JP2003224126A - 改善された薄い誘電性フィルムのシステムと方法 - Google Patents
改善された薄い誘電性フィルムのシステムと方法Info
- Publication number
- JP2003224126A JP2003224126A JP2002333209A JP2002333209A JP2003224126A JP 2003224126 A JP2003224126 A JP 2003224126A JP 2002333209 A JP2002333209 A JP 2002333209A JP 2002333209 A JP2002333209 A JP 2002333209A JP 2003224126 A JP2003224126 A JP 2003224126A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon
- precursor
- sih
- film
- substrate
- 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
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 56
- 239000012686 silicon precursor Substances 0.000 claims abstract description 45
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 43
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 32
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 15
- MROCJMGDEKINLD-UHFFFAOYSA-N dichlorosilane Chemical compound Cl[SiH2]Cl MROCJMGDEKINLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- SLLGVCUQYRMELA-UHFFFAOYSA-N chlorosilicon Chemical compound Cl[Si] SLLGVCUQYRMELA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 58
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 26
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 20
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 15
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 13
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 12
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 10
- FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N silanamine Chemical compound [SiH3]N FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910003902 SiCl 4 Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 2
- 229910007245 Si2Cl6 Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910003826 SiH3Cl Inorganic materials 0.000 claims 1
- LXEXBJXDGVGRAR-UHFFFAOYSA-N trichloro(trichlorosilyl)silane Chemical compound Cl[Si](Cl)(Cl)[Si](Cl)(Cl)Cl LXEXBJXDGVGRAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 9
- 239000010408 film Substances 0.000 description 117
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 42
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 31
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000005001 rutherford backscattering spectroscopy Methods 0.000 description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 5
- 238000001678 elastic recoil detection analysis Methods 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000001289 rapid thermal chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 3
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 238000000682 scanning probe acoustic microscopy Methods 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- AIOWANYIHSOXQY-UHFFFAOYSA-N cobalt silicon Chemical compound [Si].[Co] AIOWANYIHSOXQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 238000000572 ellipsometry Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 239000005001 laminate film Substances 0.000 description 1
- 239000001272 nitrous oxide Substances 0.000 description 1
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 238000006557 surface reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002230 thermal chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003949 trap density measurement Methods 0.000 description 1
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
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
- H01L21/20—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy
-
- 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
- C23C16/40—Oxides
- C23C16/401—Oxides containing silicon
- C23C16/402—Silicon dioxide
-
- 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
- C23C16/308—Oxynitrides
-
- 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
- C23C16/345—Silicon nitride
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ゲート、および他のＩＣデバイスの誘電体用
の薄い誘電性フィルムを蒸着するシステムと方法。 【解決手段】 方法は、ホットウオール急速熱処理チャ
ンバ内に基板を供給するステップと、前記処理チャンバ
の圧力を約0.01から10トールに調節するステップと、約
550℃から900℃の温度で、塩素含有シリコン先駆物質を
アンモニアと反応させ、基板の表面上に窒化珪素フィル
ムを形成するステップと、を備える。前記塩素含有シリ
コン先駆物質は、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＨ3Ｃｌ、ＳｉＨ
Ｃｌ3、ＳｉＣｌ4、Ｓｉ2Ｃｌ6からなる群から選択して
もよい。前記塩素含有シリコン先駆物質は、ＳｉＨ2Ｃ
ｌ2（ジクロロシラン）であることが好ましい。前記塩
素含有シリコン先駆物質とアンモニアの比は、約１：３
から１：１０が好ましい。
の薄い誘電性フィルムを蒸着するシステムと方法。 【解決手段】 方法は、ホットウオール急速熱処理チャ
ンバ内に基板を供給するステップと、前記処理チャンバ
の圧力を約0.01から10トールに調節するステップと、約
550℃から900℃の温度で、塩素含有シリコン先駆物質を
アンモニアと反応させ、基板の表面上に窒化珪素フィル
ムを形成するステップと、を備える。前記塩素含有シリ
コン先駆物質は、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＨ3Ｃｌ、ＳｉＨ
Ｃｌ3、ＳｉＣｌ4、Ｓｉ2Ｃｌ6からなる群から選択して
もよい。前記塩素含有シリコン先駆物質は、ＳｉＨ2Ｃ
ｌ2（ジクロロシラン）であることが好ましい。前記塩
素含有シリコン先駆物質とアンモニアの比は、約１：３
から１：１０が好ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般には半導体処
理に関し、より詳しくは、低圧ホットウオール急速熱処
理システム内で基板上に薄い誘電性フィルムを蒸着する
システムと方法に関する。
理に関し、より詳しくは、低圧ホットウオール急速熱処
理システム内で基板上に薄い誘電性フィルムを蒸着する
システムと方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】次世代半導体デバイスは、ＭＯＳトラン
ジスタのゲートとキャパシターの誘電体に薄い誘電性フ
ィルムを必要とする。集積回路デバイスの大きさが小さ
くなるにつれて、二酸化珪素（ＳｉＯ2）等の従来の誘
電体は、その物理的限界に達する。例えば、20オングス
トローム以下の厚さでは、ＳｉＯ2ゲート誘電体は、直
接的な電流のトンネル漏れによりもはや絶縁体として機
能しない。従って、ＳｉＯ2誘電体は、デバイスの設計
と製造の限定要因の１つになり、高誘電定数の新しい誘
電性材料を得て、ゲート漏れ電流で妥協することなく高
キャパシタンスを与えることが求められている。
ジスタのゲートとキャパシターの誘電体に薄い誘電性フ
ィルムを必要とする。集積回路デバイスの大きさが小さ
くなるにつれて、二酸化珪素（ＳｉＯ2）等の従来の誘
電体は、その物理的限界に達する。例えば、20オングス
トローム以下の厚さでは、ＳｉＯ2ゲート誘電体は、直
接的な電流のトンネル漏れによりもはや絶縁体として機
能しない。従って、ＳｉＯ2誘電体は、デバイスの設計
と製造の限定要因の１つになり、高誘電定数の新しい誘
電性材料を得て、ゲート漏れ電流で妥協することなく高
キャパシタンスを与えることが求められている。
【０００３】窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）は、トランジスタの
ゲートとキャパシターの誘電体として、酸化珪素の代替
と考えられてきた。窒化珪素の誘電定数は酸化珪素の約
２倍の約８で、窒化珪素は同等の酸化層よりずっと厚く
製造でき、しかも同じキャパシタンスを達成する。より
厚いフィルムは、薄いフィルムより製造が容易で、よい
電気特性がえられる。例えば、低い漏れ電流、高いブレ
ークダウン、ホウ素（ドーパント）の侵入に対するより
高い抵抗等である。サブ20Å厚さの窒化物フィルムの厚
さ均一性制御は、次世代ゲート誘電体の等価(equivalen
t)の酸化物厚さ（ＥＴＯ）が15Åより薄くすることを要
求されるのと同じくらい困難である。
ゲートとキャパシターの誘電体として、酸化珪素の代替
と考えられてきた。窒化珪素の誘電定数は酸化珪素の約
２倍の約８で、窒化珪素は同等の酸化層よりずっと厚く
製造でき、しかも同じキャパシタンスを達成する。より
厚いフィルムは、薄いフィルムより製造が容易で、よい
電気特性がえられる。例えば、低い漏れ電流、高いブレ
ークダウン、ホウ素（ドーパント）の侵入に対するより
高い抵抗等である。サブ20Å厚さの窒化物フィルムの厚
さ均一性制御は、次世代ゲート誘電体の等価(equivalen
t)の酸化物厚さ（ＥＴＯ）が15Åより薄くすることを要
求されるのと同じくらい困難である。
【０００４】窒化珪素薄膜は、従来はバッチ炉で低圧で
ジクロロシラン（ＤＳＣ）とアンモニアから製造され
る。各バッチは一度に複数の基板を処理できるが、蒸着
速度は極めて低く、例えば約5〜10Å／分である。急速
熱処理（ＲＴＰ）は、集積回路（ＩＣ）製造で出てきた
技術であり、従来のバッチ炉処理の代替となる可能性が
ある。ＲＴＰは、処理サイクル時間がより短く、より良
い温度制御ができ、高いスループットを達成し、より良
いフィルムの均一性が得られる。ＲＴＰは、次世代ウェ
ハ製造が300ｍｍ直径に移行すると、アドバンスバッチ
処理と競合する可能性が有る。ＲＴＰの分かっている用
途には、薄いゲート誘電体形成、イオンインプランテー
ションアニール、ポリシリコン化学蒸着（ＣＶＤ）、及
びチタン又はコバルトの珪素物の形成が含まれる。
ジクロロシラン（ＤＳＣ）とアンモニアから製造され
る。各バッチは一度に複数の基板を処理できるが、蒸着
速度は極めて低く、例えば約5〜10Å／分である。急速
熱処理（ＲＴＰ）は、集積回路（ＩＣ）製造で出てきた
技術であり、従来のバッチ炉処理の代替となる可能性が
ある。ＲＴＰは、処理サイクル時間がより短く、より良
い温度制御ができ、高いスループットを達成し、より良
いフィルムの均一性が得られる。ＲＴＰは、次世代ウェ
ハ製造が300ｍｍ直径に移行すると、アドバンスバッチ
処理と競合する可能性が有る。ＲＴＰの分かっている用
途には、薄いゲート誘電体形成、イオンインプランテー
ションアニール、ポリシリコン化学蒸着（ＣＶＤ）、及
びチタン又はコバルトの珪素物の形成が含まれる。
【０００５】米国特許第5,932,286号は、コールドウオ
ール急速熱ＣＶＤ（ＲＴＣＶＤ）システムで、加熱源と
して外部ランプを使用して、窒化珪素フィルムを蒸着す
る方法を開示する。ジクロロシランを使用するコールド
ウオールＲＴＣＶＤシステムの１つの問題は、固形の塩
化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）が形成されることであ
る。これは蒸着プロセス中に起こる次の凝縮反応の結果
としてできる。
ール急速熱ＣＶＤ（ＲＴＣＶＤ）システムで、加熱源と
して外部ランプを使用して、窒化珪素フィルムを蒸着す
る方法を開示する。ジクロロシランを使用するコールド
ウオールＲＴＣＶＤシステムの１つの問題は、固形の塩
化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）が形成されることであ
る。これは蒸着プロセス中に起こる次の凝縮反応の結果
としてできる。
【０００６】３ＳｉＨ2Ｃｌ2＋１０ＮＨ3 → Ｓｉ3Ｎ
4＋６ＮＨ4Ｃｌ＋６Ｈ2
4＋６ＮＨ4Ｃｌ＋６Ｈ2
【０００７】固体のＮＨ4Ｃｌの形成は、蒸着したフィ
ルムの電気特性を劣化させ、蒸着プロセスのスループッ
トを減少させる。この問題を避けるため、従来のコール
ドウオールＲＴＣＶＤシステムは、普通シリコンソース
として塩素を含まないシランを使用する。シランベース
の窒化物フィルムは、熱ＣＶＤにより700〜900℃で、又
はプラズマ強化ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）により200〜400℃
で蒸着されるが、これはＳｉ3Ｎ4の化学量論制御のた
め、ＮＨ3対ＳｉＮ4の高いガス流量比が必要である。更
に、キャパシターの用途はしばしば、平面でないデバイ
スの構成を必要とし、この場合キャパシター層の整合が
重要である。シランベースの窒化物フィルムの整合は、
ジクロロシラン（ＤＳＣ）ベースの窒化物フィルムより
劣る。更に、シランから蒸着されたフィルムは、かなり
の量の水素、一般には約10原子％又はそれ以上、を含有
し、それが窒化物フィルムの電気特性を劣化させる。更
に、シリコン基板上にＰＥＣＶＤで蒸着されたシランベ
ースの窒化物フィルムは、シリコンとの界面が弱く、界
面で高いトラップ密度のために電気的に漏れを起こしや
すい。その結果、誘電体として従来の方法を使用して窒
化珪素フィルムを蒸着すると、ＤＲＡＭ記憶装置のキャ
パシターは均一性を損ない、リークの限度は約3.5〜4.0
ｎｍである。従って、誘電体フィルムを形成する改善さ
れたシステムとプロセスが必要である。
ルムの電気特性を劣化させ、蒸着プロセスのスループッ
トを減少させる。この問題を避けるため、従来のコール
ドウオールＲＴＣＶＤシステムは、普通シリコンソース
として塩素を含まないシランを使用する。シランベース
の窒化物フィルムは、熱ＣＶＤにより700〜900℃で、又
はプラズマ強化ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）により200〜400℃
で蒸着されるが、これはＳｉ3Ｎ4の化学量論制御のた
め、ＮＨ3対ＳｉＮ4の高いガス流量比が必要である。更
に、キャパシターの用途はしばしば、平面でないデバイ
スの構成を必要とし、この場合キャパシター層の整合が
重要である。シランベースの窒化物フィルムの整合は、
ジクロロシラン（ＤＳＣ）ベースの窒化物フィルムより
劣る。更に、シランから蒸着されたフィルムは、かなり
の量の水素、一般には約10原子％又はそれ以上、を含有
し、それが窒化物フィルムの電気特性を劣化させる。更
に、シリコン基板上にＰＥＣＶＤで蒸着されたシランベ
ースの窒化物フィルムは、シリコンとの界面が弱く、界
面で高いトラップ密度のために電気的に漏れを起こしや
すい。その結果、誘電体として従来の方法を使用して窒
化珪素フィルムを蒸着すると、ＤＲＡＭ記憶装置のキャ
パシターは均一性を損ない、リークの限度は約3.5〜4.0
ｎｍである。従って、誘電体フィルムを形成する改善さ
れたシステムとプロセスが必要である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、ゲート、および他のＩＣデバイスの誘電体用の薄い
誘電性フィルムを蒸着するシステムと方法を提供するこ
とである。本発明の他の目的は、塩素含有シリコンソー
スを使用して、これらのフィルムに優れた電気特性を与
えることである。
は、ゲート、および他のＩＣデバイスの誘電体用の薄い
誘電性フィルムを蒸着するシステムと方法を提供するこ
とである。本発明の他の目的は、塩素含有シリコンソー
スを使用して、これらのフィルムに優れた電気特性を与
えることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のこれらおよび他
の目的は、低圧ホットウオール急速熱処理システムを使
用する本発明の蒸着方法により達成される。本発明の１
態様では、基板の表面上に窒化珪素フィルムを蒸着する
方法が提供される。
の目的は、低圧ホットウオール急速熱処理システムを使
用する本発明の蒸着方法により達成される。本発明の１
態様では、基板の表面上に窒化珪素フィルムを蒸着する
方法が提供される。
【００１０】この方法は、ホットウオール急速熱処理チ
ャンバ内に基板を供給するステップと、前記処理チャン
バの圧力を約0.01から10トールに調節するステップと、
約550℃から900℃の温度で、塩素含有シリコン先駆物質
をアンモニアと反応させ、基板の表面上に窒化珪素フィ
ルムを形成するステップと、を備える。前記塩素含有シ
リコン先駆物質は、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＨ3Ｃｌ、Ｓｉ
ＨＣｌ3、ＳｉＣｌ4、Ｓｉ2Ｃｌ6からなる群から選択し
てもよい。前記塩素含有シリコン先駆物質は、ＳｉＨ2
Ｃｌ2（ジクロロシラン）であることが好ましい。前記
塩素含有シリコン先駆物質とアンモニアの比は、約１：
３から１：１０が好ましい。
ャンバ内に基板を供給するステップと、前記処理チャン
バの圧力を約0.01から10トールに調節するステップと、
約550℃から900℃の温度で、塩素含有シリコン先駆物質
をアンモニアと反応させ、基板の表面上に窒化珪素フィ
ルムを形成するステップと、を備える。前記塩素含有シ
リコン先駆物質は、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＨ3Ｃｌ、Ｓｉ
ＨＣｌ3、ＳｉＣｌ4、Ｓｉ2Ｃｌ6からなる群から選択し
てもよい。前記塩素含有シリコン先駆物質は、ＳｉＨ2
Ｃｌ2（ジクロロシラン）であることが好ましい。前記
塩素含有シリコン先駆物質とアンモニアの比は、約１：
３から１：１０が好ましい。
【００１１】本発明の他の態様では、基板の表面上に高
温酸化珪素（ＨＴＯ）フィルムを蒸着する方法が提供さ
れる。この方法は、ホットウオール急速熱処理チャンバ
内に基板を供給するステップと、前記処理チャンバの圧
力を約0.01から10トールに調節するステップと、約550
℃から1000℃の温度で、シリコン先駆物質（塩素含有シ
リコン先駆物質）をＮ2Ｏ、ＮＯ、Ｏ2又はこれらの任意
の組合わせ等の酸素含有先駆物質と反応させ、基板の表
面上に酸化珪素フィルムを形成するステップと、を備え
る。前記シリコン先駆物質は、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＨ3
Ｃｌ、ＳｉＨＣｌ3、ＳｉＣｌ4、Ｓｉ2Ｃｌ6、Ｓｉ（Ｏ
Ｃ2Ｈ5）4及びアミノシランからなる群から選択しても
よい。前記シリコン先駆物質は、ＳｉＨ2Ｃｌ2（ＤＣ
Ｓ）であることが好ましい。前記シリコン先駆物質と酸
素含有ガスの比は、約１：３から１：１０が好ましい。
温酸化珪素（ＨＴＯ）フィルムを蒸着する方法が提供さ
れる。この方法は、ホットウオール急速熱処理チャンバ
内に基板を供給するステップと、前記処理チャンバの圧
力を約0.01から10トールに調節するステップと、約550
℃から1000℃の温度で、シリコン先駆物質（塩素含有シ
リコン先駆物質）をＮ2Ｏ、ＮＯ、Ｏ2又はこれらの任意
の組合わせ等の酸素含有先駆物質と反応させ、基板の表
面上に酸化珪素フィルムを形成するステップと、を備え
る。前記シリコン先駆物質は、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＨ3
Ｃｌ、ＳｉＨＣｌ3、ＳｉＣｌ4、Ｓｉ2Ｃｌ6、Ｓｉ（Ｏ
Ｃ2Ｈ5）4及びアミノシランからなる群から選択しても
よい。前記シリコン先駆物質は、ＳｉＨ2Ｃｌ2（ＤＣ
Ｓ）であることが好ましい。前記シリコン先駆物質と酸
素含有ガスの比は、約１：３から１：１０が好ましい。
【００１２】本発明の他の態様では、基板の表面上に酸
窒化珪素フィルムを蒸着する方法が提供される。この方
法は、ホットウオール急速熱処理チャンバ内に基板を供
給するステップと、前記処理チャンバの圧力を約0.01か
ら10トールに調節するステップと、約550℃から1000℃
の温度で、シリコン先駆物質をアンモニアとＮ2Ｏの混
合物と反応させ、基板の表面上に酸窒化珪素フィルムを
形成するステップと、を備える。前記シリコン先駆物質
は、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＨ3Ｃｌ、ＳｉＨＣｌ3、ＳｉＣ
ｌ4、Ｓｉ2Ｃｌ6、Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4及びアミノシラン
からなる群から選択してもよい。前記塩素含有シリコン
先駆物質は、ＳｉＨ2Ｃｌ2（ＤＣＳ）であることが好ま
しい。前記塩素含有シリコン先駆物質と、NH3とＮ2Ｏの
混合物の比は、約１：３から１：１０が好ましい。
窒化珪素フィルムを蒸着する方法が提供される。この方
法は、ホットウオール急速熱処理チャンバ内に基板を供
給するステップと、前記処理チャンバの圧力を約0.01か
ら10トールに調節するステップと、約550℃から1000℃
の温度で、シリコン先駆物質をアンモニアとＮ2Ｏの混
合物と反応させ、基板の表面上に酸窒化珪素フィルムを
形成するステップと、を備える。前記シリコン先駆物質
は、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＨ3Ｃｌ、ＳｉＨＣｌ3、ＳｉＣ
ｌ4、Ｓｉ2Ｃｌ6、Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4及びアミノシラン
からなる群から選択してもよい。前記塩素含有シリコン
先駆物質は、ＳｉＨ2Ｃｌ2（ＤＣＳ）であることが好ま
しい。前記塩素含有シリコン先駆物質と、NH3とＮ2Ｏの
混合物の比は、約１：３から１：１０が好ましい。
【００１３】本発明の更に他の態様では、基板の表面上
に酸化珪素と窒化珪素の多層フィルムを蒸着する方法が
提供される。この方法は、ホットウオール急速熱処理チ
ャンバ内に基板を供給するステップと、前記処理チャン
バの圧力を約0.01から10トールに調節するステップと、
約550℃から1000℃の温度で、シリコン先駆物質をＮ
2Ｏ、ＮＯ、Ｏ2又はこれらの任意の組合わせ等の酸素含
有先駆物質と反応させ、基板の表面上に酸化珪素フィル
ムを形成するステップと、約550℃から900℃の温度で、
シリコン先駆物質をアンモニアと反応させ、前記酸化珪
素フィルム上に窒化珪素を形成するステップと、を備え
る。
に酸化珪素と窒化珪素の多層フィルムを蒸着する方法が
提供される。この方法は、ホットウオール急速熱処理チ
ャンバ内に基板を供給するステップと、前記処理チャン
バの圧力を約0.01から10トールに調節するステップと、
約550℃から1000℃の温度で、シリコン先駆物質をＮ
2Ｏ、ＮＯ、Ｏ2又はこれらの任意の組合わせ等の酸素含
有先駆物質と反応させ、基板の表面上に酸化珪素フィル
ムを形成するステップと、約550℃から900℃の温度で、
シリコン先駆物質をアンモニアと反応させ、前記酸化珪
素フィルム上に窒化珪素を形成するステップと、を備え
る。
【００１４】
【発明の実施の形態】これら及び他の本発明の目的は、
図面を参照し、本発明の発明の詳細な説明及び特許請求
の範囲を読めば、明らかになるであろう。
図面を参照し、本発明の発明の詳細な説明及び特許請求
の範囲を読めば、明らかになるであろう。
【００１５】図１は、本発明の１実施の形態による低圧
ホットウオール急速熱処理反応器10の概略図である。ホ
ットウオールＲＴＰ反応器10は、チャンバ14を備え、そ
の中へ１つの基板20がロードされる。チャンバ14の壁は
水晶でできているのが好ましい。チャンバ14の上端部に
隣接して複数の加熱要素12が設けられる。好適な加熱要
素には、コンピュータ（図示せず）により制御される電
源と結合した抵抗加熱要素が有る。等温プレート13（水
晶でできているのが好ましい）が、チャンバ14の上端部
に隣接して内部に設けられる。加熱要素12と等温プレー
ト13は、ＲＴＰ反応器10の加熱ソースとして作用する。
等温プレート13は、チャンバ14内又はチャンバ14の頂部
上に置くことができる。等温プレート13は、加熱要素12
から放射される熱線を受取り、２次熱線をチャンバ14内
へ放射する。等温プレート13は、基板20の表面上により
均一な熱分布を生じることができる。
ホットウオール急速熱処理反応器10の概略図である。ホ
ットウオールＲＴＰ反応器10は、チャンバ14を備え、そ
の中へ１つの基板20がロードされる。チャンバ14の壁は
水晶でできているのが好ましい。チャンバ14の上端部に
隣接して複数の加熱要素12が設けられる。好適な加熱要
素には、コンピュータ（図示せず）により制御される電
源と結合した抵抗加熱要素が有る。等温プレート13（水
晶でできているのが好ましい）が、チャンバ14の上端部
に隣接して内部に設けられる。加熱要素12と等温プレー
ト13は、ＲＴＰ反応器10の加熱ソースとして作用する。
等温プレート13は、チャンバ14内又はチャンバ14の頂部
上に置くことができる。等温プレート13は、加熱要素12
から放射される熱線を受取り、２次熱線をチャンバ14内
へ放射する。等温プレート13は、基板20の表面上により
均一な熱分布を生じることができる。
【００１６】ホットウオールＲＴＰ反応器10は更に、チ
ャンバ14の側壁に隣接して１つ又はそれ以上の断熱側壁
24を備える。加熱手段（図示せず）が、断熱側壁24とチ
ャンバ14の側壁の間に設けられ、チャンバ14の側壁を加
熱し、チャンバ14内のより正確な温度制御を行う。
ャンバ14の側壁に隣接して１つ又はそれ以上の断熱側壁
24を備える。加熱手段（図示せず）が、断熱側壁24とチ
ャンバ14の側壁の間に設けられ、チャンバ14の側壁を加
熱し、チャンバ14内のより正確な温度制御を行う。
【００１７】１つの基板20がプラットホーム22により支
持され、該プラットホーム22はエレベーター26と結合
し、基板をチャンバ14に出し入れする。１つ又はそれ以
上のガス入口16がチャンバ14の側壁に配置され、１つ又
はそれ以上のガスマニホルド（図示せず）に接続され
る。該ガスマニホルドは、ガス又はガスの混合物をチャ
ンバ14内へ送る。各ガス入口16を通るガスの濃度と流量
は、処理の均一性を最適化するような反応ガスの流れと
濃度を生じるように選択される。排気ライン18が、チャ
ンバ14のガス入口16と反対側の側壁の設けられ、ポンプ
28に接続されて、チャンバ14を排気する。１つの特定の
ホットウオールＲＴＰ反応器を記載したが、本発明はこ
の特定の設計に限定されず、本発明で他のホットウオー
ルＲＴＰ反応器を使用しても良い。
持され、該プラットホーム22はエレベーター26と結合
し、基板をチャンバ14に出し入れする。１つ又はそれ以
上のガス入口16がチャンバ14の側壁に配置され、１つ又
はそれ以上のガスマニホルド（図示せず）に接続され
る。該ガスマニホルドは、ガス又はガスの混合物をチャ
ンバ14内へ送る。各ガス入口16を通るガスの濃度と流量
は、処理の均一性を最適化するような反応ガスの流れと
濃度を生じるように選択される。排気ライン18が、チャ
ンバ14のガス入口16と反対側の側壁の設けられ、ポンプ
28に接続されて、チャンバ14を排気する。１つの特定の
ホットウオールＲＴＰ反応器を記載したが、本発明はこ
の特定の設計に限定されず、本発明で他のホットウオー
ルＲＴＰ反応器を使用しても良い。
【００１８】本発明の１実施の形態では、図１に示すホ
ットウオールＲＴＰ反応器（これに限定されない）を使
用して塩素含有シリコン先駆物質とアンモニアを反応さ
せることにより、基板の表面上に窒化珪素フィルム（Ｓ
ｉ3Ｎ4）を蒸着する方法が提供される。
ットウオールＲＴＰ反応器（これに限定されない）を使
用して塩素含有シリコン先駆物質とアンモニアを反応さ
せることにより、基板の表面上に窒化珪素フィルム（Ｓ
ｉ3Ｎ4）を蒸着する方法が提供される。
【００１９】好適な塩素含有シリコン先駆物質には、Ｓ
ｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＨ3Ｃｌ、ＳｉＨＣｌ3、ＳｉＣｌ4、
Ｓｉ2Ｃｌ6、ＳｉＨ4、及びアミノシランがあるが、こ
れらに限定されない。塩素含有シリコン先駆物質として
ＳｉＨ2Ｃｌ2（ＤＳＣ）を使用するのが好ましい。塩素
含有シリコン先駆物質とＮＨ3の比は、約１：３から
１：１０が好ましく、約１：５がより好ましい。
ｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＨ3Ｃｌ、ＳｉＨＣｌ3、ＳｉＣｌ4、
Ｓｉ2Ｃｌ6、ＳｉＨ4、及びアミノシランがあるが、こ
れらに限定されない。塩素含有シリコン先駆物質として
ＳｉＨ2Ｃｌ2（ＤＳＣ）を使用するのが好ましい。塩素
含有シリコン先駆物質とＮＨ3の比は、約１：３から
１：１０が好ましく、約１：５がより好ましい。
【００２０】このプロセスは、約500℃より上の温度で
行われ、約550℃から900℃の温度で行うのが好ましく、
600℃から800℃がより好ましい。ホットウオール反応器
10のチャンバ14の圧力は、約0.01から10トールに調整さ
れるのが好ましく、約0.1から5トールがより好ましい。
基板上への窒化物フィルムの蒸着速度は、約15Å／分か
ら150Å／分が好ましい。窒化物フィルムの厚さ均一性
は、0.8％（１σ）以下にすることができる。
行われ、約550℃から900℃の温度で行うのが好ましく、
600℃から800℃がより好ましい。ホットウオール反応器
10のチャンバ14の圧力は、約0.01から10トールに調整さ
れるのが好ましく、約0.1から5トールがより好ましい。
基板上への窒化物フィルムの蒸着速度は、約15Å／分か
ら150Å／分が好ましい。窒化物フィルムの厚さ均一性
は、0.8％（１σ）以下にすることができる。
【００２１】本発明の他の実施の形態では、図１に示す
ホットウオールＲＴＰ反応器10（これに限定されない）
を使用して、シリコン先駆物質と亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）
及び／又は一酸化窒素（ＮＯ）、及び又はＯ2を反応さ
せることにより、基板の表面上に高温酸化珪素フィルム
を蒸着する方法が提供される。
ホットウオールＲＴＰ反応器10（これに限定されない）
を使用して、シリコン先駆物質と亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）
及び／又は一酸化窒素（ＮＯ）、及び又はＯ2を反応さ
せることにより、基板の表面上に高温酸化珪素フィルム
を蒸着する方法が提供される。
【００２２】酸化物フィルムを蒸着するのに好適なシリ
コン先駆物質には、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＨ3Ｃｌ、Ｓｉ
ＨＣｌ3、ＳｉＣｌ4、Ｓｉ2Ｃｌ6、ＳｉＨ4、Ｓｉ（Ｏ
Ｃ2Ｈ5）4（ＴＥＯＳ）、及びアミノシランがある。シ
リコン先駆物質として、ＳｉＨ2Ｃｌ2（ＤＳＣ）を使用
することが好ましい。ＤＳＣとＮ2Ｏ、及び／又はＮ
Ｏ、及び／又はＯ2の比は、約１：３から１：１０が好
ましく、約１：５がより好ましい。
コン先駆物質には、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＨ3Ｃｌ、Ｓｉ
ＨＣｌ3、ＳｉＣｌ4、Ｓｉ2Ｃｌ6、ＳｉＨ4、Ｓｉ（Ｏ
Ｃ2Ｈ5）4（ＴＥＯＳ）、及びアミノシランがある。シ
リコン先駆物質として、ＳｉＨ2Ｃｌ2（ＤＳＣ）を使用
することが好ましい。ＤＳＣとＮ2Ｏ、及び／又はＮ
Ｏ、及び／又はＯ2の比は、約１：３から１：１０が好
ましく、約１：５がより好ましい。
【００２３】このプロセスは、約550℃から1000℃の温
度で行うのが好ましく、600℃から900℃がより好まし
く、700℃から800℃が最も好ましい。ホットウオールRT
P反応器10のチャンバ14の圧力は、約0.01から10トール
に調整されるのが好ましく、約0.1から5トールがより好
ましい。
度で行うのが好ましく、600℃から900℃がより好まし
く、700℃から800℃が最も好ましい。ホットウオールRT
P反応器10のチャンバ14の圧力は、約0.01から10トール
に調整されるのが好ましく、約0.1から5トールがより好
ましい。
【００２４】本発明者らは、薄い酸化物フィルムに窒素
を導入して、ゲート酸化物の特性を改善できることを見
出した。特に、本発明の１実施の形態では、フィルムに
窒素が導入され、これによりポリシリコンゲートからの
ホウ素の侵入の抑制を強化し、デバイスの信頼性を高め
ることを本発明者らは見出し、これは特に有利である。
しかし、酸化物フィルムに導入される窒素の量は、注意
深く制御する必要が有る。酸化物フィルムとシリコン基
板の間の界面に過度の量の窒素が有ると、デバイスの性
能を損なうからである。窒素は、約１から多くても10原
子％の量で導入される。
を導入して、ゲート酸化物の特性を改善できることを見
出した。特に、本発明の１実施の形態では、フィルムに
窒素が導入され、これによりポリシリコンゲートからの
ホウ素の侵入の抑制を強化し、デバイスの信頼性を高め
ることを本発明者らは見出し、これは特に有利である。
しかし、酸化物フィルムに導入される窒素の量は、注意
深く制御する必要が有る。酸化物フィルムとシリコン基
板の間の界面に過度の量の窒素が有ると、デバイスの性
能を損なうからである。窒素は、約１から多くても10原
子％の量で導入される。
【００２５】本発明の他の実施の形態では、図１に示す
ホットウオールＲＴＰ反応器10（これに限定されない）
を使用してシリコン先駆物質とＮＨ3とＮ2Ｏの混合物を
反応させることにより、基板の表面上に酸窒化物フィル
ムを蒸着する方法が提供される。
ホットウオールＲＴＰ反応器10（これに限定されない）
を使用してシリコン先駆物質とＮＨ3とＮ2Ｏの混合物を
反応させることにより、基板の表面上に酸窒化物フィル
ムを蒸着する方法が提供される。
【００２６】本発明に使用する好適なシリコン先駆物質
には、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＨ3Ｃｌ、ＳｉＨＣｌ3、Ｓｉ
Ｃｌ4、Ｓｉ2Ｃｌ6、ＳｉＨ4、Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4（Ｔ
ＥＯＳ）、及びアミノシランがある。シリコン先駆物質
として、ＳｉＨ2Ｃｌ2（ＤＳＣ）を使用することが好ま
しい。ＤＳＣと、ＮＨ3とＮ2Ｏの混合物の比は、約１：
３から約１：１０が好ましく、約１：５がより好まし
い。
には、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＨ3Ｃｌ、ＳｉＨＣｌ3、Ｓｉ
Ｃｌ4、Ｓｉ2Ｃｌ6、ＳｉＨ4、Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4（Ｔ
ＥＯＳ）、及びアミノシランがある。シリコン先駆物質
として、ＳｉＨ2Ｃｌ2（ＤＳＣ）を使用することが好ま
しい。ＤＳＣと、ＮＨ3とＮ2Ｏの混合物の比は、約１：
３から約１：１０が好ましく、約１：５がより好まし
い。
【００２７】このプロセスは、約550℃から1000℃の温
度で行うのが好ましく、700℃から800℃がより好まし
い。ホットウオール反応器10のチャンバ14の圧力は、約
0.01から10トールに調整されるのが好ましく、約0.1か
ら5.0トールがより好ましい。
度で行うのが好ましく、700℃から800℃がより好まし
い。ホットウオール反応器10のチャンバ14の圧力は、約
0.01から10トールに調整されるのが好ましく、約0.1か
ら5.0トールがより好ましい。
【００２８】本発明の他の実施の形態では、図１に示す
ホットウオールＲＴＰ反応器10（これに限定されない）
を使用して、基板の表面上に多層誘電性フィルムを蒸着
する方法が提供される。本方法は、まずシリコン先駆物
質をＮ2Ｏ、ＮＯ、Ｏ2又はこれらの任意の組合わせ等の
酸素含有先駆物質と反応させることにより、基板の表面
上に酸化物層を蒸着し、次にシリコン先駆物質をＮＨ3
又はＮＨ3とＮ2Ｏの混合物と反応させることにより、前
記酸化物層上に窒化物又は酸化物層を蒸着する。この実
施の形態では、本方法は、更にシリコン先駆物質を酸素
含有先駆物質と反応させることにより、窒化物層上に第
３の酸化物層を蒸着することを含んでも良い。
ホットウオールＲＴＰ反応器10（これに限定されない）
を使用して、基板の表面上に多層誘電性フィルムを蒸着
する方法が提供される。本方法は、まずシリコン先駆物
質をＮ2Ｏ、ＮＯ、Ｏ2又はこれらの任意の組合わせ等の
酸素含有先駆物質と反応させることにより、基板の表面
上に酸化物層を蒸着し、次にシリコン先駆物質をＮＨ3
又はＮＨ3とＮ2Ｏの混合物と反応させることにより、前
記酸化物層上に窒化物又は酸化物層を蒸着する。この実
施の形態では、本方法は、更にシリコン先駆物質を酸素
含有先駆物質と反応させることにより、窒化物層上に第
３の酸化物層を蒸着することを含んでも良い。
【００２９】本発明により作られた誘電性フィルムは、
高いブレークダウン電圧、低い漏れ電流等の良い電気特
性を有する。これらの特性は、ＤＲＡＭと不揮発性メモ
リーデバイスの絶縁体の用途に必要である。窒化物フィ
ルムの蒸着において、ホットウオールＲＴＰ反応器は、
固体のＮＨ4Ｃｌの形成を抑制し、従って、形成された
フィルムの電気特性を強化する。
高いブレークダウン電圧、低い漏れ電流等の良い電気特
性を有する。これらの特性は、ＤＲＡＭと不揮発性メモ
リーデバイスの絶縁体の用途に必要である。窒化物フィ
ルムの蒸着において、ホットウオールＲＴＰ反応器は、
固体のＮＨ4Ｃｌの形成を抑制し、従って、形成された
フィルムの電気特性を強化する。
【００３０】次の実施例は、本発明のシステムと方法を
例示するためのものであり、本発明の範囲を制限する意
図はない。実験において、フィルム厚さ、均一性、屈折
率は、偏光解析法により測定された（49点、3ｍｍ縁部
を除く）。フィルムの化学組成は、ラザフォード後方散
乱分光（ＲＢＳ）と水素前方散乱分光（ＨＦＳ）を使用
して解析された。酸化物／窒化物／酸化物積層フィルム
の深さプロファイルは、オージェ電子分光（ＡＥＳ）に
より解析された。ＳｉＯ2上に蒸着された窒化物フィル
ムのステップカバレッジは、電子顕微鏡（ＳＥＭ）の断
面走査により評価した。
例示するためのものであり、本発明の範囲を制限する意
図はない。実験において、フィルム厚さ、均一性、屈折
率は、偏光解析法により測定された（49点、3ｍｍ縁部
を除く）。フィルムの化学組成は、ラザフォード後方散
乱分光（ＲＢＳ）と水素前方散乱分光（ＨＦＳ）を使用
して解析された。酸化物／窒化物／酸化物積層フィルム
の深さプロファイルは、オージェ電子分光（ＡＥＳ）に
より解析された。ＳｉＯ2上に蒸着された窒化物フィル
ムのステップカバレッジは、電子顕微鏡（ＳＥＭ）の断
面走査により評価した。
【００３１】実施例１
この例は、ジクロロシラン（ＤＳＣ）とアンモニアから
の窒化珪素フィルムの低圧化学蒸着（ＬＰＣＶＤ）を示
す。
の窒化珪素フィルムの低圧化学蒸着（ＬＰＣＶＤ）を示
す。
【００３２】40Åの窒化珪素フィルムが蒸着された。ウ
ェハの温度範囲約695℃から800℃、ＤＳＣ：ＮＨ3の比
１：３（25〜75ｓｃｃｍ）、圧力0.5トール以下とし
た。図3に示すように、735℃で10のウェハを連続で蒸着
し、平均厚さは40.7Å、ウェハ内均一性0.55％（1
σ）、ウェハ間均一性0.50％（1σ）であった。
ェハの温度範囲約695℃から800℃、ＤＳＣ：ＮＨ3の比
１：３（25〜75ｓｃｃｍ）、圧力0.5トール以下とし
た。図3に示すように、735℃で10のウェハを連続で蒸着
し、平均厚さは40.7Å、ウェハ内均一性0.55％（1
σ）、ウェハ間均一性0.50％（1σ）であった。
【００３３】薄いゲート誘電体の用途に、20Åの窒化珪
素が、700℃で厚さ均一性0.8％（1σ）で蒸着された。
素が、700℃で厚さ均一性0.8％（1σ）で蒸着された。
【００３４】より厚い窒化物フィルムもまた、屈折率測
定で、より正確に成長された。上の条件で30分までの過
度の蒸着は、窒化物フィルムの厚さが400から1000Åに
なり、屈折率は1.99から2.01になる。これは化学量論の
Ｓｉ3Ｎ4の文献値2.00±0.01と一致する。ＲＢＳ解析に
より、フィルム内のＮ：Ｓｉ比は約1.3であることが分
かった。
定で、より正確に成長された。上の条件で30分までの過
度の蒸着は、窒化物フィルムの厚さが400から1000Åに
なり、屈折率は1.99から2.01になる。これは化学量論の
Ｓｉ3Ｎ4の文献値2.00±0.01と一致する。ＲＢＳ解析に
より、フィルム内のＮ：Ｓｉ比は約1.3であることが分
かった。
【００３５】表１は、ラザフォード後方散乱分光（ＲＢ
Ｓ）（Ｓｉ、Ｎ、Ｃｌ）と水素前方散乱分光（ＨＦＳ）
（Ｈ）を使用して組成分析をした結果を示す。比較のた
め、ＤＳＣ：ＮＨ3の比は１：３から１：５まで変化さ
せ、蒸着温度は730℃から780℃まで変化させたが、屈折
率はほぼ一定に維持され、ＮとＳｉの比は、1.33又はそ
の近くに維持された。これらのフィルムで組成の重大な
変化は観察されなかった。フィルムの酸素レベルは、検
出限度（１原子％未満）以下であった。フィルムに導入
されるＣｌのレベルは、蒸着温度が高くなると減少し
た。蒸着したフィルムの水素の導入は、与えられた条件
でシランから蒸着したフィルムのそれより低かった。
Ｓ）（Ｓｉ、Ｎ、Ｃｌ）と水素前方散乱分光（ＨＦＳ）
（Ｈ）を使用して組成分析をした結果を示す。比較のた
め、ＤＳＣ：ＮＨ3の比は１：３から１：５まで変化さ
せ、蒸着温度は730℃から780℃まで変化させたが、屈折
率はほぼ一定に維持され、ＮとＳｉの比は、1.33又はそ
の近くに維持された。これらのフィルムで組成の重大な
変化は観察されなかった。フィルムの酸素レベルは、検
出限度（１原子％未満）以下であった。フィルムに導入
されるＣｌのレベルは、蒸着温度が高くなると減少し
た。蒸着したフィルムの水素の導入は、与えられた条件
でシランから蒸着したフィルムのそれより低かった。
【００３６】表１．ＲＢＳとＨＦＳによるＤＳＣベース
の窒化物フィルム組成の解析
の窒化物フィルム組成の解析
【００３７】図２は、695℃の15Å／分から800℃の89Å
／分までの窒化物蒸着速度を示すアレニウスプロットで
ある。このＣＶＤプロセスの活性化エネルギー（Ｅａ）
は、蒸着温度の逆数に対する蒸着速度のアレニウスプロ
ットから1.49ｅＶと求められた。活性化エネルギーは、
バッチ炉のプロセスから計算された従来の値と同等であ
り、蒸着条件は表面反応で限定されることを示す。
／分までの窒化物蒸着速度を示すアレニウスプロットで
ある。このＣＶＤプロセスの活性化エネルギー（Ｅａ）
は、蒸着温度の逆数に対する蒸着速度のアレニウスプロ
ットから1.49ｅＶと求められた。活性化エネルギーは、
バッチ炉のプロセスから計算された従来の値と同等であ
り、蒸着条件は表面反応で限定されることを示す。
【００３８】図４は、上述した740℃で40Å蒸着の条件
の下で、パターン化した基板（Ｓｉ上ＳｉＯ2）上に蒸
着した窒化物フィルムの断面ＳＥＭ写真である。このＳ
ＥＭ写真により、0.1ｍｍ幅より狭いアスペクト比が6ま
でのトレンチをコンフォーマルにカバーできることを表
す。
の下で、パターン化した基板（Ｓｉ上ＳｉＯ2）上に蒸
着した窒化物フィルムの断面ＳＥＭ写真である。このＳ
ＥＭ写真により、0.1ｍｍ幅より狭いアスペクト比が6ま
でのトレンチをコンフォーマルにカバーできることを表
す。
【００３９】実施例２
この例は、大気中の熱酸化プロセスを示す。20Åのドラ
イ酸化物フィルムが、950℃30秒の酸化ステップで蒸着
された。酸化物フィルムの平均厚さは19.5Å、ウェハ内
均一性は平均0.64％（1σ）、ウェハ間均一性0.47％（1
σ）であった。図５は、10のウェハ上の20Åのドライ酸
化物フィルムの繰り返し性を示す図である。
イ酸化物フィルムが、950℃30秒の酸化ステップで蒸着
された。酸化物フィルムの平均厚さは19.5Å、ウェハ内
均一性は平均0.64％（1σ）、ウェハ間均一性0.47％（1
σ）であった。図５は、10のウェハ上の20Åのドライ酸
化物フィルムの繰り返し性を示す図である。
【００４０】一酸化窒素（ＮＯ）雰囲気中でのドライ酸
化を1050℃で20秒間行い、次に同じ温度で85秒間原位置
(in-situ)で再酸化した。
化を1050℃で20秒間行い、次に同じ温度で85秒間原位置
(in-situ)で再酸化した。
【００４１】図６は、ＮＯ中で成長し、1050℃で再酸化
した25Åのドライ酸化物フィルムのＳＩＭＳ深さプロフ
ァイルを示す。ピーク量3.8％の窒素がフィルムに導入
される。窒素のピークは、ＳｉＯ2／Ｓｉ界面より少し
上の約20Å深さにあることが示される。
した25Åのドライ酸化物フィルムのＳＩＭＳ深さプロフ
ァイルを示す。ピーク量3.8％の窒素がフィルムに導入
される。窒素のピークは、ＳｉＯ2／Ｓｉ界面より少し
上の約20Å深さにあることが示される。
【００４２】実施例３
この実施例は、図１に示す種類のホットウオールＲＴＰ
反応器を使用して、基板上に多層フィルム（酸化物／窒
化物／酸化物）を原位置で連続して低圧化学蒸着した例
を示す。
反応器を使用して、基板上に多層フィルム（酸化物／窒
化物／酸化物）を原位置で連続して低圧化学蒸着した例
を示す。
【００４３】反応ガスをＤＳＣ／ＮＯ2からＤＳＣ／Ｎ
Ｈ3に切換え、次にＤＳＣ／ＮＯ2に切換えることによ
り、800℃で50Å酸化物（頂部）／80Å窒化物（中間）
／40Å酸化物（底部）の多層膜を蒸着した。図７は、17
0Åの多層フィルム（酸化物／窒化物／酸化物）のＡＥ
Ｓ深さプロファイルを示す。
Ｈ3に切換え、次にＤＳＣ／ＮＯ2に切換えることによ
り、800℃で50Å酸化物（頂部）／80Å窒化物（中間）
／40Å酸化物（底部）の多層膜を蒸着した。図７は、17
0Åの多層フィルム（酸化物／窒化物／酸化物）のＡＥ
Ｓ深さプロファイルを示す。
【００４４】実施例４
この実施例は、本発明の方法により形成された多層誘電
性フィルムを示す。
性フィルムを示す。
【００４５】図８は、本発明により形成された酸化物／
窒化物フィルムと従来の方法で形成されたフィルムの電
流密度とＥＴＯの関係を示す図である。表２は、多層フ
ィルムの電気特性の一覧表である。図８と表２から、本
発明による薄いゲート酸化物−窒化物（ＯＮ）積層の用
途のＤＳＣベースの窒化物フィルムは、シランベースの
窒化物フィルムと比較して優れた電気特性を有すること
が分かる。
窒化物フィルムと従来の方法で形成されたフィルムの電
流密度とＥＴＯの関係を示す図である。表２は、多層フ
ィルムの電気特性の一覧表である。図８と表２から、本
発明による薄いゲート酸化物−窒化物（ＯＮ）積層の用
途のＤＳＣベースの窒化物フィルムは、シランベースの
窒化物フィルムと比較して優れた電気特性を有すること
が分かる。
【００４６】表２．酸化物／窒化物積層フィルムの電気
特性
特性
【００４７】次の表３は、基板上に多層フィルムを蒸着
するために本発明の方法を使用した他の１組の実験を要
約する。シリコン基板上にＤＳＣとＳｉＨ4から20Å厚
さの窒化物フィルムを成長させた。
するために本発明の方法を使用した他の１組の実験を要
約する。シリコン基板上にＤＳＣとＳｉＨ4から20Å厚
さの窒化物フィルムを成長させた。
【００４８】表３．酸化物／窒化物積層と窒化物フィル
ムの電気特性
ムの電気特性
【００４９】図９Ａと９Ｂは、それぞれ本発明の１実施
の形態により、表３のNo.15のウェハ上に蒸着したフィ
ルムのC−V曲線とＩ−V曲線を示す。22ÅのＥＴＯがＣ
−Ｖ測定（図９Ａ）から誘導された。このフィルムの電
流密度は、−1.5Ｖで5.02×10-4Ａ／ｃｍ2であった（図
９Ｂ）。 図１０Ａと１０Ｂは、それぞれ従来の方法を
使用して、表３のNo.13のウェハ上に蒸着したフィルム
のC−V曲線とＩ−V曲線を示す。20Åシランベースの窒
化物（ウェハNo.13）では、キャパシタンスの累積は見
られず、電流密度は−1.5Ｖで8.12Ａ／ｃｍ2であった
（図１０Ｂ）。表３、図９Ａ−９Ｂ、図１０Ａ−１０Ｂ
に示すウェハNo.15とNo.13上のフィルムの特性を比較す
ると、本発明のＤＳＣベースの窒化物フィルムは、シラ
ンベースの窒化物フィルムよりより良い電気特性を示す
ことが分かる。ＤＳＣベースの窒化物フィルムが、シラ
ンベースの窒化物フィルムより電気特性がよい１つの理
由は、本発明によりＳｉ3Ｎ4の化学量論制御が容易であ
り、蒸着フィルム中に水素の導入が少ないことによる。
の形態により、表３のNo.15のウェハ上に蒸着したフィ
ルムのC−V曲線とＩ−V曲線を示す。22ÅのＥＴＯがＣ
−Ｖ測定（図９Ａ）から誘導された。このフィルムの電
流密度は、−1.5Ｖで5.02×10-4Ａ／ｃｍ2であった（図
９Ｂ）。 図１０Ａと１０Ｂは、それぞれ従来の方法を
使用して、表３のNo.13のウェハ上に蒸着したフィルム
のC−V曲線とＩ−V曲線を示す。20Åシランベースの窒
化物（ウェハNo.13）では、キャパシタンスの累積は見
られず、電流密度は−1.5Ｖで8.12Ａ／ｃｍ2であった
（図１０Ｂ）。表３、図９Ａ−９Ｂ、図１０Ａ−１０Ｂ
に示すウェハNo.15とNo.13上のフィルムの特性を比較す
ると、本発明のＤＳＣベースの窒化物フィルムは、シラ
ンベースの窒化物フィルムよりより良い電気特性を示す
ことが分かる。ＤＳＣベースの窒化物フィルムが、シラ
ンベースの窒化物フィルムより電気特性がよい１つの理
由は、本発明によりＳｉ3Ｎ4の化学量論制御が容易であ
り、蒸着フィルム中に水素の導入が少ないことによる。
【００５０】表４は、ｐ−型基板上に窒化物と酸化物フ
ィルムを蒸着するため本発明の１実施の形態による方法
を使用した他の実験の組について要約する。８インチの
ｐ−型高品位ウェハ上にＤＳＣから15Å厚さの窒化物フ
ィルムとドライ酸化物フィルムを成長させ、ＮＭＯＳを
形成させた。
ィルムを蒸着するため本発明の１実施の形態による方法
を使用した他の実験の組について要約する。８インチの
ｐ−型高品位ウェハ上にＤＳＣから15Å厚さの窒化物フ
ィルムとドライ酸化物フィルムを成長させ、ＮＭＯＳを
形成させた。
【００５１】表４．ＮＭＯＳ用フィルムの処理条件と電
気特性
気特性
【００５２】図１１Ａと１１Ｂは、それぞれ本発明の１
実施の形態により、表４のNo.9のウェハ上に蒸着したフ
ィルムのC−V曲線とＩ−V曲線を示す。図１２は、表４
のウェハNo.1−13上に形成された窒化物又は酸化物フィ
ルムの電流密度とＥＴＯの関係を示す図である。表４、
図１１Ａ−１１Ｂ、図１２から、本発明により蒸着した
誘電性フィルムは、優れた電気特性を示すことが分か
る。
実施の形態により、表４のNo.9のウェハ上に蒸着したフ
ィルムのC−V曲線とＩ−V曲線を示す。図１２は、表４
のウェハNo.1−13上に形成された窒化物又は酸化物フィ
ルムの電流密度とＥＴＯの関係を示す図である。表４、
図１１Ａ−１１Ｂ、図１２から、本発明により蒸着した
誘電性フィルムは、優れた電気特性を示すことが分か
る。
【００５３】実施例５
この実施例は、本発明の方法により形成された多層誘電
性フィルムの他の組と、これらのホウ素阻止効果を示
す。表５は、ｎ−型基板上に窒化物フィルムと窒化物／
酸化物フィルムを蒸着するため本発明の１実施の形態に
よる実験について要約する。８インチのｐ−型高品位ウ
ェハ上にＤＳＣとＳｉＨ4から窒化物フィルムとドライ
酸化物フィルムを成長させ、ＮＭＯＳを形成させた。
性フィルムの他の組と、これらのホウ素阻止効果を示
す。表５は、ｎ−型基板上に窒化物フィルムと窒化物／
酸化物フィルムを蒸着するため本発明の１実施の形態に
よる実験について要約する。８インチのｐ−型高品位ウ
ェハ上にＤＳＣとＳｉＨ4から窒化物フィルムとドライ
酸化物フィルムを成長させ、ＮＭＯＳを形成させた。
【００５４】表５．ＰＭＯＳ用フィルムの処理条件と電
気特性
気特性
【００５５】図１３は、本発明の１実施の形態により、
表５のウェハNo.1−6上に蒸着したフィルムのＶｆｂと
アニール温度の関係を示す図である。図１４〜１９は、
それぞれ表５のウェハNo.1−6上に蒸着したフィルムの
Ｖ−Ｃ曲線を示す図である。表５、図１４−１９、か
ら、本発明により蒸着した誘電性フィルムは、優れた電
気特性を示すことが分かる。
表５のウェハNo.1−6上に蒸着したフィルムのＶｆｂと
アニール温度の関係を示す図である。図１４〜１９は、
それぞれ表５のウェハNo.1−6上に蒸着したフィルムの
Ｖ−Ｃ曲線を示す図である。表５、図１４−１９、か
ら、本発明により蒸着した誘電性フィルムは、優れた電
気特性を示すことが分かる。
【００５６】本発明の特定の実施の形態と実施例の記載
は、例示と説明のためのものであり、それにより本発明
を制限することを意図していない。ここに開示した通り
の形式に限定することを意図していない。上述した教示
により、多くの変形、実施の形態、変形が可能である。
本発明の範囲は、ここの開示した一般的な領域と、特許
請求の範囲と、その均等範囲を含む。
は、例示と説明のためのものであり、それにより本発明
を制限することを意図していない。ここに開示した通り
の形式に限定することを意図していない。上述した教示
により、多くの変形、実施の形態、変形が可能である。
本発明の範囲は、ここの開示した一般的な領域と、特許
請求の範囲と、その均等範囲を含む。
【図１】本発明の１実施例による低圧ホットウオール急
速熱処理反応器の概略図である。
速熱処理反応器の概略図である。
【図２】本発明の１実施例による、ジクロロシラン（Ｄ
ＳＣ）とアンモニア（ＮＨ3）から、ＤＳＣ：ＮＨ3の比
１：３、圧力0.5トールでの窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）の蒸
着速度を示す図である。
ＳＣ）とアンモニア（ＮＨ3）から、ＤＳＣ：ＮＨ3の比
１：３、圧力0.5トールでの窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）の蒸
着速度を示す図である。
【図３】本発明の１実施例による、１０のウェハ上に40
ÅのＳｉ3Ｎ4を蒸着するときの厚さと均一性についての
繰り返し性試験を示す。
ÅのＳｉ3Ｎ4を蒸着するときの厚さと均一性についての
繰り返し性試験を示す。
【図４】本発明の１実施例による、パターン化した基板
上にＳｉ3Ｎ4フィルムをを蒸着したＳＥＭ断面写真であ
る。
上にＳｉ3Ｎ4フィルムをを蒸着したＳＥＭ断面写真であ
る。
【図５】本発明の１実施例による、１０のウェハ上に20
Åのドライ酸化物フィルムを蒸着するときの厚さと均一
性についての繰り返し性試験を示す。
Åのドライ酸化物フィルムを蒸着するときの厚さと均一
性についての繰り返し性試験を示す。
【図６】一酸化窒素（ＮＯ）中で成長し、1050℃で再酸
化させた25Åのドライ酸化物フィルムのＳＩＭＳ深さプ
ロファイルを示す。
化させた25Åのドライ酸化物フィルムのＳＩＭＳ深さプ
ロファイルを示す。
【図７】高温の酸化珪素と窒化珪素の積層フィルム（Ｈ
ＴＯ／Ｓｉ3Ｎ4／ＨＴＯ）（170Å）のＡＥＳ深さプロ
ファイルを示す。
ＴＯ／Ｓｉ3Ｎ4／ＨＴＯ）（170Å）のＡＥＳ深さプロ
ファイルを示す。
【図８】本発明により形成された酸化物／窒化物フィル
ムと従来の方法で形成されたフィルムについての、電流
密度と等価の酸化物厚さ（ＥＴＯ）の関係を示す図であ
る。
ムと従来の方法で形成されたフィルムについての、電流
密度と等価の酸化物厚さ（ＥＴＯ）の関係を示す図であ
る。
【図９Ａ】本発明の１実施例による、表３のウェハNo.1
5上に蒸着されたフィルムのＣ−Ｖ曲線である。
5上に蒸着されたフィルムのＣ−Ｖ曲線である。
【図９Ｂ】本発明の１実施例による、表３のウェハNo.1
5上に蒸着されたフィルムのＩ−Ｖ曲線である。
5上に蒸着されたフィルムのＩ−Ｖ曲線である。
【図１０Ａ】従来技術による、表３のウェハNo.13上に
蒸着されたフィルムのＣ−Ｖ曲線である。
蒸着されたフィルムのＣ−Ｖ曲線である。
【図１０Ｂ】従来技術による、表３のウェハNo.13上に
蒸着されたフィルムのＩ−Ｖ曲線である。
蒸着されたフィルムのＩ−Ｖ曲線である。
【図１１Ａ】本発明の１実施例による、表４のウェハN
o.9上に蒸着されたフィルムのＣ−Ｖ曲線である。
o.9上に蒸着されたフィルムのＣ−Ｖ曲線である。
【図１１Ｂ】本発明の１実施例による、表４のウェハN
o.9上に蒸着されたフィルムのＩ−Ｖ曲線である。
o.9上に蒸着されたフィルムのＩ−Ｖ曲線である。
【図１２】本発明の１実施例による、表４のウェハNo.1
−13上に形成された窒化物又は酸化物フィルムの電流密
度とＥＴＯの関係を示す曲線である。
−13上に形成された窒化物又は酸化物フィルムの電流密
度とＥＴＯの関係を示す曲線である。
【図１３】本発明の１実施例による、表５のウェハNo.1
−6上に蒸着されたフィルムのＶｆｂとアニール温度の
関係を示す曲線である。
−6上に蒸着されたフィルムのＶｆｂとアニール温度の
関係を示す曲線である。
【図１４】本発明の１実施例による、表５のウェハNo.1
上に蒸着されたフィルムのＶ−Ｃ曲線である。
上に蒸着されたフィルムのＶ−Ｃ曲線である。
【図１５】本発明の１実施例による、表５のウェハNo.2
上に蒸着されたフィルムのＶ−Ｃ曲線である。
上に蒸着されたフィルムのＶ−Ｃ曲線である。
【図１６】本発明の１実施例による、表５のウェハNo.3
上に蒸着されたフィルムのＶ−Ｃ曲線である。
上に蒸着されたフィルムのＶ−Ｃ曲線である。
【図１７】本発明の１実施例による、表５のウェハNo.4
上に蒸着されたフィルムのＶ−Ｃ曲線である。
上に蒸着されたフィルムのＶ−Ｃ曲線である。
【図１８】本発明の１実施例による、表５のウェハNo.5
上に蒸着されたフィルムのＶ−Ｃ曲線である。
上に蒸着されたフィルムのＶ−Ｃ曲線である。
【図１９】本発明の１実施例による、表５のウェハNo.6
上に蒸着されたフィルムのＶ−Ｃ曲線である。
上に蒸着されたフィルムのＶ−Ｃ曲線である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１４年１１月２６日（２００２．１１．
２６）
２６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
フロントページの続き
(72)発明者 ロバート ビー ハーリング
アメリカ合衆国 カリフォルニア州
95129−4039 サン ホセ クイーン ア
ン ドライヴ 1116
(72)発明者 オーブリー エル ヘルムス
アメリカ合衆国 カリフォルニア州
95032 ロス ガトス チェリー ブラッ
サム レーン 106
(72)発明者 ニック ジェイ オズボーン
アメリカ合衆国 カリフォルニア州
97024 ロス アルトス ヒルズ ヒルト
ップ ドライヴ 11872
Ｆターム(参考） 4K030 AA03 AA06 AA13 AA14 BA40
BA44 BB12 JA09 JA10
5F038 AC05 AC15 EZ17 EZ20
5F058 BA01 BA11 BA20 BC11 BD10
BF04 BF24
5F140 AA28 AA39 BA01 BD01 BD02
BD06 BD07 BD09 BD10 BE07
BE09 BE10 BE19
Claims (14)
- 【請求項１】 基板の表面上に誘電性フィルムを蒸着す
る方法において、 ホットウオール急速熱処理チャンバ内に基板を供給する
ステップと、 塩素含有シリコン先駆物質をアンモニア及び／又は酸素
含有先駆物質と反応させ、基板の表面上に誘電性フィル
ムを形成するステップと、を備えることを特徴とする方
法。 - 【請求項２】 前記処理チャンバは約0.01から10トール
の圧力に保持され、前記塩素含有シリコン先駆物質とア
ンモニアの比が約１：３から約１：１０で、約550℃か
ら900℃の温度で、前記塩素含有シリコン先駆物質をア
ンモニアと反応させ、前記基板上に窒化珪素フィルムを
形成する請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記処理チャンバは約0.1から約５トー
ルの圧力に保持され、約600℃から800℃の温度範囲で、
前記塩素含有シリコン先駆物質をアンモニアと反応させ
る請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 前記塩素含有シリコン先駆物質は、Ｓｉ
Ｈ2Ｃｌ2、ＳｉＨ3Ｃｌ、ＳｉＨＣｌ3、ＳｉＣｌ4、Ｓ
ｉ2Ｃｌ6からなる群から選択される請求項１乃至３の何
れか１項に記載の方法。 - 【請求項５】 前記処理チャンバは約0.01から10トール
の圧力に保持され、前記シリコン先駆物質と酸素含有先
駆物質の比が約１：３から約１：１０で、約550℃から1
000℃の温度で、前記シリコン先駆物質を前記酸素含有
先駆物質と反応させ、前記基板上に酸化珪素フィルムを
形成する請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】 前記処理チャンバは約0.1から約５トー
ルの圧力に保持され、約600℃から800℃の温度で、前記
シリコン先駆物質を前記酸素含有先駆物質と反応させる
請求項５に記載の方法。 - 【請求項７】 前記シリコン先駆物質は、ＳｉＨ2Ｃ
ｌ2、ＳｉＨ3Ｃｌ、ＳｉＣｌＨ3、ＳｉＣｌ4、Ｓｉ2Ｃ
ｌ6、ＳｉＨ4、Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4、アミノシランから
なる群から選択され、前記酸素含有先駆物質は、Ｎ
2Ｏ、ＮＯ、Ｏ2又はこれらの任意の組合わせからなる群
から選択される請求項５又は６に記載の方法。 - 【請求項８】 前記処理チャンバは約0.01から10トール
の圧力に保持され、前記シリコン先駆物質とアンモニア
及びＮ2Ｏの比が約１：３から約１：１０で、約550℃か
ら1000℃の温度で、前記シリコン先駆物質をアンモニア
及びＮ2Ｏと反応させ、前記基板上に酸窒化珪素フィル
ムを形成する請求項１に記載の方法。 - 【請求項９】 前記処理チャンバは約0.1から5トールの
圧力に保持され、約600℃から900℃の温度で、前記シリ
コン先駆物質をアンモニア及びＮ2Ｏと反応させる請求
項８に記載の方法。 - 【請求項１０】 前記シリコン先駆物質は、ＳｉＨ2Ｃ
ｌ2、ＳｉＨ3Ｃｌ、ＳｉＣｌＨ3、ＳｉＣｌ4、Ｓｉ2Ｃ
ｌ6、ＳｉＨ4、Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4、及びアミノシラン
からなる群から選択される請求項９に記載の方法。 - 【請求項１１】 基板の表面上に酸化珪素と窒化珪素の
多層フィルムを蒸着する方法において、 ホットウオール急速熱処理チャンバ内に基板を供給する
ステップと、 前記処理チャンバの圧力を約0.01から10トールの範囲に
調節するステップと、 約550℃から1000℃の範囲の温度で、シリコン先駆物質
を、Ｎ2Ｏ、ＮＯ、Ｏ2、及びこれらの任意の組合わせか
らなる群から選択される酸素含有先駆物質と反応させ、
基板の表面上に酸化珪素フィルムを形成するステップ
と、 約550℃から1000℃の範囲の温度で、シリコン先駆物質
をアンモニアと反応させ、前記酸化珪素フィルム上に窒
化珪素を形成するステップと、を備えることを特徴とす
る方法。 - 【請求項１２】 前記酸素含有先駆物質と反応させる前
記シリコン先駆物質は、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＨ3Ｃｌ、
ＳｉＨＣｌ3、ＳｉＣｌ4、Ｓｉ2Ｃｌ6、ＳｉＨ4、Ｓｉ
（ＯＣ2Ｈ5）4及びアミノシランからなる群から選択さ
る請求項１１に記載の方法。 - 【請求項１３】 アンモニアと反応させる前記シリコン
先駆物質は、ＳｉＨ 2Ｃｌ2、ＳｉＨ3Ｃｌ、ＳｉＨＣ
ｌ3、ＳｉＣｌ4、Ｓｉ2Ｃｌ6、ＳｉＨ4、Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ
5）4、及びアミノシランからなる群から選択さる請求項
１１に記載の方法。 - 【請求項１４】 前記シリコン先駆物質は、ＳｉＨ2Ｃ
ｌ2（ジクロロシラン）である請求項１乃至１３の何れ
か１項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US33239701P | 2001-11-16 | 2001-11-16 | |
| US60/332397 | 2001-11-16 | ||
| US10/106677 | 2002-03-25 | ||
| US10/106,677 US20030104707A1 (en) | 2001-11-16 | 2002-03-25 | System and method for improved thin dielectric films |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003224126A true JP2003224126A (ja) | 2003-08-08 |
Family
ID=26803897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002333209A Pending JP2003224126A (ja) | 2001-11-16 | 2002-11-18 | 改善された薄い誘電性フィルムのシステムと方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20030104707A1 (ja) |
| EP (1) | EP1312697A1 (ja) |
| JP (1) | JP2003224126A (ja) |
| KR (1) | KR20030041088A (ja) |
| SG (1) | SG116470A1 (ja) |
| TW (1) | TW200300460A (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW200424343A (en) * | 2002-09-05 | 2004-11-16 | Asml Us Inc | Low temperature deposition of silicon based thin films by single-wafer hot-wall rapid thermal chemical vapor deposition |
| US20050227017A1 (en) * | 2003-10-31 | 2005-10-13 | Yoshihide Senzaki | Low temperature deposition of silicon nitride |
| US20050252449A1 (en) | 2004-05-12 | 2005-11-17 | Nguyen Son T | Control of gas flow and delivery to suppress the formation of particles in an MOCVD/ALD system |
| US7601652B2 (en) * | 2005-06-21 | 2009-10-13 | Applied Materials, Inc. | Method for treating substrates and films with photoexcitation |
| US7651955B2 (en) * | 2005-06-21 | 2010-01-26 | Applied Materials, Inc. | Method for forming silicon-containing materials during a photoexcitation deposition process |
| US20060286819A1 (en) * | 2005-06-21 | 2006-12-21 | Applied Materials, Inc. | Method for silicon based dielectric deposition and clean with photoexcitation |
| US20060286774A1 (en) * | 2005-06-21 | 2006-12-21 | Applied Materials. Inc. | Method for forming silicon-containing materials during a photoexcitation deposition process |
| US7648927B2 (en) * | 2005-06-21 | 2010-01-19 | Applied Materials, Inc. | Method for forming silicon-containing materials during a photoexcitation deposition process |
| US20070004141A1 (en) * | 2005-07-04 | 2007-01-04 | Hynix Semiconductor Inc. | Method of manufacturing flash memory device |
| US7798096B2 (en) | 2006-05-05 | 2010-09-21 | Applied Materials, Inc. | Plasma, UV and ion/neutral assisted ALD or CVD in a batch tool |
| US7659158B2 (en) | 2008-03-31 | 2010-02-09 | Applied Materials, Inc. | Atomic layer deposition processes for non-volatile memory devices |
| US9876097B2 (en) | 2016-06-14 | 2018-01-23 | International Business Machines Corporation | Selectively formed gate sidewall spacer |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4239811A (en) * | 1979-08-16 | 1980-12-16 | International Business Machines Corporation | Low pressure chemical vapor deposition of silicon dioxide with oxygen enhancement of the chlorosilane-nitrous oxide reaction |
| US4725560A (en) * | 1986-09-08 | 1988-02-16 | International Business Machines Corp. | Silicon oxynitride storage node dielectric |
| US5032545A (en) * | 1990-10-30 | 1991-07-16 | Micron Technology, Inc. | Process for preventing a native oxide from forming on the surface of a semiconductor material and integrated circuit capacitors produced thereby |
| US6114662A (en) * | 1997-06-05 | 2000-09-05 | International Business Machines Corporation | Continual flow rapid thermal processing apparatus and method |
| US20010003381A1 (en) * | 1998-05-20 | 2001-06-14 | Marius Orlowski | Method to locate particles of a predetermined species within a solid and resulting structures |
| JP3350478B2 (ja) * | 1999-04-21 | 2002-11-25 | 宮城沖電気株式会社 | 半導体素子の製造方法 |
| US6825081B2 (en) * | 2001-07-24 | 2004-11-30 | Micron Technology, Inc. | Cell nitride nucleation on insulative layers and reduced corner leakage of container capacitors |
| US6548422B1 (en) * | 2001-09-27 | 2003-04-15 | Agere Systems, Inc. | Method and structure for oxide/silicon nitride interface substructure improvements |
-
2002
- 2002-03-25 US US10/106,677 patent/US20030104707A1/en not_active Abandoned
- 2002-11-11 TW TW091133057A patent/TW200300460A/zh unknown
- 2002-11-13 EP EP02257838A patent/EP1312697A1/en not_active Withdrawn
- 2002-11-14 SG SG200206876A patent/SG116470A1/en unknown
- 2002-11-15 KR KR1020020071019A patent/KR20030041088A/ko not_active Application Discontinuation
- 2002-11-18 JP JP2002333209A patent/JP2003224126A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20030041088A (ko) | 2003-05-23 |
| EP1312697A1 (en) | 2003-05-21 |
| US20030104707A1 (en) | 2003-06-05 |
| TW200300460A (en) | 2003-06-01 |
| SG116470A1 (en) | 2005-11-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11651955B2 (en) | Methods of forming silicon nitride including plasma exposure | |
| US7964513B2 (en) | Method to form ultra high quality silicon-containing compound layers | |
| US7563715B2 (en) | Method of producing thin films | |
| TWI330391B (en) | Method for producing gate stack sidewall spacers | |
| JP4685104B2 (ja) | 低温シリコン化合物堆積 | |
| US7365029B2 (en) | Method for silicon nitride chemical vapor deposition | |
| TWI345592B (en) | Process for producing silicon oxide films from organoaminosilane precursors | |
| US7994070B1 (en) | Low-temperature dielectric film formation by chemical vapor deposition | |
| US7629267B2 (en) | High stress nitride film and method for formation thereof | |
| US7659158B2 (en) | Atomic layer deposition processes for non-volatile memory devices | |
| US6268299B1 (en) | Variable stoichiometry silicon nitride barrier films for tunable etch selectivity and enhanced hyrogen permeability | |
| JP2008537765A (ja) | 半球粒状シリコン及びナノ結晶粒サイズのポリシリコンのための単一ウエハ熱ｃｖｄプロセス | |
| JP2009512188A (ja) | ドープされた窒化シリコン膜の低温堆積のための方法及び装置 | |
| KR20060054387A (ko) | 증착 전 게르마늄 표면 처리 방법 | |
| US20150140838A1 (en) | Two Step Deposition of High-k Gate Dielectric Materials | |
| JP2009158927A (ja) | Ａｌｄ法又はｃｖｄ法による金属含有膜の調製 | |
| US7279392B2 (en) | Thin film structure, capacitor, and methods for forming the same | |
| JP2003224126A (ja) | 改善された薄い誘電性フィルムのシステムと方法 | |
| US20050045092A1 (en) | Method of multi-element compound deposition by atomic layer deposition for IC barrier layer applications | |
| Lee et al. | Equivalent oxide thickness reduction of interpoly dielectric using ALD-Al 2 O 3 for flash device application | |
| US20220388033A1 (en) | Precursors for depositing films with high elastic modulus | |
| KR101046757B1 (ko) | 반도체소자의 캐패시터 및 그 제조 방법 | |
| CN1420533A (zh) | 用于提高介电薄膜的系统和方法 | |
| Chatham et al. | Low-temperature deposition of silicon dioxide and silicon nitride for dual spacer application | |
| Senzaki et al. | Ultrathin Si3N4 Films Deposited From Dichlorosilane For Gate Dielectrics Using Single-Wafer Hot-Wall Rapid Thermal CVD |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20040510 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20040513 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040806 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040830 |