JP5723427B2 - 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents
半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5723427B2 JP5723427B2 JP2013181785A JP2013181785A JP5723427B2 JP 5723427 B2 JP5723427 B2 JP 5723427B2 JP 2013181785 A JP2013181785 A JP 2013181785A JP 2013181785 A JP2013181785 A JP 2013181785A JP 5723427 B2 JP5723427 B2 JP 5723427B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- layer
- supplying
- containing gas
- oxygen
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 93
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 28
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 25
- 238000003672 processing method Methods 0.000 title claims 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 633
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 135
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 131
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 123
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 118
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 116
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 98
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 58
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 51
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 47
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 41
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 38
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 32
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 31
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 25
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 415
- 239000010408 film Substances 0.000 description 266
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 130
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 113
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 104
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 98
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 75
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 64
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 58
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 52
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 49
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 49
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 48
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 47
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 47
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 44
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 36
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 32
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 31
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 23
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 20
- 229910007991 Si-N Inorganic materials 0.000 description 19
- 229910006294 Si—N Inorganic materials 0.000 description 19
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 19
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 18
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 18
- 229910018557 Si O Inorganic materials 0.000 description 14
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 13
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 13
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 13
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 11
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 11
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 10
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 9
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 8
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 4
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910008045 Si-Si Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910006411 Si—Si Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010574 gas phase reaction Methods 0.000 description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 3
- CGRVKSPUKAFTBN-UHFFFAOYSA-N N-silylbutan-1-amine Chemical compound CCCCN[SiH3] CGRVKSPUKAFTBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910003902 SiCl 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- MROCJMGDEKINLD-UHFFFAOYSA-N dichlorosilane Chemical compound Cl[SiH2]Cl MROCJMGDEKINLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 2
- AWFPGKLDLMAPMK-UHFFFAOYSA-N dimethylaminosilicon Chemical compound CN(C)[Si] AWFPGKLDLMAPMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- NFHFRUOZVGFOOS-UHFFFAOYSA-N palladium;triphenylphosphane Chemical compound [Pd].C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 NFHFRUOZVGFOOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 2
- FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N silanamine Chemical compound [SiH3]N FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FDNAPBUWERUEDA-UHFFFAOYSA-N silicon tetrachloride Chemical compound Cl[Si](Cl)(Cl)Cl FDNAPBUWERUEDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004356 Ti Raw Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical group 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 238000007725 thermal activation Methods 0.000 description 1
- LXEXBJXDGVGRAR-UHFFFAOYSA-N trichloro(trichlorosilyl)silane Chemical compound Cl[Si](Cl)(Cl)[Si](Cl)(Cl)Cl LXEXBJXDGVGRAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
Description
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に、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図を示す。本実施形態の第1シーケンスでは、ALD(Atomic Layer Deposition)反応またはCVD(Chemical Vapor Deposition)反応が生じる条件下で、基板に対し所定元素を含む原料ガスを供給することで基板上に原料の吸着層または所定元素の層(以下、所定元素含有層)を形成する第1工程と、その所定元素含有層に対し窒素を含むガスをプラズマまたは熱で活性化して供給することで、所定元素含有層を窒化層に改質する第2工程と、その窒化層に対し原料ガスを供給することで、窒化層上に所定元素含有層を形成する第3工程と、窒化層上に形成した所定元素含有層に対し酸素を含むガスをプラズマで活性化して供給することで、窒化層上に形成した所定元素含有層および窒化層を酸化層に改質する第4工程と、を1サイクルとして、このサイクルを少なくとも1回以上行う。これにより所望膜厚の酸化膜を形成する。なお、ALD反応が生じる条件下では基板上に原料の吸着層が形成され、CVD反応が生じる条件下では基板上に所定元素の層が形成される。ここで、原料の吸着層とは原料分子の連続的な吸着層の他、不連続な吸着層をも含む。また、所定元素の層とは、所定元素により構成される連続的な層の他、不連続な層や、これらが重なってできる薄膜をも含む総称である。なお、所定元素により構成される連続的な層を薄膜という場合もある。第1工程では基板上に1原子層未満から数原子層の所定元素含有層が形成され、第2工程ではその所定元素含有層が窒化層に置換され、第3工程ではその窒化層上に1原子層未満から数原子層の所定元素含有層が形成され、第4工程ではその所定元素含有層とその下地である窒化層の両方が酸化層に置換される。なお、1原子層未満の層とは不連続に形成される原子層のことを意味している。
ステップ1では、第2ガス供給管232bの第2バルブ243b、及び、ガス排気管231の第4バルブ243dを共に開けて、第2ガス供給管232bから第2マスフローコントローラ241bにより流量調整されたHCDガスをガス供給部249の第3ガス供給孔248cから処理室201内に供給しつつガス排気管231から排気する。このとき、第4バルブ243dを適正に調整して処理室201内の圧力を、例えば10〜1000Paの範囲内の圧力とする。第2マスフローコントローラ241bで制御するHCDガスの供給流量は、例えば10〜1000sccmの範囲内の流量とする。HCDガスをウエハ200に晒す時間は、例えば2〜120秒間の範囲内の時間とする。このときヒータ207の温度は、処理室201内でALD反応またはCVD反応が生じる程度の温度、すなわちウエハ200の温度が、例えば300〜650℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。なお、ウエハ200の温度が300℃未満となるとウエハ200上にHCDが吸着しにくくなる。また、ウエハ200の温度が650℃を超えるとCVD反応が強くなり、均一性が悪化しやすくなる。よって、ウエハ200の温度は300〜650℃の範囲内の温度とするのが好ましい。HCDガスの供給により、ウエハ200表面の下地膜上にHCDが表面吸着、堆積し、さらに熱分解する等して、ウエハ200上(下地膜上)に1原子層未満から数原子層のHCDの吸着層またはシリコン層(以下、シリコン含有層)が形成される。なお、ALD反応が生じる条件下ではウエハ200上にHCDの吸着層が形成され、CVD反応が生じる条件下ではウエハ200上にシリコン層が形成される。ここでHCDの吸着層とはHCD分子の連続的な吸着層の他、不連続な吸着層をも含む。また、シリコン層とはシリコンにより構成される連続的な層の他、不連続な層やこれらが重なってできる薄膜をも含む。なお、シリコンにより構成される連続的な層を薄膜という場合もある。なお、ウエハ200上に形成されるシリコン含有層の厚さが数原子層を超えると、後述するステップ2,4での窒化、酸化の作用がシリコン含有層の全体に届かなくなる。また、ウエハ200上に形成可能なシリコン含有層の最小値は1原子層未満である。よって、シリコン含有層の厚さは1原子層未満から数原子層とするのが好ましい。シリコン含有層が形成された後、第2バルブ243bを閉じ、HCDガスの供給を停止する。このとき、第4バルブ243dは開いたままとして、処理室201内を真空排気し、処理室201内に残留する未反応もしくは成膜に寄与した後のHCDガスを排除する。また、この時にはN2等の不活性ガスを処理室201内に供給すると、更に処理室201内に残留する未反応もしくは成膜に寄与した後のHCDガスを処理室201内から排除する効果が高まる。
ステップ2では、第3ガス供給管232cの第3バルブ243c、及び、ガス排気管231の第4バルブ243dを共に開けて、第3ガス供給管232cから第3マスフローコントローラ241cにより流量調整されたNH3ガスを、第1ガス供給管232aを介してガスノズル233の第2のガス供給孔248bからバッファ室237内へ噴出する。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、このNH3をプラズマ励起し、活性種として第1のガス供給孔248aから処理室201内に供給しつつガス排気管231から排気する。NH3ガスをプラズマ励起することにより活性種として流すときは、第4バルブ243dを適正に調整して処理室201内の圧力を、例えば10〜100Paの範囲内の圧力とする。第3マスフローコントローラ241cで制御するNH3の供給流量は、例えば1000〜10000sccmの範囲内の流量とする。NH3をプラズマ励起することにより得られた活性種にウエハ200を晒す時間は、例えば2〜120秒間の範囲内の時間とする。このときのヒータ207の温度は、ステップ1と同様、ウエハ200の温度が300〜650℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。なお、高周波電源273から第1の棒状電極269及び第2の棒状電極270間に印加する高周波電力は、例えば50〜400Wの範囲内の電力となるように設定する。NH3は反応温度が高く、上記のようなウエハ温度、処理室内圧力では反応しづらいので、プラズマ励起することにより活性種としてから流すようにしており、このためウエハ200の温度は上述のように設定した低い温度範囲のままでよい。また、NH3ガスを供給する際にプラズマ励起せず、第4バルブ243dを適正に調整して処理室201内の圧力を例えば50〜3000Paの範囲内の圧力とすることで、NH3ガスをノンプラズマで熱的に活性化することも可能である。
ステップ3では、第2ガス供給管232bの第2バルブ243b、及び、ガス排気管231の第4バルブ243dを共に開けて、第2ガス供給管232bから第2マスフローコントローラ241bにより流量調整されたHCDガスをガス供給部249の第3ガス供給孔248cから処理室201内に供給しつつガス排気管231から排気する。このとき、第4バルブ243dを適正に調整して処理室201内の圧力を、例えば10〜1000Paの範囲内の圧力とする。第2マスフローコントローラ241bで制御するHCDガスの供給流量は、例えば10〜1000sccmの範囲内の流量とする。HCDガスにウエハ200を晒す時間は、例えば2〜120秒間の範囲内の時間とする。このときヒータ207の温度は、処理室201内でALD反応またはCVD反応が生じる程度の温度、すなわちウエハ200の温度が、例えば300〜650℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。HCDガスの供給により、ウエハ200表面の下地膜、すなわちステップ2において形成されたシリコン窒化膜上にHCDが表面吸着、堆積し、さらに熱分解する等して、ウエハ200上(下地膜上)に1原子層未満から数原子層のシリコン含有層(HCDの吸着層またはシリコン層)が形成される。シリコン含有層が形成された後、第2バルブ243bを閉じ、HCDガスの供給を停止する。このとき、第4バルブ243dは開いたままとして、処理室201内を真空排気し、処理室201内に残留する未反応もしくは成膜に寄与した後のHCDガスを排除する。また、この時にはN2等の不活性ガスを処理室201内に供給すると、更に処理室201内に残留する未反応もしくは成膜に寄与した後のHCDガスを処理室201内から排除する効果が高まる。
ステップ4では、第1ガス供給管232aの第1バルブ243a、及び、ガス排気管231の第4バルブ243dを共に開けて、第1ガス供給管232aから第1マスフローコントローラ241aにより流量調整されたNOガスをガスノズル233の第2のガス供給孔248bからバッファ室237内へ噴出させる。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、このNOガスをプラズマ励起し、活性種として第1のガス供給孔248aから処理室201内に供給しつつガス排気管231から排気する。NOガスをプラズマ励起することにより活性種として流すときは、第4バルブ243dを適正に調整して処理室201内の圧力を、例えば10〜100Paの範囲内の圧力とする。第1マスフローコントローラ241aで制御するNOガスの供給流量は、例えば100〜10000sccmの範囲内の流量とする。NOガスをプラズマ励起することにより得られた活性種にウエハ200を晒す時間は、例えば2〜120秒間の範囲内の時間とする。このときのヒータ207の温度は、HCDガスの供給時と同じく、ウエハ200の温度が300〜650℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。なお、高周波電源273から第1の棒状電極269及び第2の棒状電極270間に印加する高周波電力は、例えば、50〜400Wの範囲内の電力となるように設定する。NOガスは反応温度が高く、上記のようなウエハ温度、処理室内圧力では反応しづらいので、プラズマ励起することにより活性種としてから流すようにしており、このためウエハ200の温度は上述のように設定した低い温度範囲のままでよい。
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に、本実施形態の第2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図を示す。本実施形態の第2シーケンスでは、ALD反応またはCVD反応が生じる条件下で、基板に対し所定元素を含む原料ガスを供給することで基板上に所定元素含有層(原料の吸着層または所定元素の層)を形成する第1工程と、その所定元素含有層に対し窒素を含むガスをプラズマまたは熱で活性化して供給することで、所定元素含有層を窒化層に改質する第2工程と、その窒化層に対し酸素を含むガスをプラズマで活性化して供給することで、窒化層を酸化層に改質する第3工程と、を1サイクルとして、このサイクルを少なくとも1回以上行う。これにより所望膜厚の酸化膜を形成する。第1工程では基板上に1原子層未満から数原子層の所定元素含有層が形成され、第2工程ではその所定元素含有層が窒化層に置換され、第3工程ではその窒化層が酸化層に置換される。
次に第1実施例について説明する。
本実施形態の第1シーケンス、第2シーケンスおよび従来技術のシーケンスによりシリコン酸化膜を形成し、成膜速度および膜厚分布均一性を測定した。なお、従来技術のシーケンスとは、本実施形態の第1シーケンスにおけるステップ1とステップ4とを交互に繰り返すシーケンス(第2シーケンスにおけるステップ1とステップ3とを交互に繰り返すシーケンス)である。また、本実施例における成膜条件(各ステップでの処理条件)は、上述の実施形態に記載の条件範囲内の条件とした。
次に第2実施例について説明する。
本実施形態の第2シーケンスおよび一般的なCVD法によりシリコン酸化膜を形成し、膜中不純物の濃度を測定した。なお、一般的なCVD法とは、DCSとN2Oとを同時に供給してCVD法によりシリコン酸化膜(HTO(High Temperature Oxide)膜)を形成する方法であり、成膜温度は780℃とした。また、本実施形態の第2シーケンスにおける各ステップでの成膜温度は600℃一定とし、それ以外の成膜条件(各ステップでの処理条件)は、上述の実施形態に記載の条件範囲内の条件とした。また膜中不純物の測定はSIMSを用いて行った。
たシリコン酸化膜の膜中に含まれる不純物のうちC、N、Hの濃度については、一般的なCVD法により形成したシリコン酸化膜の膜中に含まれるC、N、Hの濃度と同等であることが分かる。しかしながら本実施形態の第2シーケンスにより形成したシリコン酸化膜の膜中に含まれる不純物のうちClの濃度については、一般的なCVD法により形成したシリコン酸化膜の膜中に含まれるClの濃度よりも2桁程度も低いことが分かる。すなわち、本実施形態の第2シーケンスにより形成されたシリコン酸化膜は、一般的なCVD法により形成されたシリコン酸化膜に比べ、不純物、特にClの濃度が極めて低いことが分かる。なお、本実施形態の第1シーケンスにより形成したシリコン酸化膜の膜中に含まれる不純物の濃度についても第2シーケンスと同等であることを確認した。すなわち、本実施形態の第1シーケンスにより形成されたシリコン酸化膜も、一般的なCVD法により形成されたシリコン酸化膜に比べ、不純物、特にClの濃度が極めて低いことを確認した。
次に第3実施例について説明する。
図13のシーケンスによりシリコン酸化膜(SiO膜)を形成し、そのシリコン酸化膜のウエハ面内における膜厚分布均一性と成膜レートを測定した。ステップ1〜3におけるウエハ温度は600℃に保持し、その他の成膜条件(各ステップでの処理条件)は、上述の実施形態等に記載の条件範囲内の条件とした。
次に第4実施例について説明する。
本実施形態の第2シーケンスのステップ3においてNOガスを熱で活性化して供給することでシリコン酸窒化膜(SiON膜)を形成し、そのシリコン酸窒化膜の屈折率とウエハ面内における膜厚分布均一性と成膜レートを測定した。成膜条件(各ステップでの処理条件)は、上述の実施形態等に記載の条件範囲内の条件とした。
いることが好ましい。
200 ウエハ
201 処理室
202 処理炉
203 反応管
207 ヒータ
231 ガス排気管
232a 第1ガス供給管
232b 第2ガス供給管
232c 第3ガス供給管
269 第1の棒状電極
270 第2の棒状電極
272 整合器
273 高周波電源
Claims (8)
- 基板を収容した処理容器内に所定元素および塩素を含む原料ガスを供給する工程と、
前記処理容器内から前記原料ガスを排除する工程と、
前記処理容器内から前記原料ガスを排除した後、前記処理容器内に窒素含有ガスを供給する工程と、
前記処理容器内から前記窒素含有ガスを排除する工程と、
前記処理容器内から前記窒素含有ガスを排除した後、前記処理容器内に前記原料ガスを供給する工程と、
前記処理容器内から前記原料ガスを排除する工程と、
前記処理容器内から前記原料ガスを排除した後、大気圧よりも低い圧力に設定された前記処理容器内に酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給する工程と、
前記処理容器内から前記酸素含有ガスと前記水素含有ガスとを排除する工程と、
を1サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返すことで、前記基板上に薄膜を形成する工程を有し、
前記酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給する工程では、前記酸素含有ガスの供給よりも先行して前記水素含有ガスの供給を開始し、
前記原料ガスを供給する工程では、さらに前記水素含有ガスを供給する半導体装置の製造方法。 - 前記酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給する工程では、大気圧よりも低い圧力に設定された前記処理容器内で前記酸素含有ガスと前記水素含有ガスとを反応させて酸化種を生成し、この酸化種を前記基板に対して供給する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記酸化種は原子状酸素を含む請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給する工程では、前記水素含有ガスの供給停止よりも先に前記酸素含有ガスの供給を停止する請求項1乃至3のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給する工程では、前記酸素含有ガスとして、O2ガスおよびO3ガスよりなる群から選択される少なくとも一つのガスを供給し、前記水素含有ガスとして、H2ガス、NH3ガスおよびCH4ガスよりなる群から選択される少なくとも一つのガスを供給する請求項1乃至4のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記所定元素がシリコンである請求項1乃至5のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
- 基板を収容した処理容器内に所定元素および塩素を含む原料ガスを供給する工程と、
前記処理容器内から前記原料ガスを排除する工程と、
前記処理容器内から前記原料ガスを排除した後、前記処理容器内に窒素含有ガスを供給する工程と、
前記処理容器内から前記窒素含有ガスを排除する工程と、
前記処理容器内から前記窒素含有ガスを排除した後、前記処理容器内に前記原料ガスを供給する工程と、
前記処理容器内から前記原料ガスを排除する工程と、
前記処理容器内から前記原料ガスを排除した後、大気圧よりも低い圧力に設定された前記処理容器内に酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給する工程と、
前記処理容器内から前記酸素含有ガスと前記水素含有ガスとを排除する工程と、
を1サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返すことで、前記基板上に薄膜を形成する工程を有し、
前記酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給する工程では、前記酸素含有ガスの供給よりも先行して前記水素含有ガスの供給を開始し、
前記原料ガスを供給する工程では、さらに前記水素含有ガスを供給する基板処理方法。 - 基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内の基板を加熱するヒータと、
前記処理容器内の圧力を調整する圧力調整器と、
前記処理容器内に所定元素および塩素を含む原料ガスを供給する第1ガス供給系と、
前記処理容器内に窒素含有ガスを供給する第2ガス供給系と、
前記処理容器内に酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給する第3ガス供給系と、
基板を収容した前記処理容器内に前記原料ガスを供給する処理と、前記処理容器内から前記原料ガスを排除する処理と、前記処理容器内から前記原料ガスを排除した後、前記処理容器内に前記窒素含有ガスを供給する処理と、前記処理容器内から前記窒素含有ガスを排除する処理と、前記処理容器内から前記窒素含有ガスを排除した後、前記処理容器内に前記原料ガスを供給する処理と、前記処理容器内から前記原料ガスを排除する処理と、前記処理容器内から前記原料ガスを排除した後、大気圧よりも低い圧力に設定された前記処理容器内に前記酸素含有ガスと前記水素含有ガスとを供給する処理と、前記処理容器内から前記酸素含有ガスと前記水素含有ガスとを排除する処理と、を1サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返すことで、前記基板上に薄膜を形成し、前記酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給する処理では、前記酸素含有ガスの供給よりも先行して前記水素含有ガスの供給を開始し、前記原料ガスを供給する処理では、さらに前記水素含有ガスを供給するように、前記ヒータ、前記圧力調整器、前記第1ガス供給系、前記第2ガス供給系、および、前記第3ガス供給系を制御するコントローラと、
を有する基板処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013181785A JP5723427B2 (ja) | 2007-12-26 | 2013-09-03 | 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置 |
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007334251 | 2007-12-26 | ||
JP2007334251 | 2007-12-26 | ||
JP2008190520 | 2008-07-24 | ||
JP2008190520 | 2008-07-24 | ||
JP2013181785A JP5723427B2 (ja) | 2007-12-26 | 2013-09-03 | 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010185811A Division JP5575582B2 (ja) | 2007-12-26 | 2010-08-23 | 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013251578A JP2013251578A (ja) | 2013-12-12 |
JP5723427B2 true JP5723427B2 (ja) | 2015-05-27 |
Family
ID=43364668
Family Applications (3)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010185811A Active JP5575582B2 (ja) | 2007-12-26 | 2010-08-23 | 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置 |
JP2010230594A Active JP5156812B2 (ja) | 2007-12-26 | 2010-10-13 | 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置 |
JP2013181785A Active JP5723427B2 (ja) | 2007-12-26 | 2013-09-03 | 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置 |
Family Applications Before (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010185811A Active JP5575582B2 (ja) | 2007-12-26 | 2010-08-23 | 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置 |
JP2010230594A Active JP5156812B2 (ja) | 2007-12-26 | 2010-10-13 | 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (3) | JP5575582B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5687715B2 (ja) * | 2010-12-27 | 2015-03-18 | 株式会社日立国際電気 | 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置 |
JP5847566B2 (ja) | 2011-01-14 | 2016-01-27 | 株式会社日立国際電気 | 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プログラム |
JP2013077805A (ja) | 2011-09-16 | 2013-04-25 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 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プログラム |
JP6199570B2 (ja) | 2013-02-07 | 2017-09-20 | 株式会社日立国際電気 | 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プログラム |
JP5839606B2 (ja) * | 2013-02-26 | 2016-01-06 | 東京エレクトロン株式会社 | 窒化膜を形成する方法 |
JP6127770B2 (ja) * | 2013-06-24 | 2017-05-17 | 富士通セミコンダクター株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
JP6246558B2 (ja) | 2013-10-29 | 2017-12-13 | 東京エレクトロン株式会社 | シリコン酸炭窒化物膜、シリコン酸炭化物膜、シリコン酸窒化物膜の成膜方法および成膜装置 |
JP6084179B2 (ja) | 2014-04-09 | 2017-02-22 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理装置および基板処理方法 |
US9777025B2 (en) | 2015-03-30 | 2017-10-03 | L'Air Liquide, Société pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude | Si-containing film forming precursors and methods of using the same |
JP6733516B2 (ja) | 2016-11-21 | 2020-08-05 | 東京エレクトロン株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
WO2022180825A1 (ja) | 2021-02-26 | 2022-09-01 | 株式会社Kokusai Electric | 半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01143221A (ja) * | 1987-11-27 | 1989-06-05 | Nec Corp | 絶縁薄膜の製造方法 |
JPH01204434A (ja) * | 1988-02-09 | 1989-08-17 | Nec Corp | 絶縁薄膜の製造方法 |
US6114258A (en) * | 1998-10-19 | 2000-09-05 | Applied Materials, Inc. | Method of oxidizing a substrate in the presence of nitride and oxynitride films |
EP1326271A4 (en) * | 2000-09-18 | 2005-08-24 | Tokyo Electron Ltd | METHOD FOR FILMING A GATE INSULATOR, DEVICE FOR FILMING A GATE INSULATOR AND A CLUSTER TOOL |
US20030059535A1 (en) * | 2001-09-25 | 2003-03-27 | Lee Luo | Cycling deposition of low temperature films in a cold wall single wafer process chamber |
JP2003209110A (ja) * | 2002-01-17 | 2003-07-25 | Sony Corp | 金属酸窒化膜の製造方法および絶縁ゲート型電界効果トランジスタおよびその製造方法 |
US20040198069A1 (en) * | 2003-04-04 | 2004-10-07 | Applied Materials, Inc. | Method for hafnium nitride deposition |
JP2005064317A (ja) * | 2003-08-18 | 2005-03-10 | Semiconductor Leading Edge Technologies Inc | 半導体装置 |
WO2005020309A1 (ja) * | 2003-08-26 | 2005-03-03 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | 半導体装置の製造方法および基板処理装置 |
US20050153571A1 (en) * | 2003-11-17 | 2005-07-14 | Yoshihide Senzaki | Nitridation of high-k dielectric films |
JP4595702B2 (ja) * | 2004-07-15 | 2010-12-08 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜方法、成膜装置及び記憶媒体 |
JP2006156516A (ja) * | 2004-11-26 | 2006-06-15 | Sony Corp | 金属シリケート窒化膜の製造方法および半導体装置の製造方法 |
JP4672007B2 (ja) * | 2005-03-08 | 2011-04-20 | 株式会社日立国際電気 | 半導体装置の製造方法、基板処理方法及び基板処理装置 |
KR100927983B1 (ko) * | 2005-03-16 | 2009-11-24 | 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 | 기판처리방법 및 기판처리장치 |
JP2007019145A (ja) * | 2005-07-06 | 2007-01-25 | Tokyo Electron Ltd | シリコン酸窒化膜の形成方法、シリコン酸窒化膜の形成装置及びプログラム |
-
2010
- 2010-08-23 JP JP2010185811A patent/JP5575582B2/ja active Active
- 2010-10-13 JP JP2010230594A patent/JP5156812B2/ja active Active
-
2013
- 2013-09-03 JP JP2013181785A patent/JP5723427B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5575582B2 (ja) | 2014-08-20 |
JP2011061218A (ja) | 2011-03-24 |
JP2013251578A (ja) | 2013-12-12 |
JP2010268007A (ja) | 2010-11-25 |
JP5156812B2 (ja) | 2013-03-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4611414B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置 | |
JP5723427B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置 | |
US9269566B2 (en) | Substrate processing apparatus | |
JP5947417B2 (ja) | 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プログラム | |
JP6042656B2 (ja) | 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プログラム | |
JP5616737B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置 | |
KR101300604B1 (ko) | 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 | |
JP5687715B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置 | |
JP6086934B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム | |
JP2013077805A (ja) | 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プログラム | |
JP5955427B2 (ja) | 半導体装置の製造方法及び基板処理装置 | |
JP5646984B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置 | |
JP5797255B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140417 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140430 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140616 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20140909 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150106 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150303 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150324 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150327 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5723427 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |