JP5722450B2 - 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置および記録媒体 - Google Patents
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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- C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
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Description
基板に対して所定元素およびハロゲン基を含む第1の原料ガスを供給する工程と、前記基板に対して前記所定元素およびアミノ基を含む第2の原料ガスを供給する工程と、を交互に所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素、窒素および炭素を含む第1の層を形成する工程と、
前記基板に対して前記各原料ガスとは異なる反応ガスを供給することで、前記第1の層を改質して第2の層を形成する工程と、
を交互に所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素を含む所定組成の薄膜を形成する工程を有する半導体装置の製造方法が提供される。
基板に対して所定元素およびハロゲン基を含む第1の原料ガスを供給する工程と、前記基板に対して前記所定元素およびアミノ基を含む第2の原料ガスを供給する工程と、を交互に所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素、窒素および炭素を含む第1の層を形成する工程と、
前記基板に対して前記各原料ガスとは異なる反応ガスを供給することで、前記第1の層を改質して第2の層を形成する工程と、
を交互に所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素を含む所定組成の薄膜を形成する工程を有する基板処理方法が提供される。
基板を収容する処理室と、
前記処理室内の基板に対して所定元素およびハロゲン基を含む第1の原料ガスを供給する第1原料ガス供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記所定元素およびアミノ基を含む第2の原料ガスを供給する第2原料ガス供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記各原料ガスとは異なる反応ガスを供給する反応ガス供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記第1の原料ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記第2の原料ガスを供給する処理と、を交互に所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素、窒素および炭素を含む第1の層を形成する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記反応ガスを供給することで、前記第1の層を改質して第2の層を形成する処理と、を交互に所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素を含む所定組成の薄膜を形成するように、前記第1原料ガス供給系、前記第2原料ガス供給系および前記反応ガス供給系を制御する制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
基板処理装置の処理室内の基板に対して所定元素およびハロゲン基を含む第1の原料ガスを供給する手順と、前記処理室内の前記基板に対して前記所定元素およびアミノ基を含む第2の原料ガスを供給する手順と、を交互に所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素、窒素および炭素を含む第1の層を形成する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して前記各原料ガスとは異なる反応ガスを供給することで、前記第1の層を改質して第2の層を形成する手順と、
を交互に所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素を含む所定組成の薄膜を形成する手順をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
まず、本実施形態の第1シーケンスについて説明する。
図3は、本実施形態の第1シーケンスにおけるガス供給およびプラズマパワー供給のタイミングを示す図であり、図3(a)は、プラズマを用いず(ノンプラズマで)成膜を行うシーケンス例を示しており、図3(b)は、プラズマを用いて成膜を行うシーケンス例を示しており、図3(c)は、図3(a)に示すシーケンスの変形例を示しており、図3(d)は、図3(b)に示すシーケンスの変形例を示している。
処理室201内のウエハ200に対して、クロロシラン系原料を供給し、その後、アミノシラン系原料を供給することで、ウエハ200上にシリコン、窒素および炭素を含む第1の層を形成する工程と、
処理室201内のウエハ200に対して、反応ガスとして熱またはプラズマで活性化させた窒素含有ガスを供給することで、第1の層を改質して、第2の層としてシリコン炭窒化層、または、シリコン窒化層を形成する工程と、
を交互に所定回数行うことで、ウエハ200上に所定組成及び所定膜厚のシリコン炭窒化膜、または、シリコン窒化膜を形成する。
第1ガス供給管232aのバルブ243a開き、第1ガス供給管232a内にHCDSガスを流す。第1ガス供給管232a内を流れたHCDSガスは、マスフローコントローラ241aにより流量調整される。流量調整されたHCDSガスは第1ノズル249aのガス供給孔250aから処理室201内に供給され、排気管231から排気される。このとき、ウエハ200に対してHCDSガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ243eを開き、不活性ガス供給管232e内にN2ガス等の不活性ガスを流す。不活性ガス供給管232e内を流れたN2ガスは、マスフローコントローラ241eにより流量調整される。流量調整されたN2ガスはHCDSガスと一緒に処理室201内に供給され、排気管231から排気される。
ステップ1が終了し処理室201内の残留ガスを除去した後、第2ガス供給管232bのバルブ243bを開き、第2ガス供給管232b内に3DMASガスを流す。第2ガス供給管232b内を流れた3DMASガスは、マスフローコントローラ241bにより流量調整される。流量調整された3DMASガスは第2ノズル249bのガス供給孔250bから処理室201内へ供給され、排気管231から排気される。このときウエハ200に対して3DMASガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ243fを開き、不活性ガス供給管232f内にN2ガスを流す。N2ガスは3DMASガスと一緒に処理室201内へ供給され、排気管231から排気される。
ステップ2が終了し処理室201内の残留ガスを除去した後、第4ガス供給管232dのバルブ243dを開き、第4ガス供給管232d内にNH3ガスを流す。第4ガス供給管232d内を流れたNH3ガスは、マスフローコントローラ241dにより流量調整される。流量調整されたNH3ガスは第4ノズル249dのガス供給孔250dからバッファ室237内に供給される。このとき、第1の棒状電極269及び第2の棒状電極270間に高周波電力を印加しないことで、バッファ室237内に供給されたNH3ガスは熱で活性化されて、ガス供給孔250eから処理室201内に供給され、排気管231から排気される(図3(a)参照)。また、このとき、第1の棒状電極269及び第2の棒状電極270間に高周波電源273から整合器272を介して高周波電力を印加することで、バッファ室237内に供給されたNH3ガスはプラズマ励起され、活性種としてガス供給孔250eから処理室201内に供給され、排気管231から排気される(図3(b)参照)。このときウエハ200に対して、熱またはプラズマで活性化されたNH3ガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ243hを開き、不活性ガス供給管232h内にN2ガスを流す。N2ガスはNH3ガスと一緒に処理室201内に供給され、排気管231から排気される。
ウエハ温度:500〜650℃
処理室内圧力:133〜2666Pa
NH3ガス分圧:33〜2515Pa
NH3ガス供給流量:1000〜5000sccm
N2ガス供給流量:300〜3000sccm
NH3ガス供給時間:6〜60秒
ウエハ温度:500〜650℃
処理室内圧力:33〜80Pa
NH3ガス分圧:8〜75Pa
NH3ガス供給流量:1000〜5000sccm
N2ガス供給流量:300〜3000sccm
NH3ガス供給時間:6〜60秒
処理室201内のウエハ200に対して、反応ガスとして熱またはプラズマで活性化させた窒素含有ガス(NH3ガス)を供給することで、第1の層を改質して、第2の層としてSiCN層、または、SiN層を形成する工程(ステップ3)と、
を1サイクルとして、このサイクルを所定回数(n回)行うことで、ウエハ200上に所定組成及び所定膜厚のSiCN膜、または、SiN膜を形成するようにしてもよい。この場合においても、上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。
次に、本実施形態の第2シーケンスについて説明する。
図4(a)は、本実施形態の第2シーケンスにおけるガス供給のタイミングを示す図であり、図4(b)は、本実施形態の第2シーケンスの変形例におけるガス供給のタイミングを示す図である。
処理室201内のウエハ200に対して、クロロシラン系原料を供給し、その後、アミノシラン系原料を供給することで、ウエハ200上にシリコン、窒素および炭素を含む第1の層を形成する工程と、
処理室201内のウエハ200に対して、反応ガスとして熱で活性化させた炭素含有ガスを供給することで、第1の層を改質して、第2の層としてシリコン炭窒化層を形成する工程と、
を交互に所定回数行うことで、ウエハ200上に所定組成及び所定膜厚のシリコン炭窒化膜を形成する。
ステップ1は第1シーケンスのステップ1と同様に行う。すなわち、ステップ1での処理条件、生じさせる反応、形成する層等は、第1シーケンスにおけるステップ1でのそれらと同様である。すなわち、このステップでは、処理室201内へのHCDSガスの供給により、ウエハ200上にシリコン含有層を形成する。
ステップ2は第1シーケンスのステップ2と同様に行う。すなわち、ステップ2での処理条件、生じさせる反応、形成する層等は、第1シーケンスにおけるステップ2でのそれらと同様である。すなわち、このステップでは、処理室201内への3DMASガスの供給により、シリコン含有層と3DMASガスとを反応させ、Si、NおよびCを含む第1の層を形成する。
ステップ2が終了し処理室201内の残留ガスを除去した後、第5ガス供給管232iのバルブ243iを開き、第5ガス供給管232i内にC3H6ガスを流す。第5ガス供給管232i内を流れたC3H6ガスは、マスフローコントローラ241iにより流量調整される。流量調整されたC3H6ガスは第1ノズル249aのガス供給孔250aから処理室201内へ供給され、排気管231から排気される。このときウエハ200に対して、熱で活性化されたC3H6ガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ243eを開き、不活性ガス供給管232e内にN2ガスを流す。N2ガスはC3H6ガスと一緒に処理室201内へ供給され、排気管231から排気される。
処理室201内のウエハ200に対して、反応ガスとして熱で活性化させた炭素含有ガス(C3H6ガス)を供給することで、第1の層を改質して、第2の層としてSiCN層を形成する工程(ステップ3)と、
を1サイクルとして、このサイクルを所定回数(n回)行うことで、ウエハ200上に所定組成及び所定膜厚のSiCN膜を形成するようにしてもよい。この場合においても、上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。
次に、本実施形態の第3シーケンスについて説明する。
図5は、本実施形態の第3シーケンスにおけるガス供給およびプラズマパワー供給のタイミングを示す図であり、図5(a)は、プラズマを用いず(ノンプラズマで)成膜を行うシーケンス例を示しており、図5(b)は、プラズマを用いて成膜を行うシーケンス例を示しており、図5(c)は、図5(a)に示すシーケンスの変形例を示しており、図5(d)は、図5(b)に示すシーケンスの変形例を示している。
処理室201内のウエハ200に対して、クロロシラン系原料を供給し、その後、アミノシラン系原料を供給することで、ウエハ200上にシリコン、窒素および炭素を含む第1の層を形成する工程と、
処理室201内のウエハ200に対して、反応ガスとして熱またはプラズマで活性化させた酸素含有ガスを供給することで、第1の層を改質して、第2の層としてシリコン酸炭窒化層、シリコン酸炭化層、または、シリコン酸化層を形成する工程と、
を交互に所定回数行うことで、ウエハ200上に所定組成及び所定膜厚のシリコン酸炭窒化膜、シリコン酸炭化膜、または、シリコン酸化膜を形成する。
ステップ1は第1シーケンスのステップ1と同様に行う。すなわち、ステップ1での処理条件、生じさせる反応、形成する層等は、第1シーケンスにおけるステップ1でのそれらと同様である。すなわち、このステップでは、処理室201内へのHCDSガスの供給により、ウエハ200上にシリコン含有層を形成する。
ステップ2は第1シーケンスのステップ2と同様に行う。すなわち、ステップ2での処理条件、生じさせる反応、形成する層等は、第1シーケンスにおけるステップ2でのそれらと同様である。すなわち、このステップでは、処理室201内への3DMASガスの供給により、シリコン含有層と3DMASガスとを反応させ、Si、NおよびCを含む第1の層を形成する。
ステップ2が終了し処理室201内の残留ガスを除去した後、第6ガス供給管232jのバルブ243jを開き、第6ガス供給管232j内にO2ガスを流す。第6ガス供給管232j内を流れたO2ガスは、マスフローコントローラ241jにより流量調整される。流量調整されたO2ガスは第4ノズル249dのガス供給孔250dからバッファ室237内に供給される。このとき、第1の棒状電極269及び第2の棒状電極270間に高周波電力を印加しないことで、バッファ室237内に供給されたO2ガスは熱で活性化されて、ガス供給孔250eから処理室201内に供給され、排気管231から排気される(図5(a)参照)。また、このとき、第1の棒状電極269及び第2の棒状電極270間に高周波電源273から整合器272を介して高周波電力を印加することで、バッファ室237内に供給されたO2ガスはプラズマ励起され、活性種としてガス供給孔250eから処理室201内に供給され、排気管231から排気される(図5(b)参照)。このときウエハ200に対して、熱またはプラズマで活性化されたO2ガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ243hを開き、不活性ガス供給管232h内にN2ガスを流す。N2ガスはO2ガスと一緒に処理室201内に供給され、排気管231から排気される。
ウエハ温度:500〜650℃
処理室内圧力:133〜2666Pa
O2ガス分圧:33〜2515Pa
O2ガス供給流量:1000〜5000sccm
N2ガス供給流量:300〜3000sccm
O2ガス供給時間:6〜60秒
ウエハ温度:500〜650℃
処理室内圧力:33〜80Pa
O2ガス分圧:8〜75Pa
O2ガス供給流量:1000〜5000sccm
N2ガス供給流量:300〜3000sccm
O2ガス供給時間:6〜60秒
処理室201内のウエハ200に対して、反応ガスとして熱またはプラズマで活性化させた酸素含有ガス(O2ガス)を供給することで、第1の層を改質して、第2の層としてSiOCN層、SiOC層、または、SiO層を形成する工程(ステップ3)と、
を1サイクルとして、このサイクルを所定回数(n回)行うことで、ウエハ200上に所定組成及び所定膜厚のSiOCN膜、SiOC膜、または、SiO膜を形成するようにしてもよい。この場合においても、上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。
次に、本実施形態の第4シーケンスについて説明する。
図6(a)は、本実施形態の第4シーケンスにおけるガス供給のタイミングを示す図であり、図6(b)は、本実施形態の第4シーケンスの変形例におけるガス供給のタイミングを示す図である。
処理室201内のウエハ200に対して、クロロシラン系原料を供給し、その後、アミノシラン系原料を供給することで、ウエハ200上にシリコン、窒素および炭素を含む第1の層を形成する工程と、
処理室201内のウエハ200に対して、反応ガスとして熱で活性化させた硼素含有ガスを供給することで、第1の層を改質して、第2の層としてシリコン硼炭窒化層を形成する工程と、
を交互に所定回数行うことで、ウエハ200上に所定組成及び所定膜厚のシリコン硼炭窒化膜を形成する。
ステップ1は第1シーケンスのステップ1と同様に行う。すなわち、ステップ1での処理条件、生じさせる反応、形成する層等は、第1シーケンスにおけるステップ1でのそれらと同様である。すなわち、このステップでは、処理室201内へのHCDSガスの供給により、ウエハ200上にシリコン含有層を形成する。
ステップ2は第1シーケンスのステップ2と同様に行う。すなわち、ステップ2での処理条件、生じさせる反応、形成する層等は、第1シーケンスにおけるステップ2でのそれらと同様である。すなわち、このステップでは、処理室201内への3DMASガスの供給により、シリコン含有層と3DMASガスとを反応させ、Si、NおよびCを含む第1の層を形成する。
ステップ2が終了し処理室201内の残留ガスを除去した後、第3ガス供給管232cのバルブ243cを開き、第3ガス供給管232c内にBCl3ガスを流す。第3ガス供給管232c内を流れたBCl3ガスは、マスフローコントローラ241cにより流量調整される。流量調整されたBCl3ガスは第3ノズル249cのガス供給孔250cから処理室201内へ供給され、排気管231から排気される。このときウエハ200に対して、熱で活性化されたBCl3ガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ243gを開き、不活性ガス供給管232g内にN2ガスを流す。N2ガスはBCl3ガスと一緒に処理室201内へ供給され、排気管231から排気される。
処理室201内のウエハ200に対して、反応ガスとして熱で活性化させた硼素含有ガス(BCl3ガス)を供給することで、第1の層を改質して、第2の層としてSiBCN層を形成する工程(ステップ3)と、
を1サイクルとして、このサイクルを所定回数(n回)行うことで、ウエハ200上に所定組成及び所定膜厚のSiBCN膜を形成するようにしてもよい。この場合においても、上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。
次に、本実施形態の第5シーケンスについて説明する。
図7(a)は、本実施形態の第5シーケンスにおけるガス供給のタイミングを示す図であり、図7(b)は、本実施形態の第5シーケンスの変形例におけるガス供給のタイミングを示す図である。
処理室201内のウエハ200に対して、クロロシラン系原料を供給し、その後、アミノシラン系原料を供給することで、ウエハ200上にシリコン、窒素および炭素を含む第1の層を形成する工程と、
処理室201内のウエハ200に対して、反応ガスとして熱で活性化させた炭素含有ガスを供給し、その後、反応ガスとして熱で活性化させた窒素含有ガスを供給することで、第1の層を改質して、第2の層としてシリコン炭窒化層を形成する工程と、
を交互に所定回数行うことで、ウエハ200上に所定組成及び所定膜厚のシリコン炭窒化膜を形成する。
ステップ1は第1シーケンスのステップ1と同様に行う。すなわち、ステップ1での処理条件、生じさせる反応、形成する層等は、第1シーケンスにおけるステップ1でのそれらと同様である。すなわち、このステップでは、処理室201内へのHCDSガスの供給により、ウエハ200上にシリコン含有層を形成する。
ステップ2は第1シーケンスのステップ2と同様に行う。すなわち、ステップ2での処理条件、生じさせる反応、形成する層等は、第1シーケンスにおけるステップ2でのそれらと同様である。すなわち、このステップでは、処理室201内への3DMASガスの供給により、シリコン含有層と3DMASガスとを反応させ、Si、NおよびCを含む第1の層を形成する。
ステップ3は第2シーケンスのステップ3と同様に行う。すなわち、ステップ3での処理条件、生じさせる反応、形成する層等は、第2シーケンスにおけるステップ3でのそれらと同様である。
処理室内圧力:133〜2666Pa
C3H6ガス分圧:33〜2515Pa
C3H6ガス供給流量:1000〜5000sccm
N2ガス供給流量:300〜3000sccm
C3H6ガス供給時間:6〜60秒
ステップ4は第1シーケンスのステップ3と同様に行う。すなわち、ステップ2での処理条件、生じさせる反応、形成する層等は、第1シーケンスにおけるステップ3でのそれらと同様である。
処理室201内のウエハ200に対して、反応ガスとして熱で活性化させた炭素含有ガス(C3H6ガス)を供給することで、第1の層の上に炭素含有ガスを化学吸着させる工程(ステップ3)と、
処理室201内のウエハ200に対して、反応ガスとして熱で活性化させた窒素含有ガス(NH3ガス)を供給することで、第1の層の上に炭素含有ガスが化学吸着した層を改質して、第2の層としてSiCN層を形成する工程(ステップ4)と、
を1サイクルとして、このサイクルを所定回数(n回)行うことで、ウエハ200上に所定組成及び所定膜厚のSiCN膜を形成するようにしてもよい。この場合においても、上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。
次に、本実施形態の第6シーケンスについて説明する。
図8(a)は、本実施形態の第6シーケンスにおけるガス供給のタイミングを示す図であり、図8(b)は、本実施形態の第6シーケンスの変形例におけるガス供給のタイミングを示す図である。
処理室201内のウエハ200に対して、クロロシラン系原料を供給し、その後、アミノシラン系原料を供給することで、ウエハ200上にシリコン、窒素および炭素を含む第1の層を形成する工程と、
処理室201内のウエハ200に対して、反応ガスとして熱で活性化させた炭素含有ガスを供給し、その後、反応ガスとして熱で活性化させた酸素含有ガスを供給することで、第1の層を改質して、第2の層としてシリコン酸炭窒化層を形成する工程と、
を交互に所定回数行うことで、ウエハ200上に所定組成及び所定膜厚のシリコン酸炭窒化膜を形成する。
ステップ1は第1シーケンスのステップ1と同様に行う。すなわち、ステップ1での処理条件、生じさせる反応、形成する層等は、第1シーケンスにおけるステップ1でのそれらと同様である。すなわち、このステップでは、処理室201内へのHCDSガスの供給により、ウエハ200上にシリコン含有層を形成する。
ステップ2は第1シーケンスのステップ2と同様に行う。すなわち、ステップ2での処理条件、生じさせる反応、形成する層等は、第1シーケンスにおけるステップ2でのそれらと同様である。すなわち、このステップでは、処理室201内への3DMASガスの供給により、シリコン含有層と3DMASガスとを反応させ、Si、NおよびCを含む第1の層を形成する。
ステップ3は第5シーケンスのステップ3と同様に行う。すなわち、ステップ3での処理条件、生じさせる反応、形成する層、炭素濃度の制御方法等は、第5シーケンスにおけるステップ3でのそれらと同様である。すなわち、このステップでは、処理室201内へのC3H6ガスの供給により、第1の層の上にCxHyを化学吸着させる。
ステップ4は第3シーケンスのステップ3と同様に行う。すなわち、ステップ4での処理条件、生じさせる反応、形成する層等は、第3シーケンスにおけるステップ3でのそれらと同様である。
処理室201内のウエハ200に対して、反応ガスとして熱で活性化させた炭素含有ガス(C3H6ガス)を供給することで、第1の層の上に炭素含有ガスを化学吸着させる工程(ステップ3)と、
処理室201内のウエハ200に対して、反応ガスとして熱で活性化させた酸素含有ガス(O2ガス)を供給することで、第1の層の上に炭素含有ガスが化学吸着した層を改質して、第2の層としてSiOCN層を形成する工程(ステップ4)と、
を1サイクルとして、このサイクルを所定回数(n回)行うことで、ウエハ200上に所定組成及び所定膜厚のSiOCN膜を形成するようにしてもよい。この場合においても、上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。
次に、本実施形態の第7シーケンスについて説明する。
図9(a)は、本実施形態の第7シーケンスにおけるガス供給のタイミングを示す図であり、図9(b)は、本実施形態の第7シーケンスの変形例におけるガス供給のタイミングを示す図である。
処理室201内のウエハ200に対して、クロロシラン系原料を供給し、その後、アミノシラン系原料を供給することで、ウエハ200上にシリコン、窒素および炭素を含む第1の層を形成する工程と、
処理室201内のウエハ200に対して、反応ガスとして熱で活性化させた硼素含有ガスを供給し、その後、反応ガスとして熱で活性化させた窒素含有ガスを供給することで、第1の層を改質して、第2の層としてシリコン硼炭窒化層を形成する工程と、
を交互に所定回数行うことで、ウエハ200上に所定組成及び所定膜厚のシリコン硼炭窒化膜を形成する。
ステップ1は第1シーケンスのステップ1と同様に行う。すなわち、ステップ1での処理条件、生じさせる反応、形成する層等は、第1シーケンスにおけるステップ1でのそれらと同様である。すなわち、このステップでは、処理室201内へのHCDSガスの供給により、ウエハ200上にシリコン含有層を形成する。
ステップ2は第1シーケンスのステップ2と同様に行う。すなわち、ステップ2での処理条件、生じさせる反応、形成する層等は、第1シーケンスにおけるステップ2でのそれらと同様である。すなわち、このステップでは、処理室201内への3DMASガスの供給により、シリコン含有層と3DMASガスとを反応させ、Si、NおよびCを含む第1の層を形成する。
ステップ3は第4シーケンスのステップ3と同様に行う。すなわち、ステップ3での処理条件、生じさせる反応、形成する層等は、第4シーケンスにおけるステップ3でのそれらと同様である。
ステップ4は第5シーケンスのステップ4と同様に行う。すなわち、ステップ4での処理条件等は、第5シーケンスにおけるステップ4でのそれらと同様である。ただし、ステップ4は、第5シーケンスのステップ4とは、生じさせる反応、形成する層等が若干異なる。
処理室201内のウエハ200に対して、反応ガスとして熱で活性化させた硼素含有ガス(BCl3ガス)を供給することで、第1の層の上に硼素含有ガスを化学吸着させる工程(ステップ3)と、
処理室201内のウエハ200に対して、反応ガスとして熱で活性化させた窒素含有ガス(NH3ガス)を供給することで、第1の層の上に硼素含有ガスが化学吸着した層を改質して、第2の層としてSiBCN層を形成する工程(ステップ4)と、
を1サイクルとして、このサイクルを所定回数(n回)行うことで、ウエハ200上に所定組成及び所定膜厚のSiBCN膜を形成するようにしてもよい。この場合においても、上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。
次に、本実施形態の第8シーケンスについて説明する。
図10(a)は、本実施形態の第8シーケンスにおけるガス供給のタイミングを示す図であり、図10(b)は、本実施形態の第8シーケンスの変形例におけるガス供給のタイミングを示す図である。
処理室201内のウエハ200に対して、クロロシラン系原料を供給し、その後、アミノシラン系原料を供給することで、ウエハ200上にシリコン、窒素および炭素を含む第1の層を形成する工程と、
処理室201内のウエハ200に対して、反応ガスとして熱で活性化させた窒素含有ガ
スを供給し、その後、反応ガスとして熱で活性化させた酸素含有ガスを供給することで、第1の層を改質して、第2の層としてシリコン酸炭窒化層を形成する工程と、
を交互に所定回数行うことで、ウエハ200上に所定組成及び所定膜厚のシリコン酸炭窒化膜を形成する。
ステップ1は第1シーケンスのステップ1と同様に行う。すなわち、ステップ1での処理条件、生じさせる反応、形成する層等は、第1シーケンスにおけるステップ1でのそれらと同様である。すなわち、このステップでは、処理室201内へのHCDSガスの供給により、ウエハ200上にシリコン含有層を形成する。
ステップ2は第1シーケンスのステップ2と同様に行う。すなわち、ステップ2での処理条件、生じさせる反応、形成する層等は、第1シーケンスにおけるステップ2でのそれらと同様である。すなわち、このステップでは、処理室201内への3DMASガスの供給により、シリコン含有層と3DMASガスとを反応させ、Si、NおよびCを含む第1の層を形成する。
ステップ3は第1シーケンスのステップ3と同様に行う。すなわち、ステップ3での処理条件、生じさせる反応、形成する層、窒素濃度の制御方法等は、第1シーケンスにおけるステップ3でのそれらと同様である。なお、このステップでは、NH3ガスを、プラズマ励起することなく熱で活性化させて処理室201内に流すことで、第1の層をSiCN層へと改質させる。
ステップ4は第6シーケンスのステップ4と同様に行う。すなわち、ステップ4での処理条件、生じさせる反応、形成する層等は、第6シーケンスにおけるステップ4でのそれらと同様である。
処理室201内のウエハ200に対して、反応ガスとして熱で活性化させた窒素含有ガス(NH3ガス)を供給することで、第1の層を改質してSiCN層を形成する工程(ステップ3)と、
処理室201内のウエハ200に対して、反応ガスとして熱で活性化させた酸素含有ガス(O2ガス)を供給することで、SiCN層を改質して、第2の層としてSiOCN層を形成する工程(ステップ4)と、
を1サイクルとして、このサイクルを所定回数(n回)行うことで、ウエハ200上に所定組成及び所定膜厚のSiOCN膜を形成するようにしてもよい。この場合においても、上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。
次に、本実施形態の第9シーケンスについて説明する。
図11(a)は、本実施形態の第9シーケンスにおけるガス供給のタイミングを示す図であり、図11(b)は、本実施形態の第9シーケンスの変形例におけるガス供給のタイミングを示す図である。
処理室201内のウエハ200に対して、クロロシラン系原料を供給し、その後、アミノシラン系原料を供給することで、ウエハ200上にシリコン、窒素および炭素を含む第1の層を形成する工程と、
処理室201内のウエハ200に対して、反応ガスとして熱で活性化させた炭素含有ガスを供給し、その後、反応ガスとして熱で活性化させた窒素含有ガスを供給し、その後、反応ガスとして熱で活性化させた酸素含有ガスを供給することで、第1の層を改質して、第2の層としてシリコン酸炭窒化層を形成する工程と、
を交互に所定回数行うことで、ウエハ200上に所定組成及び所定膜厚のシリコン酸炭窒化膜を形成する。
ステップ1は第1シーケンスのステップ1と同様に行う。すなわち、ステップ1での処理条件、生じさせる反応、形成する層等は、第1シーケンスにおけるステップ1でのそれらと同様である。すなわち、このステップでは、処理室201内へのHCDSガスの供給により、ウエハ200上にシリコン含有層を形成する。
ステップ2は第1シーケンスのステップ2と同様に行う。すなわち、ステップ2での処理条件、生じさせる反応、形成する層等は、第1シーケンスにおけるステップ2でのそれらと同様である。すなわち、このステップでは、処理室201内への3DMASガスの供給により、シリコン含有層と3DMASガスとを反応させ、Si、NおよびCを含む第1の層を形成する。
ステップ3は第5シーケンスのステップ3と同様に行う。すなわち、ステップ3での処理条件、生じさせる反応、形成する層、炭素濃度の制御方法等は、第5シーケンスにおけるステップ3でのそれらと同様である。すなわち、このステップでは、処理室201内へのC3H6ガスの供給により、第1の層の上にCxHyを化学吸着させる。
ステップ4は第5シーケンスのステップ4と同様に行う。すなわち、ステップ4での処理条件、生じさせる反応、形成する層、窒素濃度の制御方法等は、第5シーケンスにおけるステップ4でのそれらと同様である。すなわち、このステップでは、処理室201内へのNH3ガスの供給により、第1の層の上にCxHyが化学吸着した層をSiCN層へと改質させる。
ステップ5は第8シーケンスのステップ4と同様に行う。すなわち、ステップ5での処理条件、生じさせる反応、形成する層、酸素濃度の制御方法等は、第8シーケンスにおけるステップ4でのそれらと同様である。すなわち、このステップでは、処理室201内へのO2ガスの供給により、SiCN層を改質してSiOCN層を含む第2の層を形成する。
処理室201内のウエハ200に対して、反応ガスとして熱で活性化させた炭素含有ガス(C3H6ガス)を供給することで、第1の層の上に炭素含有ガスを化学吸着させる工程(ステップ3)と、
処理室201内のウエハ200に対して、反応ガスとして熱で活性化させた窒素含有ガス(NH3ガス)を供給することで、第1の層の上に炭素含有ガスが化学吸着した層を改質して、SiCN層を形成する工程(ステップ4)と、
処理室201内のウエハ200に対して、反応ガスとして熱で活性化させた酸素含有ガス(O2ガス)を供給することで、SiCN層を改質して、第2の層としてSiOCN層を形成する工程(ステップ5)と、
を1サイクルとして、このサイクルを所定回数(n回)行うことで、ウエハ200上に所定組成及び所定膜厚のSiOCN膜を形成するようにしてもよい。この場合においても、上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。
次に、本実施形態の第10シーケンスについて説明する。
図12(a)は、本実施形態の第10シーケンスにおけるガス供給のタイミングを示す図であり、図12(b)は、本実施形態の第10シーケンスの変形例におけるガス供給のタイミングを示す図である。
処理室201内のウエハ200に対して、クロロシラン系原料を供給し、その後、アミノシラン系原料を供給することで、ウエハ200上にシリコン、窒素および炭素を含む第1の層を形成する工程と、
処理室201内のウエハ200に対して、反応ガスとして熱で活性化させた炭素含有ガスを供給し、その後、反応ガスとして熱で活性化させた硼素含有ガスを供給し、その後、反応ガスとして熱で活性化させた窒素含有ガスを供給することで、第1の層を改質して、第2の層としてシリコン硼炭窒化層を形成する工程と、
を交互に所定回数行うことで、ウエハ200上に所定組成及び所定膜厚のシリコン硼炭窒化膜を形成する。
ステップ1は第1シーケンスのステップ1と同様に行う。すなわち、ステップ1での処理条件、生じさせる反応、形成する層等は、第1シーケンスにおけるステップ1でのそれらと同様である。すなわち、このステップでは、処理室201内へのHCDSガスの供給により、ウエハ200上にシリコン含有層を形成する。
ステップ2は第1シーケンスのステップ2と同様に行う。すなわち、ステップ2での処理条件、生じさせる反応、形成する層等は、第1シーケンスにおけるステップ2でのそれらと同様である。すなわち、このステップでは、処理室201内への3DMASガスの供給により、シリコン含有層と3DMASガスとを反応させ、Si、NおよびCを含む第1の層を形成する。
ステップ3は第5シーケンスのステップ3と同様に行う。すなわち、ステップ3での処理条件、生じさせる反応、形成する層、炭素濃度の制御方法等は、第5シーケンスにおけるステップ3でのそれらと同様である。すなわち、このステップでは、処理室201内へのC3H6ガスの供給により、第1の層の上にCxHyを化学吸着させる。
ステップ4は第7シーケンスのステップ3と同様に行う。すなわち、ステップ4での処理条件、生じさせる反応、形成する層、硼素濃度の制御方法等は、第7シーケンスにおけるステップ3でのそれらと同様である。すなわち、このステップでは、処理室201内へのBCl3ガスの供給により、第1の層の上にCxHyが化学吸着した層の上にBxClyを化学吸着させる。
ステップ5は第7シーケンスのステップ4と同様に行う。すなわち、ステップ5での処理条件、生じさせる反応、形成する層、窒素濃度の制御方法等は、第7シーケンスにおけるステップ4でのそれらと同様である。すなわち、このステップでは、処理室201内へのNH3ガスの供給により、第1の層の上にCxHyとBxClyとが化学吸着した層を改質してSiBCN層を含む第2の層を形成する。
処理室201内のウエハ200に対して、反応ガスとして熱で活性化させた炭素含有ガス(C3H6ガス)を供給することで、第1の層の上に炭素含有ガスを化学吸着させる工程(ステップ3)と、
処理室201内のウエハ200に対して、反応ガスとして熱で活性化させた硼素含有ガス(BCl3ガス)を供給することで、第1の層の上に炭素含有ガスが化学吸着した層の上に硼素含有ガスを更に化学吸着させる工程(ステップ4)と、
処理室201内のウエハ200に対して、反応ガスとして熱で活性化させた窒素含有ガス(NH3ガス)を供給することで、第1の層の上に炭素含有ガスと硼素含有ガスとが化学吸着した層を改質して、第2の層としてSiBCN層を形成する工程(ステップ5)と、
を1サイクルとして、このサイクルを所定回数(n回)行うことで、ウエハ200上に所定組成及び所定膜厚のSiBCN膜を形成するようにしてもよい。この場合においても、上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。
処理室201内のウエハ200に対して、クロロシラン系原料(HCDS)とアミノシラン系原料(3DMAS)とを同時に供給することで、ウエハ200上にシリコン、窒素および炭素を含む第1の層を形成する工程と、
処理室201内のウエハ200に対して、反応ガスとして熱で活性化させた炭素含有ガス(C3H6)を供給し、その後、反応ガスとして熱で活性化させた窒素含有ガス(NH3)を供給し、その後、反応ガスとして熱で活性化させた酸素含有ガス(O2)を供給することで、第1の層を改質して、第2の層としてシリコン酸炭窒化層(SiOCN層)を形成する工程と、
を交互に所定回数行うことで、所定組成及び所定膜厚のシリコン酸炭窒化膜(SiOCN膜)を形成する例である。なお、図13(a)は、第1の層を形成する工程において、HCDSと3DMASとを同時に供給する工程を1回行うケースを示しており、図13(b)は、第1の層を形成する工程において、HCDSと3DMASとを同時に供給する工程を複数回(2回)行うケースを示している。
処理室201内のウエハ200に対して、クロロシラン系原料(HCDS)とアミノシラン系原料(3DMAS)とを同時に供給することで、ウエハ200上にシリコン、窒素および炭素を含む第1の層を形成する工程と、
処理室201内のウエハ200に対して、反応ガスとして熱で活性化させた炭素含有ガス(C3H6)を供給し、その後、反応ガスとして熱で活性化させた硼素含有ガス(BCl3)を供給し、その後、反応ガスとして熱で活性化させた窒素含有ガス(NH3)を供給することで、第1の層を改質して、第2の層としてシリコン硼炭窒化層(SiBCN層)を形成する工程と、
を交互に所定回数行うことで、所定組成及び所定膜厚のシリコン硼炭窒化膜(SiBCN膜)を形成する例である。なお、図14(a)は、第1の層を形成する工程において、HCDSと3DMASとを同時に供給する工程を1回行うケースを示しており、図14(b)は、第1の層を形成する工程において、HCDSと3DMASとを同時に供給する工程を複数回(2回)行うケースを示している。
処理室201内のウエハ200に対して、第1原料および第2原料とは異なる反応ガスを供給することで、第1の層を改質して第2の層を形成する工程と、
を交互に所定回数(n回)行うことで、ウエハ200上に、金属元素を含む所定組成及び所定膜厚の金属系薄膜を形成する。
処理室201内のウエハ200に対して、第1原料および第2原料とは異なる反応ガスを供給することで、第1の層を改質して第2の層を形成する工程と、
を交互に所定回数(n回)行うことで、ウエハ200上に、金属元素を含む所定組成及び所定膜厚の金属系薄膜を形成する。
上述の実施形態における第1シーケンスにより、ウエハ上にSiCN膜を形成し、その成膜レートと、膜の屈折率(R.I.)とを測定した。なお、本実施例では、クロロシラン系原料ガスとしてHCDSガスを、アミノシラン系原料ガスとして3DMASガスを、窒素含有ガスとしてNH3ガスを用い、図3(a)のシーケンスにより、ノンプラズマでSiCN膜を形成した。そのときの各ステップにおける処理条件は次のように設定した。
処理室内温度:550℃
処理室内圧力:266Pa(2Torr)
HCDSガス供給流量:200sccm
HCDSガス照射時間:12秒
(ステップ2)
処理室内温度:550℃
処理室内圧力:266Pa(2Torr)
3DMASガス供給流量:200sccm
3DMASガス照射時間:12秒
(ステップ3)
処理室内温度:550℃
処理室内圧力:831Pa(6.5Torr)
NH3ガス供給流量:5000sccm
NH3ガス照射時間:12秒
上述の実施形態における第1シーケンスにより、ウエハ上にSiCN膜を形成し、その成膜レートと、ウエハ面内膜厚均一性と、屈折率(R.I.)とを測定した。また、そのSiCN膜のXPSスペクトルを測定し、C/Si比(Si成分に対するC成分の比)およびN/Si比(Si成分に対するN成分の比)を算出した。また、比較例として、第1シーケンスのステップ1とステップ2とを交互に繰り返すことでSi、C及びNを含む物質(以下、単にSiCNという)を形成し、そのXPSスペクトルを測定し、C/Si比およびN/Si比を算出した。なお、本実施例では、クロロシラン系原料ガスとしてHCDSガスを、アミノシラン系原料ガスとして3DMASガスを、窒素含有ガスとしてNH3ガスを用い、図3(a)のシーケンスにより、ノンプラズマでSiCN膜を形成した。また、比較例では、クロロシラン系原料ガスとしてHCDSガスを、アミノシラン系原料ガスとして3DMASガスを用い、図3(a)のシーケンスのステップ1とステップ2とを交互に繰り返すシーケンスによりSiCNを形成した。そのときの各ステップにおける処理条件は次のように設定した。
処理室内温度:550℃
処理室内圧力:399Pa(3Torr)
HCDSガス供給流量:100sccm
HCDSガス照射時間:12秒
(ステップ2)
処理室内温度:550℃
処理室内圧力:10Pa(0.075Torr)
3DMASガス供給流量:100sccm
3DMASガス照射時間:6秒
(ステップ3)
処理室内温度:550℃
処理室内圧力:865Pa(6.5Torr)
NH3ガス供給流量:4500sccm
NH3ガス照射時間:24秒
上述の実施形態における第1シーケンスにより、ウエハ上にSiN膜を形成し、その成膜レートと、ウエハ面内膜厚均一性と、屈折率(R.I.)とを測定した。また、そのSiN膜のXPSスペクトルを測定し、C/Si比およびN/Si比を算出した。また、比較例として、第1シーケンスのステップ1とステップ2とを交互に繰り返すことでSiCNを形成し、そのXPSスペクトルを測定し、C/Si比およびN/Si比を算出した。なお、本実施例では、クロロシラン系原料ガスとしてHCDSガスを、アミノシラン系原料ガスとして3DMASガスを、窒素含有ガスとしてNH3ガスを用い、図3(b)のシーケンスにより、プラズマを用いてSiN膜を形成した。また、比較例では、クロロシラン系原料ガスとしてHCDSガスを、アミノシラン系原料ガスとして3DMASガスを用い、図3(a)のシーケンスのステップ1とステップ2とを交互に繰り返すシーケンスによりSiCNを形成した。そのときの各ステップにおける処理条件は次のように設定した。
処理室内温度:550℃
処理室内圧力:399Pa(3Torr)
HCDSガス供給流量:200sccm
HCDSガス照射時間:12秒
(ステップ2)
処理室内温度:550℃
処理室内圧力:10Pa(0.075Torr)
3DMASガス供給流量:200sccm
3DMASガス照射時間:6秒
(ステップ3)
処理室内温度:550℃
処理室内圧力:30Pa(0.225Torr)
NH3ガス供給流量:4500sccm
NH3ガス照射時間:24秒
RF電力:300W
上述の実施形態における第3シーケンスにより、ウエハ上にSiOC膜を形成し、その成膜レートと、ウエハ面内膜厚均一性と、屈折率(R.I.)とを測定した。なお、本実施例では、クロロシラン系原料ガスとしてHCDSガスを、アミノシラン系原料ガスとして3DMASガスを、酸素含有ガスとしてN2Oガスを用い、図5(a)のシーケンスにより、ノンプラズマでSiOC膜を形成した。そのときの各ステップにおける処理条件は次のように設定した。
処理室内温度:550℃
処理室内圧力:399Pa(3Torr)
HCDSガス供給流量:200sccm
HCDSガス照射時間:12秒
(ステップ2)
処理室内温度:550℃
処理室内圧力:10Pa(0.075Torr)
3DMASガス供給流量:200sccm
3DMASガス照射時間:6秒
(ステップ3)
処理室内温度:550℃
処理室内圧力:10Pa(0.075Torr)
N2Oガス供給流量:1000sccm
N2Oガス照射時間:30秒
上述の実施形態における第3シーケンスにより、ステップ3における酸素含有ガスのガス種、及び供給時間をそれぞれ変えて、ウエハ上にSiOCN膜またはSiOC膜を形成し、その際に形成されるそれぞれの膜のO濃度、C濃度およびN濃度をXRFにて測定した。なお、本実施例では、クロロシラン系原料ガスとしてHCDSガスを、アミノシラン系原料ガスとして3DMASガスを、酸素含有ガスとしてO2ガス、NOガス、N2Oガスを用い、図5(a)のシーケンスにより、ノンプラズマでSiOCN膜またはSiOC膜を形成した。そのときの各ステップにおける処理条件は上述の実施例4における処理条件と同様とした。ただし、ステップ3における酸素含有ガスの照射時間は1〜120秒の間で変化させた。
上述の実施形態における第3シーケンスによりウエハ上にSiOC膜を形成し、SiOC膜のO濃度、C濃度およびN濃度をXPSにて測定した。さらに、そのSiOC膜のエッチングレート及び比誘電率kを測定した。なお、本実施例では、クロロシラン系原料ガスとしてHCDSガスを、アミノシラン系原料ガスとして3DMASガスを、酸素含有ガスとしてN2Oガスを用い、図5(a)のシーケンスにより、ノンプラズマでSiOC膜を形成した。そのときの各ステップにおける処理条件は実施例4における処理条件と同様とした。
膜厚(nm)を、縦軸は電気的膜厚であるEOT、すなわち等価酸化膜厚(nm)を示している。すなわち、図20は、それぞれの膜の光学的膜厚と電気的膜厚との関係を示している。図中の●印は本実施例に係るSiOC膜、○印は比較例1に係るSiOCN膜、□印は比較例2に係るSiN膜の光学的膜厚に対する等価酸化膜厚をそれぞれ示している。比誘電率kは、グラフの傾きから算出することができる。傾きが大きくなるほど比誘電率kは小さくなり、傾きが1のときに熱酸化膜(SiO2膜)の比誘電率kと等しくなる。図20によれば、本実施例に係るSiOC膜の比誘電率kは4.6となり、比較例1に係るSiOCN膜の比誘電率kは5.5となり、比較例2に係るSiN膜の比誘電率kは7.1となることが分かる。すなわち、本実施例に係るSiOC膜は、比誘電率5以下を実現できることが分かった。
る。
上述の実施形態における第3シーケンスにより、ウエハ上にSiO膜を形成してサンプル1とし、そのSiO膜のO濃度、C濃度およびN濃度を測定した。なお、サンプル1では、酸素含有ガスを供給するステップにおいて、酸素含有ガスと一緒に水素含有ガスを供給するようにした。また、サンプル1では、クロロシラン系原料ガスとしてHCDSガスを、アミノシラン系原料ガスとして3DMASガスを、酸素含有ガスとしてO2ガスを、水素含有ガスとしてH2ガスを用い、図5(a)のシーケンスによりノンプラズマでSiO膜を形成した。サンプル1では、ステップ1、2、3を1サイクルとして、このサイクルを複数回行った。なお、そのときの各ステップにおける処理条件は次のように設定した。
処理室内温度:550℃
処理室内圧力:399Pa(3Torr)
HCDSガス供給流量:180sccm
HCDSガス照射時間:18秒
(ステップ2)
処理室内温度:550℃
処理室内圧力:399Pa(3Torr)
3DMASガス供給流量:50sccm
3DMASガス照射時間:12秒
(ステップ3)
処理室内温度:550℃
処理室内圧力:10Pa(0.075Torr)
O2ガス供給流量:5000sccm
H2ガス供給流量:500sccm
O2ガス+H2ガス照射時間:6秒
処理室内温度:500℃
処理室内圧力:399Pa(3Torr)
HCDSガス供給流量:180sccm
HCDSガス照射時間:18秒
(ステップ2)
処理室内温度:500℃
処理室内圧力:399Pa(3Torr)
3DMASガス供給流量:50sccm
3DMASガス照射時間:24秒
(ステップ3)
処理室内温度:500℃
処理室内圧力:10Pa(0.075Torr)
O2ガス供給流量:5000sccm
H2ガス供給流量:500sccm
O2ガス+H2ガス照射時間:6秒
本発明の一態様によれば、
基板に対して所定元素およびハロゲン基を含む第1の原料ガスを供給する工程と、前記基板に対して前記所定元素およびアミノ基を含む第2の原料ガスを供給する工程と、を交互に所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素、窒素および炭素を含む第1の層を形成する工程と、
前記基板に対して前記各原料ガスとは異なる反応ガスを供給することで、前記第1の層を改質して第2の層を形成する工程と、
を交互に所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素を含む所定組成の薄膜を形成する工程を有する半導体装置の製造方法が提供される。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記反応ガスとして熱およびプラズマのうち少なくともいずれかで活性化させた窒素含有ガスを供給することで、前記第2の層として前記所定元素を含む炭窒化層および前記所定元素を含む窒化層のうち少なくともいずれかを形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として前記所定元素を含む炭窒化膜および前記所定元素を含む窒化膜のうち少なくともいずれかを形成する。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記反応ガスとして熱で活性化させた窒素含有ガスを供給することで、前記第2の層として前記所定元素を含む炭窒化層を形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として前記所定元素を含む炭窒化膜を形成する。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記反応ガスとしてプラズマで活性化させた窒素含有ガスを供給することで、前記第2の層として前記所定元素を含む炭窒化層および前記所定元素を含む窒化層のうち少なくともいずれかを形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として前記所定元素を含む炭窒化膜および前記所定元素を含む窒化膜のうち少なくともいずれかを形成する。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記反応ガスとして熱で活性化させた炭素含有ガスを供給することで、前記第2の層として前記所定元素を含む炭窒化層を形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として前記所定元素を含む炭窒化膜を形成する。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記反応ガスとして熱およびプラズマのうち少なくともいずれかで活性化させた酸素含有ガスを供給することで、前記第2の層として前記所定元素を含む酸炭窒化層、前記所定元素を含む酸炭化層および前記所定元素を含む酸化層のうち少なくともいずれかを形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として前記所定元素を含む酸炭窒化膜、前記所定元素を含む酸炭化膜および前記所定元素を含む酸化膜のうち少なくともいずれかを形成する。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記反応ガスとして熱で活性化させた酸素含有ガスを供給することで、前記第2の層として前記所定元素を含む酸炭窒化層および前記所定元素を含む酸炭化層のうち少なくともいずれかを形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として前記所定元素を含む酸炭窒化膜および前記所定元素を含む酸炭化膜のうち少なくともいずれかを形成する。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記反応ガスとしてプラズマで活性化させた酸素含有ガスを供給することで、前記第2の層として前記所定元素を含む酸炭窒化層、前記所定元素を含む酸炭化層および前記所定元素を含む酸化層のうち少なくともいずれかを形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として前記所定元素を含む酸炭窒化膜、前記所定元素を含む酸炭化膜および前記所定元素を含む酸化膜のうち少なくともいずれかを形成する。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記反応ガスとして熱で活性化させた硼素含有ガスを供給することで、前記第2の層として前記所定元素を含む硼炭窒化層を形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として前記所定元素を含む硼炭窒化膜を形成する。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記反応ガスとして熱で活性化させた炭素含有ガスおよび窒素含有ガスを供給することで、前記第2の層として前記所定元素を含む炭窒化層を形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として前記所定元素を含む炭窒化膜を形成する。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
好ましくは、前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記反応ガスとして熱で活性化させた炭素含有ガスを供給し、その後、前記反応ガスとして熱で活性化させた窒素含有ガスを供給することで、前記第2の層として前記所定元素を含む炭窒化層を形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として前記所定元素を含む炭窒化膜を形成する。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記反応ガスとして熱で活性化させた炭素含有ガスおよび酸素含有ガスを供給することで、前記第2の層として前記所定元素を含む酸炭窒化層を形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として前記所定元素を含む酸炭窒化膜を形成する。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記反応ガスとして熱で活性化させた炭素含有ガスを供給し、その後、前記反応ガスとして熱で活性化させた酸素含有ガスを供給することで、前記第2の層として前記所定元素を含む酸炭窒化層を形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として前記所定元素を含む酸炭窒化膜を形成する。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記反応ガスとして熱で活性化させた硼素含有ガスおよび窒素含有ガスを供給することで、前記第2の層として前記所定元素を含む硼炭窒化層を形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として前記所定元素を含む硼炭窒化膜を形成する。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記反応ガスとして熱で活性化させた硼素含有ガスを供給し、その後、前記反応ガスとして熱で活性化させた窒素含有ガスを供給することで、前記第2の層として前記所定元素を含む硼炭窒化層を形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として前記所定元素を含む硼炭窒化膜を形成する。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記反応ガスとして熱で活性化させた窒素含有ガスおよび酸素含有ガスを供給することで、前記第2の層として前記所定元素を含む酸炭窒化層を形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として前記所定元素を含む酸炭窒化膜を形成する。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記反応ガスとして熱で活性化させた窒素含有ガスを供給し、その後、前記反応ガスとして熱で活性化させた酸素含有ガスを供給することで、前記第2の層として前記所定元素を含む酸炭窒化層を形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として前記所定元素を含む酸炭窒化膜を形成する。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記反応ガスとして熱で活性化させた炭素含有ガス、窒素含有ガスおよび酸素含有ガスを供給することで、前記第2の層として前記所定元素を含む酸炭窒化層を形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として前記所定元素を含む酸炭窒化膜を形成する。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記反応ガスとして熱で活性化させた炭素含有ガスを供給し、その後、前記反応ガスとして熱で活性化させた窒素含有ガスを供給し、その後、前記反応ガスとして熱で活性化させた酸素含有ガスを供給することで、前記第2の層として前記所定元素を含む酸炭窒化層を形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として前記所定元素を含む酸炭窒化膜を形成する。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記反応ガスとして熱で活性化させた炭素含有ガス、硼素含有ガスおよび窒素含有ガスを供給することで、前記第2の層として前記所定元素を含む硼炭窒化層を形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として前記所定元素を含む硼炭窒化膜を形成する。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記反応ガスとして熱で活性化させた炭素含有ガスを供給し、その後、前記反応ガスとして熱で活性化させた硼素含有ガスを供給し、その後、前記反応ガスとして熱で活性化させた窒素含有ガスを供給することで、前記第2の層として前記所定元素を含む硼炭窒化層を形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として前記所定元素を含む硼炭窒化膜を形成する。
本発明の他の態様によれば、
基板に対して所定元素およびハロゲン基を含む第1の原料ガスを供給する工程と、前記基板に対して前記所定元素およびアミノ基を含む第2の原料ガスを供給する工程と、を交互に所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素、窒素および炭素を含む第1の層を形成する工程と、
前記基板に対して前記各原料ガスとは異なる反応ガスを供給することで、前記第1の層を改質して第2の層を形成する工程と、
を交互に所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素を含む所定組成の薄膜を形成する工程を有する基板処理方法が提供される。
本発明の更に他の態様によれば、
基板を収容する処理室と、
前記処理室内の基板に対して所定元素およびハロゲン基を含む第1の原料ガスを供給する第1原料ガス供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記所定元素およびアミノ基を含む第2の原料ガスを供給する第2原料ガス供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記各原料ガスとは異なる反応ガスを供給する反応ガス供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記第1の原料ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記第2の原料ガスを供給する処理と、を交互に所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素、窒素および炭素を含む第1の層を形成する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記反応ガスを供給することで、前記第1の層を改質して第2の層を形成する処理と、を交互に所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素を含む所定組成の薄膜を形成するように、前記第1原料ガス供給系、前記第2原料ガス供給系および前記反応ガス供給系を制御する制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
本発明の更に他の態様によれば、
基板処理装置の処理室内の基板に対して所定元素およびハロゲン基を含む第1の原料ガスを供給する手順と、前記処理室内の前記基板に対して前記所定元素およびアミノ基を含む第2の原料ガスを供給する手順と、を交互に所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素、窒素および炭素を含む第1の層を形成する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して前記各原料ガスとは異なる反応ガスを供給することで、前記第1の層を改質して第2の層を形成する手順と、
を交互に所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素を含む所定組成の薄膜を形成する手順をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
本発明の更に他の態様によれば、
基板処理装置の処理室内の基板に対して所定元素およびハロゲン基を含む第1の原料ガスを供給する手順と、前記処理室内の前記基板に対して前記所定元素およびアミノ基を含む第2の原料ガスを供給する手順と、を交互に所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素、窒素および炭素を含む第1の層を形成する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して前記各原料ガスとは異なる反応ガスを供給することで、前記第1の層を改質して第2の層を形成する手順と、
を交互に所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素を含む所定組成の薄膜を形成する手順をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
200 ウエハ
201 処理室
202 処理炉
203 反応管
207 ヒータ
231 排気管
232a 第1ガス供給管
232b 第2ガス供給管
232c 第3ガス供給管
232d 第4ガス供給管
232i 第5ガス供給管
232j 第6ガス供給管
Claims (18)
- 基板に対して所定元素およびハロゲン基を含む第1の原料ガスを供給する工程と、前記基板に対して前記所定元素およびアミノ基を含む第2の原料ガスを供給する工程と、を交互に複数回行うことで、前記基板上に、前記所定元素、窒素および炭素を含む第1の層を形成する工程と、
前記基板に対して前記各原料ガスとは異なる反応ガスを供給することで、前記第1の層を改質して第2の層を形成する工程と、
を交互に所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素を含む所定組成の薄膜を形成する工程を有する半導体装置の製造方法。 - 前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記反応ガスとして熱およびプラズマのうち少なくともいずれかで活性化させた窒素含有ガスを供給することで、前記第2の層として前記所定元素を含む炭窒化層および前記所定元素を含む窒化層のうち少なくともいずれかを形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として前記所定元素を含む炭窒化膜および前記所定元素を含む窒化膜のうち少なくともいずれかを形成する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記反応ガスとして熱で活性化させた窒素含有ガスを供給することで、前記第2の層として前記所定元素を含む炭窒化層を形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として前記所定元素を含む炭窒化膜を形成する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記反応ガスとしてプラズマで活性化させた窒素含有ガスを供給することで、前記第2の層として前記所定元素を含む炭窒化層および前記所定元素を含む窒化層のうち少なくともいずれかを形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として前記所定元素を含む炭窒化膜および前記所定元素を含む窒化膜のうち少なくともいずれかを形成する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記反応ガスとして熱で活性化させた炭素含有ガスを供給することで、前記第2の層として前記所定元素を含む炭窒化層を形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として前記所定元素を含む炭窒化膜を形成する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記反応ガスとして熱およびプラズマのうち少なくともいずれかで活性化させた酸素含有ガスを供給することで、前記第2の層として前記所定元素を含む酸炭窒化層、前記所定元素を含む酸炭化層および前記所定元素を含む酸化層のうち少なくともいずれかを形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として前記所定元素を含む酸炭窒化膜、前記所定元素を含む酸炭化膜および前記所定元素を含む酸化膜のうち少なくともいずれかを形成する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記反応ガスとして熱で活性化させた酸素含有ガスを供給することで、前記第2の層として前記所定元素を含む酸炭窒化層および前記所定元素を含む酸炭化層のうち少なくともいずれかを形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として前記所定元素を含む酸炭窒化膜および前記所定元素を含む酸炭化膜のうち少なくともいずれかを形成する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記反応ガスとしてプラズマで活性化させた酸素含有ガスを供給することで、前記第2の層として前記所定元素を含む酸炭窒化層、前記所定元素を含む酸炭化層および前記所定元素を含む酸化層のうち少なくともいずれかを形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として前記所定元素を含む酸炭窒化膜、前記所定元素を含む酸炭化膜および前記所定元素を含む酸化膜のうち少なくともいずれかを形成する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記反応ガスとして熱で活性化させた硼素含有ガスを供給することで、前記第2の層として前記所定元素を含む硼炭窒化層を形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として前記所定元素を含む硼炭窒化膜を形成する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記反応ガスとして熱で活性化させた炭素含有ガスおよび窒素含有ガスを供給することで、前記第2の層として前記所定元素を含む炭窒化層を形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として前記所定元素を含む炭窒化膜を形成する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記反応ガスとして熱で活性化させた炭素含有ガスおよび酸素含有ガスを供給することで、前記第2の層として前記所定元素を含む酸炭窒化層を形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として前記所定元素を含む酸炭窒化膜を形成する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記反応ガスとして熱で活性化させた硼素含有ガスおよび窒素含有ガスを供給することで、前記第2の層として前記所定元素を含む硼炭窒化層を形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として前記所定元素を含む硼炭窒化膜を形成する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記反応ガスとして熱で活性化させた窒素含有ガスおよび酸素含有ガスを供給することで、前記第2の層として前記所定元素を含む酸炭窒化層を形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として前記所定元素を含む酸炭窒化膜を形成する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記反応ガスとして熱で活性化させた炭素含有ガス、窒素含有ガスおよび酸素含有ガスを供給することで、前記第2の層として前記所定元素を含む酸炭窒化層を形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として前記所定元素を含む酸炭窒化膜を形成する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第2の層を形成する工程では、前記基板に対して、前記反応ガスとして熱で活性化させた炭素含有ガス、硼素含有ガスおよび窒素含有ガスを供給することで、前記第2の層として前記所定元素を含む硼炭窒化層を形成し、
前記薄膜を形成する工程では、前記薄膜として前記所定元素を含む硼炭窒化膜を形成する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 基板に対して所定元素およびハロゲン基を含む第1の原料ガスを供給する工程と、前記基板に対して前記所定元素およびアミノ基を含む第2の原料ガスを供給する工程と、を交互に複数回行うことで、前記基板上に、前記所定元素、窒素および炭素を含む第1の層を形成する工程と、
前記基板に対して前記各原料ガスとは異なる反応ガスを供給することで、前記第1の層を改質して第2の層を形成する工程と、
を交互に所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素を含む所定組成の薄膜を形成する工程を有する基板処理方法。 - 基板を収容する処理室と、
前記処理室内の基板に対して所定元素およびハロゲン基を含む第1の原料ガスを供給する第1原料ガス供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記所定元素およびアミノ基を含む第2の原料ガスを供給する第2原料ガス供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記各原料ガスとは異なる反応ガスを供給する反応ガス供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記第1の原料ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記第2の原料ガスを供給する処理と、を交互に複数回行うことで、前記基板上に、前記所定元素、窒素および炭素を含む第1の層を形成する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記反応ガスを供給することで、前記第1の層を改質して第2の層を形成する処理と、を交互に所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素を含む所定組成の薄膜を形成するように、前記第1原料ガス供給系、前記第2原料ガス供給系および前記反応ガス供給系を制御する制御部と、
を有する基板処理装置。 - 基板処理装置の処理室内の基板に対して所定元素およびハロゲン基を含む第1の原料ガスを供給する手順と、前記処理室内の前記基板に対して前記所定元素およびアミノ基を含む第2の原料ガスを供給する手順と、を交互に複数回行うことで、前記基板上に、前記所定元素、窒素および炭素を含む第1の層を形成する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して前記各原料ガスとは異なる反応ガスを供給することで、前記第1の層を改質して第2の層を形成する手順と、
を交互に所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素を含む所定組成の薄膜を形成する手順をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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