JP2008227511A - 誘電体材料を含有するシリコンの形成過程における改良されたギャップ充填堆積 - Google Patents

誘電体材料を含有するシリコンの形成過程における改良されたギャップ充填堆積 Download PDF

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Abstract

【課題】ギャップ充填内のボイド及び脆弱なシームを低減する化学気相堆積法を提供する。
【解決手段】基板上に形成されたトレンチ内に誘電体材料を形成する化学気相堆積法であって、水素ガス及び酸素ガスを水蒸気生成触媒と接触させることにより水蒸気を生成して、水蒸気を処理チャンバに提供するステップを含む。また、この方法は、シリコン含有前駆物質を、基板を収容する処理チャンバ内に流すステップと、酸化ガスを前記チャンバ内に流すステップと、シリコン含有前駆物質、酸化ガス及び水蒸気の間の反応を起こし、トレンチ内に誘電体材料を形成させるステップと、を含む。また、この方法は、時間の経過と共に、チャンバ内に流されるシリコン含有前駆物質と酸化ガスの比を増加させて、誘電体材料の堆積速度を変更するステップを含んでもよい。
【選択図】図３Ａ

Description

関連出願の相互参照
[0001]この出願は、２００５年８月２６日に出願された“ＩＭＰＲＯＶＥＤ ＧＡＰ−ＦＩＬＬ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮＳ ＩＮＴＲＯＤＵＣＩＮＧ ＨＹＤＲＯＸＹＬ−ＣＯＮＴＡＩＮＩＮＧ ＰＲＥＣＵＲＳＯＲＳ ＩＮ ＴＨＥ ＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ＯＦ ＳＩＬＩＣＯＮ ＣＯＮＴＡＩＮＩＮＧ ＤＩＥＬＥＣＴＲＩＣ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ”というタイトルのＩｎｇｌｅ等による米国特許出願第１１／２１３，６１２号の一部継続出願である。また、この出願は、２００２年９月１９日に出願された“ＭＥＴＨＯＤ ＵＳＩＮＧ ＴＥＯＳ ＲＡＭＰ−ＵＰ ＤＵＲＩＮＧ ＴＥＯＳ／ＯＺＯＮＥ ＣＶＤ ＦＯＲ ＩＭＰＲＯＶＥＤ ＧＡＰ−ＦＩＬＬ”というタイトルのＩｎｇｌｅ等による米国特許第６，９０５，９４０号（米国特許出願第１０／２４７，６７２号）の一部継続出願であり、かつ２００４年８月２７日に出願された“ＩＭＰＲＯＶＥＤ ＧＡＰ−ＦＩＬＬ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮＳ ＩＮＴＲＯＤＵＣＩＮＧ ＨＹＤＲＯＸＹＬ−ＣＯＮＴＡＩＮＩＮＧ ＰＲＥＣＵＲＳＯＲＳ ＩＮ ＴＨＥ ＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ＯＦ ＳＩＬＩＣＯＮ ＣＯＮＴＡＩＮＩＮＧ ＤＩＥＬＥＣＴＲＩＣ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ”というタイトルのＩｎｇｌｅ等による米国仮特許出願第６０／６０５，１１６号の利益を主張する、２００４年１２月２０日に出願された“ＩＭＰＲＯＶＥＤ ＧＡＰ−ＦＩＬＬ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ ＩＮ ＴＨＥ ＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ＯＦ ＳＩＬＩＣＯＮ ＣＯＮＴＡＩＮＩＮＧ ＤＩＥＬＥＣＴＲＩＣ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ”というタイトルのＩｎｇｌｅ等による米国特許出願第１１／０１８，３８１号の一部継続出願でもある。上記に示した全ての出願の内容全体は本明細書に組み込まれる。
発明の背景
[0002]集積回路の製造シーケンスは、多くの場合、いくつかのパターニング処理を含む。該パターニング処理は、パターン化された金属またはポリシリコン層等の導電体の層を画成することができ、または、トレンチ等のアイソレーション構造を画成することができる。ほとんどの場合、該トレンチは、絶縁体材料または誘電体材料で充填される。この絶縁体材料は、いくつかの機能を果たすことができる。例えば、いくつかの用途において、該絶縁体材料は、ＩＣの１つの領域を他の領域と電気的に絶縁し、および該トレンチの表面を電気的に不動態化する働きをする。また、該絶縁体材料は、典型的には、積み重ねるべき半導体の次の層のためのベースを提供する。
[0003]基板をパターニングした後、そのパターン化された材料は平坦ではない。該パターンのトポロジーは、後のウェーハ処理を妨げるかまたは悪化させる可能性がある。多くの場合、パターン化された材料の上に平坦面を作り出すことが好ましい。このような平坦な、または“平坦化された”面を作り出すために、いくつかの方法が開発されてきた。その実例は、十分な厚さの材料物質の絶縁保護層を堆積し、ウェーハを研磨して平坦面を得ることと、十分な厚さの材料物質の絶縁保護層を堆積し、該層をエッチバックして平坦化面を形成することと、ドープシリコン酸化物等の比較的低融点の材料物質の層を形成することと、その後、該ドープシリコン酸化物を溶融させて、液体として流れるように該ウェーハを十分に加熱して、冷却時に平坦面を結果として生じることとを含む。各処理は、該処理を特定の用途にとって好ましいものにする特性を有する。
[0004]半導体設計が進化するにつれて、半導体デバイスの特徴寸法は劇的に減少する。現在、多くの回路は、直径がミクロン未満のトレースまたはトレンチ等の部材を有する。特徴寸法の低減は、より高いデバイス密度、より大きなウェーハ当たりのチップ数、より複雑な回路、より低い作動消費電力および低コストを可能にしたが、より小さな形状は、新たな問題も生じさせ、または、大きな形状の場合には既に解決されていた問題を復活させてしまった。
[0005]サブミクロンデバイスによってもたらされる製造上の課題の種類の実例は、幅の狭いトレンチをボイドフリーで完全に充填する能力である。トレンチをシリコン酸化物で充填するために、まず、シリコン酸化物からなる層が、パターン化された基板上に堆積される。該シリコン酸化物層は、典型的には、該トレンチのフィールド、壁部及び底部を覆う。該トレンチが、幅が広く、かつ浅い場合、該トレンチを完全に充填することは比較的容易である。該トレンチの幅が狭くなり、かつアスペクト比（トレンチの高さと幅の比）が増加するにつれて、該トレンチの開口は狭くなり（“ｐｉｎｃｈ ｏｆｆ”）やすくなる。
[0006]トレンチを狭くすることは、該トレンチ内にボイドを閉じ込める可能性がある。図１は、トレンチ１を充填する誘電体材料２内に形成されたそのようなボイド４を示す。これらのボイドは、誘電体材料が、高アスペクト比のトレンチ内に急速に堆積されるギャップ充填堆積において発生する。ボイド４は、半導体デバイスの動作に悪影響を及ぼす可能性がある、該ギャップ充填の絶縁耐力の不均一性を作り出す。
[0007]より少ないボイドを形成する１つのアプローチは、誘電体堆積速度を落とすことである。より遅い堆積速度は、トレンチ表面への、誘電体材料からなるよりコンフォーマルな堆積を容易にし、このことは、ピンチオフを結果として生じる可能性のある、該トレンチの上部角部上への誘電体材料の過剰な積層を低減する。その結果として、トレンチは、底部から上方まで、より一様に充填される。しかし、該誘電体材料の堆積速度を低下させることは、誘電体堆積時間の合計を増すことにより、処理効率を低下させる。より遅い誘電体堆積速度は、トレンチ１を充填するための時間を増加させるだけではなく、トレンチ１の上部の誘電体層３の容積も増加させる。
[0008]ギャップ充填処理において直面する別の課題は、誘電体材料とトレンチ表面との境界、ならびに該誘電体材料自体の表面間の境界における脆弱なシームの形成である。脆弱なシームは、堆積された誘電体材料が、トレンチの内面に脆弱に付着した場合、または、全く付着していない場合に形成される可能性がある。後の処理ステップ（例えば、アニーリング）は、該誘電体材料を該トレンチ表面から分離して、ギャップ充填トレンチ内に亀裂を作り出す可能性がある。また、脆弱なシームは、図２Ａに図示されているように、誘電体材料面間にも形成される可能性があり、該図は、トレンチ５の対向する側壁７ａ及び７ｂから外側へ成長するシリコン酸化物材料６の対向面の交差部に形成されているトレンチ５の中間における脆弱なシーム９を示す。
[0009]シーム９に沿った誘電体材料は、誘電体材料６の他の部分よりも低い密度及びより高い気孔率を有し、このことは、シーム９に沿ったエッチング速度の向上を引き起こす可能性がある。図２Ｂは、化学機械研磨（ＣＭＰ）及びＣＭＰ後洗浄等の処理中に、誘電体材料６が腐食液（例えば、ＨＦ）にさらされたときに、不要なディッシング８がシーム４に沿ってどのように生み出されるかを図示する。ボイドと同様に、脆弱なシームは、半導体デバイスの動作に悪影響を及ぼす可能性がある、ギャップ充填の絶縁耐力の不均一性を作り出す。
[0010]状況次第では、誘電体トレンチ充填物内のボイド及び脆弱なシームは、リフロー処理において充填または治すことができる。例えば、ドープシリコン酸化物誘電体材料は、高温で粘性流に遭遇し、高温リフロー処理によって、ボイド及び脆弱なシームの低減を可能にする。しかし、該トレンチは、幅がより狭くなり、該ボイドは、これらのリフロー処理中に、充填されなくなる傾向がある。加えて、リフロー処理は、無ドープシリコン酸化物等の高融点誘電体がギャップ充填に用いられる多くの用途において、現実的ではない。従って、誘電体ギャップ充填内のボイド及び脆弱なシームを低減し、またはなくす新たなシステム及び方法に対する要求がある。
発明の簡単な概要要約
[0011]本発明の実施形態は、基板上に形成されたトレンチ内に誘電体材料を形成する化学気相堆積法を含む。該方法は、水素ガス及び酸素ガスを水蒸気生成触媒と接触させることによって、水蒸気を生成するステップと、該水蒸気を処理チャンバに供給するステップとを含むことができる。また、該方法は、シリコン含有前駆物質を、該基板を収容する処理チャンバ内に流すことと、酸化ガスを該チャンバ内に流すことと、該シリコン含有前駆物質、酸化ガス及び水蒸気の間の反応を起こし、該トレンチ内に誘電体材料を形成させることとを含むことができる。該方法はさらに、時間の経過と共に、該チャンバ内に流入するシリコン含有前駆物質と酸化ガスの比を増加させて、該誘電体材料の堆積速度を変更することを含むことができる。
[0012]本発明の実施形態は、基板上に誘電体層を形成する化学気相堆積法も含む。該方法は、水素ガス及び酸素ガスを水蒸気生成触媒に接触させることによって、水蒸気を生成するステップと、該基板を収容するチャンバに該水蒸気を提供するステップとを含むことができる。また、該方法は、該シリコン含有前駆物質、酸化処理ガス及び水蒸気を該チャンバに提供することも含むことができ、該シリコン含有前駆物質、酸化処理ガス及び水蒸気は、該基板上に第１の誘電体層を形成するように反応する。該チャンバ内に流入するシリコン含有前駆物質と酸化処理ガスの比は、時間の経過と共に変えて、該第１の誘電体層の堆積速度を変更することができる。加えて、該チャンバ内への該水蒸気の流入は、中断してもよく、そして第２の誘電体層を該第１の誘電体層上に形成してもよく、ただし、該第２の誘電体層は、水蒸気を有することなく形成される。
[0013]本発明の実施形態はさらに、基板処理装置を含む。該装置は、処理チャンバ内で基板を支持するように構成された基板支持体と、シリコン含有前駆物質、酸化処理ガス及び水蒸気を入れて、これらの前駆物質、処理ガス及び水蒸気を該処理チャンバに送給するように構成されたガス送給システムとを含むことができる。該装置はさらに、水蒸気を該ガス送給システムに供給する水蒸気生成器を含むことができる。該生成器は、水素ガスと酸素ガスの混合物から水蒸気を発生させる触媒を含むことができる。該装置はさらにまた、該ガス送給システム及び基板支持体を制御するように構成されたコントローラを含むことができる。該コントローラは、該シリコン含有前駆物質、水蒸気及び酸化処理ガスを該処理チャンバ内に導入して、該基板上に誘電体層を形成し、および該誘電体層の堆積中の、該ガス送給システムに対する該基板支持体の位置を変更することができる。
[0014]追加的な実施形態及び特徴は、以下の説明にある程度記載されており、当業者には、明細書の検討時または本発明の実施に際してに明らかになるであろう。本発明の特徴及び効果は、本明細書に記載された手段、組合せ及び方法によって実現及び達成することができる。
発明の詳細な説明
[0032]上述したように、トレンチアイソレーションにおけるボイド及び脆弱なシームの成長は、特に、トレンチ幅が小さくなり（例えば、約９０ｎｍ以下）、かつトレンチアスペクト比が高くなる（例えば、約６：１以上）につれて、深刻化する問題になってきている。本発明は、ギャップ充填内のボイド及び脆弱なシームを低減するのに役に立つ水蒸気を用いて、これらのトレンチ内に誘電体材料を形成するシステム及び方法を含む。該水蒸気は、シリコン酸化物材料の流動性及び密度を高めて、堆積中に形成される、脆弱なシームを治し、ボイドを充填するのに役に立つ。
[0033]また、水蒸気は、トレンチ内に形成されたシリコン酸化物材料の密度を増加させることもできる。該材料の高い密度は、該材料により遅いウェットエッチング速度を与えることを含む、より低密度の材料に優る利点を与えることができる。例えば、従来の水分なしの化学気相堆積によってトレンチ内に堆積されたより低密度の材料物質は、典型的には、約５：１以上のウェットエッチング速度を有する。該材料物質の高いウェットエッチング速度は、後の平坦化および／または酸化物エッチング処理中にオーバーエッチングをもたらす可能性がある。このオーバーエッチングは、トレンチアイソレーションの上部に、ボウルまたはギャップの形成をもたらす可能性がある。
[0034]水蒸気の物理的特性（例えば、相）が、形成された誘電体材料の品質に著しい影響を与える可能性があることが分かっている。該処理チャンバに供給される水蒸気が、エアロゾルスプレーのような実質的な液相成分を含有する場合、堆積後の検査において、大量の粒子アダー（ｐａｒｔｉｃｌｅ ａｄｄｅｒｓ）が基板表面に観察される。対照的に、該チャンバに供給される水蒸気が、エアロゾル粒子がないかまたはほとんどない実質的に全て気相である場合は、粒子アダーの数は著しく、場合によっては１０倍以上、低減される。
[0035]本発明の実施形態は、水蒸気を処理チャンバに供給する方法及び機器を実施することにより、液状エアロゾル相液滴の数が減少し、主に気相であるというこの発見を正しく評価した。これらの実施形態は、酸素及び水素前駆物質ガスを触媒的に水生成触媒と接触させることによって、水蒸気を生成することを含む。該前駆物質は、該触媒の存在下で触媒的に反応して、水蒸気を形成する。該触媒反応は、分子レベルで水蒸気を形成するため、該水蒸気は、液相またはエアロゾル相ではなく、実質的に純粋な気相で形成される。該触媒的に生成された水蒸気は、液状エアロゾル相液滴がないかまたはほとんどないこの実質的に純粋な気相で、誘電体堆積処理チャンバに供給することができる。
[0036]対照的に、バブラー及びネブライザーからの水蒸気は、ガスとエアロゾル粒子の混合物に変換されている液相水でスタートする。該バブラーにおいては、窒素またはヘリウム等のキャリアガスが、液状水のサンプルを介して気泡化されて、該サンプルから水蒸気が該処理チャンバへ運ばれる。この方法は、液状水でスタートするため、かなりの量の液状エアロゾル液滴が、該キャリアガスによって一掃されて、該処理チャンバ内へ移送される。ネブライザーは、液状水を、キャリアガスによって該処理チャンバ内へ移送されるエアロゾルミストにエアロゾル化することによって機能するため、より多くの液状エアロゾル水液滴を生成することができる。これら両方の水蒸気生成方法の場合、生成される液状エアロゾル水蒸気の量は、触媒的水蒸気生成の場合よりもかなり多くすることができる。
[0037]水蒸気を生成する別の方法は、イン・シトゥー生成蒸気（ＩＳＳＧ）とも呼ばれる、水素及び酸素ガスの混合物の該処理チャンバ内での酸化を伴う。発生される水蒸気は気相であるが、高温であり、急速に冷却する必要がある。この冷却処理は、該処理チャンバ内での気相水分子の液状エアロゾル液滴への凝縮を促進することができる。また、この酸化反応は、かなりの発熱反応であるため、該処理チャンバ内で反応させることができる水素及び酸素ガスの量は、チャンバ温度が高くなりすぎないように、少なくしなければならない。このことは、特に、この方法によって生成することができる水蒸気の量（すなわち、分圧）を制限する中低温（例えば、約５００℃またはそれ以下）の誘電体堆積の場合に問題になる可能性がある。
[0038]本発明の実施形態は、生成した水蒸気及び他の前駆物質を、高アスペクト比処理（ＨＡＲＰ）で用いて、誘電体材料を形成することを含む。これらの処理は、該誘電体材料を、該処理の異なる段階において、異なる速度で堆積することを含む。例えば、より低速の堆積速度は、よりコンフォーマルな誘電体層をトレンチ内に形成するのに用いることができ、一方、より高速の堆積速度は、該トレンチの上にかさのある誘電体層を形成するのに用いられる。他の実施例においては、多数の速度（例えば、３つ以上の速度）が、該誘電体層の形成の様々な段階で用いられる。複数の誘電体堆積速度で堆積を実行することは、該堆積処理の効率を著しく低減することなく、該トレンチ内のボイド及び脆弱なシームの数を低減する。ＨＡＲＰの利点を、触媒的に生成した水蒸気と組み合わせると、該トレンチ及びかさのある誘電体層内での少ない欠陥、少ない粒子アダーで、高密度の誘電体材料の効率的な形成を可能にする。
例示的な酸化物堆積処理
[0039]図３Ａは、本発明の実施形態による、基板上に誘電体層を形成する処理に含めることができるステップを図示するフローチャートである。これらの実施形態は、該誘電体層の形成中に、該誘電体材料の堆積速度を変化させるＨＡＲＰ技術を用いることを含む。該処理は、ステップ３０２において、基板を処理チャンバ内のガス分配マニホールド（例えば、シャワーヘッド）から第１の距離に供給することを含む。該ガス分配マニホールドは、複数の前駆物質のための別々の入口、または、該複数の前駆物質の混合物がそこを通って該処理チャンバに入る単一の入口を含むことができる。
[0040]該基板が該処理チャンバ内に配置された後、該前駆物質を該チャンバへ供給することができる。このことは、酸化ガス前駆物質（例えば、Ｏ２、Ｏ３、ＮＯ、ＮＯ２、これらの混合物等）を該チャンバへ供給すること（ステップ３０６）、シリコン含有前駆物質（例えば、シラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、テトラメチルシラン、ジエチルシラン、テトラメチルオルソシリケート（ＴＭＯＳ）、テトラエチルオルソシリケート（ＴＥＯＳ）、オクタメチルテトラシロキサン（ＯＭＴＳ）、オクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）、テトラメチルシクロテトラシロキサン（ＴＯＭＣＡＴＳ）、これらの混合物等）を該チャンバへ供給すること（ステップ３０８）および触媒的に生成した水蒸気を該チャンバへ供給すること（ステップ３１０）を含む。該水蒸気及び他の前駆物質は、該マニホールドを通過して該チャンバ内に流入することができる。また、該処理は、予め１つ以上の前駆物質と混合することができる、または、別々に該処理チャンバに供給することのできる１つ以上の追加的なヒドロキシル基含有前駆物質（例えば、Ｈ２Ｏ２等）の導入を含んでもよい。また、水素ガス（Ｈ２）またはアンモニア（ＮＨ３）等の還元ガスも該処理チャンバに導入することができる。
[0041]水蒸気及び他の前駆物質が該マニホールドを介して該処理チャンバに供給されると、該水蒸気及び他の前駆物質は、それぞれ別々に該処理チャンバ内に流入することができ、または、該水蒸気及び他の前駆物質のうちの２つ以上は、該処理チャンバに供給される前に、該マニホールド内で予め混合してもよい。例えば、該水蒸気及び酸化ガス前駆物質は、予め混合して該処理チャンバに一緒に供給することができる。別の実施例として、水蒸気及び追加的なヒドロキシル基含有前駆物質を混合物として該チャンバに供給することができる。さらに別の実施例として、還元ガス及びシリコン含有前駆物質を混合物として一緒に供給することができる。また別の実施例においては、全ての前駆物質を、１つの混合物として該チャンバに供給する前に、予め混合してもよい。加えて、１つ以上の前駆物質は、該チャンバに供給する前に、キャリアガス（例えば、希ガス（Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ）等の不活性ガス、窒素ガス等）と混合することができる。
[0042]該前駆物質は、最初の流量で、該マニホールドを通って該処理チャンバ内に流入することができる。例えば、該シリコン含有前駆物質は、最初に、約２０〜約１００ｓｃｃｍで該マニホールドを通過することができ、一方、該酸化前駆物質は、約６０〜約１０００ｓｃｃｍで流れ、該水蒸気は、約６０〜約２００ｓｃｃｍで流れる。これらの流量は、該水蒸気及び他の前駆物質が、該チャンバに供給される前に、１つ以上のキャリアガスと混合される場合には、実質的により高くすることができる。例えば、シリコン含有前駆物質とキャリアガスの混合物は、約１０００〜約１０，０００ｓｃｃｍ（例えば、約６０００ｓｃｃｍ〜約８０００ｓｃｃｍ）の速度で流れることができる。該酸化前駆物質及びキャリアガスは、約１０００ｓｃｃｍ〜約２０，０００ｓｃｃｍ（例えば、約１０，０００ｓｃｃｍ〜約２０，０００ｓｃｃｍ）で流れることができる。該水蒸気及びキャリアガスは、約１０００ｓｃｃｍ〜約２０，０００ｓｃｃｍ（例えば、約５０００ｓｃｃｍ〜約１５，０００ｓｃｃｍ）で流れることができる。還元ガスも供給する場合には、該還元ガスは、約１０００ｓｃｃｍ〜約１０，０００ｓｃｃｍ（例えば、約５０００ｓｃｃｍ）でキャリアガスと共に流れることができる。
[0043]用いるＣＶＤ処理の種類により、該水蒸気および／または１つ以上の他の前駆物質は、第一に、その生成物が、基板上に誘電体層を形成するのに用いられるプラズマを形成するのに役に立つ可能性がある。本発明の実施形態は、プラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）等のプラズマＣＶＤ技術および高密度プラズマＣＶＤ（ＨＤＰＣＶＤ）と共に用いることができる。これらの実施形態は、該処理チャンバ内（例えば、容量結合されたシャワーヘッドと基板ペデスタル／基板との間）でのイン・シトゥープラズマ生成を含む。また、これらの実施形態は、とりわけ、大気圧ＣＶＤ（ＡＰＣＶＤ）、準大気圧ＣＶＤ（ＳＡＣＶＤ）及び低圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）等の熱ＣＶＤ法も含む。
[0044]該前駆物質の最初の流量は、シリコン含有前駆物質対酸化ガス前駆物質、およびシリコン含有前駆物質対水蒸気の場合の最初の流量比を規定する。該誘電体材料の最初の堆積がトレンチ充填を含む場合、シリコン含有前駆物質対酸化ガス前駆物質の比は、該トレンチ内での誘電体材料のより遅い堆積を実行できるように、比較的低くすることができる。堆積が進むにつれて、シリコン含有前駆物質対酸化ガス前駆物質の比を、ステップ３１２において調節することができる。例えば、該トレンチの一部が一旦、充填されると、シリコン含有前駆物質対酸化ガス前駆物質の比は、該誘電体材料の堆積速度を増すために増加させることができる。この調節は、より高速の堆積速度が該トレンチ内にボイドまたは脆弱なシームをもたらすリスクが少ない場合に、該堆積の段階で行われる。
[0045]シリコン含有前駆物質と水蒸気の流量比も、最初の堆積段階において、比較的低くすることができる。該シリコン含有前駆物質対酸化ガス前駆物質の流量比が増加すると、シリコン含有前駆物質対水蒸気の比も増加する可能性がある。或いは、該シリコン含有前駆物質対水蒸気の比は、該シリコン含有前駆物質対酸化ガスの比が変化する場合、例えば、該シリコン含有前駆物質及び水蒸気が一緒に該処理チャンバ内に流れる実施形態の場合、実質的に一定にしてもよい。
[0046]図４Ａは、段階的な堆積速度プロファイルを盛り込んだ本発明による堆積処理の実施形態における、処理最大に対するシリコン含有ガス成分の濃度対時間を描く単純化したグラフである。或いは、本発明による代替の実施形態は、幅広い変化する非線形の組成プロファイルを呈することができる。図４Ｂは、非線形プロファイルを盛り込んだ本発明による堆積処理の別の代替実施形態の場合の、処理最大に対するシリコン含有ガス成分の濃度対時間を描く単純化したグラフである。
[0047]誘電体堆積中に流される前駆物質の組成の変化は、様々な方法で遂行することができる。該方法の実施形態は、シリコン含有前駆物質と前駆物質混合物全体のフローの逓増的な相対的割合を有する。このような増加は、シリコン含有前駆物質の流量を上昇させ、酸化ガス前駆物質の流量を低下させ、水蒸気の流量を低下させることにより、または、シリコン含有前駆物質の全体の百分率組成の変化を生じる処理ガス混合物の成分の流量の変化の何らかの組合せによって、引き起こすことができる。
[0048]また、該前駆物質混合物の成分の相対比の変化は、該成分の流量を変化させること以外によって遂行することができる。例えば、オゾンを酸化ガス前駆物質として用いる場合、該変化は、オゾン発生器を介して酸素を流すことによって形成され、酸素及び一定の割合のオゾンを備えるガスフローを生じる。オゾン（すなわち酸化ガス前駆物質）に対するシリコン含有前駆物質の濃度の変化も、オゾンの生成の条件を変更して、その濃度を増加させることによって、処理チャンバ内へのオゾンの流量を変更することなく遂行することができる。
[0049]また、該誘電体層の堆積は、該基板とマニホールドの間の距離を第２の距離に調節することによって変化させることができる（ステップ３１４）。該処理チャンバは、堆積中に、該基板とマニホールドの間の間隔を変えることのできる調節可能なリフトを含むことができる。該基板が該マニホールドに接近するにつれて、該基板は、前駆物質の濃度が高くなり、より速い速度で誘電体層を形成するゾーンに入る。従って、該誘電体材料を、ボイドまたは脆弱なシームをもたらすことなく、より高速の堆積速度で基板上に堆積することができる場合、該基板は、最初の第１の距離から、処理チャンバマニホールドにより近い第２の距離に移動させることができる。
[0050]該誘電体層の堆積の完了時において、該前駆物質は、該チャンバ内への流入を停止することができる（ステップ３１６）。該基板が該処理チャンバから取り除かれる前に、追加的な処理ステップ（例えば、アニーリング、化学機械研磨等）がこの誘電体堆積の後に続いてもよい。
[0051]図３Ｂを参照すると、本発明の追加的な実施形態による、誘電体層を基板上に形成するステップを図示するフローチャートが示されている。該処理は、ステップ３０１において、基板を処理チャンバ内に供給することを含む。次いで、ステップ３０３において、該基板は、該誘電体層が形成される温度（例えば、約４００℃またはそれ以上、約４００℃〜約７５０℃、約４００℃〜約６００℃等）まで加熱される。該基板を加熱することは、約２．５またはそれ以下のウェットエッチング速度比（ＷＥＲＲ）を有する、固体ではあるが、流動可能な誘電体層への前駆物質の化学気相堆積を容易にする。該基板が加熱されない場合、または、より低い温度（例えば、約２００℃またはそれ以下）に加熱される場合には、堆積される誘電体は、通常、スピンオン液体整合性を有し、および後の加熱および／またはアニーリングを受けなければならず、このことは、堆積時間全体を増す可能性がある。
[0052]前駆物質は、ステップ３０５、ステップ３０６及びステップ３０７において、酸化ガス前駆物質、シリコン含有前駆物質及び水蒸気前駆物質を該処理チャンバに流すことによって、加熱された基板に供給することができる。該水蒸気及び他の前駆物質は、一緒に混合して、堆積の終了時にフローが停止される（ステップ３１１）まで、一定の流量で、単一の流路を介して該処理チャンバ内に流入させることができる。或いは、該シリコン含有前駆物質は、該酸化ガス前駆物質および／または水蒸気とは無関係の流路を介して流してもよく、該前駆物質の流量は、該堆積の間に独立して変化させてもよい。また、該前駆物質の供給のタイミングは、例えば、該シリコン含有前駆物質の前に、該酸化ガス前駆物質および／または水蒸気を導入することができるように、あるいは、３種類全ての前駆物質を同時に導入することができるように、変化させることができる。
[0053]基板上に形成された誘電体層は、ステップ３１３において、アニールすることができる。該アニールは、該処理チャンバ内で実行することができ、または、該基板を独立したアニーリングチャンバへ移送してもよい。次に、本発明の実施形態と共に用いることのできる例示的なアニール処理について説明する。
例示的な、堆積後のアニール処理
[0054]誘電体材料の形成に続いて、堆積後のアニールを必要に応じて実行することができる。該誘電体材料は、Ｎ２、Ｎ２Ｏ、ＮＯまたはＮＨ３等の大気中でアニールすることができる。一実施形態において、該アニーリング処理は、基板を加熱することと、Ｎ２Ｏをチャンバまたは炉内に流すこととを含む。Ｎ２Ｏは、高温でシリコン酸化物と反応し、残っている脆弱なシームを強化する。アニールされた層は、実質的にシームがなく、ＣＭＰ等のさらなる処理に適するものとなる。
[0055]アニーリングは、イン・シトゥーまたはエクス・シトゥーで行うことができる。例えば、該アニーリングは、該堆積の直後に、ＣＶＤチャンバ内で行うことができる。或いは、アニーリングは、マルチチャンバシステムの別のチャンバ内で、または、異なるチャンバシステム（例えば、炉）内で行うことができる。いくつかの実施形態において、アニーリングは、米国特許第５，６６０，４７２号明細書により詳しく記載されているような急速加熱処理（ＲＴＰ）を備え、この明細書の開示全体は本明細書に組み込まれる。
[0056]アニーリング温度は、炉アニールの場合には約７５０℃〜約１０００℃、ＲＴＰアニールの場合には約１２００℃までとすることができる。アニール継続時間は、温度依存性であり、炉アニールの場合には約１０分〜２時間近く、ＲＴＰの場合には約５秒〜３分近くとすることができる。その結果として、ほとんどの場合、該層は、ＳｉＯ２のリフロー温度を超えることなく、ＳｉＯ２ネットワークを再構成することによってアニールされる。
[0057]他の実施形態においては、該アニール処理は、２００４年８月４日に出願された“ＭＵＬＴＩ−ＳＴＥＰ ＡＮＮＥＡＬ ＯＦ ＴＨＩＮ ＦＩＬＭＳ ＦＯＲ ＦＩＬＭ ＤＥＮＳＩＦＩＣＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＩＭＰＡＲＯＶＥＤ ＧＡＰＦＩＬＬ”というタイトルの、Ｎｉｔｉｎ Ｋ．Ｉｎｇｌｅ等による共同譲渡された米国仮特許出願第６０／５９８，９３９号明細書に記載されているものと同様のマルチステップアニールを含むことができ、この明細書の内容全体は本明細書に組み込まれる。
実施例
[0058]これらの実施例においては、ＴＥＯＳをシリコン含有前駆物質として、オゾンを酸化ガス前駆物質として、および水蒸気をヒドロキシル基含有前駆物質として用いて、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）誘電体材料を基板トレンチ内に堆積した。この堆積は、熱ＣＶＤ用に構成された処理チャンバ内で実行した。
[0059]シリコン酸化物ギャップ充填は、本発明の方法の実施形態に従って実行し、従来のギャップ充填法を用いた比較のための実施例も実行した。図５Ａ、図５Ｂは、シリコン酸化物誘電体材料で充填されたトレンチの電子顕微鏡写真を示す。これらのトレンチは、約０．１５μｍの幅と、約６：１のアスペクト比（高さ／幅）を有していた。図５Ａは、従来のギャップ充填法を用いてシリコン酸化物誘電体で充填されたトレンチの電子顕微鏡写真を示す。該従来の方法は、ＴＥＯＳを、約５０００ｍｇ／分（ｍｇｍ）で流れるシリコン含有前駆物質として用いる５４０℃での熱ＣＶＤ堆積を含む。この堆積中には、ヒドロキシル基含有前駆物質は導入されない。アニールは、この堆積の後に、窒素（Ｎ２）雰囲気中で、１０５０℃で３０分間、実行される。図５Ａにおいて、充填されたトレンチの中間部のスポット、および該トレンチのエッジ周辺のぼやけたラインは、ボイド及び脆弱なシームの広範囲に及ぶ形成を示す。
[0060]対照的に、図５Ｂは、本発明の方法の実施形態による、シリコン酸化物誘電体で充填されたトレンチの電子顕微鏡写真を示す。堆積中に、２５００ｍｇｍのＨ２ＯをＴＥＯＳと共に導入した。他の堆積条件は、図５Ａに関して上述した従来の堆積の場合と実質的に同じである。図５Ｂの顕微鏡写真は、図５Ａのギャップ充填トレンチで見られたボイド及び脆弱なシームを示すスポット及びぼやけたトレンチエッジがない。
[0061]次に、図６Ａ、図６Ｂを参照すると、シリコン酸化物誘電体材料で充填されたトレンチの電子顕微鏡写真の別のペアが示されている。図６Ａ、図６Ｂと同様に、該トレンチは、約０．１５μｍの幅と、約６：１のアスペクト比（高さ／幅）とを有していた。図６Ａは、従来のギャップ充填法を用いてシリコン酸化物誘電体材料で充填されたトレンチの電子顕微鏡写真を示す。該従来の方法は、ＴＥＯＳを、約５０００ｍｇ／分（ｍｇｍ）で流れるシリコン含有前駆物質として用いた５４０℃での熱ＣＶＤ堆積を含んでいた。図６Ａの充填されたトレンチの中間における細長いスポットは、ボイドの広範囲に及ぶ形成を示す。
[0062] 対照的に、図６Ｂは、本発明の方法の実施形態による、シリコン酸化物誘電体で充填されたトレンチの電子顕微鏡写真を示す。堆積中には、１０ｇ／分のＨ２ＯをＴＥＯＳと共に導入した。他の堆積条件は、図６Ａに関して上述した従来の堆積の場合と実質的に同じである。図６Ｂの顕微鏡写真は、図６Ａに見られる細長いスポットの痕跡は何ら見られない。
[0063]図７は、膜堆積中の水蒸気流量（ｇ／分）の関数としてのシリコン酸化物膜のウェットエッチング速度（ＷＥＲＲ）及び収縮率のグラフを示す。該グラフは、８５０℃及び１０５０℃での堆積の場合、水蒸気流量の増加に伴ってＷＥＲＲが低下することを示している。また、該グラフは、８５０℃での堆積の場合、水蒸気流量が増加するにつれて、堆積後アニールが続くより小さな収縮率があることを示す。収縮率の低下は、特に、水分のない（すなわち、０ｇｍ／分Ｈ２Ｏ）状態から、ある程度の水蒸気（すなわち、５ｇｍ／分Ｈ２Ｏ）を含む堆積に進むときに顕著である。
[0064]上述したように、水蒸気の物理的特性（すなわち、相）は、形成された誘電体材料の品質に著しい影響を及ぼす可能性がある。該処理チャンバに供給される水蒸気が逓増的な液相成分（例えば、増加した液状エアロゾル濃度）を有する場合、堆積基板の表面で、粒子アダーの増加が観察される。この相関関係は、一定の処理チャンバ圧力（６００トール）、温度（５４０℃）、シリコン前駆物質流量（２７００ｍｇｍＴＥＯＳ）および酸化物前駆物質流量（１３．５ｓｌｍＯ３）で、逓増的に薄い（すなわち、より低い濃度）水蒸気を供給した状態で、酸化物堆積を実施することによって、実験的に実証された。
[0065]図８Ａ〜図８Ｄは、それぞれ、０Ｌ、３Ｌ、１０Ｌ及び１５ＬのＮ２で希釈した５Ｌの水蒸気で、酸化物堆積の後にウェーハ表面に堆積された粒子アダーの数を示す。表１は、粒子アダーの結果をまとめたものである。
[0066]このデータは、ウェーハ表面に堆積される粒子アダーの数が、処理チャンバに供給される水蒸気のＮ２希釈の増加に伴って減少することを間違いなく示している。また、表１の最も右側の欄は、該処理チャンバ内の水蒸気の露点とどのような関係があるかを示している。一定の容積のガス混合物の露点は、ガス状の水蒸気が液相（すなわち、露）に凝結するのを始める場合に、一定の圧力において、該容積をその温度に冷却しなければならない温度である。表１に示すように、該処理チャンバ内の水蒸気の露点が低くなるにつれて、形成される粒子アダーの数は少なくなる。
[0067]該チャンバ内の水蒸気の露点の低下と、粒子アダー数の減少との相関関係は、該チャンバ内の水蒸気の液相の水成分が、粒子アダー形成において重要な役割を果たすことを示唆している。特定の理論に制約されることを望むものではないが、水の液状エアロゾル液滴が、最終的に粒子アダーに成長するシリコン活性種の反応のための核を提供すると考えられる。従って、該処理チャンバ内に存在するエアロゾル粒子が多くなればなるほど、ウェーハ基板上に堆積する粒子も多くなる。
[0068]別の実験セットは、水蒸気を生成する方法が、ウェーハ表面に堆積される粒子アダーの数に影響を与える可能性があることを実証している。図９Ａ及び図９Ｂは、異なる水蒸気生成方法を用いて基板ウェーハの表面に堆積された粒子アダーの数を示す。どちらの堆積も、一定の処理チャンバ圧力（６００トール）、温度（５４０℃）、シリコン前駆物質流量（２７００ｍｇｍＴＥＯＳ）、酸化物前駆物質流量（１３．５ｓｌｍＯ３）及び一定量の供給水蒸気（５Ｌ）でのシリコン酸化物堆積である。これらの堆積の違いは、図９Ａに輪郭が描かれているウェーハ表面は、液体水源を蒸発させて、水蒸気とキャリアガスを混合することによって、水蒸気を発生させる従来の液体気化（直接液体注入）法を用いており、一方、図９Ｂのウェーハ表面は、触媒的水蒸気生成法を用いているということである。
[0069]図９Ａは、シリコン酸化物誘電体堆積に対して、直接液体注入法を用いて、液体水源を蒸発させ、水蒸気を生成した場合に、５１０個の粒子アダーがウェーハ基板上に堆積したことを示す。対照的に、図９Ｂは、該処理が、水蒸気を生成して該処理チャンバに供給する触媒的水蒸気生成法を用いた場合の、該表面に堆積された、ほぼ一桁少ない（５３アダー）粒子アダーを示す。この粒子アダーの数の差は、水蒸気を生成して供給する方法の選択が、該ウェーハ上に堆積される粒子アダーの数に重大な影響を与えることを明確に示している。その結果、水蒸気生成法の選択は、水蒸気を堆積前駆物質として組込むシリコン酸化物堆積システム及び方法の実用化に重大な影響を与える可能性がある。
例示的な半導体構造
[0070]図１０は、本発明による処理の実施形態を利用して形成した酸化物充填トレンチの単純化した断面図を示す。具体的には、該堆積処理中のシリコン含有前駆物質と酸化ガス前駆物質の時変流量比は、周囲のシリコン側壁近くに極めてコンフォーマルな部分８００ａを含むが、トレンチ８０２の全容積を充填し、かつ適当な期間で、上を覆うバルク層８０４を作り出す、それ程コンフォーマルではないボディ部８００ｂも含む酸化物層８００の形成を結果的にもたらす。図１０の酸化物充填トレンチ８０２は、前述した従来の酸化物ＣＶＤ処理を利用して形成された同様の部材に付随するボイドまたは脆弱なシームを含んでいない。
[0071]図１０に示されているもののようなトレンチは、図１１に示されている構造のような浅いトレンチアイソレーション構造に用いることができ、この図は、本発明の実施形態による集積回路２００の単純化した断面を図示する。図１１に示すように、集積回路２００は、酸化物充填トレンチアイソレーション構造２２０によって互いに分離され、かつ絶縁されているＮＭＯＳトランジスタ２０３及びＰＭＯＳトランジスタ２０６を含む。或いは、フィールド酸化膜アイソレーションを、デバイスを分離するのに用いてもよく、または、アイソレーション技術の組合せを用いてもよい。トランジスタ２０３及び２０６の各々は、源領域２１２と、ゲート領域２１５と、ドレイン領域２１８とを備える。
[0072]プリメタル誘電体（ＰＭＤ）層２２１は、メタル層２４０とトランジスタ２０３及び２０６との間の接続部をコンタクト２２４によって形成した状態で、トランジスタ２０３及び２０６をメタル層２４０から分離する。プリメタル誘電体層２２１は、単一の層または多数の層を備えることができる。メタル層２４０は、集積回路２００に含まれている４つのメタル層２４０、２４２、２４４及び２４６のうちの１つである。各メタル層は、インターメタル誘電体層２２７、２２８及び２２９によって、隣接するメタル層から分離されている。隣接するメタル層は、選択された開口でビア２２６によって接続されている。平坦化されたパッシベーション層２３０は、メタル層２４６を覆って堆積されている。
[0073]本発明によるシリコン酸化物層は、集積回路２００に示されている１つ以上の誘電体層を形成するのに用いることができる。例えば、本発明に従って堆積されたシリコン酸化物層は、トレンチアイソレーション構造２２０を作り出すのに用いることができる。また、本発明に従って堆積されたシリコン酸化物層は、ＰＭＤ層２２１、または上を覆う相互接続構造のより高層のインターメタル誘電体層２２７〜２２９を作り出すのにも用いることができる。
[0074]本発明によるシリコン酸化物層は、一部の集積回路に含まれているダマシン層に用いることもできる。ダマシン層においては、ブランケット層が、基板を覆って堆積され、該基板を貫通して選択的にエッチングされ、その後、金属で充填されてエッチバックされ、または、研磨されてメタルコンタクト２２４が形成される。メタル層が堆積された後、第２のブランケットの堆積が実行されて、選択的にエッチングされる。その後、エッチングされた領域は、金属で充填されて、エッチバックされ、または、研磨されてビア２２６が形成される。
[0075]単純化した集積回路２００は、単に説明のためのものであることを理解すべきである。当業者は、マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、メモリデバイス等の他の集積回路の製造のために本方法を実施することができる。
例示的な堆積システム
[0076]図１２Ａ本発明の実施形態による誘電体層を堆積するシステム５００の単純化した図を示す。このシステム５００は、誘電体層の堆積中に、気相水蒸気を処理チャンバ５０４に供給する触媒的水蒸気生成ユニット５０２を含む。ＷＶＧユニット５０２は、水蒸気に触媒的に変換される水素ガス（Ｈ２）及び酸素ガス（Ｏ２）を蓄え、かつ供給するガスパネル５０６を含む。ガスパネル５０６は、ＷＶＧユニット５０２へのキャリアガス（例えば、Ｈ２、Ｈｅ等）を蓄え、かつ送給することもできる。図示した実施形態において、ガスパネル５０６からのガスは、２つの別々のラインによってＷＶＧユニット５０２へ供給される。第１のラインは、水素ガスと酸素ガスの混合物を該ユニットへ供給し、第２のラインは、キャリアガス（例えば、Ｎ２）を該ユニットへ供給する。また、該実施形態は、該第２のライン内で、酸素ガスおよび／または水素ガスを該キャリアガスと混合すること（例えば、Ｎ２とＯ２のガス混合物）を含んでもよい。
[0077]水素及び酸素のガス混合物は、粒子フィルタ５０８を通して、該ガス流中の粒子を除去することができる。その後、該ガス混合物は、水素及び酸素を水蒸気に触媒的に変換する材料を含む触媒リアクタ５１０に導入することができる。図１２Ａに示す実施形態において、リアクタ触媒５１０は、プラチナを触媒材料として含む。触媒リアクタ５１０は、分子の水素及び酸素が触媒的に解離してガス状水蒸気に再結合する温度（例えば、約１００℃〜約４００℃、すなわち、約３５０℃等）まで加熱される。
[0078]触媒リアクタ５１０からの触媒的に生成された水蒸気は、別のガスラインからＷＶＧユニット５０２へ供給されたＮ２等のキャリアガスと結合することができる。代替的な実施形態（図示せず）においては、キャリアガスは、分子の水素及び酸素ガスと予め混合して、単一の混合物として触媒リアクタ５１０に供給することができる。別の代替的実施形態（図示せず）においては、いくつかのキャリアガスを水素及び酸素ガスと共に該触媒リアクタに供給することができると共に、追加的な（および／または別の）キャリアガスを、該リアクタからの触媒的に生成された水蒸気に加えることができる。
[0079]触媒水蒸気及びキャリアガスの温度および/または相対的量は、該混合物中の水蒸気の濃度を測定するセンサ５１２によってモニタすることができる。センサ５１２は、該混合物の１つ以上の他の成分の濃度（例えば、キャリアガス濃度）を測定することもできる。センサ５１２によって測定された水蒸気の濃度データは、該水蒸気および／またはキャリアガスのフローを調節して、ＷＶＧユニット５０２から出る水蒸気を予め設定したレベルに維持するのに用いることができる。
[0080]該温度データは、ユニット５０２から出る水蒸気の温度を調節するのに用いることができる。図１２Ａに示す実施形態において、触媒リアクタ５１０内で形成される水蒸気は、該リアクタの残りの部分とほぼ同じ温度（例えば、約３５０℃）を有することができる。そして、リアクタ５１０から放出された水蒸気は、低温（例えば、約１４０℃）でキャリアガスと結合することができ、このことは、該水蒸気の温度を同じレベルまで低下させることができる。該水蒸気／キャリアガスの混合物は、ＷＶＧユニット５０２を出て処理チャンバ５０４へ行く前に、フィルタ５１４によって粒子を除去するようにフィルタリングすることができる。触媒的に生成された水蒸気と混合されたキャリアガスのストリーム中に酸素および／または水素ガスが含まれている場合には、処理チャンバ５０４に供給される水蒸気混合物は、これらの前駆物質（例えば、水蒸気、窒素ガス（Ｎ２）及び酸素ガス（Ｏ２）混合物）を含んでもよい。
[0081]ＷＶＧユニット５０２によって生成された水蒸気前駆物質は、図１２Ａに示すように、処理チャンバ５０４へ直接供給することができる。追加的な流体ラインは、他の前駆物質をチャンバ５０４へ供給してもよい。例えば、シリコン前駆物質５１６を、別のライン５１８によって該チャンバに供給することができ、また、キャリアガス（例えば、Ｎ２、Ｈｅ）で希釈することができる。図示した実施形態においては、シリコン前駆物質ライン５１８は、処理チャンバ５０４及び１つ以上のガスライン（例えば、シリコン前駆物質ライン５１８）を空にする真空ポンプ５２２にも結合されている迂回ライン５２０にも結合することができる。
[0082]酸素前駆物質５２４（例えば、Ｏ２、Ｏ３、Ｎ２Ｏ等）の供給は、酸素供給ライン５２６を介して処理チャンバ５０４に供給することができる。加えて、ＨＤＰ誘電体堆積の場合のアルゴン等、およびフッ素ドーピング及びチャンバ洗浄処理の場合のフッ素前駆物質（例えば、ＮＦ３、フッ化炭素等）等の他のガスの供給も、該処理チャンバに結合することができる。
[0083]触媒的に生成された水蒸気及び他の前駆物質は、処理チャンバ５０４へ供給され、そこで誘電体膜が基板上に堆積される。本発明の実施形態は、熱ＣＶＤおよび／またはプラズマＣＶＤ法を含む様々な誘電体層堆積処理及びシステムを含む。プラズマ堆積は、高密度プラズマＣＶＤ、プラズマＣＶＤおよび／または該誘電体層を形成するためにＣＶＤと共に用いられる遠隔生成されたプラズマのために備えられた処理及び処理チャンバを含むことができる。
[0084]図１２Ｂは、ＣＶＤに用いることのできる処理チャンバ及び他のシステム構成要素に関する追加的な詳細を伴う本発明の実施形態によるシステム１０の単純化した図を示す。このシステム１０は、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ及び準大気圧ＣＶＤ処理ならびに、リフロー、ドライブ・イン、洗浄、エッチング及びゲッタリング処理等の他の処理を実行するように構成することができる。また、マルチステップ処理を、該チャンバから基板を取り除くことなく、単一の基板またはウェーハに対して実行することもできる。該システムの主な構成要素は、特に、ガス送給システム８９から処理ガス及び他のガスを受け容れる真空チャンバ１５と、真空装置８８と、リモートマイクロ波プラズマシステム５５と、制御システム５３とを含む。本発明を理解するために、これら及び他の構成要素を以下で説明する。
[0085]ＣＶＤ装置１０は、ガス反応領域１６を具備する真空チャンバ１５を収容するエンクロージャアセンブリ１０２を含む。ガス分配プレート２０は、反応ガス及びパージガス等の他のガスを、ガス分配プレート２０の穿孔ホールを介して、（ウェーハ支持ペデスタルとも呼ばれる）垂直方向に移動可能なヒータ２５の上に載っているウェーハ（図示せず）に対して分散するために、ガス反応領域１６の上に設けられている。ヒータ２５は、例えば、ウェーハを載置または取り出すことのできる下方位置と、点線で示すガス分配プレート２０に近接する処理位置との間で、または、エッチングまたは洗浄処理等の他の目的のための他の位置に対して、制御可能に移動することができる。センターボード（図示せず）は、該ウェーハの位置に関する情報を提供するセンサを含む。
[0086]ヒータ２５は、セラミックで囲まれた電気抵抗加熱素子（図示せず）を含む。該セラミックは、該加熱素子を、潜在的に腐食性のチャンバ環境から保護し、該ヒータが約８００℃までの温度に達することを可能にする。例示的な実施形態においては、真空チャンバ１５に対して露出されるヒータ２５の全ての面は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３またはアルミナ）または窒化アルミニウム等のセラミック材料で形成される。
[0087]堆積前駆物質及びキャリアガスは、ガス送給システム８９から供給ライン４３を介して（ガス混合ブロックとも呼ばれる）ガス混合ボックス２７３へ供給され、そこで該前駆物質及びキャリアガスは、好ましくは、一緒に混合されて、ガス分配プレート２０へ送給される。例えば、シラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、テトラメチルシラン、ジエチルシラン、テトラメチルオルソシリケート（ＴＭＯＳ）、テトラエチルオルソシリケート（ＴＥＯＳ）、オクタメチルテトラシロキサン（ＯＭＴＳ）、オクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）、テトラメチルシクロテトラシロキサン（ＴＯＭＣＡＴＳ）、またはこれらの混合物等のシリコン含有前駆物質は、酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）、ＮＯ、ＮＯ２またはこれらの混合物等の酸化物ガス、および水蒸気と共に、供給ライン４３へ供給することができる。
[0088]ガス送給システム８９は、供給ライン４３を介して水蒸気を供給する触媒水蒸気生成ユニット（図示せず）を含むことができる。図１２Ａに示すように、該ＷＶＧユニットは、水素及び酸素ガス用の入口ラインを含むことができ、また、キャリアガス（例えば、Ｎ２、Ｈｅ、これらの混合物等）用の入口ラインも含むことができる。該ＷＶＧユニットの出力は、キャリアガス中で希釈して、供給ライン４３及びガス混合ブロック２７３へ供給することができる、液相成分がほとんどないか、または全くない触媒的に生成された水蒸気（例えば、エアロゾル液滴）である。
[0089]ガス混合ボックス２７３は、好ましくは、処理ガス供給ライン４３及び洗浄／エッチングガス導管４７に結合されたデュアル入力混合ブロックである。バルブ２８０は、ガス導管４７からガス混合ブロック２７３へシールガスまたはプラズマを出し入れするように作動する。ガス導管４７は、一体型リモートマイクロ波プラズマシステム５５からガスを受け容れ、該プラズマシステムは、入力ガスを受け容れる入口５７を有する。堆積処理中に、プレート２０に供給されるガスは、（矢印２１で示すように）ウェーハ表面に向かって吐出され、この場合、該ガスは、典型的には、層流で該ウェーハ表面全域の半径方向に一様に分配することができる。
[0090]パージングガスは、プレート２０からおよび／またはエンクロージャアセンブリ１０２の底部壁を介して入口ポートまたは管（図示せず）から真空チャンバ１５内に送給することができる。該パージングガスは、該入口ポートからヒータ２５を通って上方へ、および環状ポンピング流路４０へ流れる。その後、排気システムが（矢印２２で示すように）該ガスを環状ポンピング流路４０内へ、および排気ライン６０を介して真空装置８８へ排出し、該真空装置は真空ポンプ（図示せず）を含む。排気ガス及び取り込まれた粒子は、スロットルバルブシステム６３によって制御される速度で、環状ポンピング流路４０から排気ライン６０を通って引っ張られる。
[0091]他の実施形態（図示せず）においては、シリコン含有前駆物質及びヒドロキシル基含有前駆物質が、基板に到達する前に時期尚早に反応するのを防ぐために、独立した供給ラインを通ってガス分配プレートへ移動することができる。デュアル流路供給ライン及びシャワーヘッドのデザインの実施例は、２００１年５月７日に出願された“ＭＥＴＨＯＤＳ ＯＦ ＦＯＲＭＩＮＧ ＧＡＰ ＦＩＬＬ ＡＮＤ ＬＡＹＥＲＳ ＦＯＲＭＥＤ ＴＨＥＲＥＢＹ”というタイトルの共同譲渡された米国特許第６，６２４，０９１号明細書に記載されており、この明細書の内容全体は本明細書に組み込まれる。
[0092]リモートマイクロ波プラズマシステム５５は、チャンバ洗浄またはエッチング自然酸化物あるいは処理ェーハからの残留物等の選択された用途のためのプラズマを発生させることができる。入力ライン５７を介して供給された前駆物質から、リモートプラズマシステム５５内で発生されたプラズマ活性種は、分散のために導管４７を介してプレート２０を通って真空チャンバ１５へ送られる。洗浄用途のための前駆物質ガスは、フッ素、塩素及び他の反応要素を含むことができる。また、リモートマイクロ波プラズマシステム５５は、リモートマイクロ波プラズマシステム５５で用いる適切な堆積前駆物質ガスを選択することにより、プラズマＣＶＤ膜を堆積するように適応させることができる。
[0093]システムコントローラ５３は、該堆積システムのアクティビティ及び作動パラメータを制御する。プロセッサ５０は、プロセッサ５０に結合されたメモリ７０に格納されたコンピュータプログラム等のシステム制御ソフトウェアを実行する。好ましくは、メモリ７０は、ハードディスクドライブとすることができるが、当然、メモリ７０は、読出し専用メモリまたはフラッシュメモリ等の他の種類のメモリであってもよい。ハードディスクドライブ（例えば、メモリ７０）に加えて、好適な実施形態におけるＣＶＤ装置１０は、フロッピーディスク及びカードラック（図示せず）を含む。
[0094]プロセッサ５０は、該システム制御ソフトウェアに従って作動し、該ソフトウェアは、タイミング、ガスの混合物、チャンバ圧力、チャンバ温度、マイクロ波出力レベル、サセプタ位置及び具体的な処理の他のパラメータを指示する一連の命令を含む。また、例えば、ディスクドライブまたは他の適切なドライブに挿入されるフロッピーディスクまたは別のコンピュータプログラムプロダクトを含む他のメモリに格納されたプログラム等の他のコンピュータプログラムも、プロセッサ５０を作動させて、ＣＶＤシステム１０を様々な装置に構成するのに用いることができる。
[0095]プロセッサ５０は、シングルボードコンピュータ、アナログ及びディジタル入力／出力ボード、インタフェースボード及びステッピングモータコントローラボードを含有できるカードラック（図示せず）を有する。ＣＶＤシステム１０の様々な部分は、ボード、カードケージ及びコネクタの寸法及びタイプを画成するＶＭＥ（Ｖｅｒｓａ Ｍｏｄｕｌａｒ Ｅｕｒｏｐｅａｎ）規格に準拠している。ＶＭＥ規格は、１６ビットのデータバス及び２４ビットのアドレスバスを有するバス構造も画成している。
[0096]図１２Ｃは、ＣＶＤ装置のチャンバ３０に関連するユーザインタフェースの単純化した図である。ＣＶＤ装置１０は、マルチチャンバシステムの１つのチャンバを含む。ウェーハは、追加的な処理のために、１つのチャンバから別のチャンバへ移送することができる。ある場合においては、該ウェーハは、真空または選択されたガスの下で移送される。ユーザと該プロセッサとの間のインタフェースは、ＣＲＴモニタ７３ａ及びライトペン７３ｂを介してとられる。メインフレームユニット７５は、ＣＶＤ装置１０のための電気的、配管及び他のサポート機能を提供する。該ＣＶＤ装置の事例的実施形態に適合する例示的なメインフレームユニットは、現在、Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ，ＣａｌｉｆｏｒｎｉａのＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣ．から入手可能なＰＲＥＣＩＳＩＯＮ ５０００（商標）、ＣＥＮＴＵＲＡ ５２００（商標）及びＰＲＯＤＵＣＥＲ ＳＥ（商標）システムである。
[0097]好適な実施形態においては、２つのモニタ７３ａが用いられ、一方のモニタは、オペレータ用のためにクリーンルーム壁７１に取付けられており、他方のモニタは、サービス技術者用のために壁７２の背後に設けられている。両モニタ７３ａは、同じ情報を同時に表示するが、一方のライトペン７３ｂのみが使用可能になっている。ライトペン７３ｂは、該ペンの先端の光センサによって、該ＣＲＴディスプレイにより放出される光を検知する。特定のスクリーンまたは機能を選択するために、オペレータは、該ディスプレイスクリーンの指定領域に触れて、ペン７３ｂ上のボタンを押す。触れられた領域は、そのハイライト色を変化させ、または、新たなメニューまたはスクリーンが表示され、該ライトペンとディスプレイスクリーンとの間の通信を確認する。当然、キーボード、マウス、または他のポインティングまたは通信デバイス等の他のデバイスも、ユーザが該プロセッサと通信できるように、ライトペン７３ｂの代わりに、または該ライトペンに加えて用いることができる。
[0098]図１２Ｄは、別の場所（例えば、クリーンルーム）において、前駆物質をＣＶＤ装置１０へ供給することのできるガス供給パネル８０の実施形態の一般的な外観を図示したものである。上述したように、ＣＶＤシステム１０は、ヒータ２５を有するチャンバ１５と、入口管４３及び導管４７からの入力を伴うガス混合ボックス２７３と、入力ライン５７を具備するリモートマイクロ波プラズマシステム５５とを含む。上述したように、ガス混合ボックス２７３は、堆積ガス及び洗浄ガスまたは他のガスを混合して、入口管４３を介して処理チャンバ１５へ注入するためのものである。
[0099]リモートマイクロ波プラズマシステム５５は、導管４７がチャンバ１５と平行に、チャンバ１５の上に配置されたゲートバルブ２８０及びガス混合ボックス２７３に向かって行く状態で、チャンバ１５の下に一体的に配置及び取付けられている。マイクロ波発生器１１０、オゾン発生器１１５及び触媒水蒸気生成ユニット１１７は、該クリーンルーム内の該処理チャンバから離れたところに配置することができる。ガス供給パネル８０からの供給ライン８３及び８５は、前駆物質（例えば、反応ガス）をガス供給ライン４３に供給する。ガス供給パネル８０は、選択された用途のための前駆物質を提供するガスまたは液体源９０からのラインを含む。ガス供給パネル８０は、ガス混合ボックス２７３への流入の前に、選択されたガスを混合する混合システム９３を有する。いくつかの実施形態において、ガス混合システム９３は、テトラメチルオルソシリケート（“ＴＭＯＳ”）、テトラエチルオルソシリケート（“ＴＥＯＳ”）、オクタメチルテトラシロキサン（ＯＭＴＳ）、オクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）、テトラメチルシクロテトラシロキサン（ＴＯＭＣＡＴＳ）等のシリコン含有前駆物質、キャリアガス中で希釈することができる触媒的に生成された水蒸気、過酸化水素、およびトリエチルホウ酸塩（“ＴＥＢ”）、トリエチルフォスフェイト（ “ＴＥＰＯ”）及びジボラン（Ｂ２Ｈ６）等のドーパントを含む反応物質の液体を気化する液体注入システムを含む。該液体からの蒸気は、通常、ヘリウム等のキャリアガスと結合される。該処理ガスのための供給ラインは、(i)ライン８５からライン５７への処理ガスの流量を自動的にまたは手動で遮断するのに用いることができる遮断弁９５と、(ii)これらの供給ラインを通るガスまたは液体の流量を測定する液体流量計（ＬＦＭ）１００または他の種類のコントローラとを含むことができる。
[0100]一例として、ＴＥＯＳをシリコン源として含む混合物は、シリコン酸化物膜を形成する堆積処理において、ガス混合システム９３と共に用いることができる。ＴＥＰＯは、従来のボイラー型またはバブラー型のホットボックスによって気化することができる液体源である。しかし、該ガス混合システムに導入される反応物質液の容積のより良好な制御を実行する場合には、液体注入システムが好適である。該液体は、典型的には、加熱ガス送給ライン８５へ送給されて該ガス混合ブロック及びチャンバへ送給される前に、微細な噴霧またはミストとしてキャリアガスに注入される。酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）、ＮＯまたはＮＯ２等の１つ以上の源は、別のガス送給ライン８３を通って該チャンバへ流れ、該チャンバ近くまたはチャンバ内で、加熱ガス送給ライン８５からの反応物質ガスと結合される。当然、ドーパント、シリコン及び酸素の他の源も用いることができることは明確に理解されよう。
[0101]図１２Ｅは、本発明の実施形態による、酸化物層を堆積するＣＶＤ堆積装置の単純化した概略図である。該装置は、シリコン酸化物膜を堆積するのに用いることができるが、ボロンリンシリケートガラス（“ＢＰＳＧ”）、リンシリケートガラス（“ＰＳＧ”）、ボロンシリケートガラス（“ＢＳＧ”）、“ＡｓＳＧ”（ａｒｓｅｎｔｉｃ−ｓｉｌｉｃｏｎ ｇｌａｓｓ）または同様の膜等の単層または多層ドープシリコンガラス膜にも有益に適用することができる。
[0102]ＣＶＤ堆積装置４００は、酸化ガス源４１６と、ガス混合ボックス２７３を介して真空チャンバ１５と流体的に連通している、触媒的に生成された水蒸気を供給する触媒水蒸気生成ユニット４１７とを備える。酸化ガス源４１６は、他の酸化ガスの中でも特に、酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）、ＮＯ、ＮＯ２およびこれらのガスの混合物を含有することができる。該触媒水蒸気生成ユニットは、水蒸気に触媒的に変換される水素及び酸素ガスの源、ならびにＨ２、Ｏ２および触媒的に生成された水蒸気を希釈し、冷却しおよび／またはユニット４１７との間で運ぶキャリアガス（例えば、Ｎ２、Ｈｅ、これらの混合物等）に結合することができる。
[0103]キャリアガス源４１０、シリコン含有ガス源４１１、第１のドーパントガス（例えば、ＴＥＰＯ）源４１２及び第２のドーパントガス（例えば、ＴＥＢ）源４１３は、選択バルブ４１４、ガス混合システム９３及びガス混合ボックス２７３を介して真空チャンバ１５と流体的に連通している。選択バルブ４１４は、ＴＥＯＳ蒸気等のシリコン含有ガス及びドーパント含有ガスを迂回ライン４０２を介して、チャンバ排気システム８８のフォアライン４０８へ分流するように選択的に作動し、それによって、真空チャンバ１５を完全に迂回する。選択バルブ４１４及び迂回ライン４０２は、シリコン含有ガス流が真空チャンバへ送られて、本発明の実施形態による酸化物ＣＶＤステップを始める前に、該フローを安定させることを可能にする。
[0104]上述したように、本発明のシステム及び方法は、プラズマをベースとするＣＶＤシステムに対して実施することもできる。例えば、本発明は、２００２年８月２７日に出願された“ＰＬＡＳＭＡ ＰＲＯＣＥＳＳＥＳ ＦＯＲ ＤＥＰＯＳＩＴＩＮＧ ＬＯＷ ＤＩＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＮＳＴＡＮＴ ＦＩＬＭＳ”というタイトルの同一出願人による米国特許第６，７３４，１５５号明細書に記載されているのと同様のプラズマシステム、および２００１年５月１１日に出願された“ＨＤＰ−ＣＶＤ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ ＰＲＯＣＥＳＳＥＳ ＦＯＲ ＦＩＬＬＩＮＧ ＨＩＧＨ ＡＳＰＥＣＴ ＲＡＴＩＯ ＧＡＰＳ”というタイトルの同一出願人による米国特許第６，７４０，６０１号明細書に記載されているのと同様のＨＤＰ−ＣＶＤシステムと共に用いることができ、これらの両特許の内容全体が本明細書に組み込まれる。
[0105]上記のことは、本発明の具体的な実施形態の完全な説明であるが、各種変更、変化、代替を用いてもよい。或いは、本発明の実施形態による処理レシピの代替的実施形態は、最初の流量迂回段階を要することなく、処理ガスを該チャンバに直接導入できるように、十分に高い初期濃度で、該処理ガス流のシリコン含有成分を流すことを要求することもできる。
[0106]また、酸化物層の堆積のパラメータを変化させる他の方法を、これまでに説明した処理ガス流成分の濃度の変化と共に利用することができる。変化される他の可能なパラメータの実施例は、限定するものではないが、堆積の温度、堆積の圧力、およびヒ素（Ａｓ）、ホウ素（Ｂ）及びリン（Ｐ）等の処理ガス含有ドーパントの流量を含む。
[0107]数値の範囲が与えられている場合には、文脈がはっきりと他を指示していない限り、当該範囲の上限と下限との間の、下限の単位の十分の一までの各介在値も具体的に開示されていることを理解されたい。提示された範囲における提示された値または介在値と、該提示された範囲における他の提示された値または介在値との間のより小さな範囲は、本発明に包含される。それらのより小さな範囲の上限及び下限は、該範囲に独立して含め、または除外してもよく、また、どちらかのまたはどちらの限界も該より小さな範囲に含まれる、またはどちらの限界も該より小さな範囲に含まれない各範囲も、提示された範囲における具体的に除外された限界を条件として、本発明に包含される。提示された範囲が、それらの限界の一方または両方を含む場合、それらの限界の一方または両方を除外する範囲も本発明に含まれる。
[0108]単数形「１つの」、「及び」および「該」は、本明細書及び添付請求項において用いる場合、その文脈がはっきりと他を指示していない限り、複数の指示対象を含む。従って、例えば、「１つの処理」への言及は、複数のそのような処理を含み、また、「該前駆物質」への言及は、１つ以上の前駆物質および当業者に知られている該前駆物質の等価物への言及を含む。
[0109]また、「備える」、「含む」という言葉は、この明細書及び請求項において用いる場合、提示した特徴、整数値、構成要素またはステップの存在を指定することが意図されているが、１つ以上の他の特徴、整数値、構成要素、ステップまたは群の存在または追加を排除するものではない。
ボイドを含む誘電体材料で充填されたトレンチを示す。 脆弱なシームを含む誘電体材料で充填されたトレンチを示す。 化学機械研磨の後の、図２Ａの従来の酸化物が充填されたトレンチを示す。 本発明の実施形態による、基板上に誘電体層を形成する処理に含めることができるステップを図示するフローチャートである。 本発明の実施形態による、基板上に誘電体層を形成する処理に含めることができるステップを図示するフローチャートである。 本発明の実施形態による、シリコン含有成分の経時的な相対濃度を描いた単純なグラフである。 本発明の実施形態による、シリコン含有成分の経時的な相対濃度を描いた単純なグラフである。 ギャップ充填トレンチの一連の比較電子顕微鏡写真である。 ギャップ充填トレンチの一連の比較電子顕微鏡写真である。 ギャップ充填トレンチの一連の別の比較電子顕微鏡写真である。 ギャップ充填トレンチの一連の別の比較電子顕微鏡写真である。 誘電体膜の堆積中の誘電体膜特性と水蒸気の流量のグラフである。 様々な水希釈レベルにおける、酸化物堆積に付随する、ウェーハ表面に堆積された粒子アダーを示す。 様々な水希釈レベルにおける、酸化物堆積に付随する、ウェーハ表面に堆積された粒子アダーを示す。 様々な水希釈レベルにおける、酸化物堆積に付随する、ウェーハ表面に堆積された粒子アダーを示す。 様々な水希釈レベルにおける、酸化物堆積に付随する、ウェーハ表面に堆積された粒子アダーを示す。 異なる水蒸気生成方法を用いて基板ウェーハの表面に堆積された粒子アダーを示す。 異なる水蒸気生成方法を用いて基板ウェーハの表面に堆積された粒子アダーを示す。 本発明の実施形態による、酸化物を充填したトレンチの単純化した断面図を示す。 本発明による集積回路の一部の単純化した断面である。 本発明の実施形態による、誘電体層を堆積するシステムの単純化した概略図である。 本発明によるＣＶＤ装置の単純化した描写である。 マルチチャンバシステムにおける堆積チャンバに関連するＣＶＤシステム用のユーザインタフェースの単純化した描写である。 堆積チャンバに関連するガスパネル及び供給ラインの単純化した図である。 本発明の実施形態による別のガス流システムの概略図を示す。

Claims (20)

  1. 基板上に形成されたトレンチ内に誘電体材料を形成する化学気相堆積法であって、
    水素ガス及び酸素ガスを水蒸気生成触媒と接触させることにより水蒸気を生成して、前記水蒸気を処理チャンバに提供するステップと、
    シリコン含有前駆物質を、前記基板を収容する処理チャンバ内に流すステップと、
    酸化ガスを前記チャンバ内に流すステップと、
    前記シリコン含有前駆物質、酸化ガス及び水蒸気の間の反応を起こし、前記トレンチ内に前記誘電体材料を形成させるステップと、
    時間の経過と共に、前記チャンバ内に流される前記シリコン含有前駆物質と酸化ガスの比を増加させて、前記誘電体材料の堆積速度を変更するステップと、
    を備える化学気相堆積法。
  2. 前記水蒸気生成触媒がプラチナを備える、請求項１に記載の化学気相堆積法。
  3. 前記方法が、前記水蒸気を前記処理チャンバへ供給する前に、前記水蒸気をキャリアガスで希釈するステップを備える、請求項１に記載の化学気相堆積法。
  4. 前記水蒸気が、前記処理チャンバへ供給される前に、キャリアガス中で、約２５０トール分圧以下の濃度に希釈される、請求項３に記載の化学気相堆積法。
  5. 前記水蒸気が、キャリアガス内で、約５０００〜１５０００ｓｃｃｍの流量で前記処理チャンバに提供される、請求項３に記載の化学気相堆積法。
  6. 前記キャリアガスが不活性ガスを備える、請求項３に記載の化学気相堆積法。
  7. 前記キャリアガスが窒素ガスを備える、請求項６に記載の化学気相堆積法。
  8. 前記方法が、前記水素ガス及び酸素ガスの温度を、約５０℃〜約５００℃の範囲に調節するステップを備える、請求項１に記載の化学気相堆積法。
  9. 前記方法が、前記水蒸気の温度を、約１００℃〜約２００℃の範囲に調節するステップを備える、請求項１に記載の化学気相堆積法。
  10. 前記方法が、時間の経過と共に、前記チャンバ内に流される前記シリコン含有前駆物質と水蒸気の比を増加させるステップを備える、請求項１に記載の化学気相堆積法。
  11. 前記方法がさらに、過酸化水素を前記処理チャンバに提供するステップを備える、請求項１に記載の化学気相堆積法。
  12. 前記シリコン含有前駆物質が、シラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、テトラメチルシラン、ジエチルシラン、テトラメチルオルソシリケート（ＴＭＯＳ）、テトラエチルオルソシリケート（ＴＥＯＳ）、オクタメチルテトラシロキサン（ＯＭＴＳ）、オクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）、テトラメチルシクロテトラシロキサン（ＴＯＭＣＡＴＳ）またはこれらの混合物を備える、請求項１に記載の化学気相堆積法。
  13. 前記酸化ガスが、Ｏ２、Ｏ３、ＮＯ、ＮＯ２またはこれらの混合物を備える、請求項１に記載の化学気相堆積法。
  14. 前記方法が、ドーパント前駆物質を前記チャンバに供給するステップを備える、請求項１に記載の化学気相堆積法。
  15. 基板上に誘電体層を形成する化学気相堆積法であって、
    水素ガス及び酸素ガスを水蒸気生成触媒に接触させることによって水蒸気を生成し、前記水蒸気を、前記基板を収容するチャンバに提供するステップと、
    シリコン含有前駆物質、酸化処理ガス及び前記水蒸気を前記チャンバに提供するステップであって、前記シリコン含有前駆物質、酸化処理ガス及び水蒸気が、前記基板上に第１の誘電体層を形成するように反応するステップと、
    時間の経過と共に、前記チャンバ内に流される前記シリコン含有前駆物質と酸化処理ガスの比を変えて、前記第１の誘電体層の堆積速度を変更するステップと、
    前記チャンバ内への前記水蒸気の流入を中断して、前記第１の誘電体層上に第２の誘電体層を形成するステップであって、前記第２の誘電体層が前記水蒸気を有することなく形成されるステップと、
    を備える化学気相堆積法。
  16. 前記シリコン含有前駆物質と酸化処理ガスの比を変えるステップが、前記酸化処理ガスの流量に対して、前記シリコン含有前駆物質の流量を増加させる工程を備える、請求項２０に記載の化学気相堆積法。
  17. 処理チャンバ内で基板を支持するように構成された基板支持体と、
    シリコン含有前駆物質、酸化処理ガス及び水蒸気を入れて、これらの前駆物質、処理ガス及び水蒸気を前記処理チャンバに送給するように構成されたガス送給システムと、
    前記水蒸気を前記ガス送給システムに提供する水蒸気生成器であって、前記生成器が、水素ガスと酸素ガスの混合物から前記水蒸気を発生させる触媒を備える水蒸気生成器と、
    前記ガス送給システム及び基板支持体を制御するように構成されたコントローラであって、前記コントローラが、前記シリコン含有前駆物質、水蒸気及び酸化処理ガスを前記処理チャンバ内に導入して、前記基板上に誘電体層を形成し、および前記誘電体層の堆積中の、前記ガス送給システムに対する前記基板支持体の位置を変更するコントローラと、
    を備える基板処理装置。
  18. 前記コントローラが、前記シリコン含有前駆物質ガスが前記チャンバ内に連続的に流入される際に、前記基板上の誘電体層の堆積中に、時間の経過と共に、前記シリコン含有前駆物質の前記酸化処理ガスに対する濃度を変える、請求項２３に記載の基板処理装置。
  19. 前記コントローラが、前記誘電体層のための堆積速度を増加させるために、前記誘電体層の堆積中に、前記基板支持体を前記ガス送給システムの近くまで移動させる、請求項２３に記載の基板処理装置。
  20. 前記触媒がプラチナを備える、請求項２３に記載の基板処理装置。
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