專利名稱：?jiǎn)挝粚雍筇幚泶呋瘜W(xué)蒸鍍裝置及其成膜方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在各單位層成膜后進(jìn)行表面處理以層疊形成薄膜的利用催化化學(xué)蒸鍍法的單位層后處理催化化學(xué)蒸鍍裝置及其成膜方法。
背景技術(shù)：
各種半導(dǎo)體器件和液晶顯示器(LCD)等，是在基板上形成規(guī)定的薄膜來(lái)進(jìn)行制造的，以往使用的成膜方法如CVD法(化學(xué)汽相生長(zhǎng)法，也叫做化學(xué)蒸鍍法)。
CVD法如以往的熱CVD法、等離子CVD法等，近幾年也使用催化劑CVD法(Cat-CVD法或者也叫做熱線CVD法)，即，將加熱的鎢等熱線(以下稱為催化劑)作為催化劑，將供給到反應(yīng)室內(nèi)的原料氣體與催化劑接觸，通過(guò)分解，在基板上形成淀積膜。
與熱CVD法相比，催化劑CVD法能夠在低溫下成膜，另外，也不會(huì)像等離子CVD法那樣由于產(chǎn)生等離子而導(dǎo)致基板損壞，所以，作為新一代半導(dǎo)體器件和顯示器(LCD等)的成膜方法，受到廣泛關(guān)注。
以往，用上述催化劑CVD法形成氮化硅膜時(shí)，將含有硅烷氣體(SiH4)及氨氣(NH3)的混合氣體作為原料氣體導(dǎo)入到反應(yīng)容器內(nèi)，將鎢絲等催化劑加熱，使導(dǎo)入的原料氣體與之接觸后分解，由此，以一次成膜過(guò)程，在基板上形成規(guī)定厚度的氮化硅膜(例如參照專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1特開(kāi)2002-367991號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容但是，如上述專利文獻(xiàn)1所述，由以往的催化劑CVD法形成的氮化硅膜，膜厚的面內(nèi)均勻性差，臺(tái)階覆蓋率(Step Coverage)也不夠，無(wú)法得到電流-電壓(I-V)耐壓特性好的膜，還有待改善。
因此，本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題發(fā)明的，目的在于提供一種單位層后處理催化劑蒸鍍裝置及其成膜方法，其可以提高氮化硅膜等的面內(nèi)均勻性、臺(tái)階覆蓋率和I-V耐壓特性等膜的質(zhì)量，并且可以在各單位層形成后，進(jìn)行表面處理，層疊薄膜。
1.為了達(dá)到上述目的，權(quán)利要求1所述的本發(fā)明的單位層后處理催化化學(xué)蒸鍍裝置，在能夠抽真空的反應(yīng)容器內(nèi)，利用經(jīng)電阻加熱的發(fā)熱催化劑的催化作用在基板上形成薄膜，具有能夠?qū)⒑斜∧こ煞值臍怏w和氫氣的流量以脈沖狀導(dǎo)入到上述反應(yīng)容器內(nèi)的供給系統(tǒng)和能夠抽真空并且能夠控制壓力的排氣系統(tǒng)，上述以脈沖狀導(dǎo)入的含有薄膜成分的氣體和氫氣與上述發(fā)熱催化劑接觸并分解，在上述基板上形成各單位層的薄膜，對(duì)該各單位層的薄膜進(jìn)行表面處理，形成層疊薄膜。
權(quán)利要求2所述的發(fā)明的特征在于，除了上述結(jié)構(gòu)外，表面處理是利用含有活化劑的去硅的含有薄膜成分的氣體進(jìn)行的表面處理，或者是利用含有活化劑的氫氣進(jìn)行的表面處理，或者是這二者。
權(quán)利要求3所述的發(fā)明的特征在于，向發(fā)熱催化劑照射氫氣，再生催化能。
權(quán)利要求4所述的發(fā)明的特征在于，表面處理是除去剩余薄膜成分的處理或直接添加薄膜成分的處理，或者是這二者。
權(quán)利要求5所述的發(fā)明的特征在于，使用氮?dú)饣蛘呦∮袣怏w來(lái)代替氫氣。
權(quán)利要求6所述的發(fā)明的特征在于，含有薄膜成分的氣體為硅的氫化物或硅的鹵化物，或者是氮或氮的氫化物，，或者是這二者。
權(quán)利要求7所述的發(fā)明的特征在于，表面處理中含有活化劑的含有薄膜成分的氣體是氮或氮的氫化物，或者是這二者。
權(quán)利要求8所述的本發(fā)明的單位層后處理成膜方法是催化化學(xué)蒸鍍法，在能夠抽真空的反應(yīng)容器內(nèi)利用經(jīng)電阻加熱的發(fā)熱催化劑的催化作用在基板上形成薄膜，其特征在于，包括以下步驟活化過(guò)程，將含有薄膜成分的氣體和氫氣的流量以脈沖狀導(dǎo)入后，使之與上述發(fā)熱催化劑接觸，產(chǎn)生活化劑；成膜過(guò)程，在基板上形成各單位層的薄膜；以及不分先后地進(jìn)行利用含有活化劑的氫氣對(duì)各單位層的薄膜進(jìn)行表面處理的一個(gè)表面處理過(guò)程和利用含有活化劑的含有薄膜成分的氣體對(duì)各單位層的薄膜進(jìn)行表面處理的另一個(gè)表面處理過(guò)程，并且，將成膜后進(jìn)行表面處理形成單位層薄膜的一系列過(guò)程作為1個(gè)周期，重復(fù)多個(gè)周期，形成層疊的薄膜。
權(quán)利要求9所述的發(fā)明的特征在于，除了上述結(jié)構(gòu)外，在1個(gè)周期中，重復(fù)多次上述一個(gè)表面處理過(guò)程或者另一個(gè)表面處理過(guò)程。
權(quán)利要求10所述的發(fā)明的特征在于，一個(gè)表面處理過(guò)程或另一個(gè)表面處理過(guò)程或者這二者與在基板上形成各單位層的薄膜的成膜過(guò)程是連續(xù)進(jìn)行的。
權(quán)利要求11所述的發(fā)明的特征在于，在成膜過(guò)程中、在一個(gè)表面處理過(guò)程或另一個(gè)表面處理過(guò)程后，將殘留的氣體抽真空。
權(quán)利要求12所述的發(fā)明的特征在于，一個(gè)表面處理過(guò)程是除去剩余薄膜成分的過(guò)程；另一個(gè)表面處理過(guò)程是添加薄膜成分的過(guò)程。
權(quán)利要求13所述的發(fā)明的特征在于，1個(gè)周期的最終過(guò)程是利用含有活化劑的含有去硅的薄膜成分的氣體進(jìn)行表面處理的過(guò)程。
權(quán)利要求14所述的發(fā)明的特征在于，使用氮?dú)饣蛘呦∮袣怏w來(lái)代替氫氣。
權(quán)利要求15所述的發(fā)明的特征在于，含有薄膜成分的氣體是硅的氫化物或硅的鹵化物，或者是氮或氮的氫化物，或者是這二者。
權(quán)利要求16所述的發(fā)明的特征在于，表面處理中含有活化劑的含有薄膜成分的氣體是氮或氮的氫化物，或者是這二者。
權(quán)利要求17所述的發(fā)明的特征在于，含有薄膜成分的氣體是硅烷氣體和氨氣，成膜過(guò)程在基板上的各單位層上形成氮化硅膜，另一個(gè)表面處理過(guò)程是利用含有活化劑的氨氣對(duì)各單位層的氮化硅膜進(jìn)行表面處理的過(guò)程。
權(quán)利要求18所述的發(fā)明的特征在于，1個(gè)周期的最終過(guò)程是利用作為含有活化劑的含有薄膜成分的氣體的氨氣進(jìn)行表面處理的過(guò)程。
本發(fā)明的單位層后處理催化劑蒸鍍裝置能夠瞬間切換氣體的導(dǎo)入，所以能夠進(jìn)行各單位層的成膜，還能夠在成膜后的各單位層進(jìn)行表面處理，同時(shí)能夠提高膜厚度的均勻性、臺(tái)階覆蓋率和膜的質(zhì)量。
本發(fā)明的單位層后處理成膜方法中，在各單位層上形成膜后進(jìn)行表面處理，因此能夠提高膜厚度的面內(nèi)均勻性、臺(tái)階覆蓋率和膜質(zhì)的特性，形成層疊薄膜。


是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的單位層后處理催化化學(xué)蒸鍍裝置的大概結(jié)構(gòu)圖。
是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的單位層后處理成膜方法的氣體供給時(shí)序圖的一例。
是表示氣體供給時(shí)序圖。
是表示氣體供給時(shí)序圖。
是表示氣體供給時(shí)序圖。
是表示氣體供給時(shí)序圖。
是表示氣體供給時(shí)序圖。
是表示只改變NH3供給時(shí)，臺(tái)階覆蓋率的變化。
抑制NH3供給時(shí)，作為改善臺(tái)階覆蓋率的添加氣體，H2與N2的效果比較圖。
是表示in-situ后處理壓力依存性的圖。
是表示復(fù)合后處理時(shí)，氫氣處理的效果。
是表示復(fù)合后處理時(shí)，氣體氣氛依存性。
是表示層疊的Cat-SiN膜的單位膜厚依存性。
是表示與抑制氨的SiH4/NH3/H2對(duì)應(yīng)的硅基板上SiN膜的組成比的圖。(a)表示先進(jìn)行氫氣表面處理的情況，(b)表示先進(jìn)行氨氣表面處理的情況。
是表示在硅基板上的50的SiN膜上形成的SiN組成比的圖，(a)表示先進(jìn)行氫氣表面處理的情況，(b)表示先進(jìn)行氨氣表面處理的情況。
是表示后處理時(shí)的氣體導(dǎo)入順序依存性。
是表示由標(biāo)準(zhǔn)Cat-SiN形成的單層膜、合理化Cat-SiN單位層單位后處理形成的層疊膜以及PECVD-SiN形成的單層膜的含氫量。
是比較各Cat-SiN膜的含氫量的圖。
是表示實(shí)施例1中的成膜方法與以往成膜方法的成膜條件。
是表示實(shí)施例2中的成膜方法與以往成膜方法的成膜條件。
是表示對(duì)實(shí)施例2的成膜方法和以往成膜方法所形成的各氮化硅膜進(jìn)行的、覆蓋率和I-V電耐壓特性的測(cè)定結(jié)果。
是表示實(shí)施例3中的成膜方法與以往成膜方法的成膜條件。
是表示對(duì)實(shí)施例3的成膜方法和以往成膜方法所形成的各氮化硅膜進(jìn)行的、膜厚度均勻性和對(duì)腐蝕液的耐腐蝕性(腐蝕速度)的測(cè)定結(jié)果。
符號(hào)說(shuō)明1單位層后處理催化化學(xué)蒸鍍裝置2反應(yīng)容器3原料氣體4氣體導(dǎo)入部5基板6基板支架8催化劑9氣體供給多支管10反應(yīng)系統(tǒng)11氣體供給系統(tǒng)
13排氣系統(tǒng)15氣體噴出口21硅烷氣體導(dǎo)入管道23氨氣導(dǎo)入管道25氫氣導(dǎo)入管道27氮?dú)鈱?dǎo)入管道31、53手動(dòng)閥33質(zhì)量流量控制器34第1空壓式操作閥35第2空壓式操作閥37逆止閥39排氣管41輔助泵43渦輪分子泵45壓力控制主閥47分閥49真空計(jì)51卸載閥55閘閥57負(fù)載鎖定室具體實(shí)施方式
本發(fā)明的單位層后處理催化化學(xué)蒸鍍裝置，在能夠抽真空的反應(yīng)容器內(nèi)，利用經(jīng)電阻加熱的發(fā)熱催化劑的催化作用在基板上形成薄膜；具有能夠?qū)⒑斜∧こ煞值臍怏w和氫氣的流量以脈沖狀導(dǎo)入到反應(yīng)容器內(nèi)的供給系統(tǒng)和能夠抽真空并且能夠控制壓力的排氣系統(tǒng)；以脈沖狀導(dǎo)入的含有薄膜成分的氣體和氫氣與發(fā)熱催化劑接觸并分解，在基板上形成各單位層的薄膜，對(duì)該各單位層的薄膜進(jìn)行表面處理，形成層疊薄膜。
下面根據(jù)圖1～圖18，說(shuō)明本發(fā)明的單位層后處理催化化學(xué)蒸鍍裝置的具體實(shí)施方式
，實(shí)質(zhì)上相同或者對(duì)應(yīng)的部分用相同符號(hào)表示。
圖1表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的單位層后處理催化化學(xué)蒸鍍裝置的大概結(jié)構(gòu)圖。
本實(shí)施方式中的單位層后處理催化化學(xué)蒸鍍裝置1具有反應(yīng)系統(tǒng)10、氣體供給系統(tǒng)11和排氣系統(tǒng)13。
該單位層后處理催化化學(xué)蒸鍍裝置1中的反應(yīng)系統(tǒng)10的反應(yīng)容器2的上部，設(shè)置了氣體導(dǎo)入部4，用于將原料氣體3導(dǎo)入到反應(yīng)容器2內(nèi)，反應(yīng)容器2內(nèi)部的下方，與氣體導(dǎo)入部4相對(duì)的位置上，設(shè)置了承載基板5的基板支架6。
基板支架6內(nèi)設(shè)置了加熱器7，用于將安裝在基板支架6上的基板5加熱到規(guī)定溫度，在反應(yīng)容器2內(nèi)的氣體導(dǎo)入部4和基板支架6之間的氣體導(dǎo)入部4側(cè)，設(shè)置了具有催化作用的催化劑8，用于將從氣體導(dǎo)入部4導(dǎo)入的原料氣體加熱后分解。
在氣體導(dǎo)入部4面對(duì)催化劑8的一側(cè)，設(shè)置了氣體噴出口15，噴出的原料氣體3立即與催化劑8接觸。
本實(shí)施方式中，催化劑8使用的是卷成線圈狀的鎢絲等高熔點(diǎn)的金屬絲，但并不限定于此，例如可以使用銥、錸、銦、鉬、鉭、鈮等，也可以使用它們的合金。
與氣體導(dǎo)入部4連接的氣體供給多支管9，連接了氣體供給系統(tǒng)11，分別提供作為原料氣體的硅烷氣體(SiH4)、氨氣(NH3)和氫氣(H2)，硅烷氣體和氨氣混合后，通過(guò)氣體供給多支管9，供給到氣體導(dǎo)入部4。
含有作為薄膜成分的硅含有薄膜成分的氣體除了硅烷氣體，還可以使用乙硅烷(Si2H6)、丙硅烷(Si3H8)、四氟化硅(SiF4)、四氯化硅(SiCl4)、二氯硅烷(SiH2Cl2)等Si的氫化物和含有鹵族元素的Si原料氣體。
含有氮成分的氣體除了氨，還可以使用氮?dú)?N2)、聯(lián)氨(N2H4)等含氮化合物的氮?dú)湮铩?br> 除了氫氣還可以使用氬和氦等稀有氣體和氮?dú)狻?br> 這里，含有薄膜成分的氣體含有蒸氣，例如在室溫下，將液體物質(zhì)作為載體氣體，利用調(diào)壓閥調(diào)整蒸氣壓后，作為含有薄膜成分的氣體來(lái)使用。
氣體供給系統(tǒng)11具有供給原料氣體3的硅烷氣體導(dǎo)入管道21、氨氣導(dǎo)入管道23、氫氣導(dǎo)入管道25和氮?dú)鈱?dǎo)入管道27，每個(gè)管道分別由手動(dòng)閥31、質(zhì)量流量控制器33、第1空壓式操作閥34和第2空壓式操作閥35來(lái)設(shè)定、控制、瞬間切換原料氣體的質(zhì)量流量，提供給氣體供給多支管9。
第1空壓式操作閥34和第2空壓式操作閥35將設(shè)定流量的變動(dòng)抑制到最小，將矩形脈沖狀的質(zhì)量流量切換到反應(yīng)容器側(cè)。
矩形脈沖狀的質(zhì)量流量流向反應(yīng)容器2側(cè)時(shí)，氣體導(dǎo)入前，將第1空壓式操作閥34打開(kāi)，將第2空壓式操作閥35關(guān)閉，規(guī)定設(shè)定流量流向排氣口側(cè)，形成穩(wěn)定的質(zhì)量流量后，瞬間切換第1空壓式操作閥34和第2空壓式操作閥35的開(kāi)關(guān)，由此形成矩形狀的階越脈沖狀的質(zhì)量流量。
原料氣體流向排氣口側(cè)的管道時(shí)，與之對(duì)應(yīng)，氮?dú)庖苍诹鲃?dòng)。圖1中，排氣管39的37表示逆止閥。
氮?dú)鈱?dǎo)入管道27提供反應(yīng)系統(tǒng)10的凈化及成膜完成后的常壓恢復(fù)等使用的氮?dú)狻?br> 排氣系統(tǒng)13具有輔助排氣泵41、渦輪分子泵43、壓力控制主閥45、分閥47、真空計(jì)49，反應(yīng)容器2可以抽真空。
51為卸載閥，53為手動(dòng)閥，該管道是常壓恢復(fù)時(shí)的排氣管道。
壓力控制主閥45根據(jù)真空計(jì)49的檢測(cè)信號(hào)來(lái)控制閥的開(kāi)度，控制反應(yīng)容器2內(nèi)的真空度，從而達(dá)到設(shè)定壓力。
反應(yīng)系統(tǒng)10、氣體供給系統(tǒng)11和排氣系統(tǒng)13中，由未圖示的電腦來(lái)控制伴隨著抽真空和氣體導(dǎo)入的閥的開(kāi)關(guān)和質(zhì)量流量的設(shè)定、向催化劑提供電流等工藝順序，例如在操作面板上設(shè)定工藝條件以及順序處理等方法。
圖1中，55表示閘閥，57表示負(fù)載鎖定室。
下面說(shuō)明單位層后處理催化化學(xué)蒸鍍裝置1的使用方法。
首先，將基板運(yùn)送到負(fù)載鎖定室57，通過(guò)閘閥55將基板5運(yùn)送到反應(yīng)容器2內(nèi)，設(shè)置在基板支架6上。
接著，一邊將反應(yīng)容器2抽真空，一邊利用氫氣和氮?dú)膺M(jìn)行排氣后，用這些排氣氣體控制為一定壓力。
這時(shí)，對(duì)加熱器7通電，進(jìn)行電阻加熱，將基板支架6上的基板5加熱到規(guī)定溫度(例如200℃～600℃左右)，同時(shí)對(duì)催化劑(鎢絲等)8通電，進(jìn)行電阻加熱，將催化劑8加熱到規(guī)定溫度(例如1600℃～1800℃左右)。
在含有薄膜成分的氣體導(dǎo)入前，將第1空壓式操作閥34打開(kāi)，將第2空壓式操作閥35關(guān)閉，向排氣口側(cè)流入規(guī)定設(shè)定流量，形成穩(wěn)定的質(zhì)量流量。
然后，瞬間切換第1空壓式操作閥34和第2空壓式操作閥35的開(kāi)關(guān)，通過(guò)氣體供應(yīng)管道9，將原料氣體(硅烷氣體和氨氣的混合氣體以及氫氣)的質(zhì)量流量以矩形脈沖狀導(dǎo)入到氣體導(dǎo)入部4，使該原料氣體從氣體導(dǎo)入部4下面形成的多個(gè)氣體噴出口15向催化劑8噴出。
由此，原料氣體被加熱后的催化劑8接觸熱分解后，在基板5上以每個(gè)單分子層為單位層，形成氮化硅膜(以下，該過(guò)程稱為成膜過(guò)程)。
這時(shí)的成膜條件是硅烷氣體(SiH4)的流量為7sccm，氨氣(NH3)的流量為10sccm，氫氣(H2)的流量為10sccm，反應(yīng)容器2內(nèi)的壓力為10Pa，催化劑8的溫度為1700℃，這時(shí)，例如1次成膜過(guò)程為10秒，就能得到本實(shí)施方式的膜厚度為1nm的極薄的氮化硅膜。
接著，在該1次單位層的成膜過(guò)程后，通過(guò)氣體供給多支管9，將氫氣導(dǎo)入到氣體導(dǎo)入部4中，時(shí)間例如為15秒，從氣體噴出口15中噴出的氫氣，經(jīng)過(guò)加熱的催化劑8，被活化后供給到基板5上。
由此，形成在基板5上的氮化硅膜表面暴露在活化后的氫氣中，氮化硅膜表面的組成得到改善(以下，將該過(guò)程稱為一個(gè)表面處理過(guò)程)。
接著，在該一個(gè)表面處理過(guò)程后，通過(guò)氣體供給多支管9，將氨氣導(dǎo)入到氣體導(dǎo)入部4中，時(shí)間例如為15秒，使從氣體噴出口15中噴出的氨氣，經(jīng)過(guò)加熱的催化劑8，被活化后供給到基板5上。
通過(guò)重復(fù)這一系列的動(dòng)作，各單位層上淀積表面處理后的層疊薄膜。
由此，本實(shí)施方式中，能夠瞬間切換氣體導(dǎo)入、控制壓力和進(jìn)行高速抽真空處理，所以能夠以矩形脈沖狀導(dǎo)入含有薄膜成分的氣體和氫氣等，例如與1700℃的發(fā)熱催化劑接觸后分解，在基板上形成各單位層的薄膜，對(duì)各單位層的薄膜進(jìn)行表面處理后形成層疊薄膜。
下面說(shuō)明使用了單位層后處理催化化學(xué)蒸鍍裝置1的各單位層的單位層后處理成膜方法。
該單位層后處理成膜方法是催化化學(xué)蒸鍍法，在能夠抽真空的反應(yīng)容器內(nèi)利用經(jīng)電阻加熱的發(fā)熱催化劑的催化作用在基板上形成薄，包括活化過(guò)程，將含有薄膜成分的氣體和氫氣的流量以脈沖狀導(dǎo)入后，使之與上述發(fā)熱催化劑接觸，產(chǎn)生活化劑；成膜過(guò)程，在基板上形成各單位層的薄膜；以及表面處理過(guò)程，不分先后地進(jìn)行利用含有活化劑的氫氣對(duì)各單位層的薄膜進(jìn)行表面處理的一個(gè)表面處理過(guò)程和利用含有活化劑的含有薄膜成分的氣體對(duì)各單位層的薄膜進(jìn)行表面處理的另一個(gè)表面處理過(guò)程，并且將成膜后進(jìn)行表面處理形成單位層薄膜的一系列過(guò)程作為1個(gè)周期，重復(fù)多個(gè)周期，形成層疊的薄膜。
下面進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
工藝條件是作為催化劑(Cat)線的W(鎢)的溫度為1700℃，基板加熱加熱器溫度為100～300℃，基板使用8英寸的Si晶片。
下面我們以氮化硅膜為例進(jìn)行說(shuō)明。
圖2表示本發(fā)明的實(shí)施方式中、單位層后處理成膜方法的氣體供給時(shí)序圖的一例。
參照?qǐng)D2，本實(shí)施方式的單位層后處理成膜方法是在SiH4/NH3/H2＝[7/10/10]sccm、10Pa的條件下，在形成單位層SiN膜后，進(jìn)行5秒鐘的排氣處理，在H2中進(jìn)行該部位的(in-situ)后處理。
然后進(jìn)行5秒鐘的排氣處理后，在NH3中進(jìn)行in-situ后處理，并將此作為1個(gè)周期。
該時(shí)序圖中，用作為氮化硅膜的成分氣體的NH3進(jìn)行后處理后，接著進(jìn)行成膜處理，將后處理和成膜處理由一個(gè)處理進(jìn)行。
圖3～圖7表示氣體供給時(shí)序圖的其他例子。各共同工藝條件是發(fā)熱催化劑的溫度為1700℃，壓力為10Pa。
圖3是表示成膜→氫表面處理→氨表面處理→成膜→...的圖。
圖4表示成膜→氨表面處理→氫表面處理→成膜→...的圖。
圖5表示成膜→氫表面處理→氨表面處理→氫表面處理→成膜→...，圖6表示成膜→氨表面處理→氫表面處理→氨表面處理→成膜→...，圖7是表示成膜→抽真空→氫表面處理→氨表面處理→抽真空→成膜→...的圖。
圖3所示的例子中，成膜處理中的氫氣導(dǎo)入和之后的氫表面處理是連續(xù)進(jìn)行的，并且氨表面處理后，與成膜處理中的氨氣導(dǎo)入也是連續(xù)進(jìn)行的。
這樣，成膜處理和表面處理中的原料氣體導(dǎo)入以一個(gè)處理進(jìn)行，可以將流量和壓力的變動(dòng)抑制得較小。
圖7所示的例子中，成膜處理前后抽真空，排去氣氛中的殘留氣體，減小氣體存留效應(yīng)。
這樣，成膜前后抽真空，能夠確定氣體供給的有無(wú)，例如能夠形成每個(gè)單分子層的膜。
圖8表示工藝條件是SiH4/H2供給保持不變[(7/10)sccm]，只改變NH3供給時(shí)，臺(tái)階覆蓋率的變化。
如圖8所示，控制NH3供給時(shí)，臺(tái)階覆蓋率的變化不是循序漸進(jìn)的，而是在超過(guò)某個(gè)界限[(SiH4/NH3)供給比＝～1/2左右]地極端地被抑制時(shí)，突然形成，但完全不提供NH3、原料只有[SiH4/H2]的成膜系統(tǒng)(即Cat-CVD形成的a-Si成膜系統(tǒng))中，臺(tái)階覆蓋率再次發(fā)生退化。
另外，提高基板溫度設(shè)定時(shí)，臺(tái)階覆蓋率的改善有消失的傾向。
圖9表示抑制NH3供給時(shí)，作為改善臺(tái)階覆蓋率的添加氣體，H2與N2的效果比較圖。
如圖9所示，添加氣體使用氫氣時(shí)，臺(tái)階覆蓋率比使用氮?dú)鈺r(shí)要好。
因此，為了改善臺(tái)階覆蓋率，添加氣體的種類最好使用H2。
從圖8和圖9中可以看出，NH3形成的Cat基(Cat-NH3)與H2形成的Cat基或者H原子(Cat-H2)的競(jìng)爭(zhēng)吸附過(guò)程中存在的淀積中的表面阻礙，只發(fā)生在明顯富硅的SiN表面中。
在SiN膜Cat-CVD系統(tǒng)中添加H2的作用之一就是，在形成富硅SiN膜的[SiH4/NH3]供給條件下，能夠產(chǎn)生回蝕劑。
淀積中的富硅SiN膜表面產(chǎn)生的剩余Si，直接提供了腐蝕反應(yīng)[與共存的Cat-H2生成SiHn(n≤4)汽相甲硅烷基]的反應(yīng)位置，作為母層的SiN的淀積和與之競(jìng)爭(zhēng)的回蝕過(guò)程發(fā)生重疊。
上述問(wèn)題會(huì)產(chǎn)生淀積中SiN的表面過(guò)程阻礙，也是通過(guò)系統(tǒng)向表面過(guò)程律速側(cè)過(guò)渡的臺(tái)階覆蓋率改善的一個(gè)原因。
使用SiH2Cl2(二氯硅烷；DCS)、Si2Cl6(六氯化二硅；HCD)、SiCl4(四氯化硅；TCS)、SiH2F2(二氟硅烷；DFS)、SiF4(四氟化硅；TFS)等含有鹵族元素的Si原料氣體、使氧化性回蝕劑參與到淀積中的熱CVD系統(tǒng)，與這種熱CVD系統(tǒng)不同，將SiH4、Si2H6等飽和氫化硅作為Si原料氣體使用的熱CVD系統(tǒng)中，如果不另外添加HCl、HF氣體等含有鹵族元素的氣體，就難以得到良好的覆蓋率。
可以說(shuō)極端地抑制了NH3供給的[SiH4/NH3/H2]原料形成的富硅SiN膜Cat-CVD系統(tǒng)是H2作為“還原性回蝕劑”發(fā)揮作用的稀少且貴重的CVD系統(tǒng)。
上述內(nèi)容是與Cat-CVD的基本原理緊密聯(lián)系在一起的，該基本原理即，與淀積有關(guān)的基發(fā)生位置在遠(yuǎn)離基板的催化劑上。
對(duì)于Cat-H2基的發(fā)生，雖然可以利用理想的、接近2000℃的超高溫，但作為發(fā)生基吸附媒的基板的溫度，能夠設(shè)定為最適合膜淀積表面過(guò)程控制的獨(dú)立超低溫，并且，作為向Cat-H2基輸送的介質(zhì)——[催化劑＝基板]間的汽相能夠是不存在放電的“靜(且沖突引起的輸送中的失活機(jī)會(huì)少的超低壓)的汽相”，上述條件促進(jìn)了淀積中基板表面上形成高濃度且穩(wěn)定的H表面活性劑。
圖10表示層疊了100層1nm厚的SiN單位層的100nm厚的SiN的折射率、一個(gè)單位層的成膜速度以及8英寸基板面內(nèi)膜厚分布的in-situ后處理壓力依存性的圖。
如圖10所示，折射率、成膜速度以及面內(nèi)膜厚均勻性幾乎不受到處理壓力的影響，但受到后處理氣氛(氣體種類)、即氨氣和氫氣差異的影響。
這里，后處理氣氛相當(dāng)于如[A(20秒)→排氣(5秒)→NH3(10秒)]中標(biāo)記的連續(xù)后處理順序中的“氣氛A”。即，與“氣氛A”中的氣體種類選擇無(wú)關(guān)，一定要有NH3處理。
與使用in-situ后處理(“氣氛A”為NH3，只有Cat-NH3照射)時(shí)相比，使用復(fù)合內(nèi)容的后處理(也設(shè)定了“氣氛A”為H2、Cat-H2照射的時(shí)間)時(shí)，折射率、每單位層的成膜速度以及8英寸基板面內(nèi)膜厚分布也降低了。
實(shí)際上，如圖11所示，與只有Cat-NH3照射的后處理相比，還設(shè)定了Cat-H2照射時(shí)間的復(fù)合后處理所層疊的Cat-CVDSiN中，以這些SiN膜為介質(zhì)的MIS結(jié)構(gòu)電容器所測(cè)定的泄漏電流較小。
提到了作為富硅SiNCat-CVD系統(tǒng)中表面過(guò)程阻礙的表面活性劑的Cat-H2的可能性，這時(shí)的淀積中，生成表面剩余Si的汽相甲硅烷基的氫化回蝕，表示了Cat-H2的可能性用于“除去剩余Si”，作為后處理期間的SiN組成矯正劑。
上述結(jié)果說(shuō)明，富硅SiN膜的組成矯正方法是很有效的，不僅僅是填補(bǔ)不足的N的“后氮化”，還是除去剩余Si的“除硅”。
圖12表示Cat-H2和Cat-NH3照射并用的“復(fù)合后處理”時(shí)，氣體氣氛的照射順序?qū)π孤╇娏鞯挠绊憽?br> 如圖12所示，照射順序幾乎不對(duì)泄漏電流產(chǎn)生影響，(沒(méi)有Cat-NH3照射)只有Cat-H2照射的后處理時(shí)，組成矯正效果是不足的。
因此，化學(xué)計(jì)算組成化中，“除Si”和“后氮化”都應(yīng)該使用。
圖13表示實(shí)施工藝條件最合適的“復(fù)合后處理”的各單位層中，由Cat-CVD形成的層疊SiN膜的泄漏電流與單位層膜厚度的關(guān)系。
如圖13所示，單位層膜厚度越薄，泄漏電流越小。
因此，每個(gè)周期的淀積膜厚度越薄，泄漏電流越低，電的特性越好，最好是以單分子層為單位對(duì)各單位層進(jìn)行后處理。
下面說(shuō)明本實(shí)施方式中導(dǎo)入氣體的順序。
CVD開(kāi)始時(shí)原料氣體的導(dǎo)入順序，通過(guò)對(duì)基板表面的初期核發(fā)生過(guò)程的影響，可以得知，對(duì)[基板＝淀積膜]界面特性有決定性影響。
圖14表示用不同種類的氣體進(jìn)行表面處理時(shí)，SiN膜的膜厚方向上的元素分布圖。
圖14所示的例子中，用[SiH4/NH3/H2]原料的Cat-CVD形成30nm厚的單層SiN膜時(shí)，開(kāi)始成膜之前，先導(dǎo)入30秒的NH3或者H2，成膜時(shí)，各氣體流量為[SiH4/NH3/H2]＝[7/10/10]sccm，明顯富含Si，能夠得到良好的臺(tái)階覆蓋率。先導(dǎo)入30秒時(shí)的NH3或者H2的流量與成膜時(shí)一樣。
先導(dǎo)入NH3時(shí)，導(dǎo)入30秒后同時(shí)導(dǎo)入SiH4和H2，開(kāi)始SiN-CVD，而先導(dǎo)入H2時(shí)，30秒后同時(shí)導(dǎo)入SiH4和NH3，開(kāi)始SiN-CVD。
單層SiN的Cat-CVD中，以“先導(dǎo)入30秒的NH3”為標(biāo)準(zhǔn)。
如圖14(a)和(b)所示，盡管成膜時(shí)氣體條件相同，但先導(dǎo)入的氣體種類不同，膜的組成也不同，不僅僅是[Si基板＝淀積膜]界面附近不同，在膜厚度的方向上整體有很大不同。
可以看出，“先導(dǎo)入H2”的Cat-CVD中，盡管形成膜時(shí)極端地控制了NH3的供給，但與供給了足夠的NH3的Cat-CVD時(shí)一樣，同樣淀積了臺(tái)階覆蓋率不足的SiN，折射率大幅降低，淀積速度顯著增大(本例中速度為2倍)，NH3的分解效率提高。
圖15(a)和(b)表示基板為事先在表面上形成5nm厚SiN膜的Si基板，但與下面的SiN組成無(wú)關(guān)，與直接在Si基板上形成膜時(shí)大致相同。
因此，淀積膜整體的性質(zhì)，受基板表面的修飾狀態(tài)和材料的影響不明顯。與系統(tǒng)有關(guān)的“表面”，除了作為生成基的吸附媒的基板表面，還有作為基生成位置的Cat線表面，考慮到上述Cat-CVD特有的狀況，上述現(xiàn)象的原因應(yīng)該在Cat線表面的過(guò)程，而不是基板表面的過(guò)程。
但是，在這之前，Cat-CVD中為了淀積化學(xué)計(jì)算組成的SiN，例如與等離子CVD系統(tǒng)相比，需要很大的[NH3/SiH4]供給比(通常大于等于20)，但SiH4與NH3在Cat線上共存時(shí)，NH3分解效率不可避免地降低。
但是，先導(dǎo)入H2時(shí)NH3的分解效率大幅度提高，這說(shuō)明使用多元?dú)怏w系統(tǒng)進(jìn)行處理時(shí),之前導(dǎo)入的H2能夠再生由于自身原因降低的Cat線的催化能。
由此得知，作為循環(huán)成膜過(guò)程的各單位層的(Layer-by-Layer)CVD系統(tǒng)中，某個(gè)單位層成膜后的后處理與下一個(gè)單位層成膜前的處理作用相同。
因此，導(dǎo)入Cat-H2和Cat-NH3的連續(xù)的后處理中，為了得到高的臺(tái)階覆蓋率，最好以導(dǎo)入Cat-NH3處理來(lái)結(jié)束。
圖16表示后處理時(shí)氣體導(dǎo)入順序的依賴性。
如圖16所示，“in-situ后處理”中Cat-H2和Cat-NH3的照射順序?qū)盈BSiN臺(tái)階覆蓋率的影響即使折射率相同，照射順序不同，臺(tái)階覆蓋率也不同，為了得到高的臺(tái)階覆蓋率，形成單位膜后，作為后處理，導(dǎo)入氨氣是很有效的。
下面說(shuō)明本實(shí)施方式的膜質(zhì)。
圖17表示標(biāo)準(zhǔn)Cat-SiN形成的單層膜、合理化的Cat-SiN單位層單位后處理形成的層疊膜和PECVD-SiN形成的單層膜中的含氫量。
SiN膜中的含氫量由FTIR頻譜來(lái)評(píng)價(jià)，結(jié)果如圖17所示，本實(shí)施方式的Layer-by-LayerCVD過(guò)程中，膜中含氫量減少。
提供了足夠NH3的以往標(biāo)準(zhǔn)條件的單層Cat-CVDSiN膜中含氫量小于PECVD中的含氫量，這一點(diǎn)是眾所周知的，本實(shí)施方式中，對(duì)各單位層進(jìn)行Cat-H2照射和Cat-NH3照射并用的“in-situ復(fù)合后處理”Cat-CVD來(lái)形成膜時(shí)，能夠減少到2.2×1021cm-3左右。
圖18表示添加H2、抑制NH3供給以及層疊膜結(jié)構(gòu)對(duì)含氫量產(chǎn)生影響的比較。
如圖18所示，與不添加H2、供給了足夠NH3的[SiH4/NH3]原料的Cat-CVDSiN相比，添加了H2、極端抑制NH3供給的[SiH4/NH3/H2]原料的Cat-CVD中，將富硅SiN膜作為單位層的層疊SiN膜中的含氫量少，無(wú)論是層疊膜還是單層膜。
另外，原料氣體中不添加H2時(shí)，即使是層疊膜，含氫量也不會(huì)減少。
添加了H2、極端抑制NH3供給的[SiH4/NH3/H2]原料的Cat-CVD中，即使是富硅SiN膜，單層膜中的含氫量反而變得最大。
由上述說(shuō)明可得知，氫氣進(jìn)行的表面處理過(guò)程是除去剩余Si的處理，氨氣進(jìn)行的表面處理是填補(bǔ)N的添加處理，兩種處理相結(jié)合，能夠提高膜厚的平均性和膜的質(zhì)量。
另外，1個(gè)周期的最終過(guò)程是氨氣進(jìn)行的表面處理，由此，臺(tái)階覆蓋率能夠大幅提高。
上述本實(shí)施方式的單位層后處理成膜方法，能夠形成面內(nèi)膜厚均勻、臺(tái)階覆蓋率及膜質(zhì)良好的薄膜。
實(shí)施例下面說(shuō)明實(shí)施例。
(實(shí)施例1)實(shí)施例1中，參照?qǐng)D1，在10Pa的減壓下，對(duì)加熱器7通電，由電阻加熱，將基板支架6上的基板5加熱到如200℃，同時(shí)對(duì)催化劑(鎢絲等)8通電，由電阻加熱，將催化劑8加熱到1700℃。
成膜條件如圖19所示，硅烷氣體(SiH4)的流量為7sccm，氨氣(NH3)的流量為10sccm，氫氣(H2)的流量為10sccm，反應(yīng)容器2內(nèi)的壓力為10Pa，催化劑8的溫度為1700℃，經(jīng)過(guò)10秒的1次成膜過(guò)程，得到本實(shí)施例的膜厚為1nm的極薄的氮化硅膜。
圖2所示的時(shí)序圖中，將成膜過(guò)程、一個(gè)表面處理過(guò)程和2作為1個(gè)周期，重復(fù)1個(gè)周期的成膜過(guò)程、一個(gè)表面處理過(guò)程和2，本實(shí)施例中重復(fù)50次，最終形成總膜厚為50nm的氮化硅膜。
總膜厚為50nm的氮化硅膜中，由傅立葉轉(zhuǎn)換紅外分光光度計(jì)(FTIR)測(cè)定的氮化硅膜中的氫濃度(含氫量)為2×1021atom/cm3。
以往的方法中，由1次成膜過(guò)程形成膜厚為50nm的氮化硅膜，由傅立葉轉(zhuǎn)換紅外分光光度計(jì)(FTIR)測(cè)定的氮化硅膜中的氫濃度為7×1021atom/cm3。
以往的成膜條件如圖19所示，硅烷氣體(SiH4)的流量為7sccm，氨氣(NH3)的流量為10sccm，氫氣(H2)的流量為10sccm，反應(yīng)容器2內(nèi)的壓力為10Pa，催化劑8的溫度為1700℃(這些條件與本實(shí)施方式中的成膜方法一樣)，經(jīng)過(guò)1次成膜過(guò)程，得到50nm的氮化硅膜。
由此得知，與以往成膜方法得到的氮化硅膜的氫濃度值相比，根據(jù)本發(fā)明的成膜方法(將本發(fā)明的成膜過(guò)程、一個(gè)表面處理過(guò)程和2作為1個(gè)周期，連續(xù)重復(fù)多次1個(gè)周期的成膜過(guò)程、一個(gè)表面處理過(guò)程和2，最終得到所期望膜厚的氮化硅膜)，氫濃度大幅降低。
因此，能夠提供高品質(zhì)的氮化硅膜，在外加高電場(chǎng)時(shí)泄漏電流不會(huì)增加，并且具有長(zhǎng)期信賴性。
(實(shí)施例2)實(shí)施例1中，1次成膜過(guò)程形成膜厚為1nm的氮化硅膜，將成膜過(guò)程、一個(gè)表面處理過(guò)程和2作為1個(gè)周期，連續(xù)重復(fù)50次，最終形成膜厚為50nm的氮化硅膜。實(shí)施例2中，與實(shí)施例1的成膜方法一樣，1個(gè)周期的過(guò)程形成膜厚為1nm的氮化硅膜，將1個(gè)周期的處理過(guò)程連續(xù)重復(fù)100次，最終形成膜厚為100nm的氮化硅膜。
這時(shí)的成膜條件如圖20所示，硅烷氣體(SiH4)的流量為7sccm，氨氣(NH3)的流量為10sccm，氫氣(H2)的流量為10sccm，反應(yīng)容器2內(nèi)的壓力為10Pa，催化劑8的溫度為1700℃(這些條件與實(shí)施例1中一樣)，經(jīng)過(guò)1次成膜過(guò)程，得到1nm的氮化硅膜。
另外，實(shí)施例2中，與實(shí)施例1一樣，一個(gè)表面處理過(guò)程中導(dǎo)入氫氣，另一個(gè)表面處理過(guò)程中導(dǎo)入氨氣。
實(shí)施例2的成膜方法得到的總膜厚為100nm的氮化硅膜中，測(cè)量的臺(tái)階覆蓋率(％)和電流-電壓(I-V)電耐壓特性(MV/cm)結(jié)果如圖21所示，氮化硅膜的側(cè)面覆蓋率為72％，下覆蓋率為90％，I-V電特性耐壓為4.8MV/cm。
為了與實(shí)施例2的成膜方法進(jìn)行比較，對(duì)以往方法的1次成膜過(guò)程形成的膜厚100nm的氮化硅膜進(jìn)行覆蓋率(％)和電流-電壓(I-V)電特性耐壓(MV/cm)的測(cè)量，其結(jié)果如圖21所示，氮化硅膜的側(cè)面覆蓋率為72％，下覆蓋率為90％，I-V電特性耐壓小于等于0.1MV/cm。
這時(shí)的成膜條件如圖20所示，硅烷氣體(SiH4)的流量為7sccm，氨氣(NH3)的流量為10sccm，氫氣(H2)的流量為10sccm，反應(yīng)容器2內(nèi)的壓力為10Pa，催化劑8的溫度為1700℃(這些條件與實(shí)施例2中的成膜方法一樣)，經(jīng)過(guò)1次成膜過(guò)程，得到100nm的氮化硅膜。
由此得知，與以往成膜方法得到的氮化硅膜相比，根據(jù)本發(fā)明的成膜方法(將上述成膜過(guò)程、一個(gè)表面處理過(guò)程和2作為1個(gè)周期，連續(xù)重復(fù)多次1個(gè)周期的成膜過(guò)程、一個(gè)表面處理過(guò)程和2，最終得到所期望膜厚的氮化硅膜)，臺(tái)階覆蓋率和I-V電耐壓特性均得到提高。
(實(shí)施例3)實(shí)施例3中，與實(shí)施例2的成膜方法一樣，1個(gè)周期的過(guò)程形成膜厚為1nm的氮化硅膜，將1個(gè)周期的成膜過(guò)程、一個(gè)表面處理過(guò)程和2連續(xù)重復(fù)100次，最終形成膜厚為100nm的氮化硅膜。
這時(shí)的成膜條件如圖22所示，硅烷氣體(SiH4)的流量為7sccm，氨氣(NH3)的流量為10sccm，氫氣(H2)的流量為10sccm，反應(yīng)容器2內(nèi)的壓力為10Pa，催化劑8的溫度為1700℃(這些條件與實(shí)施例2的成膜方法一樣)，經(jīng)過(guò)10秒的1次成膜過(guò)程，得到實(shí)施例3的膜厚為1nm的極薄的氮化硅膜。
對(duì)形成的膜厚為100nm的氮化硅膜的膜厚面內(nèi)均勻性和氫氟酸緩沖液的腐蝕速度進(jìn)行測(cè)量，其結(jié)果如圖23所示，即，面內(nèi)均勻性為±4％，腐蝕速度為2nm/min。
為了與實(shí)施例3的成膜方法進(jìn)行比較，對(duì)以往方法的1次成膜過(guò)程形成的膜厚100nm的氮化硅膜的膜厚面內(nèi)均勻性和氫氟酸緩沖液的腐蝕速度進(jìn)行測(cè)量，其結(jié)果如圖6所示，即，面內(nèi)均勻性為±10％，腐蝕速度為6nm/min。
這時(shí)的成膜條件如圖22所示，硅烷氣體(SiH4)的流量為7sccm，氨氣(NH3)的流量為100sccm，氫氣(H2)的流量為0sccm，反應(yīng)容器2內(nèi)的壓力為10Pa，催化劑8的溫度為1700℃，經(jīng)過(guò)1次成膜過(guò)程，得到100nm的氮化硅膜。
由此得知，與以往成膜方法得到的氮化硅膜相比，根據(jù)本發(fā)明的成膜方法(將上述成膜過(guò)程、一個(gè)表面處理過(guò)程和2作為1個(gè)周期，連續(xù)重復(fù)多次1個(gè)周期過(guò)程，最終得到所期望膜厚的氮化硅膜)，膜厚面內(nèi)的均勻性和對(duì)腐蝕液的耐腐蝕性都得到提高。
而且，上述本發(fā)明的氮化硅膜的成膜方法中，連續(xù)重復(fù)多次1個(gè)周期的成膜過(guò)程、一個(gè)表面處理過(guò)程和2時(shí)，可以任意設(shè)定1個(gè)周期的成膜過(guò)程、一個(gè)表面處理過(guò)程和2的各處理時(shí)間以及1個(gè)周期的重復(fù)次數(shù)。
另外，1個(gè)周期的成膜過(guò)程、一個(gè)表面處理過(guò)程和2之間的過(guò)渡時(shí)，可以任意調(diào)整反應(yīng)容器2內(nèi)的壓力。
而且，1個(gè)周期的成膜過(guò)程后的一個(gè)表面處理過(guò)程和另一個(gè)表面處理過(guò)程可以交替重復(fù)多次。
產(chǎn)業(yè)上的利用可能性本發(fā)明的單位層后處理催化化學(xué)蒸鍍裝置及單位層后處理成膜方法中，能夠以單分子層為單位進(jìn)行層疊，有利于形成膜厚面內(nèi)平均、臺(tái)階覆蓋率及膜質(zhì)良好的薄膜。
權(quán)利要求
1.一種單位層后處理催化化學(xué)蒸鍍裝置，在能夠抽真空的反應(yīng)容器內(nèi)，利用經(jīng)電阻加熱的發(fā)熱催化劑的催化作用在基板上形成薄膜，其特征在于具有能夠?qū)⒑斜∧こ煞值臍怏w和氫氣的流量以脈沖狀導(dǎo)入到上述反應(yīng)容器內(nèi)的氣體供給系統(tǒng)和能夠抽真空并且能夠控制壓力的排氣系統(tǒng)；上述以脈沖狀導(dǎo)入的含有薄膜成分的氣體和氫氣與上述發(fā)熱催化劑接觸并分解，在上述基板上形成各單位層的薄膜，對(duì)該各單位層的薄膜進(jìn)行表面處理，形成層疊薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單位層后處理催化化學(xué)蒸鍍裝置，其特征在于，上述表面處理是利用含有活化劑的去硅的含有薄膜成分的氣體進(jìn)行的表面處理，或者是利用含有活化劑的氫氣進(jìn)行的表面處理，或者是這二者。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單位層后處理催化化學(xué)蒸鍍裝置，其特征在于，向上述發(fā)熱催化劑照射氫氣，再生催化能。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單位層后處理催化化學(xué)蒸鍍裝置，其特征在于，上述表面處理是除去剩余薄膜成分的處理或直接添加薄膜成分的處理，或者是這二者。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單位層后處理催化化學(xué)蒸鍍裝置，其特征在于，使用氮?dú)饣蛘呦∮袣怏w來(lái)代替上述氫氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單位層后處理催化化學(xué)蒸鍍裝置，其特征在于，上述含有薄膜成分的氣體是硅的氫化物或硅的鹵化物，或者是氮或氮的氫化物，或者是這二者。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單位層后處理催化化學(xué)蒸鍍裝置，其特征在于，上述表面處理中含有活化劑的含有薄膜成分的氣體是氮或氮的氫化物，或者是這二者。
8.一種單位層后處理成膜方法，是在能夠抽真空的反應(yīng)容器內(nèi)利用經(jīng)電阻加熱的發(fā)熱催化劑的催化作用在基板上形成薄膜的催化化學(xué)蒸鍍法，其特征在于，包括活化過(guò)程，將含有薄膜成分的氣體和氫氣的流量以脈沖狀導(dǎo)入后，使之與上述發(fā)熱催化劑接觸，產(chǎn)生活化劑；成膜過(guò)程，在基板上形成各單位層的薄膜；以及表面處理過(guò)程，不分先后地進(jìn)行利用含有活化劑的氫氣對(duì)各單位層的薄膜進(jìn)行表面處理的一個(gè)表面處理過(guò)程和利用含有活化劑的含有薄膜成分的氣體對(duì)各單位層的薄膜進(jìn)行表面處理的另一個(gè)表面處理過(guò)程，并且將成膜后進(jìn)行表面處理形成單位層薄膜的一系列過(guò)程作為1個(gè)周期，重復(fù)多個(gè)周期，形成層疊的薄膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的單位層后處理成膜方法，其特征在于，在1個(gè)周期中，重復(fù)多次上述一個(gè)表面處理過(guò)程或者另一個(gè)表面處理過(guò)程。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的單位層后處理成膜方法，其特征在于，上述一個(gè)表面處理過(guò)程或另一個(gè)表面處理過(guò)程或者這二者與在基板上形成各單位層的薄膜的成膜過(guò)程是連續(xù)進(jìn)行的。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的單位層后處理成膜方法，其特征在于，在上述成膜過(guò)程中、在上述一個(gè)表面處理過(guò)程或另一個(gè)表面處理過(guò)程后，將殘留的氣體抽真空。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的單位層后處理成膜方法，其特征在于，上述一個(gè)表面處理過(guò)程是除去剩余薄膜成分的過(guò)程；上述另一個(gè)表面處理過(guò)程是添加薄膜成分的過(guò)程。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的單位層后處理成膜方法，其特征在于，上述1個(gè)周期的最終過(guò)程是利用含有活化劑的去硅的含有薄膜成分的氣體進(jìn)行表面處理的過(guò)程。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的單位層后處理成膜方法，其特征在于，使用氮?dú)饣蛘呦∮袣怏w來(lái)代替上述氫氣。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的單位層后處理成膜方法，其特征在于，上述含有薄膜成分的氣體是硅的氫化物或硅的鹵化物，或者是氮或氮的氫化物，或者是這二者。
16.根據(jù)權(quán)利要求8所述的單位層后處理成膜方法，其特征在于，上述表面處理中含有活化劑的含有薄膜成分的氣體是氮或氮的氫化物，或者是這二者。
17.根據(jù)權(quán)利要求8所述的單位層后處理成膜方法，其特征在于，上述含有薄膜成分的氣體是硅烷氣體和氨氣，上述成膜過(guò)程在基板上按每一單位層形成氮化硅膜，上述另一個(gè)表面處理過(guò)程是利用含有活化劑的氨氣對(duì)各單位層的氮化硅膜進(jìn)行表面處理的過(guò)程。
18.根據(jù)權(quán)利要求15～17中任一項(xiàng)所述的單位層后處理成膜方法，其特征在于，上述1個(gè)周期的最終過(guò)程是利用含有活化劑的作為含有薄膜成分的氣體的氨氣進(jìn)行表面處理的過(guò)程。
全文摘要
提供一種單位層后處理催化劑蒸鍍裝置及單位層后處理成膜方法，提高氮化硅膜等的面內(nèi)均勻性、臺(tái)階覆蓋率和膜的質(zhì)量，并且在各單位層成膜后，進(jìn)行表面處理，形成薄膜。將成膜過(guò)程(將含有硅烷氣體和氨氣的混合氣體作為原料氣體，以矩形脈沖狀導(dǎo)入至反應(yīng)容器(2)，使原料氣體與催化劑(8)接觸后熱分解，在基板(5)上形成氮化硅膜)、一個(gè)表面處理過(guò)程(使氨氣與催化劑8接觸后，暴露在基板(5)上的氮化硅膜表面)、另一個(gè)表面處理過(guò)程(使氫氣與催化劑(8)接觸后，暴露在基板(5)上的氮化硅膜表面)作為1個(gè)周期，重復(fù)這1個(gè)周期的過(guò)程，對(duì)各單位層進(jìn)行后處理，層疊薄膜。
文檔編號(hào)C23C16/42GK1938834SQ20058000970
公開(kāi)日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2005年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月26日
發(fā)明者北添牧子, 伊藤博巳, 淺利伸, 齋藤一也 申請(qǐng)人:株式會(huì)社愛(ài)發(fā)科