JP2021040159A - Selective growth method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、絶縁膜と導電膜とが露出している下地上に、薄膜を選択的に成長させる選択成長方法に関する。 The present invention relates to a selective growth method in which a thin film is selectively grown on a substrate in which an insulating film and a conductive film are exposed.
下地上に薄膜を選択的に成長させる選択成長方法としては、下地結晶面の面方位を利用した単結晶のホモエピタキシャル成長法、およびヘテロエピタキシャル成長法が知られている。例えば、特許文献１には、下地である単結晶シリコン上に、シリコンエピタキシャル層を成長させるホモエピタキシャル成長法が記載されている。
As a selective growth method for selectively growing a thin film on the lower ground, a homoepitaxial growth method of a single crystal using the plane orientation of the underlying crystal plane and a heteroepitaxial growth method are known. For example,
また、例えば、特許文献２には、下地である単結晶シリコン上に、シリコンゲルマニウムエピタキシャル層を成長させるヘテロエピタキシャル成長法が記載されている。
Further, for example,
上記ホモエピタキシャル成長法やヘテロエピタキシャル成長法では、選択成長させる下地が限定されること、界面の清浄化が必要であること、高温プロセスが必要であることといった制約がある。 In the above-mentioned homoepitaxial growth method and heteroepitaxial growth method, there are restrictions that the substrate for selective growth is limited, the interface needs to be cleaned, and a high temperature process is required.
そこで、このような制約のない技術として、特許文献３には、絶縁膜と金属とが露出している下地上に、薄膜を選択的に成長させる選択成長方法であって、下地の金属を触媒に用いて、下地の金属上に、燃焼により減膜する膜を選択的に成長させる工程と、燃焼により減膜する膜を燃焼させながら、下地の絶縁膜上に、シリコン酸化物膜を選択的に成長させる工程とを有する選択成長方法が提案されている。
Therefore, as a technique without such restrictions,
特許文献３には、絶縁膜上に絶縁膜を選択成長させる際に、燃焼により減膜する膜、例えばカーボンを燃焼させながら、絶縁膜としてのＳｉＯ２上にＳｉＯ２膜を選択成長させることは示されているが、そのことを効果的に生じさせる具体的手法までは示されていない。
According to
したがって、本発明は、より微細な半導体装置構造に対する選択成長するために絶縁膜と導電膜とが露出している下地上に、薄膜を選択的に成長させる際に、より効果的に絶縁膜の選択成長を行うことができる選択成長方法を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention is more effective when the thin film is selectively grown on the substrate on which the insulating film and the conductive film are exposed in order to selectively grow the finer semiconductor device structure. An object of the present invention is to provide a selective growth method capable of performing selective growth.
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点は、絶縁膜と導電膜とが露出している下地上に、薄膜を選択的に成長させる選択成長方法であって、絶縁膜と導電膜とが露出している下地を有する被処理体を準備する工程と、前記絶縁膜および前記導電膜上にアミノシラン系ガスを吸着させる第１段階、および吸着された前記アミノシラン系ガスと反応してＳｉ系絶縁膜を形成する反応ガスを供給する第２段階を複数回繰り返して前記絶縁膜上にシリコン系絶縁膜を選択的に成長させ、その際に前記反応ガスとの反応により前記導電膜を気化させ、減膜させる工程とを有することを特徴とする選択成長方法を提供する。 In order to solve the above problems, the first aspect of the present invention is a selective growth method in which a thin film is selectively grown on a substrate in which the insulating film and the conductive film are exposed, wherein the insulating film and the conductive film are selectively grown. A step of preparing an object to be treated having an exposed substrate, a first step of adsorbing an aminosilane-based gas on the insulating film and the conductive film, and a reaction with the adsorbed aminosilane-based gas to cause Si. The second step of supplying the reaction gas for forming the system insulating film is repeated a plurality of times to selectively grow the silicon-based insulating film on the insulating film, and at that time, the conductive film is vaporized by the reaction with the reaction gas. Provided is a selective growth method characterized by having a step of forming and reducing a film.
本発明の第２の観点は、絶縁膜と導電膜とが露出している下地上に、薄膜を選択的に成長させる選択成長方法であって、絶縁膜と導電膜とが露出している下地を有する被処理体を準備する工程と、前記絶縁膜および前記導電膜上にアミノシラン系ガスを吸着させる第１段階、および吸着された前記アミノシラン系ガスと反応してＳｉ系絶縁膜を形成する反応ガスを供給する第２段階を複数回繰り返して前記絶縁膜上にシリコン系絶縁膜を選択的に成長させ、その際に前記反応ガスとの反応により前記導電膜を気化させ、減膜させる工程と、次いで、前記導電膜を選択的に成長させる工程とを有し、前記シリコン系絶縁膜の選択成長工程および前記導電膜の選択成長工程を所定回行うことを特徴とする選択成長方法を提供する。 The second aspect of the present invention is a selective growth method in which a thin film is selectively grown on a substrate in which the insulating film and the conductive film are exposed, and the substrate in which the insulating film and the conductive film are exposed. The step of preparing the object to be treated, the first step of adsorbing the aminosilane-based gas on the insulating film and the conductive film, and the reaction of reacting with the adsorbed aminosilane-based gas to form a Si-based insulating film. The second step of supplying the gas is repeated a plurality of times to selectively grow the silicon-based insulating film on the insulating film, and at that time, the conductive film is vaporized by the reaction with the reaction gas to reduce the film. Next, there is provided a selective growth method comprising a step of selectively growing the conductive film, wherein the selective growth step of the silicon-based insulating film and the selective growth step of the conductive film are performed a predetermined number of times. ..
本発明の第３の観点は、絶縁膜と導電膜とが露出している下地上に、薄膜を選択的に成長させる選択成長方法であって、絶縁膜と導電膜として金属膜とが露出している下地を有する被処理体を準備する工程と、前記金属膜の上に、所定の導電膜を選択的に成長させる工程と、前記絶縁膜および前記導電膜上にアミノシラン系ガスを吸着させる第１段階、および吸着された前記アミノシラン系ガスと反応してＳｉ系絶縁膜を形成する反応ガスを供給する第２段階を複数回繰り返して前記絶縁膜上にシリコン系絶縁膜を選択的に成長させ、その際に前記反応ガスとの反応により前記導電膜を気化させ、減膜させる工程とを有することを特徴とする選択成長方法を提供する。 A third aspect of the present invention is a selective growth method in which a thin film is selectively grown on a substrate on which an insulating film and a conductive film are exposed, and the insulating film and a metal film as a conductive film are exposed. A step of preparing an object to be treated having a base material, a step of selectively growing a predetermined conductive film on the metal film, and a step of adsorbing an aminosilane gas on the insulating film and the conductive film. The first step and the second step of supplying the reaction gas that reacts with the adsorbed aminosilane-based gas to form a Si-based insulating film are repeated a plurality of times to selectively grow the silicon-based insulating film on the insulating film. At that time, the present invention provides a selective growth method comprising a step of vaporizing the conductive film by reacting with the reaction gas to reduce the film thickness.
本発明の第４の観点は、絶縁膜と導電膜とが露出している下地上に、薄膜を選択的に成長させる選択成長方法であって、絶縁膜と導電膜として金属膜とが露出している下地を有する被処理体を準備する工程と、前記金属膜の上に、所定の導電膜を選択的に成長させる工程と、前記絶縁膜および前記導電膜上にアミノシラン系ガスを吸着させる第１段階、および吸着された前記アミノシラン系ガスと反応してＳｉ系絶縁膜を形成する反応ガスを供給する第２段階を複数回繰り返して前記絶縁膜上にシリコン系絶縁膜を選択的に成長させ、その際に前記反応ガスとの反応により前記導電膜を気化させ、減膜させる工程と、前記導電膜を選択的に成長させる工程とを有し、前記シリコン系絶縁膜の選択成長工程および前記導電膜の選択成長工程を所定回行うことを特徴とする選択成長方法を提供する。 A fourth aspect of the present invention is a selective growth method in which a thin film is selectively grown on a substrate on which an insulating film and a conductive film are exposed, and the insulating film and a metal film as a conductive film are exposed. A step of preparing an object to be treated having a base material, a step of selectively growing a predetermined conductive film on the metal film, and a step of adsorbing an aminosilane gas on the insulating film and the conductive film. The first step and the second step of supplying the reaction gas that reacts with the adsorbed aminosilane-based gas to form a Si-based insulating film are repeated a plurality of times to selectively grow the silicon-based insulating film on the insulating film. At that time, the conductive film is vaporized and thinned by the reaction with the reaction gas, and the conductive film is selectively grown. Provided is a selective growth method characterized by performing a selective growth step of a conductive film a predetermined number of times.
上記第２の観点および第４の観点において、前記シリコン系絶縁膜の選択成長工程および前記導電膜の選択成長工程のいずれかで終了してよい。 In the second and fourth viewpoints, either the selective growth step of the silicon-based insulating film or the selective growth step of the conductive film may be completed.
上記第３の観点および第４の観点において、前記金属膜は、タングステン（Ｗ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、シリコン（Ｓｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、テクネチウム（Ｔｃ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、タンタル（Ｔａ）、レニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）からなる群から選択されたものを用いることができる。 In the third and fourth viewpoints, the metal film is formed of tungsten (W), vanadium (V), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni). ), Zinc (Zn), Gallium (Ga), Germanium (Ge), Silicon (Si), Zirconium (Zr), Niob (Nb), Molybdenum (Mo), Technetium (Tc), Hafnium (Hf), Rodium (Rh) ), Palladium (Pd), Indium (In), Tin (Sn), Tantal (Ta), Renium (Re), Osmium (Os), Iridium (Ir), Platinum (Pt), Gold (Au). The selected one can be used.
上記第１〜第４の観点において、成長させた前記シリコン系絶縁膜または成長させた導電膜を除去する工程をさらに有してもよい。 In the first to fourth viewpoints, the step of removing the grown silicon-based insulating film or the grown conductive film may be further provided.
前記アミノシラン系ガスは、１分子中に２個以上の炭化水素基を含むものであることが好ましい。また、前記アミノシラン系ガスは、前記炭化水素基がメチル基の場合に、１分子中にメチル基が４個以上を含むものであることがさらに好ましい。 The aminosilane gas preferably contains two or more hydrocarbon groups in one molecule. Further, it is more preferable that the aminosilane gas contains four or more methyl groups in one molecule when the hydrocarbon group is a methyl group.
前記シリコン系絶縁膜はシリコン酸化膜であってよく、前記反応ガスは酸化剤であってよく、前記導電膜は酸化剤により酸化して気化する物質であってよい。この場合に、前記導電膜として、ルテニウム膜またはカーボン膜を用いることができる。また、前記酸化剤として、オゾンガス、Ｏ２ガス、Ｏ２／Ｈ２混合ガス、Ｈ２Ｏガスから選択されたものを用いることができる。 The silicon-based insulating film may be a silicon oxide film, the reaction gas may be an oxidizing agent, and the conductive film may be a substance that is oxidized and vaporized by the oxidizing agent. In this case, a ruthenium film or a carbon film can be used as the conductive film. Further, as the oxidizing agent, one selected from ozone gas, O 2 gas, O 2 / H 2 mixed gas, and H 2 O gas can be used.
前記シリコン系絶縁膜はシリコン窒化膜であってよく、前記反応ガスは窒化剤であってよく、前記導電膜は窒化剤により窒化して気化する物質であってよい。前記導電膜として、ゲルマニウム膜を用いることができる。また、前記窒化剤として、アンモニアガス、ヒドラジン系ガス、水素ガスから選択されたものを用いることができる。 The silicon-based insulating film may be a silicon nitride film, the reaction gas may be a nitride, and the conductive film may be a substance that is nitrided and vaporized by the nitride. A germanium film can be used as the conductive film. Further, as the nitriding agent, one selected from ammonia gas, hydrazine-based gas, and hydrogen gas can be used.
本発明によれば、絶縁膜および前記導電膜上にアミノシラン系ガスを吸着させる第１段階、および吸着された前記アミノシラン系ガスと反応してＳｉ系絶縁膜を形成する反応ガスを供給する第２段階を複数回繰り返して前記絶縁膜上にシリコン系絶縁膜を選択的に成長させ、その際に反応ガスとの反応により導電膜を気化させ、減膜させるので、微細な半導体装置構造であっても、シリコン系絶縁膜を効果的に選択成長させることができる。 According to the present invention, the first step of adsorbing an aminosilane-based gas on the insulating film and the conductive film, and the second step of supplying a reaction gas that reacts with the adsorbed aminosilane-based gas to form a Si-based insulating film. The silicon-based insulating film is selectively grown on the insulating film by repeating the steps a plurality of times, and at that time, the conductive film is vaporized and reduced by the reaction with the reaction gas, so that the structure is a fine semiconductor device. Also, the silicon-based insulating film can be effectively selectively grown.
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
＜第１の実施形態＞
まず、第１の実施形態について説明する。図１は第１の実施形態に係る選択成長方法の一例を示すフローチャート、図２Ａ〜図２Ｆは図１に示す選択成長方法の各工程を行っている際の状態を概略的に示す断面図である。
<First Embodiment>
First, the first embodiment will be described. FIG. 1 is a flowchart showing an example of the selective growth method according to the first embodiment, and FIGS. 2A to 2F are cross-sectional views schematically showing a state when each step of the selective growth method shown in FIG. 1 is performed. is there.
最初に、図２Ａに示すように、被処理体として、半導体基板である半導体ウエハ、例えば、シリコンウエハ（以下ウエハという）１上に、絶縁膜２と導電膜３とが交互に出現するパターンが形成された構造体を準備する（ステップ１）。この構造体は、半導体集積回路装置の製造中における構造体を模したものであり、絶縁膜２および導電膜３の露出面はウエハ１の被処理面であり、薄膜が選択的に成長される下地となっている。
First, as shown in FIG. 2A, a pattern in which the insulating
絶縁膜２は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）であり、導電膜３は、少なくとも表面部分が酸化（燃焼）により気化（昇華）する物質、例えばルテニウム膜（Ｒｕ膜）またはカーボン膜（Ｃ膜）である。導電膜３は、Ｒｕ膜やＣ膜のような、酸化により気化する物質のみであってもよいし、下地物質の上に酸化により気化する物質が形成されていてもよい。
The insulating
なお、図２Ａでは、絶縁膜２と導電膜３の露出面が同じ高さとなっているが、導電膜３の高さが絶縁膜２よりも高くてもよい。
In FIG. 2A, the exposed surfaces of the insulating
次に、Ｓｉプリカーサの供給（サブステップ２ａ）と酸化剤の供給（サブステップ２ｂ）とを交互に複数回繰り返す（ステップ２）。サブステップ２ａのＳｉプリカーサの供給の際には、図２Ｂに示すように、ＳｉプリカーサＰは絶縁膜２および導電膜３の露出面の全面に吸着する。一方、サブステップ２ｂの酸化剤の供給の際には、図２Ｃに示すように、酸化剤により、ＳｉＯ２膜からなる絶縁膜２上では吸着されたＳｉプリカーサが酸化され、薄いＳｉＯ２単分子膜４が形成されるが、導電膜３上では表面物質、例えばＲｕまたはＣが酸化剤により酸化して気化（昇華）し、減膜する。このとき、導電膜３上のＳｉプリカーサも脱離する。
Next, the supply of the Si precursor (sub-step 2a) and the supply of the oxidizing agent (sub-step 2b) are alternately repeated a plurality of times (step 2). When supplying the Si precursor in sub-step 2a, as shown in FIG. 2B, the Si precursor P is adsorbed on the entire exposed surface of the insulating
このため、サブステップ２ａとサブステップ２ｂとを所定回数繰り返してステップ２を行うことにより、図２Ｄに示すように、絶縁膜２を構成するＳｉＯ２膜上には、原子層堆積法（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＡＬＤ）により所定の厚さのＳｉＯ２膜からなる絶縁膜５が成長し、導電膜３は減膜する。
Therefore, by repeating sub-step 2a and sub-step 2b a predetermined number of times to perform
次に、導電膜３の表面部分と同じ物質を含むプリカーサを供給し、図２Ｅに示すように導電膜３上のみに導電膜３と同様の酸化により気化する導電膜６を選択成長させる（ステップ３）。すなわち、ＲｕやＣ等の導電性物質は、ＳｉＯ２上ではインキュベーションタイムが非常に長く、ほとんど成膜されないので導電膜３上のみに選択成長する。このとき、導電膜６は、絶縁膜５にガイドされるように、ほぼ垂直に成長する。
Next, a precursor containing the same substance as the surface portion of the
上記ステップ２とステップ３とを所定回数行い、所定の膜厚に達したら終了する。
The
これにより、図２Ｆに示すように、絶縁膜２のパターンに自己整合した絶縁膜５および導電膜３のパターンに自己整合した導電膜６とを得ることができる。この場合に、ＳｉＯ２膜からなる絶縁膜５を選択的に成長させる際に、絶縁膜２上ではＡＬＤにより絶縁膜５が成膜され、導電膜３は酸化により気化して減膜するので、絶縁膜５を効果的に選択成長させることができる。
As a result, as shown in FIG. 2F, the insulating
また、ＳｉＯ２膜からなる絶縁膜５およびＲｕ膜またはＣ膜からなる導電膜６を選択成長させるので、リソグラフィ工程の必要がない。このため、絶縁膜２の幅Ｗ１および導電膜３の幅Ｗ２の双方が、リソグラフィの解像度限界以下に微細化されていたとしても対応することが可能である。
Further, since the insulating film 5 made of the SiO 2 film and the
以上のように、所定膜厚の絶縁膜５および導電膜６が形成された後、図３Ａ、図３Ｂに示すように、導電膜６または絶縁膜５を除去して、必要な膜を残すことで、上層配線のコネクションアライメントとして用いることが可能となる。なお、このとき、絶縁膜５とともに絶縁膜２の一部または全部を除去してもよく、導電膜６とともに導電膜３の一部または全部を除去してもよい。導電膜６がＣ膜であるときには、絶縁膜５を成膜する際の酸化剤を用いることにより容易に除去することができる。
As described above, after the insulating
処理装置は特に限定されず、例えば、５０〜１００枚程度の複数の被処理体を積み重ねた状態で処理する縦型バッチ式成膜装置、被処理体を１枚ずつ処理する枚葉式処理装置等、種々の装置を用いることができる。 The processing apparatus is not particularly limited, and for example, a vertical batch type film forming apparatus that processes a plurality of objects to be processed in a stacked state, and a sheet-fed processing apparatus that processes the objects to be processed one by one. Etc., various devices can be used.
次に、上記ステップ２について詳細に説明する。
上記ステップ２のサブステップ２ａに用いられるＳｉプリカーサとしては、アミノシラン系ガスを用いる。アミノシラン系ガスとしては、リガンドの分子量が比較的大きいものが好ましく、１分子内に存在する炭化水素基が２個以上のものが好ましい。また、炭化水素基が分子量の小さいメチル基である場合は、１分子内に存在するメチル基が４個以上であることが好ましい。このようなリガンドの分子量が比較的大きいアミノシランは、導電膜３上に付着した後、酸化剤を供給した際に、酸化剤が導電膜３に達しやすく、酸化剤によるＳｉＯ２の生成をほとんど生じさせずに導電膜３を酸化させることが可能となる。
Next, the
As the Si precursor used in the sub-step 2a of the
アミノシラン系ガスの好適な例としては、トリスジメチルアミノシラン（３ＤＭＡＳ）、テトラキスジメチルアミノシラン（４ＤＭＡＳ）、トリメチルシランジメチルアミン（ＴＭＳＤＭＡ）等を挙げることができる。 Preferable examples of the aminosilane-based gas include trisdimethylaminosilane (3DMAS), tetrakisdimethylaminosilane (4DMAS), trimethylsilanedimethylamine (TMSMAM) and the like.
アミノシラン系ガスの炭化水素基としては、アルカン、アルケン、アルキン、シクロアルカン、シクロアルケン、シクロアルキンから誘導された、例えばアルキル基、ビニル基、エチニル基、フェニル基等を含むものを用いることができる。 As the hydrocarbon group of the aminosilane gas, those derived from alkanes, alkenes, alkins, cycloalkanes, cycloalkanes, cycloalkanes, for example, those containing an alkyl group, a vinyl group, an ethynyl group, a phenyl group and the like can be used. ..
上記ステップ２のサブステップ２ｂに用いられる酸化剤としては、オゾン（Ｏ３）ガス、Ｏ２ガス、Ｏ２／Ｈ２混合ガス、Ｈ２Ｏガス等を挙げることができる。
Examples of the oxidizing agent used in the sub-step 2b of the
ステップ２を行う際には、ウエハ１上に絶縁膜２および導電膜３を形成した構造体からなる被処理体を処理容器内に保持し、図４に示すように、Ｓｉプリカーサとしてのアミノシラン系ガスおよび酸化剤を、処理容器内のパージ等、被処理体の吸着ガス等の余分なガスを除去する処理を挟んで交互に供給する。パージガスとしては、Ｎ２ガスやＡｒガス等の不活性ガスを用いることができる。
When performing
縦型バッチ式処理装置を用いた場合におけるステップ２の処理条件の好ましい例は、以下の通りである。
処理温度：２００℃
Ｓｉプリカーサ：３ＤＭＡＳ
酸化剤：Ｏ３ガス
Ｓｉプリカーサ供給条件
３ＤＭＡＳガス流量：５０〜３００ｓｃｃｍ
供給時間：５〜３０ｓｅｃ
処理圧力：０．１〜４Ｔｏｒｒ（１３．３〜５３３Ｐａ）
酸化条件
Ｏ３ガス流量：６．５ｓＬｍ
供給時間：６０〜６００ｓｅｃ
処理圧力：０．５Ｔｏｒｒ（６６．７Ｐａ）
Preferred examples of the processing conditions in
Processing temperature: 200 ° C
Si Precasa: 3DMAS
Oxidizing agent: O 3 gas Si precursor supply condition 3D MAS gas flow rate: 50 to 300 sccm
Supply time: 5 to 30 sec
Processing pressure: 0.1 to 4 Torr (13.3 to 533 Pa)
Oxidizing conditions O 3 gas flow rate: 6.5sLm
Supply time: 60-600 sec
Processing pressure: 0.5 Torr (66.7 Pa)
次に、ステップ３について詳細に説明する。
上記ステップ３に用いられるプリカーサとしては、導電膜３の少なくとも表面を構成する物質を含むものが用いられ、導電膜３の表面上に導電膜３の少なくとも表面と同じ材料からなる導電膜６を成膜する。例えば、導電膜３の少なくとも表面がＲｕ膜である場合には、導電膜６を成膜する際のルテニウムプリカーサとして、例えば、ルテニウムカルボニル（Ｒｕ３（ＣＯ）１２）を用いて、化学蒸着法（ＣＶＤ）、好適には熱ＣＶＤ法により導電膜６を成膜することができる。ルテニウムプリカーサとしては、シクロペンタジエニル系等の他の有機ルテニウム化合物を用いることもできる。
Next,
As the precursor used in
縦型バッチ式処理装置を用い、導電膜６をＲｕ膜とした場合のステップ３の処理条件の好ましい例は、以下の通りである。
処理温度：２００℃
ルテニウムプリカーサ：Ｒｕ３（ＣＯ）１２
Ｒｕ３（ＣＯ）１２ガス流量：１０ｓｃｃｍ
処理時間：９００ｓｅｃ
処理圧力：０．１Ｔｏｒｒ（１３．３Ｐａ）
A preferable example of the processing conditions in
Processing temperature: 200 ° C
Ruthenium Pricasa: Ru 3 (CO) 12
Ru 3 (CO) 12 gas flow rate: 10 sccm
Processing time: 900 sec
Processing pressure: 0.1 Torr (13.3 Pa)
導電膜３の少なくとも表面がカーボン膜である場合は、導電膜６を成膜する際のカーボンプリカーサとして、特許文献３に記載されているように、ブタジエン（Ｃ４Ｈ６）等の炭化水素ガスを用いることができ、反応ガスとしてハロゲン含有ガス、例えば、塩素ガス（Ｃｌ２ガス）等のハロゲンガスまたはハロゲン化炭化水素ガスを用いることができる。炭化水素ガスとしては、Ｃ４Ｈ６の他、Ｃ２Ｈ２、Ｃ５Ｈ８を挙げることができる。ハロゲンガスとしては、Ｃｌ２ガスの他、ヨウ素ガス（Ｉ２ガス）を用いることができる。
When at least the surface of the
縦型バッチ式処理装置を用い、導電膜６をカーボン膜とした場合のステップ３の処理条件の好ましい例は、以下の通りである。
処理温度：３５０℃
カーボンプリカーサ：Ｃ４Ｈ６
反応ガス：Ｃｌ２ガス
Ｃ４Ｈ６ガス流量：２００ｓｃｃｍ
Ｃｌ２ガス流量５０ｓｃｃｍ
処理時間：１８０ｍｉｎ
処理圧力：６Ｔｏｒｒ（７９８Ｐａ）
A preferable example of the processing conditions in
Processing temperature: 350 ° C
Carbon precursor: C 4 H 6
Reaction gas: Cl 2 gas C 4 H 6 gas flow rate: 200 sccm
Cl 2 gas flow rate 50 sccm
Processing time: 180 min
Processing pressure: 6Torr (798Pa)
なお、ステップ２およびステップ３の回数は特に限定されず、また、最終の工程も限定されず、ステップ２で終了してもステップ３で終了してもよい。また、絶縁膜５を残す場合は、図５に示すように、ステップ２を１回行うのみでステップ３を行わなくてもよい。また、導電膜６を残す場合はステップ２、３を繰り返さずにステップ３で終了してもよい。
The number of
＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について説明する。図６は第２の実施形態に係る選択成長方法の一例を示すフローチャート、図７Ａ〜図７Ｇは図６に示す選択成長方法の各工程を行っている際の状態を概略的に示す断面図である。
<Second embodiment>
Next, the second embodiment will be described. FIG. 6 is a flowchart showing an example of the selective growth method according to the second embodiment, and FIGS. 7A to 7G are cross-sectional views schematically showing a state when each step of the selective growth method shown in FIG. 6 is performed. is there.
まず、図７Ａに示すように、被処理体としてのウエハ１上に、絶縁膜２と導電膜である金属膜７とが交互に形成された構造体を準備する（ステップ１１）。この構造体は、半導体集積回路装置の製造中における構造体を模したものであり、絶縁膜２および金属膜７の露出面はウエハ１の被処理面であり、薄膜が選択的に成長される下地となっている。
First, as shown in FIG. 7A, a structure in which the insulating
絶縁膜２は、第１の実施形態と同様、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）である。一方、金属膜７として、例えばタングステン（Ｗ）を用いる。
The insulating
次に、図７Ｂに示すように、金属膜７上に、酸化（燃焼）により気化（昇華）する導電膜８、例えばＲｕ膜またはＣ膜を選択成長させる（ステップ１２）。この処理は、上記特許文献３の図２Ｂに示すステップ２（図１）と同様である。
Next, as shown in FIG. 7B, a
これにより、金属膜７の触媒作用により金属膜７の表面で導電膜８の成膜反応が促進され、導電膜８として例えば特許文献３の段落００１７に記載された（１）〜（５）式によりＣ膜が成膜される。一方、特許文献３の段落００１５に記載されているように、絶縁膜２としてのＳｉＯ２膜上では成膜反応のインキュベーションタイムが極めて長くなり、金属膜７上に導電膜８が選択的に成長する。
As a result, the film-forming reaction of the
金属膜７を構成する金属としては、Ｗの他、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、シリコン（Ｓｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、テクネチウム（Ｔｃ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、タンタル（Ｔａ）、レニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）等を挙げることができる。
Examples of the metal constituting the
ステップ１２においては、第１の実施形態のステップ３と同様の条件でＲｕ膜またはＣ膜を成膜することができる。
In
次に、Ｓｉプリカーサの供給（サブステップ１３ａ）と酸化剤の供給（サブステップ１３ｂ）とを交互に複数回繰り返す（ステップ１３）。これは第１の実施形態のステップ２と同様であり、サブステップ１３ａのＳｉプリカーサの供給の際には、図７Ｃに示すように、Ｓｉプリカーサは絶縁膜２および導電膜８の露出面の全面に吸着する。一方、サブステップ１３ｂの酸化剤の供給の際には、図７Ｄに示すように、酸化剤により、ＳｉＯ２膜からなる絶縁膜２上では吸着されたＳｉプリカーサが酸化され、薄いＳｉＯ２単分子膜４が形成されるが、導電膜８上では表面物質、例えばＲｕまたはＣが酸化剤により酸化して昇華（気化）し、減膜する。このとき、導電膜８上のＳｉプリカーサも脱離する。
Next, the supply of the Si precursor (sub-step 13a) and the supply of the oxidizing agent (sub-step 13b) are alternately repeated a plurality of times (step 13). This is the same as
このため、サブステップ１３ａとサブステップ１３ｂとを所定回数繰り返してステップ１３を行うことにより、図７Ｅに示すように、絶縁膜２を構成するＳｉＯ２膜上には、ＡＬＤにより所定の厚さのＳｉＯ２膜からなる絶縁膜５が形成されて成長し、導電膜８は減膜する。
Therefore, by repeating the sub-step 13a and the sub-step 13b a predetermined number of times to perform the
ステップ１３の際のＳｉプリカーサ、酸化剤、処理条件の好ましい例等は、第１の実施形態のステップ２と同じである。
Preferred examples of the Si precursor, oxidant, and treatment conditions in
次に、導電膜８の表面部分と同じ物質を含むプリカーサを供給し、図７Ｆに示すように導電膜８上のみに導電膜８と同様の酸化により気化する導電膜９を選択成長させる（ステップ１４）。このステップは第１の実施形態のステップ３と同様に行われる。
Next, a precursor containing the same substance as the surface portion of the
上記ステップ１２を行った後、ステップ１３とステップ１４とを所定回数行い、所定の膜厚に達したら終了する。
After performing the
これにより、図７Ｇに示すように、絶縁膜２のパターンに自己整合した絶縁膜５および金属膜７のパターンに自己整合した導電膜８および導電膜９とを得ることができる。この場合に、ＳｉＯ２膜からなる絶縁膜５を選択的に成長させる際に、絶縁膜２上ではＡＬＤにより絶縁膜５が成膜され、導電膜８は酸化により気化して減膜するので、絶縁膜５を効果的に選択成長させることができる。
As a result, as shown in FIG. 7G, the insulating
また、本実施形態においても、ＳｉＯ２膜からなる絶縁膜５およびＲｕ膜またはＣ膜からなる導電膜９を選択成長させるので、リソグラフィ工程の必要がなく、絶縁膜２の幅Ｗ１および金属膜７の幅Ｗ２の双方が、リソグラフィの解像度限界以下に微細化されていたとしても、対応することが可能である。
Further, also in the present embodiment, since the insulating film 5 made of the SiO 2 film and the
本実施形態においても、所定膜厚の絶縁膜５および導電膜９が形成された後、図８Ａ、図８Ｂに示すように、導電膜８および９または絶縁膜５を除去して、必要な膜を残すことで、上層配線のコネクションアライメントとして用いることが可能となる。なお、このとき、絶縁膜５とともに絶縁膜２の一部または全部を除去してもよく、導電膜８および９とともに金属膜７の一部または全部を除去してもよい。導電膜８および９がＣ膜であるときには、絶縁膜５を成膜する際の酸化剤を用いることにより容易に除去することができる。
Also in the present embodiment, after the insulating
なお、ステップ１３およびステップ１４の回数は特に限定されず、また、最終の工程も限定されず、ステップ１３で終了してもステップ１４で終了してもよい。絶縁膜５を残す場合は、図９に示すように、ステップ１２およびステップ１３を１回行って終了し、ステップ１４を行わなくてもよい。
The number of
また、下地の金属膜７の材料によっては、導電膜８としてＣ膜を成膜する際に、炭化水素ガスおよびハロゲン含有ガスによる反応が低い温度では生じ難い場合がある。そのような場合には、この反応が生じやすい別の金属からなる金属膜を金属膜７の上に形成してもよい。この場合は、特許文献３の第３の実施形態に記載された方法を用いることができる。
Further, depending on the material of the
＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態について説明する。本実施形態では、絶縁膜としてシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を適用した場合について説明する。図１０は第３の実施形態に係る選択成長方法の一例を示すフローチャート、図１１Ａ〜図１１Ｆは図１０に示す選択成長方法の各工程を行っている際の状態を概略的に示す断面図である。
<Third embodiment>
Next, a third embodiment will be described. In this embodiment, a case where a silicon nitride film (SiN film) is applied as an insulating film will be described. FIG. 10 is a flowchart showing an example of the selective growth method according to the third embodiment, and FIGS. 11A to 11F are cross-sectional views schematically showing a state when each step of the selective growth method shown in FIG. 10 is performed. is there.
最初に、図１１Ａに示すように、被処理体として、半導体基板である半導体ウエハ、例えば、シリコンウエハ（以下ウエハという）１上に、絶縁膜１２と導電膜１３とが交互に出現するパターンが形成された構造体を準備する（ステップ２１）。この構造体は、半導体集積回路装置の製造中における構造体を模したものであり、絶縁膜１２および導電膜１３の露出面はウエハ１の被処理面であり、薄膜が選択的に成長される下地となっている。
First, as shown in FIG. 11A, a pattern in which the insulating
絶縁膜１２は、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）であり、導電膜１３は、少なくとも表面部分が窒化により気化する物質、例えばゲルマニウム膜（Ｇｅ膜）である。導電膜１３は、Ｇｅ膜のような、窒化により気化する物質のみであってもよいし、下地物質の上に窒化により気化する物質が形成されていてもよい。
The insulating
なお、図１１Ａでは、絶縁膜１２と導電膜１３の露出面が同じ高さとなっているが、導電膜１３の高さが絶縁膜１２よりも高くてもよい。
In FIG. 11A, the exposed surfaces of the insulating
次に、Ｓｉプリカーサの供給（サブステップ２２ａ）と窒化剤の供給（サブステップ２２ｂ）とを交互に複数回繰り返す（ステップ２２）。サブステップ２２ａのＳｉプリカーサの供給の際には、図１１Ｂに示すように、ＳｉプリカーサＰは絶縁膜１２および導電膜１３の露出面の全面に吸着する。一方、サブステップ２２ｂの窒化剤の供給の際には、図１１Ｃに示すように、窒化剤により、ＳｉＮ膜からなる絶縁膜１２上では吸着されたＳｉプリカーサが窒化され、薄いＳｉＮ単分子膜１４が形成されるが、導電膜１３上では表面物質、例えばＧｅが窒化剤により窒化して気化（昇華）し、減膜する。このとき、導電膜１３上のＳｉプリカーサも脱離する。
Next, the supply of the Si precursor (sub-step 22a) and the supply of the nitride (sub-step 22b) are alternately repeated a plurality of times (step 22). When supplying the Si precursor in the sub-step 22a, as shown in FIG. 11B, the Si precursor P is adsorbed on the entire exposed surface of the insulating
このため、サブステップ２２ａとサブステップ２２ｂとを所定回数繰り返してステップ２２を行うことにより、図１１Ｄに示すように、絶縁膜１２を構成するＳｉＮ膜上には、ＡＬＤにより所定の厚さのＳｉＮ膜からなる絶縁膜１５が成長し、導電膜１３は減膜する。
Therefore, by repeating the sub-step 22a and the sub-step 22b a predetermined number of times to perform the step 22, as shown in FIG. 11D, the SiN film having a predetermined thickness is formed on the SiN film constituting the insulating
次に、導電膜１３の表面部分と同じ物質を含むプリカーサを供給し、図１１Ｅに示すように導電膜１３上のみに導電膜１３と同様の窒化により気化する導電膜１６を選択成長させる（ステップ２３）。すなわち、Ｇｅ等の金属は、ＳｉＯ２上ではインキュベーションタイムが非常に長く、ほとんど成膜されないので導電膜１３上のみに選択成長する。このとき、導電膜１６は、絶縁膜１５にガイドされるように、ほぼ垂直に成長する。
Next, a precursor containing the same substance as the surface portion of the
上記ステップ２２とステップ２３とを所定回数行い、所定の膜厚に達したら終了する。 The steps 22 and 23 are performed a predetermined number of times, and when a predetermined film thickness is reached, the process ends.
これにより、図１１Ｆに示すように、絶縁膜１２のパターンに自己整合した絶縁膜１５および導電膜１３のパターンに自己整合した導電膜１６とを得ることができる。この場合に、ＳｉＮ膜からなる絶縁膜１５を選択的に成長させる際に、絶縁膜１２上ではＡＬＤにより絶縁膜１５が成膜され、導電膜１３は窒化により気化して減膜するので、絶縁膜１５を効果的に選択成長させることができる。
As a result, as shown in FIG. 11F, the insulating
また、ＳｉＮ膜からなる絶縁膜１５およびＧｅ膜からなる導電膜１６を選択成長させるので、リソグラフィ工程の必要がない。このため、絶縁膜１２の幅Ｗ１および導電膜１３の幅Ｗ２の双方が、リソグラフィの解像度限界以下に微細化されていたとしても対応することが可能である。
Further, since the insulating
以上のように、所定膜厚の絶縁膜１５および導電膜１６が形成された後、図１２Ａ、図１２Ｂに示すように、導電膜１６または絶縁膜１５を除去して、必要な膜を残すことで、上層配線のコネクションアライメントとして用いることが可能となる。なお、このとき、絶縁膜１５とともに絶縁膜１２の一部または全部を除去してもよく、導電膜１６とともに導電膜１３の一部または全部を除去してもよい。
As described above, after the insulating
本実施形態においても、処理装置は特に限定されず、例えば、縦型バッチ式成膜装置、被処理体を１枚ずつ処理する枚葉式処理装置等、種々の装置を用いることができる。 Also in this embodiment, the processing apparatus is not particularly limited, and various apparatus such as a vertical batch type film forming apparatus and a single-wafer processing apparatus for processing one object at a time can be used.
次に、上記ステップ２２について詳細に説明する。
上記ステップ２２のサブステップ２２ａに用いられるＳｉプリカーサとしては、第１の実施形態と同様、アミノシラン系ガスを用いる。アミノシラン系ガスとしては、リガンドの分子量が比較的大きいものが好ましく、１分子内に存在する炭化水素基が２個以上のものが好ましい。また、炭化水素基が分子量の小さいメチル基の場合は、１分子内に存在するメチル基が４個以上であることが好ましい。このようなリガンドの分子量が比較的大きいアミノシランは、導電膜１３上に付着した後、窒化剤を供給した際に、窒化剤が導電膜１３に達しやすく、窒化剤によるＳｉＮの生成をほとんど生じさせずに導電膜３を酸化させることが可能となる。
Next, the above step 22 will be described in detail.
As the Si precursor used in the sub-step 22a of the above step 22, an aminosilane-based gas is used as in the first embodiment. As the aminosilane gas, a gas having a relatively large molecular weight of the ligand is preferable, and a gas having two or more hydrocarbon groups existing in one molecule is preferable. When the hydrocarbon group is a methyl group having a small molecular weight, it is preferable that the number of methyl groups present in one molecule is 4 or more. Aminosilane having a relatively large molecular weight of such a ligand adheres to the
アミノシラン系ガスとして好適な例としては、第１の実施形態と同様のものを用いることができる。アミノシラン系ガスの炭化水素基も第１の実施形態と同様のものを用いることができる。 As a suitable example of the aminosilane-based gas, the same gas as in the first embodiment can be used. As the hydrocarbon group of the aminosilane gas, the same hydrocarbon group as in the first embodiment can be used.
上記ステップ２２のサブステップ２２ｂに用いられる窒化剤としては、アンモニア（ＮＨ３）、ヒドラジン系ガス、水素ガス等を挙げることができる。 Examples of the nitriding agent used in the sub-step 22b of the above step 22 include ammonia (NH 3 ), hydrazine-based gas, hydrogen gas and the like.
ステップ２２を行う際には、ウエハ１上に絶縁膜１２および導電膜１３を形成した構造体からなる被処理体を処理容器内に保持し、Ｓｉプリカーサとしてのアミノシラン系ガスおよび窒化剤を、第１の実施形態の図４と同様、処理容器内のパージ等、被処理体の吸着ガス等の余分なガスを除去する処理を挟んで交互に供給する。パージガスとしては、Ｎ２ガスやＡｒガス等の不活性ガスを用いることができる。
When the step 22 is performed, the object to be treated, which is composed of the structure in which the insulating
縦型バッチ式処理装置を用いた場合におけるステップ２２の処理条件の好ましい例は、以下の通りである。
処理温度：３００℃
Ｓｉプリカーサ：３ＤＭＡＳ
窒化剤：ＮＨ３ガス
Ｓｉプリカーサ供給条件
３ＤＭＡＳガス流量：５０〜３００ｓｃｃｍ
供給時間：１〜６０ｓｅｃ
処理圧力：０．１〜５Ｔｏｒｒ（１３．３〜６６７Ｐａ）
窒化条件
ＮＨ３ガス流量：５ｓＬｍ
供給時間：５〜６０ｓｅｃ
処理圧力：０．３Ｔｏｒｒ（３９．９Ｐａ）
Preferred examples of the processing conditions in step 22 when the vertical batch processing apparatus is used are as follows.
Processing temperature: 300 ° C
Si Precasa: 3DMAS
Nitriding agent: NH 3 gas Si precursor supply condition 3D MAS gas flow rate: 50 to 300 sccm
Supply time: 1-60 sec
Processing pressure: 0.1 to 5 Torr (13.3 to 667 Pa)
Nitriding conditions NH 3 gas flow rate: 5 sLm
Supply time: 5 to 60 sec
Processing pressure: 0.3Torr (39.9Pa)
次に、ステップ２３について詳細に説明する。
上記ステップ２３に用いられるプリカーサとしては、導電膜１３の少なくとも表面を構成する物質を含むものが用いられ、導電膜１３の表面上に導電膜１３の少なくとも表面と同じ材料からなる導電膜１６を成膜する。例えば、導電膜１３の少なくとも表面がＧｅ膜である場合には、導電膜１６を成膜する際のゲルマニウムプリカーサとして、例えば、モノゲルマン（ＧｅＨ４）等のゲルマン系化合物を用いて、化学蒸着法（ＣＶＤ）、好適には熱ＣＶＤ法により導電膜１６を成膜することができる。
Next, step 23 will be described in detail.
As the precursor used in step 23, a material containing at least a substance constituting the surface of the
縦型バッチ式処理装置を用い、導電膜１６をＧｅ膜とした場合のステップ２３の処理条件の好ましい例は、以下の通りである。
処理温度：３００℃
ゲルマニウムプリカーサ：ＧｅＨ４
ＧｅＨ４ガス流量：１００ｓｃｃｍ
処理時間：９００ｓｅｃ
処理圧力：１Ｔｏｒｒ（１３３Ｐａ）
A preferable example of the processing conditions in step 23 when the
Processing temperature: 300 ° C
Germanium Precasa: GeH 4
GeH 4 gas flow rate: 100 sccm
Processing time: 900 sec
Processing pressure: 1 Torr (133Pa)
なお、ステップ２２およびステップ２３の回数は特に限定されず、また、最終の工程も限定されず、ステップ２２で終了してもステップ２３で終了してもよい。また、絶縁膜１５を残す場合は、図１３に示すように、ステップ２２を１回行うのみでステップ２３を行わなくてもよい。また、導電膜１６を残す場合はステップ２２、２３を繰り返さずにステップ２３で終了してもよい。
The number of steps 22 and 23 is not particularly limited, and the final step is also not limited, and the process may be completed in step 22 or step 23. Further, when the insulating
また、第２の実施形態のように、下地の金属膜の上に窒化により気化する導電膜を形成した後に、上述した手順でＳｉＮ膜の選択成長および導電膜の選択成長を行ってもよい。 Further, as in the second embodiment, after forming a conductive film to be vaporized by nitriding on the underlying metal film, selective growth of the SiN film and selective growth of the conductive film may be performed by the above-mentioned procedure.
＜他の適用＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明は、上記の実施の形態に限定されることはなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
<Other applications>
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment and can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上記実施の形態では、絶縁膜としてのＳｉＯ２膜と、導電膜としてのＲｕ膜やＣ膜のような酸化による気化する物質との組み合わせ、および絶縁膜としてのＳｉＮ膜と、導電膜としてのＧｅ膜のような窒化により気化する物質との組み合わせについて示したが、本発明は、これに限らず、Ｓｉ系の絶縁膜上にＳｉプリカーサとしてアミノシランガスと反応ガスとのＡＬＤによりＳｉ系の絶縁膜を選択成長させ、導電膜として、絶縁膜を膜成長させている間に、反応ガスとの反応により気化して減膜する物質を用いる場合であれば適用可能である。 For example, in the above embodiment, a combination of a SiO 2 film as an insulating film and a substance vaporized by oxidation such as a Ru film or a C film as a conductive film, and a SiN film as an insulating film and a conductive film as a conductive film. Although the combination with a substance vaporized by nitridation such as Ge film is shown, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this, and the Si-based film is formed by ALD of aminosilane gas and reaction gas as a Si precursor on a Si-based insulating film. It is applicable when an insulating film is selectively grown and a substance that vaporizes and reduces the film by reacting with a reaction gas while the insulating film is grown as a conductive film is used.
１；半導体ウエハ（シリコンウエハ）
２；絶縁膜（ＳｉＯ２膜）
３；導電膜（Ｒｕ膜またはＣ膜）
４；ＳｉＯ２単分子膜
５；絶縁膜（ＳｉＯ２膜）
６，８，９；導電膜（Ｒｕ膜またはＣ膜）
７；金属膜
１２；絶縁膜（ＳｉＮ膜）
１３；導電膜（Ｇｅ膜）
１４；ＳｉＮ単分子膜
１５；絶縁膜（ＳｉＮ膜）
１６；導電膜（Ｇｅ膜）
1; Semiconductor wafer (silicon wafer)
2; Insulation film (SiO 2 film)
3; Conductive film (Ru film or C film)
4; SiO 2 monolayer 5; Insulating film (SiO 2 film)
6,8,9; Conductive film (Ru film or C film)
7;
13; Conductive film (Ge film)
14;
16; Conductive film (Ge film)
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点は、絶縁膜と導電膜とが露出している下地上に、薄膜を選択的に成長させる選択成長方法であって、絶縁膜と導電膜とが露出している下地を有する被処理体を準備する工程と、前記絶縁膜および前記導電膜上にアミノシラン系ガスを吸着させる第１段階、および吸着された前記アミノシラン系ガスと反応してＳｉ系絶縁膜を形成する反応ガスを供給する第２段階を複数回繰り返して前記絶縁膜上にシリコン系絶縁膜を選択的に成長させ、その際に前記反応ガスとの反応により前記導電膜を気化させ、減膜させる工程と、を有し、前記第２段階において、前記反応ガスとして酸化剤を供給し、絶縁膜上では前記アミノシランガスと前記酸化剤とが反応してシリコン酸化膜が形成され、前記導電膜上では前記酸化剤により前記導電膜が酸化して気化し、前記第１段階と前記第２段階を繰り返すことにより、前記絶縁膜上にシリコン酸化膜を選択的に成長させ、前記第１段階で用いるアミノシラン系ガスとして、前記導電膜上に付着した後、前記酸化剤を供給した際に、前記酸化剤が前記導電膜に到達しやすく、前記酸化剤によるＳｉＯ ２ の生成をほとんど生じさせずに前記導電膜を酸化させることが可能になる程度の分子量を有するものを用いることを特徴とする選択成長方法を提供する。 In order to solve the above problems, the first aspect of the present invention is a selective growth method in which a thin film is selectively grown on a substrate in which the insulating film and the conductive film are exposed, wherein the insulating film and the conductive film are selectively grown. A step of preparing an object to be treated having an exposed substrate, a first step of adsorbing an aminosilane-based gas on the insulating film and the conductive film, and a reaction with the adsorbed aminosilane-based gas to cause Si. The second step of supplying the reaction gas for forming the system insulating film is repeated a plurality of times to selectively grow the silicon-based insulating film on the insulating film, and at that time, the conductive film is vaporized by the reaction with the reaction gas. is, possess a step of reducing film, a, in the second stage, the oxidizing agent is supplied as a reaction gas, the silicon oxide film is formed by the reaction with the oxidizing agent and the aminosilane gas is on the insulating film The conductive film is oxidized and vaporized by the oxidizing agent on the conductive film, and the silicon oxide film is selectively grown on the insulating film by repeating the first step and the second step. As the aminosilane-based gas used in the first step, when the oxidizing agent is supplied after adhering to the conductive film, the oxidizing agent easily reaches the conductive film, and the formation of SiO 2 by the oxidizing agent is almost the same. Provided is a selective growth method, which comprises using a material having a molecular weight sufficient to allow the conductive film to be oxidized without causing the conductive film to occur.
本発明の第２の観点は、絶縁膜と導電膜とが露出している下地上に、薄膜を選択的に成長させる選択成長方法であって、絶縁膜と導電膜とが露出している下地を有する被処理体を準備する工程と、前記絶縁膜および前記導電膜上にアミノシラン系ガスを吸着させる第１段階、および吸着された前記アミノシラン系ガスと反応してＳｉ系絶縁膜を形成する反応ガスを供給する第２段階を複数回繰り返して前記絶縁膜上にシリコン系絶縁膜を選択的に成長させ、その際に前記反応ガスとの反応により前記導電膜を気化させ、減膜させる工程と、次いで、前記導電膜を選択的に成長させる工程と、を有し、前記シリコン系絶縁膜を選択的に成長させる工程および前記導電膜を選択的に成長させる工程を所定回行い、前記第２段階において、前記反応ガスとして酸化剤を供給し、絶縁膜上では前記アミノシランガスと前記酸化剤とが反応して薄いＳｉＯ ２ 単分子膜が形成され、前記導電膜上では前記酸化剤により前記導電膜が酸化して気化し、前記第１段階と前記第２段階を繰り返すことにより、前記絶縁膜上にシリコン酸化膜を選択的に成長させ、前記第１段階でいるアミノシラン系ガスとして、前記導電膜上に付着した後、前記酸化剤を供給した際に、前記酸化剤が前記導電膜に到達しやすく、前記酸化剤によるＳｉＯ ２ の生成をほとんど生じさせずに前記導電膜を酸化させることが可能になる程度の分子量を有するものを用いることを特徴とする選択成長方法を提供する。 The second aspect of the present invention is a selective growth method in which a thin film is selectively grown on a substrate in which the insulating film and the conductive film are exposed, and the substrate in which the insulating film and the conductive film are exposed. The step of preparing the object to be treated, the first step of adsorbing the aminosilane-based gas on the insulating film and the conductive film, and the reaction of reacting with the adsorbed aminosilane-based gas to form a Si-based insulating film. A step of selectively growing a silicon-based insulating film on the insulating film by repeating the second step of supplying the gas a plurality of times, and at that time, vaporizing the conductive film by reacting with the reaction gas to reduce the film. then, the conductive and the step of film selectively grown, have, have a predetermined number of times the line a step of selectively growing a step and the conductive film is selectively grown the silicon dielectric film, the first In the two steps, an oxidizing agent is supplied as the reaction gas, the aminosilane gas reacts with the oxidizing agent on the insulating film to form a thin SiO 2 monomolecular film, and the oxidizing agent is used on the conductive film. The conductive film is oxidized and vaporized, and by repeating the first step and the second step, a silicon oxide film is selectively grown on the insulating film, and the aminosilane-based gas in the first step is described as described above. When the oxidizing agent is supplied after adhering to the conductive film, the oxidizing agent easily reaches the conductive film and oxidizes the conductive film with almost no formation of SiO 2 by the oxidizing agent. Provided is a selective growth method characterized by using one having a molecular weight sufficient to enable.
本発明の第３の観点は、絶縁膜と導電膜としての金属膜とが露出している下地上に、薄膜を選択的に成長させる選択成長方法であって、絶縁膜と前記金属膜とが露出している下地を有する被処理体を準備する工程と、前記金属膜の上に、所定の導電膜を選択的に成長させる工程と、前記絶縁膜および前記導電膜上にアミノシラン系ガスを吸着させる第１段階、および吸着された前記アミノシラン系ガスと反応してＳｉ系絶縁膜を形成する反応ガスを供給する第２段階を複数回繰り返して前記絶縁膜上にシリコン系絶縁膜を選択的に成長させ、その際に前記反応ガスとの反応により前記導電膜を気化させ、減膜させる工程とを有し、前記第２段階において、前記反応ガスとして酸化剤を供給し、絶縁膜上では前記アミノシランガスと前記酸化剤とが反応してシリコン酸化膜が形成され、前記導電膜上では前記酸化剤により前記導電膜が酸化して気化し、前記第１段階と前記第２段階を繰り返すことにより、前記絶縁膜上にシリコン酸化膜を選択的に成長させ、前記第１段階で用いるアミノシラン系ガスとして、前記導電膜上に付着した後、前記酸化剤を供給した際に、前記酸化剤が前記導電膜に到達しやすく、前記酸化剤によるＳｉＯ ２ の生成をほとんど生じさせずに前記導電膜を酸化させることが可能になる程度の分子量を有するものを用いることを特徴とする選択成長方法を提供する。 A third aspect of the present invention, on the base where the metal film as the insulating film and the conductive film is exposed, a selective growth method of selectively growing a thin film, the said metal film and the insulating film A step of preparing an object to be treated having an exposed substrate, a step of selectively growing a predetermined conductive film on the metal film, and adsorbing an aminosilane gas on the insulating film and the conductive film. The first step of forming the Si-based insulating film by reacting with the adsorbed aminosilane-based gas and the second step of supplying the reaction gas to form the Si-based insulating film are repeated a plurality of times to selectively form the silicon-based insulating film on the insulating film. It has a step of growing the conductive film by reacting with the reaction gas at that time to vaporize the conductive film and reduce the film . In the second step, an oxidizing agent is supplied as the reaction gas, and the insulating film is covered with the oxidizing agent. Aminosilane gas reacts with the oxidizing agent to form a silicon oxide film, and the conductive film is oxidized and vaporized by the oxidizing agent on the conductive film, and the first step and the second step are repeated. When the silicon oxide film is selectively grown on the insulating film and adhered to the conductive film as the aminosilane-based gas used in the first step, and then the oxidizing agent is supplied, the oxidizing agent becomes the said. Provided is a selective growth method characterized by using a conductive film having a molecular weight that is easy to reach the conductive film and has a molecular weight such that the conductive film can be oxidized with almost no formation of SiO 2 by the oxidizing agent. To do.
本発明の第４の観点は、絶縁膜と導電膜としての金属膜が露出している下地上に、薄膜を選択的に成長させる選択成長方法であって、絶縁膜と前記金属膜とが露出している下地を有する被処理体を準備する工程と、前記金属膜の上に、所定の導電膜を選択的に成長させる工程と、前記絶縁膜および前記導電膜上にアミノシラン系ガスを吸着させる第１段階、および吸着された前記アミノシラン系ガスと反応してＳｉ系絶縁膜を形成する反応ガスを供給する第２段階を複数回繰り返して前記絶縁膜上にシリコン系絶縁膜を選択的に成長させ、その際に前記反応ガスとの反応により前記導電膜を気化させ、減膜させる工程と、次いで、前記導電膜を選択的に成長させる工程とを有し、前記シリコン系絶縁膜を選択的に成長させる工程および前記導電膜を選択的に成長させる工程を所定回行い、前記シリコン系絶縁膜を選択的に成長させる工程は、前記第２段階において、前記反応ガスとして酸化剤を供給し、絶縁膜上では前記アミノシランガスと前記酸化剤とが反応してシリコン酸化膜が形成され、前記導電膜上では前記酸化剤により前記導電膜が酸化して気化し、前記第１段階と前記第２段階を繰り返すことにより、前記絶縁膜上にシリコン酸化膜を選択的に成長させ、前記第１段階で用いるアミノシラン系ガスとして、前記導電膜上に付着した後、前記酸化剤を供給した際に、前記酸化剤が前記導電膜に到達しやすく、前記酸化剤によるＳｉＯ ２ の生成をほとんど生じさせずに前記導電膜を酸化させることが可能になる程度の分子量を有するものを用いることを特徴とする選択成長方法を提供する。 A fourth aspect of the present invention is a selective growth method in which a thin film is selectively grown on a substrate in which an insulating film and a metal film as a conductive film are exposed, and the insulating film and the metal film are exposed. A step of preparing an object to be treated having a substrate to be treated, a step of selectively growing a predetermined conductive film on the metal film, and an aminosilane gas adsorbing on the insulating film and the conductive film. The first step and the second step of supplying the reaction gas that reacts with the adsorbed aminosilane-based gas to form a Si-based insulating film are repeated a plurality of times to selectively grow the silicon-based insulating film on the insulating film. At that time, the conductive film is vaporized by reaction with the reaction gas to reduce the film, and then the conductive film is selectively grown, and the silicon-based insulating film is selectively selected. There predetermined times line the step of selectively growing a step and the conductive film is grown, the step of selectively growing the silicon dielectric film, in the second stage, the oxidizing agent is supplied as the reaction gas On the insulating film, the aminosilane gas reacts with the oxidizing agent to form a silicon oxide film, and on the conductive film, the conductive film is oxidized and vaporized by the oxidizing agent, and the first step and the first step are performed. When the silicon oxide film is selectively grown on the insulating film by repeating the two steps, and the oxidizing agent is supplied after adhering to the conductive film as the aminosilane-based gas used in the first step. It is characterized in that the oxidizing agent has a molecular weight such that it can easily reach the conductive film and can oxidize the conductive film with almost no formation of SiO 2 by the oxidizing agent. To provide a selective growth method.
前記導電膜として、ルテニウム膜またはカーボン膜を用いることができる。また、前記酸化剤として、オゾンガス、Ｏ２ガス、Ｏ２／Ｈ２混合ガス、Ｈ２Ｏガスから選択されたものを用いることができる。 As before Kishirubedenmaku, it is possible to use a ruthenium film or a carbon film. Further, as the oxidizing agent, one selected from ozone gas, O 2 gas, O 2 / H 2 mixed gas, and H 2 O gas can be used.
Claims (15)
絶縁膜と導電膜とが露出している下地を有する被処理体を準備する工程と、
前記絶縁膜および前記導電膜上にアミノシラン系ガスを吸着させる第１段階、および吸着された前記アミノシラン系ガスと反応してＳｉ系絶縁膜を形成する反応ガスを供給する第２段階を複数回繰り返して前記絶縁膜上にシリコン系絶縁膜を選択的に成長させ、その際に前記反応ガスとの反応により前記導電膜を気化させ、減膜させる工程と
を有することを特徴とする選択成長方法。 This is a selective growth method in which a thin film is selectively grown on a substrate in which an insulating film and a conductive film are exposed.
The process of preparing an object to be treated having a base in which the insulating film and the conductive film are exposed, and
The first step of adsorbing the aminosilane-based gas on the insulating film and the conductive film, and the second step of supplying the reaction gas that reacts with the adsorbed aminosilane-based gas to form a Si-based insulating film are repeated a plurality of times. A selective growth method comprising a step of selectively growing a silicon-based insulating film on the insulating film, and at that time, vaporizing the conductive film by reaction with the reaction gas to reduce the film.
絶縁膜と導電膜とが露出している下地を有する被処理体を準備する工程と、
前記絶縁膜および前記導電膜上にアミノシラン系ガスを吸着させる第１段階、および吸着された前記アミノシラン系ガスと反応してＳｉ系絶縁膜を形成する反応ガスを供給する第２段階を複数回繰り返して前記絶縁膜上にシリコン系絶縁膜を選択的に成長させ、その際に前記反応ガスとの反応により前記導電膜を気化させ、減膜させる工程と、
次いで、前記導電膜を選択的に成長させる工程と
を有し、前記シリコン系絶縁膜の選択成長工程および前記導電膜の選択成長工程を所定回行うことを特徴とする選択成長方法。 This is a selective growth method in which a thin film is selectively grown on a substrate in which an insulating film and a conductive film are exposed.
The process of preparing an object to be treated having a base in which the insulating film and the conductive film are exposed, and
The first step of adsorbing the aminosilane-based gas on the insulating film and the conductive film, and the second step of supplying the reaction gas that reacts with the adsorbed aminosilane-based gas to form a Si-based insulating film are repeated a plurality of times. A step of selectively growing a silicon-based insulating film on the insulating film, and at that time, vaporizing the conductive film by reaction with the reaction gas to reduce the film.
Next, a selective growth method comprising a step of selectively growing the conductive film, wherein the selective growth step of the silicon-based insulating film and the selective growth step of the conductive film are performed a predetermined number of times.
絶縁膜と導電膜として金属膜とが露出している下地を有する被処理体を準備する工程と、
前記金属膜の上に、所定の導電膜を選択的に成長させる工程と、
前記絶縁膜および前記導電膜上にアミノシラン系ガスを吸着させる第１段階、および吸着された前記アミノシラン系ガスと反応してＳｉ系絶縁膜を形成する反応ガスを供給する第２段階を複数回繰り返して前記絶縁膜上にシリコン系絶縁膜を選択的に成長させ、その際に前記反応ガスとの反応により前記導電膜を気化させ、減膜させる工程と
を有することを特徴とする選択成長方法。 This is a selective growth method in which a thin film is selectively grown on a substrate in which an insulating film and a conductive film are exposed.
A process of preparing an object to be treated having a base in which an insulating film and a metal film as a conductive film are exposed, and
A step of selectively growing a predetermined conductive film on the metal film, and
The first step of adsorbing the aminosilane-based gas on the insulating film and the conductive film, and the second step of supplying the reaction gas that reacts with the adsorbed aminosilane-based gas to form a Si-based insulating film are repeated a plurality of times. A selective growth method comprising a step of selectively growing a silicon-based insulating film on the insulating film, and at that time, vaporizing the conductive film by reaction with the reaction gas to reduce the film.
絶縁膜と導電膜として金属膜とが露出している下地を有する被処理体を準備する工程と、
前記金属膜の上に、所定の導電膜を選択的に成長させる工程と、
前記絶縁膜および前記導電膜上にアミノシラン系ガスを吸着させる第１段階、および吸着された前記アミノシラン系ガスと反応してＳｉ系絶縁膜を形成する反応ガスを供給する第２段階を複数回繰り返して前記絶縁膜上にシリコン系絶縁膜を選択的に成長させ、その際に前記反応ガスとの反応により前記導電膜を気化させ、減膜させる工程と、
前記導電膜を選択的に成長させる工程と
を有し、前記シリコン系絶縁膜の選択成長工程および前記導電膜の選択成長工程を所定回行うことを特徴とする選択成長方法。 This is a selective growth method in which a thin film is selectively grown on a substrate in which an insulating film and a conductive film are exposed.
A process of preparing an object to be treated having a base in which an insulating film and a metal film as a conductive film are exposed, and
A step of selectively growing a predetermined conductive film on the metal film, and
The first step of adsorbing the aminosilane-based gas on the insulating film and the conductive film, and the second step of supplying the reaction gas that reacts with the adsorbed aminosilane-based gas to form a Si-based insulating film are repeated a plurality of times. A step of selectively growing a silicon-based insulating film on the insulating film, and at that time, vaporizing the conductive film by reaction with the reaction gas to reduce the film.
A selective growth method comprising a step of selectively growing the conductive film, wherein the selective growth step of the silicon-based insulating film and the selective growth step of the conductive film are performed a predetermined number of times.
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| JP2013187324A (en) * | 2012-03-07 | 2013-09-19 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Method for manufacturing semiconductor device, substrate processing method, and substrate processing device |
| US20150217330A1 (en) * | 2014-02-04 | 2015-08-06 | Asm Ip Holding B.V. | Selective deposition of metals, metal oxides, and dielectrics |
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|---|---|---|---|---|
| JP2013187324A (en) * | 2012-03-07 | 2013-09-19 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Method for manufacturing semiconductor device, substrate processing method, and substrate processing device |
| US20150217330A1 (en) * | 2014-02-04 | 2015-08-06 | Asm Ip Holding B.V. | Selective deposition of metals, metal oxides, and dielectrics |
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