JP2019102780A - 半導体装置の製造方法及び成膜装置 - Google Patents
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Abstract
Description
〔成膜装置〕
まず、図1乃至図5を用いて、本発明の第1の実施形態に係る成膜装置の一例について説明する。本発明の第1の実施形態に係る成膜装置は、本発明の第1の実施形態に係る排気管無害化方法が好適に適用可能な成膜装置である。ここで、成膜装置は、所謂回転テーブル式(後述)のサセプタを用いた成膜装置であって、原料ガスを含む処理ガスを所定の供給領域に向けて供給することによって、複数の基板の表面上に成膜を行う成膜装置を例に挙げて説明する。なお、基板が載置されるサセプタは必ずしも回転テーブル式である必要は無く、ノズルを用いた種々の成膜装置に適用可能である。
図6は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法によって製造可能な半導体装置の一例を示す斜視断面図である。図7は、図6の半導体装置の一部(破線211で囲まれた箇所)の拡大断面図である。本実施形態に係る半導体装置は、メモリセルトランジスタ(メモリセル)が3次元(3D)に集積されたNAND型フラッシュメモリである。
次に、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。図8(A)〜(D)は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法の製造工程を示す断面図である。
次に、比較例に係る半導体装置の製造方法について説明する。図9(A)〜(D)は、比較例に係る半導体装置の製造方法の製造工程を示す断面図である。
TDS(昇温脱離ガス分析;Thermal Desorption Spectroscopy)試験
TDS試験は、真空中において試料にランプ光を照射して光吸収により昇温させ、試料からの脱離ガスを質量分析計で検出する試験である。
次に、本発明の第2の実施形態に係る成膜装置及び半導体装置の製造方法について説明する。
図11は、第2の実施形態に係る成膜装置の一例を示した平面図である。図11に示す第2の実施形態に係る成膜装置は、第2の処理領域P2において、処理ガスノズル32に加えて、処理ガスノズル34が追加されている点で、第1の実施形態に係る成膜装置と異なっている。
次に、第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
2 サセプタ
4 凸状部
5 突出部
7 ヒータユニット
11 天板
12 容器本体
13 シール部材
14 底部
15 搬送口
20 ケース体
21 コア部
22 回転軸
23 駆動部
24 凹部
31 処理ガスノズル
31a ガス導入ポート
32 処理ガスノズル
32a ガス導入ポート
34 処理ガスノズル
34a ガス導入ポート
33 吐出孔
41 分離ガスノズル
41a ガス導入ポート
42 分離ガスノズル
42a ガス導入ポート
42h ガス吐出孔
43 溝部
44 天井面
45 天井面
46 屈曲部
71 カバー部材
71a 内側部材
71b 外側部材
100 制御部
101 記憶部
102 媒体
200 埋め込み絶縁膜
201 半導体層
202 トンネル絶縁膜
203 電荷トラップ層
204 ブロック絶縁膜
205 埋め込み絶縁膜
206 トレンチ被覆絶縁膜
207 バリアメタル層
208 ゲート電極
209 シール絶縁膜
210 埋め込み絶縁膜
220 基板
221 タングステン(W)膜
222 原料ガス
223 フッ素(F)
224 酸化シリコン膜
481 空間
482 空間
610 第1の排気口
620 第2の排気口
630、631 排気管
640、641 真空排気手段
650、651 圧力調整器
Claims (20)
- 基板上に形成された第1層に熱処理を施して前記第1層に含有される不純物を除去する工程と、
前記第1層の上層に、前記不純物と反応して気化可能な物質が形成される成分を含有する第2層を形成する工程とを有する
半導体装置の製造方法。 - 前記第1層に含有される不純物を除去する工程において、前記第1層に前記熱処理を施して前記第1層に含有される前記不純物の拡散を加速して前記不純物を前記第1層から昇華させて除去する
請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第1層は、第1の温度で形成されており、
前記不純物を除去する工程において、前記第1の温度より高い第2の温度で前記熱処理を施す
請求項1又は請求項2に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第2の温度が620℃以上である
請求項3に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第2の温度が700℃以上である
請求項3に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記不純物がフッ素を含有し、
前記不純物と反応して気化可能な物質が形成される成分はシリコンを含有し、
前記気化可能な物質がフッ化シリコンである
請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第1層は、タングステンを含有する
請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記不純物を除去する工程において、前記第1層の熱酸化を抑制する雰囲気で前記熱処理を施す
請求項1〜7のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記不純物を除去する工程において、還元雰囲気、前記第1層を形成する工程よりも低酸素濃度の雰囲気、又は前記第1層を形成する工程よりも低酸素濃度の還元雰囲気で、前記熱処理を施す
請求項8に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記不純物を除去する工程と前記第2層を形成する工程を、同一の処理装置で大気に曝さずに行う
請求項1〜9のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第1層は、酸化膜を形成可能な成分を含み、
前記不純物を除去する工程と前記第2層を形成する工程との間に、前記基板に還元ガスを供給して還元雰囲気中で前記第1層に含まれる酸化成分を除去する工程を更に有する請求項1乃至10のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記還元雰囲気中で前記第1層に前記第2層の原料ガスを供給し、前記原料ガスの原子層を前記第1層上に形成する工程を更に有する請求項11に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記原料ガスの原子層を前記第1層上に形成する工程の後、前記第1層上に形成された原料ガスの原子層に酸化ガスを供給し、前記原料ガスを酸化して前記第1層上に酸化膜を形成する工程と、を有する請求項12に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1層は、タングステンを含有し、
前記原料ガスは、シリコン含有ガスである請求項13に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記還元ガスは水素ガスであり、
前記酸化ガスは酸素ガスである請求項13又は14に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記原料ガスの原子層を前記第1層上に形成する工程及び前記第1層上に酸化膜を形成する工程を1回ずつ行った後、前記基板に前記原料ガスを供給する工程と、前記基板に前記酸化ガスを供給する工程を周期的に繰り返す請求項13乃至15のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記基板は、処理室内に設けられた回転可能なサセプタの周方向に沿って載置され、
前記サセプタ上に、前記サセプタの回転方向に沿って前記原料ガスを前記基板に供給可能な原料ガス供給領域と、前記水素ガス及び/又は前記酸素ガスを前記基板に供給可能な還元/酸化領域とが互いに離間して設けられ、
前記第1層に含まれる酸化成分を除去する工程は、前記還元/酸化領域で前記酸素ガスを供給することなく前記水素ガスを供給しながら前記サセプタを回転させて前記基板に前記還元/酸化領域を少なくとも1回通過させることにより行われ、
前記原料ガスの原子層を前記第1層上に形成する工程は、前記基板に前記還元/酸化領域を少なくとも1回通過させた後、前記原料ガス供給領域で前記原料ガスを供給しながら前記基板に前記原料ガスを少なくとも1回通過させることにより行われ、
原料ガスを酸化して前記第1層上に酸化膜を形成する工程は、前記基板に前記原料ガスを少なくとも1回通過させた後、前記還元/酸化領域において前記水素ガス及び前記酸素ガスを供給しながら前記基板に前記還元/酸化領域を通過させることにより行われる請求項15に記載の半導体装置の製造方法。 - 原料ガスを酸化して前記第1層上に酸化膜を形成する工程の後は、前記原料ガス供給領域から前記原料ガス、前記還元/酸化領域から前記水素ガス及び前記酸素ガスを供給しながら前記サセプタを複数回回転させ、前記基板に前記原料ガスを供給する工程と、前記基板に前記水素ガス及び前記酸化ガスを供給する工程とを周期的に繰り返す請求項17に記載の半導体装置の製造方法。
- 処理室と、
処理室内に設けられ、周方向に沿って基板を載置可能であり、回転可能なサセプタと、
前記サセプタ上に、前記サセプタの回転方向に沿って設けられ、原料ガスを前記基板に供給可能な原料ガス供給領域と、
前記サセプタ上に、前記サセプタの回転方向の下流側に前記原料ガス供給領域と離間して設けられ、水素ガス及び/又は酸素ガスを前記基板に供給可能な還元/酸化領域と、
前記サセプタを加熱可能なヒーターと、
不純物を含有する第1層が形成された基板が前記サセプタ上に載置された後、前記ヒーターにより前記サセプタを加熱して前記第1層に含有された前記不純物を除去する工程を実行する制御部と、を有する成膜装置。 - 前記制御部は、前記不純物を除去する工程を実施した後、
前記還元/酸化領域において前記酸素ガスを供給せず前記水素ガスを供給しながら前記サセプタを回転させ、前記第1層を還元する工程と、
前記第1層を還元する工程の後、前記サセプタの回転及び前記水素ガスの供給を継続したまま前記原料ガス供給領域において前記原料ガスの供給を開始し、前記還元された前記第1層上に前記原料ガスの原子層を形成する工程と、
前記第1層上に前記原料ガスの原子層を形成する工程の後、前記サセプタの回転、前記水素ガスの供給及び前記原料ガスの供給を継続したまま前記還元/酸化領域において前記酸素ガスの供給を開始し、前記第1層上の前記原料ガスの原子層を酸化して酸化膜を形成する工程と、を実行する請求項19に記載の成膜装置。
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