JP2006169575A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 第1の原料ガスと、第2の原料ガスと、を反応炉内に交互に供給することにより基体の上に薄膜を形成する工程を備え、前記第1の原料ガスを供給した後であって前記第2の原料ガスを供給する前と、前記第2の原料ガスを供給した後であって前記第1の原料ガスを供給する前と、の少なくともいずれかにおいて、前記基体の表面にプラズマを照射することを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
【選択図】 図1
Description
次に、第1の工程110として、反応炉内に配置された基体上に、第1反応物を供給する。第1反応物を例えば、Arキャリアガスなどの不活性ガスに含有させて反応炉内に供給する。ガスの流量は、被処理基体やガスの種類によって適宜変更可能である。
次に、第3の工程140として、第2反応物を供給する。第2反応物を例えば、Arキャリアガスなどの不活性ガスに含有させて反応炉内に供給する。
次に、第4の工程150として、反応炉内をパージする。Arガスなどの、不活性ガスを反応炉内に導入し、未反応物を除去する。
第1〜第4の工程を一周期とし、形成している薄膜が所望の厚さに達するまで、この周期を繰り返す。
図10は、従来の半導体装置の製造方法の要部を表す工程断面図である。すなわち図10は、基体300上に、薄膜を形成する工程を表す模式断面図である。
しかしながら、同図に表すように、気相中の堆積種310cは除去されるが、比較的弱く結合している堆積種310bは、除去されずに基体300に吸着したままのこともある。すなわち、反応炉内をパージするだけでは、例えば物理吸着などの、比較的弱い結合を切って、堆積種310bを完全に脱離させることができない場合がある。堆積種310bのような残留ガスを十分に排気していないと、その後供給される他のガスと反応してしまう。
第1の原料ガスと、第2の原料ガスと、を反応炉内に交互に供給することにより基体の上に薄膜を形成する工程を備え、
前記第1の原料ガスを供給した後であって前記第2の原料ガスを供給する前と、前記第2の原料ガスを供給した後であって前記第1の原料ガスを供給する前と、の少なくともいずれかにおいて、前記基体の表面にプラズマを照射することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
第1の原料ガスを基体の表面に供給する第1の工程と、
前記基体の表面にプラズマを照射する第2の工程と、
前記基体の表面に不活性ガスを流す第3の工程と、
第2の原料ガスを基体の表面に供給する第4の工程と、
前記基体表面に前記不活性ガスを流す第5の工程と、
をこの順に繰り返すことにより前記基体の上に薄膜を形成する工程を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
第1の原料ガスを基体の表面に供給する第1の工程と、
前記基体の表面に不活性ガスを流す第2の工程と、
前記基体の表面にプラズマを照射する第3の工程と、
第2の原料ガスを基体の表面に供給する第4の工程と、
前記基体表面に前記不活性ガスを流す第5の工程と、
をこの順に繰り返すことにより前記基体の上に薄膜を形成する工程を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
また、前記第1の原料ガスは、金属元素を含有するものとすることができる。
その結果として、高性能且つ高集積度の半導体装置などを安定的に製造することが可能となり、産業上のメリットは多大である。
次に、第1の工程11として、反応炉内に配置された基体上に、第1反応物を供給する。第1反応物として例えば、TaN膜を形成する場合には、PDMAT(PentakisDiMethylAminoTantalum)を挙げることができる。しかしPDMATには限定されず、その他、W、Al、Cu、Ta、TaN、SiO2、SiOC、SiN、HfOx、HfAlOなどの様々な膜を形成する場合に応じて、適宜変更することができる。第1反応物を例えば、Heキャリアガスなどの不活性ガスに含有させて100〜5000sccm供給する。ガスの流量は、被処理基体やガスの種類によって適宜変更可能である。
次に、第3の工程13として、反応炉内をパージする。例えば、Heガスなどの、不活性ガスを100〜5000sccm反応炉内に導入し、反応炉内の残留ガスを除去する。
最後に、第5の工程15として、反応炉内をパージする。例えば、Heガスなどの、不活性ガスを100〜5000sccm反応炉内に導入し、反応炉内の残留ガスを除去する。 第1〜第5の工程を一周期とし、形成している薄膜が所望の厚さに達するまで、この周期を繰り返す。
図2は、本発明の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法を表すタイミングチャートである。
同図に表すように、本発明の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法によれば、プラズマ照射を行う工程を増やしても、全体の成膜時間は、従来の成膜時間に対して約20%程度増えるだけである。
従来の製造方法で成膜した場合、形成した薄膜の膜厚のウエハ面内での分散を改善するのに、従来の成膜時間に対して約100%程度の時間を要していたことと比較すると成膜時間を大幅に短縮できる。
図3は、本発明の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の要部を表す工程断面図である。すなわち図3は、基体30上に、薄膜を形成する工程を表す模式断面図である。
図4は、本発明の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法に用いることができる反応炉を例示する模式図である。
すなわち、本発明の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法によると、均一な膜厚の、緻密な薄膜を形成することができる。
図5は、本発明の第1実施例にかかる半導体装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。すなわち、図5は、原子層気相成長法を用いて、薄膜を形成する方法を表すフローチャートである。
すなわち本実施例においては、 第1反応物を供給した後だけではなく、第2反応物を供給した後にも、プラズマ照射を行う。本実施例によれば、第2反応物についても、弱く結合していた堆積種を効率的に脱離させることができる。本実施例においても、前述した効果と同様の効果が得られる。
図6は、本発明の第2実施例にかかる半導体装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。すなわち、図6は、原子層気相成長法を用いて、薄膜を形成する方法を表すフローチャートである。プラズマを照射する工程と、パージする工程とは、順不同であり、パージ工程を先に行ってもよい。堆積種の種類や、基体の種類によって適宜変更することができる。
本実施例においても、前述した実施形態において得られる効果と同様の効果を得ることができる。
図7は、本発明の第3実施例にかかる半導体装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。すなわち、図7は、原子層気相成長法を用いて、薄膜を形成する方法を表すフローチャートである。
本実施例においても、前述した実施形態において得られる効果と同様の効果を得ることができる。
しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、本発明の製造方法を使用して製造した半導体装置を構成する要素について当業者が設計変更を加えたものであっても、本発明の要旨を備えたものであれば、本発明の範囲に包含される。
12 第2の工程
13 第3の工程
14 第4の工程
15 第5の工程
16 第6の工程
30 基体
31 堆積種
31a 強く結合している堆積種
31b 弱く結合している堆積種
31c 結合していない堆積種
40 反応炉
41 下部電極
42 インジェクター
43 真空ポンプ
44 排気口
45 上部電極
Claims (6)
- 第1の原料ガスと、第2の原料ガスと、を反応炉内に交互に供給することにより基体の上に薄膜を形成する工程を備え、
前記第1の原料ガスを供給した後であって前記第2の原料ガスを供給する前と、前記第2の原料ガスを供給した後であって前記第1の原料ガスを供給する前と、の少なくともいずれかにおいて、前記基体の表面にプラズマを照射することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 第1の原料ガスを基体の表面に供給する第1の工程と、
前記基体の表面にプラズマを照射する第2の工程と、
前記基体の表面に不活性ガスを流す第3の工程と、
第2の原料ガスを基体の表面に供給する第4の工程と、
前記基体表面に前記不活性ガスを流す第5の工程と、
をこの順に繰り返すことにより前記基体の上に薄膜を形成する工程を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 第1の原料ガスを基体の表面に供給する第1の工程と、
前記基体の表面に不活性ガスを流す第2の工程と、
前記基体の表面にプラズマを照射する第3の工程と、
第2の原料ガスを基体の表面に供給する第4の工程と、
前記基体表面に前記不活性ガスを流す第5の工程と、
をこの順に繰り返すことにより前記基体の上に薄膜を形成する工程を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第4の工程と前記第5の工程との間、あるいは前記第5の工程と前記第1の工程との間に、前記基体の表面に前記プラズマを照射する工程を実施することを特徴とする請求項2または3に記載の半導体装置の製造方法
- 前記プラズマは、ヘリウムガスと水素ガスとの混合ガスから生成されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法
- 前記第1の原料ガスは、金属元素を含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。
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