JP2010118489A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板上に形成されたゲート絶縁膜の側壁にプラズマによって活性化させた反応ガスを供給する工程を有する半導体装置の製造方法であって、ゲート絶縁膜上にはTi元素を含む金属材料からなるゲート電極膜が形成されており、前記反応ガス中に含まれるO2ガスの流量を、前記反応ガス中に含まれるH2ガスの流量の1/19以下とする。
【選択図】図1
Description
(1)基板処理装置の構成
以下に、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の構成について説明する。図1は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の断面構成図である。MMT装置とは、電界と磁界とにより高密度プラズマを発生できる変形マグネトロン型プラズマ源(Modified Magnetron Typed Plasma Source)を用い、例えば基板としてのウエハ200を、プラズマを用いて処理する装置である。
図1に示すとおり、処理炉202が備える処理容器203は、第1の容器であるドーム型の上側容器210と、第2の容器である碗型の下側容器211と、を備えている。上側容器210が下側容器211の上に被せられることにより、上側容器210及び下側容器211内に処理室201が構成される。上側容器210は、例えば酸化アルミニウム又は石英等の非金属材料により構成され、下側容器211は、例えばアルミニウムにより構成されている。
ートバルブ244を開けることにより、搬送手段(図中省略)を用いて処理室201内外にウエハ200を搬送することができるよう構成されている。ゲートバルブ244を閉めることにより、処理室201を気密に封止することができるよう構成されている。
処理室201の上部には、処理室201内へ反応ガスや不活性ガスを供給するシャワーヘッド236が設けられている。シャワーヘッド236は、キャップ状の蓋体233、ガス導入口234、バッファ室237、開口238、遮蔽プレート240、ガス吹出口239を備えている。バッファ室237は、ガス導入口234より導入される反応ガスや不活性ガスを分散して処理室201内へ供給する分散空間として機能する。
下側容器211の側壁下方にはガス排気口235が設けられている。ガス排気口235には、ガス排気管231が接続されている。ガス排気管231には、圧力調整器であるAPC242、開閉弁であるバルブ243b、排気装置である真空ポンプ246が、上流から順に接続されている。主に、ガス排気管231、APC242、バルブ243b、真空ポンプ246により、処理室201内のガスを排気するガス排気ラインが構成されている。真空ポンプ246を作動させ、バルブ243bを開けることにより、処理室201内の排気することが可能なように構成されている。また、APC242の開度を調整することにより、処理室201内の圧力値を調整自在に構成されている。
処理容器203(上側容器210)の外周には、処理室201内のプラズマ生成領域224を囲うように、第1の電極としての筒状電極215が設けられている。筒状電極215は、筒状、例えば円筒状に形成されている。筒状電極215には、インピーダンスの整合を行うための整合器272を介して、高周波電力を発生する高周波電源273が接続されている。
16bの磁極の向きは、互いに逆向きになるよう配置されている。すなわち、上部磁石216a及び下部磁石216bの内周部の磁極同士は異極となっている。これにより、筒状電極215の内側表面に沿って、円筒軸方向の磁力線が形成される。
制御手段としてのコントローラ121は、信号線Aを通じてAPC242、バルブ243b、及び真空ポンプ246を、信号線Bを通じてサセプタ昇降手段268を、信号線Cを通じてゲートバルブ244を、信号線Dを通じて整合器272、及び高周波電源273を、信号線Eを通じてマスフローコントローラ251a〜252c、バルブ252a〜252cを、さらに図示しない信号線を通じてサセプタに埋め込まれたヒータやインピーダンス可変手段274を、それぞれ制御するように構成されている。
続いて、上記の基板処理装置により実施される本発明の一実施形態にかかる半導体装置の製造方法について説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作は、コントローラ121により制御される。
まず、ウエハ200の搬送位置までサセプタ217を下降させて、サセプタ217の貫通孔217aにウエハ突上げピン266を貫通させる。その結果、突き上げピン266が、サセプタ217表面よりも所定の高さ分だけ突出した状態となる。
続いて、サセプタの内部に埋め込まれたヒータ(図示せず)に電力を供給し、ウエハ200の温度が所定温度(本実施形態では350℃以下)になるように加熱する。
続いて、バルブ252cを閉め、バルブ252a,252bを開け、O2ガスとH2ガスとの混合ガスである反応ガスを、バッファ室237を介して処理室201内に導入(供給)する。このとき、反応ガス中に含まれるO2ガスの流量を例えば50sccmとし、反応ガス中に含まれるH2ガスの流量を例えば950sccmとし、反応ガス中に含まれるO2ガスの流量を反応ガス中に含まれるH2ガスの流量の例えば1/19以下とするように、マスフローコントローラ251a,251bの開度をそれぞれ調整する。また、反応ガス供給後の処理室201内の圧力が、例えば15Pa以上250Pa以下となるように、APC242の開度を調整する。
反応ガスの導入を開始した後、筒状電極215に対して、高周波電源273から整合器272を介して高周波電力を印加することにより、処理室201内(ウエハ200の上方のプラズマ生成領域224内)にマグネトロン放電プラズマを生成させる。なお、印加する電力は、例えば800W以下の出力値とする。このときのインピーダンス可変手段274は、予め所望のインピーダンス値に制御しておく。
a,251bの開度をそれぞれ調整している。そのため、ゲート電極膜12aの酸化は抑制される(酸化されたとしても還元される)こととなる。
処理室201内におけるプラズマ生成を停止したら、バルブ252a,252bを閉めて処理室201内への反応ガスの供給を停止し、処理室201内を排気する。この際、バルブ252cを開けて処理室201内へN2ガスを供給し、処理室201内に残留している反応ガスや反応生成物の排出を促す。その後、APC242の開度を調整し、処理室201内の圧力を、処理室201に隣接するバキュームロックチャンバ(ウエハ200の搬出先。図示せず)と同じ圧力(例えば100Pa)に調整する。
処理室201内の圧力が大気圧に復帰したら、サセプタ217をウエハ200の搬送位置まで下降させ、ウエハ突上げピン266上にウエハ200を支持させる。そして、ゲートバルブ244を開き、図中省略の搬送手段を用いてウエハ200を処理室201外へ搬出し、本実施形態にかかる半導体装置の製造を終了する。その後、図2(f)に示すように、ゲート絶縁膜11aやゲート電極膜12aが形成されていないウエハ200表面近傍に、ソース領域14s、ドメイン領域14dを形成する工程や、レジストパターン13を剥離して除去する工程が実施される。
本実施形態によれば、以下に示す1つまたは複数の効果を奏する。
ことにより、ゲート絶縁膜11aの側壁11bの熱酸化を十分に進行させつつ、「反射率比」を1.8以上1.9以下とし、ゲート電極膜12aの酸化を十分に抑制できることが分かる。一方、反応ガス中におけるO2ガスと反応ガス中におけるH2ガスとの流量比が1/19を超える(例えば1/9とする)と、「反射率比」は例えば2.5に増大し、ゲート電極膜12aの酸化が進行してしまうことが分かる。
上述の実施形態では、ウエハの昇温工程において、ウエハ200の温度が例えば350℃以下となるように加熱していた。また、上述の実施形態では、反応ガス中に含まれるO2ガスの流量を例えば50sccmとし、反応ガス中に含まれるH2ガスの流量を例えば950sccmとし、反応ガス中に含まれるO2ガスの流量を反応ガス中に含まれるH2ガスの流量の例えば1/19以下としていた。
2ガスの流量とH2ガスの流量との比率を上述のように設定しているため、ウエハ200上に形成された膜の膜質(膜特性)を改善しつつ、ゲート電極膜12aの抵抗値の上昇を半導体装置のデバイス特性に影響ない程度に抑制することができる。つまり、ウエハ200の処理温度を上昇させて膜質(膜特性)を改善させた場合であっても、反応ガス中に含まれるO2ガスに対するH2ガスの流量比率を高めることにより、ゲート電極膜12aの酸化を抑制し、ゲート電極膜12aの抵抗値の上昇を抑制することが可能となる。
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
基板上に形成されたゲート絶縁膜の側壁にプラズマによって活性化させた反応ガスを供給する工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記ゲート絶縁膜上にはTi元素を含む金属材料からなるゲート電極膜が形成されており、
前記反応ガス中に含まれるO2ガスの流量を、前記反応ガス中に含まれるH2ガスの流量の1/19以下とする半導体装置の製造方法が提供される。
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
基板を収容する処理室と、
前記処理室内に反応ガスを供給するガス供給ラインと、
前記処理室内のガスを排気するガス排気ラインと、
前記処理室内にプラズマを発生させるプラズマ発生機構と、
前記処理室内に収容された前記基板を加熱する加熱機構と、
前記ガス供給ライン、前記排気ライン、前記プラズマ発生機構、及び前記加熱機構をそれぞれ制御する制御部と、を備えた基板処理装置であって、
前記制御部は、
前記処理室内に供給される反応ガス中に含まれるO2ガスの流量が、前記反応ガス中に含まれるH2ガスの流量の1/19以下となるように前記ガス供給ラインを制御する
ことを特徴とする基板処理装置。
前記制御部は、
前記処理室内に供給される反応ガス中に含まれるO2ガスの流量が、前記反応ガス中に含まれるH2ガスの流量の1/39以上1/19以下となるように前記ガス供給ラインを制御する基板処理装置が提供される。
前記制御部は、
前記処理室内に供給される反応ガス中に含まれるO2ガスの流量が、前記反応ガス中に含まれるH2ガスの流量の1/999以上1/19以下となるように前記ガス供給ラインを制御する基板処理装置が提供される。
前記制御部は、
前記処理室内に収容された基板の温度が550℃以上700℃以下となるように前記加熱機構を制御する基板処理装置が提供される。
11b 側壁
12a ゲート電極膜
12c 側壁
200 ウエハ(基板)
Claims (1)
- 基板上に形成されたゲート絶縁膜の側壁にプラズマによって活性化させた反応ガスを供給する工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記ゲート絶縁膜上にはTi元素を含む金属材料からなるゲート電極膜が形成されており、
前記反応ガス中に含まれるO2ガスの流量を、前記反応ガス中に含まれるH2ガスの流量の1/19以下とする
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
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JP2008290563A JP2010118489A (ja) | 2008-11-13 | 2008-11-13 | 半導体装置の製造方法 |
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JP2008290563A JP2010118489A (ja) | 2008-11-13 | 2008-11-13 | 半導体装置の製造方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012054475A (ja) * | 2010-09-02 | 2012-03-15 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 基板処理装置及び半導体装置の製造方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08102534A (ja) * | 1994-09-30 | 1996-04-16 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
WO2006016642A1 (ja) * | 2004-08-13 | 2006-02-16 | Tokyo Electron Limited | 半導体装置の製造方法およびプラズマ酸化処理方法 |
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