專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制造方法及襯底處理裝置的制作方法
半導(dǎo)體裝置的制造方法及襯底處理裝置
技術(shù)區(qū)域
本發(fā)明涉及包括在襯底上形成薄膜的工序的半導(dǎo)體裝置的制造方法及襯底處理直ο背景技術(shù)
閃存器具備用絕緣膜包圍的電子存儲空間(浮置柵)，其工作原理如下利用存取 通過薄的隧道氧化膜的電子，錄入信息，同時利用該薄的氧化膜的絕緣性，長時間地保持電 子，保持存儲。閃存器中存儲的信息，即使沒有來自外部的動作，也需要保持10年之久，對 包圍被稱作浮置柵的電荷存儲空間的絕緣膜的要求變得越發(fā)嚴(yán)格。在用于控制存儲單元動 作的控制柵極之間設(shè)置的絕緣膜，通常采用被稱作ONO的氧化膜(SiO2)/氮化膜(Si3N4)/氧 化膜(SiO2)的層合構(gòu)造，可以期待具有較高的漏電流特性。
目前，ONO層合結(jié)構(gòu)中的S^2絕緣膜，例如可以使用SiH2Cl2氣體及N2O氣體根據(jù) CVD法在800°C左右的高溫下形成，但隨著設(shè)備的進(jìn)一步微型化，導(dǎo)致ONO層合膜中氮化膜 的容量降低，因此從確保容量的觀點(diǎn)考慮，人們正在研究采用高電介質(zhì)膜代替氮化膜層。由 于形成于電介質(zhì)膜上的SiO2絕緣膜抑制電介質(zhì)膜的結(jié)晶化，所以需要在比高電介質(zhì)膜形成 溫度更低的溫度下形成。
專利文獻(xiàn)日本特愿2009-178309號發(fā)明內(nèi)容
形成SiO2絕緣膜時，伴隨形成溫度的低溫化，存在膜的生長速度(成膜速度)變 慢的傾向。因此，人們開始采用反應(yīng)性高、易于吸附在襯底上的無機(jī)原料或有機(jī)原料。然 而，上述原料與現(xiàn)有材料相比流通量少、原料價格高，所以存在形成的半導(dǎo)體設(shè)備的單價變 高的問題。另外，使用上述原料時，還存在難以確保形成的絕緣膜的膜厚均勻性的問題。
因此，為了解決上述課題，本發(fā)明的目的在于提供即使在低溫下，也可以維持高成 膜速度，同時以低成本形成膜厚均勻性良好的絕緣膜的半導(dǎo)體裝置的制造方法及襯底處理直ο
根據(jù)本發(fā)明的方案之一，提供一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，所述制造方法包括下 述工序
將襯底搬入處理容器內(nèi)的工序；
對襯底進(jìn)行處理的工序，S卩，通過交替重復(fù)進(jìn)行以下工序，在上述襯底上形成規(guī)定 膜厚的氧化膜、氮化膜或氮氧化膜，所述交替重復(fù)進(jìn)行的工序包括通過向上述處理容器內(nèi) 供給含有規(guī)定元素的第1原料氣體和含有規(guī)定元素的第2原料氣體進(jìn)行排氣，在上述襯底 上形成含有規(guī)定元素的層的工序，和通過向上述處理容器內(nèi)供給與上述第1原料氣體及上 述第2原料氣體不同的反應(yīng)氣體進(jìn)行排氣，將上述含有規(guī)定元素的層改性為氧化層、氮化 層或氮氧化層的工序；
將經(jīng)過處理的襯底從上述處理容器內(nèi)搬出的工序；
其中，上述第1原料氣體的反應(yīng)性比上述第2原料氣體的反應(yīng)性高，
在上述形成含有規(guī)定元素層的工序中，使上述第1原料氣體的供給量比上述第2 原料氣體的供給量少。
根據(jù)本發(fā)明的其他方案，提供一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，所述制造方法包括下 述工序
將襯底搬入處理容器內(nèi)的工序；
對襯底進(jìn)行處理的工序，即，通過交替重復(fù)進(jìn)行以下工序，在上述襯底上形成規(guī)定 膜厚的氧化硅膜、氮化硅膜或氮氧化硅膜，所述交替重復(fù)進(jìn)行的工序包括通過向上述處理 容器內(nèi)供給含有硅的第1原料氣體和含有硅的第2原料氣體進(jìn)行排氣，在上述襯底上形成 含硅層的工序，和通過向上述處理容器內(nèi)供給與上述第1原料氣體及上述第2原料氣體不 同的反應(yīng)氣體進(jìn)行排氣，將上述含硅層改性為氧化硅層、氮化硅層或氮氧化硅層的工序；
將經(jīng)過處理的襯底從上述處理容器內(nèi)搬出的工序；
其中，上述第1原料氣體的反應(yīng)性比上述第2原料氣體的反應(yīng)性高，
在上述形成含硅層的工序中，使上述第1原料氣體的供給量比上述第2原料氣體 的供給量少。
進(jìn)而，根據(jù)本發(fā)明的其他方案，提供一種襯底處理裝置，所述襯底處理裝置包括下 述部分
容納襯底的處理容器；
第1原料氣體供給系統(tǒng)，所述供給系統(tǒng)向上述處理容器內(nèi)供給含有規(guī)定元素的第 1原料氣體；
第2原料氣體供給系統(tǒng)，所述供給系統(tǒng)向上述處理容器內(nèi)供給含有上述規(guī)定元素 的第2原料氣體；
反應(yīng)氣體供給系統(tǒng)，所述供給系統(tǒng)向上述處理容器內(nèi)供給與上述第1原料氣體及 上述第2原料氣體不同的反應(yīng)氣體；
對上述處理容器內(nèi)進(jìn)行排氣的排氣系統(tǒng)；
控制部，所述控制部控制上述第1原料氣體供給系統(tǒng)、上述第2原料氣體供給系 統(tǒng)、上述反應(yīng)氣體供給系統(tǒng)及上述排氣系統(tǒng)，由此實(shí)現(xiàn)對上述襯底進(jìn)行如下處理，即，通過 交替重復(fù)進(jìn)行以下處理，在上述襯底上形成規(guī)定膜厚的氧化膜、氮化膜或氮氧化膜，所述處 理包括通過向容納襯底的上述處理容器內(nèi)供給上述第1原料氣體和上述第2原料氣體進(jìn) 行排氣，在上述襯底上形成含有規(guī)定元素的層的處理，和通過向上述處理容器內(nèi)供給上述 反應(yīng)氣體進(jìn)行排氣，將上述含有規(guī)定元素的層改性為氧化層、氮化層或氮氧化層的處理；
其中，上述第1原料氣體的反應(yīng)性比上述第2原料氣體的反應(yīng)性高，
并且所述控制部形成如下結(jié)構(gòu)通過在上述形成含有規(guī)定元素的層的處理中控制 上述第1原料氣體供給系統(tǒng)及上述第2原料氣體供給系統(tǒng)，使上述第1原料氣體的供給量 比上述第2原料氣體的供給量少。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種即使在低溫下也可以維持高的成膜速度、同時以低成 本形成膜厚均勻性良好的絕緣膜的半導(dǎo)體裝置的制造方法及襯底處理裝置。


圖1為本實(shí)施方式中優(yōu)選使用的襯底處理裝置的立式處理爐的結(jié)構(gòu)簡圖，為以 縱剖面表示處理爐部分的圖。
圖2為本實(shí)施方式中優(yōu)選使用的襯底處理裝置的立式處理爐的結(jié)構(gòu)簡圖，為以 圖1的A-A’線剖面圖表示處理爐部分的圖。
圖3為表示本實(shí)施方式中的成膜流程的圖。
圖4為表示本實(shí)施方式的成膜順序中氣體供給時刻的圖，表示同時供給HCD氣 體及DCS氣體后，同時停止HCD氣體及DCS氣體的供給，之后供給O2氣體與吐氣體的例子。
圖5為表示本實(shí)施方式的成膜順序中氣體供給時刻的圖，表示同時供給HCD氣 體及DCS氣體后，先停止HCD氣體的供給，再停止DCS氣體的供給后，供給O2氣體及吐氣體 的例子。
圖6為表示本實(shí)施方式的成膜順序中氣體供給時刻的圖，表示在供給DCS氣體 之前先供給HCD氣體，且先停止HCD氣體的供給，再停止DCS氣體的供給后，供給化氣體及 H2氣體的例子。
圖7為分別表示單獨(dú)使用DCS氣體時、在DCS氣體中添加微量的HCD氣體時、單 獨(dú)使用微量HCD氣體時的SiO2膜的成膜速度及膜厚均勻性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖。
圖8為表示HCD氣體的供給量與SiO2膜的成膜速度的關(guān)系的曲線圖。
圖9為表示將本發(fā)明用于SiN成膜時的成膜順序中的氣體供給時刻的圖，表示 同時供給HCD氣體與DCS氣體后，先停止HCD氣體的供給，再停止DCS氣體的供給，然后供 給NH3氣體的例子。
圖10為表示將本發(fā)明用于SiON成膜時的成膜順序中氣體供給時刻的圖，表示 同時供給HCD氣體與DCS氣體后，先停止HCD氣體的供給，再停止DCS氣體的供給，然后供 給NH3氣體，之后供給&氣體的例子。
圖11為表示本發(fā)明實(shí)施例的HCD/7DCS流量比與SiO成膜速度的關(guān)系的圖。
圖12為表示本發(fā)明實(shí)施例的HCD//DCS流量比與SiO膜厚均勻性的關(guān)系的圖。
符號說明
200晶片
201處理室
202處理爐
203反應(yīng)管
207加熱器
231排氣管
^3 第1氣體供給管
232b第2氣體供給管
232c第3氣體供給管
第4氣體供給管具體實(shí)施方式
利用現(xiàn)有CVD (chemical Vapor D印osition)法形成SiO2膜時，廣泛使用的硅原料即二氯硅烷(SiH2Cl2,簡稱作DCS)，伴隨成膜溫度的低溫化，反應(yīng)性顯著變低，吸附 堆積 在襯底(在襯底表面上形成的SiO2, SiON, SiN等的膜)上的累積(incubation)變大。因 此，在襯底上形成從小于1原子層到多原子層左右的硅層變得非常困難。另外，此時得到的 SiO2膜的膜厚分布均勻性顯著變差，拖出硅層形成斑。
圖7表示交替供給硅原料氣體及反應(yīng)氣體(氧氣及氫氣)于低溫(600°C )下在襯 底上形成SiO2膜時的成膜速度及膜厚均勻性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖7中(a)表示單獨(dú)使用DCS氣 體作為硅原料氣體時的成膜速度及膜厚均勻性。圖7中(b)表示使用向DCS氣體中添加微 量的HCD氣體作為硅原料氣體時的成膜速度及膜厚均勻性。圖7中(c)表示單獨(dú)使用微量 HCD氣體作為硅原料氣體時的成膜速度及膜厚均勻性。另外，圖7的實(shí)驗(yàn)中使用的DCS氣體 的流量為1時，微量HCD氣體的流量表示為0. 03。即，圖7的實(shí)驗(yàn)中使用的HCD氣體的流量 與DCS氣體的流量之比，即，HCD氣體流量/DCS氣體流量(HCD/DCS流量比)為0. 03 (3% )。 另外，圖7中，以(a)的成膜速度為1 (基準(zhǔn))時的成膜速度比率表示成膜速度，以(a)的膜 厚均勻性為1(基準(zhǔn))時的膜厚均勻性比率表示膜厚均勻性。需要說明的是，膜厚均勻性表 示在襯底面內(nèi)的膜厚分布的偏差程度，其值越小表示在襯底面內(nèi)的膜厚均勻性越良好。
發(fā)明人等經(jīng)潛心研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過向DCS氣體中添加微量的六氯乙硅烷 (Si2Cl6,簡稱HCD)氣體，在低溫例如在600°C下可以提高SiA膜的成膜速度，另外可以提高 3士02膜的膜厚均勻性，所述六氯乙硅烷氣體是一種無機(jī)原料，比DCS氣體的反應(yīng)性高，S卩，比 DCS氣體的熱分解溫度低，在同樣的條件下比DCS氣體更容易吸附于襯底。由圖7(b)可知， 通過向DCS氣體中添加微量的HCD氣體，能夠得到為單獨(dú)使用DCS氣體時的2. 2倍的成膜 速度。另外，可知通過向DCS氣體中添加微量的HCD氣體，與單獨(dú)使用DCS氣體時相比，能 夠得到非常良好的膜厚均勻性。需要說明的是，由圖7(c)可知，單獨(dú)使用微量HCD氣體時 的SiO2膜的成膜速度非常低，此時所得的S^2膜的膜厚分布均勻性也明顯較差。
圖8為表示交替供給HCD氣體和反應(yīng)氣體(氧氣及氫氣)，在低溫(600°C )下形 成SiA膜時的HCD氣體的供給量與S^2膜的成膜速度之間的關(guān)系的曲線圖。圖8表示以 一定HCD供給量為基準(zhǔn)，將成膜速度標(biāo)準(zhǔn)化時的HCD氣體的供給量與S^2膜的成膜速度之 間的關(guān)系。由圖8可以看出，隨著HCD氣體供給量降低，襯底上的硅吸附量降低，由此導(dǎo)致 SiO2膜的成膜速度降低。即，單獨(dú)使用HCD氣體時，即使減少HCD氣體的供給量，使HCD氣 體的供給量為微量，也無法提高成膜速度。為了確保單獨(dú)使用HCD氣體時的成膜速度，需要 一定程度的HCD氣體的供給量。另外，在單獨(dú)使用DCS氣體時，在低溫下也不能提高成膜速 度。但是，通過向DCS氣體中添加微量的HCD氣體，例如即使在600°C之類低溫下也可以提 高成膜速度。
—般認(rèn)為通過將微量的HCD氣體添加到DCS氣體中能夠改善成膜速度的原因在 于通過向襯底上供給微量HCD，硅原料的吸附·硅的堆積能夠一定程度地進(jìn)行，因此與不 添加微量HCD的情況相比，DCS的吸附·硅的堆積所需的部位變窄，結(jié)果對該部位的DCS的 暴露量相對地增加，DCS的吸附幾率·硅的堆積幾率格外提高。
另外，通常認(rèn)為能改善成膜速度的原因還在于由于與DCS氣體同時供給的HCD氣 體熱分解，另外，由于HCD氣體熱分解時產(chǎn)生的Cl2與DCS氣體的H基反應(yīng)，所以促進(jìn)SiCl4 氣體和Si原子的生成，大幅度地促進(jìn)硅原料的吸附·硅的堆積。此時，一般認(rèn)為進(jìn)行了下 述反應(yīng)。
2SiH2Cl2+Si2Cl6 — 2Si+2SiCl4+2HCl+H2
SiH2Cl2+Si2Cl6 — 2Si+SiCl4+2HCl
SiH2Cl2+Si2Cl6 — Si+2SiCl4+H2
其結(jié)果認(rèn)為，由于在改善成膜速度的同時，可以均勻地進(jìn)行向襯底上的硅原料的 吸附 硅的堆積，所以本發(fā)明中形成的SiO2膜的膜厚均勻性(膜厚分布)也良好。另外，與 單獨(dú)使用HCD氣體的情況相比，可以不使成膜控制性降低，也可以大幅度地降低原料成本。
作為第1硅原料氣體的HCD氣體為Si原料A，作為第2硅原料氣體的DCS氣體為 Si原料B時，對于各個Si原料的供給時刻，一般認(rèn)為有圖4的Si原料供給時刻1 (同時供 給Si原料A、B)，圖5的Si原料供給時刻2 (同時供給Si原料A、B，后停止供給Si原料B)， 圖6的Si原料供給時刻3 (先供給Si原料A，后停止供給Si原料B)，可以使用任一個供給 時刻。需要說明的是，圖7(b)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，是在圖5的Si原料供給時刻2時進(jìn)行的結(jié)果。 上述Si原料供給時刻詳細(xì)情況如下所述。
本發(fā)明是基于發(fā)明人等獲得上述發(fā)現(xiàn)而完成的。以下，一邊參照附圖一邊說明本 發(fā)明的實(shí)施方式之一。
圖1為本發(fā)明的實(shí)施方式之一中優(yōu)選使用的襯底處理裝置的立式處理爐的結(jié)構(gòu) 簡圖，用縱剖面圖表示處理爐202部分。另外，圖2為圖1所示的處理爐的A-A’剖面圖。需 要說明的是，本發(fā)明并不限定于本實(shí)施方式的襯底處理裝置，也可以適當(dāng)?shù)厥褂镁哂袉螐?式，Hot Wall型，Cold Wall型的處理爐的襯底處理裝置。
如圖1所示，處理爐202具有作為加熱裝置(加熱機(jī)構(gòu))的加熱器207。加熱器 207為圓筒形狀，通過被作為保持板的加熱器基座(圖中未示出)支承，以垂直方式安裝。
在加熱器207的內(nèi)側(cè)設(shè)置有作為與加熱器207為同心圓形反應(yīng)管的反應(yīng)管203。 反應(yīng)管203例如由石英(SiO2)或碳化硅(SiC)等耐熱性材料構(gòu)成，形成為上端封閉、下端 開口的圓筒形狀。在反應(yīng)管203的筒中空部形成有處理室201，所述處理室201形成如下結(jié) 構(gòu)，即，可以通過下述舟皿217容納作為襯底的晶片200且使晶片200為以水平姿態(tài)在垂直 方向上成多層排列的狀態(tài)。
在反應(yīng)管203的下方設(shè)置有與反應(yīng)管203為同心圓形的歧管209。歧管209例如 由不銹鋼等構(gòu)成，形成為上端及下端開口的圓筒形狀。歧管209以與反應(yīng)管203卡合、支承 反應(yīng)管203的方式進(jìn)行設(shè)置。需要說明的是，歧管209與反應(yīng)管203之間設(shè)置有作為密封構(gòu) 件的0型環(huán)220a。通過使加熱器基座支承歧管209，反應(yīng)管203形成垂直安裝的狀態(tài)。由 反應(yīng)管203和歧管209形成反應(yīng)容器(處理容器)。
設(shè)置歧管209使作為第1氣體導(dǎo)入部的第1噴嘴233a、作為第2氣體導(dǎo)入部的第 2噴嘴23 和作為第3氣體導(dǎo)入部的第3噴嘴233c貫通歧管209的側(cè)壁，第1氣體供給管 23 、第2氣體供給管232b、第3氣體供給管232c分別與第1噴嘴233a、第2噴嘴23 、第 3噴嘴233c連接。另外，第4氣體供給管232d與第3氣體供給管232c連接。如上所述，向 處理室201內(nèi)設(shè)置4根氣體供給管，作為供給多種處理氣體的、此處作為供給4種處理氣體 的氣體供給路。
第1氣體供給管23 上，從上游方向依次設(shè)置有作為流量控制器(流量控制裝 置)的質(zhì)量流量控制器Mia、及作為開關(guān)閥的閥M3a。另外，在比第1氣體供給管23 的 閥更靠近下游側(cè)，連接有供給惰性氣體的第1惰性氣體供給管23如。該第1惰性氣體供給管23 上，從上游方向依次設(shè)置有流量控制器(流量控制裝置)的質(zhì)量流量控制器 Mlc、及作為開關(guān)閥的閥M3c。另外，上述第1噴嘴233a與第1氣體供給管23 的前端 部連接。第1噴嘴233a如下設(shè)置在構(gòu)成處理室201的反應(yīng)管203的內(nèi)壁與晶片200之間 的圓弧狀空間內(nèi)，從反應(yīng)管203內(nèi)壁的下部開始沿著上部，朝向晶片200的疊層方向上方立 起。在第1噴嘴233a的側(cè)面設(shè)置有作為供給氣體的供給孔的氣體供給孔M8a。該氣體供 給孔M8a，從下部到上部均具有同一開口面積，并且以相同的開口間距進(jìn)行設(shè)置。第1氣 體供給系統(tǒng)主要由第1氣體供給管23 、質(zhì)量流量控制器Mia、閥243a、第1噴嘴233a構(gòu) 成。另外，第1惰性氣體供給系統(tǒng)主要由第1惰性氣體供給管23 、質(zhì)量流量控制器Mlc、 閥243c構(gòu)成。
在第2氣體供給管232b上，從上游方向依次設(shè)置有作為流量控制器(流量控制裝 置)的質(zhì)量流量控制器Mlb、及作為開關(guān)閥的閥對北。另外，在比第2氣體供給管232b的 閥對北更靠近下游側(cè)，連接有供給惰性氣體的第2惰性氣體供給管234b。在上述第2惰性 氣體供給管234b上，從上游方向依次設(shè)置有作為流量控制器(流量控制裝置)的質(zhì)量流量 控制器Mid、及作為開關(guān)閥的閥M3d。另外，上述第2噴嘴23 與第2氣體供給管232b 的前端部連接。第2噴嘴23 如下設(shè)置在構(gòu)成處理室201的反應(yīng)管203的內(nèi)壁與晶片 200之間的圓弧狀空間內(nèi)，從反應(yīng)管203內(nèi)壁的下部開始沿著上部，朝向晶片200的疊層方 向上方立起。在第2噴嘴23 的側(cè)面設(shè)置有作為供給氣體的供給孔的氣體供給孔248b。 該氣體供給孔248b，從下部至上部均具有同一開口面積，并且以相同的開口間距進(jìn)行設(shè)置。 第2氣體供給系統(tǒng)主要由第2氣體供給管232b、質(zhì)量流量控制器Mlb、閥對北、第2噴嘴 233b構(gòu)成。另外，第2惰性氣體供給系統(tǒng)主要由第2惰性氣體供給管234b、質(zhì)量流量控制 器MlcU閥M3d構(gòu)成。
在第3氣體供給管232c上，從上游方向依次設(shè)置有作為流量控制器(流量控制裝 置)的質(zhì)量流量控制器Mle、及作為開關(guān)閥的閥Μ》。另外，在比第3氣體供給管232c的 閥更靠近下游側(cè)，連接有供給惰性氣體的第3惰性氣體供給管23如。在上述第3惰性 氣體供給管23 上，從上游方向依次設(shè)置有作為流量控制器(流量控制裝置)的質(zhì)量流量 控制器Mlf、及作為開關(guān)閥的閥M3f。另外，在比第3氣體供給管232c的閥MIBe更靠近下 游側(cè)，連接有第4氣體供給管232d。在上述第4氣體供給管232d上，從上游方向依次設(shè)置 有作為流量控制器(流量控制裝置)的質(zhì)量流量控制器Mlg、及作為開關(guān)閥的閥M3g。另 外，上述第3噴嘴233c與第3氣體供給管232c的前端部連接。第3噴嘴233c如下設(shè)置 在構(gòu)成處理室201的反應(yīng)管203的內(nèi)壁與晶片200之間的圓弧狀空間內(nèi)，從反應(yīng)管203內(nèi)壁 下部開始沿著上部，朝向晶片200的疊層方向上方立起。在第3噴嘴233c的側(cè)面設(shè)置有作 為供給氣體的供給孔的氣體供給孔M8c。該氣體供給孔M8c，從下部到上部均具有同一開 口面積，并且以相同的開口間距進(jìn)行設(shè)置。第3氣體供給系統(tǒng)主要由第3氣體供給管232c、 質(zhì)量流量控制器Mle、閥Μ》、第3噴嘴233c構(gòu)成。另外，第4氣體供給系統(tǒng)主要由第4 氣體供給管232d、質(zhì)量流量控制器Mlg、閥243g、第3氣體供給管232c、第3噴嘴233c構(gòu) 成。另外，第3惰性氣體供給系統(tǒng)主要由第3惰性氣體供給管23 、質(zhì)量流量控制器Mlf、 閥M3f構(gòu)成。
將含有氧的氣體(含氧氣體)例如氧(O2)氣從第1氣體供給管23 通過質(zhì)量流 量控制器Mia、_M3a、第1噴嘴233a供給到處理室201內(nèi)。即，第1氣體供給系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)。此時惰性氣體也可以同時從第1惰性氣體供給管23 ，通過質(zhì)量流 量控制器Mlc、閥M3c供給到第1氣體供給管23 內(nèi)。
另外，將含有氫的氣體(含氫氣體)例如氫(H2)氣從第2氣體供給管232b通過 質(zhì)量流量控制器Mlb、閥對北、第2噴嘴23 供給到處理室201內(nèi)。S卩，第2氣體供給系 統(tǒng)構(gòu)成為含氫氣體供給系統(tǒng)。此時惰性氣體也可以同時從第2惰性氣體供給管234b，通過 質(zhì)量流量控制器Mid、閥M3d供給到第2氣體供給管232b內(nèi)。
需要說明的是，也可以將含有氮的氣體(含氮?dú)怏w)例如氨(NH3)氣從第2氣體供 給管232b通過質(zhì)量流量控制器Mlb、閥對北、第2噴嘴23 供給到處理室201內(nèi)。S卩，第 2氣體供給系統(tǒng)也可以構(gòu)成為含氮?dú)怏w供給系統(tǒng)。此時惰性氣體也可以同時從第2惰性氣 體供給管234b通過質(zhì)量流量控制器Mid、閥M3d供給到第2氣體供給管232b內(nèi)。
另外，從第3氣體供給管232c，通過質(zhì)量流量控制器Mle、閥Μ;3θ、第3噴嘴233c 向處理室201內(nèi)供給第1原料氣體，即，含有硅的第1原料氣體(第1含硅氣體)、例如六氯 乙硅烷(Si2Cl6，簡稱HCD)氣體。即，第3氣體供給系統(tǒng)構(gòu)成為第1原料氣體供給系統(tǒng)(第 1含硅氣體供給系統(tǒng))。此時惰性氣體也可以同時從第3惰性氣體供給管23 ，通過質(zhì)量流 量控制器Ml、閥M3f供給到第3氣體供給管232c內(nèi)。
另外，從第4氣體供給管232d，通過質(zhì)量流量控制器Mlg、閥M3g、第3氣體供給 管232c、第3噴嘴233c向處理室201內(nèi)供給第2原料氣體，即，含有硅的第2原料氣體(第 2含硅氣體)、例如二氯硅烷(SiH2Cl2，簡稱DCS)氣體。即，第4氣體供給系統(tǒng)構(gòu)成為第2原 料氣體供給系統(tǒng)(第2含硅氣體供給系統(tǒng))。此時惰性氣體也可以同時從第3惰性氣體供 給管23 ，通過質(zhì)量流量控制器Mlf、閥M3f供給到第3氣體供給管232c內(nèi)。
需要說明的是，反應(yīng)氣體供給系統(tǒng)由第1氣體供給系統(tǒng)和第2氣體供給系統(tǒng)構(gòu)成， 原料氣體供給系統(tǒng)由第3氣體供給系統(tǒng)和第4氣體供給系統(tǒng)構(gòu)成。
需要說明的是，本實(shí)施方式中，分別從各噴嘴向處理室201內(nèi)供給O2氣體、H2氣體 (NH3氣體)、HCD氣體及DCS氣體，例如，也可以從相同的噴嘴向處理室201內(nèi)供給H2氣體及 HCD氣體。另外，也可以從相同的噴嘴向處理室201內(nèi)供給O2氣體及H2氣體。如上所述，如 果多種氣體能夠公用一個噴嘴，則存在可以減少噴嘴根數(shù)、降低裝置成本、另外也易于保養(yǎng) 等優(yōu)點(diǎn)。另外，通過從同一噴嘴向處理室201內(nèi)供給O2氣體及H2氣體，可以提高氧化能力 改善效果及氧化能力均勻化效果。需要說明的是，一般認(rèn)為在下述成膜溫度帶下HCD氣體 與H2氣體不發(fā)生反應(yīng)，但是HCD氣體與&氣體發(fā)生反應(yīng)，因此最好從不同的噴嘴向處理室 201內(nèi)供給HCD氣體和O2氣體。另外，本實(shí)施方式中，可以將HCD氣體與DCS氣體在同一供 給配管(第3氣體供給管232c)內(nèi)預(yù)先混合，從同一噴嘴(第3噴嘴233c)供給到處理室 201內(nèi)，也可以從不同的供給配管、噴嘴供給到處理室201內(nèi)。
在歧管209上設(shè)置有對處理室201內(nèi)的氣氛進(jìn)行排氣的排氣管231。通過作為 壓力檢測器的壓力傳感器245及作為壓力調(diào)節(jié)器(壓力調(diào)節(jié)部)的APC(Aut0 Pressure Controller)閥M2，作為真空排氣裝置的真空泵246與排氣管231連接。需要說明的是， APC閥242為開關(guān)閥，形成通過開關(guān)閥門可以進(jìn)行處理室201內(nèi)的真空排氣·停止真空排 氣、并且通過調(diào)節(jié)閥的開度可以調(diào)節(jié)壓力的結(jié)構(gòu)。并形成如下結(jié)構(gòu)在使真空泵246工作的 同時，基于由壓力傳感器245檢測到的壓力來調(diào)節(jié)APC閥242的閥開度，由此能夠進(jìn)行真空 排氣使處理室201內(nèi)的壓力變成規(guī)定的壓力(真空度)。排氣系統(tǒng)主要由排氣管231、壓力傳感器245、APC閥M2、真空泵246構(gòu)成。
在歧管209的下方設(shè)置有密封蓋219，所述密封蓋219可以作為爐口蓋，能夠氣密 性地封閉歧管209的下端開口。密封蓋219形成從垂直方向的下側(cè)在與歧管209的下端抵 接的結(jié)構(gòu)。密封蓋219例如由不銹鋼等金屬構(gòu)成，形成圓盤狀。在密封蓋219的上面，設(shè)置 有與歧管209的下端抵接的密封構(gòu)件即0型環(huán)220b。在密封蓋219的與處理室201相反 的一側(cè)，設(shè)置有如下所述的作為襯底保持工具的旋轉(zhuǎn)裝置267，該旋轉(zhuǎn)裝置267可以使舟皿 217旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)裝置267的旋轉(zhuǎn)軸255，貫通密封蓋219，與舟皿217連接。旋轉(zhuǎn)裝置267形 成通過旋轉(zhuǎn)舟皿217使晶片200旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。密封蓋219形成通過作為升降裝置的舟皿升 降機(jī)115能夠在垂直方向升降的結(jié)構(gòu)，所述舟皿升降機(jī)115垂直設(shè)置于反應(yīng)管203的外部。 舟皿升降機(jī)115如下構(gòu)成通過使密封蓋219升降，可以向處理室201內(nèi)搬入·搬出舟皿 217。
作為襯底保持工具的舟皿217例如由石英和碳化硅等耐熱性材料構(gòu)成，能夠使多 片晶片200呈水平姿態(tài)、且以中心相互對齊的狀態(tài)排列并保持為多層。需要說明的是，在舟 皿217的下部，設(shè)置有例如由石英和碳化硅等耐熱性材料構(gòu)成的絕熱構(gòu)件218，形成使來自 加熱器207的熱難以向密封蓋219側(cè)傳遞的結(jié)構(gòu)。需要說明的是，絕熱構(gòu)件218，也可以由 石英和碳化硅等耐熱性材料構(gòu)成的多張絕熱板、和絕熱板支架構(gòu)成，所述絕熱板支架能夠 多層地支承上述絕熱板且使上述絕熱板保持水平。在反應(yīng)管203內(nèi)，設(shè)置有作為溫度檢測 器的溫度傳感器沈3，其如下構(gòu)成基于利用溫度傳感器263檢測出的溫度信息，調(diào)節(jié)與加 熱器207的通電情況，由此使處理室201內(nèi)的溫度變?yōu)樗谕臏囟确植?。溫度傳感?63 與第1噴嘴233a、第2噴嘴23 及第3噴嘴233c同樣地沿著反應(yīng)管203的內(nèi)壁設(shè)置。
作為控制部(控制裝置)的控制器280與質(zhì)量流量控制器Mla、241b、Mlc、241d、 241e、241f、241g、閥 243a、M3b、243c、M3d、M;3e、243f、M3g、壓力傳感器 245、APC 閥 242、 加熱器207、溫度傳感器沈3、真空泵246、旋轉(zhuǎn)裝置沈7、舟皿升降機(jī)115等連接。通過控制 器280可以對以下操作進(jìn)行控制通過質(zhì)量流量控制器Mla、241b、MlC、241d、Mle、241f、 Mlg進(jìn)行的氣體流量調(diào)節(jié)；閥M3a、243b、M3c、243d、M;3e、243f、M3g的開關(guān)動作；基于 APC閥242的開關(guān)及壓力傳感器245的壓力調(diào)節(jié)動作；基于溫度傳感器263的加熱器207的 溫度調(diào)節(jié)；真空泵246的起動·停止；旋轉(zhuǎn)裝置267的旋轉(zhuǎn)速度調(diào)節(jié)；通過舟皿升降機(jī)115 進(jìn)行的舟皿217的升降動作等。
接著，使用上述襯底處理裝置的處理爐202，對作為半導(dǎo)體裝置(設(shè)備)的制造工 序的工序之一、即在襯底上將作為絕緣膜的氧化膜成膜的方法的例子進(jìn)行說明。需要說明 的是，以下說明中，構(gòu)成襯底處理裝置的各部分的動作通過控制器280控制。
圖3表示本實(shí)施方式中的成膜流程圖，圖4、圖5、圖6表示本實(shí)施方式的成膜順序 中氣體供給的時刻圖。本實(shí)施方式的成膜順序中，通過交替重復(fù)進(jìn)行如下工序，在襯底上形 成規(guī)定膜厚的氧化硅膜，所述工序?yàn)橥ㄟ^將至少兩種含有硅作為規(guī)定元素的原料氣體、即 含有硅的第1原料氣體(HCD氣體)和含有硅的第2原料氣體(DCS氣體)供給到容納襯 底的處理容器內(nèi)，在襯底上形成含規(guī)定元素的層、即含硅層的工序；通過向處理容器內(nèi)供給 與第1原料氣體及第2原料氣體不同的反應(yīng)氣體即含氧氣體( 氣體)和含氫氣體(H2氣 體)，將含硅層改性為氧化硅層的工序。需要說明的是，第1原料氣體比第2原料氣體的反 應(yīng)性高，在襯底上形成含硅層的工序中，使第1原料氣體的供給量比第2原料氣體的供給量少。
在襯底上形成含硅層的工序在產(chǎn)生CVD反應(yīng)的條件下進(jìn)行。此時在襯底上形成硅 層，所述硅層為小于1原子層至多原子層左右的含硅層。含硅層也可以為各原料氣體的吸 附層，即，第1原料氣體的吸附層或第2原料氣體的吸附層。此處所謂硅層，是包括由硅構(gòu) 成的連續(xù)的層、不連續(xù)的層以及將它們重疊形成的硅薄膜的總稱。需要說明的是，有時也將 由硅構(gòu)成的連續(xù)的層稱為硅薄膜。另外，所謂原料氣體的吸附層，包括原料氣體的氣體分子 的連續(xù)的化學(xué)吸附層、以及不連續(xù)的化學(xué)吸附層。需要說明的是，小于1原子層的層，是指 不連續(xù)地形成的原子層。在原料氣體自身分解的條件下，硅堆積在襯底上，由此形成硅層。 在原料氣體自身不分解的條件下，原料氣體吸附在襯底上，由此形成原料氣體的吸附層。需 要說明的是，與在襯底上形成原料氣體的吸附層相比，在襯底上形成硅層時可以提高成膜 速度，為優(yōu)選。
另外，將含硅層改性為氧化硅層的工序中，通過使反應(yīng)氣體在熱作用下活化后進(jìn) 行供給，將含硅層氧化，將其改性為氧化硅層。此時，在小于大氣壓的壓力氣氛下、在處理容 器內(nèi)使作為反應(yīng)氣體的含氧氣體與含氫氣體反應(yīng)生成含氧的氧化種，使用該氧化種將含硅 層氧化，將其改性為氧化硅層。該氧化處理，與單獨(dú)供給含氧氣體的情況相比，可以大幅度 地提高氧化能力。即，通過在減壓氣氛下向含氧氣體中添加含氫氣體，與單獨(dú)供給含氧氣體 的情況相比，可以得到大幅度地提高氧化能力的效果。將含硅層改性為氧化硅層的工序，在 非等離子體的減壓氣氛下進(jìn)行。需要說明的是，作為反應(yīng)氣體，也可以單獨(dú)使用含氧氣體。
(對SiO成膜的應(yīng)用)
以下，具體地進(jìn)行說明。需要說明的是，本實(shí)施方式中，分別使用HCD氣體作為含 有硅的第1原料氣體，使用DCS氣體作為含有硅的第2原料氣體，使用&氣體、H2氣體作為 反應(yīng)氣體即含氧氣體、含氫氣體，根據(jù)圖3的成膜流程，圖4、圖5、圖6的成膜順序，對在襯 底上形成作為絕緣膜的氧化硅膜(SiO2膜)的例子進(jìn)行說明。
將多片晶片200填裝到舟皿217(晶片裝入)中時，如圖1所示，保持多片晶片200 的舟皿217，被舟皿升降機(jī)115舉起，搬入處理室201內(nèi)(舟皿裝載(boat load))。在此狀 態(tài)下，形成密封蓋219通過0型環(huán)220b密封歧管209下端的狀態(tài)。
利用真空泵246進(jìn)行真空排氣，使處理室201內(nèi)變?yōu)樗谕膲毫?真空度)。 此時，使用壓力傳感器245測定處理室201內(nèi)的壓力，基于上述測定得到的壓力，反饋控制 (壓力調(diào)節(jié))APC閥M2。另外，利用加熱器207進(jìn)行加熱使處理室201內(nèi)變?yōu)樗谕臏?度。此時，基于溫度傳感器263檢測出的溫度信息，對向加熱器207的通電狀態(tài)進(jìn)行反饋控 制使處理室201內(nèi)變?yōu)樗谕臏囟确植?溫度調(diào)整)。接下來，利用旋轉(zhuǎn)裝置267使舟皿 217旋轉(zhuǎn)，由此使晶片200旋轉(zhuǎn)。之后，依次進(jìn)行下述4個步驟。
[步驟1]
打開第3氣體供給管232c的閥MIBe、第3惰性氣體供給管23 的閥243f，使HCD 氣體流入第3氣體供給管232c，惰性氣體(例如N2氣體)流入第3惰性氣體供給管23如。 另外，打開第4氣體供給管232d的閥243g，使DCS氣體流入第4氣體供給管232d。惰性氣 體從第3惰性氣體供給管23 流入，利用質(zhì)量流量控制器Mlf調(diào)節(jié)流量。HCD氣體從第3 氣體供給管232c流入，利用質(zhì)量流量控制器Mle調(diào)節(jié)流量。DCS氣體從第4氣體供給管 232d流入，利用質(zhì)量流量控制器Mlg調(diào)節(jié)流量。經(jīng)流量調(diào)節(jié)的HCD氣體、經(jīng)流量調(diào)節(jié)的DCS氣體和經(jīng)流量調(diào)節(jié)的惰性氣體在第3氣體供給管232c內(nèi)被混合，從第3噴嘴233c的氣體 供給孔M8c供給到經(jīng)加熱的且為減壓狀態(tài)的處理室201內(nèi)，從排氣管231排出(HCD及DCS 供給)。
此時，如圖4、圖5、圖6所示，使步驟1中的HCD氣體的供給量比DCS氣體的供給 量少。即，使步驟1中的HCD氣體的供給量相對于DCS氣體的供給量為微量。需要說明的 是，圖4、圖5、圖6的各橫軸表示時間，縱軸表示各氣體的供給流量，各步驟中的表示各氣體 供給狀態(tài)的矩形面積，表示各步驟中的各氣體的供給量。
步驟1中的HCD氣體的供給量相對于DCS氣體的供給量的比，即HCD供給量/DCS 供給量(此0/1^5)，優(yōu)選為0.03(3(%)以上0.5(50%)以下，較優(yōu)選為0. 06 (6 % )以上 0.5(50%)以下。HCD/DCS小于3%時，晶片表面上的DCS的吸附幾率·硅的堆積幾率變低， 因此難以提高成膜速度，另外，也難以確保膜厚均勻性。另外，HCD/DCS小于6%時，晶片表 面上的HCD和DCS的吸附 硅的堆積變得難以飽和。HCD/DCS大于50%時，副產(chǎn)物和顆粒變 多，電勢變高。降低原料成本的效果也變小。即，通過使HCD/DCS為3%以上50%以下，可 以提高晶片表面上的DCS的吸附·硅的堆積幾率，可以提高成膜速度，另外，還可以提高膜 厚均勻性。進(jìn)而，也可以抑制副產(chǎn)物的生成和顆粒的產(chǎn)生，還可以大幅度地降低原料成本。 另外，通過使HCD/DCS為6%以上50%以下，使HCD和DCS的晶片表面上的吸附 硅的堆積 變得容易飽和，因此可以進(jìn)一步提高成膜速度，另外，還可以進(jìn)一步提高膜厚均勻性。進(jìn)而， 也可以抑制副產(chǎn)物的生成和顆粒的產(chǎn)生，還可以大幅度地降低原料成本。
在上述情況下，如圖4所示，使HCD氣體的供給流量比DCS氣體的供給流量少，也 可以同時供給HCD氣體和DCS氣體。S卩，使HCD氣體的供給流量比DCS氣體的供給流量少， 也可以同時進(jìn)行HCD氣體和DCS氣體的開始供給及停止供給，使HCD氣體的供給時間與DCS 氣體的供給時間相等。在圖4的供給方法的情況下，可以使閥MIBe與閥M3g的開關(guān)時刻 一致，易于控制閥的開關(guān)。
另外，如圖5所示，也可以使HCD氣體的供給流量與DCS氣體的供給流量相等，同 時供給HCD氣體和DCS氣體后，先停止供給HCD氣體。即，也可以使HCD氣體的供給流量與 DCS氣體的供給流量相等，同時開始HCD氣體和DCS氣體的供給，停止HCD氣體的供給后， 繼續(xù)單獨(dú)供給DCS氣體規(guī)定時間后停止供給，使HCD氣體的供給時間比DCS氣體的供給時 間短。圖5的供給方法與圖4的供給方法相比，可以使將供給HCD氣體和DCS氣體的初期 的HCD氣體的供給量增加，在供給初期，可以迅速地形成DCS氣體容易吸附于晶片表面的狀 態(tài)，之后，單獨(dú)供給DCS氣體時，能夠提高DCS氣體對晶片表面的吸附效率。
另外，如圖6所示，也可以使HCD氣體的供給流量與DCS氣體的供給流量相等，在 供給DCS氣體之前進(jìn)行HCD氣體的供給。即，也可以使HCD氣體的供給流量與DCS氣體的供 給流量相等，開始供給HCD氣體后，在停止供給HCD氣體的同時，開始供給DCS氣體，之后， 停止DCS氣體的供給，使HCD氣體的供給時間相比DCS氣體的供給時間短。此時，也可以在 開始供給HCD氣體后，在不停止供給HCD氣體的狀態(tài)下開始供給DCS氣體，之后，在繼續(xù)供 給DCS氣體的狀態(tài)，停止供給HCD氣體。在上述情況下也可以使HCD氣體的供給時間比DCS 氣體的供給時間短。為圖6的供給方法時，通過在供給DCS氣體之前供給HCD氣體，可以在 供給DCS氣體前形成DCS氣體易于吸附于晶片表面的狀態(tài)，之后，單獨(dú)供給DCS氣體時，能 夠提高DCS氣體對晶片表面的吸附效率。
另外，也可以將上述供給方法適當(dāng)?shù)亟M合。例如可以使HCD氣體的供給流量少于 DCS氣體的供給流量，進(jìn)而，還可以使HCD氣體的供給時間比DCS氣體的供給時間短。
需要說明的是，使HCD氣體的供給量比DCS氣體的供給量少時，例如也可以采用如 下方式使HCD氣體的供給流量比DCS氣體的供給流量少、使HCD氣體的供給時間比DCS氣 體的供給時間長，也可以使HCD氣體的供給流量比DCS氣體的供給流量多、使HCD氣體的供 給時間比DCS氣體的供給時間短。
如上所述，使HCD氣體的供給流量比DCS氣體的供給流量少，或使HCD氣體的供給 時間比DCS氣體的供給時間短，或者使HCD氣體的供給流量比DCS氣體的供給流量少、且使 HCD氣體的供給時間比DCS氣體的供給時間短，由此可以使HCD氣體的供給量比DCS氣體的供給量少。
此時，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)APC閥M2，維持處理室201內(nèi)的壓力小于大氣壓，例如為10 IOOOPa范圍內(nèi)的壓力。使用質(zhì)量流量控制器Mle控制的HCD氣體的供給流量例如為1 500SCCm范圍內(nèi)。將晶片200暴露于HCD氣體中的時間例如為1 120秒范圍內(nèi)。使用質(zhì) 量流量控制器Mlg控制的DCS氣體的供給流量例如為1 5000sCCm范圍內(nèi)。將晶片200 暴露于DCS氣體中的時間例如為1 120秒范圍內(nèi)。將加熱器207的溫度設(shè)定為處理室 201內(nèi)發(fā)生CVD反應(yīng)的溫度。即，設(shè)定加熱器207的溫度使晶片200的溫度例如為350 850°C、優(yōu)選為400 700°C范圍內(nèi)的溫度。需要說明的是，晶片200的溫度低于350°C時， HCD和DCS難以吸附在晶片200上，HCD和DCS難以分解。另外，晶片200的溫度低于400°C 時，成膜速度降低為實(shí)用水平以下。另外，晶片200的溫度為700°C、特別是超過850°C時， CVD反應(yīng)變強(qiáng)，均勻性易惡化。因此，晶片200的溫度為350 850°C，優(yōu)選為400 700°C。
通過在上述條件下向處理室201內(nèi)供給HCD氣體及DCS氣體，在晶片200(表面的 基底膜)上形成硅層(Si層)，所述硅層為小于1原子層到多原子層的含硅層。含硅層也可 以為HCD氣體的化學(xué)吸附層和DCS氣體的化學(xué)吸附層。需要說明的是，在HCD氣體和DCS氣 體自身分解的條件下，硅堆積在晶片200上，由此形成硅層。在HCD氣體和DCS氣體自身不 分解的條件下，在晶片200上HCD氣體和DCS氣體發(fā)生化學(xué)吸附，由此形成HCD氣體和DCS 氣體的化學(xué)吸附層。形成于晶片200上的含硅層的厚度超過多原子層時，下述步驟3中的 氧化作用不能對整個含硅層發(fā)揮作用。另外，在晶片200上可以形成的含硅層的最小值小 于1原子層。因此，含硅層的厚度優(yōu)選為小于1原子層到多原子層。
作為含有硅的第1原料，除HCD等無機(jī)原料之外，還可以使用氨基硅烷類 的4DMAS(四(二甲基氨基)硅烷，Si [N(CH3)2J4) >3DMAS(三(二甲基氨基)硅烷， Si[N(CH3)2]3H)、2DEAS (雙(二乙基氨基)硅烷，Si [N(C2H5)J2H2)、BTBAS (二叔丁基氨基硅 燒、SiH2 [NH (C4H9) ]2)等有機(jī)原料。另外，作為含有硅的第2原料，除DCS之外，還可以使用 TCS (四氯硅烷，SiCl4)、SiH4 (甲硅烷)、Si2H6 (乙硅烷)等無機(jī)原料。
作為惰性氣體，除N2氣體之外，還可以使用Ar、He、Ne、Xe等稀有氣體。需要說明 的是，通過使用不含有氮(N)的氣體即Ar和He等稀有氣體作為惰性氣體，可以降低形成的 氧化硅膜的膜中N雜質(zhì)的濃度。因此，作為惰性氣體，優(yōu)選使用Ar、He等稀有氣體。下述步 驟2、3、4中也是同樣的情況。
[步驟2]
在晶片200上形成含硅層后，關(guān)閉第3氣體供給管232c的閥M；^，停止HCD氣體的供給。另外，關(guān)閉第4氣體供給管232d的閥M3g，停止DCS氣體的供給。此時，在排氣 管231的APC閥242開放的狀態(tài)下，利用真空泵246對處理室201內(nèi)進(jìn)行真空排氣，從處理 室201內(nèi)排出殘留的HCD氣體和DCS氣體。此時，向處理室201內(nèi)供給惰性氣體，進(jìn)一步提 高排出殘留的HCD氣體和DCS氣體的效果(除去殘留氣體)。設(shè)定此時的加熱器207的溫 度，使晶片200的溫度與供給HCD氣體及DCS氣體時相同，為350 850°C、優(yōu)選為400 700°C范圍內(nèi)的溫度。
[步驟3]
除去處理室201內(nèi)的殘留氣體后，打開第1氣體供給管23 的閥、第1惰性 氣體供給管23 的閥M3c，使&氣體流入第1氣體供給管23 ，使惰性氣體流入第1惰性 氣體供給管23如。惰性氣體從第1惰性氣體供給管23 流入，利用質(zhì)量流量控制器241c 調(diào)節(jié)流量。O2氣體從第1氣體供給管23 流入，利用質(zhì)量流量控制器Mla調(diào)節(jié)流量。經(jīng) 流量調(diào)節(jié)的A氣體與經(jīng)流量調(diào)節(jié)的惰性氣體在第1氣體供給管23 內(nèi)被混合，從第1噴 嘴233a的氣體供給孔供給到經(jīng)加熱的且為減壓狀態(tài)的處理室201內(nèi)，從排氣管231 排出。
此時同時打開第2氣體供給管232b的閥對北、第2惰性氣體供給管234b的閥 243d，使壓氣體流入第2氣體供給管232b，使惰性氣體流入第2惰性氣體供給管234b。惰 性氣體從第2惰性氣體供給管234b流入，利用質(zhì)量流量控制器Mld調(diào)節(jié)流量。吐氣體從 第2氣體供給管232b流入，利用質(zhì)量流量控制器Mlb調(diào)節(jié)流量。經(jīng)流量調(diào)節(jié)的吐氣體與 經(jīng)流量調(diào)節(jié)的惰性氣體在第2氣體供給管232b內(nèi)被混合，從第2噴嘴23 的氣體供給孔 M8b供給到經(jīng)加熱的且為減壓狀態(tài)的處理室201內(nèi)，從排氣管231排出(02及吐供給)。 需要說明的是，O2氣體及吐氣體被供給到處理室201內(nèi)沒有通過等離子體進(jìn)行活化。
此時，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)APC閥對2，維持處理室201內(nèi)的壓力小于大氣壓，例如在1 IOOOPa范圍內(nèi)。使用質(zhì)量流量控制器Mla控制的化氣體的供給流量例如在Isccm 20000sccm(20slm)范圍內(nèi)。使用質(zhì)量流量控制器Mlb控制的H2氣體的供給流量例如在 Isccm 20000sccm(20slm)范圍內(nèi)。需要說明的是，將晶片200暴露于O2氣體及H2氣體中 的時間例如為1 120秒范圍內(nèi)。設(shè)定加熱器207的溫度，使晶片200的溫度例如在350 1000°C范圍內(nèi)。需要說明的是，確認(rèn)了如果溫度在上述范圍內(nèi)，則通過在減壓氣氛下向02氣 體中添加H2氣體，可以得到氧化能力提高的效果。另外，還確認(rèn)了晶片200的溫度過低時， 無法得到氧化能力提高的效果。但是考慮到生產(chǎn)量，優(yōu)選對加熱器207的溫度進(jìn)行設(shè)定，使 晶片200的溫度為能夠得到氧化能力提高的效果的溫度，為與步驟1中供給HCD氣體時相 同的溫度，即，使步驟1和步驟3中處理室201內(nèi)的溫度為同一溫度。在上述情況下，設(shè)定 加熱器207的溫度，使步驟1和步驟3中晶片200的溫度，即處理室201內(nèi)的溫度為350 850°C、優(yōu)選為400 700°C范圍內(nèi)的一定的溫度。進(jìn)而，較優(yōu)選設(shè)定加熱器207的溫度，使 在步驟1 步驟4(下述)中處理室201內(nèi)的溫度為同一溫度。在上述情況下，設(shè)定加熱器 207的溫度，使在步驟1 步驟4(下述)中處理室201內(nèi)的溫度為350 850°C、優(yōu)選為 400 700°C范圍內(nèi)的一定的溫度。需要說明的是，為了獲得通過在減壓氣氛下向O2氣體中 添加吐氣體而產(chǎn)生的氧化能力提高的效果，處理室201內(nèi)的溫度需要為350°C以上，優(yōu)選處 理室201內(nèi)的溫度為400°C以上，更優(yōu)選為450°C以上。如果處理室201內(nèi)的溫度為400°C 以上，則所得的氧化能力超過通過在400°C以上的溫度下進(jìn)行O3氧化處理所得到的氧化能力。如果處理室201內(nèi)的溫度為450°C以上，則所得的氧化能力超過通過在450°C以上的溫 度下進(jìn)行A等離子體氧化處理所得到的氧化能力。
通過在上述條件下向處理室201內(nèi)供給&氣體及吐氣體，O2氣體及吐氣體在經(jīng) 加熱的減壓氣氛下，被非等離子體活化而發(fā)生反應(yīng)，由此生成原子狀氧等含有0的氧化種。 然后，主要利用該氧化種，對步驟1中晶片200上形成的含硅層進(jìn)行氧化處理。然后，通過 該氧化處理，將含硅層改性為氧化硅層(SiO2層，以下也簡稱作SiO層。)。
作為含氧氣體，除氧(O2)氣體之外，也可以使用臭氧(O3)氣體等。需要說明的是， 在上述的溫度帶內(nèi)，嘗試研究向一氧化氮(NO)氣體和一氧化二氮(N2O)氣體中添加含氫氣 體的效果，結(jié)果確認(rèn)與單獨(dú)供給NO氣體和單獨(dú)供給隊(duì)0氣體相比，無法得到氧化能力提高 的效果。即，作為含氧氣體，優(yōu)選使用不含氮的含氧氣體(不含氮、但含有氧的氣體)。作為 含氫氣體，除氫(H2)氣體之外，還可以使用氘(D2)氣體等。需要說明的是，一般認(rèn)為使用氨 氣(NH3)氣體和甲烷(CH4)氣體等時，氮(N)雜質(zhì)和碳(C)雜質(zhì)會混入膜中。即，作為含氫 氣體，優(yōu)選使用不含其他元素的含氫氣體(含有氫或氘且不含其他元素的氣體)。即，作為 含氧氣體，可以使用選自化氣體及O3氣體中的至少一種氣體，作為含氫氣體，可以使用選自 H2氣體及&氣體中的至少一種氣體。
[步驟4]
將含硅層改性為氧化硅層后，關(guān)閉第1氣體供給管23 的閥243a，停止仏氣體的 供給。另外，關(guān)閉第2氣體供給管232b的閥對北，停止H2氣體的供給。此時，在排氣管231 的APC閥242開放的狀態(tài)下，利用真空泵246對處理室201內(nèi)進(jìn)行真空排氣，將殘留的仏氣 體和H2氣體從處理室201內(nèi)排出。此時，向處理室201內(nèi)供給惰性氣體，進(jìn)一步提高排出 殘留的O2氣體和H2氣體的效果(除去殘留氣體)。設(shè)定此時的加熱器207的溫度，使晶片 200的溫度與供給A氣體及吐氣體時相同，為350 850°C、優(yōu)選為400 700°C的范圍內(nèi) 的溫度。
以上述步驟1 4為1個循環(huán)，通過多次重復(fù)進(jìn)行該循環(huán)，可以在晶片200上形成 規(guī)定膜厚的氧化硅膜(S^2膜，以下也簡稱為SiO膜)。
將規(guī)定膜厚的氧化硅膜成膜時，通過向處理室201內(nèi)供給、排出惰性氣體，處理室 201內(nèi)被惰性氣體清除(purge)。之后，處理室201內(nèi)的氣氛被置換成惰性氣體，處理室201 內(nèi)的壓力恢復(fù)到常壓(恢復(fù)到大氣壓)。
之后，通過舟皿升降機(jī)115使密封蓋219下降，歧管209的下端開口，同時經(jīng)過處 理的晶片200以保持在舟皿217中的狀態(tài)下從歧管209的下端被搬出到反應(yīng)管203的外部 (舟皿卸載)。之后，從舟皿217中取出經(jīng)過處理的晶片200 (晶片排出)。
上述步驟1中，以HCD氣體的供給量與DCS氣體的供給量相比為微量的方式同時 或依次供給比DCS氣體貴但累積時間短的HCD氣體，和比HCD氣體便宜但累積時間長的DCS 氣體，由此在低溫區(qū)域下成膜時，也可以提高成膜速度、縮短處理時間。即使單獨(dú)使用DCS 氣體時無法成膜的低溫區(qū)域也可以成膜。另外，還可以在比目前溫度更低溫的區(qū)域下成膜。 另外，與單獨(dú)使用HCD氣體時相比，不會使成膜控制性惡化，可以大幅度地抑制原料成本， 大幅度地降低半導(dǎo)體設(shè)備的生產(chǎn)成本。
上述步驟3中，在經(jīng)加熱的減壓氣氛下，使A氣體與吐氣體反應(yīng)，生成原子狀氧等 含有0的氧化種，使用該氧化種，進(jìn)行將含硅層改性為氧化硅層的改性工序，由此氧化種所具有的能量會斷開含硅層中所含的Si-N、Si-Cl, Si-Η, Si-C鍵。用于形成Si-O鍵的能量 比Si-N、Si-Cl、Si_H、Si-C的鍵能高，所以通過對氧化處理對象的含硅層賦予Si-O鍵形成 所需的能量，可以斷開含硅層中的Si-N、Si-Cl、Si-H、Si-C鍵。將與Si形成的鍵斷開的N、 H、Cl、C從膜中除去，以N2、H2、Cl2、HCl，CO2等的形式被排出。另外，通過切斷與N、H、Cl、C 的鍵，剩余的Si鍵與氧化種中含有的ο連接，被改性為SW2層。確認(rèn)根據(jù)本實(shí)施方式的成 膜順序形成的SiA膜的膜中氮、氫、氯、碳的濃度非常低，Si/o比率非常接近化學(xué)計量組成 的0.5，為良好的膜。
需要說明的是，比較上述步驟3的氧化處理、&等離子體氧化處理和O3氧化處理， 結(jié)果確認(rèn)在450°c以上850°C以下的低溫氣氛下，上述步驟3的氧化處理的氧化能力最強(qiáng)。 準(zhǔn)確地說，可以確認(rèn)在400°C以上850°C以下，步驟3的氧化處理的氧化能力高于O3氧化處 理的氧化能力，在450°C以上850°C以下，步驟3的氧化處理的氧化能力高于O3氧化處理及 O2等離子體氧化處理的氧化能力。由此，判明該步驟3的氧化處理在上述低溫氣氛下非常 有效。需要說明的是，在O2等離子體氧化處理的情況下，需要等離子體發(fā)生器，在O3氧化處 理的情況下，需要臭氧發(fā)生器，該步驟3的氧化處理不需要這些設(shè)備，存在可以降低裝置成 本等優(yōu)點(diǎn)。但是，在本實(shí)施方式中，也存在使用O3或A等離子體作為含氧氣體的選項(xiàng)，并不 是否定這些氣體的使用。通過向03或02等離子體中添加含氫氣體，可以生成能量更高的氧 化種，通過利用該氧化種進(jìn)行氧化處理，通常認(rèn)為還具有提高設(shè)備特性等的效果。
另外，如果根據(jù)本實(shí)施方式的成膜順序形成氧化硅膜，則可以確認(rèn)與采用通常的 CVD法形成氧化硅膜的情況相比，成膜速度、晶片面內(nèi)的膜厚均勻性較好。需要說明的是， 所謂通常的CVD法，是指同時供給作為無機(jī)原料的DCS和N2O,采用CVD法形成氧化硅膜 (HTO(High Temperature Oxide)膜)的方法。另外，可以確認(rèn)根據(jù)本實(shí)施方式的成膜順序 形成的氧化硅膜的膜中的氮、氯等雜質(zhì)的濃度，比采用通常的CVD法形成的氧化硅膜低得 多。另外，可以確認(rèn)根據(jù)本實(shí)施方式的成膜順序形成的氧化硅膜的膜中的雜質(zhì)濃度，與使用 有機(jī)類硅原料采用CVD法形成的氧化硅膜相比低得多。另外，確認(rèn)了根據(jù)本實(shí)施方式的成 膜順序，即使在使用有機(jī)類硅原料的情況下，成膜速度、晶片面內(nèi)的膜厚均勻性、膜中的雜 質(zhì)濃度也良好。
<本發(fā)明的其他實(shí)施方式>
上述的實(shí)施方式中，針對如圖4、圖5、圖6所示間歇地供給、即僅在步驟3中供給 作為含氫氣體的壓氣體的例子進(jìn)行了說明，但也可以連續(xù)地供給，也就是在重復(fù)進(jìn)行步驟 1 4的過程中不間斷地供給。另外，在間歇地供給H2氣體時，即可以僅在步驟1及3中供 給，也可以經(jīng)步驟1 3供給。另外，可以經(jīng)步驟2 3供給，也可以經(jīng)步驟3 4供給。
一般認(rèn)為，在步驟1中，即在供給HCD氣體及DCS氣體時供給壓氣體，由此可以除 去HCD氣體及DCS氣體中的Cl，有提高成膜速度、降低膜中Cl雜質(zhì)的效果。另外，一般認(rèn) 為，在步驟2中，即在停止HCD氣體及DCS氣體的供給后，通過在供給&氣體之前先開始供 給H2氣體，可以有效地控制膜厚均勻性。另外，一般認(rèn)為，在步驟2中，即通過在供給&氣 體之前先開始供給H2氣體，可以對例如金屬及硅露出的部分選擇性地在硅上形成氧化膜。 另外，一般認(rèn)為，在步驟4中，即通過在停止供給&氣體后、且在開始供給HCD氣體及DCS氣 體之前供給吐氣體，可以使步驟3中形成的SiO層的表面為氫末端，使其改性，使在接下來 的步驟1中供給的HCD氣體及DCS氣體易于吸附在SiO層的表面。17
另外，上述本實(shí)施方式中，對通過交替重復(fù)進(jìn)行下述工序，在襯底上形成規(guī)定膜厚 的氧化硅膜(SiO膜)的例子進(jìn)行說明，所述工序包括通過對襯底供給含有硅的至少2種 原料氣體(HCD氣體、DCS氣體)，在襯底上形成含硅層的工序；和通過對襯底供給反應(yīng)氣體 (O2氣體、吐氣體)，將含硅層改性為氧化硅層的工序。但本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式， 可以在不脫離其要旨的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變更。
(對SiN成膜的應(yīng)用)
例如本發(fā)明通過將含硅層改性為氮化硅層來代替將其改性為氧化硅層，也可以用 于在襯底上形成規(guī)定膜厚的氮化硅膜的情況(SiN成膜)。在上述情況下，使用含氮?dú)怏w作 為反應(yīng)氣體。作為含氮?dú)怏w，例如使用NH3氣體。上述情況下的成膜流程，與上述實(shí)施方式 中的成膜流程相比，僅步驟3，4不同，其他與上述實(shí)施方式中的成膜流程相同。以下，說明 將本發(fā)明用于SiN成膜時的成膜順序。
圖9表示將本發(fā)明用于SiN成膜時的成膜順序中的氣體供給時刻的圖。該成膜順 序中，通過交替重復(fù)進(jìn)行下述工序，在襯底上形成規(guī)定膜厚的氮化硅膜，所述工序包括將 含有硅的至少2種原料氣體、即含有硅的第1原料氣體(HCD氣體)和含有硅的第2原料氣 體(DCS氣體)供給到容納襯底的處理容器內(nèi)，由此在襯底上形成含硅層的工序；和作為與 第1原料氣體及第2原料氣體不同的反應(yīng)氣體將含氮?dú)怏w(NH3氣體)供給到處理容器內(nèi)， 由此將含硅層改性為氮化硅層的工序。需要說明的是，第1原料氣體的反應(yīng)性比第2原料 氣體的反應(yīng)性高，且在襯底上形成含硅層的工序中使第1原料氣體的供給量比第2原料氣 體的供給量少。需要說明的是，圖9給出例子為在于襯底上形成含硅層的工序中，同時供 給HCD氣體和DCS氣體后，先停止HCD氣體的供給，將DCS氣體單獨(dú)持續(xù)供給規(guī)定時間后停 止，使HCD氣體的供給時間比DCS氣體的供給時間短。該例子中，與上述實(shí)施方式的成膜流 程同樣地進(jìn)行晶片裝入、舟皿裝載、壓力調(diào)節(jié)、溫度調(diào)節(jié)、步驟1、步驟2、清除、大氣壓恢復(fù)、 舟皿卸載、晶片排出。步驟3、4如下進(jìn)行。
[步驟3]
除去處理室201內(nèi)的殘留氣體后，打開第2氣體供給管232b的閥對北、第2惰性 氣體供給管234b的閥243d，使NH3氣體流入第2氣體供給管232b，使惰性氣體流入第2惰 性氣體供給管234b。惰性氣體從第2惰性氣體供給管234b流入，利用質(zhì)量流量控制器Mld 調(diào)節(jié)流量。NH3氣體從第2氣體供給管232b流入，利用質(zhì)量流量控制器Mlb調(diào)節(jié)流量。經(jīng) 流量調(diào)節(jié)的NH3氣體與經(jīng)流量調(diào)節(jié)的惰性氣體在第2氣體供給管232b內(nèi)被混合，從第2噴 嘴23 的氣體供給孔M8b供給到經(jīng)加熱的且為減壓狀態(tài)的處理室201內(nèi)，從排氣管231 排出(NH3供給)。需要說明的是，NH3氣體被供給到處理室201內(nèi)未經(jīng)等離子體活化。
此時，適當(dāng)調(diào)節(jié)APC閥對2，維持處理室201內(nèi)的壓力小于大氣壓，例如為10 3000 范圍內(nèi)的壓力。使用質(zhì)量流量控制器Mlb控制的NH3氣體的供給流量例如為 IOsccm 10000sccm(10slm)范圍內(nèi)的流量。需要說明的是，將晶片200暴露于NH3氣體中 的時間例如為1 120秒范圍內(nèi)。設(shè)定加熱器207的溫度，使晶片200的溫度例如為350 850°C、優(yōu)選為400 700°C范圍內(nèi)的溫度。由于NH3氣體的反應(yīng)溫度高，在上述晶片溫度下 很難反應(yīng)，所以通過使處理室201內(nèi)的壓力為上述比較高的壓力，可以進(jìn)行熱活化。需要說 明的是，與NH3氣體用等離子體活化相比，經(jīng)熱活化后進(jìn)行供給時可以產(chǎn)生溫和的反應(yīng)，可 以溫和地進(jìn)行下述氮化。
此時，處理室201內(nèi)流動的氣體是非等離子體、為被熱活化的NH3氣體，處理室201 內(nèi)沒有HCD氣體和DCS氣體流動。因此，NH3氣體不會引起氣相反應(yīng)，被活化的NH3氣體與步 驟1中形成于晶片200上的含硅層反應(yīng)。由此，含硅層被氮化，改性為氮化硅層(Si3N4層， 以下也簡稱為SiN層)。
作為含氮?dú)怏w，除NH3氣體之外，還可以使用N2H4氣體和N3H8氣體等。
[步驟4]
含硅層改性為氮化硅層后，關(guān)閉第2氣體供給管232b的閥對北，停止NH3氣體的 供給。此時，在排氣管231的APC閥242開放的狀態(tài)下，利用真空泵246對處理室201內(nèi)進(jìn) 行真空排氣，將殘留的NH3氣體從處理室201內(nèi)排出。此時，向處理室201內(nèi)供給惰性氣體， 進(jìn)一步提高排出殘留的NH3氣體的效果(除去殘留氣體)。設(shè)定此時的加熱器207的溫度， 使晶片200的溫度與NH3氣體的供給時相同，為350 850°C、優(yōu)選為400 700°C的范圍 內(nèi)的溫度。
以上述步驟1 4為1個循環(huán)，通過多次重復(fù)進(jìn)行該循環(huán)，可以在晶片200上將規(guī) 定膜厚的氮化硅膜(Si3N4膜，以下也簡稱為SiN膜)成膜。
(對SiON成膜的應(yīng)用)
另外，例如本發(fā)明通過將含硅層改性為氮氧化硅層來代替氧化硅層，也可以適用 于在襯底上形成規(guī)定膜厚的氮氧化硅膜的情況(SiON成膜)。在上述情況下，使用含氮?dú)怏w 及含氧氣體作為反應(yīng)氣體。作為含氮?dú)怏w，例如使用NH3氣體。作為含氧氣體，例如使用& 氣體。上述情況下的成膜流程與上述實(shí)施方式中成膜流程相比，僅步驟3、4不同，其他與上 述實(shí)施方式中的成膜流程相同。以下，說明將本發(fā)明用于SiON成膜的時的成膜順序。
圖10表示將本發(fā)明用于SiON成膜時的成膜順序中氣體供給時刻的圖。在該成 膜順序中，通過交替重復(fù)進(jìn)行如下工序，在襯底上形成規(guī)定膜厚的氮氧化硅膜，所述工序包 括將含有硅的至少2種原料氣體即含有硅的第1原料氣體(HCD氣體)和含有硅的第2原 料氣體(DCS氣體)供給到容納襯底的處理容器內(nèi)，由此在襯底上形成含硅層的工序；將與 第1原料氣體及第2原料氣體不同的反應(yīng)氣體、即含氮?dú)怏w(NH3氣體)供給到處理容器內(nèi)， 由此將含硅層改性為氮化硅層的工序；和將與第1原料氣體及第2原料氣體不同的反應(yīng)氣 體即含氧氣體(O2氣體)供給到處理容器內(nèi)，由此將氮化硅層改性為氮氧化硅層的工序。需 要說明的是，第1原料氣體的反應(yīng)性比第2原料氣體的反應(yīng)性高，在襯底上形成含硅層的工 序中使第1原料氣體的供給量比第2原料氣體的供給量少。需要說明的是，圖10給出的例 子為在于襯底上形成含硅膜的工序中，同時供給HCD氣體和DCS氣體后，先停止HCD氣體 的供給，DCS氣體繼續(xù)單獨(dú)供給規(guī)定時間后停止，使HCD氣體的供給時間比DCS氣體的供給 時間短。該例子中，與上述實(shí)施方式中的成膜流程同樣地進(jìn)行晶片裝入、舟皿裝載、壓力調(diào) 節(jié)、溫度調(diào)節(jié)、步驟1、步驟2、清除、大氣壓恢復(fù)、舟皿卸載、晶片排出。將步驟3、4置換為下 述步驟3、4、5、6進(jìn)行。
[步驟3]
步驟3與上述“對SiN成膜的應(yīng)用”中的步驟3同樣地進(jìn)行。
[步驟4]
步驟4與上述“對SiN成膜的應(yīng)用”中的步驟4同樣地進(jìn)行。
[步驟5]
除去處理室201內(nèi)的殘留氣體后，打開第1氣體供給管23 的閥、第1惰性 氣體供給管23 的閥M3c，使&氣體流入第1氣體供給管23 ，使惰性氣體流入第1惰性 氣體供給管23如。惰性氣體從第1惰性氣體供給管23 流入，使用質(zhì)量流量控制器Mlc 調(diào)節(jié)流量。O2氣體從第1氣體供給管23 流入，使用質(zhì)量流量控制器Mla調(diào)節(jié)流量。經(jīng) 流量調(diào)節(jié)的A氣體與經(jīng)流量調(diào)節(jié)的惰性氣體在第1氣體供給管23 內(nèi)被混合，從第1噴 嘴233a的氣體供給孔供給到經(jīng)加熱的且為減壓狀態(tài)下的處理室201內(nèi)，從排氣管231 排出。
此時，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)APC閥M2，維持處理室201內(nèi)的壓力小于大氣壓，例如為10 1000 的范圍內(nèi)。使用質(zhì)量流量控制器Mla控制的O2氣體的供給流量例如為Isccm 20000sccm(20slm)范圍內(nèi)。需要說明的是，將晶片200暴露于O2氣體中的時間例如為1 120秒范圍內(nèi)。設(shè)定加熱器207的溫度，使晶片200的溫度例如為350 850、優(yōu)選為400 700范圍內(nèi)的溫度。與O2氣體用等離子體活化相比，用熱活化時，其活化量被抑制，可以抑 制SiN層的氧化量，可以產(chǎn)生溫和的反應(yīng)。
此時，在處理室201內(nèi)流動的氣體為非等離子體，為被熱活化的&氣體，處理室 201內(nèi)沒有HCD氣體、DCS氣體、NH3氣體流動。因此，O2氣體不會引起氣相反應(yīng)，被活化的 O2氣體與步驟3中晶片200上形成的SiN層反應(yīng)。由此，SiN層被氧化，改性為氮氧化硅層 (SiON 層)。
作為含氧氣體，除&氣體之外，還可以使用O3氣體、NO氣體、N2O4氣體、N2O氣體、 H2O氣體等。另外，如上述實(shí)施方式中的步驟3所述，也可以使用在含氧氣體中添加有含氫 氣體的氣體。
[步驟6]
將SiN層改性為氮氧化硅層后，關(guān)閉第1氣體供給管23 的閥M3a，停止O2氣體 的供給。此時，在排氣管231的APC閥242開放的狀態(tài)下，使用真空泵246對處理室201內(nèi) 進(jìn)行真空排氣，從處理室201內(nèi)排出殘留的&氣體。此時，向處理室201內(nèi)供給惰性氣體， 進(jìn)一步提高排出殘留的化氣體的效果(除去殘留氣體)。設(shè)定此時的加熱器207的溫度， 使晶片200的溫度與O2氣體的供給時相同，為350 850°C、優(yōu)選為400 700°C范圍內(nèi)的 溫度。
以上述步驟1 6為1個循環(huán)，多次重復(fù)進(jìn)行該循環(huán)，可以在晶片200上形成規(guī)定膜厚的氮氧化硅膜。
需要說明的是，在上述“對SiON成膜的應(yīng)用”中，對通過交替重復(fù)進(jìn)行下述工序， 在襯底上形成規(guī)定膜厚的氮氧化硅膜的例子進(jìn)行說明，所述工序包括通過對襯底供給含 有硅的至少2種原料氣體(HCD氣體、DCS氣體)，在襯底上形成含硅層的工序(步驟1)；通 過對襯底供給反應(yīng)氣體(NH3氣體)，將含硅層改性為氮硅化層的工序(步驟幻；和通過對 襯底供給反應(yīng)氣體(O2氣體)，將氮化硅層改性為氮氧化硅層的工序(步驟幻。也可以將 步驟3(及4)和步驟5(及6)交換。即，也可以通過交替重復(fù)進(jìn)行下述工序，在襯底上形成 規(guī)定膜厚的氮氧化硅膜，所述工序包括通過對襯底供給含有硅的至少2種原料氣體(HCD 氣體、DCS氣體)，在襯底上形成含硅層的工序(步驟1)；通過對襯底供給反應(yīng)氣體( 氣 體)，將含硅層改性為氧化硅層的工序(步驟幻；和通過對襯底供給反應(yīng)氣體(NH3氣體)， 將氧化硅層改性為氮氧化硅層的工序(步驟3)。
另外，上述實(shí)施方式中，對使用含有硅的第1原料氣體(HCD氣體)和含有硅的第2 原料氣體(DCS氣體)作為含有硅作為規(guī)定元素的至少2種原料氣體的例子進(jìn)行說明，但也 可以使用含有硅的3種以上的原料氣體。例如，還可以使用含有硅的第1原料氣體(HCD氣 體)、含有硅的第2原料氣體(DCS氣體)和含有硅的第3原料氣體(SiCl4氣體(以下，稱 作TCS氣體))。在上述情況下，第1原料氣體(HCD氣體)的反應(yīng)性比第2原料氣體(DCS 氣體)的反應(yīng)性高，第2原料氣體(DCS氣體)的反應(yīng)性比第3原料氣體(TCS氣體)的反 應(yīng)性高，且在襯底上形成含硅層的工序中使第1原料氣體的供給量比第2原料氣體的供給 量少，同時比第3原料氣體的供給量少。即，使反應(yīng)性最高的原料氣體的供給量比其他原料 氣體的供給量少。由此，可以得到與上述實(shí)施方式相同的作用效果。
(對金屬氧化膜、金屬氮化膜或金屬氮氧化膜的成膜的應(yīng)用)
另外，本發(fā)明，通過使用含有鈦(Ti)、鋯(&)、鉿(Hf)、鋁(Al)等金屬元素作為規(guī) 定元素的原料氣體來代替使用含有硅(Si)等半導(dǎo)體元素作為規(guī)定元素的原料氣體，也可 以應(yīng)用于在襯底上形成規(guī)定膜厚的金屬氧化膜、金屬氮化膜或金屬氮氧化膜的情況。
例如，形成金屬氧化膜時，通過交替重復(fù)進(jìn)行以下工序，在襯底上形成規(guī)定膜厚的 金屬氧化膜，所述工序包括將含有金屬元素作為規(guī)定元素的至少2種原料氣體即含有金 屬元素的第1原料氣體和含有金屬元素的第2原料氣體供給到容納襯底的處理容器內(nèi)，由 此在襯底上形成作為含有規(guī)定元素的層的含金屬層的工序；將與第1原料氣體及第2原料 氣體不同的反應(yīng)氣體、即含氧氣體、或含氧氣體及含氫氣體供給到處理容器內(nèi)，由此將含金 屬層改性為金屬氧化層的工序。
另外，例如，形成金屬氮化膜時，通過交替重復(fù)進(jìn)行以下工序，在襯底上形成規(guī)定 膜厚的金屬氮化膜，所述工序包括將含有金屬元素作為規(guī)定元素的至少2種原料氣體、即 含有金屬元素的第1原料氣體和含有金屬元素的第2原料氣體供給到容納襯底的處理容器 內(nèi)，由此在襯底上形成含金屬層的工序；將與第1原料氣體及第2原料氣體不同的反應(yīng)氣 體、即含氮?dú)怏w供給到處理容器內(nèi)，由此將含金屬層改性為金屬氮化層的工序。
另外，例如形成金屬氮氧化膜時，通過交替重復(fù)進(jìn)行以下工序，在襯底上形成規(guī)定 膜厚的金屬氮氧化膜，所述工序包括將含有金屬元素作為規(guī)定元素的至少2種原料氣體、 即含有金屬元素的第1原料氣體和含有金屬元素的第2原料氣體供給到容納襯底的處理容 器內(nèi)，由此在襯底上形成含金屬層的工序；將與第1原料氣體及第2原料氣體不同的反應(yīng) 氣體即含氮?dú)怏w供給到處理容器內(nèi)，由此將含金屬層改性為金屬氮化層的工序；和將與第 1原料氣體及第2原料氣體不同的反應(yīng)氣體即含氧氣體或者含氧氣體及含氫氣體供給到處 理容器內(nèi)，由此將金屬氮化層改性為金屬氮氧化層的工序。
需要說明的是，在任一種情況下，第1原料氣體的反應(yīng)性均比第2原料氣體的反應(yīng) 性高，且在襯底上形成含金屬層的工序中使第1原料氣體的供給量比第2原料氣體的供給 量少。即，通過下述方法使第1原料氣體的供給量比第2原料氣體少，所述方法包括使第 1原料氣體的供給流量比第2原料氣體的供給流量少，或使第1原料氣體的供給時間比第2 原料氣體的供給時間短，或者使第1原料氣體的供給流量比第2原料氣體的供給流量少，同 時使第1原料氣體的供給時間比第2原料氣體的供給時間短。
例如，使用含有鈦的原料氣體作為含有金屬元素的原料氣體，在襯底上形成氧化 鈦膜(打02膜)、氮化鈦膜(TiN膜)或氮氧化鈦膜(TiON膜)分別作為規(guī)定膜厚的金屬氧化膜、金屬氮化膜或金屬氮氧化膜時，例如使用TDMAT (四(二甲基氨基)鈦，Ti [N(CH3)J4)氣 體、TiCl4(四氯化鈦)氣體分別作為含有鈦的第1原料氣體、含有鈦的第2原料氣體。作為 含氧氣體、含氫氣體、含氮?dú)怏w，可以分別使用上述實(shí)施方式中列舉的氣體。需要說明的是， 在上述情況下，處理溫度(襯底溫度)例如為100 500°C范圍內(nèi)的溫度，處理壓力(處理 室內(nèi)壓力)例如為1 30001 范圍內(nèi)的壓力，TDMAT氣體的供給流量例如為1 500sccm 范圍內(nèi)的流量，TiCl4氣體的供給流量例如為1 5000sCCm范圍內(nèi)的流量。含氧氣體、含 氫氣體、含氮?dú)怏w的供給流量分別為上述實(shí)施方式中列舉的范圍內(nèi)的流量。需要說明的是， TDMAT氣體的反應(yīng)性比TiCl4氣體的反應(yīng)性高，S卩，比TiCl4氣體的熱分解溫度低，在同樣的 條件下比TiCl4氣體更易吸附在襯底上。在襯底上形成含鈦層作為含金屬層的工序中，使 TDMAT氣體的供給量比TiCl4氣體的供給量少。
另外，例如使用含有鋯的原料氣體作為含有金屬元素的原料氣體，在襯底上形成 氧化鋯膜(&02膜)、氮化鋯膜(ZrN膜)或氮氧化鋯膜(&0N膜)分別作為規(guī)定膜厚的金 屬氧化膜、金屬氮化膜或金屬氮氧化膜時，例如使用TEMAZ(四乙基甲基氨基鋯，ZrtN(CH3) C2H5J4)氣體、ZrCl4(四氯化鋯)氣體分別作為含有鋯的第1原料氣體、含有鋯的第2原料 氣體。作為含氧氣體、含氫氣體、含氮?dú)怏w，可以分別使用上述實(shí)施方式中列舉的氣體。需 要說明的是，在上述情況下，處理溫度(襯底溫度)例如為100 400°C范圍內(nèi)的溫度，處 理壓力(處理室內(nèi)壓力)例如為1 1000 范圍內(nèi)的壓力，TEMAZ氣體的供給流量為1 500sccm范圍內(nèi)的流量、ZrCl4氣體的供給流量為1 5000sCCm范圍內(nèi)的流量。含氧氣體、 含氫氣體、含氮?dú)怏w的供給流量分別為上述實(shí)施方式中列舉的范圍內(nèi)的流量。需要說明的 是，TEMAZ氣體的反應(yīng)性比ZrCl4氣體的反應(yīng)性高，S卩，比ZrCl4氣體熱分解溫度低，在同樣 的條件下比ZrCl4氣體易于吸附在襯底上。在襯底上形成含鋯層作為含金屬層的工序中， 使TEMAZ氣體的供給量比ZrCl4氣體的供給量少。
另外，例如使用含有鉿的原料氣體作為含有金屬元素的原料氣體，在襯底上形成 氧化鉿膜(HfO2膜)、氮化鉿膜(HfN膜)或氮氧化鉿膜(HfON膜)分別作為規(guī)定膜厚的金 屬氧化膜、金屬氮化膜或金屬氮氧化膜時，例如使用TEMAH(四乙基甲基氨基鉿，Hf [N(CH3) C2H5J4)氣體，HfCl4(四氯化鉿)氣體分別作為含有鉿的第1原料氣體、含有鉿的第2原料 氣體。作為含氧氣體、含氫氣體、含氮?dú)怏w，可以分別使用上述實(shí)施方式中列舉的氣體。需 要說明的是，在上述的情況下，處理溫度(襯底溫度)例如為100 400°C范圍內(nèi)的溫度， 處理壓力(處理室內(nèi)壓力)例如為1 1000 的范圍內(nèi)的壓力，TEMAH氣體的供給流量為 1 500sCCm范圍內(nèi)的流量，HfCl4氣體的供給流量為1 5000sCCm范圍內(nèi)的流量。含氧 氣體、含氫氣體、含氮?dú)怏w的供給流量分別為上述實(shí)施方式中列舉的范圍內(nèi)的流量。需要說 明的是，TEMAH氣體的反應(yīng)性比HfCl4氣體的反應(yīng)性高，S卩，比HfCl4氣體熱分解溫度低，在 同樣的條件下比HfCl4氣體更容易吸附在襯底上。在襯底上形成含鋯層作為含金屬層的工 序中，使TEMAH氣體的供給量比HfCl4氣體的供給量少。
另外，例如使用含有鋁的原料氣體作為含有金屬元素的原料氣體，在襯底上形成 氧化鋁膜(Al2O3膜)、氮化鋁膜(AlN膜)或氮氧化鋁膜(A10N膜)分別作為規(guī)定膜厚的金屬 氧化膜、金屬氮化膜或金屬氮氧化膜時，例如使用TMA(三甲基鋁，Al (CH3)3)氣體、AlCl3(三 氯化鋁)氣體分別作為含有鋁的第1原料氣體、含有鋁的第2原料氣體。作為含氧氣體、含 氫氣體、含氮?dú)怏w，可以分別使用上述實(shí)施方式中列舉的氣體。需要說明的是，在上述情況下，處理溫度(襯底溫度)例如為100 400°C范圍內(nèi)的溫度，處理壓力(處理室內(nèi)壓力)例 如為1 10001 范圍內(nèi)的壓力，TMA氣體的供給流量為1 500SCCm范圍內(nèi)的流量，AlCl3 氣體的供給流量為1 5000Sccm范圍內(nèi)的流量。含氧氣體、含氫氣體、含氮?dú)怏w的供給流 量分別為上述實(shí)施方式中列舉的范圍內(nèi)的流量。需要說明的是，TMA氣體的反應(yīng)性比AlCl3 氣體的反應(yīng)性高，即，比AlCl3氣體的熱分解溫度低，在同樣的條件下比AlCl3氣體更容易吸 附在襯底上。在襯底上形成含鋁層作為含金屬層的工序中，使TMA氣體的供給量比AlCl3氣 體的供給量少。
實(shí)施例
按照本實(shí)施方式圖4的成膜順序，在晶片上形成氧化硅膜，測定成膜速度(SiO成 膜速度)及晶片面內(nèi)膜厚均勻性(SiO膜厚均勻性)。除HCD流量、DCS流量之外，成膜條件 (各步驟中的處理?xiàng)l件)為上述實(shí)施方式中所述的處理?xiàng)l件范圍內(nèi)的條件。將DCS流量固 定為1 klm范圍內(nèi)的一定流量，使HCD流量在0 0. 2slm的范圍內(nèi)變化，使HCD/DCS流 量比變?yōu)槿缦?種比值(A)0%、(B)3%, (C)6%, (D) 10%。以下，分別稱作流量條件(A)、 流量條件(B)、流量條件(C)、流量條件(D)。需要說明的是，流量條件(A)的HCD/DCS流量 比0%，表示DCS中不添加HCD的情況(單獨(dú)供給DCS的情況)。另外，本實(shí)施例中，因?yàn)?HCD的供給時間與DCS的供給時間相同，所以HCD/DCS流量比與HCD氣體的供給量與DCS氣 體的供給量之比(HCD/DCS)為相同的值
上述結(jié)果如圖11、圖12所示。圖11、圖12分別表示HCD/DCS流量比與SiO成膜 速度的關(guān)系，HCD/DCS流量比與SiO膜厚均勻性的關(guān)系。圖11、圖12的橫軸均表示HCD/DCS 流量比(％)，圖11的縱軸表示SiO成膜速度(任意單位(a. u.))，圖12的縱軸表示SiO 膜厚均勻性(a. u.)。需要說明的是，圖11中以成膜速度比率表示成膜速度，所述成膜速度 比率以按照比流量條件(D)的HCD流量大的流量單獨(dú)供給HCD形成硅氧化膜成膜時的成膜 速度為1(基準(zhǔn))。另外，圖12中以膜厚均勻性比率表示膜厚均勻性，所述膜厚均勻性比率 以按照比流量條件(D)的HCD流量大的流量單獨(dú)供給HCD形成硅氧化膜時的膜厚均勻性為 1(基準(zhǔn))。需要說明的是，膜厚均勻性表示在襯底面內(nèi)的膜厚分布的偏差程度，表明其值越 小，襯底面內(nèi)的膜厚均勻性越良好。
由圖11可以看出，隨著HCD/DCS流量比的增加，S卩，隨著向DCS中添加H⑶的量的 增加，成膜速度上升，可知HCD/DCS流量比為6%以上時，成膜速度飽和。一般認(rèn)為其原因在 于，在本實(shí)施例中的處理?xiàng)l件下，通過向DCS中添加HCD，補(bǔ)充了襯底上的DCS吸附·硅的 堆積，通過使HCD/DCS流量比為6%以上，DCS和HCD在襯底上的吸附 硅的堆積達(dá)到飽和。 需要說明的是，HCD/DCS流量比為3%以上時，雖然DCS和HCD在襯底上的吸附·硅的堆積 沒有飽和，但成膜速度比DCS單獨(dú)供給時高。另外，由圖12可知，在任意流量條件下均可以 得到良好的膜厚均勻性。特別是通過使HCD/DCS流量比為6%以上，可以得到更良好的膜 厚均勻性。即，從確保成膜速度、膜厚均勻性的觀點(diǎn)考慮，HCD/DCS流量比優(yōu)選為3%以上， 較優(yōu)選為6%以上。需要說明的是，使HCD/DCS流量比大于50%時，副產(chǎn)物和粒子變多，電 勢升高。降低原料成本的效果也變小。由此，HCD/DCS流量比優(yōu)選為3%以上50%以下，較 優(yōu)選為6%以上50%以下。需要說明的是，如上所述，在本實(shí)施例中，因HCD的供給時間與 DCS的供給時間相同，HCD/DCS流量比(HCD氣體流量/DCS氣體流量)與HCD/DCS (HCD氣體 的供給量/DCS氣體的供給量)為同樣的值。即，根據(jù)本實(shí)施例，HCD氣體的供給量相對于DCS氣體的供給量的比(HCD/DCS)，優(yōu)選為3%以上50%以下，較優(yōu)選為6%以上50%以下。
〈本發(fā)明的優(yōu)選方案〉
以下給出本發(fā)明的優(yōu)選方案。
根據(jù)本發(fā)明的方案之一，提供一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，所述制造方法包括下 述工序
將襯底搬入處理容器內(nèi)的工序；
對襯底進(jìn)行處理的工序通過交替重復(fù)進(jìn)行以下工序，在上述襯底上形成規(guī)定膜 厚的氧化膜、氮化膜或氮氧化膜，所述工序包括通過向上述處理容器內(nèi)供給含有規(guī)定元素 的第1原料氣體和含有上述規(guī)定元素的第2原料氣體進(jìn)行排氣，由此在上述襯底上形成含 有規(guī)定元素的層的工序，和通過向上述處理容器內(nèi)供給與上述第1原料氣體及上述第2原 料氣體不同的反應(yīng)氣體進(jìn)行排氣，將上述含有規(guī)定元素的層改性為氧化層、氮化層或氮氧 化層的工序；
將經(jīng)過處理的襯底從上述處理容器內(nèi)搬出的工序；
其中，上述第1原料氣體的反應(yīng)性比上述第2原料氣體的反應(yīng)性高，
在上述形成含有規(guī)定元素的層的工序中，使上述第1原料氣體的供給量比上述第 2原料氣體的供給量少。
優(yōu)選在上述形成含有規(guī)定元素的層的工序中，使上述第1原料氣體的供給流量比 上述第2原料氣體的供給流量少。
另外，優(yōu)選在上述形成含有規(guī)定元素的層的工序中，使上述第1原料氣體的供給 時間比上述第2原料氣體的供給時間短。
另外，優(yōu)選在上述形成含有規(guī)定元素的層的工序中，上述第1原料氣體的供給量 相對于上述第2原料氣體的供給量的比為3%以上50%以下。
另外，優(yōu)選在上述形成含有規(guī)定元素的層的工序中，上述第1原料氣體的供給量 相對于上述第2原料氣體的供給量的比為6%以上50%以下。
另外，優(yōu)選在上述形成含有規(guī)定元素的層的工序中，在停止供給上述第2原料氣 體之前，停止上述第1原料氣體的供給。
另外，優(yōu)選在上述形成含有規(guī)定元素的層的工序中，同時開始上述第1原料氣體 的供給與上述第2原料氣體的供給，在停止供給上述第2原料氣體之前，停止上述第1原料 氣體的供給。
另外，優(yōu)選在上述形成含有規(guī)定元素的層的工序中，在開始供給上述第2原料氣 體之前，開始上述第1原料氣體的供給。
另外，優(yōu)選在上述形成含有規(guī)定元素的層的工序中，在開始供給上述第2原料氣 體之前，開始上述第1原料氣體的供給，且在停止供給上述第2原料氣體之前，停止上述第 1原料氣體的供給。
另外，優(yōu)選上述規(guī)定元素為半導(dǎo)體元素或金屬元素。
根據(jù)本發(fā)明的其他方案，提供一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，所述制造方法包括下 述工序
將襯底搬入處理容器內(nèi)的工序；
對襯底進(jìn)行處理的工序通過交替重復(fù)進(jìn)行如下工序，在上述襯底上形成規(guī)定膜厚的氧化硅膜、氮化硅膜或氮氧化硅膜，所述工序包括通過向上述處理容器內(nèi)供給含有硅 的第1原料氣體和含有硅的第2原料氣體進(jìn)行排氣，在上述襯底上形成含硅層的工序，和通 過向上述處理容器內(nèi)供給與上述第1原料氣體及上述第2原料氣體不同的反應(yīng)氣體進(jìn)行排 氣，將上述含硅層改性為氧化硅層、氮化硅層或氮氧化硅層的工序；
將經(jīng)過處理的襯底從上述處理容器內(nèi)搬出的工序；
其中，上述第1原料氣體的反應(yīng)性比上述第2原料氣體的反應(yīng)性高，
在形成上述含硅層的工序中，使上述第1原料氣體的供給量比上述第2原料氣體 的供給量少。
優(yōu)選在上述形成含硅層的工序中，使上述第1原料氣體的供給流量比上述第2原 料氣體的供給流量少。
另外，優(yōu)選在上述形成含硅層的工序中，使上述第1原料氣體的供給時間比上述 第2原料氣體的供給時間短。
另外，優(yōu)選在上述形成含硅層的工序中，上述第1原料氣體的供給量相對于上述 第2原料氣體的供給量的比為3%以上50%以下。
另外，優(yōu)選在上述形成含硅層的工序中，上述第1原料氣體的供給量相對于上述 第2原料氣體的供給量的比為6%以上50%以下。
另外，優(yōu)選在上述形成含硅層的工序中，在停止供給上述第2原料氣體之前停止 上述第1原料氣體的供給。
另外，優(yōu)選在上述形成含硅層的工序中，同時開始上述第1原料氣體的供給和上 述第2原料氣體的供給，在停止供給上述第2原料氣體之前停止上述第1原料氣體的供給。
另外，優(yōu)選在上述形成含硅層的工序中，在開始供給上述第2原料氣體之前開始 上述第1原料氣體的供給。
另外，優(yōu)選在上述形成含硅層的工序中，在開始供給上述第2原料氣體之前開始 上述第1原料氣體的供給，且在停止供給上述第2原料氣體之前停止上述第1原料氣體的供給。
另外，優(yōu)選上述第1原料氣體為六氯乙硅烷氣體，上述第2原料氣體為二氯硅烷氣 體。
進(jìn)而，根據(jù)本發(fā)明的其他方案，提供一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，所述制造方法包 括下述工序
將襯底搬入處理容器內(nèi)的工序；
對襯底進(jìn)行處理的工序通過交替重復(fù)進(jìn)行以下工序，在上述襯底上形成規(guī)定膜 厚的氧化硅膜、氮化硅膜或氮氧化硅膜，所述工序包括通過向上述處理容器內(nèi)供給六氯乙 硅烷氣體和二氯硅烷氣體進(jìn)行排氣，在上述襯底上形成含硅層的工序，和通過向上述處理 容器內(nèi)供給反應(yīng)氣體進(jìn)行排氣，將上述含硅層改性為氧化硅層、氮化硅層或氮氧化硅層的 工序；
將經(jīng)過處理的襯底從上述處理容器內(nèi)搬出的工序；
其中，在上述形成含硅層的工序中，使上述六氯乙硅烷氣體的供給量比上述二氯 硅烷氣體的供給量少。
進(jìn)而，根據(jù)本發(fā)明的其他方案，提供一種襯底處理裝置，所述襯底處理裝置包括下述部分
容納襯底的處理容器；
第1原料氣體供給系統(tǒng)，所述供給系統(tǒng)向上述處理容器內(nèi)供給含有規(guī)定元素的第 1原料氣體；
第2原料氣體供給系統(tǒng)，所述供給系統(tǒng)向上述處理容器內(nèi)供給含有上述規(guī)定元素 的第2原料氣體；
反應(yīng)氣體供給系統(tǒng)，所述供給系統(tǒng)向上述處理容器內(nèi)供給與上述第1原料氣體及 上述第2原料氣體不同的反應(yīng)氣體；
對上述處理容器內(nèi)進(jìn)行排氣的排氣系統(tǒng)；
控制部，所述控制部控制上述第1原料氣體供給系統(tǒng)、上述第2原料氣體供給系 統(tǒng)、上述反應(yīng)氣體供給系統(tǒng)及上述排氣系統(tǒng)，由此能夠?qū)λ鲆r底進(jìn)行處理，即，通過交替 重復(fù)進(jìn)行以下處理，對在上述襯底上形成規(guī)定膜厚的氧化膜、氮化膜或氮氧化膜進(jìn)行處理， 所述處理包括通過向容納襯底的上述處理容器內(nèi)供給上述第1原料氣體和上述第2原料 氣體進(jìn)行排氣，在上述襯底上形成含有規(guī)定元素層的處理，和通過向上述處理容器內(nèi)供給 上述反應(yīng)氣體進(jìn)行排氣，將上述含有規(guī)定元素的層改性為氧化層、氮化層或氮氧化層的處 理；
其中，上述第1原料氣體的反應(yīng)性比上述第2原料氣體的反應(yīng)性高，
并且上述控制部形成如下結(jié)構(gòu)通過在上述形成含有規(guī)定元素的層的處理中控制 上述第1原料氣體供給系統(tǒng)及上述第2原料氣體供給系統(tǒng)，使上述第1原料氣體的供給量 比上述第2原料氣體的供給量更少。
進(jìn)而，根據(jù)本發(fā)明的其他方案，提供一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，所述制造方法包 括下述工序
將襯底搬入處理容器內(nèi)的工序；
對襯底進(jìn)行處理的工序通過交替重復(fù)進(jìn)行以下工序，在上述襯底上形成規(guī)定膜 厚的氧化膜、氮化膜或氮氧化膜，所述工序包括通過向上述處理容器內(nèi)供給含有規(guī)定元素 的至少2種原料氣體進(jìn)行排氣，在上述襯底上形成含有規(guī)定元素的層的工序，和向上述處 理容器內(nèi)供給與上述原料氣體不同的反應(yīng)氣體進(jìn)行排氣，將上述含有規(guī)定元素的層改性為 氧化層、氮化層或氮氧化層的工序；
將經(jīng)過處理的襯底從上述處理容器內(nèi)搬出的工序。
其中，在上述形成含有規(guī)定元素層的工序中，在上述至少2種原料氣體中使反應(yīng) 性最高的原料氣體的供給量比其他原料氣體的供給量少。
優(yōu)選在上述形成含有規(guī)定元素的層的工序中，使上述反應(yīng)性最高的原料氣體的供 給流量比上述其他原料氣體的供給流量少。
另外，優(yōu)選在上述形成含有規(guī)定元素的層的工序中，使上述反應(yīng)性最高的原料氣 體的供給時間比上述其他原料氣體的供給時間短。
進(jìn)而，根據(jù)本發(fā)明的其他方案，提供一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，所述方法包括下 述工序
將襯底搬入處理容器內(nèi)的工序；
對襯底進(jìn)行處理的工序通過交替重復(fù)進(jìn)行以下工序，在上述襯底上形成規(guī)定膜厚的氧化硅膜、氮化硅膜或氮氧化硅膜，所述工序包括通過向上述處理容器內(nèi)供給含有硅 的至少2種原料氣體進(jìn)行排氣，在上述襯底上形成含硅層的工序，和通過向上述處理容器 內(nèi)供給與上述原料氣體不同的反應(yīng)氣體進(jìn)行排氣，將上述含硅層改性為氧化硅層、氮化硅 層或氮氧化硅層的工序；
將經(jīng)過處理的襯底從上述處理容器內(nèi)搬出的工序；
其中，在上述形成含硅層的工序中，在上述至少2種原料氣體中，使反應(yīng)性最高的 原料氣體的供給量比其他原料氣體的供給量少。
進(jìn)而，根據(jù)本發(fā)明的其他方案，提供一種襯底處理裝置，所述襯底處理裝置包括下 述部分
處理襯底的處理容器；
原料氣體供給系統(tǒng)，所述供給系統(tǒng)向上述處理容器內(nèi)供給含有規(guī)定元素的至少2 種原料氣體；
反應(yīng)氣體供給系統(tǒng)，所述供給系統(tǒng)向上述處理容器內(nèi)供給與上述原料氣體不同的 反應(yīng)氣體；
對上述處理容器內(nèi)進(jìn)行排氣的排氣系統(tǒng)；
控制部，所述控制部控制上述原料氣體供給系統(tǒng)、上述反應(yīng)氣體供給系統(tǒng)及上述 排氣系統(tǒng)，由此能夠進(jìn)行如下處理，即，交替重復(fù)進(jìn)行以下處理通過向容納襯底的上述處 理容器內(nèi)供給上述至少2種原料氣體進(jìn)行排氣，在上述襯底上形成含有規(guī)定元素的層的處 理，和通過向上述處理容器內(nèi)供給上述反應(yīng)氣體進(jìn)行排氣，將上述含有規(guī)定元素的層改性 為氧化層、氮化層或氮氧化層的處理，由此在上述襯底上形成規(guī)定膜厚的氧化膜、氮化膜或 氮氧化膜，同時在上述形成含有規(guī)定元素的層的處理中使上述至少2種原料氣體中反應(yīng)性 最高的原料氣體的供給量比其他原料氣體的供給量少。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，所述制造方法包括下述工序?qū)⒁r底搬入處理容器內(nèi)的工序；對襯底進(jìn)行處理的工序，即，通過交替重復(fù)進(jìn)行以下工序，在所述襯底上形成規(guī)定膜厚 的氧化膜、氮化膜或氮氧化膜，所述交替重復(fù)進(jìn)行的工序包括通過向所述處理容器內(nèi)供給 含有規(guī)定元素的第1原料氣體和含有所述規(guī)定元素的第2原料氣體進(jìn)行排氣，在所述襯底 上形成含有規(guī)定元素的層的工序，和通過向所述處理容器內(nèi)供給與所述第1原料氣體及所 述第2原料氣體不同的反應(yīng)氣體進(jìn)行排氣，將所述含有規(guī)定元素的層改性為氧化層、氮化 層或氮氧化層的工序；將經(jīng)過處理的襯底從所述處理容器內(nèi)搬出的工序；其中，所述第1原料氣體的反應(yīng)性比所述第2原料氣體的反應(yīng)性高，在所述形成含有規(guī)定元素的層的工序中，使所述第1原料氣體的供給量比所述第2原 料氣體的供給量少。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，在所述形成含有規(guī)定元素的層 的工序中，使所述第1原料氣體的供給流量比所述第2原料氣體的供給流量少。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，在所述形成含有規(guī)定元素的層 的工序中，使所述第1原料氣體的供給時間比所述第2原料氣體的供給時間短。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，在所述形成含有規(guī)定元素的層 的工序中，所述第1原料氣體的供給量相對于所述第2原料氣體的供給量的比為3%以上 50%以下。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，在所述形成含有規(guī)定元素的層 的工序中，所述第1原料氣體的供給量相對于所述第2原料氣體的供給量的比為6%以上 50%以下。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，在所述形成含有規(guī)定元素的層 的工序中，在停止供給所述第2原料氣體之前，先停止供給所述第1原料氣體。
7.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，在所述形成含有規(guī)定元素的層 的工序中，同時開始所述第1原料氣體的供給和所述第2原料氣體的供給，且在停止供給所 述第2原料氣體之前，先停止供給所述第1原料氣體。
8.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，在所述形成含有規(guī)定元素的層 的工序中，在開始供給所述第2原料氣體之前，先開始供給所述第1原料氣體。
9.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，在所述形成含有規(guī)定元素的層 的工序中，在開始供給所述第2原料氣體之前，先開始供給所述第1原料氣體，且在停止供 給所述第2原料氣體之前，先停止供給所述第1原料氣體。
10.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述規(guī)定元素為半導(dǎo)體元素或 金屬元素。
11.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，所述制造方法包括下述工序?qū)⒁r底搬入處理容器內(nèi)的工序；對襯底進(jìn)行處理的工序，即，通過交替重復(fù)進(jìn)行以下工序，在所述襯底上形成規(guī)定膜厚 的氧化硅膜、氮化硅膜或氮氧化硅膜，所述交替重復(fù)進(jìn)行的工序包括通過向所述處理容器 內(nèi)供給含有硅的第ι原料氣體和含有硅的第2原料氣體進(jìn)行排氣，在所述襯底上形成含硅層的工序，和通過向所述處理容器內(nèi)供給與所述第1原料氣體及所述第2原料氣體不同的 反應(yīng)氣體進(jìn)行排氣，將所述含硅層改性為氧化硅層、氮化硅層或氮氧化硅層的工序；將經(jīng)過處理的襯底從所述處理容器內(nèi)搬出的工序；其中，所述第1原料氣體的反應(yīng)性比所述第2原料氣體的反應(yīng)性高，在所述形成含硅層的工序中，使所述第1原料氣體的供給量比所述第2原料氣體的供 給量少。
12.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，在所述形成含硅層的工序中， 使所述第1原料氣體的供給流量比所述第2原料氣體的供給流量少。
13.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，在所述形成含硅層的工序中， 使所述第1原料氣體的供給時間比所述第2原料氣體的供給時間短。
14.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，在所述形成含硅層的工序中， 所述第1原料氣體的供給量相對于所述第2原料氣體的供給量的比為3%以上50%以下。
15.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，在所述形成含硅層的工序中， 所述第1原料氣體的供給量相對于所述第2原料氣體的供給量的比為6%以上50%以下。
16.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述第1原料氣體為六氯乙硅 烷氣體，所述第2原料氣體為二氯硅烷氣體。
17.一種襯底處理裝置，所述襯底處理裝置包括下述部分容納襯底的處理容器；第1原料氣體供給系統(tǒng)，所述供給系統(tǒng)向所述處理容器內(nèi)供給含有規(guī)定元素的第1原 料氣體；第2原料氣體供給系統(tǒng)，所述供給系統(tǒng)向所述處理容器內(nèi)供給含有所述規(guī)定元素的第 2原料氣體；反應(yīng)氣體供給系統(tǒng)，所述供給系統(tǒng)向所述處理容器內(nèi)供給與所述第1原料氣體及所述 第2原料氣體不同的反應(yīng)氣體；對所述處理容器內(nèi)進(jìn)行排氣的排氣系統(tǒng)；控制部，所述控制部控制所述第1原料氣體供給系統(tǒng)、所述第2原料氣體供給系統(tǒng)、所 述反應(yīng)氣體供給系統(tǒng)及所述排氣系統(tǒng)，由此通過以下方式對所述襯底進(jìn)行處理，即，通過交 替重復(fù)進(jìn)行以下處理，在所述襯底上形成規(guī)定膜厚的氧化膜、氮化膜或氮氧化膜，所述交替 重復(fù)進(jìn)行的處理包括通過向容納襯底的所述處理容器內(nèi)供給所述第1原料氣體和所述第 2原料氣體進(jìn)行排氣，在所述襯底上形成含有規(guī)定元素的層的處理，和通過向所述處理容器 內(nèi)供給所述反應(yīng)氣體進(jìn)行排氣，將所述含有規(guī)定元素的層改性為氧化層、氮化層或氮氧化 層的處理；其中，所述第1原料氣體的反應(yīng)性比所述第2原料氣體的反應(yīng)性高，在所述形成含有規(guī)定元素的層的處理中，所述控制部控制所述第1原料氣體供給系統(tǒng) 及所述第2原料氣體供給系統(tǒng)，使所述第1原料氣體的供給量比所述第2原料氣體的供給量少。
全文摘要
本發(fā)明提供半導(dǎo)體裝置的制造方法及襯底處理裝置。制造方法包括將襯底搬入處理容器的工序；對襯底進(jìn)行處理的工序，即交替重復(fù)進(jìn)行以下工序通過向處理容器內(nèi)供給含有規(guī)定元素的第1原料氣體和含有規(guī)定元素的第2原料氣體進(jìn)行排氣，在襯底上形成含有規(guī)定元素的層的工序，和通過向處理容器內(nèi)供給與第1原料氣體及第2原料氣體不同的反應(yīng)氣體進(jìn)行排氣，將含有規(guī)定元素的層改性為氧化層、氮化層或氮氧化層的工序，由此在襯底上形成規(guī)定膜厚的氧化膜、氮化膜或氮氧化膜；將經(jīng)處理的襯底從處理容器搬出的工序。第1原料氣體的反應(yīng)性高于第2原料氣體，在形成含有規(guī)定元素的層的工序中第1原料氣體的供給量少于第2原料氣體。
文檔編號H01L21/3105GK102034702SQ20101050017
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者太田陽介, 廣瀨義朗, 笹島亮太, 赤江尚德, 高澤裕真 申請人:株式會社日立國際電氣