專利名稱：半導(dǎo)體器件的制造方法以及襯底處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制造方法以及襯底處理裝置。
背景技術(shù)：
為了制造半導(dǎo)體器件，進(jìn)行利用CVD( Chemical Vapor Deposition: 化學(xué)氣相沉積)法或ALD ( Atomic Layer Deposition:原子層沉積) 法在低溫下在半導(dǎo)體襯底上形成電介質(zhì)膜、金屬氧化膜等薄膜。
然而，在低溫(600。C以下)形成的薄膜中，出現(xiàn)蝕刻速度的增 大(檢驗(yàn)?zāi)べ|(zhì)時，對所生成的膜進(jìn)行蝕刻來評價，若是不致密的膜， 則蝕刻速度變大)、實(shí)施高溫處理時的膜收縮等問題。因此，希望有 制造高質(zhì)量膜的方法以及裝置。
因此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種即使在低溫下形成薄膜時
也能形成高質(zhì)量的薄膜的半導(dǎo)體器件的制造方法以及襯底處理裝置。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的 一個方式，提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法， 包括
第1步驟，對收容于處理室內(nèi)的村底供給第l反應(yīng)物質(zhì)，使存在 于上述村底表面上的作為反應(yīng)點(diǎn)的配位基、與該第l反應(yīng)物質(zhì)的配位 基發(fā)生配位基交換反應(yīng)；
第2步驟，從上述處理室除去剩余的上述第1反應(yīng)物質(zhì)；第3步驟，對上述襯底供給第2反應(yīng)物質(zhì)，使由上述第1步驟交
換后的配位基對反應(yīng)點(diǎn)發(fā)生配位基交換反應(yīng)；
第4步驟，從上述處理室除去剩余的上述第2反應(yīng)物質(zhì)；以及 第5步驟，對上述襯底供給由等離子激勵了的第3反應(yīng)物質(zhì)，使
在上述第3步驟中未對反應(yīng)點(diǎn)進(jìn)行交換反應(yīng)的配位基對反應(yīng)點(diǎn)發(fā)生配
位基交換反應(yīng)，
反復(fù)進(jìn)行上述第1~第5步驟預(yù)定次數(shù)，直到在上述襯底表面形 成所希望厚度的膜。
根據(jù)本發(fā)明的另 一方式，提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，
包括薄膜形成步驟和等離子處理步驟，反復(fù)進(jìn)行上述薄膜形成步 驟和上述等離子處理步驟預(yù)定次數(shù)，直到形成所希望厚度的薄膜，
其中，上述薄膜形成步驟包括
向收容有襯底的處理室內(nèi)供給第1反應(yīng)物質(zhì)，使上述第1物質(zhì)吸
附于上述襯底的表面的步驟；
從上述處理室除去剩余的上述第l反應(yīng)物質(zhì)的步驟； 向上述處理室內(nèi)供給第2反應(yīng)物質(zhì)，使其與吸附于上述襯底的表
面的上述第l反應(yīng)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，形成至少l個原子層的薄膜的步驟；
以及
從上述處理室除去剩余的上述第2反應(yīng)物質(zhì)的步驟，
上述等離子處理步驟，在上述薄膜形成步驟后，為了改善上述薄 膜的膜質(zhì)而向上述處理室內(nèi)供給由等離子激勵了的氣體。
根據(jù)本發(fā)明的另一方式，提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，
包括薄膜形成步驟和等離子處理步驟，反復(fù)進(jìn)行上述薄膜形成步 驟和上述等離子處理步驟預(yù)定次數(shù)，直到形成所希望厚度的薄膜，
其中，上述薄膜形成步驟反復(fù)進(jìn)行以下步驟預(yù)定次數(shù)，在上述村 底上形成數(shù)原子層的薄膜，即
向收容有襯底的處理室內(nèi)供給第l反應(yīng)物質(zhì)，使上述第l物質(zhì)吸 附于上述襯底的表面的步驟；
從上述處理室除去剩余的上述第l反應(yīng)物質(zhì)的步驟；向上述處理室內(nèi)供給第2反應(yīng)物質(zhì)，使其與吸附于上述村底的表
面的上述第l反應(yīng)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，形成至少l個原子層的薄膜的步驟；
從上述處理室除去剩余的上述第2反應(yīng)物質(zhì)的步驟，
上述等離子處理步驟，在上述薄膜形成步驟后，為了改善上述薄 膜的膜質(zhì)而向上述處理室內(nèi)供給含有氧原子的氣體。
根據(jù)本發(fā)明的另 一方式，提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，
包括氧化膜形成步驟和等離子氮化處理步驟，
其中，上述薄膜形成步驟反復(fù)進(jìn)行以下步驟預(yù)定次數(shù)，在硅膜上 形成所希望膜厚的氧化膜，即，
對收容了表面露出了上述硅膜的襯底的處理室內(nèi)供給第1反應(yīng)物 質(zhì)，使上述第1反應(yīng)物質(zhì)吸附于上述硅膜的表面的步驟；
從上述處理室除去剩余的上述第l反應(yīng)物質(zhì)的步驟；
向上述處理室內(nèi)供給第2反應(yīng)物質(zhì)，使其與吸附于上述硅膜上的 上述第l反應(yīng)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，形成至少l個原子層的薄膜的步驟；
從上述處理室除去剩余的第2反應(yīng)物質(zhì)的步驟，
上述等離子處理步驟，在上述薄膜形成步驟后，為了將上述氧化 膜的表面氮化而使用含有氮原子的氣體。
根據(jù)本發(fā)明的另一方式，提供一種襯底處理裝置，
具有
收容襯底的處理室；
向上述處理室內(nèi)供給第l反應(yīng)物質(zhì)的第l供給單元； 向上述處理室內(nèi)供給第2反應(yīng)物質(zhì)的第2供給單元； 向上述處理室內(nèi)供給第3反應(yīng)物質(zhì)的第3供給單元； 對上述處理室內(nèi)進(jìn)行排氣的排出單元； 由等離子激勵上述第3反應(yīng)物質(zhì)的激勵單元；以及 控制上述第1~第3供給單元、上述排出單元以及上述激勵單元 的控制單元，
通過上述控制單元對上述第1~第3供給單元、上述排出單元以 及上述激勵單元的控制，反復(fù)進(jìn)行以下步驟預(yù)定次數(shù)，直到在上述襯底的表面形成所希望厚度的膜，即，
第1步驟，對收容于處理室內(nèi)的上述襯底供給第l反應(yīng)物質(zhì)，使 存在于上述襯底的表面的作為反應(yīng)點(diǎn)的配位基、與上述第l反應(yīng)物質(zhì)
的配位基發(fā)生配位基交換反應(yīng)；
第2步驟，從上述處理室除去剩余的上述第1反應(yīng)物質(zhì)；
第3步驟，對上述襯底供給第2反應(yīng)物質(zhì)，使由上述第1步驟交
換后的配位基對反應(yīng)點(diǎn)發(fā)生配位基交換反應(yīng)；
第4步驟，從上述處理室除去剩余的上述第2反應(yīng)物質(zhì)； 第5步驟，對上述村底供給由等離子激勵的第3反應(yīng)物質(zhì)，使在
上述第3步驟中未對反應(yīng)點(diǎn)進(jìn)行交換發(fā)應(yīng)的配位基對反應(yīng)點(diǎn)發(fā)生配位
基交換反應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方式，提供一種襯底處理裝置， 具有
收容襯底的處理室；
向上述處理室內(nèi)供給第l反應(yīng)物質(zhì)的第l供給單元； 向上述處理室內(nèi)供給第2反應(yīng)物質(zhì)的第2供給單元； 向上述處理室內(nèi)供給第3反應(yīng)物質(zhì)的第3供給單元； 對上述處理室內(nèi)進(jìn)行排氣的排出單元； 由等離子激勵上述第3反應(yīng)物質(zhì)的激勵單元；以及 控制上述第1~第3供給單元、上述排出單元以及上述激勵單元 的控制單元，
通過上述控制單元對上述第1~第3供給單元、上述排出單元以 及上述激勵單元的控制，反復(fù)進(jìn)行薄膜形成步驟和等離子處理步驟預(yù) 定次數(shù)，直到在上述襯底的表面形成所希望厚度的薄膜，
其中，上述薄膜形成步驟包括
向收容有襯底的處理室內(nèi)供給第l反應(yīng)物質(zhì)，使上述第1物質(zhì)吸 附于上述襯底的表面的步驟；
從上述處理室除去剩余的上述第l反應(yīng)物質(zhì)的步驟； 向上述處理室內(nèi)供給第2反應(yīng)物質(zhì)，使其與吸附于上述襯底的表面的上述第l反應(yīng)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，形成至少l個原子層的薄膜的步驟； 以及
從上述處理室除去剩余的上述第2反應(yīng)物質(zhì)的步驟， 上述等離子處理步驟，在上述薄膜形成步驟后，為了改善上述薄 膜的膜質(zhì)而向上述處理室內(nèi)供給由等離子激勵了的第3反應(yīng)物質(zhì)。 根據(jù)本發(fā)明的另一方式，提供一種襯底處理裝置， 具有
收容村底的處理室；
向上述處理室內(nèi)供給第l反應(yīng)物質(zhì)的第l供給單元； 向上述處理室內(nèi)供給第2反應(yīng)物質(zhì)的第2供給單元； 排出上述處理室內(nèi)的氣氛的排出單元； 向上述處理室內(nèi)供給含有氧原子的氣體的第3供給單元； 將上述含有氧原子的氣體等離子化的等離子化單元；以及 控制上述第1~第3供給單元、上述排出單元以及上述等離子化
單元的控制單元，
通過上述控制單元對上述第1~第3供給單元、上述排出單元以
及上述等離子化單元的控制，反復(fù)進(jìn)行薄膜形成步驟和等離子處理步
驟預(yù)定次數(shù)，直到形成所希望厚度的薄膜， 該薄膜形成步驟包括
向上述處理室內(nèi)供給第l反應(yīng)物質(zhì)，使上述第l物質(zhì)吸附于上述
襯底的表面的步驟；
從上述處理室除去剩余的上述第l反應(yīng)物質(zhì)的步驟； 向上述處理室內(nèi)供給第2反應(yīng)物質(zhì)，使其與吸附于上述襯底的表
面的上述第1反應(yīng)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，形成1個原子層的薄膜的步驟；以
及
從上述處理室除去剩余的上述第2反應(yīng)物質(zhì)的步驟， 上述等離子處理步驟，在上述薄膜形成步驟后，為了改善上述薄 膜的膜質(zhì)而向上述處理室內(nèi)供給含有氧原子的氣體。
根據(jù)本發(fā)明的另 一方式，提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括薄膜形成步驟和等離子處理步驟，并反復(fù)進(jìn)行預(yù)定次數(shù)的上 述薄膜形成步驟和上述等離子處理步驟，直到形成所希望厚度的膜， 其中，上述薄膜形成步驟包括
向收容有村底的處理室內(nèi)供給第l反應(yīng)物質(zhì)，并使上述第l反應(yīng)
物質(zhì)吸附于上述襯底的表面的步驟；
從上述處理室除去剩余的上述第l反應(yīng)物質(zhì)的步驟； 向上述處理室內(nèi)供給第2反應(yīng)物質(zhì)并使其與吸附于上述襯底的表
面的上述第1反應(yīng)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)來形成至少1個原子層的薄膜的步
驟；以及
從上述處理室除去剩余的上述第2反應(yīng)物質(zhì)的步驟， 上述等離子處理步驟，在上述薄膜形成步驟后，向上述處理室內(nèi) 供給被等離子激勵了的氫氣。
根據(jù)本發(fā)明的另一方式，提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法， 包括
第1步驟，向收容有村底的處理室內(nèi)供給第l反應(yīng)物質(zhì)，使上述
第1反應(yīng)物質(zhì)吸附于上述襯底的表面；
第2步驟，從上述處理室除去剩余的上述第1反應(yīng)物質(zhì)；
第3步驟，向上述處理室內(nèi)供給NH3并使其與吸附于上述襯底的
表面的上述第1反應(yīng)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)來形成至少1個原子層的薄膜；以
及
第4步驟，向上述處理室內(nèi)供給被等離子激勵了的氫氣， 反復(fù)進(jìn)行預(yù)定次數(shù)的上述第1~第4步驟，直到在上述襯底表面 形成所希望厚度的膜。
圖1是用于說明本發(fā)明的實(shí)施例1的襯底處理裝置的立式襯底處 理爐的示意縱剖視圖。
圖2是用于說明本發(fā)明的實(shí)施例1的襯底處理裝置的立式襯底處 理爐的示意橫剖視圖。圖3是用于說明本發(fā)明的實(shí)施例1的ALD順序的圖。 圖4是用于說明比較用的ALD順序的圖。
圖5是用于說明在本發(fā)明的實(shí)施例1中對AIO膜實(shí)施02等離子 處理的效果的圖。
圖6是用于說明在本發(fā)明的實(shí)施例2中應(yīng)用等離子氮化處理的電 容器結(jié)構(gòu)的示意縱剖視圖。
圖7是用于說明本發(fā)明的實(shí)施例2中的等離子氮化處理效果的圖。
圖8是用于說明應(yīng)用了本發(fā)明的實(shí)施例3的柵極間隔物的示意縱
剖視圖。
圖9是用于說明應(yīng)用了本發(fā)明的實(shí)施例3的STI ( Shallow Trench Isolation:淺溝隔離)的內(nèi)村的示意縱剖一見圖。
圖10是用于說明本發(fā)明的實(shí)施例3中的等離子氮化處理和熱氮 化的氮分布的圖。
圖11是示出NH3轟擊時間和膜應(yīng)力的關(guān)系的圖。
圖12是示出NH3轟擊時間和膜中CI濃度、H濃度的關(guān)系的圖。
圖13是用于說明以往的ALD成膜方法的順序與實(shí)施例4的使用 了 H2等離子的ALD成膜方法的順序的圖。
圖14是用于說明實(shí)施例4的使用了 Hb等離子的ALD成膜時的 膜中Cl濃度和膜應(yīng)力的圖。
圖15是用于說明實(shí)施例4的使用了 H2等離子的ALD成膜方法 的順序的圖。
圖16是示出由ALD法以及LPCVD法成膜的膜中的Na濃度的圖。 圖17是示出在NH3等離子轟擊時，以Na +狀態(tài)存在的Na進(jìn)入膜 中的模型的圖。
圖18是示出在N2等離子轟擊時，從膜除去以Na+狀態(tài)存在的Na 的模型的圖。
圖19是示出等離子轟擊時間和膜中的Na濃度的關(guān)系的圖。
圖20是示出等離子激勵的高頻(RF )功率和Na濃度的關(guān)系的圖。圖21是示出由ALD法成膜的膜中的采用SIMS的Na濃度分布 的測量結(jié)果的圖。
圖22是示出由LPCVD法成膜的膜中的采用SIMS的Na濃度分 布的測量結(jié)果的圖。
圖23是用于說明N2電離氣體的供給方法的圖。
圖24是示出N2電離氣體的供給方法和膜中的Na濃度的關(guān)系的圖。
圖25是示出對有意地進(jìn)行了 Na污染的晶片轟擊NH3等離子時、
和轟擊N2等離子時的膜中的Na濃度的圖。
圖26是用于說明實(shí)施例6的第1步驟的流程圖。 圖27是用于說明實(shí)施例6的第2步驟的流程圖。 圖28是示出實(shí)施例6的第2步驟中的等離子轟擊時的壓力約為
0.3 0.4Torr時的異物^t的圖。
圖29是示出實(shí)施例6的第2步驟中的等離子轟擊時的壓力約為
0.5Torr以上時的異物數(shù)的圖。
圖30是用于說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的襯底處理裝置的示意立體圖。
圖31是用于說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的襯底處理裝置的示意縱
剖視圖。
具體實(shí)施例方式
下面，說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，為了在低溫下形成高質(zhì)量的膜，在同 一處理室內(nèi)連續(xù)進(jìn)行成膜和等離子處理。
如此，對于ALD處理也能容易地應(yīng)對。ALD法是通過反復(fù)進(jìn)行 多次如下步驟而在村底上沉積薄膜的方法，即，向收容有襯底的處理 室內(nèi)供給第l反應(yīng)物質(zhì)，使第1反應(yīng)物質(zhì)吸附到襯底表面的步驟；從 處理室除去剩余的第l反應(yīng)物質(zhì)的步驟；對處理室內(nèi)供給第2反應(yīng)物 質(zhì)，使其與吸附在襯底表面的第l反應(yīng)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，形成至少l個原子層的薄膜的步驟；以及從處理室除去剩余的第2反應(yīng)物質(zhì)的步驟， 但在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，在被成膜表面，第l反應(yīng)物質(zhì)與第2反 應(yīng)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，在1個原子層1個原子層地進(jìn)行了薄膜形成后進(jìn)行 等離子處理來改善膜質(zhì)，或在形成了幾個原子層后，進(jìn)行等離子處理 來改善膜質(zhì)。由等離子來改善膜質(zhì)，由于能夠在低溫下實(shí)施該處理， 因此能夠不產(chǎn)生高溫處理時的擴(kuò)散層擴(kuò)大等問題。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，作為等離子處理，使用02、 N20、 NO、 N02、 H20等氧或氧的氮化物的等離子。或者，使用N2、 NH3等氮或 氮的氫化物的等離子、Ar、 H2的等離子。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，不僅包括在每次由ALD法形成1層 或多層的薄膜時進(jìn)行等離子處理的例子，還包括在由ALD法形成了 預(yù)定厚度的薄膜后、或者在由ALD法形成預(yù)定厚度的薄膜前，進(jìn)行 等離子處理的例子。
在ALD法中，例如，考慮通過交替供給TMA ( A1(CH3)3、三曱 基鋁)和03 (臭氧)來形成A1203 (氧化鋁)膜的情況，當(dāng)TMA吸 附在基底時，在TMA的Al的2個鍵結(jié)合了曱基(CH3基)的狀態(tài) 下，與剩下的一個鍵結(jié)合的曱基通過與作為襯底表面的反應(yīng)點(diǎn)起作用 的配位基、即OH基發(fā)生配位基交換反應(yīng)而脫離，與基底結(jié)合。并且， 當(dāng)在該狀態(tài)下供給03時，作為配位基的2個甲基與作為配位基除去 劑起作用的03發(fā)生配位基交換反應(yīng)(詳細(xì)地說是配位基除去反應(yīng))， 成為H20以及C02而脫離，并且成為在TMA的Al的2個4建結(jié)合了 作為反應(yīng)點(diǎn)起作用的OH基的狀態(tài)。其后，當(dāng)供給TMA時，通過配 位基交換反應(yīng)而結(jié)合了 2個OH基(作為反應(yīng)點(diǎn)的配位基)的H與 TMA的甲基(配位基)，成為甲烷而脫離，并且在脫離了H的2個 O基結(jié)合了脫離了曱基后的Al的鍵。如此進(jìn)行成膜而形成了 A1203。 然而，當(dāng)由于一些理由而產(chǎn)生不完全的氧化反應(yīng)(配位基除去反應(yīng)) 時，例如，即使供給03, 2個甲基中僅1個曱基與03發(fā)生反應(yīng)，成 為H20以及C02而脫離，成為在TMA的Al的1個4建上結(jié)合了 OH 基(配位基交換反應(yīng))、而剩下1個曱基保持不變的狀態(tài)。在這樣的狀態(tài)下，當(dāng)供給TMA時，未發(fā)生與OH基的配位基交換反應(yīng)的曱基 由分子量較大的原料、即TMA覆蓋，下一步驟的03不會到達(dá)上述曱 基。在該狀態(tài)下繼續(xù)ALD生成時，出現(xiàn)上述甲基在膜中的殘留，視 情況不同而在該部分出現(xiàn)空位。
但是，若轟擊比03氧化性能高的02等離子，則02等離子能夠進(jìn) 入到上述甲基，其結(jié)果，上述曱基從膜中脫離而置換為OH基，與周 圍正常地發(fā)生反應(yīng)的部位相比，多少(l層左右)有些沉積延遲(表 面粗糙)，但在其后的處理步驟中，由上述OH基進(jìn)行反應(yīng)，使膜質(zhì) 變得良好。上述現(xiàn)象是反復(fù)進(jìn)行交替供給TMA和03至少2次(2個 循環(huán))以上、至少形成了第2層膜以后的現(xiàn)象?？梢哉J(rèn)為，若對每1 層(氣體供給的每1個循環(huán))進(jìn)行等離子處理，則殘留的甲基也由于 02等離子而大部分置換為OH基， 一邊隨時對每1層修復(fù)不完全的氧 化反應(yīng)一邊進(jìn)行沉積，所以C成分幾乎不會殘留在膜中。
另一方面，在由CVD法進(jìn)行成膜時，由于在氣相中TMA與03 發(fā)生反應(yīng)所生成的AlxOy落到襯底上而沉積的現(xiàn)象，所以，除了 A1203 之外，即使含有C的中間生成體(ex、 CO、 C02、 CH3、分子量大的 生成體)的雜質(zhì)進(jìn)入膜中，也在襯底上進(jìn)行膜的沉積。其結(jié)果，會以 ALD的IO倍量級混入雜質(zhì)。因此，即使在生成了 1 10)^m左右的薄 的膜后進(jìn)行等離子處理，也成為上述雜質(zhì)從膜脫出的形態(tài)，并且，由 于其雜質(zhì)的量較多，所以膜會存在較多的空位部。此外，有時該雜質(zhì) 也不從膜中脫出，C成分進(jìn)入膜中。其結(jié)果，即使用CVD法生成了 1~ 10pm左右的薄的膜后進(jìn)行等離子處理，依然是膜質(zhì)較差，在膜質(zhì)提 高上存在極限。
出于上述理由，可以i^為，與用CVD法生成了 1 10nm左右的 薄的膜后進(jìn)行等離子處理的情況相比，組合ALD法的薄膜形成和等 離子處理的方法明顯能形成高質(zhì)量的膜。
下面參照附圖，更詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施例。
實(shí)施例1
圖1是用于說明本實(shí)施例的襯底處理裝置的立式襯底處理爐的示意縱剖視圖，圖2是用于說明本實(shí)施例的村底處理裝置的立式襯底處 理爐的示意橫剖視圖。
在作為加熱單元的加熱器207的內(nèi)側(cè)，作為對襯底、即晶片200 進(jìn)行處理的反應(yīng)容器設(shè)有反應(yīng)管203,該反應(yīng)管203的下端卡合有例 如由不銹鋼等制成的歧管209，并且其下端開口由作為蓋體的密封蓋 219通過作為氣密部件的O形密封圏220而氣密地閉塞。至少由該加 熱器207、反應(yīng)管203、歧管209以及密封蓋219形成處理爐202。由 反應(yīng)管203、歧管209、密封蓋219以及后述的形成于反應(yīng)管203內(nèi) 的緩沖室237形成處理室201。該歧管209固定于保持單元(以下為 加熱器基座251 )。
反應(yīng)管203的下端部以及歧管209的上部開口端部分別設(shè)有環(huán)狀 的凸緣，在這些凸緣之間配置有氣密部件(以下為O形密封圈220)， 二者之間被氣密地密封。
在密封蓋219上隔著石英蓋218立設(shè)有作為襯底保持單元的舟 217，石英蓋218成為保持舟217的保持體。舟217插入到處理爐202 中。在舟217上以水平姿勢沿管軸方向呈多層地裝填有要進(jìn)行批處理 的多個晶片200。加熱器207將被插入到處理爐202的晶片200加熱 到預(yù)定溫度。
在處理室201設(shè)有作為供給氣體的供給管的3根氣體供給管 232a、 232b、 232e。氣體供給管232b以及232e在處理室201外匯流， 成為氣體供給管232g。氣體供給管232a以及232g貫通歧管209下部 地設(shè)置。氣體供給管232g在處理室201內(nèi)與l根多孔噴嘴233連通。
反應(yīng)氣體(TMA)從氣體供給管232b通過作為流量控制單元的 質(zhì)量流量控制器241b、作為開閉閥的閥252、 TMA容器260、以及作 為開閉閥的閥250,并通過后述的氣體供給部249 ^皮供給到處理室 201。在從TMA容器260到歧管209的氣體供給管232b上設(shè)有加熱 器300,將氣體供給管232b保持為50~60°C。
反應(yīng)氣體(03)從氣體供給管232a通過作為流量控制單元的質(zhì) 量流量控制器241a以及作為開閉閥的閥243a,并通過氣體供給管232g、多孔噴嘴233以及后述的形成于反應(yīng)管203內(nèi)的緩沖室237被 供給到處理室201。
氧等離子從氣體供給管232e通過作為流量控制單元的質(zhì)量流量 控制器241e以及作為開閉閥的閥255，并通過氣體供給管232g、多 孔噴嘴233以及后述的形成于反應(yīng)管203內(nèi)的緩沖室237被供給到處 理室201。
在氣體供給管232b，惰性氣體的管線232c通過開閉閥253與閥 250的下游側(cè)連接。在氣體供給管232a，惰性氣體的管線232d通過 開閉閥254與閥243a的下游側(cè)連接。
從反應(yīng)管203的下部到上部沿晶片200的裝填方向配設(shè)有噴嘴 233。在噴嘴233上設(shè)有多個作為供給氣體的供給孔的氣體供給孔 248b。
在反應(yīng)管203的內(nèi)壁與晶片200之間的圓弧狀的空間中，在從反 應(yīng)管203的下部到上部的內(nèi)壁沿晶片200的裝填方向設(shè)有作為氣體分 散空間的緩沖室237。在緩沖室237的與晶片200相鄰的內(nèi)側(cè)的壁的 端部附近設(shè)有作為供給氣體的供給孔的氣體供給孔248a。該氣體供給 孔248a朝向反應(yīng)管203的中心開口 。該氣體供給孔248a沿晶片200 的裝填方向從下部到上部在預(yù)定的長度范圍內(nèi)分別具有相同的開口 面積，還以相同的開口節(jié)距設(shè)置。
并且，在緩沖室237的與設(shè)有氣體供給孔248a的端部相反一側(cè)的 端部附近仍然是從反應(yīng)管203的下部到上部沿晶片200的裝填方向設(shè) 有噴嘴233。在噴嘴233上設(shè)有多個作為供給氣體的供給孔的氣體供 給孔248b。
使從氣體供給孔248b噴出的氣體向緩沖室237噴出而暫時導(dǎo)入 到緩沖室237，能夠使氣體的流速差均勻化。
即，在緩沖室237中，從各氣體供給孔248b噴出的氣體在緩沖 室237緩和了各氣體的粒子速度后，從氣體供給孔248a噴出到處理 室201。在此期間，從各氣體供給孔248b噴出的氣體能夠在從各氣體 供給孔248a噴出時成為具有均勻流量和流速的氣體。在緩沖室237,具有細(xì)長結(jié)構(gòu)的棒狀電極269以及棒狀電極270 從上部到下部被保護(hù)電極的保護(hù)管、即電極保護(hù)管275保護(hù)地設(shè)置， 該棒狀電極269或棒狀電極270中的任一 電極通過匹配器272與高頻 電源273連接，另一電極與作為基準(zhǔn)電位的地線連接。其結(jié)果，在棒 狀電極269以及棒狀電極270之間的等離子生成區(qū)域224生成等離子。
該電極保護(hù)管275具有能夠以將棒狀電極269以及棒狀電極270 分別與緩沖室237的氣氛隔離的狀態(tài)插入到緩沖室237的結(jié)構(gòu)。在此， 當(dāng)電極保護(hù)管275的內(nèi)部是與外界氣體(大氣)相同的氣氛時，分別 插入到電極保護(hù)管275的棒狀電極269以及棒狀電極270會因加熱器 207的加熱而氧化。因此，電極保護(hù)管275的內(nèi)部設(shè)有惰性氣體凈化 機(jī)構(gòu)，用于填充氮等惰性氣體或凈化，將氧濃度抑制得足夠低，以防 止棒狀電極269以及棒狀電極270氧化。
在從氣體供給孔248a的位置繞反應(yīng)管203的內(nèi)周120。左右的內(nèi) 壁上設(shè)有氣體供給部249。該氣體供給部249是在ALD法的成膜中將 多種氣體一種一種地交替供給到晶片200時與緩沖室237分擔(dān)氣體供 給種類的供給部。
該氣體供給部249也與緩沖室237同樣，在與晶片相鄰的位置以 相同節(jié)距具有供給氣體的供給孔、即氣體供給孔248c,在下部連接著 氣體供給管232b。
處理室201借助作為將氣體排氣的排氣管的氣體排氣管231通過 閥243d與作為排氣單元的真空泵246連接，以進(jìn)行真空排氣。該閥 243d是能夠通過對閥進(jìn)行開閉來進(jìn)行處理爐202的真空排氣或停止 真空排氣、并能通過調(diào)節(jié)閥開度來進(jìn)行壓力調(diào)整的開閉閥。
在反應(yīng)管203內(nèi)的中央部設(shè)有呈多層地以相同間隔沿鉛直方向載 置多張晶片200的舟217，該舟皿217能夠通過省略圖示的舟皿升降 機(jī)構(gòu)出入反應(yīng)管203。此外，為了處理的均勻性，設(shè)有用于旋轉(zhuǎn)舟皿 217的旋轉(zhuǎn)單元、即舟皿旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)267,通過旋轉(zhuǎn)舟亞旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)267 來旋轉(zhuǎn)石英蓋218所保持的舟皿217。
作為控制單元的控制器321與質(zhì)量流量控制器241a、 241b、 241e、閥243a、 243d、 250、 252、 253、 254、 255、加熱器207、真空泵246、 舟皿旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)267、省略圖示的舟皿升降機(jī)構(gòu)連接，進(jìn)行質(zhì)量流量控 制器241a、 241b、 241e的流量調(diào)整、閥243a、 250、 252、 253、 254、 255的開閉動作、閥243d的開閉動作以及壓力調(diào)整動作、加熱器207 的溫度調(diào)節(jié)、真空泵246的啟動或停止、舟皿旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)267的旋轉(zhuǎn)速 度調(diào)節(jié)、舟皿升降機(jī)構(gòu)的升降動作控制等的控制。
接著，作為ALD法的成膜例子，說明使用TMA、 03氣體以及 02等離子形成"203膜的情況。圖3是用于說明本實(shí)施例的ALD順 序的圖，圖4是用于說明比較用的ALD順序的圖。
首先，將要成膜的半導(dǎo)體硅晶片200裝入舟皿217中，搬入到處 理爐202。 ii入后，依次實(shí)施下面5個步驟。
在步驟1中，通入TMA氣體。TMA在常溫下是液體，要供給到 處理爐202的話，有進(jìn)行加熱使其氣化后進(jìn)行供給的方法，或使被稱 為載體氣體的氮或稀有氣體等惰性氣體通過TMA容器260中而將氣 化的部分TMA氣體與該載體氣體一起供給到處理爐的方法等，但作 為例子，用后者的情況進(jìn)行說明。首先， 一起打開設(shè)于載體氣體供給 管232b上的閥252、設(shè)于TMA容器260和處理爐202之間的閥250、 以及設(shè)于氣體排氣管231上的閥243d,由質(zhì)量流量控制器241b進(jìn)行
中，作為TMA與載體氣體的混合氣體從氣體供給部249的氣體供給 孔248c供給到處理室201，同時從氣體排氣管231排氣。通入TMA 氣體時，適當(dāng)調(diào)整閥243d,使處理室201內(nèi)壓力維持在10~ 900Pa 范圍的預(yù)定壓力。用質(zhì)量流量控制器241a控制的載體氣體的供給流 量為10000sccm以下。將用于供給TMA的時間設(shè)定為1~4秒。為了 其后進(jìn)一步吸附，也可以將在上升的壓力氣氛中暴露的時間設(shè)定為 0 ~ 4秒。此時的加熱器207的溫度設(shè)定成使晶片的溫度為50 ~ 450。C 。 同時，能夠防止在打開開閉閥254使惰性氣體從與氣體供給管 232a的中途連接的惰性氣體的管線232d流出時TMA巻入到03側(cè)。此時，在處理室201內(nèi)通入的氣體僅是TMA和N2、 Ar等惰性氣 體，不存在03。因此，TMA不會發(fā)生氣相反應(yīng)，而是與晶片200上 的底膜發(fā)生表面反應(yīng)。
在步驟2中，關(guān)閉氣體供給管232b的閥250，停止供給TMA。 在打開氣體排氣管231的閥243d的狀態(tài)下通過真空泵246進(jìn)行排氣， 使得處理室201為20Pa以下，從處理室201排出殘留TMA。此時， 打開開閉閥253使作為惰性氣體的N2氣體從與氣體供給管232b的中 途連接的惰性氣體的管線232c流出，同時打開開閉閥254使作為惰
232d流出，使N2氣體流到處理室201內(nèi)。 [步驟3]
在步驟3中，通入03氣體。首先， 一起打開設(shè)于氣體供給管232a 上的閥243a、以及設(shè)于氣體排氣管231上的閥243d,由質(zhì)量流量控 制器241a進(jìn)行了流量調(diào)節(jié)后的03氣體從氣體供給管232a通過噴嘴 233，從緩沖室237的氣體供給孔248a供給到處理室201，同時從氣 體排氣管231進(jìn)行排氣。通入03氣體時，適當(dāng)調(diào)節(jié)閥243d,使處理 爐202內(nèi)壓力維持在10~ 100Pa范圍的預(yù)定壓力。用質(zhì)量流量控制器 241a控制的03的供給流量為1000~ 10000sccm范圍的預(yù)定流量。將 晶片200暴露在03中的時間為2~120秒。此時的晶片溫度與供給 TMA時相同，是250 45(TC。
同時，能夠防止在打開開閉閥253使惰性氣體從與氣體供給管 232b的中途連接的惰性氣體的管線232c流出時03氣體蔓延到TMA 側(cè)。
此時，流到處理爐202內(nèi)的氣體僅是03和N2、 Ar等惰性氣體， 不存在TMA。因此，03不會引起氣相反應(yīng)，在晶片200上吸附了 TMA 而形成的底膜與03發(fā)生表面反應(yīng)，在晶片200上形成八1203膜。
在步驟4中，關(guān)閉氣體供給管232a的閥243a,停止供給03氣體。并且，在打開氣體排氣管231的閥243d的狀態(tài)下由真空泵246進(jìn)行 排氣，使得處理室201為20Pa以下，從處理室201排出殘留03。此 時，打開開閉閥254使作為惰性氣體的N2氣體從與氣體供給管232a 的中途連接的惰性氣體的管線232d流出，同時打開開閉閥253使作
管線232c流出，使N2氣體流到處理室201內(nèi)。 [步驟5]
在步驟5中，關(guān)閉惰性氣體的管線232d的開閉閥254、以及惰性 氣體的管線232c的開閉閥253,停止供給N2氣體。打開設(shè)于氣體供 給管232e上的閥255,由質(zhì)量流量控制器241e進(jìn)行了流量調(diào)整后的 02氣體從氣體供給管232e通過噴嘴233的氣體供給孔248b向緩沖室 237噴出，在棒狀電極269和棒狀電極270之間由高頻電源273通過 匹配器272施加高頻功率來等離子激勵02,作為活性粒種供給到處理 室201,同時從氣體排氣管231進(jìn)行排氣。通過等離子激勵02氣體使 其作為活性粒種通入時，適當(dāng)調(diào)整閥243d,使處理室201內(nèi)的壓力維 持在10~ 900Pa范圍的預(yù)定壓力。用質(zhì)量流量控制器241e控制的02 的供給流量為1 ~ 10,000sccm范圍的預(yù)定流量。將晶片200暴露在通 過等離子激勵02而得到的活性粒種中的時間為0.1~ 600sec。此時的 加熱器207的溫度設(shè)定成與晶片進(jìn)行A10成膜的溫度相同。
然后，關(guān)閉氣體供給管232e的閥255,停止供給02氣體，也停 止從高頻電源273施加高頻功率。在打開氣體排氣管231的閥243d 的狀態(tài)下由真空泵246進(jìn)行排氣，使得處理室201為20Pa以下，從 處理室201排出殘留02。此時，打開開閉閥254使作為惰性氣體的 N2氣體從與氣體供給管232a的中途連接的惰性氣體的管線232d流 出，同時打開開閉閥253使作為惰性氣體的N2氣體從與氣體供給管 232b的中途連接的惰性氣體的管線232c流出，使N2氣體流到處理室 201內(nèi)。
以上述步驟1~5為1個循環(huán)，通過反復(fù)進(jìn)行多次這樣的循環(huán)， 在晶片200上形成預(yù)定膜厚的八1203膜(參照圖3)。在圖5中示出使用本實(shí)施例制造的Al203膜的電容膜、和使用僅
反復(fù)進(jìn)行多次循環(huán)而不進(jìn)行02等離子處理就在晶片200上形成的 八1203膜的電容膜的漏電流測量結(jié)果，其中，上述循環(huán)如圖4所示那 樣以上述步驟1 ~4為1個循環(huán)?？芍ㄟ^進(jìn)行02等離子處理，顯 著減少了漏電流。如此，通過進(jìn)行02等離子處理，能夠謀求降低EOT (Equivalent Oxide Thickness:氧化膜換算膜厚以介電常數(shù)為基礎(chǔ) 換算成氧化膜時的膜厚)和降低漏電流。
優(yōu)選如本實(shí)施例那樣，以上述步驟1~5為1個循環(huán)，通過反復(fù) 進(jìn)行多次這樣的循環(huán)，在每次由ALD法形成1個原子層時進(jìn)行02等 離子處理，也可以在每次由ALD法形成2~5個原子層時進(jìn)行02等 離子處理。若在每次形成這些以上的原子層時進(jìn)行02等離子處理， 則即使是02等離子處理也難以去除碳化合物等雜質(zhì)，因此不優(yōu)選。
在本實(shí)施例中，從氣體供給管232e供給02氣體來進(jìn)行02等離子 處理，但也可以從氣體供給管232e供給代替02氣體的N20、 NO、 N02或H20來進(jìn)行等離子處理。還可以進(jìn)行Ar或N2的等離子處理。
實(shí)施例2
在形成電容膜時對Si表面進(jìn)行氮化，然后形成氧化鋁膜(A1203 膜)，但在本實(shí)施例中，作為該氧化鋁膜的基底形成方法進(jìn)行等離子氮化。
如圖6所示，在本實(shí)施例中，使用與實(shí)施例l相同的裝置，首先， 打開設(shè)于氣體供給管232e上的閥255,由質(zhì)量流量控制器241e進(jìn)行 了流量調(diào)節(jié)后的NH3氣體從氣體供給管232e通過噴嘴233的氣體供 給孔248b向緩沖室237噴出，在棒狀電極269以及棒狀電極270之 間由高頻電源273通過匹配器272施加高頻功率來等離子激勵NH3 ， 作為活性粒種供給到處理室201，同時從氣體排氣管231進(jìn)行排氣。 如此，在摻雜多晶硅401上形成阻擋SiN膜402。
然后，以實(shí)施例1的步驟1~4為1個循環(huán)，通過反復(fù)進(jìn)行多次 這樣的循環(huán)，用ALD法，在阻擋SiN膜402上形成A1203膜403 。
然后，形成TiN404，做成電容器。圖7示出這樣形成的電容器、和不形成阻擋SiN膜402而在摻雜 多晶硅401上直接形成0Al2O3膜而成的電容器的絕緣擊穿電壓 (breakdown voltage)?？芍褂昧巳绫緦?shí)施例那樣形成的阻擋SiN 膜402的電容器具有非常高的絕緣擊穿電壓。
在本實(shí)施例中，從氣體供給管232e供給NH3氣體，等離子激勵 NH3來形成阻擋SiN膜402,但也可以從氣體供給管232e供給N2氣 體，等離子激勵N2來形成阻擋SiN膜402。
實(shí)施例3
在本實(shí)施例中，對由ALD法形成的氧化膜表面進(jìn)行等離子氮化 處理。作為柵極間隔物、STI ( Shallow Trench Isolation:淺溝隔離) 的內(nèi)襯部的氧化膜的氮化處理，以往是使用NO、 N20等氧化劑進(jìn)行 800 90(TC左右的熱處理，但由于氮的分布集中到Si02/Si的界面， 導(dǎo)致遷移率降低，所以希望有對Si02表面進(jìn)行等離子氮化的技術(shù)。
參照圖8說明應(yīng)用本實(shí)施例適當(dāng)做成的半導(dǎo)體器件的一種、即 MOS晶體管。該MOS晶體管是在形成于硅層411上的元件分離412 所包圍的區(qū)域做成的。在形成于硅層411上的柵極氧化膜417以及在 等離子氮化膜418上形成有由摻雜多晶硅419和金屬硅化物420構(gòu)成 的柵極電極430。在柵極430的側(cè)面形成有由Si02構(gòu)成的柵極間隔物 421,在其上形成有等離子氮化膜423。在硅層411上夾著柵極430 形成有源極413、 414、漏極415、 416。覆蓋如此形成的MOS晶體管 地形成有絕緣膜422。
接著，參照圖9說明應(yīng)用本實(shí)施例適當(dāng)做成的STI( Shallow Trench Isolation:淺溝隔離)的內(nèi)襯部。在形成有溝443的硅層440上形成 由Si02構(gòu)成的氧化膜441，在其上形成有等離子氮化膜442。在溝443 內(nèi)為了形成元件分離區(qū)域而用氧化膜(未圖示)填充，但為了不使氧 化膜擴(kuò)展，在氧化膜形成前形成了等離子氮化膜442。
在本實(shí)施例中，用與實(shí)施例1相同的裝置，將實(shí)施例1的TMA 變更為DCS (二氯硅烷SiH2CI2)，將實(shí)施例1的02變更為NH3， 在形成MOS晶體管時，交替供給DCS和03而由ALD法形成希望厚度的柵極間隔物421,其后，由NH3的等離子對柵極間隔物421的表 面進(jìn)行等離子氮化，形成等離子氮化膜423，在形成STI時，交替供 給DCS和03而由ALD法形成氧化膜441,然后對氧化膜441的表面 進(jìn)行等離子氮化，形成等離子氮化膜442。
在本實(shí)施例中，如此對Si02的表面進(jìn)行等離子氮化。圖10示出 熱氮化處理和在本實(shí)施例進(jìn)行處理時的氮分布?？芍?，在本實(shí)施例中， 在Si和Si02的界面，在600。C以下的低溫處理時幾乎不存在氮，在 Si02的表面附近存在氮化濃度的峰值，可對Si02的表面進(jìn)行氮化。
在本實(shí)施例中，供給NH3氣體，等離子激勵NH3來形成等離子氮
化膜，但也可以供給N2氣體，等離子激勵N2來形成等離子氮化膜。
實(shí)施例4
要在Si晶片上由ALD法形成氮化硅膜，其原料使用NH3和DCS (SiH2CI2)。
成膜順序如以下所示。
(1 )將Si晶片移載到石英舟皿上。
(2)將石英舟皿插入到300。C的處理室內(nèi)。
(3 )插入石英舟皿結(jié)束后，對處理室內(nèi)抽真空，將處理室內(nèi)升 溫到45(TC左右。
(4) 以轟擊DCS (3秒)—N2凈化(5秒)—轟擊被等離子激勵 的NH3 ( 6秒)—N2凈化(3秒)為1個循環(huán)，反復(fù)進(jìn)行循環(huán)直到得 到預(yù)定的膜厚。此時，每l循環(huán)生成的膜厚約為lA ( =0.1nm)。
(5) 在處理室內(nèi)引進(jìn)反應(yīng)氣體的同時，將處理室溫度降低到300 。C左右。
(6) 將處理室內(nèi)恢復(fù)到大氣壓，從處理室取出石英舟皿。 近年的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，為了緩和應(yīng)變而要求1.8Gpa左右的膜應(yīng)
力，但經(jīng)上述步驟成膜的膜應(yīng)力是1.2Gpa左右，低于目標(biāo)值。
為此，為了增加應(yīng)力，采用延長NH3轟擊時間的方法。通過延長 NH3轟擊時間，能將膜應(yīng)力增加到1.5Gpa。圖11示出延長了 NH3轟 擊時間時的膜應(yīng)力的結(jié)果，雖然通過延長激勵的NH3的轟擊時間，增加了膜應(yīng)力，但不能得到1.5Gpa以上的膜應(yīng)力。
如此，在以往的延長NH3轟擊時間的方法中，所得到的膜應(yīng)力最 大值是1.5Gpa,不能達(dá)到目標(biāo)1.8Gpa。當(dāng)晶體管部的氮化膜的膜應(yīng) 力較低時，會出現(xiàn)ON電流變低等問題。
在本實(shí)施例中，用與實(shí)施例1相同的裝置，將實(shí)施例1的TMA 變更為DCS (二氯硅烷SiH2CI2)，將03變更為NH3自由基，將 02變更為H2，交替供給DCS和NH3自由基而由ALD法形成希望厚
度的Si3N4膜，其后，由H2的等離子進(jìn)一步改善S"N4膜的膜應(yīng)力。
ALD法的反應(yīng)纟幾制如下所示。 (l)通過DCS轟擊，在表面上吸附Si和Cl。 (2 )接著為了置換氣體(為了防止DCS和NH3混合)，進(jìn)行
N2凈化。
(3)再通過轟擊所激勵的NH3,使在(1 )吸附的CI成為HC1 而脫離，吸附N和H。
反復(fù)進(jìn)行上述循環(huán)(1)至(3)，直到達(dá)到預(yù)定的膜厚。
因此，在膜中除了具有作為ALD氮化膜的主要成分的Si、 N之 外，還有H、 CI的雜質(zhì)。
4吏用SIMS ( Secondary Ion Mass Spectrometry: 二纟及離子質(zhì)i普)測 量了膜中的H (氫)、CI (氯)濃度的結(jié)果示于圖12，可知，當(dāng)延長 NH3轟擊時間時，H濃度恒定，而Cl濃度降低。
CI從作為其原料的DCS進(jìn)入表面，但在轟擊NH3的過程中從表 面脫離。因此，越延長NH3轟擊時間，CI的脫離效果越好，降低了 膜中的Cl濃度。然而，不能降低到1E20 ( 1 x 1020 ) atoms/cm3以下。
假定膜應(yīng)力取決于CI濃度，研究進(jìn)一步降低C1濃度的方法。供 給DCS時，在膜表面存在Si-Cl鍵和Si-H鍵。關(guān)于各個鍵能，Si -Cl鍵的情況為397KJ/mol， Si-H鍵的情況為318 KJ/mol， Si - CI 鍵的鍵能較大。在轟擊NH3自由基的情況下，Si-H鍵替換為N-H 鍵，但由于Si-Cl鍵的鍵能較大，所以在含Cl的狀態(tài)下成膜向前進(jìn) 展。為了除去該C1，嘗試使用H2等離子使其以HC1的形式脫離的試驗(yàn)。
H2等離子的ALD成膜方法的順序。在任一情況下，都將激勵的NH3 的轟擊時間延長到20sec。此外，在使用了 H2等離子的ALD成膜時， H2等離子的轟擊時間是10sec。
圖14示出由以往的ALD成膜方法進(jìn)行成膜時、和使用本實(shí)施例 的H2等離子的ALD成膜方法進(jìn)行成膜時的膜中Cl濃度的SIMS分析 結(jié)果、和以以往的ALD成膜方法的順序?yàn)榛鶞?zhǔn)的膜應(yīng)力。
從SIMS分析結(jié)果可知，通過使用H2等離子，能夠降低膜中Cl 濃度。
根據(jù)膜應(yīng)力測量結(jié)果確定，通過使用H2等離子，能夠使膜應(yīng)力為 1.3倍。
在此，如圖13所示，在每次循環(huán)實(shí)施H2等離子，但如圖15所示， 即使每多個循環(huán)實(shí)施也能得到同樣的效果。每5個循環(huán)和每10個循 環(huán)實(shí)施H2等離子處理的結(jié)果一并示于圖14?？芍谶@些情況下也降 低了膜中C1濃度，也改善了膜應(yīng)力。也可知，通過將實(shí)施H2等離子 處理的間隔在l-10個循環(huán)之間調(diào)整，能夠使膜應(yīng)力可變。
在圖13中，在轟擊NH3自由基前后，設(shè)有N2凈化步驟，但也可 以省略這些N2凈化步驟。這是由于在H2等離子轟擊步驟和NH3自由
基轟擊步驟中都生成H2等離子，所以即使不用N2凈化除去也可以。
而且，還由于即使不頻繁地使放電ON、 OFF，也能夠連續(xù)地進(jìn)行。
在圖13中，每次轟擊DCS以及NHb就轟擊H2等離子，但也可 以是在NH3轟擊后僅進(jìn)行1次H2等離子轟擊(即，每1次循環(huán)轟擊
H2等離子)。
鑒于以上結(jié)果，在本實(shí)施例中，用與實(shí)施例l相同的裝置，將實(shí) 施例1的TMA變更為DCS ( 二氯硅烷SiH2CI2),將03變更為NH3 自由基，將02變更為112，交替供給DCS和NHg自由基而由ALD法
形成希望厚度的Si3Nj莫，其后，由H2的等離子進(jìn)行Si3N4膜的改性。實(shí)施例5
在本實(shí)施例中，用與實(shí)施例1相同的裝置，將實(shí)施例1的TMA 變更為DCS (二氯硅烷SiH2CI2),將03變更為NH3自由基，將 02變更為N2,交替供給DCS和NH3自由基而由ALD法形成希望厚
度的Si3N4膜，其后，由H2的等離子進(jìn)行S"N4膜的改性。
要在Si晶片上由ALD法形成氮化硅膜，其原料使用NH3和DCS (SiH2CI2)。
成膜順序如以下所示。 (1 )將Si晶片移載到石英舟皿上。
(2) 將石英舟皿插入到300。C的處理室內(nèi)。
(3) 插入石英舟皿結(jié)束后，對處理室內(nèi)抽真空，將處理室內(nèi)升 溫到450。C左右。
(4) 以轟擊DCS (3秒)—N2凈化(5秒)—轟擊被等離子激勵 的NH3 ( 6秒)—N2凈化(3秒)為1個循環(huán)，反復(fù)進(jìn)行循環(huán)直到得 到預(yù)定的膜厚。此時，每1個循環(huán)生成的膜厚約為lA ( =0.1nm)。
(5) 在處理室內(nèi)引進(jìn)反應(yīng)氣體的同時，將處理室溫度降低到 30(TC左右。
(6) 將處理室內(nèi)恢復(fù)到大氣壓，從處理室取出石英舟皿。 在經(jīng)上述步驟成膜的膜中，每100 A含有Na3E10 (3xl01G)
(atoms/cm3)左右。Na的濃度使用CPMS (感應(yīng)耦合等離子質(zhì)量分 析法)測量。3E10 (atoms/cm3)不是近年在半導(dǎo)體行業(yè)容許的值，
需要降低。
當(dāng)Na進(jìn)入MOS晶體管的氧化膜中等時，由于不能進(jìn)行晶體管輸 出電流的柵極控制，所以需要降低Na濃度。通常要求是1E10 (atoms/cm3)左右的值。
比較在使用相同的處理室分別進(jìn)行由ALD法成膜和由LPVCD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition: 低壓化學(xué)氣相沉積)法成 膜時所成膜的膜中的Na濃度，則在LPCVD中4全測出的Na才各夕卜少。 圖16是表示成膜的膜中的Na濃度的圖，左側(cè)表示在高頻功率為300W、 NH3轟擊時間為30秒的條件下由ALD法進(jìn)行成膜時的Na濃 度，右側(cè)表示在76(TC由LPCVD法進(jìn)行成膜時的Na濃度。圖中，
"TOP"是指裝載于石英舟皿上部的Si晶片，"Center"是指裝載于 石英舟皿中央部的Si晶片，"Bottom"是指裝載于石英舟皿下部的 Si晶片。參照圖16可知，在LPCVD中檢測出的Na格外較少。
ALD法與CVD法的較大差異在于，ALD法是交替通入DCS和 使用等離子電離了的NH3，而CVD法是同時通入DCS和未電離的 NH3。
著眼于該電離氣體，假定Na在反應(yīng)形態(tài)中以Na+的離子化狀態(tài)存在。
從上述ALD法與CVD法的比較能夠判斷，Na不是從氣體供給 系統(tǒng)、虛設(shè)晶片等產(chǎn)生的。
在反應(yīng)形態(tài)中以Na+的狀態(tài)存在的Na向膜中進(jìn)入的模型如圖17 所示來考慮。
首先，推測在轟擊用等離子電離了的NH3期間，在Si晶片表面 上存在NH4—(帶負(fù)電)和NH2+ (帶正電)的2種電離氣體。由于 Na+被NHV吸引，所以由于NH4—的存在而容易吸附Na+。即，在產(chǎn) 生等離子期間，成為容易吸附Na的狀態(tài)。
支持該現(xiàn)象的數(shù)據(jù)如下所示。
(1) 圖19示出比較了取決于等離子轟擊時間的膜中的Na濃度 的結(jié)果?？芍?，等離子轟擊時間越長，Na濃度越高。即，因?yàn)镹H4 — 的存在時間長，所以Na的吸附量多。
(2) 圖20示出比較了取決于等離子激勵的高頻(RF)功率的膜 中的Na濃度的結(jié)果?？芍?，高頻(RF)功率越強(qiáng)，Na濃度越高。即， 由于NH4—的存在量多，Na的吸附量多。
(3) 圖21示出基于SIMS的Na在膜中的濃度分布的結(jié)果?？?知，Na在膜中均勻分布。在圖22中示出由LPCVD法成膜的膜的基 于SIMS的Na在膜中的濃度分布的結(jié)果?？芍?，在LPCVD中，Na 格外少。從這些可知，雖然不能確定Na的發(fā)生部位(也可以認(rèn)為從進(jìn)行 等離子放電的電極產(chǎn)生Na),但Na進(jìn)入膜中的圖17所示的模型具 有合理性。
鑒于以上所述，作為用于減少Na進(jìn)入膜中的對策，考慮了除去 吸附的Na的方法?？梢哉J(rèn)為要除去Na，在Na吸附后轟擊帶正電的 電離氣體是有效的。作為帶正電的電離氣體，選擇了 N2。推測N2通 過電離產(chǎn)生N+的電離氣體。可以認(rèn)為Na+被N+所排斥而脫離。參照 圖18。
圖25示出試驗(yàn)結(jié)果。在圖25示出對有意地進(jìn)行了 Na污染的晶 片(相當(dāng)于圖中的"Ref，)轟擊NH3等離子時、和轟擊N2等離子時 的膜中的Na濃度。其結(jié)果，認(rèn)為通過轟擊N2等離子能謀求減少Na
濃度，N2等離子轟擊是有效的。
作為N2電離氣體的供給方法，研究了圖23所示的方法。 TEST0是沒有N2等離子處理的以往條件。
TEST1在ALD成膜前后(實(shí)施預(yù)定次數(shù)的循環(huán)前后)實(shí)施N2等 離子，目的在于除去成膜前后的Na吸附。
TEST2是在ALD成膜所需的NH3等離子轟擊中也同時轟擊N2 等離子來除去成膜中的吸附Na的方法。
TEST3是在ALD成膜的每個循環(huán)實(shí)施N2等離子處理來除去成膜 中的吸附Na的方法。
結(jié)果示于圖24。
觀察TESTl和TEST3,發(fā)現(xiàn)通過實(shí)施N2等離子，可得到Na降 低的效果。
在TEST3中，N2等離子時間是10秒xl00個循環(huán)- 1000秒(17 分鐘)，比TEST1長，因此可以認(rèn)為其Na濃度降低效果較大。可以 認(rèn)為，在TEST1中，主要除去僅膜表面的Na，除去膜中的Na非常 少。另一方面，TEST3是每1個循環(huán)轟擊N2等離子，所以可以認(rèn)為 比TEST1的Na除去效率高。
在TEST2中，同時轟擊NH3等離子和N2等離子，能夠判斷沒有Na降低的效果。其原因可以認(rèn)為是仍然存在NH4—的負(fù)電荷來進(jìn)行 Na的吸附，因此為了除去吸附Na必須暫時停止轟擊NHs等離子。 實(shí)施例6
在本實(shí)施例中，用與實(shí)施例1相同的裝置，將實(shí)施例1的TMA 變更為DCS (二氯硅烷SiH2CI2),將03變更為NH3自由基，將 02變更為N2與NH3的混合氣體，交替供給DCS和NH3自由基而由 ALD法形成希望厚度的SisN4膜，由H2與NH3的混合氣體的等離子 進(jìn)行Si3N4膜的改性。
更具體而言，通過反復(fù)實(shí)施以下步驟，能降低由異物造成的污染。 即，通過反復(fù)進(jìn)行DCS氣體轟擊步驟與NH3氣體轟擊步驟而以沉積
步驟、和為了除去在第1步驟產(chǎn)生的異物而使用N2與NHs的混合氣 體產(chǎn)生等離子性氣體并轟擊到Si襯底上的異物除去步驟。
N2與NH3的混合氣體的混合比率為1: 1~6: 1，在0.5Torr以下 的壓力下產(chǎn)生等離子，將Si襯底暴露于該等離子性氣體中，由此除 去附著于Si襯底上的異物。
作為半導(dǎo)體制造步驟之一，例如在襯底溫度為550。C以下的低溫 下使用DCS (二氯硅烷)和NH3 (氨)等離子進(jìn)行利用ALD法的非 晶硅氮化膜(以下簡稱為SiN)的形成。在襯底上形成SiN是由DCS 轟擊處理、NH3等離子轟擊處理構(gòu)成的。通過反復(fù)該2個處理(以下 成為循環(huán)處理)，能夠在襯底上進(jìn)行預(yù)定膜厚的SiN的沉積。然而， 在這樣的ALD法中，也具有在襯底以外的接觸氣體部累積地沉積有 薄膜這樣的缺點(diǎn)。因此，容易發(fā)生以下所示那樣的問題。
該問題就是由累積膜的微裂紋發(fā)生所引起的剝離異物污染。SiN 沉積時的襯底溫度越低、或者沉積速度越快、或者累積膜厚越厚，該 異物污染越容易產(chǎn)生?？梢哉J(rèn)為，襯底溫度越低、或沉積速度越快， 混入到累積膜中的雜質(zhì)量越多，因連續(xù)成膜處理的熱量而退火，雜質(zhì) 脫離，由于反復(fù)收縮和膨脹，產(chǎn)生了微裂紋，導(dǎo)致了剝離異物污染。 若加快沉積速度，則容易受雜質(zhì)脫離的影響。在上述循環(huán)處理中，由于雜質(zhì)脫離，而引起氣相反應(yīng)，容易增加氣相異物。因此，該問題成 為提高裝置生產(chǎn)量和膜質(zhì)量的大障礙。
本實(shí)施例提出用于解決該問題的方案。
本實(shí)施例由以下2個步驟構(gòu)成，反復(fù)進(jìn)行2個步驟對被處理襯底
進(jìn)行處理。(以往通過反復(fù)進(jìn)行第1步驟來沉積SiN)
第1步驟成膜原料轟擊處理+改性等離子轟擊處理(相當(dāng)于以
往的1個循環(huán)處理)
第2步驟由等離子進(jìn)行的異物除去步驟
通過上述2個步驟，能夠相對于現(xiàn)有技術(shù)高速地形成降低了異物 污染的SiN薄膜。以下，說明在各步驟中如何形成SiN薄膜、如何除 去異物。
第1步驟(成膜原料轟擊處理+改性等離子轟擊處理) 在圖26中示出該步驟的襯底處理流程的一個例子。 第1步驟的1個循環(huán)相當(dāng)于以往的循環(huán)處理步驟的1個循環(huán)。在 圖1、圖2所示那樣的裝置中，將Si晶片200裝填到舟皿217上后， 將舟皿217插入到反應(yīng)管203中，開始步驟Al的村底的加熱處理。 該步驟Al的處理例如由以下的處理構(gòu)成。最好根據(jù)Si晶片200的表 面狀態(tài)來實(shí)施。
(1 )減壓處理
由真空泵246降低反應(yīng)管203內(nèi)的壓力，由此使附著在晶片200 表面上的雜質(zhì)脫離。
(2) 惰性氣體循環(huán)凈化處理
經(jīng)由氣體供給管232g將惰性氣體周期性地導(dǎo)入到被減壓處理了 的反應(yīng)管203內(nèi)，使附著于襯底表面的雜質(zhì)溶入惰性氣體中而除去。 最好一邊對晶片200進(jìn)行加熱一邊實(shí)施該處理。
(3) 等離子表面處理(等離子表面氧化處理、等離子表面還原 處理)
該處理是這樣的處理 一邊由氣體供給管232g對被減壓的反應(yīng) 管203導(dǎo)入表面處理氣體， 一邊由高頻電源273在棒狀電極269與棒狀電極270之間發(fā)生放電，在緩沖室237內(nèi)產(chǎn)生等離子。通過該處理， 被等離子處理的表面處理氣體經(jīng)由設(shè)于緩沖室237上的氣體供給孔 248a而轟擊到晶片200上。本處理是用于在實(shí)施了上述處理(1)、 (2)后進(jìn)一步除去附著于晶片200表面上的雜質(zhì)的處理，最好一邊 由舟皿旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)267使晶片200旋轉(zhuǎn)一邊實(shí)施該處理。等離子表面氧 化處理時的表面處理氣體主要是02,是具有作為氧化劑的作用的改性
氣體。而等離子表面還原處理時的表面處理氣體主要是H2，是具有作
為還原劑的作用的改性氣體。H2和02的供給系統(tǒng)未圖示。
加熱處理通過將舟皿217插入到反應(yīng)管203而開始。由加熱器207 將反應(yīng)管203的溫度控制為恒定，對晶片200進(jìn)行加熱處理，能將其 維持在預(yù)定溫度。其維持溫度優(yōu)選如后述那樣適合成膜原料的成膜溫度。
后述的步驟B3的等離子處理與上述等離子表面處理相同，僅供 給到緩沖室237的氣體種類不同。
接著，實(shí)施步驟B1 B4的處理，在晶片上形成薄膜。在由ALD 法進(jìn)行SiN沉積中，例如優(yōu)選是成膜原料為DCS,成膜溫度(晶片溫 度)優(yōu)選450°C以下。這是為了能在預(yù)先形成于晶片上的電路圖案上， 不造成熱損傷地形成階梯覆蓋度良好的SiN薄膜。
步驟Bl的成膜原料轟擊處理是在晶片表面上附著成膜原料的處 理、或是將通過成膜原料的熱分解過程而產(chǎn)生的反應(yīng)中間體附著到晶 片表面上的處理。步驟B2的惰性氣體凈化處理是謀求附著的成膜原 料的均勻化的處理、或是用于排出未附著的成膜原料的成分(由于也 包括中間體，所以稱為成分)的處理。步驟B3的改性等離子轟擊處 理是使附著的成膜原料與等離子激勵的改性氣體發(fā)生反應(yīng)來沉積原 子層級別的薄膜的處理。步驟B4的惰性氣體凈化處理是用于從處理 室排出在步驟B 3產(chǎn)生的反應(yīng)副生成物的處理。
參照圖1、圖2,說明例如成膜原料為DCS、改性等離子為NH3 等離子時的例子。在步驟Bl的成膜原料轟擊處理中，由氣體供給管 232b將DCS供給到反應(yīng)管203內(nèi)。其后，在步驟B2的惰性氣體凈化處理中，停止了DCS后，由氣體供給管232b將N2氣體供給到反 應(yīng)管203內(nèi)。在步驟B3的改性等離子轟擊處理中，由氣體供給管232a 將NH3氣體供給到反應(yīng)管203內(nèi)。該步驟B3處理中，高頻電源273 供給功率而在棒狀電極269與棒狀電極270之間產(chǎn)生等離子。在步驟 B4的惰性氣體凈化處理中，停止了 NH3供給和等離子后，由氣體供 給管232a將N2氣體供給到反應(yīng)管203內(nèi)。以往通過反復(fù)進(jìn)行以上步 驟B1 B4的處理形成SiN薄膜。所形成的SiN薄膜成為由包含Si、N、 Cl、 H的元素構(gòu)成的非晶硅薄膜。
在此，在第l步驟(相當(dāng)于以往處理)中，為了提高ALD法的 薄膜的沉積速度，需要使l個循環(huán)縮短。在步驟B1的成膜原料轟擊 處理中，成膜原料與包括襯底表面在內(nèi)的接觸氣體部相互作用而處于 吸附狀態(tài)。在此所說的吸附狀態(tài)是指原料被限制在接觸氣體部的表面 出現(xiàn)的薄的相互作用層中的狀態(tài)，可以推測，在其相互作用層的內(nèi)部， 成膜原料反復(fù)進(jìn)行吸附和脫離而移動。此時，有成膜原料的一部分取 決于襯底溫度通過熱分解而成為中間體(例如稱為自由基)的情況。 成為中間體時，其分子結(jié)構(gòu)通常失去了電中性而極性加強(qiáng)，上述相互 作用(電吸引作用)加強(qiáng)，處于難以移動的狀態(tài)。例如，成膜原料為 DCS時，襯底溫度達(dá)到450。C以上時，該中間體的生成量變多，l個 循環(huán)中的吸附量增加，沉積速度上升。但是，移動變少，結(jié)果容易失 去臺階覆蓋性。另一方面，在400。C以下的低溫中，成膜原料為DCS 時，難以生成中間體，有吸附量(殘留量)為恒定的傾向，沉積速度 為恒定。
然而，在吸附狀態(tài)下，在相互作用層中如上述那樣反復(fù)進(jìn)行吸附 和脫離，所以通過在接著的步驟B2的惰性氣體凈化而促進(jìn)了脫離。 因此，若延長步驟B2的時間，則減少了吸附量，降低了沉積速度。 因此，為了提高沉積速度，需要縮短步驟B2的時間。然而，若縮短 該步驟B2的時間，則成膜原料的吸附量、即腔室內(nèi)的原料的殘留量 變多，在接下來的步驟B3的改性等離子轟擊處理中，由氣相反應(yīng)產(chǎn) 生的異物產(chǎn)生量增加。因此，增加步驟B2中的惰性氣體的供給速度，使得成膜原料與改性等離子不發(fā)生氣相反應(yīng)。但是，在上述的相互作 用層中，成膜原料的吸附分子不是靜止的， 一部分處于脫離狀態(tài)，因 此通過縮短步驟B2的時間，增加了由氣相反應(yīng)產(chǎn)生的異物。
如以上所述，若縮短l個循環(huán)的時間，會導(dǎo)致異物增加，因此用
以往的方法難以得到3nm/分鐘以上的沉積速度。
在本實(shí)施例中，接著上述第1步驟，為了解決以往方法的問題點(diǎn) 而實(shí)施用于除去氣相反應(yīng)異物的第2步驟。第1步驟假定是高速化而 產(chǎn)生了氣相異物。其一例示于圖27。
在成膜原料為DCS、改性等離子為NH3時，上述氣相異物是粉狀 的SiN，但其大部分由于第1步驟的步驟B3的改性等離子轟擊處理 而帶負(fù)電或帶正電。由于晶片帶負(fù)電，所以僅氣相異物中帶正電的部 分和電中性的部分附著于晶片，其他帶負(fù)電的部分不能附著于晶片 上。圖27的步驟C1的N2 + NH3等離子處理(由等離子激勵N2氣體
性的異物帶負(fù)電的處理。
因此，在步驟C1的處理后，晶片上的異物不能維持電附著狀態(tài)， 所以通過其后的步驟C2的惰性氣體凈化處理能夠進(jìn)行排氣。
圖28示出使用圖1、圖2那樣的裝置，對于附著了 500~ 900個 左右的O.lpm異物的襯底施加第2步驟的條件，測量了異物的減少幅 度的結(jié)果。
由該結(jié)果可知，由N2與NH3的混合氣體進(jìn)行的等離子轟擊對異 物除去有效。并判斷出，即使混合比為6: l也有效。
接著，圖29示出等離子轟擊時的壓力為0.5Torr以上時的0.1 ~ 0. 13pm的異物數(shù)量。
由該結(jié)果可知，即使是由&與NH3的混合氣體進(jìn)行的等離子轟 擊，也在壓力較高時喪失異物除去效果。
如以上所述，在本實(shí)施例中，相對于現(xiàn)有技術(shù)，能夠在容易產(chǎn)生 異物的工藝、即高速化的ALD法的薄膜沉積中高效率地除去異物。
如以上所述，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例1~6中，能夠一起對多張晶片進(jìn)行等離子處理，并能用成膜處理以及等離子處理一體化了的裝 置結(jié)構(gòu)來實(shí)施處理。因此，能夠提高生產(chǎn)率。
接著，參照圖30、 31簡要說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的襯底處理裝置。
在殼體101內(nèi)部的前面?zhèn)仍O(shè)有作為保持器授受部件的料盒臺105, 該保持器授受部件在與未圖示的外部輸送裝置之間進(jìn)行作為村底容 納容器的料盒100的授受，在料盒臺105的后側(cè)設(shè)有作為升降單元的 料盒升降機(jī)115，在料盒升降機(jī)115上安裝有作為輸送單元的料盒移 載機(jī)114。在料盒升降機(jī)115的后側(cè)設(shè)有作為料盒100的載置單元的 料盒架109，并在料盒臺105的上方設(shè)有預(yù)備料盒架110。在預(yù)備料 盒架110的上方設(shè)有清潔單元118,使清潔空氣在殼體101的內(nèi)部流 通。
在殼體101的后部上方設(shè)有處理爐202,在處理爐202的下方設(shè) 有作為使舟皿217在處理爐202升降的升降單元的舟皿升降機(jī)121, 上述舟皿217作為以水平姿勢呈多層地保持作為襯底的晶片200的襯 底保持單元，在安裝于舟皿升降機(jī)121上的升降部件122的頂端部安 裝有作為蓋體的密封蓋219，垂直支承舟皿217。在舟皿升降機(jī)121 和料盒架109之間設(shè)有作為升降單元的移載升降機(jī)113,在移載升降 機(jī)113上安裝有作為輸送單元的晶片移載機(jī)112。在舟皿升降機(jī)121 的橫向設(shè)有作為具有開閉機(jī)構(gòu)、氣密地閉塞處理爐202下側(cè)的閉塞單 元的爐口擋板116。
裝填有晶片200的料盒IOO,從未圖示的外部輸送裝置以晶片200 面朝上的姿勢搬入料盒臺105,由料盒臺105旋轉(zhuǎn)90。使晶片200成 為水平姿勢。料盒IOO通過料盒升降機(jī)115的升降動作、橫行動作以 及料盒移載機(jī)114的進(jìn)退動作、旋轉(zhuǎn)動作的協(xié)同動作，從料盒臺105 輸送到料盒架109或預(yù)備料盒架110。
料盒架109上有容納作為晶片移載機(jī)112的輸送對象的料盒100 的移載架123，用于移載晶片200的料盒IOO通過料盒升降機(jī)115、 料盒移載機(jī)114而被移載到移載架123。當(dāng)料盒100被移載到移載架123時，通過料盒移載機(jī)112的進(jìn)退 動作、旋轉(zhuǎn)動作以及移載升降機(jī)113的升降動作的協(xié)同動作，將晶片 200從移載架123移載到下降狀態(tài)的舟皿217上。
將預(yù)定張數(shù)的晶片200移載到舟皿217上后，通過舟皿升降機(jī)121 將舟皿217插入處理爐202，由密封蓋219將處理爐202氣密地閉塞。 在被氣密閉塞的處理爐202內(nèi)加熱晶片200，并且向處理爐202內(nèi)供 給處理氣體，對晶片200進(jìn)行處理。
對晶片200的處理完成時，晶片200按照與上述動作相反的順序， 從舟皿217移載到移載架123的料盒100，料盒100通過料盒移載機(jī) 114從移載架123被移載到料盒臺105，通過未圖示的外部輸送裝置 搬出到殼體101的外部。爐口擋板116在舟皿217為下降狀態(tài)時氣密 地閉塞處理爐202的下表面，防止外部氣體巻入處理爐202內(nèi)。
料盒移載機(jī)114等的輸送動作由輸送控制單元124來進(jìn)行控制。
包括說明書、權(quán)利要求書、附圖以及摘要的2005年2月17日提 出的日本專利申請2005 - 40501號公報(bào)的全部公開內(nèi)容直接引用并編 入于此。
工業(yè)上的可利用性
如以上所述，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，提供半導(dǎo)體器件的制 造方法以及襯底處理裝置，能夠在用ALD法形成薄膜時形成高質(zhì)量 的薄膜。
制造方法以及半導(dǎo)體硅襯底處理裝置。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括薄膜形成步驟和等離子處理步驟，且反復(fù)進(jìn)行預(yù)定次數(shù)的上述薄膜形成步驟和上述等離子處理步驟，直到形成所希望厚度的膜，其中，上述薄膜形成步驟包括向收容有襯底的處理室內(nèi)供給第1反應(yīng)物質(zhì)，并使上述第1反應(yīng)物質(zhì)吸附于上述襯底的表面的步驟；從上述處理室除去剩余的上述第1反應(yīng)物質(zhì)的步驟；向上述處理室內(nèi)供給第2反應(yīng)物質(zhì)，并使其與吸附于上述襯底的表面的上述第1反應(yīng)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，來形成至少1個原子層的薄膜的步驟；以及從上述處理室除去剩余的上述第2反應(yīng)物質(zhì)的步驟，上述等離子處理步驟在上述薄膜形成步驟之后，向上述處理室內(nèi)供給被等離子激勵了的氫氣。
2. —種半導(dǎo)體器件的制造方法， 包括第1步驟，向收容有襯底的處理室內(nèi)供給第1反應(yīng)物質(zhì)，并使上述第1反應(yīng)物質(zhì)吸附于上述襯底的表面；第2步驟，從上述處理室除去剩余的上述第1反應(yīng)物質(zhì)； 第3步驟，向上述處理室內(nèi)供給NH3，并使其與吸附于上述襯底的表面的上述第l反應(yīng)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，來形成至少l個原子層的薄膜；以及第4步驟，向上述處理室內(nèi)供給被等離子激勵了的氫氣， 反復(fù)進(jìn)行預(yù)定次數(shù)的上述第1~第4步驟，直到在上述村底表面 形成所希望厚度的膜。
全文摘要
本發(fā)明公開一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括如下步驟第1步驟，對收容于處理室內(nèi)的襯底供給第1反應(yīng)物質(zhì)，使存在于上述襯底的表面的作為反應(yīng)點(diǎn)的配位基與該第1反應(yīng)物質(zhì)的配位基發(fā)生配位基交換反應(yīng)；第2步驟，從上述處理室除去剩余的上述第1反應(yīng)物質(zhì)；第3步驟，對上述襯底供給第2反應(yīng)物質(zhì)，使由上述第1步驟交換后的配位基對反應(yīng)點(diǎn)發(fā)生配位基交換反應(yīng)；第4步驟，從上述處理室除去剩余的上述第2反應(yīng)物質(zhì)；第5步驟，對上述襯底供給由等離子所激勵的第3反應(yīng)物質(zhì)，使在上述第3步驟中未對反應(yīng)點(diǎn)進(jìn)行交換反應(yīng)的配位基對反應(yīng)點(diǎn)發(fā)生配位基交換反應(yīng)，反復(fù)進(jìn)行上述第1～第5步驟預(yù)定次數(shù)，直到在上述襯底的表面形成所希望厚度的膜。
文檔編號H01L21/3105GK101527263SQ20091012830
公開日2009年9月9日 申請日期2006年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月17日
發(fā)明者豐田一行, 佐藤武敏, 堀田英樹, 境正憲, 奧田和幸, 宮博信, 水野謙和, 淺井優(yōu)幸 申請人:株式會社日立國際電氣