JP2002343793A - ヘキサクロロジシランおよびアンモニアを用いた原子層蒸着によるシリコン含有固体薄膜の製造方法 - Google Patents

ヘキサクロロジシランおよびアンモニアを用いた原子層蒸着によるシリコン含有固体薄膜の製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 サーマルバジェットが低く、ステップカバレ
ージに優れ、パターンローディング効果がなく、Ｓｉ3
Ｎ4のＳｉ：Ｎ比が一定であり、優れた厚さ制御および
均一度を実現でき、微細粒子の存在が最小であり、不純
物の含量が少なく、薄膜成長速度が工業的に十分実施可
能な、Ｓｉ3Ｎ4薄膜の製造方法を提供する。 【解決手段】 チャンバ内に基板を設置する段階（ａ）
と、前記チャンバ内にＳｉ2Ｃｌ6を含む第１反応物質を
導入する段階（ｂ）と、前記基板上に、前記第１反応物
質の一部を化学吸着させ、かつ他の一部を物理吸着させ
る段階（ｃ）と、前記チャンバから、段階（ｃ）で化学
吸着しなかった反応物質を除去する段階（ｄ）と、前記
チャンバ内にＮＨ3を含む第２反応物質を導入する段階
（ｅ）と、前記基板上に、前記第２反応物質の一部と、
化学吸着した前記第１反応物質とを化学的に反応させ、
シリコンを含む固体物質を形成する段階（ｆ）と、前記
チャンバから、前記第２反応物質の未反応部分を除去す
る段階（ｇ）とを含むことを特徴とする、シリコン含有
固体薄膜の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子層蒸着による
Ｓｉ3Ｎ4薄膜形成に関する。特に本発明は、原子層蒸着
方法により、反応物質としてＳｉ2Ｃｌ6およびＮＨ3、
または、Ｓｉ2Ｃｌ 6およびＮＨ3プラズマを用いてＳｉ3
Ｎ4薄膜を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｓｉ3Ｎ4薄膜は、半導体素子製造におけ
る重要技術である。Ｓｉ／ＳｉＯ2インターフェースに
おけるＳｉ3Ｎ4薄膜は、インターフェーストラップを減
少させ、ホットキャリアイミューニティーを改善する。
従ってＳｉ3Ｎ4薄膜は、従来のＳｉＯ2ゲート酸化物の
信頼性およびパフォーマンスを向上させる。ＳｉＯ2ゲ
ートインターフェースにおけるＳｉ3Ｎ4薄膜は特に、ア
ルカリイオンに対する優れた拡散バリアを提供する。超
薄膜素子において、Ｓｉ3Ｎ4薄膜はＳｉＯ2より高い誘
電率を提供する。さらにＳｉ3Ｎ4薄膜は、ＤＲＡＭＳや
その他の素子において、高いアスペクト比を有する絶縁
層として非常に有用である。
【０００３】そこで近年、成長速度、サーマルバジェッ
ト、パターンローディング、純度、厚さの均一度に関し
て良好な特徴を示し、高いアスペクト比特性を有するＳ
ｉ3Ｎ4薄膜を形成する方法が求められている。
【０００４】例えば、化学気相蒸着（ＣＶＤ）、減圧化
学気相蒸着（ＬＰＣＶＤ）、プラズマ気相蒸着（ＰＥＣ
ＶＤ）のような積層方法を、Ｓｉ3Ｎ4薄膜の形成に利用
することができる。しかしながら、ＣＶＤによる方法で
半導体素子を製造した場合、Ｓｉ3Ｎ4薄膜を含むことに
より得られる有用性を制限することがある。典型的なＣ
ＶＤにおいて、ＳｉＮ薄膜は比較的高い温度で積層され
る。しかしながら、高温での積層は素子へ悪影響を及ぼ
す可能性があるため、低い温度で工程を実施することが
より望ましい。また、ＣＶＤによって積層されるＳｉＮ
薄膜は、幾何学的な妨害要因を生じることがある。これ
は、素子表面にＣＶＤによって積層されるＳｉＮ薄膜の
厚さが、ばらつくことを意味する。このばらつきは、表
面上に稠密にパッキングされた薄膜の厚さが、それほど
稠密でないところより薄くなるためである。これはパタ
ーンローディング効果として知られている。
【０００５】さらに、ＬＰＣＶＤは次のような欠点を有
している。従来のＬＰＣＶＤにより製造された薄膜は高
い水素含量を示し、ステップカバレージ（step coverag
e）が良好ではない。さらに薄膜の成長速度が比較的遅
いために、所望の厚さまで成長させるには比較的長時間
を必要とする。さらに、工程時間が長くなることによっ
て基板が長時間高温に晒されるために、得られる薄膜は
高いサーマルバジェットを有するという問題がある。
【０００６】近年、ＣＶＤによる製造方法として、原子
層蒸着（ＡＬＤ；Atomic Layer Deposition）が提案さ
れている。ＡＬＤとは、原子の表面運動体系（surface
kinetic regime）による表面制御工程のことであり、特
に、基板表面上に２次元的積層（two-dimensional laye
r-by-layer deposition）を形成する技術のことであ
る。ジクロロシラン（ＤＣＳ）およびＮＨ3プラズマを
使用するＡＬＤ積層方法でＳｉ3Ｎ4薄膜を形成する例
は、Goto等によって開示されている（Goto et al.,App
l. Surf. Sci., 112, 75-81(1997); Appl. Phys. Lett.
68(23), 3257-9(1996)）。しかしこの方法で製造され
る薄膜は、不純物である塩素を０．５％程度含み、かつ
酸素を許容できないほど多く含むという問題がある。さ
らにＳｉおよびＮがＳｉ：Ｎ＝４１：３７の成分比で結
合するために、化学量論的なＳｉ3Ｎ4薄膜を形成できな
い。また薄膜の成長速度が１サイクル（３００秒）あた
り０．９１Åと遅く、工業的生産に不利である。
【０００７】一方、ＳｉＣｌ4およびＮＨ3の反応を利用
してＳｉ3Ｎ4薄膜を形成するＡＬＤ方法が、クラウス等
（Klaus, et al.）により開示されている［米国特許第
６，０９０，４４２号、およびSurf.Sci., 418, L14-L1
9 (1998)を参照］。クラウスの方法による薄膜は、Ｓ
ｉ：Ｎ成分比が１：１．３９であり、塩素、水素および
酸素含量が適切に低いことから、上記Gotoの方法より優
れている。しかし、薄膜の成長速度が１サイクル（１０
分）あたり２．４５Åであり、これも工業的生産に不利
である。
【０００８】加えて、ＡＬＤによるＳｉ3Ｎ4薄膜の積層
にＳｉ2Ｃｌ6（ヘキサクロロジシラン；ＨＣＤ）および
Ｎ2Ｈ4を使用する方法が提案されている［Appl. Surf.
Sci., 112, 198-203 (1997)を参照］。この方法は、塩
素および水素含量の含量は適切であるが、酸素含量が許
容できないほど高い。従ってこの方法による薄膜もその
特性の面で好ましくない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みなされたものである。従って本発明の目的は、サ
ーマルバジェットが低く、ステップカバレージに優れ、
パターンローディング効果がなく、Ｓｉ3Ｎ4のＳｉ：Ｎ
比が一定であり、優れた厚さ制御および均一度を実現で
き、微細粒子の存在が最小であり、不純物の含量が少な
く、薄膜成長速度が工業的に十分実施可能な、Ｓｉ3Ｎ4
薄膜の製造方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、下記
のとおりである。
【００１１】（１）チャンバ内に基板を設置する段階
（ａ）と、前記チャンバ内にＳｉ2Ｃｌ6を含む第１反応
物質を導入する段階（ｂ）と、前記基板上に、前記第１
反応物質の一部を化学吸着させ、かつ他の一部を物理吸
着させる段階（ｃ）と、前記チャンバから、段階（ｃ）
で化学吸着しなかった反応物質を除去する段階（ｄ）
と、前記チャンバ内にＮＨ3を含む第２反応物質を導入
する段階（ｅ）と、前記基板上に、前記第２反応物質の
一部と、化学吸着した前記第１反応物質とを化学的に反
応させ、シリコンを含む固体物質を形成する段階（ｆ）
と、前記チャンバから、前記第２反応物質の未反応部分
を除去する段階（ｇ）とを含むことを特徴とする、シリ
コン含有固体薄膜の製造方法。
【００１２】（２）段階（ｆ）における前記シリコンを
含む固体物質は、Ｓｉ3Ｎ4である、（１）に記載の方
法。
【００１３】（３）段階（ｆ）における前記シリコンを
含む固体物質は、Ｓｉ3Ｎ4薄膜である、（１）に記載の
方法。
【００１４】（４）段階（ｆ）における前記シリコンを
含む固体物質のＮ／Ｓｉ成分比が１〜１．６である、
（１）〜（３）のいずれか一つに記載の方法。
【００１５】（５）前記基板を３５０〜７００℃で加熱
する段階をさらに含む、（１）〜（４）のいずれか一つ
に記載の方法。
【００１６】（６）前記チャンバ内の絶対圧力を０．０
１〜１００ｔｏｒｒの範囲に維持する段階をさらに含
む、（１）〜（５）のいずれか一つに記載の方法。
【００１７】（７）前記チャンバ内の絶対圧力を０．０
１〜１００ｔｏｒｒの範囲に維持する、（１）〜（５）
のいずれか一つに記載の方法。
【００１８】（８）前記段階の少なくとも一つの段階を
実施している間にチャンバ内の圧力を変化させる段階を
さらに含む、（１）〜（７）のいずれか一つに記載の方
法。
【００１９】（９）段階（ｆ）における前記シリコンを
含む固体物質は、シリコン物質に対してドライエッチン
グ選択比を有するアクティブマスク窒化物である、
（１）〜（８）のいずれか一つに記載の方法。
【００２０】（１０）段階（ｆ）における前記シリコン
を含む固体物質は、ＷＳｉxおよびドープされたポリシ
リコンからなる群より選択されるゲート物質に対して、
ドライエッチング選択比を有するゲートマスク窒化物で
ある、（１）〜（８）のいずれか一つに記載の方法。
【００２１】（１１）段階（ｆ）における前記シリコン
を含む固体物質は、ＷおよびＴｉ／ＴｉＮからなる群よ
り選択される導電性物質に対して、ドライエッチング選
択比を有するビットラインマスク窒化物である、（１）
〜（８）のいずれか一つに記載の方法。
【００２２】（１２）段階（ｆ）における前記シリコン
を含む固体物質は、化学機械研磨阻止膜である、（１）
〜（８）のいずれか一つに記載の方法。
【００２３】（１３）段階（ｆ）における前記シリコン
を含む固体物質は、ＳｉＯ2に対して、ドライエッチン
グ選択比を有する絶縁層スペーサである、（１）〜
（８）のいずれか一つに記載の方法。
【００２４】（１４）段階（ｆ）における前記シリコン
を含む固体物質は、半導体素子のＳｉＯ2に対して、Ｈ
Ｆを含む溶液によるウエットエッチング選択比を有する
ウエットエッチングストッパーである、（１）〜（８）
のいずれか一つに記載の方法。
【００２５】（１５）段階（ｆ）における前記シリコン
を含む固体物質は、半導体素子のゲート絶縁体である、
（１）〜（８）のいずれか一つに記載の方法。
【００２６】（１６）段階（ｆ）における前記シリコン
を含む固体物質は、半導体素子キャパシタのストレージ
ノードとＴａ2Ｏ5層との間に形成される層である、
（１）〜（８）のいずれか一つに記載の方法。
【００２７】（１７）段階（ｆ）における前記シリコン
を含む固体物質は、半導体素子キャパシタの絶縁層であ
る、（１）〜（８）のいずれか一つに記載の方法。
【００２８】（１８）段階（ｆ）における前記シリコン
を含む固体物質は、半導体素子のＳＴＩライナーであ
る、（１）〜（８）のいずれか一つに記載の方法。
【００２９】（１９） 段階（ｅ）における前記第２反
応物質に含まれるＮＨ3は活性化されたＮＨ3を含む、
（１）〜（１８）のいずれか一つに記載の方法。
【００３０】（２０）リモートプラズマ方法を行う段階
をさらに含み、前記リモートプラズマ方法のパワーが１
００〜３００ワットである、（１）〜（１９）のいずれ
か一つに記載の方法。
【００３１】（２１）段階（ｂ）〜（ｇ）を少なくとも
２回繰り返すことを特徴とする、（１）〜（２０）のい
ずれか一つに記載の方法。
【００３２】（２２）チャンバ内に基板を設置する段階
（ａ）と、前記チャンバ内にＳｉ化合物およびＣｌ化合
物のそれぞれ一種以上を含む第１反応物質を導入する段
階（ｂ）と、前記基板上に、前記第１反応物質の一部を
化学吸着させ、かつ他の一部を物理吸着させる段階
（ｃ）と、前記チャンバから、段階（ｃ）で化学吸着し
なかった反応物質を除去する段階（ｄ）と、前記チャン
バ内にＮＨ3を含む第２反応物質を導入する段階（ｅ）
と、前記基板上に、前記第２反応物質の一部と、化学吸
着した前記第１反応物質とを化学的に反応させ、シリコ
ンを含む固体物質を形成する段階（ｆ）と、前記チャン
バから、前記第２反応物質の未反応部分を除去する段階
（ｇ）とを含むことを特徴とする、シリコン含有固体薄
膜の製造方法。
【００３３】（２３）段階（ｆ）における前記シリコン
を含む固体物質は、Ｓｉ3Ｎ4である、（２２）に記載の
方法。
【００３４】（２４）段階（ｆ）における前記シリコン
を含む固体物質は、Ｓｉ3Ｎ4薄膜である、（２２）に記
載の方法。
【００３５】（２５）段階（ｆ）における前記シリコン
を含む固体物質のＮ／Ｓｉ成分比が１〜１．６である、
（２２）〜（２５）のいずれか一つに記載の方法。
【００３６】（２６）前記基板を３５０〜７００℃で加
熱する段階をさらに含む、（２２）〜（２５）のいずれ
か一つに記載の方法。
【００３７】（２７）前記チャンバ内の絶対圧力を０．
０１〜１００ｔｏｒｒの範囲に維持する段階をさらに含
む、（２２）〜（２６）のいずれか一つに記載の方法。
【００３８】（２８）前記チャンバ内の絶対圧力を０．
０１〜１００ｔｏｒｒの範囲に維持する、（２２）〜
（２６）のいずれか一つに記載の方法。
【００３９】（２９）前記段階の少なくとも一つの段階
を実施している間にチャンバ内の圧力を変化させる段階
をさらに含む、（２２）〜（２８）のいずれか一つに記
載の方法。
【００４０】（３０）段階（ｆ）における前記シリコン
を含む固体物質は、シリコン物質に対してドライエッチ
ング選択比を有するアクティブマスク窒化物である、
（２２）〜（２９）のいずれか一つに記載の方法。
【００４１】（３１）段階（ｆ）における前記シリコン
を含む固体物質は、ＷＳｉxおよびドープされたポリシ
リコンからなる群より選択されるゲート物質に対して、
ドライエッチング選択比を有するゲートマスク窒化物で
ある、（２２）〜（２９）のいずれか一つに記載の方
法。
【００４２】（３２）段階（ｆ）における前記シリコン
を含む固体物質は、ＷおよびＴｉ／ＴｉＮからなる群よ
り選択される導電性物質に対して、ドライエッチング選
択比を有するビットラインマスク窒化物である、（２
２）〜（２９）のいずれか一つに記載の方法。
【００４３】（３３）段階（ｆ）における前記シリコン
を含む固体物質は、化学機械研磨阻止膜である、（２
２）〜（２９）のいずれか一つに記載の方法。
【００４４】（３４）段階（ｆ）における前記シリコン
を含む固体物質は、ＳｉＯ2に対して、ドライエッチン
グ選択比を有する絶縁層スペーサである、（２２）〜
（２９）のいずれか一つに記載の方法。
【００４５】（３５）段階（ｆ）における前記シリコン
を含む固体物質は、半導体素子のＳｉＯ2に対して、Ｈ
Ｆを含む溶液によるウエットエッチング選択比を有する
ウエットエッチングストッパーである、（２２）〜（２
９）のいずれか一つに記載の方法。
【００４６】（３６）段階（ｆ）における前記シリコン
を含む固体物質は、半導体素子のゲート絶縁体である、
（２２）〜（２９）のいずれか一つに記載の方法。
【００４７】（３７）段階（ｆ）における前記シリコン
を含む固体物質は、半導体素子キャパシタのストレージ
ノードとＴａ2Ｏ5層との間に形成される層である、（２
２）〜（２９）のいずれか一つに記載の方法。
【００４８】（３８）段階（ｆ）における前記シリコン
を含む固体物質は、半導体素子キャパシタの絶縁層であ
る、（２２）〜（２９）のいずれか一つに記載の方法。
【００４９】（３９）段階（ｆ）における前記シリコン
を含む固体物質は、半導体素子のＳＴＩライナーであ
る、（２２）〜（２９）のいずれか一つに記載の方法。
【００５０】（４０）段階（ｅ）における前記第２反応
物質に含まれるＮＨ3は活性化されたＮＨ3を含む、（２
２）〜（３９）のいずれか一つに記載の方法。
【００５１】（４１）リモートプラズマ方法を行う段階
をさらに含み、前記リモートプラズマ方法のパワーが１
００〜３００ワットである、（２２）〜（４０）のいず
れか一つに記載の方法。
【００５２】（４２）段階（ｂ）〜（ｆ）を少なくとも
２回繰り返すことを特徴とする、（２２）〜（４１）の
いずれか一つに記載の方法。
【００５３】（４３）チャンバ内に基板を設置する段階
（ａ）と、前記チャンバ内にＳｉ2Ｃｌ6を含む第１反応
物質を導入する段階（ｂ）と、前記第１反応物質を導入
する途中に前記第１反応物質の供給にＳｉＣｌ4を添加
する段階（ｃ）と、前記基板上に、前記Ｓｉ2Ｃｌ6およ
び前記ＳｉＣｌ4の一部を化学吸着させる段階（ｄ）
と、前記チャンバから、段階（ｄ）で化学吸着しなかっ
た反応物質を除去する段階（ｅ）と、前記チャンバ内に
ＮＨ3を含む第２反応物質を導入する段階（ｆ）と、前
記基板上に、前記第２反応物質の一部と、化学吸着した
前記第１反応物質とを化学的に反応させ、シリコンを含
む固体物質を形成する段階（ｇ）と、前記チャンバか
ら、前記第２反応物質の未反応部分を除去する段階
（ｈ）とを含むことを特徴とする、シリコン含有固体薄
膜の製造方法。
【００５４】（４４）段階（ｂ）〜（ｈ）を少なくとも
２回繰り返すことを特徴とする、（４３）に記載の方
法。
【００５５】（４５）段階（ｆ）における前記第２反応
物質に含まれるＮＨ3は活性化されたＮＨ3を含む、（４
３）または（４４）に記載の方法。
【００５６】当該方法により形成された薄膜は、優れた
ステップカバレージを有し、パターンローディング効果
がなく、そして優れた厚さ制御および均一度を有してい
る。さらに当該方法は、薄膜または固体物質としてのＳ
ｉ3Ｎ4を形成する方法として、低いサーマルバジェット
および高い成長速度を示す。
【００５７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の望
ましい実施例をより詳細に説明する。
【００５８】図１〜５は、本発明による原子層蒸着を利
用してＳｉ3Ｎ4の薄膜を形成するための工程段階を説明
する図面である。図６は、本発明による薄膜製造方法に
使用される薄膜製造装置を示す概略的な構成図である。
図７は、本発明による薄膜製造方法を説明するためのフ
ローチャートである。
【００５９】図６の装置概略図および図７のフローチャ
ートを参照しながら、本発明の一実施形態における薄膜
形成工程（図１〜５）を説明する。
【００６０】まずシリコン等の基板１をチャンバ３（図
６）内に設置する（ステップ１００）。続いて、チャン
バ３を減圧する。ここでチャンバの絶対圧力は、好まし
くは０．０１〜１００ｔｏｒｒである。ここで絶対圧力
が上記範囲を外れる場合、目的とする薄膜が得られない
恐れがある。
【００６１】次に基板１を、好ましくは３５０〜７００
℃の範囲に加熱する。ここで温度が上記範囲を外れる場
合、目的とする薄膜が得られない恐れがある。
【００６２】次に第１反応物質であるＳｉ2Ｃｌ6（ヘキ
サクロロジシラン）を含むガスストリーム２を、５００
ｓｃｃｍでチャンバ３内に３０秒間導入する（ステップ
１０５）。Ｓｉ2Ｃｌ6はＡｒ等の不活性ガスのキャリア
ガスを用いて導入され得る。
【００６３】ここで、Ｓｉ2Ｃｌ6を含むガスストリーム
にＳｉＣｌ4を添加して、上記同様にチャンバに導入し
てもよい。
【００６４】さらに、Ｓｉ2Ｃｌ6を含むガスストリーム
をチャンバ３に導入し、このストリーム供給が維持され
ている間にＳｉＣｌ4を含むガスストリームを追加導入
してもよい。ここでＳｉＣｌ4を含むガスストリーム
は、チャンバ３内に導入する前にＳｉ2Ｃｌ6を含むガス
ストリームと混合してチャンバに導入してもよいし、ま
たは、別々かつ同時期に導入されてもよい。
【００６５】ガスストリームの導入中に、Ｓｉ2Ｃｌ6分
子（および、場合によってＳｉＣｌ 4分子も含む）の一
部が化学吸着により基板１表面上に層４を形成する。さ
らにＳｉＣｌ6分子（および、場合によってＳｉＣｌ4分
子）の他の一部が、その上に物理的に接触（物理吸着）
して、層４に緩く接触する。
【００６６】次にチャンバ３にＮ2を５秒間パージし、
５秒間減圧パージする。パージによって、Ｓｉ2Ｃｌ6ま
たはＳｉＣｌ4の化学的に吸着しなかった部分がチャン
バ３から除去される（ステップ１１０）。結果的に、図
２に示すように、基板上には化学吸着したＳｉ2Ｃｌ
6（および場合によってはＳｉＣｌ4分子）の層４が形成
される。
【００６７】次に第二反応物質であるＮＨ3（アンモニ
ア）ストリーム６（図３）を、３０秒間、２０００ｓｃ
ｃｍでチャンバ３内に導入する（ステップ１１５）。こ
こでＮＨ3はＡｒ等の不活性ガスのキャリアガスを用い
て導入され得る。その最中、チャンバ内の圧力を、再び
上記範囲、具体的には２ｔｏｒｒに維持し、基板の温度
も上記範囲、具体的には５５０℃に維持する。これによ
って、ＮＨ3の一部が基板に化学吸着したＳｉ2Ｃｌ6と
反応して、図４のようなＳｉ3Ｎ4層８を形成する。
【００６８】ここで好ましくは、上記ＮＨ3は、リモー
トプラズマ発生装置により活性化されたＮＨ3、すなわ
ちプラズマＮＨ3である（リモートプラズマ法）。この
場合、プラズマＮＨ3はＡｒキャリアストリームを伴い
チャンバに導入される。ＮＨ3プラズマは、リモートプ
ラズマ発生装置によって発生し、約２０００ｓｃｃｍで
ガスライン１６およびシャワーヘッド１５を通ってチャ
ンバ３内に３０秒間導入される。前記リモートプラズマ
発生装置の稼動パワーは、好ましくは１００〜３００ワ
ットである。ここで稼動パワーが上記範囲を外れる場
合、目的とする薄膜が得られない恐れがある。
【００６９】次に、上記第２反応物質のＮＨ3ガススト
リームをチャンバ内に３０秒間供給し、Ｎ2でチャンバ
を５秒間パージし、５秒間減圧パージすることによっ
て、未反応の第２反応物質を除去する（ステップ１２
０）。
【００７０】以上説明した、チャンバ３内にＳｉ2Ｃｌ6
（および、場合によってはＳｉＣｌ 4）を導入する段
階、パージして吸着しなかった物質を除去する段階、チ
ャンバ内にＮＨ3を導入する段階、および、パージして
未反応物質を除去するする段階を１サイクルとし、Ｓｉ
3Ｎ4層８が適切な厚さになるまで数サイクル、少なくと
も２回繰り返すことが好ましい（ステップ１０５〜１２
５）。図５には２サイクル繰り返した場合を示す。
【００７１】さらに他の実施形態を説明する。ここで上
記実施形態と共通部分は、上記説明、例示が適用され
る。さらにチャンバ内の絶対圧力、基板の温度、プラズ
マ発生装置の出力についても、上記同様の範囲、説明が
適用される。
【００７２】まず基板（例えばシリコン基板）をチャン
バ３内に設置した後、チャンバ３を約２ｔｏｒｒの圧力
にし、ヒータ５を用いて約５５０℃にする（ステップ１
００）。この最中、チャンバ３内に第１反応物質である
Ｓｉ2Ｃｌ6を含む反応ストリームを３０秒間導入する
（ステップ１０５）。詳しく説明すると、当該反応スト
リーム６は、ガスソース１９からＡｒキャリアガスを、
５００ｓｃｃｍで、４０℃で液状のＳｉ2Ｃｌ6を含む第
１バブラー１２へ噴射することによってＳｉ2Ｃｌ6を気
化して得られる。得られたＳｉ2Ｃｌ6およびＡｒからな
る反応ストリーム６を、第１ガスライン１３およびシャ
ワーヘッド１５を通って約３０秒間チャンバ３内に導入
する。
【００７３】次に、チャンバ３を５秒間Ａｒでパージ
し、続いて例えばポンプ７のポンピング動作によって５
秒間減圧パージする。このパージによって、化学吸着し
たＳｉ 2Ｃｌ6層表面から、物理吸着した、すなわち化学
的に吸着しなかったＳｉ2Ｃｌ6が除去される（ステップ
１１０）。
【００７４】さらに、Ａｒキャリアガスストリームを用
いた第２反応物質であるＮＨ3ストリームを、約２００
０ｓｃｃｍ、３０秒間、ガスライン１６およびシャワー
ヘッド１５を通ってチャンバ３内に導入する（ステップ
１１５）。この段階において基板は５５０℃を維持し、
チャンバ圧力は約２ｔｏｒｒで維持される。ここで一実
施形態として、約２５℃の温度で液状のＮＨ3を含むソ
ース１９を、第２バブラー１４にＡｒによりバブリング
させることで、第２反応物質であるＮＨ3を気化する。
好ましい実施形態として、Ａｒキャリアガスとともにプ
ラズマＮＨ3をチャンバ３内に導入してもよい。この場
合、ＮＨ3プラズマは、リモートプラズマ発生装置（図
示せず）によって発生し、約２０００ｓｃｃｍでガスラ
イン１６およびシャワーヘッド１５を通ってチャンバ３
内に３０秒間導入される。
【００７５】図３および図４に示すように、第２反応物
質であるＮＨ3ストリームの一部が、基板上に化学吸着
したＳｉ2Ｃｌ6（他の実施例においてはＳｉＣｌ4であ
る）と反応してＳｉ3Ｎ4層を形成する。前記基板上にＳ
ｉ3Ｎ4が形成されるとき、第２反応物質であるＮＨ3ス
トリームの他の一部は、Ｓｉ3Ｎ4層上に物理吸着する。
【００７６】次に、５秒間のＡｒストリームでチャンバ
をパージし、続けてポンプ７のポンピング動作によって
チャンバを減圧パージすることにより、物理吸着した第
２反応物質を除去する（ステップ１２０）。また、不活
性ガス（ここではＡｒ）を使用した第１のパージを実施
しなくても、物理吸着した第２反応物質を減圧パージす
ることで除去可能である。
【００７７】次に、未反応のＮＨ3をパージして除去し
た後、Ｓｉ3Ｎ4薄膜の厚さを測定する（ステップ１２
５）。この厚さが、設定した厚さより薄い場合、ステッ
プ１０５〜ステップ１２５を数サイクル実施して、設定
した厚さに形成する。
【００７８】このようにして所望の薄膜を形成した後、
チャンバ３の圧力および温度を常圧常温に戻すことで、
製造工程が完了する（ステップ１３０）。
【００７９】このようにして得られた本発明のシリコン
を含む固体物質のＮ／Ｓｉ成分比が１〜１．６であるこ
とが好ましい。ここで成分比が上記範囲を外れると所望
の薄膜が得られない恐れがある。
【００８０】このようにして得られた本発明のシリコン
を含む固体物質、特に、シリコン含有薄膜は、例えば、
シリコン物質に対してドライエッチング選択比を有する
アクティブマスク窒化物；ＷＳｉxおよびドープされた
ポリシリコンからなる群より選択されるゲート物質に対
して、ドライエッチング選択比を有するゲートマスク窒
化物；ＷおよびＴｉ／ＴｉＮからなる群より選択される
導電性物質に対して、ドライエッチング選択比を有する
ビットラインマスク窒化物；化学機械研磨阻止膜；Ｓｉ
Ｏ2に対して、ドライエッチング選択比を有する絶縁層
スペーサ；半導体素子のＳｉＯ2に対して、ＨＦを含む
溶液によるウエットエッチング選択比を有するウエット
エッチングストッパー；半導体素子のゲート絶縁体；半
導体素子キャパシタのストレージノードとＴａ2Ｏ5層と
の間に形成される層；半導体素子キャパシタの絶縁層；
半導体素子のＳＴＩライナー、として用いることができ
る。
【００８１】
【実施例】以下、実施例を参照して本発明の望ましい製
造方法を説明するが、これらの実施例は本発明を説明す
るために記載されたものであり、本発明の範囲を限定す
るものではない。
【００８２】［実施例１］典型的な構成の積層チャンバ
内に、シリコン基板を設置した。Ｎ2でパージすること
により、チャンバ内の圧力を２ｔｏｒｒに維持した。基
板を５５０℃で加熱し、その温度を安定化した。４０℃
で液状のＳｉ2Ｃｌ6に、Ａｒを５００ｓｃｃｍでバブリ
ングしてＳｉ2Ｃｌ6を気化し、第１反応物質ストリーム
を調製し、これを３０秒間チャンバ内に導入した。チャ
ンバは、Ｎ2で５秒間パージし、続いて５秒間減圧パー
ジした。次に、２５℃で液状のＮＨ3に、Ａｒを２００
０ｓｃｃｍでバブリングして気化し、第２反応物質スト
リームを調製し、これを３０秒間チャンバ内に導入し
た。次に、チャンバ内の圧力を２ｔｏｒｒに維持し、基
板を５５０℃に維持した。チャンバは、Ｎ2で５秒間パ
ージし、続いて５秒間減圧パージした。
【００８３】上記段階を１サイクルを９０秒未満で実行
することによって、１サイクルあたり２．６８Åの成長
速度でＳｉ3Ｎ4薄膜が形成されることがわかった。この
Ｓｉ 3Ｎ4薄膜は、６３２．８ｎｍの波長で屈折率が２．
０を示し、化学量論的にＳｉ 3Ｎ4であり、引張強さが５
×１０10ダイン／ｃｍ2であった。ここで積層されたＳ
ｉ3Ｎ4は、Ｓｉ：Ｎ成分比が純粋なＳｉ3Ｎ4に相似して
おり、汚染レベルが顕著に低かった。具体的には水素含
量が顕著に低く、酸素も検出されなかった。アスペクト
比が５：１を有する構造でステップカバレージが９８％
以上を示し、パターンローディング効果が５％以下であ
った。
【００８４】さらに、他のシリコンウェーハを用いて上
記同様の段階を繰り返し数サイクル実施したところ、図
８に示すように、Ｓｉ3Ｎ4薄膜の厚さが上記段階のサイ
クル回数に比例していることがわかる。
【００８５】従って、実施例１において、１サイクルあ
たり２．６８Åの成長速度で純粋なＳｉ3Ｎ4層が形成さ
れることがわかった。Ｓｉ3Ｎ4層の形成は、従来に比べ
て低い５５０℃でなされ、従来に比べて短い９０秒以下
でなされる。
【００８６】［実施例２］実施例２は、Ａｒキャリアガ
スにＮＨ3プラズマを含む第２反応物質を使用した以外
は、実施例１と同じ方法を用いた。
【００８７】シリコンウェーハを典型的な構成を有する
積層チャンバ上に位置させた。チャンバはＮ2用いてパ
ージし、チャンバ内の圧力を２ｔｏｒｒに維持した。基
板は５５０℃で加熱し、安定化させる。実施例１の条件
として、Ａｒキャリアガスを使用してＳｉ2Ｃｌ6を含む
第１反応物質を生成させる。第１反応物質は、チャンバ
内に５００ｓｃｃｍで３０秒間導入させる。チャンバを
Ｎ2で５秒間パージし、続いて５秒間減圧パージさせ
る。
【００８８】プラズマチャンバを使用して、Ａｒキャリ
アガスにＮＨ3ストリームを混合させ、Ａｒキャリアを
伴う第２反応物質であるＮＨ3プラズマストリームを調
製した。プラズマチャンバは４００ワットで稼動させ
た。得られたＮＨ3プラズマ/Ａｒストリームを、２００
０ｓｃｃｍで３０秒間チャンバ内に導入した。次にチャ
ンバをＮ2で５秒間パージし、続いて５秒間減圧パージ
した。
【００８９】この段階を１サイクルすることによって、
１サイクルあたり２．５１Åの成長速度で、Ｓｉ3Ｎ4薄
膜が形成されることが分かった。この際、上記段階を１
サイクルするのに要する時間は、９０秒以下であった。
得られたＳｉ3Ｎ4薄膜は、６３２．８ｎｍの波長で屈折
率１．９５を示し、化学量論的にＳｉ3Ｎ4であることが
わかった。このＳｉ3Ｎ4薄膜は引張強さが７×１０10ダ
イン/ｃｍ2であった。このＳｉ3Ｎ4薄膜の水素含量は３
％以下であり、酸素は検出されなかった。アスペクト比
が５：１である構造でステップカバレージは９８％以上
を示し、パターンローディング効果は５％以下を示し
た。
【００９０】実施例２で、他のシリコンウェーハを使用
して上記段階を数サイクル実施したところ、図９に示す
ように、Ｓｉ3Ｎ4薄膜の厚さが上記段階のサイクル回数
に比例していることが確認できた。
【００９１】［実施例３］実施例３は、基板を４００℃
以下の温度で加熱すること以外は、実施例２と同じ方法
を用いた。
【００９２】上記段階を１回行うことによって、１サイ
クルあたり１．２３Åの成長速度で、Ｓｉ3Ｎ4薄膜を形
成した。この際、上記段階を１サイクルするのに要する
時間は、９０秒以下であった。さらに当該薄膜は、波長
６３２．８ｎｍで屈折率が１．９５を示し、化学量論的
にＳｉ3Ｎ4であることを示した。さらに、引張強さが７
×１０10ダイン/ｃｍ2であった。当該Ｓｉ3Ｎ4薄膜の水
素含量は３％以下であり、酸素は検出されなかった。
【００９３】しかし４００℃の温度での成長速度が５５
０℃の温度での成長速度の１/２を示すことから、実施
例３の方法はＳｉ3Ｎ4薄膜の成長速度が温度に依存する
ことがわかる。さらに、温度が４００℃より低い場合に
は、Ｓｉ3Ｎ4薄膜に水素が多く含有される結果になり得
る。
【００９４】［実施例４］典型的な構成の積層チャンバ
内にシリコン基板を設置した。Ｎ2を用いてパージする
ことによって、チャンバ内の圧力を２ｔｏｒｒに維持し
た。基板を５５０℃で加熱し、温度を安定化した。４０
℃で液状のＳｉ2Ｃｌ6に、Ａｒを５００ｓｃｃｍでバブ
リングして、第１反応物質のストリームを調製した。２
０℃で液状のＳｉ2Ｃｌ6にＡｒを５００ｓｃｃｍでバブ
リングして、ＳｉおよびＣｌを含むそれぞれ別個のスト
リームを調製した。これらのストリームを第１反応物質
ストリームと同時に３０秒間チャンバ内に導入させた後
に、供給を中断した。その後に、チャンバをＮ2で５秒
間パージし、続いて５秒間減圧パージした。次に、２５
℃で液状のＮＨ3に、Ａｒを２０００ｓｃｃｍでバブリ
ングして、第２反応物質ストリームを調製し、３０秒間
チャンバ内に導入させた。チャンバ内の圧力を２ｔｏｒ
ｒで維持させ、基板を５５０℃の温度により維持させ
る。次に、チャンバをＮ2で５秒間パージし、続いて５
秒間減圧パージさせた。
【００９５】上記段階を９０秒未満で１サイクル実行す
ることによって、１サイクルあたり２．７２Åの成長速
度で、Ｓｉ3Ｎ4薄膜を形成した。当該薄膜は、波長６３
２．８ｎｍで屈折率が２．０１を示し、化学量論的にＳ
ｉ3Ｎ4であることが示された。Ｓｉ3Ｎ4薄膜のＳｉ：Ｎ
成分比は、純粋なＳｉ3Ｎ4と相似しており、汚染レベル
は顕著に低かった。さらに水素含量は１％以下であり、
酸素も検出されなかった。アスペクト比が５：１を有す
る構造でステップカバレージは９８％以上を示し、パタ
ーンローディング効果が５％以下を示した。
【００９６】実施例４において、上記段階を１サイクル
実施することにより、１サイクルあたり２．７２Åの成
長速度で非常に純粋なＳｉ3Ｎ4を形成することができ
た。本実施例において、Ｓｉ3Ｎ4層の形成は、温度が５
５０℃と低く、さらに１サイクルの時間が９０秒未満と
短かった。
【００９７】本実施例で、他のシリコンウェーハを用い
て上記段階を数サイクル実施した。Ｓｉ3Ｎ4薄膜の厚さ
は、上記段階のサイクル数に比例していることがわか
る。
【００９８】［実施例５］典型的な構成の積層チャンバ
内にシリコン基板を設置した。Ｎ2でパージすることに
よってチャンバ内の圧力を２ｔｏｒｒに維持した。基板
を５５０℃で加熱し、温度を安定化した。４０℃で液状
のＳｉ2Ｃｌ6に、Ａｒを５００ｓｃｃｍでバブリングし
て、第１反応物質のストリームを調製した。２０℃で液
状のＳｉＣｌ4に、Ａｒを５００ｓｃｃｍでバブリング
して、ＳｉおよびＣｌを含むそれぞれ別個のストリーム
を調製した。前記それぞれ別個のストリームを第１反応
物質ストリームと同時に３０秒間チャンバ内に導入した
後に、供給を中断した。その後、チャンバをＮ2で５秒
間パージし、続いて５秒間減圧パージした。
【００９９】プラズマチャンバで、Ａｒキャリアガスに
ＮＨ3ストリームを導入して、Ａｒキャリアを伴うＮＨ3
プラズマの第２反応物質ストリームを調製した。プラズ
マチャンバは、４００ワットで稼動させた。ＮＨ3プラ
ズマ/Ａｒストリームを、２０００ｓｃｃｍで３０秒間
チャンバ内に導入した。チャンバを、Ｎ2で５秒間パー
ジし、続いて５秒間減圧パージした。
【０１００】上記段階を９０秒未満で１サイクル実行す
ることによって、１サイクルあたり２．５４Åの成長速
度で、Ｓｉ3Ｎ4薄膜を形成した。当該薄膜は、波長６３
２．８ｎｍで屈折率が１．９６を示し、薄膜が化学量論
的Ｓｉ3Ｎ4であることが示された。Ｓｉ3Ｎ4は、Ｓｉ：
Ｎ成分比が純粋なＳｉ3Ｎ4に相似しており、さらに、水
素含量が２．５％以下であり、酸素が検出されなかっ
た。アスペクト比が５：１を有する構造でステップカバ
レージは９８％以上を示し、パターンローディング効果
が５％以下を示した。
【０１０１】本実施例で、他のシリコンウェーハを用い
て上記段階を数サイクル実施した。Ｓｉ3Ｎ4薄膜の厚さ
は、上記段階のサイクル数に比例していた。実施例５に
おいて、上記段階を１サイクル実施することにより、１
サイクルあたり２．５４Åの成長速度で非常に純粋なＳ
ｉ3Ｎ4薄膜を形成することができた。本実施例におい
て、Ｓｉ3Ｎ4層の形成は、温度が５５０℃と低く、さら
に１サイクルの時間が９０秒未満と短かった。
【０１０２】［実施例６］典型的な構成の積層チャンバ
内にシリコン基板を設置した。Ｎ2でパージすることに
よって、チャンバ内の圧力を２ｔｏｒｒに維持した。基
板を５５０℃で加熱し、温度を安定化した。４０℃で液
状のＳｉ2Ｃｌ6に、Ａｒを５００ｓｃｃｍでバブリング
して、第１反応物質のストリームを調製した。２０℃で
液状のＳｉＣｌ4にＡｒを５００ｓｃｃｍでバブリング
して、ＳｉおよびＣｌを含むそれぞれ別個のストリーム
を調製した。前記Ｓｉ2Ｃｌ6を含むストリームを３０秒
間チャンバ内に導入させた。３０秒のうち、初めの１５
秒はチャンバ内にＳｉ2Ｃｌ6を含むストリームが供給さ
れ、後の１５秒はＳｉ2Ｃｌ6を含むストリームおよびＳ
ｉＣｌ4を含むストリームが、チャンバ内へ同時に供給
され、各ストリームの供給が止められた。チャンバをＮ
2で５秒間パージし、続いて５秒間減圧パージした。次
に２５℃で液状のＮＨ3に、Ａｒを２０００ｓｃｃｍで
バブリングし、第２反応物質のストリームを調製した。
第２反応物質のストリームを３０秒間チャンバ内に導入
し、この際、チャンバ内の圧力を２ｔｏｒｒで維持する
ようにパージし、基板を５５０℃で加熱し、温度を安定
化した。チャンバをＮ2で５秒間パージし、続いて５秒
間減圧パージした。
【０１０３】上記段階を９０秒未満で１サイクル実行す
ることによって、１サイクルあたり２．７０Åの成長速
度で、Ｓｉ3Ｎ4薄膜を形成した。当該薄膜は、波長６３
２．８ｎｍで屈折率が２．００を示し、化学量論的にＳ
ｉ3Ｎ4であることが示された。Ｓｉ3Ｎ4薄膜のＳｉ：Ｎ
成分比は、純粋なＳｉ3Ｎ4と相似しており、汚染レベル
は顕著に低かった。さらに水素含量は１％以下であり、
酸素も検出されなかった。アスペクト比が５：１を有す
る構造でステップカバレージは９８％以上を示し、パタ
ーンローディング効果が５％以下を示した。
【０１０４】本実施例で、他のシリコンウェーハを用い
て上記段階を数サイクル実施した。Ｓｉ3Ｎ4薄膜の厚さ
は、上記段階のサイクル数に比例していた。実施例６で
は、上記段階を１サイクル実施することにより、１サイ
クルあたり２．７０Åの成長速度で非常に純粋なＳｉ3
Ｎ4を形成することができた。Ｓｉ3Ｎ4層の形成は、温
度が５５０℃と低く、さらに１サイクルの時間が９０秒
未満と短かった。
【０１０５】［実施例７］典型的な構成の積層チャンバ
内にシリコン基板を設置した。Ｎ2を用いてパージする
ことによって、チャンバ内の圧力を２ｔｏｒｒに維持し
た。基板を５５０℃で加熱し、温度を安定化した。４０
℃で液状のＳｉ2Ｃｌ6に、Ａｒを５００ｓｃｃｍでバブ
リングして、第１反応物質のストリームを調製した。２
０℃で液状のＳｉＣｌ4に、Ａｒを５００ｓｃｃｍでバ
ブリングして、ＳｉおよびＣｌを含むそれぞれ別個のス
トリームを調製した。前記Ｓｉ2Ｃｌ6を含むストリーム
を３０秒間チャンバ内に導入した。３０秒のうち、初め
の１５秒はチャンバ内にＳｉ 2Ｃｌ6を含むストリームが
供給され、後の１５秒はＳｉ2Ｃｌ6を含むストリームお
よびＳｉＣｌ4を含むストリームがチャンバ内に同時に
供給し、各ストリームの供給を止めた。チャンバをＮ2
で５秒間パージし、続いて５秒間減圧パージした。次
に、プラズマチャンバでＡｒキャリアガスにＮＨ3スト
リームを導入して、Ａｒキャリアを伴うＮＨ3プラズマ
の第２反応物質ストリームを調製した。プラズマチャン
バは４００ワットで稼動させた。ＮＨ3プラズマ/Ａｒス
トリームを、２０００ｓｃｃｍで３０秒間チャンバ内に
導入した。チャンバをＮ2で５秒間パージし、続いて５
秒間減圧パージした。
【０１０６】上記段階を９０秒未満で１サイクル実行す
ることによって、１サイクルあたり２．５３Åの成長速
度で、Ｓｉ3Ｎ4薄膜を形成した。当該薄膜は、波長６３
２．８ｎｍで屈折率が２．００を示し、化学量論的にＳ
ｉ3Ｎ4であることが示された。Ｓｉ3Ｎ4薄膜のＳｉ：Ｎ
成分比は、純粋なＳｉ3Ｎ4と相似しており、汚染レベル
は顕著に低かった。さらに水素含量は２．５％以下であ
り、酸素も検出されなかった。アスペクト比が５：１を
有する構造でステップカバレージは９８％以上を示し、
パターンローディング効果が５％以下を示した。
【０１０７】本実施例で、他のシリコンウェーハを用い
て上記段階を数サイクル実施した。Ｓｉ3Ｎ4薄膜の厚さ
が上記段階のサイクル数に比例していた。実施例７にお
いて、上記段階を１サイクル実施することにより、１サ
イクルあたり２．５３Åの成長速度で非常に純粋なＳｉ
3Ｎ4薄膜を形成することができた。Ｓｉ3Ｎ4層の形成
は、温度が５５０℃と低く、さらに１サイクルの時間が
９０秒未満と短かった。
【０１０８】
【発明の効果】本発明の薄膜製造方法によれば、サーマ
ルバジェットが低く、ステップカバレージが優れて、パ
ターンローディング効果が少なく、Ｓｉ3Ｎ4のＳｉ：Ｎ
成分比が一定であり、優れた厚さ制御および均一度を有
し、微細粒子の存在が最小であり、不純物の含量が少な
く、薄膜成長速度が工業的に適用可能であるＳｉ3Ｎ4薄
膜を容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による原子層蒸着を利用してＳｉ3Ｎ4
の薄膜を形成するための工程段階を説明する図面であ
る。
【図２】 本発明による原子層蒸着を利用してＳｉ3Ｎ4
の薄膜を形成するための工程段階を説明する図面であ
る。
【図３】 本発明による原子層蒸着を利用してＳｉ3Ｎ4
の薄膜を形成するための工程段階を説明する図面であ
る。
【図４】 本発明による原子層蒸着を利用してＳｉ3Ｎ4
の薄膜を形成するための工程段階を説明する図面であ
る。
【図５】 本発明による原子層蒸着を利用してＳｉ3Ｎ4
の薄膜を形成するための工程段階を説明する図面であ
る。
【図６】 本発明による薄膜製造方法に使用される薄膜
製造装置を示す概略的な構成図である。
【図７】 本発明による薄膜製造方法を説明するための
フローチャートである。
【図８】 本発明の実施例１による製造方法を繰り返し
数サイクル実施することによって形成される、Ｓｉ3Ｎ4
薄膜の厚さを示すグラフである。
【図９】 本発明の実施例２による製造方法を繰り返し
数サイクル実施することによって形成される、Ｓｉ3Ｎ4
薄膜の厚さを示すグラフである。
【符合の説明】
１ 基板 ２，６ ストリーム ３ チャンバ ４ 化学吸着層 ５ ヒータ ７ ポンプ ８ Ｓｉ3Ｎ4層 １２ 第１バブラー １３，１６ ガスライン １４ 第２バブラー １５ シャワーヘッド １９ ソース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 李 周 遠 大韓民国京畿道水原市八達区仁渓洞158− 30 先京２次アパート210棟505号 (72)発明者 金 東 燦 大韓民国ソウル特別市銅雀区本洞 新東亞 アパート３棟901号 Ｆターム(参考） 4K030 AA03 AA06 AA13 BA40 CA04 EA03 FA10 HA01 JA06 JA09 JA10 JA16 LA02 LA15 5F058 BA09 BC08 BF02 BF07 BF24 BF30

Claims (45)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 チャンバ内に基板を設置する段階（ａ）
    と、 前記チャンバ内にＳｉ2Ｃｌ6を含む第１反応物質を導入
    する段階（ｂ）と、 前記基板上に、前記第１反応物質の一部を化学吸着さ
    せ、かつ他の一部を物理吸着させる段階（ｃ）と、 前記チャンバから、段階（ｃ）で化学吸着しなかった反
    応物質を除去する段階（ｄ）と、 前記チャンバ内にＮＨ3を含む第２反応物質を導入する
    段階（ｅ）と、 前記基板上に、前記第２反応物質の一部と、化学吸着し
    た前記第１反応物質とを化学的に反応させ、シリコンを
    含む固体物質を形成する段階（ｆ）と、 前記チャンバから、前記第２反応物質の未反応部分を除
    去する段階（ｇ）とを含むことを特徴とする、シリコン
    含有固体薄膜の製造方法。
  2. 【請求項２】 段階（ｆ）における前記シリコンを含む
    固体物質は、Ｓｉ3Ｎ4である、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 段階（ｆ）における前記シリコンを含む
    固体物質は、Ｓｉ3Ｎ4薄膜である、請求項１に記載の方
    法。
  4. 【請求項４】 段階（ｆ）における前記シリコンを含む
    固体物質のＮ／Ｓｉ成分比が１〜１．６である、請求項
    １〜３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記基板を３５０〜７００℃で加熱する
    段階をさらに含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載
    の方法。
  6. 【請求項６】 前記チャンバ内の絶対圧力を０．０１〜
    １００ｔｏｒｒの範囲に維持する段階をさらに含む、請
    求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記チャンバ内の絶対圧力を０．０１〜
    １００ｔｏｒｒの範囲に維持する、請求項１〜５のいず
    れか一項に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記段階の少なくとも一つの段階を実施
    している間にチャンバ内の圧力を変化させる段階をさら
    に含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
  9. 【請求項９】 段階（ｆ）における前記シリコンを含む
    固体物質は、シリコン物質に対してドライエッチング選
    択比を有するアクティブマスク窒化物である、請求項１
    〜８のいずれか一項に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 段階（ｆ）における前記シリコンを含
    む固体物質は、ＷＳｉxおよびドープされたポリシリコ
    ンからなる群より選択されるゲート物質に対して、ドラ
    イエッチング選択比を有するゲートマスク窒化物であ
    る、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 段階（ｆ）における前記シリコンを含
    む固体物質は、ＷおよびＴｉ／ＴｉＮからなる群より選
    択される導電性物質に対して、ドライエッチング選択比
    を有するビットラインマスク窒化物である、請求項１〜
    ８のいずれか一項に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 段階（ｆ）における前記シリコンを含
    む固体物質は、化学機械研磨阻止膜である、請求項１〜
    ８のいずれか一項に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 段階（ｆ）における前記シリコンを含
    む固体物質は、ＳｉＯ2に対して、ドライエッチング選
    択比を有する絶縁層スペーサである、請求項１〜８のい
    ずれか一項に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 段階（ｆ）における前記シリコンを含
    む固体物質は、半導体素子のＳｉＯ2に対して、ＨＦを
    含む溶液によるウエットエッチング選択比を有するウエ
    ットエッチングストッパーである、請求項１〜８のいず
    れか一項に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 段階（ｆ）における前記シリコンを含
    む固体物質は、半導体素子のゲート絶縁体である、請求
    項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 段階（ｆ）における前記シリコンを含
    む固体物質は、半導体素子キャパシタのストレージノー
    ドとＴａ2Ｏ5層との間に形成される層である、請求項１
    〜８のいずれか一項に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 段階（ｆ）における前記シリコンを含
    む固体物質は、半導体素子キャパシタの絶縁層である、
    請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 段階（ｆ）における前記シリコンを含
    む固体物質は、半導体素子のＳＴＩライナーである、請
    求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 段階（ｅ）における前記第２反応物質
    に含まれるＮＨ3は活性化されたＮＨ3を含む、請求項１
    〜１８のいずれか一項に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 リモートプラズマ方法を行う段階をさ
    らに含み、前記リモートプラズマ方法のパワーが１００
    〜３００ワットである、請求項１〜１９のいずれか一項
    に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 段階（ｂ）〜（ｇ）を少なくとも２回
    繰り返すことを特徴とする、請求項１〜２０のいずれか
    一項に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 チャンバ内に基板を設置する段階
    （ａ）と、 前記チャンバ内にＳｉ化合物およびＣｌ化合物のそれぞ
    れ一種以上を含む第１反応物質を導入する段階（ｂ）
    と、 前記基板上に、前記第１反応物質の一部を化学吸着さ
    せ、かつ他の一部を物理吸着させる段階（ｃ）と、 前記チャンバから、段階（ｃ）で化学吸着しなかった反
    応物質を除去する段階（ｄ）と、 前記チャンバ内にＮＨ3を含む第２反応物質を導入する
    段階（ｅ）と、 前記基板上に、前記第２反応物質の一部と、化学吸着し
    た前記第１反応物質とを化学的に反応させ、シリコンを
    含む固体物質を形成する段階（ｆ）と、 前記チャンバから、前記第２反応物質の未反応部分を除
    去する段階（ｇ）とを含むことを特徴とする、シリコン
    含有固体薄膜の製造方法。
  23. 【請求項２３】 段階（ｆ）における前記シリコンを含
    む固体物質は、Ｓｉ 3Ｎ4である、請求項２２に記載の方
    法。
  24. 【請求項２４】 段階（ｆ）における前記シリコンを含
    む固体物質は、Ｓｉ 3Ｎ4薄膜である、請求項２２に記載
    の方法。
  25. 【請求項２５】 段階（ｆ）における前記シリコンを含
    む固体物質のＮ／Ｓｉ成分比が１〜１．６である、請求
    項２２〜２４のいずれか一項に記載の方法。
  26. 【請求項２６】 前記基板を３５０〜７００℃で加熱す
    る段階をさらに含む、請求項２２〜２５のいずれか一項
    に記載の方法。
  27. 【請求項２７】 前記チャンバ内の絶対圧力を０．０１
    〜１００ｔｏｒｒの範囲に維持する段階をさらに含む、
    請求項２２〜２６のいずれか一項に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 前記チャンバ内の絶対圧力を０．０１
    〜１００ｔｏｒｒの範囲に維持する、請求項２２〜２６
    のいずれか一項に記載の方法。
  29. 【請求項２９】 前記段階の少なくとも一つの段階を実
    施している間にチャンバ内の圧力を変化させる段階をさ
    らに含む、請求項２２〜２８のいずれか一項に記載の方
    法。
  30. 【請求項３０】 段階（ｆ）における前記シリコンを含
    む固体物質は、シリコン物質に対してドライエッチング
    選択比を有するアクティブマスク窒化物である、請求項
    ２２〜２９のいずれか一項に記載の方法。
  31. 【請求項３１】 段階（ｆ）における前記シリコンを含
    む固体物質は、ＷＳｉxおよびドープされたポリシリコ
    ンからなる群より選択されるゲート物質に対して、ドラ
    イエッチング選択比を有するゲートマスク窒化物であ
    る、請求項２２〜２９のいずれか一項に記載の方法。
  32. 【請求項３２】 段階（ｆ）における前記シリコンを含
    む固体物質は、ＷおよびＴｉ／ＴｉＮからなる群より選
    択される導電性物質に対して、ドライエッチング選択比
    を有するビットラインマスク窒化物である、請求項２２
    〜２９のいずれか一項に記載の方法。
  33. 【請求項３３】 段階（ｆ）における前記シリコンを含
    む固体物質は、化学機械研磨阻止膜である、請求項２２
    〜２９のいずれか一項に記載の方法。
  34. 【請求項３４】 段階（ｆ）における前記シリコンを含
    む固体物質は、ＳｉＯ2に対して、ドライエッチング選
    択比を有する絶縁層スペーサである、請求項２２〜２９
    のいずれか一項に記載の方法。
  35. 【請求項３５】 段階（ｆ）における前記シリコンを含
    む固体物質は、半導体素子のＳｉＯ2に対して、ＨＦを
    含む溶液によるウエットエッチング選択比を有するウエ
    ットエッチングストッパーである、請求項２２〜２９の
    いずれか一項に記載の方法。
  36. 【請求項３６】 段階（ｆ）における前記シリコンを含
    む固体物質は、半導体素子のゲート絶縁体である、請求
    項２２〜２９のいずれか一項に記載の方法。
  37. 【請求項３７】 段階（ｆ）における前記シリコンを含
    む固体物質は、半導体素子キャパシタのストレージノー
    ドとＴａ2Ｏ5層との間に形成される層である、請求項２
    ２〜２９のいずれか一項に記載の方法。
  38. 【請求項３８】 段階（ｆ）における前記シリコンを含
    む固体物質は、半導体素子キャパシタの絶縁層である、
    請求項２２〜２９のいずれか一項に記載の方法。
  39. 【請求項３９】 段階（ｆ）における前記シリコンを含
    む固体物質は、半導体素子のＳＴＩライナーである、請
    求項２２〜２９のいずれか一項に記載の方法。
  40. 【請求項４０】 段階（ｅ）における前記第２反応物質
    に含まれるＮＨ3は活性化されたＮＨ3を含む、請求項２
    ２〜３９のいずれか一項に記載の方法。
  41. 【請求項４１】 リモートプラズマ方法を行う段階をさ
    らに含み、前記リモートプラズマ方法のパワーが１００
    〜３００ワットである、請求項２２〜４０のいずれか一
    項に記載の方法。
  42. 【請求項４２】 段階（ｂ）〜（ｆ）を少なくとも２回
    繰り返すことを特徴とする、請求項２２〜４１のいずれ
    か一項に記載の方法。
  43. 【請求項４３】 チャンバ内に基板を設置する段階
    （ａ）と、 前記チャンバ内にＳｉ2Ｃｌ6を含む第１反応物質を導入
    する段階（ｂ）と、 前記第１反応物質を導入する途中に前記第１反応物質に
    ＳｉＣｌ4を添加する段階（ｃ）と、 前記基板上に、前記Ｓｉ2Ｃｌ6および前記ＳｉＣｌ4の
    一部を化学吸着させる段階（ｄ）と、 前記チャンバから、段階（ｄ）で化学吸着しなかった反
    応物質を除去する段階（ｅ）と、 前記チャンバ内にＮＨ3を含む第２反応物質を導入する
    段階（ｆ）と、 前記基板上に、前記第２反応物質の一部と、化学吸着し
    た前記第１反応物質とを化学的に反応させ、シリコンを
    含む固体物質を形成する段階（ｇ）と、 前記チャンバから、前記第２反応物質の未反応部分を除
    去する段階（ｈ）とを含むことを特徴とする、シリコン
    含有固体薄膜の製造方法。
  44. 【請求項４４】 段階（ｂ）〜（ｈ）を少なくとも２回
    繰り返すことを特徴とする、請求項４３に記載の方法。
  45. 【請求項４５】 段階（ｆ）における前記第２反応物質
    に含まれるＮＨ3は活性化されたＮＨ3を含む、請求項４
    ３または４４に記載の方法。
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