JP2014067877A5 - 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム - Google Patents

Claims (14)

1. （ａ）基板上に、アルミニウム、イットリウム、ランタンからなる群より選択される少なくとも一つの元素である第１の元素を含む非晶質の酸化膜を形成する工程と、
   （ｂ）前記基板上に、ハフニウム、ジルコニウム、イットリウム、ランタン、ニオブ、タンタル、ストロンチウム、チタン、シリコンからなる群より選択される少なくとも一つの元素であって前記第１の元素とは異なる第２の元素を含む非晶質の酸化膜を形成する工程と、
   を有し、
   （ａ）工程をｎ回行う工程と（ｂ）工程をｍ回行う工程とをｎ＞ｍ＞１となるよう所定回数交互に繰り返して、前記基板上に、前記第２の元素の濃度が前記第１の元素の濃度より低いような前記第１の元素および前記第２の元素を含む非晶質の酸化膜を形成する工程を有する半導体装置の製造方法。
2. 前記（ａ）工程は、
   前記基板に対して前記第１の元素を含む第１の原料ガスを供給し排気する工程と、
   前記基板に対して酸素含有ガスを供給し排気する工程と、
   を有し、
   前記（ｂ）工程は、
   前記第１の元素を含む非晶質の酸化膜が形成された前記基板に対して、前記第２の元素を含み、前記第１の原料ガスとは異なる前記第２の原料ガスを供給し排気する工程と、
   前記基板に対して酸素含有ガスを供給し排気する工程と、
   を有する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記第１の元素および前記第２の元素を含む非晶質の酸化膜は、前記第１の元素を含む非晶質の酸化膜の結晶化温度より高い結晶化温度を有する請求項１もしくは請求項２のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記第２の元素は前記第１の元素よりも大きな原子半径を有する請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記第１の元素および前記第２の元素を含む非晶質の酸化膜は、１０００℃で加熱された後においても非晶質を保つ請求項１〜４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記第１の元素および前記第２の元素を含む非晶質の酸化膜における前記第２の元素の濃度は４０％以下である請求項１〜５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記第１の元素および前記第２の元素を含む非晶質の酸化膜における前記第２の元素の濃度は２〜３８％である請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
8. 前記第１の元素および前記第２の元素を含む非晶質の酸化膜における前記第２の元素の濃度は６〜１２．５％である請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
9. 前記第１の元素はアルミニウムであり、前記第２の元素はハフニウムもしくはジルコニウムであって、第１の元素を含む非晶質の酸化膜はアルミニウム酸化膜であり、第２の元素を含む非晶質の酸化膜はハフニウム酸化膜もしくはジルコニウム酸化膜であり、前記第１の元素および前記第２の元素を含む非晶質の酸化膜はハフニウムドープドアルミニウム酸化膜もしくはジルコニウムドープドアルミニウム酸化膜である請求項１〜８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
10. （ａ）基板上に、アルミニウム、イットリウム、ランタンからなる群より選択される少なくとも一つの元素である第１の元素を含む非晶質の第１の酸化膜を形成する工程と、
    （ｂ）前記第１の元素とは異なる第２の元素を前記第１の酸化膜に添加することにより前記第１の酸化膜を、前記第１の元素及び前記第２の元素を含む非晶質の第２の酸化膜に改質する工程と、
    を有し、
    （ｃ）（ａ）工程をｎ回行う工程と（ｂ）工程をｍ回行う工程とをｎ＞ｍ＞１となるよう所定回数交互に繰り返して、前記第２の元素の濃度が前記第１の元素の濃度より低いような前記第２の酸化膜を形成する工程と、
    （ｄ）（ｃ）工程の後、前記基板上に形成された前記第２の酸化膜を非晶質に保ったまま熱処理を行う工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
11. 基板を収容する処理室と、
    前記処理室内に、アルミニウム、イットリウム、ランタンからなる群より選択される少なくとも一つの元素である第１の元素を含む第１の原料ガスを供給する第１の原料ガス供給系と、
    前記処理室内に、ハフニウム、ジルコニウム、イットリウム、ランタン、ニオブ、タンタル、ストロンチウム、チタン、シリコンからなる群より選択される少なくとも一つの元素であって前記第１の元素とは異なる第２の元素を含む前記第１の原料ガスとは異なる第２の原料ガスを供給する第２の原料ガス供給系と、
    前記処理室内に収容された基板に対して、酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給系と、
    （ａ）前記処理室内の基板に対して、前記第１の原料ガスと前記酸素含有ガスとを供給して、前記基板上に前記第１の元素を含む非晶質の酸化膜を形成する処理と、（ｂ）前記基板に対して、前記第２の原料ガスと前記酸素含有ガスとを供給して、前記第２の元素を含む非晶質の酸化膜を形成する処理と、を行い、（ａ）の処理をｎ回行う処理と（ｂ）の処理をｍ回行う処理とをｎ＞ｍ＞１となるよう所定回数交互に繰り返して、前記基板上に、前記第２の元素の濃度が前記第１の元素の濃度より低いような前記第１の元素および前記第２の元素を含む非晶質の酸化膜を形成するよう前記第１の原料ガス供給系、前記第２の原料ガス供給系および前記酸素含有ガス供給系を制御するように構成される制御部と、
    を有する基板処理装置。
12. 基板を収容する処理室と、
    前記処理室内に、アルミニウム、イットリウム、ランタンからなる群より選択される少なくとも一つの元素である第１の元素を含む第１の原料ガスを供給する第１の原料ガス供給系と、
    前記処理室内に、前記第１の元素とは異なる第２の元素を含む前記第１の原料ガスとは異なる第２の原料ガスを供給する第２の原料ガス供給系と、
    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、
    （ａ）前記処理室内に収容された基板に対して、前記第１の原料ガスと前記酸素含有ガスとを供給して、前記基板上に前記第１の元素を含む非晶質の第１の酸化膜を形成する処理と、（ｂ）前記基板に対して前記第２の原料ガスを供給して、前記第１の酸化膜に前記第２の元素を添加することにより、前記第１の酸化膜を、前記第１の元素および前記第２の元素を含む非晶質の第２の酸化膜に改質する処理と、を有し、（ｃ）（ａ）の処理をｎ回行う工程と（ｂ）の処理をｍ回行う処理とをｎ＞ｍ＞１となるよう所定回数交互に繰り返して、前記第２の元素の濃度が前記第１の元素の濃度より低いような前記第２の酸化膜を形成する処理と、（ｄ）（ｃ）の処理の後、前記基板上に形成された前記第２の酸化膜を非晶質に保ったまま熱処理を行う処理と、を行うよう前記第１の原料ガス供給系、前記第２の原料ガス供給系および前記酸素含有ガス供給系を制御するように構成される制御部と、
    を有する基板処理装置。
13. （ａ）基板上に、アルミニウム、イットリウム、ランタンからなる群より選択される少なくとも一つの元素である第１の元素を含む非晶質の酸化膜を形成する手順と、
    （ｂ）前記基板上に、ハフニウム、ジルコニウム、イットリウム、ランタン、ニオブ、タンタル、ストロンチウム、チタン、シリコンからなる群より選択される少なくとも一つの元素であって前記第１の元素とは異なる第２の元素を含む非晶質の酸化膜を形成する手順と、
    を有し、
    （ａ）の手順をｎ回行う手順と（ｂ）の手順をｍ回行う手順とをｎ＞ｍ＞１となるよう所定回数交互に繰り返して、前記基板上に、前記第２の元素の濃度が前記第１の元素の濃度より低いような前記第１の元素および前記第２の元素を含む非晶質の酸化膜を形成する手順と、
    をコンピュータにより基板処理装置に実行させるプログラム。
14. （ａ）基板上に、アルミニウム、イットリウム、ランタンからなる群より選択される少なくとも一つの元素である第１の元素を含む第１の酸化膜を形成する手順と、
    （ｂ）前記第１の元素とは異なる第２の元素を前記第１の酸化膜に添加することにより前記第１の酸化膜を、前記第１の元素及び前記第２の元素を含む非晶質の第２の酸化膜に改質する手順と、
    （ｃ）（ａ）の手順をｎ回行う手順と（ｂ）の手順をｍ回行う手順とをｎ＞ｍ＞１となるよう所定回数交互に繰り返して、前記第２の元素の濃度が前記第１の元素の濃度より低いような前記第２の酸化膜を形成する手順と、
    （ｄ）（ｃ）の手順の後、前記基板上に形成された前記第２の酸化膜を非晶質に保ったまま熱処理を行う手順と、
    をコンピュータにより基板処理装置に実行させるプログラム。