CN114551220A - 半导体器件的制造方法、衬底处理方法、记录介质及衬底处理装置 - Google Patents

半导体器件的制造方法、衬底处理方法、记录介质及衬底处理装置 Download PDF

Info

Publication number
CN114551220A
CN114551220A CN202111399200.5A CN202111399200A CN114551220A CN 114551220 A CN114551220 A CN 114551220A CN 202111399200 A CN202111399200 A CN 202111399200A CN 114551220 A CN114551220 A CN 114551220A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
substrate
wafer
film
supplying
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111399200.5A
Other languages
English (en)
Inventor
清野笃郎
小川有人
松野豊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kokusai Electric Corp
Original Assignee
Kokusai Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kokusai Electric Corp filed Critical Kokusai Electric Corp
Publication of CN114551220A publication Critical patent/CN114551220A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
    • H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
    • H01L21/28512—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L21/28556—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table by chemical means, e.g. CVD, LPCVD, PECVD, laser CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/48—Data lines or contacts therefor
    • H10B12/488—Word lines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C16/0272—Deposition of sub-layers, e.g. to promote the adhesion of the main coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/34—Nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45527—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45527—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
    • C23C16/45534—Use of auxiliary reactants other than used for contributing to the composition of the main film, e.g. catalysts, activators or scavengers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45544—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4584—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally the substrate being rotated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/46—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for heating the substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02172—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
    • H01L21/02175—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal
    • H01L21/02186—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal the material containing titanium, e.g. TiO2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/0228—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02538—Group 13/15 materials
    • H01L21/0254—Nitrides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
    • H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
    • H01L21/28512—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L21/28556—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table by chemical means, e.g. CVD, LPCVD, PECVD, laser CVD
    • H01L21/28562—Selective deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
    • H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
    • H01L21/28512—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L21/28568—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table the conductive layers comprising transition metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/32051—Deposition of metallic or metal-silicide layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67115—Apparatus for thermal treatment mainly by radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B41/00—Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
    • H10B41/30—Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the memory core region
    • H10B41/35—Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the memory core region with a cell select transistor, e.g. NAND
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B43/00—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators
    • H10B43/30—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by the memory core region
    • H10B43/35—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by the memory core region with cell select transistors, e.g. NAND
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76841—Barrier, adhesion or liner layers
    • H01L21/76843—Barrier, adhesion or liner layers formed in openings in a dielectric

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

本发明涉及半导体器件的制造方法、衬底处理方法、记录介质及衬底处理装置。能够提高被覆率。包括：(a)将衬底收容于处理容器的工序、(b)向衬底供给含有氢和氧的第1气体的工序、(c)向衬底供给含有氮和氢的第2气体的工序、(d)向衬底供给含有卤素的第3气体的工序、和(e)向衬底供给反应气体的工序，并且包括(f)进行(b)和(c)的工序，和(g)通过在(f)之后进行(d)和(e)，从而在上述衬底形成膜的工序。

Description

半导体器件的制造方法、衬底处理方法、记录介质及衬底处理 装置
技术领域
本公开文本涉及半导体器件的制造方法、衬底处理方法、记录介质及衬底处理装置。
背景技术
作为具有三维结构的NAND型闪存、DRAM的字线，例如使用了低电阻的钨(W)膜。另外，在该W膜与绝缘膜之间，作为阻挡膜，有时使用例如氮化钛(TiN)膜(例如参见专利文献1及专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-66263号公报
专利文献2：国际公开第2019/058608号小册子
发明内容
发明要解决的课题
但是，在形成TiN膜时，存在下述情况：薄膜难以形成连续膜，会生长为岛状，被覆率变低。
本公开文本的目的在于提供能够提高被覆率的技术。
用于解决课题的手段
根据本公开文本的一个方式，提供下述技术，其包括：
(a)将衬底收容于处理容器的工序；
(b)向上述衬底供给含有氢和氧的第1气体的工序；
(c)向上述衬底供给含有氮和氢的第2气体的工序；
(d)向上述衬底供给含有卤素的第3气体的工序；和，
(e)向上述衬底供给反应气体的工序，
并且，所述技术包括：
(f)进行(b)和(c)的工序；和，
(g)通过在(f)之后进行(d)和(e)，从而在上述衬底形成膜的工序。
发明的效果
根据本公开文本，能够提高被覆率。
附图说明
[图1]为示出本公开文本的一个实施方式中的衬底处理装置的立式处理炉的概略的纵向剖视图。
[图2]为图1中的A-A线概略横向剖视图。
[图3]为本公开文本的一个实施方式中的衬底处理装置的控制器的概略构成图，其以框图示出控制器的控制系统。
[图4]为示出本公开文本的一个实施方式中的衬底处理顺序的图。
[图5]图5的(A)～图5的(D)为用于对图4所示的衬底处理顺序时的衬底表面的状态进行说明的示意图。
[图6]为示出本公开文本的一个实施方式中的衬底处理顺序的变形例的图。
[图7]图7的(A)～图7的(D)为用于对图6所示的衬底处理顺序时的衬底表面的状态进行说明的示意图。
[图8]图8的(A)～图8的(D)为用于对图6所示的衬底处理顺序时的衬底表面的状态进行说明的示意图。
[图9]为示出本公开文本的一个实施方式中的衬底处理顺序的变形例的图。
[图10]图10的(A)～图10的(D)为用于对图9所示的衬底处理顺序时的衬底表面的状态进行说明的示意图。
[图11]为示出本公开文本的一个实施方式中的衬底处理顺序的变形例的图。
[图12]图12的(A)及图12的(B)为示出本公开文本的其他实施方式中的衬底处理装置的处理炉的概略的纵向剖视图。
[图13]图13的(A)是对根据图4所示的衬底处理顺序和图9所示的衬底处理顺序，而在裸衬底上和形成有氧化膜的衬底上各自形成的TiN膜的膜厚进行比较而示出的图。图13的(B)为对根据图4所示的衬底处理顺序，而在裸衬底上和形成有氧化膜的衬底上各自形成的TiN膜的成膜速率、和在未进行前工序的情况下进行成膜工序时在裸衬底上和形成有氧化膜的衬底上各自形成的TiN膜的成膜速率进行比较而示出的图。
[图14]图14的(A)为示出根据图4所示的衬底处理顺序，在裸衬底上、形成有氧化膜的衬底上各自形成TiN膜时的第1气体供给时间与TiN膜的膜厚之间的关系的图。图14的(B)为示出根据图6所示的衬底处理顺序，在裸衬底上、形成有氧化膜的衬底上各自形成TiN膜时前工序中的循环数与TiN膜的膜厚之间的关系的图。
附图标记说明
10 衬底处理装置
121 控制器
200 晶片(衬底)
201 处理室
具体实施方式
以下，参照图1～5进行说明。需要说明的是，以下的说明中使用的附图均为示意性的图，附图所示的各要素的尺寸关系、各要素的比率等未必与实际情况一致。另外，在多个附图相互之间，各要素的尺寸关系、各要素的比率等也未必一致。
(1)衬底处理装置的构成
衬底处理装置10具备处理炉202，所述处理炉202设置有作为加热单元(加热机构、加热系统)的加热器207。加热器207为圆筒形状，通过支承于作为保持板的加热器底座(未图示)而垂直安装。
在加热器207的内侧，以与加热器207呈同心圆状地配设有构成处理容器的外管203。外管203由例如石英(SiO2)、碳化硅(SiC)等耐热性材料构成，并形成为上端封闭而下端开口的圆筒形状。在外管203的下方，以与外管203呈同心圆状地配设有歧管(入口凸缘)209。歧管209由例如不锈钢(SUS)等金属构成，并形成为上端及下端开口的圆筒形状。在歧管209的上端部与外管203之间设有作为密封构件的O型圈220a。歧管209支承在加热器底座上，从而外管203成为垂直安装的状态。
在外管203的内侧，配设有构成处理容器的内管204。内管204由例如石英(SiO2)、碳化硅(SiC)等耐热性材料构成，并形成为上端封闭而下端开口的圆筒形状。主要由外管203、内管204、歧管209构成处理容器。在处理容器的筒中空部(内管204的内侧)形成有处理室201。
处理室201构成为能够利用后述的晶舟217将作为衬底的晶片200以水平姿态在铅直方向上排列成多层的状态而收容。
在处理室201内，以贯通歧管209的侧壁及内管204的方式设置有喷嘴410、420、430。在喷嘴410、420、430上，分别连接有气体供给管310、320、330。但是，本实施方式的处理炉202不限于上述方式。
在气体供给管310、320、330上，从上游侧起依次分别设置有作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)312、322、332。另外，在气体供给管310、320、330上，分别设置有作为开闭阀的阀314、324、334。在气体供给管310、320、330的阀314、324、334的下游侧，分别连接有供给非活性气体的气体供给管510、520、530。在气体供给管510、520、530上，从上游侧起依次分别设置有作为流量控制器(流量控制部)的MFC512、522、532及作为开闭阀的阀514、524、534。
在气体供给管310、320、330的前端部，分别连结并连接有喷嘴410、420、430。喷嘴410、420、430构成为L字型的喷嘴，其水平部以贯通歧管209的侧壁及内管204的方式设置。喷嘴410、420、430的垂直部设置在以朝向内管204的径向外侧突出、且沿铅直方向延伸的方式形成的通道形状(槽形状)的预备室201a的内部，并在预备室201a内沿着内管204的内壁朝向上方(晶片200的排列方向上方)而设置。
喷嘴410、420、430以从处理室201的下部区域延伸到处理室201的上部区域的方式设置，在与晶片200相对的位置分别设置有多个气体供给孔410a、420a、430a。由此，从喷嘴410、420、430的气体供给孔410a、420a、430a分别向晶片200供给处理气体。该气体供给孔410a、420a、430a在从内管204的下部至上部的范围内设置有多个，各自具有相同的开口面积，并以相同的开口间距设置。但是，气体供给孔410a、420a、430a不限于上述方式。例如，也可以从内管204的下部向上部使开口面积逐渐增大。由此，能够使从气体供给孔410a、420a、430a供给的气体的流量更为均匀化。
喷嘴410、420、430的气体供给孔410a、420a、430a在从后述晶舟217的下部至上部的高度的位置上设置有多个。因此，从喷嘴410、420、430的气体供给孔410a、420a、430a向处理室201内供给的处理气体被供给至收容在晶舟217的从下部至上部的晶片200的整个区域。喷嘴410、420、430以从处理室201的下部区域延伸至上部区域的方式设置即可，优选以延伸至晶舟217的顶部附近的方式设置。
作为处理气体，从气体供给管310经由MFC312、阀314、喷嘴410向处理室201内供给包含氢(H)和氧(O)的第1气体。
作为处理气体，从气体供给管320经由MFC322、阀324、喷嘴420向处理室201内供给包含氮(N)和H的第2气体。本公开文本中，也将第2气体用作与后述第3气体反应的反应气体。另外，也可以将第2气体称为还原气体。
作为处理气体，从气体供给管330经由MFC332、阀334、喷嘴430向处理室201内供给含有卤素的第3气体。
作为非活性气体，从气体供给管510、520、530分别经由MFC512、522、532、阀514、524、534、喷嘴410、420、430向处理室201内供给例如N2气体。以下，针对使用N2气体作为非活性气体的例子进行说明，但作为非活性气体，也可以使用N2气体以外的例如氩(Ar)气体、氦(He)气体、氖(Ne)气体、氙(Xe)气体等稀有气体。
主要由气体供给管310、320、330、MFC312、322、332、阀314、324、334、喷嘴410、420、430构成处理气体供给系统，但也可以仅将喷嘴410、420、430视为处理气体供给系统。处理气体供给系统也可以简称为气体供给系统。从气体供给管310流出第1气体时，主要由气体供给管310、MFC312、阀314构成第1气体供给系统，也可以考虑将喷嘴410包含在第1气体供给系统中。另外，从气体供给管320流出第2气体时，主要由气体供给管320、MFC322、阀324构成第2气体供给系统，也可以考虑将喷嘴420包含在第2气体供给系统中。另外，从气体供给管330流出第3气体时，主要由气体供给管330、MFC332、阀334构成第3气体供给系统，也可以考虑将喷嘴430包含在第3气体供给系统中。从气体供给管320供给第2气体作为反应气体时，也可以将第2气体供给系统称为反应气体供给系统。另外，主要由气体供给管510、520、530、MFC512、522、532、阀514、524、534构成非活性气体供给系统。
就本实施方式中的气体供给的方法而言，经由配置在由内管204的内壁和多张晶片200的端部定义的圆环状的纵长的空间内的预备室201a内的喷嘴410、420、430来搬送气体。并且，从在喷嘴410、420、430的与晶片相对的位置设置的多个气体供给孔410a、420a、430a向内管204内喷出气体。更详细而言，利用喷嘴410的气体供给孔410a、喷嘴420的气体供给孔420a、喷嘴430的气体供给孔430a，向与晶片200的表面平行的方向喷出处理气体等。
排气孔(排气口)204a为在内管204的侧壁且在与喷嘴410、420、430相对的位置形成的贯通孔，例如，为沿铅直方向细长地开设的狭缝状的贯通孔。从喷嘴410、420、430的气体供给孔410a、420a、430a向处理室201内供给、并在晶片200的表面上流动的气体经由排气孔204a流入由形成于内管204与外管203之间的间隙所构成的排气路径206内。然后，流入排气路径206内的气体在排气管231内流动，并向处理炉202外排出。
排气孔204a设置在与多个晶片200相对的位置，从气体供给孔410a、420a、430a供给至处理室201内的晶片200附近的气体在朝向水平方向流动后，经由排气孔204a流向排气路径206内。排气孔204a不限于构成为狭缝状的贯通孔的情况，也可以由多个孔构成。
在歧管209上，设置有对处理室201内的气氛进行排气的排气管231。在排气管231上，从上游侧起依次连接有：作为检测处理室201内的压力的压力检测器(压力检测部)的压力传感器245、APC(Auto Pressure Controller，自动压力控制器)阀243、作为真空排气装置的真空泵246。对于APC阀243而言，通过在使真空泵246工作的状态下使阀开闭，从而能够进行处理室201内的真空排气及真空排气停止，此外，通过在使真空泵246工作的状态下调节阀开度，从而能够对处理室201内的压力进行调节。主要由排气孔204a、排气路径206、排气管231、APC阀243及压力传感器245构成排气系统。也可以考虑将真空泵246包含在排气系统中。
在歧管209的下方，设有能够气密地封闭歧管209的下端开口的作为炉口盖体的密封盖219。密封盖219以从铅直方向下侧与歧管209的下端抵接的方式构成。密封盖219例如由SUS等金属构成，并形成为圆盘状。在密封盖219的上表面，设有与歧管209的下端抵接的作为密封构件的O型圈220b。在密封盖219中的与处理室201呈相反侧上，设有使收容晶片200的晶舟217旋转的旋转机构267。旋转机构267的旋转轴255贯通密封盖219而与晶舟217连接。旋转机构267以通过使晶舟217旋转而使晶片200旋转的方式构成。密封盖219以下述方式构成：利用在外管203的外部垂直设置的作为升降机构的晶舟升降机115而沿铅直方向进行升降。晶舟升降机115以下述方式构成：通过使密封盖219升降，从而能够将晶舟217向处理室201内搬入及向处理室201外搬出。晶舟升降机115构成为将晶舟217及收容于晶舟217的晶片200向处理室201内及处理室201外搬送的搬送装置(搬送系统)。
作为衬底支承件的晶舟217构成为将使多片例如25～200张晶片200以水平姿态且以中心相互对齐的状态在铅直方向上隔开间隔而排列。晶舟217例如由石英、SiC等耐热性材料构成。由例如石英、SiC等耐热性材料构成的隔热板218以水平姿态且分多层(未图示)地支承在晶舟217的下部。利用该构成，来自加热器207的热量不易传递至密封盖219侧。但本实施方式不限定于上述方式。例如，也可以不在晶舟217的下部设置隔热板218，而设置由石英、SiC等耐热性材料构成的、以筒状构件形成构成的隔热筒。
如图2所示，以下述方式构成：在内管204内设置有作为温度检测器的温度传感器263，基于利用温度传感器263检测到的温度信息而对向加热器207的通电量进行调节，从而使得处理室201内的温度达到所希望的温度分布。温度传感器263与喷嘴410、420、430同样地构成为L字型，并沿着内管204的内壁设置。
如图3所示，作为控制部(控制单元)的控制器121采用具备CPU(CentralProcessing Unit，中央处理单元)121a、RAM(Random Access Memory，随机存储器)121b、存储装置121c、I/O端口121d的计算机的形式构成。RAM121b、存储装置121c、I/O端口121d以能够经由内部总线与CPU121a进行数据交换的方式构成。在控制器121上，连接有例如采用触摸面板等形式构成的输入输出装置122。
存储装置121c由例如闪存、HDD(Hard Disk Drive，硬盘驱动器)等构成。在存储装置121c内，以可读取的方式保存有：对衬底处理装置的动作进行控制的控制程序；记载有后述的半导体器件的制造方法的步骤、条件等的工艺制程等。工艺制程是以使控制器121执行后述的半导体器件的制造方法中的各工序(各步骤)，并能够获得规定的结果的方式组合而成的，作为程序发挥功能。以下，也将该工艺制程、控制程序等统一简称为程序。在本说明书中，使用用语“程序”时，有时仅单独包含工艺制程，有时仅单独包含控制程序，或有时包含工艺制程及控制程序的组合。RAM121b以存储区域(工作区)的形式构成，暂时保持由CPU121a读取的程序、数据等。
I/O端口121d与上述的MFC312、322、332、512、522、532、阀314、324、334、514、524、534、压力传感器245、APC阀243、真空泵246、加热器207、温度传感器263、旋转机构267、晶舟升降机115等连接。
CPU121a以下述方式构成：从存储装置121c读取控制程序并执行，并且根据来自输入输出装置122的操作命令的输入等从存储装置121c读取制程等。CPU121a以下述方式构成：按照所读取的制程的内容，能够对利用MFC312、322、332、512、522、532进行的各种气体的流量调节动作、阀314、324、334、514、524、534的开闭动作、APC阀243的开闭动作及由APC阀243进行的基于压力传感器245的压力调节动作、基于温度传感器263的加热器207的温度调节动作、真空泵246的起动及停止、旋转机构267进行的晶舟217的旋转及旋转速度调节动作、晶舟升降机115进行的晶舟217的升降动作、晶片200向晶舟217的收容动作等进行控制。
控制器121能够通过将保存在外部存储装置(例如磁带、软盘、硬盘等磁盘；CD、DVD等光盘；MO等光磁盘；USB存储器、存储卡等半导体存储器)123中的上述程序安装到计算机中来构成。存储装置121c、外部存储装置123以计算机可读取的记录介质的形式构成。以下，也将以上构件统一简称为记录介质。在本说明书中，记录介质有时仅单独包含存储装置121c，有时仅单独包含外部存储装置123，或有时包含这两者。向计算机提供程序也可以不使用外部存储装置123，而使用互联网、专用线路等通信手段进行。
(2)衬底处理工序
作为半导体器件(Device)的制造工序的一个工序，使用图4及图5来针对表面形成有氧化膜的晶片200形成膜的工序的一例进行说明。本工序使用上述的衬底处理装置10的处理炉202来执行。在以下的说明中，构成衬底处理装置10的各部分的动作由控制器121进行控制。
在利用本实施方式的衬底处理工序(半导体器件的制造工序)中，包括：
(a)将晶片200收容至处理容器的工序；
(b)对晶片200供给含有H和O的第1气体的工序；
(c)对晶片200供给含有N和H的第2气体的工序；
(d)对晶片200供给含有卤素的第3气体的工序；和
(e)对晶片200供给反应气体的工序，
并且，所述衬底处理工序包括：
(f)进行(b)和(c)的工序；和，
(g)通过在(f)之后进行(d)和(e)，从而在晶片200上形成膜的工序。
在本说明书中使用“晶片”这一用语时，有时表示“晶片本身”，有时表示“晶片与在其表面形成的规定的层、膜等的层叠体”。在本说明书中使用“晶片的表面”这一用语时，有时表示“晶片本身的表面”，有时表示“在晶片上形成的规定的层、膜等的表面”。在本说明书中使用“衬底”这一用语时，也与使用“晶片”这一用语时的含义相同。
(晶片搬入)
在多张晶片200被装填(晶片装载)到晶舟217中时，如图1所示，支承有多张晶片200的晶舟217被晶舟升降机115抬升而搬入处理室201内(晶舟加载)，并收容在处理容器内。即，将表面形成有氧化膜的晶片200收容在处理容器中。在该状态下，密封盖219成为介由O型圈220来使外管203的下端开口成为封闭的状态。
(压力调节及温度调节)
利用真空泵246进行真空排气，以使得处理室201内、即晶片200所存在的空间达到所期望的压力(真空度)。此时，处理室201内的压力由压力传感器245测定，基于该测定到的压力信息，对APC阀243进行反馈控制(压力调节)。真空泵246至少在直到针对晶片200的处理完毕为止的期间维持常时工作的状态。另外，利用加热器207加热，以使得处理室201内达到所期望的温度。此时，基于温度传感器263检测到的温度信息对向加热器207的通电量进行反馈控制(温度调节)，以使得处理室201内达到所期望的温度分布。由加热器207进行的对处理室201内的加热至少在直到针对晶片200的处理完毕为止的期间持续进行。
[前工序]
(第1气体供给)
将阀314打开，使第1气体流入气体供给管310内。第1气体由MFC312进行流量调节，从喷嘴410的气体供给孔410a向处理室201内供给，并从排气管231排气。与此同时，也可以将阀514打开，使N2气体等非活性气体流入气体供给管510内。另外，为了防止第1气体侵入喷嘴420、430内，可以将阀524、534打开，使非活性气体流入气体供给管520、530内。
此时，调节APC阀243，使处理室201内的压力成为例如1～3990Pa范围内的压力。由MFC312控制的第1气体的供给流量设为例如0.01～1slm范围内的流量。以下，加热器207的温度设定为使晶片200的温度达到例如300～600℃范围内的温度这样的温度而进行。需要说明的是，本公开文本中的“1～3990Pa”这样的数值范围的表述是指下限值及上限值包含在该范围内。因此，例如，“1～3990Pa”是指“1Pa以上且3990Pa以下”。针对其他数值范围也是同样。
此时，向晶片200供给第1气体。作为第1气体，可以使用含有H和O的气体，例如为水蒸气(H2O气体)。在使用H2O气体作为第1气体的情况下，通过H2O气体的供给，如图5的(A)所示，在表面形成有作为氧化膜的SiO2膜的晶片200(表面的基底膜)上，物理吸附有一分子层的H2O分子。在此，若层叠有多层H2O分子，则通过后述的第2气体供给，第2气体会在多层中的表面处发生反应而生成OH基。即，由于在下层部分存在H2O分子，因此有下述情况：OH基未吸附于晶片200表面，晶片200的表面未变为由OH封端。因此，在一分子层的H2O分子物理吸附于晶片200上的条件下，对晶片200供给第1气体。即，以使一分子层的H2O分子物理吸附于晶片200上的气氛执行第1气体供给。H2O分子随着温度变高而变得易于从晶片200脱离。因此，将本工序中的温度设为使晶片200的温度为例如H2O的沸点以上的尽可能低的温度。例如，将第1气体供给时的温度设定为使晶片200的温度为例如H2O的沸点以上且与后述成膜工序中的成膜温度相同的温度而进行。由此，能够使H2O分子物理吸附于晶片200上。
(第2气体供给)
在开始第1气体的供给并经过规定时间后，将阀314关闭，停止第1气体向处理室201内的供给。此时将阀324打开，向气体供给管320内流入第2气体。即，在第1气体的供给后，在不供给吹扫气体的情况下开始第2气体的供给。由此，能够抑制物理吸附于晶片200上的H2O分子的量减少。第2气体由MFC322进行流量调节，从喷嘴420的气体供给孔420a向处理室201内供给，并从排气管231排气。此时向晶片200供给第2气体。需要说明的是，也可以与此同时将阀524打开，使非活性气体流入气体供给管520内。另外，为了防止第2气体侵入喷嘴410、430内，也可以将阀514、534打开，使非活性气体流入气体供给管510、530内。需要说明的是，也可以在第1气体的供给后、第2气体的供给前来供给吹扫气体。通过供给吹扫气体，能够抑制气相中的H2O气体与第2气体的反应。
此时，调节APC阀243，将处理室201内的压力设为例如1～3990Pa范围内的压力。由MFC322控制的第2气体的供给流量设为例如0.1～30slm范围内的流量。对晶片200供给第2气体的时间设为例如0.01～600秒范围内的时间。
此时，对晶片供给第2气体。在此，作为第2气体，可以使用含有N和H的气体，例如为氨(NH3)气体。第2气体在与晶片200上的H2O分子进行反应的条件下向晶片200进行供给。即，第2气体供给在与物理吸附于晶片200上的H2O分子反应的气氛下执行。针对使用NH3气体作为第2气体时的反应，示于图5的(B)。如图5的(B)所示，NH3气体与吸附于晶片200上的H2O分子反应，生成铵(NH4 +)和氢氧化物离子(OH-)。将本工序中的温度设定为第2气体与晶片200上的H2O分子进行反应的条件，例如，将第2气体供给时的温度设定为使得晶片200的温度与例如后述成膜工序中的成膜温度相同的温度来进行。然后，作为第2气体的NH3将H从物理吸附于晶片200上的H2O切离，在晶片200上形成OH封端。即，通过第2气体的供给，晶片200的表面吸附OH基而由OH基封端。需要说明的是，本公开文本中，所谓“封端”、“吸附”，也可包括晶片200表面未被全部覆盖的状态。根据气体的供给条件、晶片200的表面状态，有晶片200的表面未被全部覆盖的情况。另外，存在因自限制性地停止反应而未被全部覆盖。
[成膜工序]
在进行上述的前工序之后，进行吹扫，并多次进行以下的第1步骤～第4步骤。即，在进行前工序之后，向处理室201内供给N2气体等吹扫气体，然后反复进行以下的第1步骤～第4步骤。即，在通过吹扫将气相中的第1气体、第2气体、反应副产物除去后，在晶片200上吸附有OH基的状态下，针对露出有OH基的晶片200，多次进行以下的第1步骤～第4步骤。通过在前工序之后、成膜工序之前供给吹扫气体来进行吹扫，从而能够将处理室201内存在的反应副产物、多余的气体除去，能够提高成膜工序所形成的膜的特性。
(第3气体供给，第1步骤)
将阀334打开，使第3气体流入气体供给管330内。第3气体由MFC332进行流量调节，从喷嘴430的气体供给孔430a向处理室201内供给，并从排气管231排气。与此同时，也可以将阀534打开，使N2气体等非活性气体流入气体供给管530内。此时，为了防止第3气体侵入喷嘴410、420内，可以将阀514、524打开，使非活性气体流入气体供给管510、520内。
此时，调节APC阀243，将处理室201内的压力设为例如1～3990Pa范围内的压力。由MFC332控制的第3气体的供给流量设为例如0.1～3.0slm范围内的流量。以下，加热器207的温度设定为使晶片200的温度达到例如300～600℃范围内的温度这样的温度而进行。将向晶片200供给第3气体的时间设为例如0.01～60秒范围内的时间。
此时，向吸附有OH基的晶片200、即表面由OH基封端的晶片200供给第3气体。在此，作为第3气体，例如可以使用作为含有钛(Ti)且含有卤素的气体的四氯化钛(TiCl4)气体。使用TiCl4气体作为第3气体时，成为图5的(C)这样。即，向如图5的(B)所示露出有OH基的晶片200供给TiCl4气体，由此如图5的(C)所示，TiCl4气体中所含的卤素(Cl)与存在于晶片200上的OH基反应，TiClx(x小于4)吸附于晶片200上。即，由于分子尺寸比TiCl4小的TiClx吸附于晶片200上，因此与吸附TiCl4的情况相比，能够降低空间位阻的大小(分子量)。即，能够抑制由空间位阻导致的TiCl4的吸附阻碍，能够增加分子尺寸小的TiClx的吸附量。换言之，通过向吸附有OH基的晶片200供给TiCl4气体，能够增加晶片200上的Ti元素的吸附量，能够增加在晶片200(表面的基底膜)上吸附的Ti元素的吸附密度，并能够形成Ti元素的含有率高的含Ti层。需要说明的是，此时产生盐酸(HCl)、H2O等反应副产物。这些反应副产物的大部分从晶片200上脱离。结果，能够抑制杂质残留于基底的SiO2膜、TiN膜(其形成在SiO2膜上)中。
(吹扫，第2步骤)
从开始第3气体的供给而经过规定时间后、例如0.1～10秒后，将阀334关闭，停止第3气体的供给。此时，排气管231的APC阀243保持打开的状态，利用真空泵246对处理室201内进行真空排气，将残余气体从晶片200上除去，将处理室201内残留的未反应的第3气体、反应副产物从处理室201内排除。此时，打开阀514、524、534，并向处理室201内供给作为吹扫气体的非活性气体。非活性气体作为吹扫气体发挥作用，将残余气体从晶片200上除去，能够提高将处理室201内残留的未反应的第3气体、反应副产物从处理室201内排除的效果。对于由MFC512、522、532控制的非活性气体的供给流量而言，各自设为例如0.1～30slm。
(反应气体供给，第3步骤)
从开始吹扫而经过规定时间后、例如0.1～10秒后，将阀514、524、534关闭，停止非活性气体向处理室201内的供给。此时，将阀324打开，使反应气体流入气体供给管320内。反应气体由MFC322进行流量调节，从喷嘴420的气体供给孔420a供给至处理室201内，并从排气管231排气。此时，向晶片200供给反应气体。需要说明的是，与此同时，也可以将阀524打开，使非活性气体流入气体供给管520内。另外，为了防止反应气体侵入喷嘴410、430内，也可以将阀514、534打开，使非活性气体流入气体供给管510、530内。
此时，调节APC阀243，将处理室201内的压力设为例如1～3990Pa范围内的压力。由MFC322控制的反应气体的供给流量设为例如0.1～30slm范围内的流量。向晶片200供给反应气体的时间设为例如0.01～30秒范围内的时间。
此时，向晶片供给反应气体。在此，作为反应气体，例如可以使用氨(NH3)气体。针对使用NH3气体作为反应气体时的反应，示于图5的(D)。如图5的(D)所示，NH3气体与形成于晶片200上的含Ti层的至少一部分发生置换反应。在进行置换反应时，含Ti层中所含的Ti与NH3气体中所含的N键合，在晶片200上形成TiN层。具体而言，利用吸附于晶片200上的TiClx与NH3反应，从而在表面形成有氧化膜的晶片200上形成TiN膜，能够提高TiN膜的被覆率。另外，在进行置换反应时，产生HCl、氯化铵(NH4Cl)、H2等反应副产物。
(吹扫，第4步骤)
从开始反应气体的供给而经过规定时间后、例如0.01～60秒后，将阀324关闭，停止反应气体的供给。此时，排气管231的APC阀243保持打开的状态，利用真空泵246，对处理室201内进行真空排气，将残余气体从晶片200上除去，将处理室201内残留的未反应或者对膜的形成做出贡献后的反应气体、反应副产物从处理室201内排除。此时，将阀514、524、534打开，向处理室201内供给作为吹扫气体的非活性气体。非活性气体作为吹扫气体发挥作用，能够将残余气体从晶片200上除去，从而提高将处理室201内残留的未反应的反应气体、上述的反应副产物从处理室201内排除的效果。对于由MFC512、522、532控制的非活性气体的供给流量而言，各自设为例如0.1～30slm。
即，将处理室201内残留的未反应或者对膜的形成做出贡献后的反应气体、上述的反应副产物从处理室201内排除。非活性气体作为吹扫气体发挥作用。
(实施规定次数)
在进行前工序之后，将依次进行上述第1步骤～第4步骤的循环执行规定次数(N次)、1次以上，由此在晶片200上形成规定厚度的膜。在此，例如形成TiN膜。
(后吹扫及大气压恢复)
从气体供给管510～530分别向处理室201内供给非活性气体，并从排气管231排气。非活性气体作为吹扫气体发挥作用，由此处理室201内被非活性气体吹扫，将处理室201内残留的气体、反应副产物从处理室201内除去(后吹扫)。然后，处理室201内的气氛被置换为非活性气体(非活性气体置换)，使处理室201内的压力恢复至常压(大气压恢复)。
(晶片搬出)
然后，利用晶舟升降机115使密封盖219下降，使外管203的下端打开开口。然后，处理完毕的晶片200在支承于晶舟217的状态下，从外管203的下端被搬出至外管203的外部(晶舟卸载)。然后，将处理完毕的晶片200从晶舟217上取下(晶片取出)。
(3)由本实施方式带来的效果
根据本实施方式，能够得到以下所示的1个或多个效果。
(a)能够提高膜的被覆率，并能够降低形成在该膜上的含金属膜的电阻率。
(b)能够使膜连续地生长。在此，所谓“连续地”，是指膜的材料的晶体相连、晶体的间隔小等。
(c)能够提高衬底上形成的膜的特性。
(d)尤其地，能够提高形成在氧化膜上的膜的被覆率。
(e)尤其地，能够使形成在氧化膜上的膜连续地生长。
(4)其他实施方式
以上，对本公开文本的实施方式具体地进行了说明。然而，本公开文本不限于上述的实施方式，可以在不超出其主旨的范围内进行各种变更。
在上述实施方式中，针对作为前工序将第1气体供给和第2气体供给依次各进行1次的例子进行了说明，但不限于此，可以多次反复进行，可以将前工序中的气体供给的顺序调换，也能够应用于在第2气体供给后进行第1气体供给的情况。
(变形例1)
图6示出本公开文本的一个实施方式中的衬底处理顺序的变形例。在本变形例中，作为前工序，将依次进行上述第1气体供给和第2气体供给的循环执行规定次数(M次)。即，在进行成膜工序之前，作为前工序，将对晶片200依次进行供给第1气体的工序和供给第2气体的工序的循环实施多次。此时，与上述实施方式同样地，在第1气体供给与第2气体供给之间未供给吹扫气体。在该情况下，也可获得与上述图4所示的衬底处理顺序同样的效果。
针对使用H2O气体作为第1气体、使用NH3气体作为第2气体及反应气体、使用TiCl4气体作为第3气体时的反应，示于图7的(A)～图7的(D)及图8的(A)～图8的(D)。如图7的(A)所示，通过H2O气体的供给，在表面形成有SiO2膜的晶片200上物理吸附一分子层的H2O分子。然后，如图7的(B)所示，通过NH3气体的供给，NH3气体与吸附在晶片200上的H2O分子进行反应，生成铵(NH4 +)和氢氧化物离子(OH-)，在晶片200上形成OH封端。然后，如图7的(C)所示，利用第2次以后的H2O气体的供给，H2O分子吸附于晶片200上的未吸附有OH基的空位点上。然后，如图7的(D)所示，利用第2次以后的NH3气体的供给，物理吸附于晶片200上的H2O与NH3进行反应，生成NH4 +和OH-，在晶片上的空位点处形成OH封端。另外，在晶片200上吸附有OH基的一部分与NH3进行反应的情况下，生成NHx(在此，x为2以下，例如，生成NH2。)和H2O，NH2吸附在晶片200上。即，在晶片200上形成NHx封端，在晶片200上形成OH封端和NH封端。在此，由于TiClx容易吸附于OH封端、NH封端，因此如本变形例这样，通过反复进行作为前工序的第1气体供给和第2气体供给，从而能够增加晶片200上的OH封端和NH封端。然后，如图8的(B)及图8的(C)所示，能够增加分子尺寸小的TiClx的吸附量，并能够抑制由空间位阻导致的TiCl4的吸附阻碍，从而促进TiClx的吸附。然后，通过NH3气体的供给，能够提高TiN膜的被覆率，并能够抑制杂质残留于基底的SiO2膜、TiN膜(其形成在SiO2膜上)中。
(变形例2)
图9示出本公开文本的一个实施方式中的衬底处理顺序的其他变形例。在本变形例中，作为前工序，在供给第2气体之后供给第1气体，然后进行吹扫，进行上述的成膜工序。即，在进行成膜工序之前，作为前工序，对晶片200依次各进行1次供给第2气体的工序、和供给第1气体的工序。此时，在第2气体供给与第1气体供给之间，未供给吹扫气体。在该情况下，也可获得与上述图4所示的衬底处理顺序同样的效果。
针对使用H2O气体作为第1气体、使用NH3气体作为第2气体及反应气体、使用TiCl4气体作为第3气体时的反应，示于图10的(A)～图10的(D)。如图10的(A)所示，向表面形成有作为氧化膜的SiO2膜的晶片200供给NH3气体，由此NH3物理吸附于晶片200上、或者NH2化学吸附于晶片200上。然后，如图10的(B)所示，通过在使H2O气体物理吸附于吸附有NH3、NH2的晶片200上的气氛下进行供给，从而H2O物理吸附于空位点上。另外，NH3与H2O进行反应，生成NH4 +和OH-，在晶片200上形成OH封端。另外，NH2与H2O反应，生成NHx +和OH-，从而在晶片200上形成OH封端。然后，如图10的(C)所示，利用TiCl4气体的供给，能够使分子尺寸小的TiClx的吸附量增加，能够抑制由空间位阻导致的TiCl4的吸附阻碍，而促进TiClx的吸附。然后，如图10的(D)所示，利用NH3气体的供给，能够提高TiN膜的被覆率，并能够抑制杂质残留于基底的SiO2膜、TiN膜(其形成在SiO2膜上)中。
(变形例3)
图11示出本公开文本的一个实施方式中的衬底处理顺序的其他变形例。在本变形例中，作为前工序，在将依次进行上述第2气体供给和第1气体供给的循环执行规定次数(M次)后，进行吹扫，然后进行上述成膜工序。即，在进行成膜工序之前，作为前工序，将对晶片200依次进行供给第2气体的工序和供给第1气体的工序的循环进行多次。此时，在第2气体供给与第1气体供给之间，未供给吹扫气体。在该情况下，也可获得与上述图4所示的衬底处理顺序同样的效果。
使用H2O气体作为第1气体、使用NH3气体作为第2气体及反应气体、使用TiCl4气体作为第3气体时，对表面形成有作为氧化膜的SiO2膜的晶片200供给NH3气体，由此NH3物理吸附在晶片200上、或者NH2化学吸附在晶片200上。然后，在使H2O气体物理吸附在吸附有NH3、NH2的晶片200上的气氛下进行供给，由此使NH3与H2O反应并生成NH4 +和OH-，从而在晶片200上形成OH封端。另外，NH2与H2O反应并生成NHx +和OH-，在晶片200上形成OH封端。
然后，利用第2次以后的NH3气体的供给，形成在晶片200上的OH基与NH3进行反应，而生成NH2和H2O，NH2化学吸附在晶片200上。即，在晶片200上形成NHx封端。然后，利用第2次以后的H2O气体的供给，NH2与H2O进行反应，生成NHx +和OH-，在晶片200上形成OH封端。另外，H2O物理吸附于未形成OH封端的晶片200上的空位点上。然后，物理吸附的H2O与NH3进行反应，生成NH4 +和OH-，在晶片上的空位点处形成OH封端。通过如本变形例这样反复多次进行第2气体供给和第1气体供给，能够使晶片200上的OH封端增加，并能够使分子尺寸小的TiClx的吸附量增加。即，能够抑制由空间位阻导致的TiCl4的吸附阻碍，而促进TiClx的吸附。然后，通过NH3气体的供给，能够提高TiN膜的被覆率，结果，能够抑制杂质残留于基底的SiO2膜、TiN膜(其形成在SiO2膜上)中。
需要说明的是，在上述实施方式中，利用下述情况进行了说明，即，作为在前工序中使用的第2气体，使用与成膜工序中所用的反应气体相同的NH3气体，但本公开文本不限于此，也可以使用与成膜工序中使用的反应气体不同的气体。
另外，在上述实施方式中，示出了在前工序与成膜工序之间进行吹扫的方式，但不限于此，前工序与成膜工序之间也可以不进行吹扫。
另外，在上述实施方式中，示出了在第1气体供给与第2气体供给之间未进行吹扫的方式，但不限于此，可以在第1气体供给与第2气体供给之间进行吹扫。由此，能够抑制在处理室201内存在的、气相中的第1气体与第2气体的反应。
另外，在上述实施方式中，利用下述情况进行了说明，即，对表面形成有作为氧化膜的含硅(Si)的SiO2膜的晶片200进行前工序和成膜工序，但本公开文本不限于此，也可以合适地适用于下述情况，即，使用形成有包含Si、铝(Al)、锗(Ge)、镓(Ga)、锆(Zr)、Ti、铪(Hf)中的至少一种以上的氧化膜的晶片200。
另外，在上述实施方式中，利用在前工序中，使用例如H2O气体作为含有H和O的第1气体的情况进行了说明，但本公开文本不限于此，也可以合适地适用于下述情况，即，作为第1气体，使用包含H2与O2、H2O、过氧化氢(H2O2)中的至少一种以上的气体。
另外，在上述实施方式中，利用在前工序中，使用例如NH3气体作为含有N和H的第2气体的情况进行了说明，但本公开文本不限于此，也可以合适地适用于下述情况，即，作为第2气体，使用包含NH3、N2与H2、二氮烯(N2H2)、三氮烯(N3H3)、联氨(N2H4)、以及含有胺基的气体中的至少一种以上的气体。
另外，在上述实施方式中，利用在成膜工序中，使用例如含有Cl作为卤素的TiCl4气体来作为含有卤素的第3气体的情况进行了说明，但本公开文本不限于此，也可以合适地适用于使用下述气体的情况，所述气体含有Cl或氟(F)作为卤素、且含有Ti、Zr、Hf等第4族元素、钼(Mo)、钨(W)等第6族元素中的至少一种以上。另外，也可以合适地适用于使用下述气体的情况，所述气体含有Cl或F作为卤素、且含有Si等第14族元素、Al等第13族元素、钽(Ta)等第5族元素中的至少一种以上。
例如，也可以合适地适用于下述情况，即，作为第3气体，使用四氯化硅(SiCl4)气体、五氯化钼(MoCl5)气体、氯化铝(AlCl3)气体、二氯化二氧化钼(MoO2Cl2)气体、六氟化钨(WF6)气体等MBy气体。在该情况下，能够在晶片200上形成的OH基上，使得比第3气体中包含的卤素的数量少、分子尺寸小的MBx(x小于y)的吸附量增加，并能够抑制由空间位阻导致的MBy的吸附阻碍，而促进MBx的吸附。
另外，在上述的实施方式中，针对使用一次处理多张衬底的批量式的立式装置这样的衬底处理装置来进行成膜的例子进行了说明，但本公开文本不限于此，也可以合适地适用于使用一次处理1张或多张衬底的单片式的衬底处理装置进行成膜的情况。
例如，本公开文本也能够合适地适用于使用具备图12的(A)所示的处理炉302的衬底处理装置来形成膜的情况。处理炉302具备：形成处理室301的处理容器303；向处理室301内以喷淋状供给气体的簇射头303s；以水平姿态支承1张或多张晶片200的支承台317；从下方支承该支承台317的旋转轴355；和设置于支承台317的加热器307。在簇射头303s的进口(气体导入口)处，连接有供给上述第1气体的气体供给端口332a、供给上述第2气体的气体供给端口332b、和供给上述第3气体的气体供给端口332c。在气体供给端口332a上连接有与上述实施方式的第1气体供给系统同样的第1气体供给系统。在气体供给端口332b上连接有与上述实施方式的第2气体供给系统同样的第2气体供给系统。在气体供给端口332c上连接有与上述第3气体供给系统同样的第3气体供给系统。在簇射头303s的出口(气体排出口)处，设置有向处理室301内以喷淋状供给气体的气体分散板。在处理容器303上，设置有对处理室301内进行排气的排气端口331。在排气端口331上，连接有与上述实施方式的排气系统同样的排气系统。
另外，例如，本公开文本也可合适地适用于使用具备图12的(B)所示的处理炉402的衬底处理装置来形成膜的情况。处理炉402具备：形成处理室401的处理容器403；以水平姿态支承1张或多张晶片200的支承台417；从下方支承该支承台417的旋转轴455；朝向处理容器403的晶片200进行光照射的加热灯407；和供加热灯407的光透过的石英窗403w。在处理容器403上，连接有供给上述第1气体的气体供给端口432a、供给上述第2气体的气体供给端口432b、和供给上述第3气体的气体供给端口432c。在气体供给端口432a处，连接有与上述实施方式的第1气体供给系统同样的第1气体供给系统。在气体供给端口432b处，连接有与上述实施方式的第2气体供给系统同样的第2气体供给系统。在气体供给端口432c处，连接有与上述实施方式的第3气体供给系统同样的第3气体供给系统。在处理容器403上，设置有对处理室401内进行排气的排气端口431。在排气端口431处，连接有与上述实施方式的排气系统同样的排气系统。
在使用这些衬底处理装置的情况下，也能够以与上述的实施方式同样的顺序、处理条件进行成膜。
对于上述各种薄膜的形成中所用的工艺制程(记载有处理步骤、处理条件等的程序)而言，优选是根据衬底处理的内容(待形成的薄膜的膜种类、组成比、膜质、膜厚、处理步骤、处理条件等)而分别单独准备(准备多个)。并且优选的是，在开始衬底处理时，根据衬底处理的内容，从多个工艺制程中适当选择合适的工艺制程。具体而言，优选的是，经由电气通信线路、记录有该工艺制程的记录介质(外部存储装置123)，将根据衬底处理的内容而单独准备的多个工艺制程预先保存(安装)于衬底处理装置所具备的存储装置121c内。然后，在开始衬底处理时，优选的是，衬底处理装置所具备的CPU121a根据衬底处理的内容从保存于存储装置121c内的多个工艺制程中适当选择合适的工艺制程。通过这样构成，能够通过1台衬底处理装置通用性地且再现性良好地形成各种膜种类、组成比、膜质、膜厚的薄膜。此外，能够降低操作人员的操作负担(处理步骤、处理条件等的输入负担等)，避免操作失误，并且能够迅速地开始衬底处理。
另外，本公开文本例如也可以通过变更已经存在的衬底处理装置的工艺制程来实现。在变更工艺制程的情况下，也可以介由电气通信线路、记录有该工艺制程的记录介质将本公开文本涉及的工艺制程安装于已经存在的衬底处理装置、或者另外，操作已经存在的衬底处理装置的输入输出装置，将该工艺制程本身变更为本公开文本涉及的工艺制程。
另外，本公开文本例如可以用于具有三维结构的NAND型闪存、DRAM等字线部分。
以上，对本公开文本的各种典型实施方式进行了说明，但本公开文本不限于上述实施方式，也可以适当组合而使用。
以下，针对实施例进行说明。
[实施例1]
准备作为裸晶片(Si衬底)的样品1、样品3，和作为在表面形成有SiO2膜的晶片的样品2、样品4，并对样品1～4各自进行下述所示的成膜处理。
就样品1而言，使用上述衬底处理装置10，利用上述图4的衬底处理顺序来在前工序之后进行规定次数的成膜工序，而在裸晶片上形成TiN膜。即，对裸晶片进行第1气体供给和第2气体供给，然后进行多次成膜工序。处理条件设为上述方式中记载的处理条件范围内的规定条件。
就样品2而言，使用上述衬底处理装置10，利用上述图4的衬底处理顺序来在前工序之后进行规定次数的成膜工序，而在形成有SiO2膜的晶片上形成TiN膜。即，对形成有SiO2膜的晶片进行第1气体供给和第2气体供给，然后进行多次成膜工序。处理条件设为上述方式中记载的处理条件范围内的规定条件，且设为与样品1中的处理条件共通的条件。
就样品3而言，使用上述衬底处理装置10，利用上述图9的衬底处理顺序来在前工序之后进行规定次数的成膜工序，而在裸晶片上形成TiN膜。即，对裸晶片进行第2气体供给和第1气体供给，然后进行多次成膜工序。处理条件设为与上述的方式中记载的处理条件范围内的规定条件。
就样品4而言，使用上述衬底处理装置10，利用上述图9的衬底处理顺序来在前工序之后将成膜工序交替地进行规定次数，而在形成有SiO2膜的晶片上形成TiN膜。即，对形成有SiO2膜的晶片进行第2气体供给和第1气体供给，然后进行多次成膜工序。处理条件设为上述的方式中记载的处理条件范围内的规定条件，且设为与样品3中的处理条件共通的条件。
图13的(A)为对样品1～4中形成的TiN膜的膜厚进行比较而示出的图。在此，将TiN膜的膜厚以Ti的检测量进行换算。即，Ti的检测量越多，则TiN膜的膜厚变得越厚，TiN膜的膜厚越厚，表示越为具有连续性的膜。
如图13的(A)所示，确认了与裸晶片上形成的TiN膜相比，在形成有SiO2膜的晶片上形成的TiN膜的膜厚较小，难以形成具有连续性的膜。另外，如图13的(A)所示，确认了与样品3这样的先供给第2气体的情况相比，样品1这样的先供给第1气体的情况，裸晶片上形成的TiN膜的膜厚变厚，形成具有连续性的膜。
[实施例2]
准备作为裸晶片的样品1、样品3，和作为在表面形成有SiO2膜的晶片的样品2、样品4，并对样品1～4各自进行下述所示的成膜处理。
就样品1和样品2而言，使用上述衬底处理装置10，利用上述图4的衬底处理顺序来在前工序之后进行规定次数的成膜工序，在裸晶片上、和在表面形成有SiO2膜的晶片上分别形成TiN膜。
就样品3和样品4而言，使用上述衬底处理装置10，在不进行上述图4的衬底处理顺序中的前工序的情况下进行上述成膜工序，在裸晶片上和在表面形成有SiO2膜的晶片上分别形成TiN膜。
图13的(B)为对样品1～4的晶片上形成的Ti的成膜速率进行比较而示出的图。
如图13的(B)的样品1～4所示，确认了与裸晶片上形成的Ti的成膜速率相比，表面形成有SiO2膜的晶片上形成的Ti的成膜速率慢，难以形成具有连续性的膜。另外，如图13的(B)的样品2和样品4所示，确认了即使是在表面形成有SiO2膜的晶片上，通过在成膜工序之前进行前工序，使得Ti的成膜速率变快，变得易于形成具有连续性的膜。即，确认了通过对形成有氧化膜的晶片在进行前工序之后进行成膜工序，使得成膜速率变快，形成具有连续性的膜。
[实施例3]
准备作为裸晶片的样品1、样品3，和作为在表面形成有SiO2膜的晶片的样品2、样品4，对样品1～4分别进行下述所示的成膜处理。
就样品1和样品2而言，使用上述衬底处理装置10，并利用上述图4的衬底处理顺序，在前工序之后进行规定次数的成膜工序，而在裸晶片上和形成有SiO2膜的晶片上分别形成TiN膜。即，在第1气体供给和第2气体供给之后，将成膜工序进行规定次数。
就样品3和样品4而言，使用上述衬底处理装置10，并利用上述图6的衬底处理顺序，在进行规定次数的前工序之后，进行规定次数的成膜工序，而在裸晶片上和形成有SiO2膜的晶片上分别形成TiN膜。即，将第1气体供给和第2气体供给进行规定次数，然后进行规定次数的成膜工序。
图14的(A)为示出第1气体的供给时间与TiN膜的膜厚的关系的图，图14的(B)为示出循环数与TiN膜的膜厚的关系的图。
如图14的(A)所示，确认了通过延长前工序中的第1气体的供给时间，能够在裸晶片上和在表面形成有SiO2膜的晶片上分别使TiN膜的膜厚微增而形成，并能够形成薄的具有连续性的膜，被覆率提高。另外，如图14的(B)所示，确认了通过使前工序中的第1气体供给与第2气体供给的循环数增多，能够在裸晶片上和在表面形成有SiO2膜的晶片上分别使TiN膜的膜厚微增而形成，并能够形成薄的具有连续性的膜，被覆率提高。
也就是说，确认了通过延长前工序中的第1气体的供给时间或者使前工序中的第1气体供给与第2气体供给的循环数增多，能够促进TiCl4向晶片200上的吸附，并能够形成具有连续性的TiN膜。即，确认了能够提高TiN膜的被覆率，使形成于TiN膜表面的含金属膜低电阻化。

Claims (20)

1.半导体器件的制造方法，其包括：
(a)向处理室内的衬底供给含有氢和氧的第1气体的工序；
(b)向所述衬底供给含有氮和氢的第2气体的工序；
(c)向所述衬底供给含有卤素的第3气体的工序；和
(d)向所述衬底供给反应气体的工序，
并且，所述半导体器件的制造方法包括：
(e)进行(a)和(b)的工序；和
(f)通过在(e)之后进行(c)和(d)，从而在所述衬底形成膜的工序。
2.如权利要求1所述的方法，其中，在(e)中，在(a)之后进行(b)。
3.如权利要求1所述的方法，其中，在(e)中，多次进行(a)和(b)。
4.如权利要求1所述的方法，其中，(a)在使所述第1气体物理吸附于所述衬底的气氛下进行。
5.如权利要求2所述的方法，其中，(a)在使所述第1气体物理吸附于所述衬底的气氛下进行。
6.如权利要求3所述的方法，其中，(a)在使所述第1气体物理吸附于所述衬底的气氛下进行。
7.如权利要求1所述的方法，其中，(b)在使所述第2气体与吸附于所述衬底的所述第1气体反应的气氛下进行。
8.如权利要求2所述的方法，其中，(b)在使所述第2气体与吸附于所述衬底的所述第1气体反应的气氛下进行。
9.如权利要求3所述的方法，其中，(b)在使所述第2气体与吸附于所述衬底的所述第1气体反应的气氛下进行。
10.如权利要求1所述的方法，其中，在(e)中，在(b)之后进行(a)。
11.如权利要求10所述的方法，其中，在(e)中，多次进行(b)和(a)。
12.如权利要求10所述的方法，其中，(a)在使所述第1气体物理吸附于所述衬底的气氛下进行。
13.如权利要求1所述的方法，其中，在(a)中，将在表面形成有氧化膜的衬底收容于所述处理容器。
14.如权利要求13所述的方法，其中，所述氧化膜包含Si、Al、Ge、Ga、Zr、Ti、Hf中的至少一种以上。
15.如权利要求1所述的方法，其中，所述第1气体包含H2及O2、H2O、H2O2中的至少一种以上。
16.如权利要求1所述的方法，其中，所述第2气体包含NH3、N2及H2、N2H2、N3H3、N2H4、以及含有胺基的气体中的至少一种以上。
17.如权利要求1所述的方法，其中，所述第3气体包含Cl或F作为所述卤素，且包含Ti、Zr、Hf等第4族元素、Mo、W等第6族元素中的至少一种以上。
18.衬底处理方法，其包括：
(a)向处理室内的衬底供给含有氢和氧的第1气体的工序；
(b)向所述衬底供给含有氮和氢的第2气体的工序；
(c)向所述衬底供给含有卤素的第3气体的工序；和
(d)向所述衬底供给反应气体的工序，
并且，所述衬底处理方法包括：
(e)进行(a)和(b)的工序；和
(f)通过在(e)之后进行(c)和(d)，从而在所述衬底形成膜的工序。
19.记录介质，其记录有利用计算机使衬底处理装置执行下述步骤的程序，所述步骤包括：
(a)向处理室内的衬底供给含有氢和氧的第1气体的步骤；
(b)向所述衬底供给含有氮和氢的第2气体的步骤；
(c)向所述衬底供给含有卤素的第3气体的步骤；和
(d)向所述衬底供给反应气体的步骤，
以及(e)进行(a)和(b)的步骤；和
(f)通过在(e)之后进行(c)和(d)，从而在所述衬底形成膜的步骤。
20.衬底处理装置，其具有：
处理衬底的处理容器；
气体供给系统，其向所述处理容器内供给含有氢和氧的第1气体、含有氮和氢的第2气体、含有卤素的第3气体、以及反应气体；和
控制部，其构成为能够以进行下述处理的方式对所述气体供给系统进行控制，所述处理包括：
(a)向所述处理室内的衬底供给含有氢和氧的第1气体的处理；
(b)向所述衬底供给含有氮和氢的第2气体的处理；
(c)向所述衬底供给含有卤素的第3气体的处理；和
(d)向所述衬底供给反应气体的处理，
以及(e)进行(a)和(b)的处理；和，
(f)通过在(e)之后进行(c)和(d)，从而在所述衬底形成膜的处理。
CN202111399200.5A 2020-11-25 2021-11-19 半导体器件的制造方法、衬底处理方法、记录介质及衬底处理装置 Pending CN114551220A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020-194947 2020-11-25
JP2020194947A JP7324740B2 (ja) 2020-11-25 2020-11-25 基板処理方法、プログラム、基板処理装置及び半導体装置の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114551220A true CN114551220A (zh) 2022-05-27

Family

ID=81657296

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111399200.5A Pending CN114551220A (zh) 2020-11-25 2021-11-19 半导体器件的制造方法、衬底处理方法、记录介质及衬底处理装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220165565A1 (zh)
JP (1) JP7324740B2 (zh)
KR (1) KR20220072796A (zh)
CN (1) CN114551220A (zh)
TW (1) TWI830089B (zh)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7045406B2 (en) 2002-12-03 2006-05-16 Asm International, N.V. Method of forming an electrode with adjusted work function
WO2005098913A1 (ja) * 2004-04-09 2005-10-20 Tokyo Electron Limited Ｔｉ膜およびＴｉＮ膜の成膜方法およびコンタクト構造、ならびにコンピュータ読取可能な記憶媒体およびコンピュータプログラム
JP2011066263A (ja) 2009-09-18 2011-03-31 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法および基板処理装置
US8778816B2 (en) 2011-02-04 2014-07-15 Applied Materials, Inc. In situ vapor phase surface activation of SiO2
SG10201607880PA (en) * 2015-09-25 2017-04-27 Tokyo Electron Ltd METHOD FOR FORMING TiON FILM
JP6910118B2 (ja) * 2016-08-05 2021-07-28 東京エレクトロン株式会社 成膜方法および成膜システム、ならびに表面処理方法
JP6755164B2 (ja) * 2016-11-14 2020-09-16 東京エレクトロン株式会社 ＴｉＮ系膜およびその形成方法
KR102376835B1 (ko) 2017-09-25 2022-03-21 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022083561A (ja) 2022-06-06
JP7324740B2 (ja) 2023-08-10
US20220165565A1 (en) 2022-05-26
TWI830089B (zh) 2024-01-21
TW202229603A (zh) 2022-08-01
KR20220072796A (ko) 2022-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPWO2019229785A1 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
CN113206000A (zh) 半导体器件的制造方法、记录介质及衬底处理装置
JP6253214B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理装置および記録媒体
TWI809467B (zh) 半導體裝置的製造方法，基板處理裝置，基板處理方法及程式
US20200411330A1 (en) Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and recording medium
JP7372336B2 (ja) 基板処理方法、プログラム、基板処理装置及び半導体装置の製造方法
CN114941130A (zh) 基板处理装置、基板处理方法、半导体装置的制造方法和存储介质
CN114551220A (zh) 半导体器件的制造方法、衬底处理方法、记录介质及衬底处理装置
CN115989339A (zh) 半导体装置的制造方法、记录介质以及基板处理装置
CN115989338A (zh) 半导体装置的制造方法、记录介质以及基板处理装置
JP7273168B2 (ja) 基板処理方法、半導体装置の製造方法、プログラム及び基板処理装置
KR20160126002A (ko) 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체
JP7110468B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラム及び基板処理方法。
WO2018061109A1 (ja) 半導体装置の製造方法
JP7101204B2 (ja) 半導体装置の製造方法、プログラム、基板処理装置及び基板処理方法
WO2022059170A1 (ja) 半導体装置の製造方法、記録媒体及び基板処理装置
JP7179962B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラム
CN115706001A (zh) 衬底处理方法、衬底处理装置、记录介质及半导体器件的制造方法
CN116779534A (zh) 衬底处理方法、半导体器件的制造方法、记录介质及衬底处理装置
WO2020188632A1 (ja) 半導体装置の製造方法、記録媒体および基板処理装置
KR20240056552A (ko) 기판 처리 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램
CN114250448A (zh) 半导体器件的制造方法、衬底处理方法、衬底处理装置及记录介质

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination