JP2005236086A

JP2005236086A - 薄膜形成方法

Info

Publication number: JP2005236086A
Application number: JP2004044223A
Authority: JP
Inventors: Chizuko Yano; 千寿子谷野; Osamu Shitsupou; 修七宝
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-02-20
Filing date: 2004-02-20
Publication date: 2005-09-02

Abstract

【課題】薄膜形成の初期段階において、膜質が不安定な部分が形成されるのを防止する。
【解決手段】反応ガスと反応効率の低い第１の反応助剤ガスと反応効率の高い第２の反応助剤ガスとをチャンバー内に導入して、基板上に半導体デバイス用の薄膜を形成する際に、反応ガスをチャンバー外へ、反応効率の低い第１の反応助剤ガスをチャンバー内へ、それぞれ供給した後、反応ガスの供給をチャンバー内へ切り替え、所定の時間チャンバー内へ第１の反応助剤ガスと反応ガスとを供給した後、第１の反応助剤ガスの供給を停止し、チャンバー内に第１の反応助剤ガスの流量の０．５倍から１．５倍の範囲の流量で反応効率の高い第２の反応助剤ガスを供給し、基板上に薄膜を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体デバイス用の薄膜形成方法に関するものである。

ＣＶＤ法等の薄膜形成方法は、半導体デバイスの製造において広く用いられており、半導体デバイスのキャパシタや多層配線の形成の際には、ＣＶＤ法により形成される薄膜が多用される。ＣＶＤ法では、半導体基板等の基板上に所望の物質膜を形成させるのに、単一種類または複数種類の原料ガスをチャンバー内に収容した基板上に供給する。この場合、所望の膜質、膜厚等を得るには、気体の性状等を考慮して、原料ガスの供給流量やガス分圧等を調整する必要があり、調整の成否によっては、膜質に悪影響が及ぼされることもある。特に、キャパシタなどの形成に多用されるドープシリコンガラス層の形成においては、ＴＥＯＳ、ＴＥＢ、ＴＥＰＯ等の反応ガスの応答が悪く、反応ガス流量の立ち上がりが悪い、反応ガス流量がオーバーシュートする、など、ドーパント濃度の制御が難しく、膜質の安定化が課題となる。

ドープシリコンガラス層の膜質の安定化を目的とした、従来の薄膜形成方法としては、反応ガスをガス源からチャンバー外へ排出し、所定の時間が経過した後、もしくは反応ガスの流量が所定の範囲内の値となった後に、反応ガスの供給をチャンバー内へ切り替えることにより、成膜初期のドーパントの不足領域を発生させずに、ドープシリコンガラス層を形成するものがあった（例えば、特許文献１参照）。

図６は、従来例の薄膜形成装置を示す装置構成を示す概略図である。

図６に記載されている薄膜形成装置において、チャンバー１内のサセプタ３上に配置された基板２の表面に対し、種々の化学的処理を行う。

チャンバー１には圧力制御バルブ１１が設置してあり、チャンバー１と圧力制御バルブ１１は配管１５を通じて排出（排気）装置１２に接続されている。

反応ガスおよびキャリアガスは、反応ガス源８およびキャリアガス源９より選択弁１０を介し、ガス混合ボックス４もしくは排出装置１２に供給される。チャンバー１内には不活性ガス源５、反応助剤ガスＡ源６、反応助剤ガスＢ源７、反応ガス源８およびキャリアガス源９よりガス混合ボックス４を介し、原料ガスとして、不活性ガス、反応助剤ガスＡ、反応助剤ガスＢ、反応ガスおよびキャリアガスが供給される。

また、選択弁１０、圧力制御バルブ１１および圧力モニタ１４は、制御装置１３によって制御される。圧力モニタ１４によりチャンバー１内の圧力をモニタし、制御装置１３により圧力制御バルブ１１にフィードバックしチャンバー１内の圧力を制御する。

また、図７は、従来例の薄膜形成方法を示すタイミングチャートである。従来例では、チャンバー１内に基板２を配置し、時刻ｔ₁において、反応助剤ガスＢ源７より、反応効率の低い、Ｏ₂等の反応助剤ガスＢをチャンバー１内に供給する。ここで、Ｏ₂をチャンバー１内に供給するのは、ＴＥＯＳ、ＴＥＢ、ＴＥＰＯ等の反応ガスだけがチャンバー内に導入されることによる装置の劣化を抑制するためである。

つぎに、時刻ｔ₂において、反応ガス源８よりＴＥＯＳ気化物質等のシリコン源ガスとＴＥＢ気化物質および／またはＴＥＰＯ気化物質等のドーパントが、キャリアガス源９よりＨｅ等のキャリアガスが、組み合わされ選択弁１０を介しチャンバー１外へ供給され、その間に、所望の流量が確立される。反応ガスは、反応ガス源８からキャリアガスライン内に注入される。

つぎに、反応ガスの流量が安定した時刻ｔ₃において、反応ガスとＨｅの流路を、チャンバー１外からチャンバー１内に切り替えると同時にＯ₂の供給を停止し、反応助剤ガスＡ源６より反応効率の高い、Ｏ₃等の反応助剤ガスＡをチャンバー１内に供給し、薄膜を形成する。

そして、時刻ｔ₄において、Ｏ₃および反応ガスの供給を停止し、薄膜の形成を終了する。

反応ガスをチャンバー１外へ供給することにより、反応ガス流量の立ち上がりが遅れている間や、オーバーシュートしている間は成膜されず、安定した膜質の薄膜が形成される。
特表２００２−５１４００３公報

しかしながら、従来の気層堆積方法では、反応ガスを反応ガス源８よりチャンバー１外へ供給し、所定の時間が経過した後反応ガスの供給をチャンバー１内へ切り替えた際、チャンバー１内の圧力が、図８に示すように大きく変動し、薄膜形成の初期段階において、膜質を制御できていない、膜質が不安定な部分が形成されるという課題があった。

チャンバー１内の圧力は、圧力モニタ１４によりモニタされ、その結果を圧力制御バルブ１１にフィードバックすることにより制御されているが、反応ガスおよびキャリアガスの流量が、チャンバー１内に供給されている反応助剤ガスの流量と比較してかなり多いため、圧力制御バルブ１１の応答が遅れ、チャンバー１内の圧力が一時的に大きくなる。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、成膜の初期段階において、膜質を制御し、膜質の変動を抑制することができる薄膜形成方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、第１の発明の薄膜形成方法は、反応ガスと反応効率の低い第１の反応助剤ガスと反応効率の高い第２の反応助剤ガスとをチャンバー内に導入して、基板上に薄膜を形成する方法であり、反応ガスをチャンバー外へ、第１の反応助剤ガスをチャンバー内へ、それぞれ供給した後、反応ガスの供給をチャンバー内へ切り替え、所定の時間チャンバー内へ第１の反応助剤ガスと反応ガスとを供給し、その後所定の時間が経過した後、第１の反応助剤ガスの供給を停止し、チャンバー内に第１の反応助剤ガスの流量の０．５倍から１．５倍の範囲の流量で第２の反応助剤ガスを供給し、基板上に薄膜を形成する。

この方法によれば、反応ガスをチャンバー外からチャンバー内へ切り替えるときに反応効率の低い第１の反応助剤ガスの供給が継続されているので、反応ガスをチャンバー内へ切り替えるときにチャンバー内の圧力が大きく変動しても、そのときには薄膜の形成が行われない。また、所定時間が経過してチャンバー内の圧力が安定した後、反応効率の低い第１の反応助剤ガスの供給を停止して反応効率の高い第２の反応助剤ガスの供給を開始するようにし、このときに、チャンバー内に第１の反応助剤ガスの流量の０．５倍から１．５倍の範囲の流量で第２の反応助剤ガスを供給するので、このときにチャンバー内の圧力の変動が起こらない。したがって、成膜の初期段階において、膜質を制御し、膜質の変動を抑制することができる。

第２の発明の薄膜形成方法は、反応ガスと反応効率の低い第１の反応助剤ガスと反応効率の高い第２の反応助剤ガスとをチャンバー内に導入して、基板上に薄膜を形成する方法であり、反応ガスをチャンバー外へ、第１の反応助剤ガスをチャンバー内へ、それぞれ供給した後、反応ガスの供給を、徐々にチャンバー内へ切り替えると同時に、第１の反応助剤ガスの供給を停止し、チャンバー内に第１の反応助剤ガスの流量の０．５倍から１．５倍の範囲の流量で第２の反応助剤ガスを供給し、基板上に薄膜を形成する。

この方法によれば、反応ガスの供給を、徐々にチャンバー外からチャンバー内へ切り替えるので、反応ガスのチャンバー内への切り替えに伴うチャンバー内の圧力変動が生じない。また、反応効率の低い第１の反応助剤ガスの供給を停止して反応効率の高い第２の反応助剤ガスの供給を開始するときに、チャンバー内に第１の反応助剤ガスの流量の０．５倍から１．５倍の範囲の流量で第２の反応助剤ガスを供給するので、このときにチャンバー内の圧力の変動が起こらない。したがって、成膜の初期段階において、膜質を制御し、膜質の変動を抑制することができる。

第３の発明の薄膜形成方法は、反応ガスと反応効率の低い第１の反応助剤ガスと反応効率の高い第２の反応助剤ガスとをチャンバー内に導入して、基板上に薄膜を形成する方法であり、反応ガスをチャンバー外へ、第１の反応助剤ガスをチャンバー内へ、それぞれ供給した後、反応ガスの供給をチャンバー内へ切り替えると同時に、第１の反応助剤ガスの供給を停止し、第２の反応助剤ガスと反応ガスとを加えた流量が、第１の反応助剤ガスの０．５倍から１．５倍の範囲の流量となるように第２の反応助剤ガスをチャンバー内に供給し、チャンバー内において基板上に薄膜を形成する。

この方法によれば、反応ガスの供給をチャンバー内へ切り替えると同時に、第１の反応助剤ガスの供給を停止して第２の反応助剤ガスの供給を開始するときに、第２の反応助剤ガスと反応ガスとを加えた流量が、第１の反応助剤ガスの０．５倍から１．５倍の範囲の流量となるようにするので、このときにチャンバー内の圧力の変動が起こらない。したがって、成膜の初期段階において、膜質を制御し、膜質の変動を抑制することができる。

第４の発明の薄膜形成方法は、反応ガスと反応効率の低い第１の反応助剤ガスと反応効率の高い第２の反応助剤ガスと不活性ガスとをチャンバー内に導入して、基板上に薄膜を形成する方法であり、反応ガスをチャンバー外へ、第１の反応助剤ガスと不活性ガスとをチャンバー内へ、それぞれ供給した後、反応ガスの供給をチャンバー内へ切り替えると同時に、チャンバー内へ供給していた第１の反応助剤ガスと不活性ガスの供給を停止し、第２の反応助剤ガスと反応ガスとを加えた流量が、第１の反応助剤ガスと不活性ガスとを加えた流量の０．５倍から１．５倍の範囲の流量となるように第２の反応助剤ガスをチャンバー内に供給し、チャンバー内において基板上に薄膜を形成する。

この方法によれば、反応ガスの供給をチャンバー内へ切り替えると同時に、チャンバー内へ供給していた第１の反応助剤ガスと不活性ガスの供給を停止し、第２の反応助剤ガスの供給を開始するときに、第２の反応助剤ガスと反応ガスとを加えた流量が、第１の反応助剤ガスと不活性ガスとを加えた流量の０．５倍から１．５倍の範囲の流量となるようにするので、このときにチャンバー内の圧力の変動が起こらない。したがって、成膜の初期段階において、膜質を制御し、膜質の変動を抑制することができる。

第５の発明の薄膜形成方法は、反応ガスと反応効率の低い第１の反応助剤ガスと反応効率の高い第２の反応助剤ガスとをチャンバー内に導入して、基板上に薄膜を形成する薄膜形成方法であり、反応ガスをチャンバー外へ、第１の反応助剤ガスをチャンバー内へ、それぞれ供給した後、反応ガスの供給をチャンバー内へ切り替え、チャンバー内へ第１の反応助剤ガスと反応ガスとを供給し、その後チャンバー内の圧力または圧力の変動率が所定の範囲内の値となった後、第１の反応助剤ガスの供給を停止し、チャンバー内に第１の反応助剤ガスの流量の０．５倍から１．５倍の範囲の流量で第２の反応助剤ガスを供給し、基板上に薄膜を形成する。

この方法によれば、反応ガスをチャンバー外からチャンバー内へ切り替えるときに反応効率の低い第１の反応助剤ガスの供給が継続されているので、反応ガスをチャンバー内へ切り替えるときにチャンバー内の圧力が大きく変動しても、そのときには薄膜の形成が行われない。また、チャンバー内の圧力または圧力の変動率が所定の範囲内の値となった後、反応効率の低い第１の反応助剤ガスの供給を停止して反応効率の高い第２の反応助剤ガスの供給を開始するようにし、このときに、チャンバー内に第１の反応助剤ガスの流量の０．５倍から１．５倍の範囲の流量で第２の反応助剤ガスを供給するので、このときにチャンバー内の圧力の変動が起こらない。したがって、成膜の初期段階において、膜質を制御し、膜質の変動を抑制することができる。

上記第１から第５の発明の薄膜形成方法においては、反応ガスは、Ｓｉと、ＢまたはＰの少なくともいずれか１つとを含むガスであり、第２の反応助剤ガスはＯ₃であり、第１の反応助剤ガスはＯ₂であることが好ましい。

本発明の薄膜形成方法によれば、チャンバー外からチャンバー内に反応ガスの流路を切り替えても、チャンバー内の圧力変動がほとんどなく、圧力が不安定な状態での薄膜の形成を行わず、成膜の初期段階において、膜質を制御し、膜質の変動を抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１、図２および図６を参照しながら、本発明による薄膜形成方法の実施の形態１について説明する。図１は、本発明による薄膜形成方法の実施の形態１を示すタイミングチャートである。図２は、本発明の実施の形態１によるチャンバー内圧力の変動を示す図である。なお、反応助剤ガスＢが特許請求の範囲における第１の反応助剤ガスに相当し、反応助剤ガスＡが特許請求の範囲における第２の反応助剤ガスに相当する。以下、以下の各実施の形態でも同様である。

まず、チャンバー１内に基板２を配置し、時刻ｔ₁において、反応助剤ガスＢ源７より反応効率の低い、Ｏ₂等の反応助剤ガスＢをチャンバー１内に供給する。ここで、Ｏ₂をチャンバー１内に供給するのは、ＴＥＯＳ、ＴＥＢ、ＴＥＰＯ等の反応ガスだけがチャンバー１内に導入されることによる装置の劣化を抑制するためである。

つぎに、時刻ｔ₂において、反応ガス源８よりＴＥＯＳ気化物質等のシリコン源ガスとＴＥＢ気化物質および／またはＴＥＰＯ気化物質等のドーパントが、キャリアガス源９よりＨｅ等のキャリアガスが、組み合わされチャンバー１外へ供給され、その間に所望の流量が確立される。反応ガスは、反応ガス源８よりキャリアガスライン内に注入される。

つぎに、反応ガスの流量が安定した時刻ｔ₃において、反応ガスとＨｅの流路を、チャンバー１外からチャンバー１内に切り替える。

つぎに、チャンバー１内の圧力が安定した時刻ｔ₄において、Ｏ₂の供給を停止し、Ｏ₂の流量の０．５倍から１．５倍の範囲の流量で、反応助剤ガスＡ源６より反応効率の高い、Ｏ₃等の反応助剤ガスＡを、チャンバー１内に供給し、薄膜を形成する。上記の流量比は、０．８倍から１．２倍の範囲が更に好ましく、1倍がもっとも好ましい。

そして、時刻ｔ₅において、Ｏ₃、反応ガスの供給を停止し、薄膜の形成を終了する。

反応ガスの供給のためには大流量のＨｅが必要であり、反応ガスとＨｅの流路をチャンバー１外からチャンバー１内に切り替えた際、図８に示すように、チャンバー１内の圧力が大きく変動し、切り替えと同時にチャンバー１内にＯ₃を供給すると、圧力が大きく変動しているにもかかわらず薄膜が形成され、膜質に悪影響を及ぼす。しかし、反応ガスとＨｅの流路をチャンバー１内に切り替えた際にチャンバー１内にＯ₂を供給しておくことにより、圧力が大きく変動している間に薄膜の形成を行わない。

さらに、Ｏ₃の流量をＯ₂の０．５倍から１．５倍にすることにより、Ｏ₂の供給を停止しＯ₃を供給しても、図２に示すようにチャンバー１内の圧力変動が起こらず、圧力変動の影響のある膜が形成されない。

なお、反応助剤ガスＢのチャンバー１内への供給と、反応ガスのチャンバー１外への供給は同時に行ってもよい。

（実施の形態２）
図３および図６を参照しながら、本発明による薄膜形成方法の実施の形態２について説明する。図３は、本発明による薄膜形成方法の実施の形態２を示すタイミングチャートである。

まず、チャンバー１内に基板２を配置し、時刻ｔ₁において、反応助剤ガスＢ源７より反応効率の低い、Ｏ₂等の反応助剤ガスＢをチャンバー１内に供給する。ここで、Ｏ₂をチャンバー１内に供給するのは、ＴＥＯＳ、ＴＥＢ、ＴＥＰＯ等の反応ガスだけがチャンバー内に導入されることによる装置の劣化を抑制するためである。

つぎに、反応ガスの流量が安定した時刻ｔ₃において、反応ガスとＨｅの流路を、チャンバー１外からチャンバー１内に、徐々に切り替える。それと同時に、Ｏ₂の供給を停止し、Ｏ₂の流量の０．５倍から１．５倍の範囲の流量で、反応助剤ガスＡ源６より反応効率の高い、Ｏ₃等の反応助剤ガスＡをチャンバー１内に供給し、薄膜を形成する。ここで、「徐々に」とは、チャンバー１内の圧力を、所定の範囲内の変動値に制御できる範囲で切り替えを行うことを意味する。切り替えの方法としては、連続的に行ってもよいし、段階的に行ってもよい。上記の流量比は、０．８倍から１．２倍の範囲が更に好ましく、1倍がもっとも好ましい。

反応ガスの供給のためには大流量のＨｅが必要であり、反応ガスとＨｅの流路を一度にチャンバー１外からチャンバー１内に切り替えるとチャンバー１内の圧力が大きく変動し、切り替えと同時にチャンバー１内にＯ₃を供給すると、圧力が大きく変動しているにもかかわらず薄膜が形成され、膜質に悪影響を及ぼす。しかし、反応ガスとＨｅの流路を徐々にチャンバー１外からチャンバー１内へ切り替えながら薄膜を形成することにより、チャンバー１内の圧力の変動を抑制することができ、圧力変動の影響のある膜が形成されない。

さらに、Ｏ₃の流量をＯ₂の０．５倍から１．５倍にすることにより、Ｏ₂の供給を停止しＯ₃を供給しても、チャンバー１内の圧力の変動を抑制でき、圧力変動の影響のある膜が形成されない。

なお、反応助剤ガスＢをチャンバー１内への供給と、反応ガスのチャンバー１外への供給は同時に行ってもよい。

（実施の形態３）
図４および図６を参照しながら、本発明による薄膜形成方法の実施の形態３について説明する。図４は、本発明による薄膜形成方法の実施の形態３を示すタイミングチャートである。

つぎに、反応ガスの流量が安定した時刻ｔ₃において、反応ガスとＨｅの流路を、チャンバー１外からチャンバー１内に切り替えると同時にＯ₂の供給を停止し、反応助剤ガスＡ源６より反応効率の高い、Ｏ₃等の反応助剤ガスＡをチャンバー１内に供給し、薄膜を形成する。ここで、Ｏ₃、反応ガス、Ｈｅを加えた流量は、Ｏ₂の流量の０．５倍から１．５倍の範囲の流量とする。そして、時刻ｔ₄において、Ｏ₃、反応ガスの供給を停止し、薄膜の形成を終了する。上記の流量比は、０．８倍から１．２倍の範囲が更に好ましく、1倍がもっとも好ましい。

反応ガスの供給のためには大流量のＨｅが必要であり、反応ガスとＨｅの流路をチャンバー１内に切り替えた際、チャンバー１内の圧力が大きく変動し、Ｏ₃を供給すると圧力が大きく変動しているにもかかわらず薄膜が形成され、膜質に悪影響を及ぼす。しかし、Ｏ₃、反応ガス、Ｈｅを加えた流量を、Ｏ₂の流量の０．５倍から１．５倍の範囲の流量とすることにより、チャンバー１内の圧力の変動を抑制することができ、圧力変動の影響のある膜が形成されない。

（実施の形態４）
図５および図６を参照しながら、本発明による薄膜形成方法の実施の形態４について説明する。図５は、本発明による薄膜形成方法の実施の形態４を示すタイミングチャートである。

まず、チャンバー１内に基板２を配置し、時刻ｔ₁において、反応助剤ガスＢ源７より反応効率の低い、Ｏ₂等の反応助剤ガスＢと、不活性ガス源５よりＮ₂等の不活性ガスとをチャンバー１内に供給する。ここで、Ｏ₂をチャンバー１内に供給するのは、ＴＥＯＳ、ＴＥＢ、ＴＥＰＯ等の反応ガスだけがチャンバー内に導入されることによる装置の劣化を抑制するためである。

つぎに、反応ガスの流量が安定した時刻ｔ₃において、反応ガスとＨｅの流路を、チャンバー１外からチャンバー１内に切り替える。それと同時にＯ₂とＮ₂の供給を停止し、反応助剤ガスＡ源６より応効率の高い、Ｏ₃等の反応助剤ガスＡをチャンバー１内に供給し、薄膜を形成する。ここで、Ｏ₃、反応ガス、Ｈｅを加えた流量は、Ｏ₂とＮ₂を加えた流量の０．５倍から１．５倍の範囲の流量とする。上記の流量比は、０．８倍から１．２倍の範囲が更に好ましく、1倍がもっとも好ましい。

そして、時刻ｔ₄において、Ｏ₃、反応ガスの供給を停止し、薄膜の形成を終了する。

反応ガスの供給のためには大流量のＨｅが必要であり、反応ガスとＨｅの流路をチャンバー１外からチャンバー１内に切り替えた際、チャンバー１内の圧力が大きく変動し、Ｏ₃を供給すると圧力が大きく変動しているにもかかわらず薄膜が形成され、膜質に悪影響を及ぼす。しかし、Ｏ₃、反応ガス、Ｈｅを加えた流量を、Ｏ₂とＮ₂を加えた流量の０．５倍から１．５倍の範囲の流量とすることにより、チャンバー１内の圧力の変動を抑制することができ、圧力変動の影響のある膜が形成されない。

（実施の形態５）
図１および図６を参照しながら、本発明による薄膜形成方法の実施の形態５について説明する。図１は、本発明による薄膜形成方法の実施の形態５を示すタイミングチャートである。

つぎに、反応ガスの流量が安定した時刻ｔ₃において、反応ガスとＨｅの流路を、チャンバー１外からチャンバー１内に切り替えると同時に、チャンバー内の圧力をモニタする。

チャンバー１内の圧力、もしくは、チャンバー１内の圧力の変動率が所定の値になった時刻ｔ₄において、Ｏ₂の供給を停止し、Ｏ₂の流量の０．５倍から１．５倍の範囲の流量で、反応助剤ガスＡ源６より反応効率の高い、Ｏ₃等の反応助剤ガスＡを、チャンバー１内に供給し、薄膜を形成する。上記の流量比は、０．８倍から１．２倍の範囲が更に好ましく、1倍がもっとも好ましい。

反応ガスの供給のためには大流量のＨｅが必要であり、反応ガスとＨｅの流路をチャンバー１外からチャンバー１内に切り替えた際、チャンバー１内の圧力が大きく変動し、切り替えと同時にチャンバー１内にＯ₃を供給すると、圧力が大きく変動しているにもかかわらず薄膜が形成され、膜質に悪影響を及ぼす。しかし、反応ガスとＨｅの流路をチャンバー１内に切り替えた際にチャンバー１内にＯ₂を供給しておくことにより、圧力が大きく変動している間に薄膜の形成を行わず、圧力変動の影響のある膜が形成されない。

なお、上記各実施の形態ではシリコン源ガスとしてＴＥＯＳを用いているが、シリコン源ガスは、ＴＥＯＳに限らず、Ｓｉを含む反応ガスであれば良い。

また、上記各実施の形態ではドーパント源ガスとしてＴＥＢやＴＥＰＯを用いているが、ドーパント源ガスは、ＴＥＢやＴＥＰＯに限らず、ＢやＰなどのドーパントを含む反応ガスであれば良い。

また、上記実施の形態では不活性ガスとしてＮ₂を用いているが、不活性ガスは、Ｎ₂に限らない。

以上説明したように、本発明は、半導体デバイス用の薄膜を形成する方法等に有用である。

本発明による薄膜形成方法の実施の形態１を示すタイミングチャートである。本発明の実施の形態１によるチャンバー内圧力の変動を示す図である。本発明による薄膜形成方法の実施の形態２を示すタイミングチャートである。本発明による薄膜形成方法の実施の形態３を示すタイミングチャートである。本発明による薄膜形成方法の実施の形態４を示すタイミングチャートである。従来の薄膜形成装置の構成を示す概略図である。従来の薄膜形成方法を示すタイミングチャートである。従来のチャンバー内圧力の変動を示す図である。

符号の説明

１チャンバー
２基板
３サセプタ
４ガス混合ボックス
５不活性ガス源
６反応助剤ガスＡ源
７反応助剤ガスＢ源
８反応ガス源
９キャリアガス源
１０選択弁
１１圧力制御バルブ
１２排出装置
１３制御装置
１４圧力モニタ
１５配管

Claims

反応ガスと反応効率の低い第１の反応助剤ガスと反応効率の高い第２の反応助剤ガスとをチャンバー内に導入して、基板上に薄膜を形成する薄膜形成方法であって、
前記反応ガスを前記チャンバー外へ、前記第１の反応助剤ガスを前記チャンバー内へ、それぞれ供給するステップと、
前記反応ガスの供給を前記チャンバー内へ切り替え、所定の時間前記チャンバー内へ前記第１の反応助剤ガスと前記反応ガスとを供給するステップと、
前記所定の時間が経過した後、前記第１の反応助剤ガスの供給を停止し、前記チャンバー内に前記第１の反応助剤ガスの流量の０．５倍から１．５倍の範囲の流量で前記第２の反応助剤ガスを供給し、前記基板上に薄膜を形成するステップとを含む薄膜形成方法。
反応ガスと反応効率の低い第１の反応助剤ガスと反応効率の高い第２の反応助剤ガスとをチャンバー内に導入して、基板上に薄膜を形成する薄膜形成方法であって、
前記反応ガスを前記チャンバー外へ、前記第１の反応助剤ガスを前記チャンバー内へ、それぞれ供給するステップと、
前記反応ガスの供給を、徐々に前記チャンバー内へ切り替えると同時に、前記第１の反応助剤ガスの供給を停止し、前記チャンバー内に前記第１の反応助剤ガスの流量の０．５倍から１．５倍の範囲の流量で前記第２の反応助剤ガスを供給し、前記基板上に薄膜を形成するステップとを含む薄膜形成方法。
反応ガスと反応効率の低い第１の反応助剤ガスと反応効率の高い第２の反応助剤ガスとをチャンバー内に導入して、基板上に薄膜を形成する薄膜形成方法であって、
前記反応ガスを前記チャンバー外へ、前記第１の反応助剤ガスを前記チャンバー内へ、それぞれ供給するステップと、
前記反応ガスの供給を前記チャンバー内へ切り替えると同時に、前記第１の反応助剤ガスの供給を停止し、前記第２の反応助剤ガスと前記反応ガスとを加えた流量が、前記第１の反応助剤ガスの０．５倍から１．５倍の範囲の流量となるように前記第２の反応助剤ガスを前記チャンバー内に供給し、前記チャンバー内において前記基板上に薄膜を形成するステップとを含む薄膜形成方法。
反応ガスと反応効率の低い第１の反応助剤ガスと反応効率の高い第２の反応助剤ガスと不活性ガスとをチャンバー内に導入して、基板上に薄膜を形成する薄膜形成方法であって、
前記反応ガスを前記チャンバー外へ、前記第１の反応助剤ガスと前記不活性ガスとを前記チャンバー内へ、それぞれ供給するステップと、
前記反応ガスの供給を前記チャンバー内へ切り替えると同時に、前記チャンバー内へ供給していた前記第１の反応助剤ガスと前記不活性ガスの供給を停止し、前記第２の反応助剤ガスと前記反応ガスとを加えた流量が、前記第１の反応助剤ガスと前記不活性ガスとを加えた流量の０．５倍から１．５倍の範囲の流量となるように前記第２の反応助剤ガスを前記チャンバー内に供給し、前記チャンバー内において前記基板上に薄膜を形成するステップとを含む薄膜形成方法。
反応ガスと反応効率の低い第１の反応助剤ガスと反応効率の高い第２の反応助剤ガスとをチャンバー内に導入して、基板上に薄膜を形成する薄膜形成方法であって、
前記反応ガスを前記チャンバー外へ、前記第１の反応助剤ガスを前記チャンバー内へ、それぞれ供給するステップと、
前記反応ガスの供給を前記チャンバー内へ切り替え、前記チャンバー内へ前記第１の反応助剤ガスと前記反応ガスとを供給するステップと、
前記チャンバー内の圧力または圧力の変動率が所定の範囲内の値となった後、前記第１の反応助剤ガスの供給を停止し、前記チャンバー内に前記第１の反応助剤ガスの流量の０．５倍から１．５倍の範囲の流量で前記第２の反応助剤ガスを供給し、前記基板上に薄膜を形成するステップとを含む薄膜形成方法。
前記反応ガスは、Ｓｉと、ＢまたはＰの少なくともいずれか１つとを含むガスであり、前記第２の反応助剤ガスはＯ₃であり、前記第１の反応助剤ガスはＯ₂である請求項１〜５のいずれかに記載の薄膜形成方法。