JP2011023576A - Method of manufacturing semiconductor device, and device for treating substrate - Google Patents
Method of manufacturing semiconductor device, and device for treating substrate Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011023576A JP2011023576A JP2009167742A JP2009167742A JP2011023576A JP 2011023576 A JP2011023576 A JP 2011023576A JP 2009167742 A JP2009167742 A JP 2009167742A JP 2009167742 A JP2009167742 A JP 2009167742A JP 2011023576 A JP2011023576 A JP 2011023576A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- silicon
- boron
- processing chamber
- film
- 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
Images
Abstract
Description
本発明は、半導体装置の製造方法及び基板処理装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method and a substrate processing apparatus.
従来、DRAM(Dynamic Random Access Memory)等の半導体装置の製造工程の一工程として、ALD(Atomic Layer Deposition)法を用いて基板上にシリコン酸化膜を形成する基板処理工程が行われる場合がある。ALD法を用いた基板処理工程では、基板を収容した処理室内にシリコン含有ガスを供給するシリコン含有ガス供給工程と、処理室内に酸素含有ガス及び水素含有ガスを供給する酸化還元ガス供給工程と、を1サイクルとしてこのサイクルを1回以上行うことで、所望の膜厚のシリコン酸化膜を基板上に形成する。ALD法を用いることにより、シリコン酸化膜のステップカバレッジ特性や、膜質及び膜厚の面内均一性を向上させることができる(例えば特許文献1参照)。 Conventionally, a substrate processing step of forming a silicon oxide film on a substrate using an ALD (Atomic Layer Deposition) method is sometimes performed as a step of manufacturing a semiconductor device such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory). In the substrate processing step using the ALD method, a silicon-containing gas supply step for supplying a silicon-containing gas into a processing chamber containing a substrate, an oxidation-reduction gas supply step for supplying an oxygen-containing gas and a hydrogen-containing gas into the processing chamber, By performing this cycle once or more as a cycle, a silicon oxide film having a desired film thickness is formed on the substrate. By using the ALD method, the step coverage characteristics of the silicon oxide film and the in-plane uniformity of the film quality and film thickness can be improved (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、従来のALD法を用いた基板処理工程では、成膜時の基板の温度(成膜温度。処理温度とも呼ぶ)を例えば1000℃にまで高めなければならない場合があった。係る場合、例えば基板上のソース或いはドレイン領域に注入されている不純物が拡散してしまう等により、半導体装置の性能が低下したり、生産歩留りが悪化したりしてしまう場合があった。また、従来のALD法を用いた基板処理工程では、成膜温度を低温化させると成膜速度が低下してしまい、基板処理の生産性が低下してしまう場合があった。 However, in the substrate processing step using the conventional ALD method, the temperature of the substrate at the time of film formation (film formation temperature, also referred to as processing temperature) may have to be increased to, for example, 1000 ° C. In such a case, for example, impurities implanted into the source or drain region on the substrate may be diffused, so that the performance of the semiconductor device may be deteriorated or the production yield may be deteriorated. Further, in the conventional substrate processing process using the ALD method, when the film forming temperature is lowered, the film forming speed is decreased, and the productivity of the substrate processing may be decreased.
上記の課題を解決するために、本発明は、成膜温度を低下させ、成膜速度を増大させることが可能な半導体装置の製造方法及び基板処理装置を提供することを目的とする。 In order to solve the above-described problems, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device and a substrate processing apparatus capable of reducing a film formation temperature and increasing a film formation rate.
本発明の一態様によれば、基板を収容した処理室内にシリコン含有ガスとボロン含有ガスとを供給して前記基板上にシリコン含有及びボロン含有膜を形成するシリコン含有及びボロン含有膜形成工程と、大気圧未満の圧力に設定した前記処理室内に酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給して前記基板上に形成した前記シリコン含有及びボロン含有膜をボロン含有及びシリコン含有酸化膜に改質するシリコン含有及びボロン含有膜改質工程と、を有し、前記シリコン含有及びボロン含有膜形成工程と、前記シリコン含有及びボロン含有膜改質工程と、を1サイクルとして前記サイクルを1回以上行う半導体装置の製造方法が提供される。 According to one aspect of the present invention, a silicon-containing and boron-containing film forming step of forming a silicon-containing and boron-containing film on the substrate by supplying a silicon-containing gas and a boron-containing gas into a processing chamber containing the substrate; The silicon-containing and boron-containing films formed on the substrate are reformed into boron-containing and silicon-containing oxide films by supplying an oxygen-containing gas and a hydrogen-containing gas into the processing chamber set to a pressure lower than atmospheric pressure. A silicon-containing and boron-containing film modifying step, wherein the silicon-containing and boron-containing film forming step and the silicon-containing and boron-containing film modifying step are performed as one cycle, and the semiconductor is performed one or more times. A method of manufacturing a device is provided.
本発明の他の態様によれば、基板を収容した処理室内にシリコン含有ガスを供給して前記基板上にシリコン含有膜を形成するシリコン含有膜形成工程と、大気圧未満の圧力に設定した前記処理室内にボロン含有ガスと酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給して前記基板上の前記シリコン含有膜をボロン含有及びシリコン含有酸化膜に改質するシリコン含有膜改質工程と、を有し、前記シリコン含有膜形成工程と、前記シリコン含有膜改質工程と、を1サイクルとして前記サイクルを1回以上行う半導体装置の製造方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, a silicon-containing film forming step of forming a silicon-containing film on the substrate by supplying a silicon-containing gas into a processing chamber containing the substrate, and the pressure set to a pressure less than atmospheric pressure. A silicon-containing film modifying step of supplying a boron-containing gas, an oxygen-containing gas, and a hydrogen-containing gas into the processing chamber to reform the silicon-containing film on the substrate into a boron-containing and silicon-containing oxide film. A method of manufacturing a semiconductor device is provided in which the silicon-containing film forming step and the silicon-containing film modifying step are set as one cycle, and the cycle is performed once or more.
本発明のさらに他の態様によれば、基板を収容した処理室と、前記処理室内にシリコン含有ガスを供給するシリコン含有ガス供給系と、前記処理室内にボロン含有ガスを供給するボロン含有ガス供給系と、前記処理室内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給系と、前記処理室内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給系と、前記処理室内の圧力を調整する圧力調整部と、前記シリコン含有ガス供給系、前記ボロン含有ガス供給系、前記酸素含有ガス供給系、前記水素含有ガス供給系及び前記圧力調整部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記処理室内に前記シリコン含有ガス供給系からの前記シリコン含有ガスと前記ボロン含有ガス供給系からの前記ボロン含有ガスとを供給して前記基板上にシリコン含有及びボロン含有膜を形成した後、前記圧力調整部により大気圧未満に設定した前記処理室内に前記酸素含有ガス供給系からの前記酸素含有ガスと前記水素含有ガス供給系からの前記水素含有ガスとを供給して前記基板上の前記シリコン含有及びボロン含有膜をボロン含有及びシリコン含有酸化膜に改質し、これを1サイクルとして前記サイクルを1回以上行うか、前記処理室内に前記シリコン含有ガス供給系からの前記シリコン含有ガスを供給して前記基板上にシリコン含有膜を形成した後、前記圧力調整部により大気圧未満に設定した前記処理室内に前記ボロン含有ガス供給系からのボロン含有ガスと、前記酸素含有ガス供給系からの前記酸素含有ガスと前記水素含有ガス供給系からの前記水素含有ガスとを供給して前記基板上の前記シリコン含有膜をボロン含有及びシリコン含有酸化膜に改質し、これを1サイクルとして前記サイクルを1回以上行う基板処理装置が提供される。 According to still another aspect of the present invention, a processing chamber containing a substrate, a silicon-containing gas supply system that supplies a silicon-containing gas into the processing chamber, and a boron-containing gas supply that supplies a boron-containing gas into the processing chamber. A system, an oxygen-containing gas supply system that supplies an oxygen-containing gas into the processing chamber, a hydrogen-containing gas supply system that supplies a hydrogen-containing gas into the processing chamber, and a pressure adjustment unit that adjusts the pressure in the processing chamber; A control unit that controls the silicon-containing gas supply system, the boron-containing gas supply system, the oxygen-containing gas supply system, the hydrogen-containing gas supply system, and the pressure adjustment unit, and the control unit includes the processing chamber. Supplying the silicon-containing gas from the silicon-containing gas supply system and the boron-containing gas from the boron-containing gas supply system to the silicon-containing and boron-containing substrates on the substrate. After forming the film, the oxygen-containing gas from the oxygen-containing gas supply system and the hydrogen-containing gas from the hydrogen-containing gas supply system are supplied into the processing chamber set to less than atmospheric pressure by the pressure adjusting unit. The silicon-containing and boron-containing film on the substrate is modified to a boron-containing and silicon-containing oxide film, and this is performed as one cycle or more, or the cycle is performed once or more from the silicon-containing gas supply system into the processing chamber. After forming the silicon-containing film on the substrate by supplying the silicon-containing gas, the boron-containing gas from the boron-containing gas supply system in the processing chamber set to less than atmospheric pressure by the pressure adjustment unit, and Supplying the oxygen-containing gas from the oxygen-containing gas supply system and the hydrogen-containing gas from the hydrogen-containing gas supply system to form the silicon-containing film on the substrate; Modified Ron-containing and silicon-containing oxide film, the cycle substrate processing apparatus for performing one or more times is provided so as one cycle.
本発明に係る半導体装置の製造方法及び基板処理装置によれば、成膜温度を低下させ、成膜速度を増大させることが可能となる。 According to the method for manufacturing a semiconductor device and the substrate processing apparatus according to the present invention, the film formation temperature can be lowered and the film formation rate can be increased.
<本発明の第1の実施形態>
以下に本発明の第1の実施形態について説明する。
<First Embodiment of the Present Invention>
The first embodiment of the present invention will be described below.
(1)基板処理装置の構成
図1は本発明の一実施形態にて好適に用いられる基板処理装置の処理炉202の縦断面図であり、図2は図1の処理炉202のA−A線断面図である。
(1) Configuration of Substrate Processing Apparatus FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a
図1及び図2に示すように、処理炉202は、基板としてのウエハ200を収容した処理室201と、処理室201内にシリコン含有ガス、ボロン含有ガス、酸素含有ガス、水素含有ガス等の処理ガスを供給するガス供給系と、処理室201内の圧力を調整する圧力調整部と、少なくともガス供給系及び圧力調整部を制御する制御部としてのコントローラ240と、を主に有して構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
(処理室)
処理室201は、反応管としてのプロセスチューブ203内に設けられている。プロセスチューブ203は、例えば石英(SiO2)又は炭化シリコン(SiC)等の耐熱性材料により構成されている。プロセスチューブ203は、下端が開口した円筒形状に形成されている。プロセスチューブ203の筒中空部には、処理室201が形成されている。この処理室201は、後述するボート217によってウエハ200を水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で収容可能に構成されている。
(Processing room)
The
プロセスチューブ203の下方には、このプロセスチューブ203と同心円状にマニホールド209が配設されている。マニホールド209は、例えばステンレス等により構成されている。マニホールド209は、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド209は、プロセスチューブ203に係合し、それらを支持するように設けられている。なお、マニホールド209とプロセスチューブ203との間には、シール部材としてのOリング220aが設けられている。
マニホールド209がヒータベース(図示せず)に支持されることにより、プロセスチューブ203は垂直に据え付けられた状態となっている。そして、プロセスチューブ203とマニホールド209とにより反応容器が形成されている。
A
Since the
マニホールド209の下方には、このマニホールド209の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ219が設けられている。シールキャップ219は、マニホールド209の下端に垂直方向下側から当接されるようになっている。シールキャップ219は、例えばステンレス等の金属により構成されている。シールキャップ219は、円盤状に形成されている。シールキャップ219の上面には、マニホールド209の下端と当接するシール部材としてのOリング220bが設けられている。なお、シールキャップ219は、ボートエレベータ115により後述するボート217を処理室201内に搬入する際に、マニホールド209、Oリング220bを介してプロセスチューブ203の下端を気密に閉塞するように構成されている。
Below the
シールキャップ219の下側中心付近には、ボート217を回転させる回転機構254が設置されている。回転機構254の回転軸254aは、シールキャップ219を貫通してボート217に接続されている。回転機構254は、後述するコントローラ240に電気的に接続されている。
A
ボート217は、基板保持具として複数枚のウエハ200を保持して処理室201内に収納可能となっている。ボート217は、例えば石英や炭化珪素(SiC)等の耐熱性材
料により構成されている。ボート217は、複数枚のウエハ200を水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列させて保持するようになっている。ボート217は、回転機構254により回転されることで複数枚のウエハ200を保持しつつ回転させることが可能になっている。
The
なお、ボート217の下部には、断熱部材218が設けられている。断熱部材218は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料により構成されている。断熱部材218は、ヒータ206からの熱がシールキャップ219側に伝達し難くしている。なお、断熱部材218は、石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる複数枚の断熱板と、これら断熱板を水平姿勢で多段に支持する断熱板ホルダとにより構成してもよい。
A
シールキャップ219の下側周縁は、昇降機構であるボートエレベータ115のアームに連結されている。ボートエレベータ115は、プロセスチューブ203の外部に垂直に設置されている。ボートエレベータ115は、シールキャップ219を垂直方向に昇降させるように構成されている。すなわち、ボートエレベータ115は、処理室201内に対してボート217を搬入搬出可能となっている。ボートエレベータ115は、後述するコントローラ240に電気的に接続されている。
The lower peripheral edge of the
プロセスチューブ203外部には、処理室201を全体にわたって均一に加熱する加熱手段としてのヒータ206が、プロセスチューブ203の周囲を包囲するように同心円に設備されている。ヒータ206は、円筒形状に形成されている。ヒータ206は、保持板としてのヒータベース(図示せず)に支持されることにより垂直に据え付けられた状態になっている。
Outside the
プロセスチューブ203内には、温度検出器としての温度センサ263(図2参照)が設置されている。ヒータ206の温度は、温度センサ263の温度情報に基づき制御されるようになっている。ヒータ206及び温度センサ263は、後述するコントローラ240に電気的に接続されている。
In the
(排気系)
マニホールド209の下側側壁には、ガス排気管231が接続されている。ガス排気管231には、上流側から順に、圧力センサ245、圧力調整部としてAPC(Auto Pressure Controller)バルブにより構成された圧力制御装置242、真空ポンプとして構成された排気装置246が設けられている。排気装置246により処理室201内を排気しつつ、圧力センサ245により検出した圧力情報により圧力制御装置242の弁開度を調整することにより、処理室201内を所定の圧力に調整可能なように構成されている。圧力センサ245、圧力制御装置242、及び排気装置246は、後述するコントローラ240に電気的に接続されている。
(Exhaust system)
A
(ガス供給系)
マニホールド209には、側壁を貫通するようにガス導入部としてのノズル233A〜233Dが接続されている。ノズル233A〜233Dは、処理室201を構成しているプロセスチューブ203の内壁とウエハ200との間における円弧状の空間に、プロセスチューブ203の内壁の下部より上部に沿って、また、ウエハ200の積載方向に沿って設けられている。ノズル233A〜233Dは、側面にガスを供給するガス供給孔234a〜234dが形成されている多孔式ノズルとして構成されている。ガス供給孔234a〜234cは、例えば下部から上部にわたってそれぞれ同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。
(Gas supply system)
Nozzles 233 </ b> A to 233 </ b> D as gas introduction portions are connected to the manifold 209 so as to penetrate the side walls. The nozzles 233 </ b> A to 233 </ b> D are arranged in an arc-shaped space between the inner wall of the
ノズル233Aの上流端には、Si2H6(ジシラン)ガス供給管301の下流端が接
続されている。Si2H6ガス供給管301には、上流方向から順に、Si2H6ガス供給源(図示せず)、上流側開閉弁であるバルブ301b、流量制御器(流量制御手段)であるマスフローコントローラ301c、及び下流側開閉弁であるバルブ301dが設けられている。Si2H6ガス供給源から供給されるシリコン含有ガスとしてのSi2H6ガスは、バルブ301bの開動作によりマスフローコントローラ301cを流通し、このマスフローコントローラ301cにより所定の流量に調整され、バルブ301dの開動作によりSi2H6ガス供給管301内を流通し、ノズル233Aに導入されてガス供給孔234aから処理室201内に供給されるようになっている。
The downstream end of the Si 2 H 6 (disilane)
ノズル233Bの上流端には、B2H6(ジボラン)ガス供給管302の下流端が接続されている。B2H6ガス供給管302には、上流方向から順に、B2H6ガス供給源(図示せず)、上流側開閉弁であるバルブ302b、流量制御器(流量制御手段)であるマスフローコントローラ302c、及び下流側開閉弁であるバルブ302dが設けられている。B2H6ガス供給源から供給されるボロン含有ガスとしてのB2H6ガスは、バルブ302bの開動作によりマスフローコントローラ302cを流通し、このマスフローコントローラ302cにより所定の流量に調整され、バルブ302dの開動作によりB2H6ガス供給管302内を流通し、ノズル233Bに導入されてガス供給孔234bから処理室201内に供給されるようになっている。
The downstream end of the B 2 H 6 (diborane)
ノズル233Cの上流端には、O2(酸素)ガス供給管303の下流端が接続されている。O2ガス供給管303には、上流方向から順に、O2ガス供給源(図示せず)、上流側開閉弁であるバルブ303b、流量制御器(流量制御手段)であるマスフローコントローラ303c、及び下流側開閉弁であるバルブ303dが設けられている。O2ガス供給源から供給される酸素含有ガスとしてのO2ガスは、バルブ303bの開動作によりマスフローコントローラ303cを流通し、このマスフローコントローラ303cにより所定の流量に調整され、バルブ303dの開動作によりO2ガス供給管303内を流通し、ノズル233Cに導入されてガス供給孔234cから処理室201内に供給されるようになっている。
The downstream end of the O 2 (oxygen)
ノズル233Dの上流端には、H2(水素)ガス供給管304の下流端が接続されている。H2ガス供給管304には、上流方向から順に、H2ガス供給源(図示せず)、上流側開閉弁であるバルブ304b、流量制御器(流量制御手段)であるマスフローコントローラ304c、及び下流側開閉弁であるバルブ304dが設けられている。H2ガス供給源から供給される水素含有ガスとしてのH2ガスは、バルブ304bの開動作によりマスフローコントローラ304cを流通し、このマスフローコントローラ304cにより所定の流量に調整され、バルブ304dの開動作によりH2ガス供給管304内を流通し、ノズル233Dに導入されてガス供給孔234dから処理室201内に供給されるようになっている。
The downstream end of the H 2 (hydrogen)
Si2H6ガス供給管301のバルブ301dの下流側、B2H6ガス供給管302のバルブ302dの下流側、O2ガス供給管303のバルブ303dの下流側、H2ガス供給管304のバルブ304dの下流側には、それぞれ、パージガス或いはキャリアガスに用いる不活性ガスとして例えばN2ガスを供給するN2ガス供給管305,306,307,308の下流端が接続されている。N2ガス供給管305,306,307,308には、それぞれ、N2ガス供給源(図示せず)、マスフローコントローラ305c、305e、305g、305i、バルブ305d、バルブ305f、バルブ305h、バルブ305jが上流側から順に設けられている。
The downstream side of the
N2ガス供給源(図示せず)から供給されるN2ガスは、バルブ305dの開動作により、マスフローコントローラ305cにより所定の流量に調整されつつ、Si2H6ガス
供給管301内を流通し、ノズル233Aのガス供給孔234aを介して処理室201内に供給されるようになっている。また、係るN2ガスは、バルブ305fの開動作により、マスフローコントローラ305eにより所定の流量に調整されつつ、B2H6ガス供給管302内を流通し、ノズル233Bのガス供給孔234bを介して処理室201内に供給されるようになっている。また、係るN2ガスは、バルブ305hの開動作により、マスフローコントローラ305gにより所定の流量に調整されつつ、O2ガス供給管303内を流通し、ノズル233Cのガス供給孔234cを介して処理室201内に供給されるようになっている。また、係るN2ガスは、バルブ305jの開動作により、マスフローコントローラ305iにより所定の流量に調整されつつ、H2ガス供給管304内を流通し、ノズル233Dのガス供給孔234dを介して処理室201内に供給されるようになっている。なお、パージガス及びキャリアガスとしては、N2ガスを用いる場合に限らず、例えばArガス、Heガス等の希ガスを用いてもよい。
N 2 gas supply source N 2 gas supplied from the (not shown) by an opening operation of the
主に、Si2H6ガス供給源(図示せず)、バルブ301b、マスフローコントローラ301c、バルブ301d、Si2H6ガス供給管301、N2ガス供給管305、N2ガス供給源(図示せず)、マスフローコントローラ305c、バルブ305d、ノズル233A、ガス供給孔234aにより、本実施形態に係るSi2H6ガス供給系が構成されている。
Mainly, Si 2 H 6 gas supply source (not shown),
また、主に、B2H6ガス供給源(図示せず)、バルブ302b、マスフローコントローラ302c、バルブ302d、B2H6ガス供給管302、N2ガス供給管305、N2ガス供給源(図示せず)、マスフローコントローラ305e、バルブ305f、ノズル233B、ガス供給孔234bにより、本実施形態に係るB2H6ガス供給系が構成されている。
In addition, mainly a B 2 H 6 gas supply source (not shown), a
また、主に、O2ガス供給源(図示せず)、バルブ303b、マスフローコントローラ303c、バルブ303d、O2ガス供給管303、N2ガス供給管305、N2ガス供給源(図示せず)、マスフローコントローラ305g、バルブ305h、ノズル233C、ガス供給孔234cにより、本実施形態に係るO2ガス供給系が構成されている。
Also, mainly an O 2 gas supply source (not shown), a
また、主に、H2ガス供給源(図示せず)、バルブ304b、マスフローコントローラ304c、バルブ304d、H2ガス供給管304、N2ガス供給管305、N2ガス供給源(図示せず)、マスフローコントローラ305i、バルブ305j、ノズル233D、ガス供給孔234dにより、本実施形態に係るH2ガス供給系が構成されている。
Further, mainly, an H 2 gas supply source (not shown), a
そして、主に、Si2H6ガス供給系、B2H6ガス供給系、O2ガス供給系、H2ガス供給系により、本実施形態に係るガス供給系が構成されている。 Then, mainly, Si 2 H 6 gas supply system, B 2 H 6 gas supply system, O 2 gas supply system, the H 2 gas supply system, gas supply system according to this embodiment is constructed.
なお、マスフローコントローラ301c〜305c、305e、305g、305i、バルブ301b〜304b、301d〜305d、305f、305h、305j、は、それぞれ後述するコントローラ240に電気的に接続されている。
The
(制御部)
制御部としてのコントローラ240は、上述したように回転機構254、ボートエレベータ115、ヒータ206、温度センサ263、圧力センサ245、圧力制御装置242、排気装置246、マスフローコントローラ301c〜305c、305e、305g、305i、バルブ301b〜304b、301d〜305d、305f、305h、305jにそれぞれ電気的に接続されており、基板処理装置の各部の動作を制御している。
(Control part)
As described above, the
具体的には、コントローラ240は、回転機構254の回転軸254aを所定のタイミ
ングで回転させるようにしている。コントローラ240は、ボートエレベータ115を所定のタイミングで昇降させるようにしている。また、コントローラ240は、圧力センサ245により検出された圧力情報に基づいて圧力制御装置242の弁開度を調整し、処理室201内が所定のタイミングで所定の圧力となるようにしている。また、コントローラ240は、温度センサ263により検出された温度情報に基づきヒータ206への通電具合を調整し、処理室201内及びウエハ200表面が所定のタイミングにて所定の温度となるようにしている。また、コントローラ240は、マスフローコントローラ301c〜305c、305e、305g、305iを流量制御しつつ、それぞれバルブ301b〜304b、301d〜305d、305f、305h、305jの開閉制御することにより、処理室201内に所定のタイミングにて所定の流量のガス供給を開始し、或いは停止するようにしている。
Specifically, the
本実施形態では、ウエハ200を収容した処理室201内にシリコン含有ガスとしてのSi2H6ガスと、ボロン含有ガスとしてのB2H6ガスと、を供給してウエハ200上にシリコン含有及びボロン含有膜を形成するシリコン含有及びボロン含有膜形成工程と、大気圧未満の圧力に設定した処理室201内に酸素含有ガスとしてのO2ガスと、水素含有ガスとしてのH2ガスと、を供給してウエハ200上に形成したシリコン含有及びボロン含有膜をボロンドープドシリコン酸化膜に改質するシリコン含有及びボロン含有膜改質工程と、を1サイクルとして前記サイクルを1回以上行うように構成されている。
In the present embodiment, Si 2 H 6 gas as a silicon-containing gas and B 2 H 6 gas as a boron-containing gas are supplied into the
(2)基板処理工程
次に、上記構成に係る処理炉202を用いて、半導体装置の製造工程の一工程として、ウエハ200上にボロンドープドシリコン酸化膜を形成する基板処理工程について説明する。図3に本実施形態の基板処理工程における成膜フロー図を、図4に本実施形態の基板処理工程におけるガス供給タイミング図を、図5に本実施形態の基板処理工程における堆積モデル図を示す。尚、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、主にコントローラ240により制御される。
(2) Substrate Processing Step Next, a substrate processing step of forming a boron-doped silicon oxide film on the
(搬入工程)
先ず、ボート217に複数枚のウエハ200を装填(ウエハチャージ)する(ステップS1)。次に、コントローラ240の制御に基づいてボートエレベータ115を駆動し、ボート217を上昇させる。これにより、図1に示されているように、複数枚のウエハ200を保持したボート217が処理室201内に搬入(ボートローディング)される(ステップS2)。このとき、シールキャップ219は、Oリング220bを介してプロセスチューブ203の下端を閉塞する。これにより、処理室201は気密に封止される。
(Import process)
First, a plurality of
ボート217の処理室201内への搬入が完了する迄の間、処理室201内にはパージガスとしてN2ガスを流すことが好ましい。具体的には、マスフローコントローラ305c、305e、305h、305iにより流量調整しつつ、バルブ305d、305f、305h、305jを開とし、ノズル233A〜233Dのガス供給孔234a〜234dから処理室201内にN2ガスを導入することが好ましい。これにより、ボート217の搬送時における処理室201内へのパーティクルの侵入を抑制することが可能となる。
Until the loading of the
(圧力調整工程及び昇温工程)
処理室201内へのボート217の搬入が完了したら、処理室201内が所定の圧力(例えば40〜60Pa)となるように処理室201内の雰囲気を排気する(ステップS3)。具体的には、排気装置246により排気しつつ、圧力センサ245により検出された圧力情報に基づいて圧力制御装置242の弁開度をフィードバック制御し、処理室201内を所定の圧力とする。
(Pressure adjustment process and temperature rise process)
When the loading of the
また、処理室201内が所定の温度(成膜温度)となるようにヒータ206によって加熱する(ステップS4)。具体的には、温度センサ263により検出された温度情報に基づいてヒータ206への通電具合を制御して、処理室201内を成膜温度(例えば300〜600℃、特にシリコン含有ガスとしてSi2H6ガスを用いる本実施形態では300〜400℃)とする。
Further, heating is performed by the
そして、回転機構254を作動させ、処理室201内に搬入されたウエハ200の回転を開始する。なお、ウエハ200の回転は、後述するシリコン含有及びボロン含有膜形成工程(ステップS5)と、シリコン含有及びボロン含有膜改質工程(ステップS6)と、を1サイクルとしてこのサイクルを所定回数行う繰り返し工程(ステップS7)が終了するまで継続する。
Then, the
(シリコン含有及びボロン含有膜形成工程)
続いて、シリコン含有ガスとしてのSi2H6ガス、及びボロン含有ガスとしてのB2H6ガスを処理室201内に同時に供給して、ウエハ200上にシリコン含有及びボロン含有膜を形成するシリコン含有及びボロン含有膜形成工程(ステップS5)を実施する。
(Silicon-containing and boron-containing film forming process)
Subsequently, Si 2 H 6 gas as a silicon-containing gas and B 2 H 6 gas as a boron-containing gas are simultaneously supplied into the
具体的には、バルブ301bを開とし、マスフローコントローラ301cにより流量が例えば0.1〜10slmの範囲内になるよう調整しつつ、バルブ301dを開とし、Si2H6ガス供給管301内を流通したSi2H6ガスを、ノズル233Aのガス供給孔234aから処理室201内に供給する。
Specifically, the
Si2H6ガスの供給と並行して、B2H6ガスを処理室201内に供給する。具体的には、バルブ302bを開とし、マスフローコントローラ302cにより流量が例えば0.1〜50slmの範囲内になるよう調整しつつ、バルブ302dを開とし、B2H6ガス供給管302内を流通したB2H6ガスを、ノズル233Bのガス供給孔234bから処理室201内に供給する。
In parallel with the supply of the Si 2 H 6 gas, B 2 H 6 gas is supplied into the
なお、シリコン含有ガスとしてSi2H6ガスの代わりにSiH4ガスを用いた場合のガス流量は、例えば0.1〜10slmの範囲が好ましく、またボロン含有ガスとしてB2H6ガスの代わりにBCl3ガスを用いた場合のガス流量は、例えば、0.1〜50slmの範囲が好ましい。 The gas flow rate when SiH 4 gas is used instead of Si 2 H 6 gas as the silicon-containing gas is preferably in the range of 0.1 to 10 slm, for example, and B 2 H 6 gas is used as the boron-containing gas. The gas flow rate when using BCl 3 gas is preferably in the range of 0.1 to 50 slm, for example.
図5(a)に示すように、処理室201内に供給されたSi2H6ガスとB2H6ガスとは、ウエハ200の表面に吸着して熱分解等し、ウエハ200表面に1原子層未満から数原子層のシリコン含有及びボロン含有膜を形成する。シリコン含有及びボロン含有膜の生成に寄与しなかったSi2H6ガス及びB2H6ガスは、処理室201内を流れてガス排気管231から排気される。なお、ヒータ206の温度は上述したように例えば300〜400℃の範囲内の温度に維持しており、処理室201内の圧力は例えば40〜60Paの範囲内の圧力に維持している。
As shown in FIG. 5A, the Si 2 H 6 gas and the B 2 H 6 gas supplied into the
所定時間(例えば1〜120秒)が経過したら、バルブ301b及び301dを閉としてSi2H6ガスの供給を停止すると共に、バルブ302b及び302dを閉としてB2H6ガスの供給を停止する。
そして、圧力制御装置242の弁を開とするか開度を大きくし、排気装置246により処理室201内を真空排気し、残留しているSi2H6ガス、B2H6ガス、反応生成物等を処理室201内から排出する。
When a predetermined time (for example, 1 to 120 seconds) elapses, the
Then, the valve of the
なお、シリコン含有及びボロン含有膜形成工程(ステップS5)においては、マスフローコントローラ305c、305e、305h、305iにより流量調整しつつ、バルブ
305d、305f、305h、305jを開とし、ノズル233A〜233Dのガス供給孔234a〜234dから処理室201内にN2ガスを導入することで、処理室201内でのSi2H6ガス及びB2H6ガスの拡散を促すと共に、ノズル233C,233D内へのSi2H6ガスとB2H6ガスの侵入を抑制するようにしてもよい。
In the silicon-containing and boron-containing film forming step (step S5), the flow rate is adjusted by the
(シリコン含有及びボロン含有膜改質工程)
続けて、処理室201内を大気圧未満の圧力にし、酸素含有ガスとしてのO2ガス及び水素含有ガスとしてのH2ガスを処理室201内に供給して酸化種を生成し、この酸化種によりシリコン含有及びボロン含有膜をボロン含有及びシリコン含有酸化膜としての例えばボロンドープドシリコン酸化膜に改質するシリコン含有及びボロン含有膜改質工程(ステップS6)を実施する。
(Silicon-containing and boron-containing film modification process)
Subsequently, the inside of the
具体的には、圧力制御装置242の弁を閉とするか開度を小さくし、処理室201内の圧力を大気圧未満、例えば13.3〜13332Pa(0.1〜100Torr)の範囲内の圧力に維持する。
Specifically, the valve of the
そして、バルブ303bを開とし、マスフローコントローラ303cにより流量が例えば0.1〜10slmの範囲内になるよう調整しつつ、バルブ303dを開とし、O2ガス供給管301内を流通したO2ガスを、ノズル233Cのガス供給孔234cから処理室201内に供給する。
Then, the
O2ガスの供給と並行して、H2ガスを処理室201内に供給する。具体的には、バルブ304bを開とし、マスフローコントローラ304cにより流量が例えば0.1〜100slmの範囲内になるよう調整しつつ、バルブ304dを開とし、H2ガス供給管304を流通したH2ガスを、ノズル233Dのガス供給孔234cから処理室201内に供給する。
In parallel with the supply of O 2 gas, H 2 gas is supplied into the
図5(b)に示すように、処理室201内に供給されたO2ガスとH2ガスとは、加熱された減圧雰囲気下においてノンプラズマで活性化されて反応し、それにより原子状酸素O等を含む酸化種が生成される。そして、主にこの酸化種により、シリコン含有及びボロン含有膜形成工程(ステップS5)でウエハ200上に形成されたシリコン含有及びボロン含有膜に対して酸化処理が行われる。そして、図5(C)に示すように、この酸化処理により、シリコン含有及びボロン含有膜はボロンドープドシリコン酸化膜へと改質される。ボロンドープドシリコン酸化膜の生成に寄与しなかったO2ガス、H2ガス、中間生成物等は、処理室201内を流れてガス排気管231から排気される。なお、ヒータ206の温度は、上述したシリコン含有及びボロン含有膜形成工程(ステップS5)と同一の例えば300〜400℃の範囲内の温度に維持している。
As shown in FIG. 5B, the O 2 gas and the H 2 gas supplied into the
所定時間(例えば1〜120秒)が経過したら、バルブ303b及び303dを閉としてO2ガスの供給を停止すると共に、バルブ304b及び304dを閉としてH2ガスの供給を停止する。そして、圧力制御装置242の弁を開とするか開度を大きくし、排気装置246により処理室201内を真空排気し、残留したO2ガス、H2ガス、反応生成物等を処理室201内から排出する。
When a predetermined time (for example, 1 to 120 seconds) elapses, the
なお、シリコン含有及びボロン含有膜形成工程(ステップS6)においては、マスフローコントローラ305c、305e、305h、305iにより流量調整しつつ、バルブ305d、305f、305h、305jを開とし、ノズル233A〜233Dのガス供給孔234a〜234dから処理室201内にN2ガスを導入することで、処理室201内でのO2ガス及びH2ガスの拡散を促すと共に、ノズル233C,233D内へのO2ガス及びH2ガスの侵入を抑制するようにしてもよい。
In the silicon-containing and boron-containing film forming step (step S6), the flow rate is adjusted by the
(繰り返し工程)
そして、上述したシリコン含有及びボロン含有膜形成工程(ステップS5)及びシリコン含有及びボロン含有膜改質工程(ステップS6)を1サイクルとして、このサイクルを所定回数(1回以上)行う(ステップS7)。
(Repeated process)
The above-described silicon-containing and boron-containing film forming step (step S5) and silicon-containing and boron-containing film modifying step (step S6) are defined as one cycle, and this cycle is performed a predetermined number of times (one or more times) (step S7). .
(パージ工程)
所定の膜厚のボロンドープドシリコン酸化膜が形成されたら、パージ工程(ステップS8)に移行する。具体的には、バルブ305d、305f、305h、305jを開とするか開度を大きくし、処理室201内をN2ガスのガス雰囲気に置換する。
(Purge process)
When the boron-doped silicon oxide film having a predetermined thickness is formed, the purge process (step S8) is performed. Specifically, the
(大気圧復帰工程及び降温工程)
所定時間(例えば20〜500秒)が経過してパージ工程(ステップS8)が完了したら、ボート217の回転を停止させてウエハ200の回転を停止する。そして、処理室201内の圧力を大気圧に復帰させつつ、ウエハ200を降温させる。具体的には、バルブ305d、305f、305h、305jを開のままとし、処理室201内にN2ガスを供給しつつ、圧力センサ245により検出された圧力情報に基づいて排気装置246のバルブの開度をフィードバック制御し、処理室201内の圧力を大気圧に昇圧する(ステップS9)。そして、ヒータ206への通電量を制御して、ウエハ200の温度を降温させる。
(Atmospheric pressure recovery process and cooling process)
When the purge process (step S8) is completed after a predetermined time (for example, 20 to 500 seconds) has elapsed, the rotation of the
(搬出工程)
その後、上述の搬入工程を逆の手順により、処理後のウエハ200を保持したボート217を処理室201内から搬出(ボートアンローディング)する(ステップS10)。その後、ボート217から処理後のウエハ200を取り出す(ウエハディスチャージ)(ステップS11)。そして、本実施形態に係る基板処理工程を終了する。
(Unloading process)
Thereafter, the
(3)本実施形態に係る効果
本実施形態によれば以下に示す1つ又は複数の効果を奏する。
(3) Effects according to the present embodiment According to the present embodiment, the following one or more effects are achieved.
(a)本実施形態によれば、Si2H6ガス(シリコン含有ガス)とB2H6ガス(ボロン含有ガス)とを処理室201内に供給してウエハ200表面にシリコン含有及びボロン含有膜を形成するシリコン含有及びボロン含有膜形成工程(ステップS5)と、大気圧未満の圧力に設定した処理室201内にO2ガス(酸素含有ガス)ガスとH2ガス(水素含有ガス)とを供給してウエハ200表面に形成したシリコン含有及びボロン含有膜をボロンドープドシリコン酸化膜に改質するシリコン含有及びボロン含有膜改質工程(ステップS6)と、を1サイクルとして前記サイクルを1回以上行い、ボロンドープドシリコン酸化膜を形成している。このように、シリコン含有及びボロン含有膜形成工程(ステップS5)において処理室201内にSi2H6ガスとB2H6ガスとを併せて供給することにより、ボロンドープドシリコン酸化膜を形成する際の成膜温度(処理温度)を低下させることが可能となる。そして、半導体装置の性能低下や、生産歩留り低下を抑制することができる。例えば、ウエハ200表面に熱に弱い膜が存在する場合に当該膜の熱劣化を防ぐのに有効となる。
(A) According to the present embodiment, Si 2 H 6 gas (silicon-containing gas) and B 2 H 6 gas (boron-containing gas) are supplied into the
(b)本実施形態によれば、シリコン含有及びボロン含有膜形成工程(ステップS5)において、処理室201内にSi2H6ガス(シリコン含有ガス)とB2H6ガス(ボロン含有ガス)とを同時に供給している。このように、処理室201内にSi2H6ガスだけでなくB2H6ガスを併せて供給することにより、処理室201内に供給されたSi2H6ガスの分解を促進させることが可能となる。そして、ボロンドープドシリコン酸化膜の成膜速度を向上させ、基板処理の生産性を高めることが可能となる。
(B) According to the present embodiment, in the silicon-containing and boron-containing film forming step (step S5), the Si 2 H 6 gas (silicon-containing gas) and the B 2 H 6 gas (boron-containing gas) are contained in the
(c)本実施形態によれば、シリコン含有及びボロン含有膜形成工程(ステップS5)において、大気圧未満の圧力に設定した処理室201内にO2ガス(酸素含有ガス)とH2ガス(水素含有ガス)とを同時に供給している。そして、加熱された減圧雰囲気下において、O2ガスとH2ガスとをノンプラズマで活性化して反応させ、それにより原子状酸素等のOを含む酸化種を生成している。そして、この酸化種により、シリコン含有及びボロン含有膜をボロンドープドシリコン酸化膜に改質している。このように、O2ガスにH2ガスを加えることにより、処理室201内にO2ガスを単体で供給する場合よりも低温で酸化種の生成を行うことができ、成膜温度を更に低温化させることが可能となる。また、ボロンドープドシリコン酸化膜の劣化を低減することができる。
(C) According to the present embodiment, in the silicon-containing and boron-containing film forming step (step S5), O 2 gas (oxygen-containing gas) and H 2 gas (in the
(d)本実施形態によれば、シリコン含有及びボロン含有膜形成工程(ステップS5)と、シリコン含有及びボロン含有膜改質工程(ステップS6)との間に、処理室201内を不活性ガスの雰囲気に置換する不活性ガス置換工程を設けていない。また、シリコン含有及びボロン含有膜改質工程(ステップS6)と、次のサイクルで実施するシリコン含有及びボロン含有膜形成工程(ステップS5)との間にも、処理室201内を不活性ガスの雰囲気に置換する不活性ガス置換工程を設けていない。このように工程を簡略化することで、基板処理の生産性を向上させることが可能となる。
(D) According to this embodiment, the inside of the
(e)本実施形態によれば、Si2H6ガス(シリコン含有ガス)とB2H6ガス(ボロン含有ガス)とを処理室201内に同時に供給している。そのため、シリコン含有膜中にBを積極的にドープすることができる。また、処理室201内へのB2H6ガスのガス流量、供給時間を制御することにより、ボロンドープドシリコン酸化膜中のB濃度を積極的に制御することができる。
(E) According to this embodiment, Si 2 H 6 gas (silicon-containing gas) and B 2 H 6 gas (boron-containing gas) are simultaneously supplied into the
なお、参考までに、従来のシリコン酸化膜の成膜プロセスの課題について説明する。 For reference, a problem of a conventional silicon oxide film forming process will be described.
従来のシリコン酸化膜の成膜プロセスとしては、TEOS(テトラエトキシシラン、Si(OC2H5)4ガスやSiH4ガス等のシリコン含有ガスとO2ガス等の酸素含有ガスとを処理室内に同時に供給するCVD法や、3DMAS(トリスジメチルアミノシラン、Si(N(CH3)2))3H)等の有機系シリコン含有ガスとO3ガス等の酸素含有ガスと処理室内に交互に供給するサイクルを繰り返すALD法が用いられていた。 As a conventional process for forming a silicon oxide film, a silicon-containing gas such as TEOS (tetraethoxysilane, Si (OC 2 H 5 ) 4 gas or SiH 4 gas and an oxygen-containing gas such as O 2 gas are placed in the processing chamber. At the same time, the CVD method, 3DMAS (trisdimethylaminosilane, Si (N (CH 3 ) 2 )) 3 H) or other organic silicon-containing gas, and O 3 gas or other oxygen-containing gas are alternately supplied into the processing chamber. The ALD method was used to repeat the cycle.
図12は、従来のCVD法によるガス供給タイミングを示す図である。図12に示す従来のCVD法では、シリコン含有ガスを処理室内に供給する前に、酸素含有ガスをパージガスとして先に供給し、その後、シリコン含有ガス及び酸素含有ガスを処理室内に供給して処理室内を所定の圧力まで昇圧して成膜を行い、その後、先にシリコン含有ガスの供給を停止し、パージガスとして酸素含有ガスを所定時間供給し続け、その後、酸素含有ガスの供給を停止して基板処理を終了するようにしている。 FIG. 12 is a diagram showing gas supply timing by the conventional CVD method. In the conventional CVD method shown in FIG. 12, before supplying the silicon-containing gas into the processing chamber, the oxygen-containing gas is first supplied as a purge gas, and then the silicon-containing gas and the oxygen-containing gas are supplied into the processing chamber. The interior of the chamber is increased to a predetermined pressure to form a film, and then the supply of the silicon-containing gas is stopped first, the oxygen-containing gas is continuously supplied as a purge gas for a predetermined time, and then the supply of the oxygen-containing gas is stopped. The substrate processing is finished.
しかしながら、従来のシリコン酸化膜の形成プロセスでは、成膜温度を例えば1000℃にまで高める必要があった。その結果、例えば基板上のソース或いはドレイン領域に注入されている不純物が拡散してしまう等により、半導体装置の性能が低下したり、生産歩留りが悪化したりしてしまう場合があった。また、成膜温度を高めるために電力消費量が増大してしまい、TCOO(Total Cost Of Ownership;維持管理総経費)が増加してしまう場合があった。 However, in the conventional silicon oxide film formation process, it is necessary to increase the film formation temperature to, for example, 1000 ° C. As a result, for example, impurities implanted into the source or drain region on the substrate may be diffused, and the performance of the semiconductor device may be deteriorated or the production yield may be deteriorated. Further, in order to raise the film formation temperature, the power consumption increases, and TCOO (Total Cost Of Ownership) may increase.
また、従来のシリコン酸化膜の形成プロセスでは、成膜速度が、成膜温度や成膜圧力により決定される。そのため、成膜速度の低下を回避しつつ成膜温度を低下させるには、成膜圧力を増大させる必要があった。しかしながら、成膜圧力を高くすると、処理室内のガ
ス密度が大きくなり、ガス分子の平均自由工程が小さくなり、シリコン酸化膜のステップカバレッジが悪化してしまう場合があった。そして、ガス分子の平均自由工程が小さくなると、処理室内のガス流の上流側と下流側とでシリコン酸化膜の膜厚や膜質等の均一性が低下(ローディングエフェクト)してしまう場合があった。
Further, in the conventional silicon oxide film formation process, the film formation speed is determined by the film formation temperature and the film formation pressure. Therefore, in order to reduce the film formation temperature while avoiding the decrease in the film formation rate, it is necessary to increase the film formation pressure. However, when the film forming pressure is increased, the gas density in the processing chamber increases, the mean free process of gas molecules decreases, and the step coverage of the silicon oxide film may deteriorate. If the mean free path of gas molecules is reduced, the uniformity of the silicon oxide film thickness, film quality, etc. may be reduced (loading effect) between the upstream and downstream sides of the gas flow in the processing chamber. .
また、従来のシリコン酸化膜の形成プロセスでは、成膜温度を低下させると、処理ガス中に含まれるシリコン及び酸素以外の原子(例えば、炭素、水素、窒素等)が、意図しない不純物としてシリコン酸化膜中に残ってしまう傾向があった。これらの意図しない不純物は、デバイスの予期しない動作不良を引き起こす場合があった。本実施形態によれば、これらの従来のシリコン酸化膜の形成プロセスにおける問題点を解消することができる。 In the conventional silicon oxide film formation process, when the film formation temperature is lowered, atoms other than silicon and oxygen (for example, carbon, hydrogen, nitrogen, etc.) contained in the processing gas are oxidized as unintended impurities. There was a tendency to remain in the film. These unintentional impurities can cause unexpected device malfunctions. According to this embodiment, these problems in the conventional silicon oxide film forming process can be solved.
<第1の実施形態の変形例>
本変形例においては、シリコン含有及びボロン含有膜形成工程(ステップS5)と、シリコン含有及びボロン含有膜改質工程(ステップS6)との間に、処理室201内を不活性ガスの雰囲気に置換する不活性ガス置換工程を設けるようにしている。また、シリコン含有及びボロン含有膜改質工程(ステップS6)と、次のサイクルで実施するシリコン含有及びボロン含有膜形成工程(ステップS5)との間にも、処理室201内を不活性ガスの雰囲気に置換する不活性ガス置換工程を設けるようにしている。なお、その他の構成は第1の実施形態と同じである。
<Modification of First Embodiment>
In this modification, the inside of the
図6は、不活性ガス置換工程を設けた基板処理工程のガス供給タイミング図である。
図6の最下段には、不活性ガス置換工程に用いられる不活性ガスとしてN2ガスのガス供給のタイミングが示されている。
FIG. 6 is a gas supply timing chart of the substrate processing process provided with the inert gas replacement process.
6 shows the timing of supplying N 2 gas as an inert gas used in the inert gas replacement step.
本変形例では、シリコン含有及びボロン含有膜形成工程(ステップS5)の終了後、Si2H6ガス及びB2H6ガスの供給を停止し、N2ガスを供給して処理室201内をN2ガスの雰囲気に置換する。所定時間(例えば1〜120秒)が経過したら、O2ガス及びH2ガスを処理室201内に供給してシリコン含有及びボロン含有膜改質工程(ステップS6)を行う。
In this modification, after the silicon-containing and boron-containing film forming step (step S5) is finished, the supply of Si 2 H 6 gas and B 2 H 6 gas is stopped, and N 2 gas is supplied to fill the inside of the
そして、シリコン含有及びボロン含有膜改質工程(ステップS6)の終了後、O2ガス及びH2ガスの供給を停止し、N2ガスを供給して処理室201内をN2ガスの雰囲気に再び置換する。所定時間(例えば1〜120秒)が経過したら、次のサイクルのシリコン含有及びボロン含有膜形成工程(ステップS5)を再び行う。
Then, after the silicon-containing and boron-containing film modification step (step S6) is finished, the supply of O 2 gas and H 2 gas is stopped, and N 2 gas is supplied to bring the inside of the
本変形例によれば、シリコン含有及びボロン含有膜形成工程(ステップS5)の終了後、Si2H6ガス及びB2H6ガスの供給を停止して処理室201内をN2ガスの雰囲気に置換しているので、シリコン含有及びボロン含有膜の生成に寄与しなかったSi2H6ガス、B2H6ガス、中間生成物等が、処理室201内に残留してしまうことを抑制できる。これにより、次に行われるシリコン含有及びボロン含有膜改質工程(ステップS6)において、O2ガス及びH2ガスの反応による酸化種の生成が残留物によって妨げられたり、酸化種によるシリコン含有及びボロン含有膜の酸化が残留物によって妨げられたりすることを回避できる。そして、シリコン含有及びボロン含有膜の酸化を促進でき、ボロンドープドシリコン酸化膜への改質を促進することができる。また、酸化種のウエハ200表面への供給が残留物によって妨げられることを回避でき、シリコン酸化膜のステップカバレッジ特性を向上させることが出来る。
According to this modification, after the silicon-containing and boron-containing film forming step (step S5) is finished, the supply of Si 2 H 6 gas and B 2 H 6 gas is stopped and the inside of the
また本変形例によれば、シリコン含有及びボロン含有膜改質工程(ステップS6)の終了後、O2ガス及びH2ガスの供給を停止して処理室201内をN2ガスの雰囲気に置換しているので、ボロンドープドシリコン酸化膜の形成に寄与しなかったO2ガス、H2ガ
ス、中間生成物等が処理室201内に残留してしまうことを抑制できる。これにより、次のサイクルで実施するシリコン含有及びボロン含有膜形成工程(ステップS5)において、Si2H6ガス及びB2H6ガスのウエハ200表面への吸着が残留物によって妨げられてしまうことを回避でき、シリコン含有及びボロン含有膜の形成を促進でき、また、シリコン酸化膜のステップカバレッジ特性を向上させることができる。
Further, according to this modification, after the silicon-containing and boron-containing film modification step (step S6) is completed, the supply of O 2 gas and H 2 gas is stopped and the inside of the
<第2の実施形態>
本実施形態においては、処理室201内にシリコン含有ガスとしてのSi2H6ガスを供給してウエハ200上にシリコン含有膜を形成するシリコン含有膜形成工程と、大気圧未満の圧力に設定した処理室201内にボロン含有ガスとしてのB2H6ガスと酸素含有ガスとしてのO2ガスと水素含有ガスとしてのH2ガスとを供給してウエハ200上のシリコン含有膜をシリコン含有及びボロン含有膜としてのボロンドープドシリコン酸化膜に改質するシリコン含有膜改質工程と、を1サイクルとして前記サイクルを1回以上行うようにしている。すなわち、本実施形態では、ボロン含有ガスの処理室201内への供給を、シリコン含有膜形成工程(ステップS21)ではなく、シリコン含有膜改質工程(ステップS22)にて行うようにしている点が第1の実施形態とは異なる。なお、処理炉202の構成は、第1の実施形態と同じである。
<Second Embodiment>
In the present embodiment, a Si 2 H 6 gas as a silicon-containing gas is supplied into the
図7は本発明の第2の実施形態の基板処理工程における成膜フローを示す図であり、図8は第2の実施形態の基板処理工程におけるガス供給タイミング図であり、図9は第2の実施形態の基板処理工程における堆積モデル図である。 FIG. 7 is a diagram showing a film forming flow in the substrate processing step of the second embodiment of the present invention, FIG. 8 is a gas supply timing diagram in the substrate processing step of the second embodiment, and FIG. It is a deposition model figure in the substrate processing process of the embodiment.
(1)基板処理工程
まず、第1の実施形態と同様のウエハチャージ(ステップS1)〜温度調整(ステップS4)を実施する。
(1) Substrate Processing Step First, the same wafer charge (step S1) to temperature adjustment (step S4) as in the first embodiment is performed.
(シリコン含有膜形成工程)
続いて、処理室201内にシリコン含有ガスとしてのSi2H6ガスを供給して、ウエハ200上にシリコン含有膜を形成するシリコン含有膜形成工程(ステップS21)を実施する。
(Silicon-containing film formation process)
Subsequently, a Si 2 H 6 gas as a silicon-containing gas is supplied into the
具体的には、バルブ301bを開とし、マスフローコントローラ301cにより流量が例えば0.1〜10slmの範囲内になるよう調整しつつ、バルブ301dを開とし、Si2H6ガス供給管301内を流通したSi2H6ガスを、ノズル233Aのガス供給孔234aから処理室201内に供給する。
Specifically, the
図9(a)に示すように、処理室201内に供給されたSi2H6ガスは、ウエハ200の表面に吸着して熱分解等し、ウエハ200表面に1原子層未満から数原子層のシリコン含有膜を形成する。シリコン含有膜の生成に寄与しなかったSi2H6ガスは、処理室201内を流れてガス排気管231から排気される。なお、ヒータ206の温度は例えば300〜400℃の範囲内の温度に維持しており、処理室201内の圧力は例えば40〜60Paの範囲内の圧力に維持している。
As shown in FIG. 9A, the Si 2 H 6 gas supplied into the
所定時間(例えば1〜120秒)が経過したら、バルブ301b及び301dを閉としてSi2H6ガスの供給を停止する。そして、圧力制御装置242の弁を開とするか開度を大きくし、排気装置246により処理室201内を真空排気し、残留したSi2H6ガス、反応生成物等を処理室201内から排出する。
When a predetermined time (for example, 1 to 120 seconds) elapses, the
なお、シリコン含有膜形成工程(ステップS21)においては、マスフローコントローラ305c、305e、305h、305iにより流量調整しつつ、バルブ305d、3
05f、305h、305jを開とし、ノズル233A〜233Dのガス供給孔234a〜234dから処理室201内にN2ガスを導入することで、処理室201内でのSi2H6ガスの拡散を促すと共に、ノズル233C,233D内へのSi2H6ガスの侵入を抑制するようにしてもよい。
In the silicon-containing film formation step (step S21), the flow rate is adjusted by the
05f, 305h, and 305j are opened, and N 2 gas is introduced into the
(シリコン含有膜改質工程)
続けて、処理室201内を大気圧未満の圧力にし、ボロン含有ガスとしてのB2H6ガスと酸素含有ガスとしてのO2ガスと水素含有ガスとしてのH2ガスとを処理室201内に供給して、ウエハ200上のシリコン含有膜をボロンドープドシリコン酸化膜に改質するシリコン含有膜改質工程(ステップS22)を実施する。
(Silicon-containing film modification process)
Subsequently, the inside of the
具体的には、圧力制御装置242の弁を閉とするか開度を小さくし、処理室201内の圧力を大気圧未満、例えば13.3〜13332Pa(0.1〜100Torr)の範囲内の圧力に維持する。
Specifically, the valve of the
そして、B2H6ガスを処理室201内に供給する。具体的には、バルブ302bを開とし、マスフローコントローラ302cにより流量が例えば0.1〜50slmの範囲内になるよう調整しつつ、バルブ302dを開とし、B2H6ガス供給管302内を流通したB2H6ガスを、ノズル233Bのガス供給孔234bから処理室201内に供給する。
Then, B 2 H 6 gas is supplied into the
B2H6ガスの供給と並行して、バルブ303bを開とし、マスフローコントローラ303cにより流量が例えば0.1〜10slmの範囲内になるよう調整しつつ、バルブ303dを開とし、O2ガス供給管301内を流通したO2ガスを、ノズル233Cのガス供給孔234cから処理室201内に供給する。
In parallel with the supply of the B 2 H 6 gas, the
また、B2H6ガスやO2ガスの供給と並行して、H2ガスを処理室201内に供給する。具体的には、バルブ304bを開とし、マスフローコントローラ304cにより流量が例えば0.1〜100slmの範囲内になるよう調整しつつ、バルブ304dを開とし、H2ガス供給管304を流通したH2ガスを、ノズル233Dのガス供給孔234cから処理室201内に供給する。
In parallel with the supply of the
図9(b)に示すように処理室201内に供給されたB2H6ガスは、ウエハ200の表面に形成されたシリコン含有膜に吸着して熱分解等する。同時に処理室201内に供給されたO2ガスとH2ガスとは、加熱された減圧雰囲気下においてノンプラズマで活性化されて反応し、それにより原子状酸素O等を含む酸化種が生成される。そして、図9(c)に示すように、シリコン含有膜の表面で熱分解等されたB2H6ガスによりシリコン含有及びボロン含有膜が形成されつつ、生成された酸化種によりシリコン含有及びボロン含有膜が酸化処理されてボロンドープドシリコン酸化膜に改質される。ボロンドープドシリコン酸化膜の生成に寄与しなかったB2H6ガス、O2ガス、H2ガス、中間生成物等は、処理室201内を流れてガス排気管231から排気される。なお、ヒータ206の温度は、上述したシリコン含有膜改質工程(ステップS22)と同一の例えば300〜400℃の範囲内の温度に維持している。
As shown in FIG. 9B, the B 2 H 6 gas supplied into the
所定時間(例えば1〜120秒)が経過したら、B2H6ガス、O2ガス及びH2ガスの供給を停止し、処理室201内を真空排気し、残留したB2H6ガス、O2ガス及びH2ガスや反応生成物を処理室201内から排出する。
When a predetermined time (for example, 1 to 120 seconds) elapses, the supply of B 2 H 6 gas, O 2 gas, and H 2 gas is stopped, the inside of the
なお、シリコン含有膜改質工程(ステップS22)においては、マスフローコントローラ305c、305e、305h、305iにより流量調整しつつ、バルブ305d、3
05f、305h、305jを開とし、ノズル233A〜233Dのガス供給孔234a〜234dから処理室201内にN2ガスを導入することで、処理室201内でのB2H6ガス、O2ガス、H2ガスの拡散を促すと共に、ノズル233C,233D内へのB2H6ガス、O2ガス、H2ガスの侵入を抑制するようにしてもよい。
In the silicon-containing film modification step (step S22), the flow rate is adjusted by the
05f, 305h, and 305j are opened, and N 2 gas is introduced into the
(繰り返し工程)
そして、上述したシリコン含有膜形成工程(ステップS21)及びシリコン含有膜改質工程(ステップS22)を1サイクルとして、このサイクルを所定回数(1回以上)行う(ステップS23)。
(Repeated process)
The above-described silicon-containing film formation step (step S21) and silicon-containing film modification step (step S22) are set as one cycle, and this cycle is performed a predetermined number of times (one or more times) (step S23).
その後、第1の実施形態と同様のパージ(ステップS8)〜ウエハディスチャージ(ステップS11)を実施し、本実施形態に係る基板処理工程を終了する。 Thereafter, the same purge (step S8) to wafer discharge (step S11) as in the first embodiment are performed, and the substrate processing step according to the present embodiment is completed.
(2)本実施形態に係る効果
本実施形態によれば第1の実施形態にて説明した1つ又は複数の効果に加えて、以下に示す1つ又は複数の効果を奏する。
(2) Effects According to the Present Embodiment According to the present embodiment, in addition to the one or more effects described in the first embodiment, the following one or more effects are achieved.
(a)本実施形態によれば、処理室201内にSi2H6ガス(シリコン含有ガス)を供給して、ウエハ200上にシリコン含有膜を形成するシリコン含有膜形成工程(ステップS21)と、大気圧未満の圧力に設定した処理室201内にB2H6ガス(ボロン含有ガス)とO2ガス(酸素含有ガスと)とH2ガス(水素含有ガス)とを供給してウエハ200上のシリコン含有膜をボロンドープドシリコン酸化膜に改質するシリコン含有膜改質工程(ステップS22)と、を1サイクルとして前記サイクルを1回以上行い、ボロンドープドシリコン酸化膜を形成している。このように、シリコン含有膜改質工程(ステップS22)において処理室201内にB2H6ガスを併せて供給することにより、ボロンドープドシリコン酸化膜を形成する際の成膜温度(処理室201内の温度)を低下させることが可能となる。そして、半導体装置の性能低下や、生産歩留り低下を抑制することができる。
(A) According to the present embodiment, a silicon-containing film forming step (step S21) of forming a silicon-containing film on the
(b)本実施形態によれば、シリコン含有膜改質工程(ステップS22)において、処理室201内にB2H6ガスとO2ガスとH2ガスとを同時に供給している。このように、処理室201内にB2H6ガスを併せて供給することにより、ウエハ200上に吸着しているSi2H6ガスの分解を促進させることが可能となる。そして、ボロンドープドシリコン酸化膜の成膜速度を向上させ、基板処理の生産性を高めることが可能となる。
(B) According to the present embodiment, B 2 H 6 gas, O 2 gas, and H 2 gas are simultaneously supplied into the
(c)本実施形態によれば、シリコン含有膜改質工程(ステップS22)において処理室201内にB2H6ガスを併せて供給している。そのため、シリコン含有膜中にBを積極的にドープすることができる。また、処理室201内へのB2H6ガスのガス流量、供給時間を制御することにより、ボロンドープドシリコン酸化膜中のB濃度を積極的に制御することができる。
(C) According to the present embodiment, the B 2 H 6 gas is also supplied into the
<第2の実施形態の変形例>
本変形例においては、シリコン含有膜形成工程(ステップS21)と、シリコン含有膜改質工程(ステップS22)との間に、処理室201内を不活性ガスの雰囲気に置換する不活性ガス置換工程を設けるようにしている。また、シリコン含有膜改質工程(ステップS22)と、次のサイクルで実施するシリコン含有膜形成工程(ステップS21)との間にも、処理室201内を不活性ガスの雰囲気に置換する不活性ガス置換工程を設けるようにしている。なお、その他の構成は第2の実施形態と同じである。
<Modification of Second Embodiment>
In this modification, an inert gas replacement step of replacing the inside of the
図10は、第2の実施形態の変形例を示す不活性ガス置換工程を設けた基板処理工程の
ガス供給タイミング図である。図10の最下段には、不活性ガス置換工程に用いられる不活性ガスとしてN2ガスのガス供給のタイミングが示されている。
FIG. 10 is a gas supply timing chart of the substrate processing step provided with an inert gas replacement step showing a modification of the second embodiment. At the bottom of FIG. 10, the timing of supplying N 2 gas as an inert gas used in the inert gas replacement step is shown.
本変形例では、シリコン含有膜形成工程(ステップS21)の終了後、Si2H6ガスの供給を停止し、N2ガスを供給して処理室201内をN2ガスの雰囲気に置換する。所定時間(例えば1〜120秒)が経過したら、B2H6ガス、O2ガス及びH2ガスを処理室201内に供給してシリコン含有膜改質工程(ステップS22)を行う。
In this modification, after the silicon-containing film forming step (step S21) is completed, the supply of Si 2 H 6 gas is stopped, and N 2 gas is supplied to replace the inside of the
そして、シリコン含有膜改質工程(ステップS22)の終了後、B2H6ガス、O2ガス及びH2ガスの供給を停止し、N2ガスを供給して処理室201内をN2ガスの雰囲気に再び置換する。所定時間(例えば1〜120秒)が経過したら、次のサイクルのシリコン含有膜形成工程(ステップS21)を再び行う。
After completion of the silicon-containing Makuaratame quality step (step S22), B 2 H 6 gas, the supply of O 2 gas and H 2 gas is stopped, N 2 gas N 2 gas supplied to the
本変形例によれば、シリコン含有膜形成工程(ステップS21)の終了後、Si2H6ガスの供給を停止して処理室201内をN2ガスの雰囲気に置換しているので、シリコン含有膜の生成に寄与しなかったSi2H6ガス、中間生成物等が、処理室201内に残留してしまうことを抑制できる。これにより、次に行われるシリコン含有膜改質工程(ステップS22)において、ウエハ200に形成されたシリコン含有膜へのB2H6ガスの吸着が残留物によって妨げられてしまうことを回避でき、シリコン含有及びボロン含有膜の形成(シリコン含有膜中へのボロンのドープ)を促進できる。また、O2ガス及びH2ガスの反応による酸化種の生成が残留物によって妨げられたり、酸化種によるシリコン含有及びボロン含有膜の酸化が残留物によって妨げられたりすることを回避できる。そして、シリコン含有及びボロン含有膜の酸化を促進でき、ボロンドープドシリコン酸化膜への改質を促進することができる。また、ウエハ200に形成されたシリコン含有膜へのB2H6ガス及び酸化種への供給が残留物によって妨げられることを回避でき、シリコン酸化膜のステップカバレッジ特性を向上させることが出来る。
According to this modification, after the silicon-containing film forming step (step S21) is completed, the supply of Si 2 H 6 gas is stopped and the inside of the
また本変形例によれば、シリコン含有膜改質工程(ステップS22)の終了後、B2H6ガス、O2ガス及びH2ガスの供給を停止して処理室201内をN2ガスの雰囲気に置換しているので、ボロンドープドシリコン酸化膜の形成に寄与しなかったB2H6ガス、O2ガス、H2ガス、中間生成物等が残留物として処理室201内に残留することを抑制できる。これにより、次のサイクルで実施するシリコン含有膜形成工程(ステップS21)において、Si2H6ガスのウエハ200表面への吸着が残留物によって妨げられてしまうことを回避でき、シリコン含有膜の形成を促進でき、また、シリコン酸化膜のステップカバレッジ特性を向上させることができる。
Further, according to this modification, after the silicon-containing film modification step (step S22) is completed, the supply of B 2 H 6 gas, O 2 gas, and H 2 gas is stopped and the inside of the
<第3の実施形態>
本実施形態においては、反応管としてのプロセスチューブ203がインナーチューブ204とアウターチューブ205とを備える二重管構造として構成されている点が、上述の実施形態と異なる。そして、ガス供給系が備えるノズル233A〜233Dが短く構成されており、ガス供給系がインナーチューブ204内の下方からガスを供給するように構成されている点が、上述の実施形態と異なる。なお、プロセスチューブ203及びガス供給系のノズル233A〜233D以外の構成は、第1の実施形態と同じである。
<Third Embodiment>
In this embodiment, the point from which the
図11は、本発明の第3の実施形態に用いられる基板処理装置の処理炉202の縦断面図である。
FIG. 11 is a longitudinal sectional view of the
図11に示されているように、本実施形態に係るプロセスチューブ203は、内部反応管としてのインナーチューブ204と、その外側に設けられた外部反応管としてのアウターチューブ205と、を備えている。インナーチューブ204は、上端及び下端が開口し
た円筒形状に形成されている。インナーチューブ204の筒中空部には、処理室201が形成されている。アウターチューブ205は、内径がインナーチューブ204の外径よりも大きく、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。アウターチューブ205は、インナーチューブ204と同心円状に設けられている。なお、インナーチューブ204及びアウターチューブ205は、例えば石英又は炭化シリコン等の耐熱性材料により構成されている。なお、インナーチューブ204には、ガス供給系の反対側にガス排気用孔が形成されていてもよい。その場合、ガス排気用孔は、例えば下部から上部にわたってそれぞれ同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられていてもよい。
As shown in FIG. 11, the
マニホールド209は、インナーチューブ204及びアウターチューブ205にそれぞれ係合し、それらを下方から支持するように構成されている。なお、マニホールド209とアウターチューブ205との間には、シール部材としてのOリング220aが設けられている。また、ヒータ206は、保持板としてのヒータベース251に支持されることにより垂直に据え付けられた状態になっている。なお、ボート217の下部には、断熱部材218の代わりに断熱板216が水平姿勢で多段に複数枚配置されている。断熱板216は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料により構成されている。断熱板216は、円板形状に形成されている。断熱板216は、ヒータ206からの熱をマニホールド209の下端側に伝達し難くしている。また、ガス排気管231は、インナーチューブ204とアウターチューブ205との隙間によって形成される筒状空間の下端部に配置されており、筒状空間に連通している。
The manifold 209 is configured to engage with the
シールキャップ219には、ガス導入部としてのノズル230A〜230Dが処理室201内に連通するように接続されている。ノズル230Aの上流端には、Si2H6ガス供給管301が接続されている。また、ノズル230Bには、B2H6ガス供給管302が接続されている。また、ノズル230Cには、O2ガス供給管303が接続されている。また、ノズル230Dには、H2ガス供給管304が接続されている。ノズル230A〜230Dの下流端は、インナーチューブ204の下方側からインナーチューブ204内にガスを供給するように構成されている。なお、ノズル230A〜230Dは、第1の実施形態で説明した多孔式ノズルとして構成されていてもよい。
Nozzles 230 </ b> A to 230 </ b> D as gas introduction portions are connected to the
ノズル230A〜230Dから処理室201内に供給された各種ガスは、ボート217の下段(ガス上流側)から上段(ガス上流側)へ流れ、ボート217に保持されているウエハ200表面に供給される。そして、成膜に寄与しなかったガスや中間生成物は、インナーチューブ204の上端開口からアウターチューブ205へ流れ、アウターチューブ205内を流れてガス排気管231から排気される。
Various gases supplied into the
本実施形態によれば、反応管としてのプロセスチューブ203がインナーチューブ204とアウターチューブ205との二重管構造により構成されている。これにより、処理室201内に供給されるガス濃度を高めることができる。
According to this embodiment, the
また、本実施形態によれば、シリコン含有及びボロン含有膜改質工程(S6)において、処理室201内の圧力を大気圧未満、例えば13.3〜13332Pa(0.1〜100Torr)の範囲内の圧力に維持することが容易となる。従って、シリコン含有及びボロン含有膜形成工程(S5)と、シリコン含有及びボロン含有膜改質工程(S6)とを効率よく行うことができる。
Further, according to the present embodiment, in the silicon-containing and boron-containing film modifying step (S6), the pressure in the
<本発明の他の実施形態>
以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
<Other Embodiments of the Present Invention>
As mentioned above, although embodiment of this invention was described concretely, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, Various changes are possible in the range which does not deviate from the summary.
例えば、シリコン含有ガスとしては、Si2H6ガスの他に、SiH4ガス、Si3H8ガス、SiH2Cl2ガス、SiHCl3ガス、SiCl4ガス等の無機系ガスや、アミノシラン系の4DMAS(テトラキスジメチルアミノシラン、Si(N(CH3)2))4)、3DMAS(トリスジメチルアミノシラン、Si(N(CH3)2))3H)、2DEAS(ビスジエチルアミノシラン、Si(N(C2H5)2)2H2)、BTBAS(ビスターシャリーブチルアミノシラン、SiH2(NH(C4H9))2)などの有機系ガスを用いてもよい。特にSiH4ガス若しくは、Si2H6ガスを用いた場合、効果なHCD(ヘキサクロロジシラン)ガスを用いる場合にくらべて安価で処理することが可能となる。 For example, as a silicon-containing gas, in addition to Si 2 H 6 gas, inorganic gas such as SiH 4 gas, Si 3 H 8 gas, SiH 2 Cl 2 gas, SiHCl 3 gas, SiCl 4 gas, and aminosilane-based gas can be used. 4DMAS (tetrakisdimethylaminosilane, Si (N (CH 3 ) 2 )) 4 ), 3DMAS (trisdimethylaminosilane, Si (N (CH 3 ) 2 )) 3 H), 2DEAS (bisdiethylaminosilane, Si (N (C Organic gases such as 2 H 5 ) 2 ) 2 H 2 ), BTBAS (Bisturary butylaminosilane, SiH 2 (NH (C 4 H 9 )) 2 ) may be used. In particular, when SiH 4 gas or Si 2 H 6 gas is used, processing can be performed at a lower cost than when effective HCD (hexachlorodisilane) gas is used.
また、ボロン含有ガスとしては、B2H6ガスの他に、BCl3ガスを用いてもよい。 As the boron-containing gas, BCl 3 gas may be used in addition to B 2 H 6 gas.
また、第1の実施形態に係るシリコン含有及びボロン含有膜形成工程(ステップS5)において、処理室201内にGe(ゲルマン)含有ガスをさらに供給するようにしてもよい。また、第2の実施形態に係るシリコン含有膜改質工程(ステップS22)において、処理室201内にGe(ゲルマン)含有ガスをさらに供給するようにしてもよい。このように、Ge含有ガスを更に供給することにより、処理室201内に供給されたシリコン含有ガスの分解をさらに促進させることができる。Ge含有ガスとしては、例えばGeH4ガス又はGe2H6ガスを用いることが出来る。
Further, in the silicon-containing and boron-containing film forming step (step S5) according to the first embodiment, a Ge (germane) -containing gas may be further supplied into the
また、酸素含有ガスとしては、O2ガスの他にO3ガス、H2Oガス、NOガス、N2Oガス、NOxガス、COガス、CH3COOHガス等を用いてもよい。酸素含有ガスとしてNOガス、N2Oガス、NOxガス等を用いることで、ボロンドープドシリコン酸化膜中に窒素(N)をドープさせることができ、また、係るガスの処理室201内への供給流量、供給時間を制御することにより、ボロンドープドシリコン酸化膜中のN濃度を積極的に制御することができる。また、酸素含有ガスとしてCOガス、CH3COOHガス等を用いることで、ボロンドープドシリコン酸化膜中に炭素(C)をドープさせることができ、また、係るガスの処理室201内への供給流量、供給時間を制御することにより、ボロンドープドシリコン酸化膜中のC濃度を積極的に制御することができる。ボロンドープドシリコン酸化膜中のNやC等の不純物濃度を制御することで、半導体装置における電荷トラップ密度を向上させることが可能となる。
As the oxygen-containing gas, O 3 gas, H 2 O gas, NO gas, N 2 O gas, NO x gas, CO gas, CH 3 COOH gas, or the like may be used in addition to O 2 gas. By using NO gas, N 2 O gas, NO x gas, or the like as the oxygen-containing gas, the boron-doped silicon oxide film can be doped with nitrogen (N), and the gas enters the
また、水素含有ガスとしては、H2ガスの他に、窒素含有ガスであるNH3ガスを用いてもよい。これにより、ボロンドープドシリコン酸化膜中に窒素(N)をドープすることができる。また、処理室201内へのNH3ガスのガス流量、供給時間を制御することにより、ボロンドープドシリコン酸化膜の膜中N濃度を制御することができる。
Further, as the hydrogen-containing gas, in addition to H 2 gas, may be used NH 3 gas is a nitrogen-containing gas. Thereby, nitrogen (N) can be doped in the boron-doped silicon oxide film. Further, by controlling the gas flow rate and supply time of NH 3 gas into the
また、上述の実施形態ではシリコン酸化膜を形成するように構成しているが、本発明は係る形態に限定されず、シリコン窒化膜を形成する場合にも好適に適用可能である。すなわち、酸素含有ガス及び水素含有ガスの代わりに、窒素含有ガスとして例えばNH3ガス等を処理室201内に供給し、シリコン含有及びボロン含有膜を窒化して誘電率の高いSiBN膜を形成することができる。係る場合、ボロン含有ガスの代わりにゲルマン含有ガスを用いることで、SiGeN膜を形成することができる。
In the above-described embodiment, the silicon oxide film is formed. However, the present invention is not limited to such a form, and can be suitably applied to the case of forming a silicon nitride film. That is, instead of the oxygen-containing gas and the hydrogen-containing gas, for example, NH 3 gas or the like is supplied as a nitrogen-containing gas into the
また、シリコン含有ガスとして有機系シリコン含有ガスを用い、ボロン含有ガスの代わりに窒素含有ガス又は炭素含有ガス又はこれらの混合ガスを用いることにより、SiON膜やSiCN膜等を形成することができる。すなわち、SiON膜、SiCN膜、SiBN膜、SiGeN膜等の3元系の良好な絶縁膜を形成することが可能となる。さらに、上記ガスのガス流量、供給時間を制御することにより、膜中のN濃度、C濃度、Ge濃度、B濃度が制御された低温絶縁膜を形成することができる。 Moreover, an SiON film, a SiCN film, or the like can be formed by using an organic silicon-containing gas as the silicon-containing gas and using a nitrogen-containing gas, a carbon-containing gas, or a mixed gas thereof instead of the boron-containing gas. That is, a good ternary insulating film such as a SiON film, a SiCN film, a SiBN film, or a SiGeN film can be formed. Furthermore, by controlling the gas flow rate and supply time of the gas, a low-temperature insulating film in which the N concentration, C concentration, Ge concentration, and B concentration in the film are controlled can be formed.
また、本発明は、本実施形態にかかる縦型の処理炉を備えた基板処理装置に限らず、枚葉式、Hot Wall型、Cold Wall型の処理炉を有する基板処理装置にも好適に適用できる。 Further, the present invention is not limited to the substrate processing apparatus provided with the vertical processing furnace according to the present embodiment, but can be suitably applied to a substrate processing apparatus having a single wafer type, a Hot Wall type, or a Cold Wall type processing furnace. it can.
<本発明の好ましい態様>
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
<Preferred embodiment of the present invention>
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be additionally described.
本発明の一態様によれば、
基板を収容した処理室内にシリコン含有ガスとボロン含有ガスとを供給して前記基板上にシリコン含有及びボロン含有膜を形成するシリコン含有及びボロン含有膜形成工程と、
大気圧未満の圧力に設定した前記処理室内に酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給して前記基板上に形成した前記シリコン含有及びボロン含有膜をボロン含有及びシリコン含有酸化膜に改質するシリコン含有及びボロン含有膜改質工程と、
を有し、
前記シリコン含有及びボロン含有膜形成工程と、前記シリコン含有及びボロン含有膜改質工程と、を1サイクルとして前記サイクルを1回以上行う
半導体装置の製造方法が提供される。
According to one aspect of the invention,
A silicon-containing and boron-containing film forming step of forming a silicon-containing and boron-containing film on the substrate by supplying a silicon-containing gas and a boron-containing gas into a processing chamber containing the substrate;
Silicon for reforming the silicon-containing and boron-containing films formed on the substrate by supplying an oxygen-containing gas and a hydrogen-containing gas into the processing chamber set to a pressure lower than atmospheric pressure into a boron-containing and silicon-containing oxide film Containing and boron containing film modifying step;
Have
A method of manufacturing a semiconductor device is provided in which the silicon-containing and boron-containing film forming step and the silicon-containing and boron-containing film modifying step are set as one cycle, and the cycle is performed once or more.
好ましくは、前記シリコン含有及びボロン含有膜改質工程は、大気圧未満の圧力雰囲気下である前記処理室内にて、前記酸素含有ガスと前記水素含有ガスとを反応させて酸素を含む酸化種を生成し、該酸化種により前記基板上に形成した前記シリコン含有及びボロン含有膜を改質する。 Preferably, in the silicon-containing and boron-containing film reforming step, an oxygen-containing oxidizing species is obtained by reacting the oxygen-containing gas and the hydrogen-containing gas in the processing chamber under a pressure atmosphere lower than atmospheric pressure. The silicon-containing and boron-containing film formed and formed on the substrate by the oxidizing species is modified.
より好ましくは、前記シリコン含有ガスは、SiH4ガス又はSi2H6ガス若しくはSi2Cl6ガスである。 More preferably, the silicon-containing gas is SiH 4 gas, Si 2 H 6 gas, or Si 2 Cl 6 gas.
さらに好ましくは、前記シリコン含有及びボロン含有膜形成工程と前記シリコン含有及びボロン含有膜改質工程とは、前記処理室内を一定の温度に保持しつつ行う。 More preferably, the silicon-containing and boron-containing film forming step and the silicon-containing and boron-containing film modifying step are performed while maintaining the processing chamber at a constant temperature.
さらに好ましくは、前記シリコン含有及びボロン含有膜形成工程の終了後に、前記シリコン含有ガス及び前記ボロン含有ガスの供給を停止し、前記処理室内に不活性ガスを供給して前記処理室内を前記不活性ガスの雰囲気に置換する不活性ガス置換工程をさらに有する。 More preferably, after completion of the silicon-containing and boron-containing film forming step, the supply of the silicon-containing gas and the boron-containing gas is stopped, an inert gas is supplied into the processing chamber, and the processing chamber is inerted. It further has an inert gas replacement step of replacing with a gas atmosphere.
さらに好ましくは、前記シリコン含有及びボロン含有膜改質工程の終了後に、前記酸素含有ガス及び前記水素含有ガスの供給を停止し、前記処理室内に不活性ガスを供給して前記処理室内を前記不活性ガスの雰囲気に置換する不活性ガス置換工程をさらに有する。 More preferably, after completion of the silicon-containing and boron-containing film reforming step, the supply of the oxygen-containing gas and the hydrogen-containing gas is stopped, an inert gas is supplied into the processing chamber, and the processing chamber is filled with the inert gas. It further has an inert gas replacement step of replacing the atmosphere with an active gas.
さらに好ましくは、前記水素含有ガスは、H2ガス、NH3ガスである。 More preferably, the hydrogen-containing gas is H 2 gas or NH 3 gas.
さらに好ましくは、前記酸化含有ガスは、O2ガス、O3ガス、NOガス、N2Oガス、NOxガス、COガス、H2Oガス、CH3COOHガスである。 More preferably, the oxidation-containing gas is O 2 gas, O 3 gas, NO gas, N 2 O gas, NO x gas, CO gas, H 2 O gas, or CH 3 COOH gas.
さらに好ましくは、前記ボロン含有ガスは、B2H6ガス又はBCl3ガスである。 More preferably, the boron-containing gas is B 2 H 6 gas or BCl 3 gas.
さらに好ましくは、前記シリコン含有及びボロン含有膜形成工程と、前記シリコン含有及びボロン含有膜改質工程とは、前記処理室を形成するインナーチューブと、該インナーチューブの外側に設けてガス排気部に接続するアウターチューブとの二重管構造を有する処理炉により行われる。 More preferably, the silicon-containing and boron-containing film forming step and the silicon-containing and boron-containing film reforming step are provided in an inner tube that forms the processing chamber and an outer side of the inner tube in a gas exhaust part. It is performed by a processing furnace having a double tube structure with an outer tube to be connected.
さらに好ましくは、前記シリコン含有及びボロン含有膜形成工程と、前記シリコン含有及びボロン含有膜改質工程と、前記不活性ガス置換工程とは、前記処理室を形成するインナーチューブと、該インナーチューブの外側に設けてガス排気部に接続するアウターチューブとの二重管構造を有する処理炉により行われる。 More preferably, the silicon-containing and boron-containing film forming step, the silicon-containing and boron-containing film modifying step, and the inert gas replacement step include an inner tube that forms the processing chamber, and the inner tube It is carried out by a processing furnace having a double tube structure with an outer tube provided outside and connected to the gas exhaust part.
本発明の他の態様によれば、
基板を収容した処理室内にシリコン含有ガスを供給して前記基板上にシリコン含有膜を形成するシリコン含有膜形成工程と、
大気圧未満の圧力に設定した前記処理室内にボロン含有ガスと酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給して前記基板上の前記シリコン含有膜をボロン含有及びシリコン含有酸化膜に改質するシリコン含有膜改質工程と、
を有し、
前記シリコン含有膜形成工程と、前記シリコン含有膜改質工程と、を1サイクルとして前記サイクルを1回以上行う半導体装置の製造方法が提供される。
According to another aspect of the invention,
A silicon-containing film forming step of forming a silicon-containing film on the substrate by supplying a silicon-containing gas into a processing chamber containing the substrate;
A silicon-containing film for reforming the silicon-containing film on the substrate into a boron-containing and silicon-containing oxide film by supplying a boron-containing gas, an oxygen-containing gas, and a hydrogen-containing gas into the processing chamber set to a pressure lower than atmospheric pressure. Membrane reforming process;
Have
A method for manufacturing a semiconductor device is provided in which the silicon-containing film forming step and the silicon-containing film modifying step are set as one cycle, and the cycle is performed once or more.
好ましくは、前記シリコン含有膜改質工程は、大気圧未満の圧力雰囲気下である前記処理室内にて、前記酸素含有ガスと前記水素含有ガスとを反応させて酸素を含む酸化種を生成し、この酸化種により前記基板上に形成した前記シリコン含有膜をボロン含有及びシリコン含有酸化膜に改質する。 Preferably, the silicon-containing film modification step generates an oxidized species containing oxygen by reacting the oxygen-containing gas and the hydrogen-containing gas in the processing chamber under a pressure atmosphere lower than atmospheric pressure, The silicon-containing film formed on the substrate by the oxidizing species is modified into a boron-containing and silicon-containing oxide film.
より好ましくは、前記シリコン含有ガスは、SiH4ガス又はSi2H6ガス若しくはSi2Cl6ガスである。 More preferably, the silicon-containing gas is SiH 4 gas, Si 2 H 6 gas, or Si 2 Cl 6 gas.
さらに好ましくは、前記シリコン含有膜形成工程及び前記シリコン含有膜改質工程は、前記処理室内を一定の温度に保持しつつ行う。 More preferably, the silicon-containing film forming step and the silicon-containing film modifying step are performed while maintaining the processing chamber at a constant temperature.
さらに好ましくは、前記シリコン含有膜形成工程の終了後に、前記シリコン含有ガスの供給を停止し、前記処理室内に不活性ガスを供給して前記処理室内を前記不活性ガスの雰囲気に置換する不活性ガス置換工程をさらに有する。 More preferably, after completion of the silicon-containing film forming step, the supply of the silicon-containing gas is stopped, an inert gas is supplied into the processing chamber, and the processing chamber is replaced with an inert gas atmosphere. It further has a gas replacement process.
さらに好ましくは、前記シリコン含有膜改質工程の終了後に、前記ボロン含有ガス、前記酸素含有ガス及び前記水素含有ガスの供給を停止し、前記処理室内に不活性ガスを供給して前記処理室内を前記不活性ガスの雰囲気に置換する不活性ガス置換工程をさらに有する。 More preferably, after completion of the silicon-containing film modification step, the supply of the boron-containing gas, the oxygen-containing gas, and the hydrogen-containing gas is stopped, and an inert gas is supplied into the processing chamber to supply the inside of the processing chamber. It further has an inert gas replacement step of replacing with the inert gas atmosphere.
さらに好ましくは、前記水素含有ガスは、H2ガス、NH3ガスである。 More preferably, the hydrogen-containing gas is H 2 gas or NH 3 gas.
さらに好ましくは、前記酸化含有ガスは、O2ガス、O3ガス、NOガス、N2Oガス、NOxガス、COガス、H2Oガス、CH3COOHガスである。 More preferably, the oxidation-containing gas is O 2 gas, O 3 gas, NO gas, N 2 O gas, NO x gas, CO gas, H 2 O gas, or CH 3 COOH gas.
さらに好ましくは、前記ボロン含有ガスは、B2H6ガス又はBCl3ガスである。 More preferably, the boron-containing gas is B 2 H 6 gas or BCl 3 gas.
さらに好ましくは、前記シリコン含有膜形成工程と、前記シリコン含有膜改質工程とは、前記処理室を形成するインナーチューブと、該インナーチューブの外側に設けてガス排気部に接続するアウターチューブとの二重管構造を有する処理炉により行われる。 More preferably, the silicon-containing film forming step and the silicon-containing film modifying step include an inner tube that forms the processing chamber, and an outer tube that is provided outside the inner tube and connected to a gas exhaust unit. It is performed by a processing furnace having a double tube structure.
さらに好ましくは、前記シリコン含有膜形成工程と、前記シリコン含有膜改質工程と、前記不活性ガス置換工程とは、前記処理室を形成するインナーチューブと、該インナーチューブの外側に設けてガス排気部に接続するアウターチューブとの二重管構造を有する処
理炉により行われる。
More preferably, the silicon-containing film forming step, the silicon-containing film modifying step, and the inert gas replacement step are provided with an inner tube that forms the processing chamber, and an exhaust gas that is provided outside the inner tube. It is performed by a processing furnace having a double tube structure with an outer tube connected to the part.
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を収容した処理室と、
前記処理室内にシリコン含有ガスを供給するシリコン含有ガス供給系と、
前記処理室内にボロン含有ガスを供給するボロン含有ガス供給系と、
前記処理室内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給系と、
前記処理室内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給系と、
前記処理室内の圧力を調整する圧力調整部と、
前記シリコン含有ガス供給系、前記ボロン含有ガス供給系、前記酸素含有ガス供給系、前記水素含有ガス供給系及び前記圧力調整部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記処理室内に前記シリコン含有ガス供給系からの前記シリコン含有ガスと前記ボロン含有ガス供給系からの前記ボロン含有ガスとを供給して前記基板上にシリコン含有及びボロン含有膜を形成した後、前記圧力調整部により大気圧未満に設定した前記処理室内に前記酸素含有ガス供給系からの前記酸素含有ガスと前記水素含有ガス供給系からの前記水素含有ガスとを供給して前記基板上の前記シリコン含有及びボロン含有膜をボロン含有及びシリコン含有酸化膜に改質し、これを1サイクルとして前記サイクルを1回以上行うか、
前記処理室内に前記シリコン含有ガス供給系からの前記シリコン含有ガスを供給して前記基板上にシリコン含有膜を形成した後、前記圧力調整部により大気圧未満に設定した前記処理室内に前記ボロン含有ガス供給系からのボロン含有ガスと、前記酸素含有ガス供給系からの前記酸素含有ガスと前記水素含有ガス供給系からの前記水素含有ガスとを供給して前記基板上の前記シリコン含有膜をボロン含有及びシリコン含有酸化膜に改質し、これを1サイクルとして前記サイクルを1回以上行う
基板処理装置が提供される。
According to yet another aspect of the invention,
A processing chamber containing a substrate;
A silicon-containing gas supply system for supplying a silicon-containing gas into the processing chamber;
A boron-containing gas supply system for supplying a boron-containing gas into the processing chamber;
An oxygen-containing gas supply system for supplying an oxygen-containing gas into the processing chamber;
A hydrogen-containing gas supply system for supplying a hydrogen-containing gas into the processing chamber;
A pressure adjusting unit for adjusting the pressure in the processing chamber;
A control unit that controls the silicon-containing gas supply system, the boron-containing gas supply system, the oxygen-containing gas supply system, the hydrogen-containing gas supply system, and the pressure adjustment unit,
The controller is
After forming the silicon-containing and boron-containing film on the substrate by supplying the silicon-containing gas from the silicon-containing gas supply system and the boron-containing gas from the boron-containing gas supply system into the processing chamber, The silicon on the substrate is supplied by supplying the oxygen-containing gas from the oxygen-containing gas supply system and the hydrogen-containing gas from the hydrogen-containing gas supply system into the processing chamber set to less than atmospheric pressure by a pressure adjusting unit. The boron-containing and boron-containing film is modified to a boron-containing and silicon-containing oxide film, and this cycle is performed one or more times, or
After supplying the silicon-containing gas from the silicon-containing gas supply system into the processing chamber to form a silicon-containing film on the substrate, the boron containing is contained in the processing chamber set to less than atmospheric pressure by the pressure adjusting unit. Boron is contained in the silicon-containing film on the substrate by supplying a boron-containing gas from a gas supply system, the oxygen-containing gas from the oxygen-containing gas supply system, and the hydrogen-containing gas from the hydrogen-containing gas supply system. There is provided a substrate processing apparatus which is modified to contain and silicon-containing oxide film and performs this cycle one or more times.
好ましくは、前記処理室を形成するインナーチューブと、該インナーチューブの外側に設けてガス排気部に接続するアウターチューブとの二重管構造を有する処理炉を備えている。 Preferably, there is provided a processing furnace having a double tube structure of an inner tube forming the processing chamber and an outer tube provided outside the inner tube and connected to a gas exhaust part.
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を収容した処理室内にシリコン含有ガスとゲルマン含有ガスとを供給して前記基板上にシリコン含有及びゲルマン含有膜を形成するシリコン含有及びゲルマン含有膜形成工程と、
大気圧未満の圧力に設定した前記処理室内に酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給して前記基板上に形成した前記シリコン含有及びゲルマン含有膜をゲルマン含有及びシリコン含有酸化膜に改質するシリコン含有及びゲルマン含有膜改質工程と、
を有し、
前記シリコン含有及びゲルマン含有膜形成工程と、前記シリコン含有及びゲルマン含有膜改質工程とを、1サイクルとして前記サイクルを1回以上行う
半導体装置の製造方法が提供される。
According to yet another aspect of the invention,
A silicon-containing and germane-containing film forming step of forming a silicon-containing and germane-containing film on the substrate by supplying a silicon-containing gas and a germane-containing gas into a processing chamber containing the substrate;
Silicon for reforming the silicon-containing and germane-containing films formed on the substrate by supplying an oxygen-containing gas and a hydrogen-containing gas into the processing chamber set to a pressure lower than atmospheric pressure to a germane-containing and silicon-containing oxide film Containing and germane containing film modification step;
Have
A method for manufacturing a semiconductor device is provided in which the silicon-containing and germane-containing film forming step and the silicon-containing and germane-containing film modifying step are set as one cycle, and the cycle is performed once or more.
好ましくは、前記シリコン含有及びゲルマン含有膜改質工程は、大気圧未満の圧力雰囲気下である前記処理室内にて、前記酸素含有ガスと前記水素含有ガスとを反応させて酸素を含む酸化種を生成し、該酸化種により前記基板上に形成した前記シリコン含有及びゲルマン含有膜を改質する。 Preferably, in the silicon-containing and germane-containing film modification step, the oxygen-containing oxidizing species is obtained by reacting the oxygen-containing gas and the hydrogen-containing gas in the processing chamber under a pressure atmosphere less than atmospheric pressure. The silicon-containing and germane-containing films generated and formed on the substrate by the oxidizing species are modified.
より好ましくは、前記シリコン含有ガスは、SiH4ガス又はSi2H6ガス若しくはSi2Cl6ガスである。 More preferably, the silicon-containing gas is SiH 4 gas, Si 2 H 6 gas, or Si 2 Cl 6 gas.
さらに好ましくは、前記シリコン含有及びゲルマン含有膜形成工程と前記シリコン含有及びゲルマン含有膜改質工程とは、前記処理室内を一定の温度に保持しつつ行う。 More preferably, the silicon-containing and germane-containing film forming step and the silicon-containing and germane-containing film modifying step are performed while maintaining the processing chamber at a constant temperature.
さらに好ましくは、前記シリコン含有及びゲルマン含有膜形成工程の終了後に、前記シリコン含有ガス及び前記ゲルマン含有ガスの供給を停止し、前記処理室内に不活性ガスを供給して前記処理室内を前記不活性ガスの雰囲気に置換する不活性ガス置換工程をさらに有する。 More preferably, after completion of the silicon-containing and germane-containing film forming step, the supply of the silicon-containing gas and the germane-containing gas is stopped, an inert gas is supplied into the processing chamber, and the inertness in the processing chamber is established. It further has an inert gas replacement step of replacing with a gas atmosphere.
さらに好ましくは、前記シリコン含有及びゲルマン含有膜改質工程の終了後に、前記酸素含有ガス及び前記水素含有ガスの供給を停止し、前記処理室内に不活性ガスを供給して前記処理室内を前記不活性ガスの雰囲気に置換する不活性ガス置換工程をさらに有する。 More preferably, after completion of the silicon-containing and germane-containing film reforming step, the supply of the oxygen-containing gas and the hydrogen-containing gas is stopped, an inert gas is supplied into the processing chamber, and the processing chamber is filled with the inert gas. It further has an inert gas replacement step of replacing the atmosphere with an active gas.
さらに好ましくは、前記水素含有ガスは、H2ガス、NH3ガスである。 More preferably, the hydrogen-containing gas is H 2 gas or NH 3 gas.
さらに好ましくは、前記酸化含有ガスは、O2ガス、O3ガス、NOガス、N2Oガス、NOxガス、COガス、H2Oガス、CH3COOHガスである。 More preferably, the oxidation-containing gas is O 2 gas, O 3 gas, NO gas, N 2 O gas, NO x gas, CO gas, H 2 O gas, or CH 3 COOH gas.
さらに好ましくは、前記ゲルマン含有ガスは、GeH4ガス又はGe2H6ガスである。 More preferably, the germane-containing gas is GeH 4 gas or Ge 2 H 6 gas.
さらに好ましくは、前記シリコン含有及びゲルマン含有膜形成工程と、前記シリコン含有及びゲルマン含有膜改質工程とは、前記処理室を形成するインナーチューブと、該インナーチューブの外側に設けてガス排気部に接続するアウターチューブとの二重管構造を有する処理炉により行われる。 More preferably, the silicon-containing and germane-containing film forming step, and the silicon-containing and germane-containing film modifying step are provided in an inner tube that forms the processing chamber and an outer side of the inner tube in a gas exhaust part. It is performed by a processing furnace having a double tube structure with an outer tube to be connected.
さらに好ましくは、前記シリコン含有及びゲルマン含有膜形成工程と、前記シリコン含有及びゲルマン含有膜改質工程と、前記不活性ガス置換工程とは、前記処理室を形成するインナーチューブと、該インナーチューブの外側に設けてガス排気部に接続するアウターチューブとの二重管構造を有する処理炉により行われる。 More preferably, the silicon-containing and germane-containing film forming step, the silicon-containing and germane-containing film modifying step, and the inert gas replacement step include an inner tube that forms the processing chamber, and the inner tube It is carried out by a processing furnace having a double tube structure with an outer tube provided outside and connected to the gas exhaust part.
本発明の他の態様によれば、
基板を収容した処理室内にシリコン含有ガスを供給して前記基板上にシリコン含有膜を形成するシリコン含有膜形成工程と、
大気圧未満の圧力に設定した前記処理室内にゲルマン含有ガスと酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給して前記基板上の前記シリコン含有膜をゲルマン含有及びシリコン含有酸化膜に改質するシリコン含有膜改質工程と、
を有し、
前記シリコン含有膜形成工程及び前記シリコン含有膜改質工程を1サイクルとして前記サイクルを1回以上行う半導体装置の製造方法が提供される。
According to another aspect of the invention,
A silicon-containing film forming step of forming a silicon-containing film on the substrate by supplying a silicon-containing gas into a processing chamber containing the substrate;
A silicon-containing gas that reforms the silicon-containing film on the substrate into a germane-containing and silicon-containing oxide film by supplying a germane-containing gas, an oxygen-containing gas, and a hydrogen-containing gas into the processing chamber set to a pressure lower than atmospheric pressure. Membrane reforming process;
Have
There is provided a method of manufacturing a semiconductor device in which the silicon-containing film forming step and the silicon-containing film modifying step are set as one cycle and the cycle is performed once or more.
好ましくは、前記シリコン含有膜改質工程は、大気圧未満の圧力雰囲気下である前記処理室内にて、前記酸素含有ガスと前記水素含有ガスとを反応させて酸素を含む酸化種を生成し、この酸化種により前記基板上に形成した前記シリコン含有膜をゲルマン含有及びシリコン含有酸化膜に改質する。 Preferably, the silicon-containing film modification step generates an oxidized species containing oxygen by reacting the oxygen-containing gas and the hydrogen-containing gas in the processing chamber under a pressure atmosphere lower than atmospheric pressure, The silicon-containing film formed on the substrate by the oxidizing species is modified into germane-containing and silicon-containing oxide films.
より好ましくは、前記シリコン含有ガスは、SiH4ガス又はSi2H6ガス若しくはSi2Cl6ガスである。 More preferably, the silicon-containing gas is SiH 4 gas, Si 2 H 6 gas, or Si 2 Cl 6 gas.
さらに好ましくは、前記シリコン含有膜形成工程及び前記シリコン含有膜改質工程は、前記処理室内を一定の温度に保持しつつ行う。 More preferably, the silicon-containing film forming step and the silicon-containing film modifying step are performed while maintaining the processing chamber at a constant temperature.
さらに好ましくは、前記シリコン含有膜形成工程の終了後に、前記シリコン含有ガスの供給を停止し、前記処理室内に不活性ガスを供給して前記処理室内を前記不活性ガスの雰囲気に置換する不活性ガス置換工程をさらに有する。 More preferably, after completion of the silicon-containing film forming step, the supply of the silicon-containing gas is stopped, an inert gas is supplied into the processing chamber, and the processing chamber is replaced with an inert gas atmosphere. It further has a gas replacement process.
さらに好ましくは、前記シリコン含有膜改質工程の終了後に、前記ゲルマン含有ガス、前記酸素含有ガス及び前記水素含有ガスの供給を停止し、前記処理室内に不活性ガスを供給して前記処理室内を前記不活性ガスの雰囲気に置換する不活性ガス置換工程をさらに有する。 More preferably, after completion of the silicon-containing film modification step, the supply of the germane-containing gas, the oxygen-containing gas, and the hydrogen-containing gas is stopped, and an inert gas is supplied into the processing chamber to supply the inside of the processing chamber. It further has an inert gas replacement step of replacing with the inert gas atmosphere.
さらに好ましくは、前記水素含有ガスは、H2ガス、NH3ガスである。 More preferably, the hydrogen-containing gas is H 2 gas or NH 3 gas.
さらに好ましくは、前記酸化含有ガスは、O2ガス、O3ガス、NOガス、N2Oガス、NOxガス、COガス、H2Oガス、CH3COOHガスである。 More preferably, the oxidation-containing gas is O 2 gas, O 3 gas, NO gas, N 2 O gas, NO x gas, CO gas, H 2 O gas, or CH 3 COOH gas.
さらに好ましくは、前記ゲルマン含有ガスは、GeH4ガス又はGe2H6ガスである。 More preferably, the germane-containing gas is GeH 4 gas or Ge 2 H 6 gas.
さらに好ましくは、前記シリコン含有膜形成工程と、前記シリコン含有膜改質工程とは、前記処理室を形成するインナーチューブと、該インナーチューブの外側に設けてガス排気部に接続するアウターチューブとの二重管構造を有する処理炉により行われる。 More preferably, the silicon-containing film forming step and the silicon-containing film modifying step include an inner tube that forms the processing chamber, and an outer tube that is provided outside the inner tube and connected to a gas exhaust unit. It is performed by a processing furnace having a double tube structure.
さらに好ましくは、前記シリコン含有膜形成工程と、前記シリコン含有膜改質工程と、前記不活性ガス置換工程とは、前記処理室を形成するインナーチューブと、該インナーチューブの外側に設けてガス排気部に接続するアウターチューブとの二重管構造を有する処理炉により行われる。 More preferably, the silicon-containing film forming step, the silicon-containing film modifying step, and the inert gas replacement step are provided with an inner tube that forms the processing chamber, and an exhaust gas that is provided outside the inner tube. It is performed by a processing furnace having a double tube structure with an outer tube connected to the part.
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を収容した処理室と、
前記処理室内にシリコン含有ガスを供給するシリコン含有ガス供給系と、
前記処理室内にゲルマン含有ガスを供給するゲルマン含有ガス供給系と、
前記処理室内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給系と、
前記処理室内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給系と、
前記処理室内の圧力を調整する圧力調整部と、
前記シリコン含有ガス供給系、前記ゲルマン含有ガス供給系、前記酸素含有ガス供給系、前記水素含有ガス供給系及び前記圧力調整部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記処理室内に前記シリコン含有ガス供給系からの前記シリコン含有ガスと前記ゲルマン含有ガス供給系からの前記ゲルマン含有ガスとを供給して前記基板上にシリコン含有及びゲルマン含有膜を形成した後、前記圧力調整部により大気圧未満に設定した前記処理室内に前記酸素含有ガス供給系からの前記酸素含有ガスと前記水素含有ガス供給系からの前記水素含有ガスとを供給して前記基板上の前記シリコン含有及びゲルマン含有膜をゲルマン含有及びシリコン含有酸化膜に改質し、これを1サイクルとして前記サイクルを1回以上行うか、
前記処理室内に前記シリコン含有ガス供給系からの前記シリコン含有ガスを供給して前記基板上にシリコン含有膜を形成した後、前記圧力調整部により大気圧未満に設定した前記処理室内に前記ゲルマン含有ガス供給系からのゲルマン含有ガスと、前記酸素含有ガス供給系からの前記酸素含有ガスと前記水素含有ガス供給系からの前記水素含有ガスとを供給して前記基板上の前記シリコン含有膜をゲルマン含有及びシリコン含有酸化膜に改質し、これを1サイクルとして前記サイクルを1回以上行う
基板処理装置が提供される。
According to yet another aspect of the invention,
A processing chamber containing a substrate;
A silicon-containing gas supply system for supplying a silicon-containing gas into the processing chamber;
A germane-containing gas supply system for supplying a germane-containing gas into the processing chamber;
An oxygen-containing gas supply system for supplying an oxygen-containing gas into the processing chamber;
A hydrogen-containing gas supply system for supplying a hydrogen-containing gas into the processing chamber;
A pressure adjusting unit for adjusting the pressure in the processing chamber;
A control unit that controls the silicon-containing gas supply system, the germane-containing gas supply system, the oxygen-containing gas supply system, the hydrogen-containing gas supply system, and the pressure adjustment unit,
The controller is
After forming the silicon-containing and germane-containing films on the substrate by supplying the silicon-containing gas from the silicon-containing gas supply system and the germane-containing gas from the germane-containing gas supply system into the processing chamber, The silicon on the substrate is supplied by supplying the oxygen-containing gas from the oxygen-containing gas supply system and the hydrogen-containing gas from the hydrogen-containing gas supply system into the processing chamber set to less than atmospheric pressure by a pressure adjusting unit. The containing and germane-containing films are modified into germane-containing and silicon-containing oxide films, and this cycle is performed one or more times, or
The silicon-containing gas from the silicon-containing gas supply system is supplied into the processing chamber to form a silicon-containing film on the substrate, and then the germane is contained in the processing chamber set to less than atmospheric pressure by the pressure adjusting unit. A germane-containing gas from a gas supply system, the oxygen-containing gas from the oxygen-containing gas supply system, and the hydrogen-containing gas from the hydrogen-containing gas supply system are supplied to the germanium-containing film on the substrate. There is provided a substrate processing apparatus which is modified to contain and silicon-containing oxide film and performs this cycle one or more times.
好ましくは、前記処理室を形成するインナーチューブと、該インナーチューブの外側に設けてガス排気部に接続するアウターチューブとの二重管構造を有する処理炉を備えている。 Preferably, there is provided a processing furnace having a double tube structure of an inner tube forming the processing chamber and an outer tube provided outside the inner tube and connected to a gas exhaust part.
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を収容した処理室内にシリコン含有ガスとゲルマン含有ガスと、ボロン含有ガスとを供給して前記基板上にシリコン含有及びゲルマン含有・ボロン含有膜を形成するシリコン含有及びゲルマン含有・ボロン含有膜形成工程と、
大気圧未満の圧力に設定した前記処理室内に酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給して、前記基板上に形成した前記シリコン含有及びゲルマン含有・ボロン含有膜をシリコン含有及びゲルマン含有・ボロン含有酸化膜に改質するシリコン含有及びゲルマン含有・ボロン含有膜改質工程と、を有し、
前記シリコン含有及びゲルマン含有・ボロン含有膜形成工程と、前記シリコン含有及びゲルマン含有・ボロン含有膜改質工程と、を1サイクルとして前記サイクルを1回以上行う
半導体装置の製造方法が提供される。
According to yet another aspect of the invention,
Forming a silicon-containing and germane-containing / boron-containing film by supplying a silicon-containing gas, a germane-containing gas, and a boron-containing gas into a processing chamber containing the substrate to form a silicon-containing and germane-containing / boron-containing film on the substrate Process,
Supplying oxygen-containing gas and hydrogen-containing gas into the processing chamber set to a pressure lower than atmospheric pressure, the silicon-containing and germane-containing / boron-containing films formed on the substrate are silicon-containing and germane-containing / boron-containing. A silicon-containing and germane-containing / boron-containing film modifying step for modifying the oxide film,
There is provided a semiconductor device manufacturing method in which the silicon-containing and germane-containing / boron-containing film forming step and the silicon-containing and germane-containing / boron-containing film modifying step are performed as one cycle, and the cycle is performed once or more.
好ましくは、前記シリコン含有及びゲルマン含有・ボロン含有膜改質工程は、大気圧未満の圧力雰囲気下である前記処理室内にて、前記酸素含有ガスと前記水素含有ガスとを反応させて酸素を含む酸化種を生成し、該酸化種により前記基板上に形成した前記シリコン含有及びゲルマン含有・ボロン含有膜を改質する。 Preferably, the silicon-containing and germane-containing / boron-containing film reforming step includes oxygen by reacting the oxygen-containing gas and the hydrogen-containing gas in the processing chamber under a pressure atmosphere less than atmospheric pressure. Oxidizing species are generated, and the silicon-containing and germane-containing / boron-containing films formed on the substrate are modified by the oxidizing species.
より好ましくは、前記シリコン含有ガスは、SiH4ガス又はSi2H6ガス若しくはSi2Cl6ガスである。 More preferably, the silicon-containing gas is SiH 4 gas, Si 2 H 6 gas, or Si 2 Cl 6 gas.
さらに好ましくは、前記シリコン含有及びゲルマン含有・ボロン含有膜形成工程と前記シリコン含有及びゲルマン含有・ボロン含有膜改質工程とは、前記処理室内を一定の温度に保持しつつ行う。 More preferably, the silicon-containing and germane-containing / boron-containing film forming step and the silicon-containing and germane-containing / boron-containing film modifying step are performed while maintaining the processing chamber at a constant temperature.
さらに好ましくは、前記シリコン含有及びゲルマン含有・ボロン含有膜形成工程の終了後に、前記シリコン含有ガスと前記ゲルマン含有ガスと、ボロン含有ガスとの供給を停止し、前記処理室内に不活性ガスを供給して前記処理室内を前記不活性ガスの雰囲気に置換する不活性ガス置換工程をさらに有する。 More preferably, after completion of the silicon-containing and germane-containing / boron-containing film forming step, the supply of the silicon-containing gas, the germane-containing gas, and the boron-containing gas is stopped, and an inert gas is supplied into the processing chamber. The process chamber further includes an inert gas replacement step of replacing the processing chamber with the inert gas atmosphere.
さらに好ましくは、前記シリコン含有及びゲルマン含有・ボロン含有膜改質工程の終了後に、前記酸素含有ガス及び前記水素含有ガスの供給を停止し、前記処理室内に不活性ガスを供給して前記処理室内を前記不活性ガスの雰囲気に置換する不活性ガス置換工程をさらに有する。 More preferably, after completion of the silicon-containing and germane-containing / boron-containing film reforming step, the supply of the oxygen-containing gas and the hydrogen-containing gas is stopped, and an inert gas is supplied into the processing chamber. And an inert gas replacement step of replacing the atmosphere with the inert gas atmosphere.
さらに好ましくは、前記水素含有ガスは、H2ガス、NH3ガスである。 More preferably, the hydrogen-containing gas is H 2 gas or NH 3 gas.
さらに好ましくは、前記酸化含有ガスは、O2ガス、O3ガス、NOガス、N2Oガス、NOxガス、COガス、H2Oガス、CH3COOHガスである。 More preferably, the oxidation-containing gas is O 2 gas, O 3 gas, NO gas, N 2 O gas, NO x gas, CO gas, H 2 O gas, or CH 3 COOH gas.
さらに好ましくは、前記ゲルマン含有ガスは、GeH4ガス又はGe2H6ガスである。 More preferably, the germane-containing gas is GeH 4 gas or Ge 2 H 6 gas.
さらに好ましくは、前記ボロン含有ガスは、B2H6ガス又はBCl3ガスである。 More preferably, the boron-containing gas is B 2 H 6 gas or BCl 3 gas.
さらに好ましくは、前記シリコン含有及びゲルマン含有・ボロン含有膜形成工程と、前記シリコン含有及びゲルマン含有・ボロン含有膜改質工程とは、前記処理室を形成するインナーチューブと、該インナーチューブの外側に設けてガス排気部に接続するアウターチューブとの二重管構造を有する処理炉により行われる。 More preferably, the silicon-containing and germane-containing / boron-containing film forming step, and the silicon-containing and germane-containing / boron-containing film modifying step include an inner tube that forms the processing chamber, and an outer side of the inner tube. It is performed by a processing furnace having a double tube structure with an outer tube that is provided and connected to the gas exhaust part.
さらに好ましくは、前記シリコン含有及びゲルマン含有・ボロン含有膜形成工程と、前記シリコン含有及びゲルマン含有・ボロン含有膜改質工程と、前記不活性ガス置換工程とは、前記処理室を形成するインナーチューブと、該インナーチューブの外側に設けてガス排気部に接続するアウターチューブとの二重管構造を有する処理炉により行われる。 More preferably, the silicon-containing and germane-containing / boron-containing film forming step, the silicon-containing and germane-containing / boron-containing film modifying step, and the inert gas replacement step are inner tubes that form the processing chamber. And a processing furnace having a double tube structure with an outer tube provided outside the inner tube and connected to a gas exhaust part.
本発明の他の態様によれば、
基板を収容した処理室内にシリコン含有ガスを供給して前記基板上にシリコン含有膜を形成するシリコン含有膜形成工程と、
大気圧未満の圧力に設定した前記処理室内にゲルマン含有ガスとボロン含有ガスと酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給して前記基板上の前記シリコン含有膜をシリコン含有及びゲルマン含有・ボロン含有酸化膜に改質するシリコン含有膜改質工程と、
を有し、
前記シリコン含有膜形成工程及び前記シリコン含有膜改質工程を1サイクルとして前記サイクルを1回以上行う半導体装置の製造方法が提供される。
According to another aspect of the invention,
A silicon-containing film forming step of forming a silicon-containing film on the substrate by supplying a silicon-containing gas into a processing chamber containing the substrate;
A germane-containing gas, a boron-containing gas, an oxygen-containing gas, and a hydrogen-containing gas are supplied into the processing chamber set to a pressure lower than atmospheric pressure, and the silicon-containing film on the substrate is silicon-containing and germane-containing / boron-containing oxidized. A silicon-containing film modification step for modifying the film;
Have
There is provided a method of manufacturing a semiconductor device in which the silicon-containing film forming step and the silicon-containing film modifying step are set as one cycle and the cycle is performed once or more.
好ましくは、前記シリコン含有膜改質工程は、大気圧未満の圧力雰囲気下である前記処理室内にて、前記酸素含有ガスと前記水素含有ガスとを反応させて酸素を含む酸化種を生成し、この酸化種により前記基板上に形成した前記シリコン含有膜をシリコン含有及びゲルマン含有・ボロン含有酸化膜に改質する。 Preferably, the silicon-containing film modification step generates an oxidized species containing oxygen by reacting the oxygen-containing gas and the hydrogen-containing gas in the processing chamber under a pressure atmosphere lower than atmospheric pressure, The silicon-containing film formed on the substrate by the oxidizing species is modified into a silicon-containing and germane-containing / boron-containing oxide film.
より好ましくは、前記シリコン含有ガスは、SiH4ガス又はSi2H6ガス若しくはSi2Cl6ガスである。 More preferably, the silicon-containing gas is SiH 4 gas, Si 2 H 6 gas, or Si 2 Cl 6 gas.
さらに好ましくは、前記シリコン含有膜形成工程及び前記シリコン含有膜改質工程は、前記処理室内を一定の温度に保持しつつ行う。 More preferably, the silicon-containing film forming step and the silicon-containing film modifying step are performed while maintaining the processing chamber at a constant temperature.
さらに好ましくは、前記シリコン含有膜形成工程の終了後に、前記シリコン含有ガスの供給を停止し、前記処理室内に不活性ガスを供給して前記処理室内を前記不活性ガスの雰囲気に置換する不活性ガス置換工程をさらに有する。 More preferably, after completion of the silicon-containing film forming step, the supply of the silicon-containing gas is stopped, an inert gas is supplied into the processing chamber, and the processing chamber is replaced with an inert gas atmosphere. It further has a gas replacement process.
さらに好ましくは、前記シリコン含有膜改質工程の終了後に、前記ゲルマン含有ガス、前記ボロン含有ガス、前記酸素含有ガス及び前記水素含有ガスの供給を停止し、前記処理室内に不活性ガスを供給して前記処理室内を前記不活性ガスの雰囲気に置換する不活性ガス置換工程をさらに有する。 More preferably, after the silicon-containing film modification step, the supply of the germane-containing gas, the boron-containing gas, the oxygen-containing gas, and the hydrogen-containing gas is stopped, and an inert gas is supplied into the processing chamber. And an inert gas replacement step of replacing the processing chamber with the inert gas atmosphere.
さらに好ましくは、前記水素含有ガスは、H2ガス、NH3ガスである。 More preferably, the hydrogen-containing gas is H 2 gas or NH 3 gas.
さらに好ましくは、前記酸化含有ガスは、O2ガス、O3ガス、NOガス、N2Oガス、NOxガス、COガス、H2Oガス、CH3COOHガスである。 More preferably, the oxidation-containing gas is O 2 gas, O 3 gas, NO gas, N 2 O gas, NO x gas, CO gas, H 2 O gas, or CH 3 COOH gas.
さらに好ましくは、前記ゲルマン含有ガスは、GeH4ガス又はGe2H6ガスである。 More preferably, the germane-containing gas is GeH 4 gas or Ge 2 H 6 gas.
さらに好ましくは、前記ボロン含有ガスは、B2H6ガス又はBCl3ガスである。 More preferably, the boron-containing gas is B 2 H 6 gas or BCl 3 gas.
さらに好ましくは、前記シリコン含有膜形成工程と、前記シリコン含有膜改質工程とは、前記処理室を形成するインナーチューブと、該インナーチューブの外側に設けてガス排気部に接続するアウターチューブとの二重管構造を有する処理炉により行われる。 More preferably, the silicon-containing film forming step and the silicon-containing film modifying step include an inner tube that forms the processing chamber, and an outer tube that is provided outside the inner tube and connected to a gas exhaust unit. It is performed by a processing furnace having a double tube structure.
さらに好ましくは、前記シリコン含有膜形成工程と、前記シリコン含有膜改質工程と、前記不活性ガス置換工程とは、前記処理室を形成するインナーチューブと、該インナーチューブの外側に設けてガス排気部に接続するアウターチューブとの二重管構造を有する処理炉により行われる。 More preferably, the silicon-containing film forming step, the silicon-containing film modifying step, and the inert gas replacement step are provided with an inner tube that forms the processing chamber, and an exhaust gas that is provided outside the inner tube. It is performed by a processing furnace having a double tube structure with an outer tube connected to the part.
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を収容した処理室と、
前記処理室内にシリコン含有ガスを供給するシリコン含有ガス供給系と、
前記処理室内にゲルマン含有ガスを供給するゲルマン含有ガス供給系と、
前記処理室内にボロン含有ガスを供給するボロン含有ガス供給系と、
前記処理室内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給系と、
前記処理室内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給系と、
前記処理室内の圧力を調整する圧力調整部と、
前記シリコン含有ガス供給系、前記ゲルマン含有ガス供給系、前記ボロン含有ガス供給系、前記酸素含有ガス供給系、前記水素含有ガス供給系及び前記圧力調整部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記処理室内に前記シリコン含有ガス供給系からの前記シリコン含有ガスと、前記ゲルマン含有ガス供給系からの前記ゲルマン含有ガスと、前記ボロン含有ガス供給系からの前記ボロン含有ガスとを供給して前記基板上にシリコン含有及びゲルマン含有・ボロン含有膜を形成した後、前記圧力調整部により大気圧未満に設定した前記処理室内に前記酸素含有ガス供給系からの前記酸素含有ガスと前記水素含有ガス供給系からの前記水素含有ガスとを供給して前記基板上の前記シリコン含有及びゲルマン含有・ボロン含有膜をシリコン含有及びゲルマン含有・ボロン含有酸化膜に改質し、これを1サイクルとして前記サイクルを1回以上行うか、
前記処理室内に前記シリコン含有ガス供給系からの前記シリコン含有ガスを供給して前記基板上にシリコン含有膜を形成した後、前記圧力調整部により大気圧未満に設定した前記処理室内に前記ゲルマン含有ガス供給系からのゲルマン含有ガスと、前記ボロン含有ガス供給系からのボロン含有ガスと、前記酸素含有ガス供給系からの前記酸素含有ガスと前記水素含有ガス供給系からの前記水素含有ガスとを供給して前記基板上の前記シリコン含有膜をシリコン含有及びゲルマン含有・ボロン含有酸化膜に改質し、これを1サイクルとして前記サイクルを1回以上行う
基板処理装置が提供される。
According to yet another aspect of the invention,
A processing chamber containing a substrate;
A silicon-containing gas supply system for supplying a silicon-containing gas into the processing chamber;
A germane-containing gas supply system for supplying a germane-containing gas into the processing chamber;
A boron-containing gas supply system for supplying a boron-containing gas into the processing chamber;
An oxygen-containing gas supply system for supplying an oxygen-containing gas into the processing chamber;
A hydrogen-containing gas supply system for supplying a hydrogen-containing gas into the processing chamber;
A pressure adjusting unit for adjusting the pressure in the processing chamber;
A control unit for controlling the silicon-containing gas supply system, the germane-containing gas supply system, the boron-containing gas supply system, the oxygen-containing gas supply system, the hydrogen-containing gas supply system, and the pressure adjustment unit,
The controller is
Supplying the silicon-containing gas from the silicon-containing gas supply system, the germane-containing gas from the germane-containing gas supply system, and the boron-containing gas from the boron-containing gas supply system into the processing chamber; After the silicon-containing and germane-containing / boron-containing films are formed on the substrate, the oxygen-containing gas and the hydrogen-containing gas are supplied from the oxygen-containing gas supply system into the processing chamber set to less than atmospheric pressure by the pressure adjusting unit. The hydrogen-containing gas from the system is supplied to modify the silicon-containing and germane-containing / boron-containing film on the substrate into a silicon-containing and germane-containing / boron-containing oxide film. Do it more than once,
The silicon-containing gas from the silicon-containing gas supply system is supplied into the processing chamber to form a silicon-containing film on the substrate, and then the germane is contained in the processing chamber set to less than atmospheric pressure by the pressure adjustment unit. A germane-containing gas from a gas supply system, a boron-containing gas from the boron-containing gas supply system, the oxygen-containing gas from the oxygen-containing gas supply system, and the hydrogen-containing gas from the hydrogen-containing gas supply system. There is provided a substrate processing apparatus for supplying and modifying the silicon-containing film on the substrate into a silicon-containing and germane-containing / boron-containing oxide film, and taking this as one cycle, and performing the cycle one or more times.
好ましくは、前記処理室を形成するインナーチューブと、該インナーチューブの外側に設けてガス排気部に接続するアウターチューブとの二重管構造を有する処理炉を備えている。 Preferably, there is provided a processing furnace having a double tube structure of an inner tube forming the processing chamber and an outer tube provided outside the inner tube and connected to a gas exhaust part.
200 ウエハ(基板)
201 処理室
200 wafer (substrate)
201 treatment room
Claims (3)
大気圧未満の圧力に設定した前記処理室内に酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給して前記基板上に形成した前記シリコン含有及びボロン含有膜をボロン含有及びシリコン含有酸化膜に改質するシリコン含有及びボロン含有膜改質工程と、
を有し、
前記シリコン含有及びボロン含有膜形成工程と、前記シリコン含有及びボロン含有膜改質工程と、を1サイクルとして前記サイクルを1回以上行う、
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A silicon-containing and boron-containing film forming step of forming a silicon-containing and boron-containing film on the substrate by supplying a silicon-containing gas and a boron-containing gas into a processing chamber containing the substrate;
Silicon for reforming the silicon-containing and boron-containing films formed on the substrate by supplying an oxygen-containing gas and a hydrogen-containing gas into the processing chamber set to a pressure lower than atmospheric pressure into a boron-containing and silicon-containing oxide film Containing and boron containing film modifying step;
Have
The silicon-containing and boron-containing film forming step and the silicon-containing and boron-containing film reforming step are set as one cycle, and the cycle is performed once or more.
A method for manufacturing a semiconductor device.
大気圧未満の圧力に設定した前記処理室内にボロン含有ガスと酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給して前記基板上の前記シリコン含有膜をボロン含有及びシリコン含有酸化膜に改質するシリコン含有膜改質工程と、
を有し、
前記シリコン含有膜形成工程と、前記シリコン含有膜改質工程と、を1サイクルとして前記サイクルを1回以上行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A silicon-containing film forming step of forming a silicon-containing film on the substrate by supplying a silicon-containing gas into a processing chamber containing the substrate;
A silicon-containing film for reforming the silicon-containing film on the substrate into a boron-containing and silicon-containing oxide film by supplying a boron-containing gas, an oxygen-containing gas, and a hydrogen-containing gas into the processing chamber set to a pressure lower than atmospheric pressure. Membrane reforming process;
Have
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the cycle is performed at least once, with the silicon-containing film forming step and the silicon-containing film modifying step as one cycle.
前記処理室内にシリコン含有ガスを供給するシリコン含有ガス供給系と、
前記処理室内にボロン含有ガスを供給するボロン含有ガス供給系と、
前記処理室内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給系と、
前記処理室内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給系と、
前記処理室内の圧力を調整する圧力調整部と、
前記シリコン含有ガス供給系、前記ボロン含有ガス供給系、前記酸素含有ガス供給系、前記水素含有ガス供給系及び前記圧力調整部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記処理室内に前記シリコン含有ガス供給系からの前記シリコン含有ガスと前記ボロン含有ガス供給系からの前記ボロン含有ガスとを供給して前記基板上にシリコン含有及びボロン含有膜を形成した後、前記圧力調整部により大気圧未満に設定した前記処理室内に前記酸素含有ガス供給系からの前記酸素含有ガスと前記水素含有ガス供給系からの前記水素含有ガスとを供給して前記基板上の前記シリコン含有及びボロン含有膜をボロン含有及びシリコン含有酸化膜に改質し、これを1サイクルとして前記サイクルを1回以上行うか、
前記処理室内に前記シリコン含有ガス供給系からの前記シリコン含有ガスを供給して前記基板上にシリコン含有膜を形成した後、前記圧力調整部により大気圧未満に設定した前記処理室内に前記ボロン含有ガス供給系からのボロン含有ガスと、前記酸素含有ガス供給系からの前記酸素含有ガスと前記水素含有ガス供給系からの前記水素含有ガスとを供給して前記基板上の前記シリコン含有膜をボロン含有及びシリコン含有酸化膜に改質し、これを1サイクルとして前記サイクルを1回以上行う、
ことを特徴とする基板処理装置。 A processing chamber containing a substrate;
A silicon-containing gas supply system for supplying a silicon-containing gas into the processing chamber;
A boron-containing gas supply system for supplying a boron-containing gas into the processing chamber;
An oxygen-containing gas supply system for supplying an oxygen-containing gas into the processing chamber;
A hydrogen-containing gas supply system for supplying a hydrogen-containing gas into the processing chamber;
A pressure adjusting unit for adjusting the pressure in the processing chamber;
A control unit that controls the silicon-containing gas supply system, the boron-containing gas supply system, the oxygen-containing gas supply system, the hydrogen-containing gas supply system, and the pressure adjustment unit,
The controller is
After forming the silicon-containing and boron-containing film on the substrate by supplying the silicon-containing gas from the silicon-containing gas supply system and the boron-containing gas from the boron-containing gas supply system into the processing chamber, The silicon on the substrate is supplied by supplying the oxygen-containing gas from the oxygen-containing gas supply system and the hydrogen-containing gas from the hydrogen-containing gas supply system into the processing chamber set to less than atmospheric pressure by a pressure adjusting unit. The boron-containing and boron-containing film is modified to a boron-containing and silicon-containing oxide film, and this cycle is performed one or more times, or
After supplying the silicon-containing gas from the silicon-containing gas supply system into the processing chamber to form a silicon-containing film on the substrate, the boron containing is contained in the processing chamber set to less than atmospheric pressure by the pressure adjusting unit. Boron is contained in the silicon-containing film on the substrate by supplying a boron-containing gas from a gas supply system, the oxygen-containing gas from the oxygen-containing gas supply system, and the hydrogen-containing gas from the hydrogen-containing gas supply system. Containing and modifying the silicon-containing oxide film, this is defined as one cycle, and the cycle is performed once or more.
A substrate processing apparatus.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009167742A JP2011023576A (en) | 2009-07-16 | 2009-07-16 | Method of manufacturing semiconductor device, and device for treating substrate |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009167742A JP2011023576A (en) | 2009-07-16 | 2009-07-16 | Method of manufacturing semiconductor device, and device for treating substrate |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011023576A true JP2011023576A (en) | 2011-02-03 |
Family
ID=43633379
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009167742A Pending JP2011023576A (en) | 2009-07-16 | 2009-07-16 | Method of manufacturing semiconductor device, and device for treating substrate |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011023576A (en) |
Cited By (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014154809A (en) * | 2013-02-13 | 2014-08-25 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Semiconductor device manufacturing method, substrate processing method, substrate processing apparatus and program |
JP2014532304A (en) * | 2011-09-23 | 2014-12-04 | ノベラス・システムズ・インコーポレーテッドNovellus Systems Incorporated | Plasma activated conformal dielectric films |
KR20150040769A (en) * | 2013-10-07 | 2015-04-15 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Method and apparatus of forming silicon nitride film |
US9437426B2 (en) | 2013-03-28 | 2016-09-06 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Method of manufacturing semiconductor device |
US9570274B2 (en) | 2010-04-15 | 2017-02-14 | Novellus Systems, Inc. | Plasma activated conformal dielectric film deposition |
US9570290B2 (en) | 2010-04-15 | 2017-02-14 | Lam Research Corporation | Plasma assisted atomic layer deposition titanium oxide for conformal encapsulation and gapfill applications |
JP2017063137A (en) * | 2015-09-25 | 2017-03-30 | 株式会社日立国際電気 | Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing device, and program |
US9611544B2 (en) | 2010-04-15 | 2017-04-04 | Novellus Systems, Inc. | Plasma activated conformal dielectric film deposition |
US9685320B2 (en) | 2010-09-23 | 2017-06-20 | Lam Research Corporation | Methods for depositing silicon oxide |
US9773643B1 (en) | 2016-06-30 | 2017-09-26 | Lam Research Corporation | Apparatus and method for deposition and etch in gap fill |
US9786570B2 (en) | 2012-11-08 | 2017-10-10 | Novellus Systems, Inc. | Methods for depositing films on sensitive substrates |
US9793110B2 (en) | 2010-04-15 | 2017-10-17 | Lam Research Corporation | Gapfill of variable aspect ratio features with a composite PEALD and PECVD method |
US9875891B2 (en) | 2014-11-24 | 2018-01-23 | Lam Research Corporation | Selective inhibition in atomic layer deposition of silicon-containing films |
US9892917B2 (en) | 2010-04-15 | 2018-02-13 | Lam Research Corporation | Plasma assisted atomic layer deposition of multi-layer films for patterning applications |
US9997357B2 (en) | 2010-04-15 | 2018-06-12 | Lam Research Corporation | Capped ALD films for doping fin-shaped channel regions of 3-D IC transistors |
US10037884B2 (en) | 2016-08-31 | 2018-07-31 | Lam Research Corporation | Selective atomic layer deposition for gapfill using sacrificial underlayer |
US10062563B2 (en) | 2016-07-01 | 2018-08-28 | Lam Research Corporation | Selective atomic layer deposition with post-dose treatment |
US10269559B2 (en) | 2017-09-13 | 2019-04-23 | Lam Research Corporation | Dielectric gapfill of high aspect ratio features utilizing a sacrificial etch cap layer |
CN110168698A (en) * | 2016-12-22 | 2019-08-23 | 应用材料公司 | SiBN film for conformally sealed dielectric enclosed without the direct RF exposure to fabric material |
US10720325B2 (en) | 2017-01-27 | 2020-07-21 | Kokusai Electric Corporation | Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus and non-transitory computer-readable recording medium |
JPWO2019207864A1 (en) * | 2018-04-27 | 2020-12-10 | 株式会社Kokusai Electric | Semiconductor device manufacturing methods, substrate processing devices, and programs |
US11646198B2 (en) | 2015-03-20 | 2023-05-09 | Lam Research Corporation | Ultrathin atomic layer deposition film accuracy thickness control |
JP7436438B2 (en) | 2021-09-29 | 2024-02-21 | 株式会社Kokusai Electric | Semiconductor device manufacturing method, substrate processing method, substrate processing device, and program |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002023614A1 (en) * | 2000-09-18 | 2002-03-21 | Tokyo Electron Limited | Method for film formation of gate insulator, apparatus for film formation of gate insulator, and cluster tool |
JP2006054432A (en) * | 2004-07-15 | 2006-02-23 | Tokyo Electron Ltd | Film forming method, film-forming device, and storage medium |
JP2006190787A (en) * | 2005-01-05 | 2006-07-20 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Substrate treatment apparatus and method of manufacturing semiconductor device |
JP2006270016A (en) * | 2004-07-28 | 2006-10-05 | Tokyo Electron Ltd | Deposition method, deposition equipment and storage medium |
JP2007521658A (en) * | 2003-07-07 | 2007-08-02 | マイクロン テクノロジー,インコーポレイテッド | Method for forming phosphorus-doped silicon dioxide containing layer and method for forming trench isolation in the fabrication of integrated circuits |
JP2007251066A (en) * | 2006-03-17 | 2007-09-27 | Toshiba Corp | Method of manufacturing semiconductor device |
JP2008235863A (en) * | 2006-12-21 | 2008-10-02 | Qimonda North America Corp | Pillar phase change memory cell |
-
2009
- 2009-07-16 JP JP2009167742A patent/JP2011023576A/en active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002023614A1 (en) * | 2000-09-18 | 2002-03-21 | Tokyo Electron Limited | Method for film formation of gate insulator, apparatus for film formation of gate insulator, and cluster tool |
JP2007521658A (en) * | 2003-07-07 | 2007-08-02 | マイクロン テクノロジー,インコーポレイテッド | Method for forming phosphorus-doped silicon dioxide containing layer and method for forming trench isolation in the fabrication of integrated circuits |
JP2006054432A (en) * | 2004-07-15 | 2006-02-23 | Tokyo Electron Ltd | Film forming method, film-forming device, and storage medium |
JP2006270016A (en) * | 2004-07-28 | 2006-10-05 | Tokyo Electron Ltd | Deposition method, deposition equipment and storage medium |
JP2006190787A (en) * | 2005-01-05 | 2006-07-20 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Substrate treatment apparatus and method of manufacturing semiconductor device |
JP2007251066A (en) * | 2006-03-17 | 2007-09-27 | Toshiba Corp | Method of manufacturing semiconductor device |
JP2008235863A (en) * | 2006-12-21 | 2008-10-02 | Qimonda North America Corp | Pillar phase change memory cell |
Cited By (39)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10559468B2 (en) | 2010-04-15 | 2020-02-11 | Lam Research Corporation | Capped ALD films for doping fin-shaped channel regions of 3-D IC transistors |
US9793110B2 (en) | 2010-04-15 | 2017-10-17 | Lam Research Corporation | Gapfill of variable aspect ratio features with a composite PEALD and PECVD method |
US10361076B2 (en) | 2010-04-15 | 2019-07-23 | Lam Research Corporation | Gapfill of variable aspect ratio features with a composite PEALD and PECVD method |
US10043657B2 (en) | 2010-04-15 | 2018-08-07 | Lam Research Corporation | Plasma assisted atomic layer deposition metal oxide for patterning applications |
US11011379B2 (en) | 2010-04-15 | 2021-05-18 | Lam Research Corporation | Capped ALD films for doping fin-shaped channel regions of 3-D IC transistors |
US9570274B2 (en) | 2010-04-15 | 2017-02-14 | Novellus Systems, Inc. | Plasma activated conformal dielectric film deposition |
US9570290B2 (en) | 2010-04-15 | 2017-02-14 | Lam Research Corporation | Plasma assisted atomic layer deposition titanium oxide for conformal encapsulation and gapfill applications |
US9892917B2 (en) | 2010-04-15 | 2018-02-13 | Lam Research Corporation | Plasma assisted atomic layer deposition of multi-layer films for patterning applications |
US9611544B2 (en) | 2010-04-15 | 2017-04-04 | Novellus Systems, Inc. | Plasma activated conformal dielectric film deposition |
US9673041B2 (en) | 2010-04-15 | 2017-06-06 | Lam Research Corporation | Plasma assisted atomic layer deposition titanium oxide for patterning applications |
US10043655B2 (en) | 2010-04-15 | 2018-08-07 | Novellus Systems, Inc. | Plasma activated conformal dielectric film deposition |
US11133180B2 (en) | 2010-04-15 | 2021-09-28 | Lam Research Corporation | Gapfill of variable aspect ratio features with a composite PEALD and PECVD method |
US9997357B2 (en) | 2010-04-15 | 2018-06-12 | Lam Research Corporation | Capped ALD films for doping fin-shaped channel regions of 3-D IC transistors |
US9685320B2 (en) | 2010-09-23 | 2017-06-20 | Lam Research Corporation | Methods for depositing silicon oxide |
JP2014532304A (en) * | 2011-09-23 | 2014-12-04 | ノベラス・システムズ・インコーポレーテッドNovellus Systems Incorporated | Plasma activated conformal dielectric films |
US9786570B2 (en) | 2012-11-08 | 2017-10-10 | Novellus Systems, Inc. | Methods for depositing films on sensitive substrates |
US10008428B2 (en) | 2012-11-08 | 2018-06-26 | Novellus Systems, Inc. | Methods for depositing films on sensitive substrates |
US10741458B2 (en) | 2012-11-08 | 2020-08-11 | Novellus Systems, Inc. | Methods for depositing films on sensitive substrates |
JP2014154809A (en) * | 2013-02-13 | 2014-08-25 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Semiconductor device manufacturing method, substrate processing method, substrate processing apparatus and program |
US9437426B2 (en) | 2013-03-28 | 2016-09-06 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Method of manufacturing semiconductor device |
KR101921359B1 (en) * | 2013-10-07 | 2018-11-22 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Method and apparatus of forming silicon nitride film |
JP2015097255A (en) * | 2013-10-07 | 2015-05-21 | 東京エレクトロン株式会社 | Deposition method and deposition device of silicon nitride film |
KR20150040769A (en) * | 2013-10-07 | 2015-04-15 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Method and apparatus of forming silicon nitride film |
US9875891B2 (en) | 2014-11-24 | 2018-01-23 | Lam Research Corporation | Selective inhibition in atomic layer deposition of silicon-containing films |
US10804099B2 (en) | 2014-11-24 | 2020-10-13 | Lam Research Corporation | Selective inhibition in atomic layer deposition of silicon-containing films |
US11646198B2 (en) | 2015-03-20 | 2023-05-09 | Lam Research Corporation | Ultrathin atomic layer deposition film accuracy thickness control |
JP2017063137A (en) * | 2015-09-25 | 2017-03-30 | 株式会社日立国際電気 | Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing device, and program |
US10957514B2 (en) | 2016-06-30 | 2021-03-23 | Lam Research Corporation | Apparatus and method for deposition and etch in gap fill |
US10373806B2 (en) | 2016-06-30 | 2019-08-06 | Lam Research Corporation | Apparatus and method for deposition and etch in gap fill |
US9773643B1 (en) | 2016-06-30 | 2017-09-26 | Lam Research Corporation | Apparatus and method for deposition and etch in gap fill |
US10679848B2 (en) | 2016-07-01 | 2020-06-09 | Lam Research Corporation | Selective atomic layer deposition with post-dose treatment |
US10062563B2 (en) | 2016-07-01 | 2018-08-28 | Lam Research Corporation | Selective atomic layer deposition with post-dose treatment |
US10037884B2 (en) | 2016-08-31 | 2018-07-31 | Lam Research Corporation | Selective atomic layer deposition for gapfill using sacrificial underlayer |
CN110168698A (en) * | 2016-12-22 | 2019-08-23 | 应用材料公司 | SiBN film for conformally sealed dielectric enclosed without the direct RF exposure to fabric material |
CN110168698B (en) * | 2016-12-22 | 2024-03-22 | 应用材料公司 | SiBN film for conformally sealing dielectric closure without direct RF exposure to underlying structural material |
US10720325B2 (en) | 2017-01-27 | 2020-07-21 | Kokusai Electric Corporation | Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus and non-transitory computer-readable recording medium |
US10269559B2 (en) | 2017-09-13 | 2019-04-23 | Lam Research Corporation | Dielectric gapfill of high aspect ratio features utilizing a sacrificial etch cap layer |
JPWO2019207864A1 (en) * | 2018-04-27 | 2020-12-10 | 株式会社Kokusai Electric | Semiconductor device manufacturing methods, substrate processing devices, and programs |
JP7436438B2 (en) | 2021-09-29 | 2024-02-21 | 株式会社Kokusai Electric | Semiconductor device manufacturing method, substrate processing method, substrate processing device, and program |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2011023576A (en) | Method of manufacturing semiconductor device, and device for treating substrate | |
JP4595702B2 (en) | Film forming method, film forming apparatus, and storage medium | |
US9269566B2 (en) | Substrate processing apparatus | |
JP5813303B2 (en) | Semiconductor device manufacturing method, substrate processing method, and substrate processing apparatus | |
US10304676B2 (en) | Method and apparatus for forming nitride film | |
JP5572447B2 (en) | Semiconductor device manufacturing method, substrate processing method, and substrate processing apparatus | |
JP5467007B2 (en) | Semiconductor device manufacturing method and substrate processing apparatus | |
KR101498960B1 (en) | Thin film formation method and film formation apparatus | |
JP2010062230A (en) | Method of manufacturing semiconductor device and substrate processing apparatus | |
TW202101649A (en) | Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and recording medium | |
JP2012049506A (en) | Film deposition method and film deposition apparatus | |
JP4259247B2 (en) | Deposition method | |
JP6902958B2 (en) | Silicon film forming method and forming device | |
JP2007035740A (en) | Film deposition method, film deposition equipment, and storage medium | |
JP2019212740A (en) | Cleaning method, semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus, and program | |
JPWO2011093203A1 (en) | Semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus, and semiconductor device | |
JP6470468B2 (en) | Semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus, and program | |
JP2018101687A (en) | Semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus and program | |
TWI788683B (en) | Substrate processing apparatus, substrate support, method and program for manufacturing semiconductor device | |
JP5770892B2 (en) | Semiconductor device manufacturing method, substrate processing method, and substrate processing apparatus | |
JP2015216404A (en) | Semiconductor device manufacturing method, substrate processing method, substrate processing apparatus and gas supply system | |
TW201828365A (en) | Hard mask and method of manufacturing same | |
JP5797255B2 (en) | Semiconductor device manufacturing method, substrate processing method, and substrate processing apparatus | |
JP7182572B2 (en) | Substrate processing method, semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus, and program | |
JP5356569B2 (en) | Semiconductor device manufacturing method, substrate processing method, and substrate processing apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120622 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20121108 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121120 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130118 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130430 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20140401 |