていることを特徴とする請求項6記載の金属ドープ層の形成方法。
- 前記金属層形成工程では、
前記金属層原料ガスを供給する金属層原料ガス供給ステップが行われて反応ガス供給ステップは行われないことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の金属ドープ層の形成方法。 - 前記金属層形成工程では、用いる前記金属層原料ガスのガス種に応じてプロセス温度を調整することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の金属ドープ層の形成方法。
- 前記絶縁層形成工程と前記金属層形成工程の間には、前記処理容器内に残留するガスを排除する層間パージガス工程が行われることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の金属ドープ層の形成方法。
- 前記金属層形成工程の直後の層間パージ工程の長さを調整することにより直前の金属層形成工程で形成した金属層の厚さをコントロールすることを特徴とする請求項10記載の金属ドープ層の形成方法。
- 前記金属層形成工程の直後に行われる前記絶縁層形成工程のプロセス温度を調整することにより直前の金属層形成工程で形成した金属層の厚さをコントロールすることを特徴とする請求項10記載の金属ドープ層の形成方法。
- 前記絶縁層形成工程と前記金属層形成工程とは同一の処理容器内で連続的に行われることを特徴とする請求項1乃至12のいずれか一項に記載の金属ドープ層の形成方法。
- 前記絶縁層原料ガスは、DCS(ジクロロシラン)、テトラエトキシシラン(TEOS)、テトラメチルシラン(TMS)、HCD(ヘキサクロロジシラン)、モノシラン[SiH4 ]、ジシラン[Si2 H6 ]、HMDS(ヘキサメチルジシラザン)、TCS(トリクロロシラン)、DSA(ジシリルアミン)、TSA(トリシリルアミン)、BTBAS(ビスターシャルブチルアミノシラン)、3DMAS(トリスジメチルアミノシラン)、4DMAS(テトラキスジメチルアミノシラン)、TEMASiH(トリスエチルメチルアミノシラン)、TEMASi(テトラキスエチルメチルアミノシラン)、Si(MMP)4 (テトラキスメトキシメチルプロポキシシラン)よりなる群より選択される1以上のガスであることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか一項に記載の金属ドープ層の形成方法。
- 前記絶縁層は、シリコン窒化膜(SiN)又はシリコン酸化膜(SiO2 )よりなることを特徴とする請求項1乃至14のいずれか一項に記載の金属ドープ層の形成方法。
- 前記金属層原料ガスは、TMA(トリメチルアルミニウム)、Cu(hfac)TMVS(ヘキサフルオロアセチルアセトナト−トリメチルビニルシリル銅)、Cu(EDMDD)2 、TBTDET(ターシャリーブチルイミド−トリ−ジエチルアミドタンタル)、PET(ペンタエトキシタンタル)、TiCl4 (四塩化チタン)、AlCl3 (塩化アルミニウム)、TEH(テトラキスエトキシハフニウム)、Zr(OtBt)4 、HTTB(ハフニウムテトラターシャリーブトキシド)、TDMAH(テトラキスジメチルアミノハフニウム)、TDEAH(テトラキスジエチルアミノハフニウム)、TEMAH(テトラキスエチルメチルアミノハフニウム)、Hf(MMP)4 (テトラキスメトキシメチルプロポキシハフニウム)、ZTTB(ジルコニウムテトラターシャリーブトキシド)、TDMAZ(テトラキスジメチルアミノジルコニウム)、TDEAZ(テトラキスジエチルアミノジルコニウム)、TEMAZ(テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム)、Zr(MMP)4 (テトラキスメトキシメチルプロポキシジルコニウム)、TEA(テトラエチルアルミニウム)、Al(MMP)3 (トリスメトキシメチルプロポキシアルミニウム)よりなる群より選択される1以上のガスであることを特徴とする請求項1乃至15のいずれか一項に記載の金属ドープ層の形成方法。
- 前記反応ガスは窒化ガスであることを特徴とする請求項1乃至16のいずれか一項に記載の金属ドープ層の形成方法。
- 前記窒化ガスは、NH3 又はN2 ガスであることを特徴とする請求項17記載の金属ドープ層の形成方法。
- 前記反応ガスは、還元ガスであることを特徴とする請求項1乃至16のいずれか一項に記載の金属ドープ層の形成方法。
- 前記還元ガスは、NH3 ガスであることを特徴とする請求項19記載の金属ドープ層の形成方法。
- 前記反応ガスは酸化ガスであることを特徴とする請求項1乃至16のいずれか一項に記載の金属ドープ層の形成方法。
- 前記酸化ガスは、O2 、O3 、H2 O、H2 O2 よりなる群から選択される1以上のガスであることを特徴とする請求項21記載の金属ドープ層の形成方法。
- 被処理体に対して所定の薄膜を形成するための成膜装置において、
真空引き可能になされた処理容器と、
前記処理容器内で前記被処理体を保持する保持手段と、
前記被処理体を加熱する加熱手段と、
前記処理容器内へ絶縁層原料ガスを供給する絶縁層原料ガス供給手段と、
前記処理容器内へ金属層原料ガスを供給する金属層原料ガス供給手段と、
前記処理容器内へ反応ガスを供給する反応ガス供給手段と、
前記処理容器内へ不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、
前記反応ガスを活性化する活性化手段と、
請求項1乃至22のいずれか一項に記載の金属ドープ層の形成工程を実行するように装置全体を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする成膜装置。 - 請求項23に記載した成膜装置を用いて被処理体の表面に金属が含まれたドープ層を形成するに際して、
請求項1乃至22のいずれか一項に記載の金属ドープ層の形成方法を実行するように前記成膜装置を制御するコンピュータに読み取り可能なプログラムを記憶することを特徴とする記憶媒体。
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