JP4502189B2 - 薄膜の形成方法および半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、薄膜の形成方法、および半導体装置の製造方法に関する。
近年、気相成長装置により高品質な薄膜を安定的に成長させることを目的として、チャンバー内への原料ガスの供給方法、すなわち配管システムについて様々な工夫が精力的に行われている。この種の技術として、特許文献１記載のものがある。
特許文献１には、薄膜成長原料ガスの性質上、気化器出口からチャンバーまでの配管の温度を一定に保つように温度制御することがが開示されている。
特開２０００−２８２２４２号公報
しかしながら、上記の特許文献１に記載の気相成長装置では、成長された薄膜にパーティクルが発生する現象がしばしば見られた。その原因を本発明者は究明したところ、以下のためであることが判明した。
すなわち、従来の気相成長装置には、薄膜の成長シーケンスの関係からチャンバーと気化器とを繋ぐ配管の途中にバルブが設けられている。従来装置では、このバルブを含めて配管全体を一つの温度制御部により制御している。ところが、バルブは体積が大きく温まりにくい構造となっている。このため、バルブ内を設定温度どおりに温めることが困難であり、原料ガスがバルブ内で液化してしまう。その結果、パーティクルが発生しやすい構造となっている。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、気相成長装置内で成長する薄膜におけるパーティクル発生を低減することにある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、気相成長装置内で成長する薄膜におけるパーティクル発生を低減することにある。
本発明は、チャンバーと、気化部と、前記チャンバーに結合された第１の配管部分と前記気化部に結合された第２の配管部分と前記第１の配管部分および前記第２の配管部分の間に設けられたバルブとを有する配管システムと、前記配管システムの温度を制御する温度制御部とを備えた気相成長装置を用いた薄膜の形成方法であって、
前記気化部により原料を気化して原料ガスを生成する工程と、
前記配管システムにより、前記気化部から前記チャンバー内へ前記原料ガスを導入する工程と、
前記チャンバー内で前記原料ガスから薄膜を成膜する工程と、
を含み、
前記原料ガスを導入する工程は、
前記温度制御部により、前記バルブの温度を、前記原料ガスの気化温度以上、前記原料ガスの分解温度＋２０℃以下に制御する工程を含むことを特徴とする薄膜の形成方法である。
前記気化部により原料を気化して原料ガスを生成する工程と、
前記配管システムにより、前記気化部から前記チャンバー内へ前記原料ガスを導入する工程と、
前記チャンバー内で前記原料ガスから薄膜を成膜する工程と、
を含み、
前記原料ガスを導入する工程は、
前記温度制御部により、前記バルブの温度を、前記原料ガスの気化温度以上、前記原料ガスの分解温度＋２０℃以下に制御する工程を含むことを特徴とする薄膜の形成方法である。
かかる構成によれば、バルブ内での原料ガスの液化が抑制され、薄膜へのパーティクル発生が抑制される。
本発明は、チャンバーと、気化部と、前記チャンバーに結合された第１の配管部分と前記気化部に結合された第２の配管部分と前記第１の配管部分および前記第２の配管部分の間に設けられたバルブとを有する配管システムと、前記配管システムの温度を制御する温度制御部とを備えた気相成長装置を用いた薄膜の形成方法であって、
前記気化部により原料を気化して原料ガスを生成する工程と、
前記配管システムにより、前記気化部から前記チャンバー内へ前記原料ガスを導入する工程と、
シリコン基板上に前記チャンバー内で前記原料ガスから薄膜を成膜する工程と、
を含み、
前記原料ガスを導入する工程は、
前記温度制御部により、前記バルブの温度を、前記原料ガスの気化温度以上、前記原料ガスの分解温度＋２０℃以下に制御する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法である。
前記気化部により原料を気化して原料ガスを生成する工程と、
前記配管システムにより、前記気化部から前記チャンバー内へ前記原料ガスを導入する工程と、
シリコン基板上に前記チャンバー内で前記原料ガスから薄膜を成膜する工程と、
を含み、
前記原料ガスを導入する工程は、
前記温度制御部により、前記バルブの温度を、前記原料ガスの気化温度以上、前記原料ガスの分解温度＋２０℃以下に制御する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法である。
以上、本発明の構成について説明したが、これらの構成を任意に組み合わせたものも本発明の態様として有効である。また、本発明の表現を他のカテゴリーに変換したものもまた本発明の態様として有効である。
このように、本発明によれば、気相成長装置内で成長する薄膜におけるパーティクルの発生を抑制できる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
<実施形態１>
図１は、本発明の実施形態１に係る気相成長装置を示す。
本実施形態に係る気相成長装置１００は、薄膜を形成するための気相成長装置１００であって、チャンバー１０６０と、原料供給部１１２０と、これらの間に設けられた配管システム１２０と、配管システムの温度を制御する温度制御部と、を備える。
図１は、本発明の実施形態１に係る気相成長装置を示す。
本実施形態に係る気相成長装置１００は、薄膜を形成するための気相成長装置１００であって、チャンバー１０６０と、原料供給部１１２０と、これらの間に設けられた配管システム１２０と、配管システムの温度を制御する温度制御部と、を備える。
ここで、上記の配管システム１２０は、チャンバー１０６０に結合された第一の配管部分１１６と、気化部に結合された第二の配管部分１１４と、第一の配管部分１１６および第二の配管部分１１４の間に設けられたバルブ１５９と、を有する。
また、上記の温度制御部は、原料供給管１２０のうちチャンバー１０６０に結合した配管部分１１６の温度を制御する、ヒータ制御部１７２とテープヒータ１７０とからなる第一の温度制御部と、気化器に結合した配管部分１１４の温度を制御する、ヒータ制御部１６８とテープヒータ１６６からなる第二の温度制御部と、バルブ１５９の温度を制御する、ヒータ制御部１６７と恒温槽１５３とからなる第三の温度制御部と、を含む。
そして、上記の温度制御部は、バルブ１５９の温度制御を、第一の配管部分１１６および第二の配管部分１１４のうち少なくとも一方の温度制御と独立して行えるように構成されている。
本実施形態に係る気相成長装置１００は、このような構成を備えるため、バルブ内の温度を所望の温度に高めることができる。このため、バルブ内での原料ガスの液化が抑制され、薄膜へのパーティクル発生が抑制される。
より具体的には、気相成長装置１００は、チャンバー壁１０６に囲まれたチャンバー１０６０と、原料供給部１１２０と、これらの間に設けられた配管システム１２０とを有する。原料供給部１１２０は、室温に保持され、ＴＥＭＡＺ(Tetra Ethyl Methyl Amino Zirconium)などの原料を内部に液体状態で保持する原料容器１１２を有しており、原料は配管１１８を介して気化器２０２に供給される。この気化器２０２は、温度制御部２０４により温度制御されている。また、原料容器１１２は、特に温度制御されておらず、室温に維持されているが、温度制御しても良い。
配管システム１２０は、チャンバーに結合された配管部分１１６と、気化器２０２に結合された配管部分１１４とを有し、両配管はバルブ１５９で連結される。本実施形態では、バルブ１５９は三方弁とされており、配管１１４、１１６に結合されない残りの弁には、原料排出部として、原料排出管２１０が結合され、その先は原料排出口２１２となる。
さらに配管システム１２０は、本実施形態に従って、チャンバー１０６０に結合された配管部分１１６にはテープヒータ１７０が設けられている。テープヒータ１７０は、ヒータ制御部１７２により制御されている。同様に、気化器２０２に結合された配管部分１１４には、テープヒータ１６６が設けられている。テープヒータ１６６は、ヒータ制御部１６８により制御されている。
また、バルブ１５９は上記テープヒータ１７０、１６６とは別に恒温槽（テープヒータと同等の温度制御能を有する）１５３に入っており、ヒータ制御部１６７により制御されている。かくして、バルブ１５９の温度は、配管１１４、１１６と独立に制御できるようになり、また、配管１１４、１１６の温度も独立に制御できる。
薄膜成長のための原料（例えば、ＴＥＭＡＺ）は、原料容器１１２から配管１１８を通って気化器２０２に液体の状態で流入し気化器２０２において加熱されて気化される。
気化器２０２において気化されたＴＥＭＡＺガスは、配管１１４、バルブ１５９、および配管１１６を通って、チャンバー１０６０のシャワーヘッド１０８の開口部１１０からチャンバー内に導入される。
チャンバー１０６０の内部にはヒータ１０３を備えた支持体１０２があり、その上に例えば半導体ウェハ１０４が載置されて加熱される。シャワーヘッド１０８の開口部１１０から前述の原料ガス、並びにその他の原料ガス、酸化性ガスおよびパージガスを所定のシーケンスに従って吹き出すことにより、半導体ウェハ１０４上に薄膜が堆積される。
また、チャンバー１０６０の下部には、排出管１４４および排出管１４４と連通する排出口１４６が設けられており、チャンバー内に導入されたガスが排出される構成となっている。排出管１４４中にはバルブ１５８が設けられており、排出管１４４の開閉を制御している。排出管１４４は、バルブ１５８により、チャンバー近傍部分１４０およびチャンバー遠隔部分１４２に分かれている。
シャワーヘッド１０８には別の原料供給管１３０も設けられ、これを介して、原料容器１２２が連通している。原料供給管１３０には、バルブ１５４が設けられチャンバーに結合された配管部分１２６が存在する。原料供給管１３０のうち、バルブ１５４に対してシャワーヘッド１０８の反対側には、チャンバー遠隔部分１２４が存在する。
さらに、シャワーヘッド１０８には、パージガス供給管１３６を介してパージガス導入口１３８が連通している。パージガス供給管１３６には、バルブ１５６が設けられている。パージガス供給管１３６のうち、バルブ１５６よりもシャワーヘッド１０８の近傍には、チャンバー近傍部分１３２が存在する。パージガス供給管１３６のうち、バルブ１５６に対してシャワーヘッド１０８の反対側には、チャンバー遠隔部分１３４が存在する。
まず、このような装置を用いて薄膜を製造するシーケンスを説明する。図５は、実施形態１に係る気相成長装置を用いて、薄膜を製造する際のシーケンスの例を示すチャート図である。
上述のように、気相成長装置１００を用いて薄膜を成膜するには、第一工程（ｓｔｅｐ１）として、第一の原料ガス（ｇａｓＡ）を図１に従って導入する。次いで、第二工程（ｓｔｅｐ２）として、パージガス（ｐｕｒｇｅ）を図２に従って導入する。続いて、第三工程（ｓｔｅｐ３）として、第二の原料ガス（ｇａｓＢ）を図３に従って導入する。さらに、第四工程（ｓｔｅｐ３）として、図２に従って、パージガス（ｐｕｒｇｅ）を導入する。なお、図１〜３の動作については後述する。
これらのシーケンスを繰り返してＣＶＤ法またはＡＬＤ法などにより成膜を繰り返すことにより、所望の膜厚の薄膜を得ることができる。なお、目的に応じて、シーケンスの繰り返し回数は変更することができ、他の工程を付加することもできる。
より具体的には、例えば図８に示すようにする。図８（ａ）は酸化膜、図８（ｂ）は酸窒化膜を成膜する際のシーケンスの例を示すチャート図である。図８（ｂ）では、成膜中にアンモニアを導入することにより、酸窒化膜を形成する。
図中、「成膜ガス」は金属化合物の原料ガスを示し、「酸化剤」とは、酸素または酸素を含む化合物ガスを示す。以下、図８（ａ）のシーケンスについて、成膜ガスとしてＺｒ（Ｎ（ＣＨ3）（Ｃ2Ｈ5））4を用い、酸化剤ガスとしてＮＯを用い、パージガスとして不活性ガスを用いた場合を例に挙げて説明する。
まず、ＡＬＤ装置のチャンバー内にＺｒ（Ｎ（ＣＨ3）（Ｃ2Ｈ5））4を原料として供給し、下部電極表面に反応を起こさせて１原子層だけ成長させる。次に、Ｚｒ（Ｎ（ＣＨ3）（Ｃ2Ｈ5））4の供給を停止してチャンバーの中にＡｒやＮ2に代表される不活性ガスをパージガスとして入れて過剰の未反応Ｚｒ（Ｎ（ＣＨ3）（Ｃ2Ｈ5））4を除去する。
次にＮＯを供給して基板上に成長したＺｒを終端している官能基を除去する。次に、ＮＯの供給を停止して、ＡｒやＮ2に代表される不活性ガスをパージガスとして導入し、未反応ＮＯや反応副生成物を除去し、パージガスを停止する。
以上のように、Ｚｒ（Ｎ（ＣＨ3）（Ｃ2Ｈ5））4供給、パージ、ＮＯ供給およびパージの一連のサイクルを所望の回数だけ順次繰り返すことで５〜１５ｎｍの膜厚のＺｒＯxＣyＮz（但し、ｘ、ｙ、ｚは、０<ｘ、０．１≦ｙ≦１．２５、０．０１≦ｚ、ｘ＋ｙ＋ｚ＝２を満たす。）からなるリーク電流の少ない良好な膜質の高誘電率膜を得ることができる。
次いで、図１に示した実施形態１に関わる気相成長装置１００を用いて薄膜を半導体ウェハ上に堆積する動作の状態を説明する。図１は図５のステップ１にあたる状態のバルブの開閉状態を示した図である。なおこれ以降、図中のバルブでハッチングが行われた箇所のバルブは閉じており、それ以外のバルブは開いていることを示す。気化器２０２で気化されたＴＥＭＡＺガスは、配管システム１２０を介してチャンバー１０６０に供給され、シャワーヘッド１０８の開口部１１０からチャンバー１０６０の反応室内に導入される。
チャンバー内に導入された第一の原料ガス（ＴＥＭＡＺガス）は、支持体１０２上のウェハ１０４の上部において化学反応を起こす。バルブ１５８は開いているため、反応後のガスおよび余った原料ガスは、排出管１４０、バルブ１５８、排出管１４２、を順に通って、排出口１４６から排出される。このとき、第二の原料供給管１３０中のバルブ１５４は閉じているため、後述する第二の原料ガスは供給されていない。また、パージガス供給管１３６中のバルブ１５６も閉じているため、後述するパージガスも供給されていない。
ここでステップ１において、原料容器１１２内の原料は、特に限定しないが、高誘電率膜を形成する場合には、例えば、ＨｆＯ2やＺｒＯ2などのようなＨｆ元素またはＺｒ元素を含む化合物を含有する原料を好適に用いることができる。
また、Ｈｆ元素またはＺｒ元素を含む化合物の中でも、特に好ましくは、Ｈｆ元素またはＺｒ元素と、Ｎ元素と、炭化水素基と、を含む化合物を含有する原料を用いる。このような化合物としては、例えば、式：Ｍ（ＮＲＲ’）4（但し、Ｍは、少なくともＨｆまたはＺｒを含む。ＲおよびＲ’はそれぞれ独立に炭化水素基を示す。）で表される化合物を用いることができる。ＲおよびＲ’としては炭素数６以下のアルキル基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ターシャルブチル基等が挙げられる。こうすることにより、高誘電率膜を安定的に得ることができる。また、成膜ガスの原料由来のパーティクルの混入が抑制され、高誘電率膜の膜質をより向上させることができる。
さらに具体的には、Ｚｒ（Ｎ（Ｃ2Ｈ5）2）4（ＴＤＥＡＺ：Tetra diethyl amino zirconium）、Ｚｒ（ＮＣＨ3Ｃ2Ｈ5）4（ＴＥＭＡＺ）等が挙げられる。こうした化合物を選択することにより、平滑な表面を有する膜が得られ、また、膜中にパーティクルが混入することが抑制される。この結果、リーク電流の少ない良好な膜質の高誘電率膜を得ることができる。
上記原料を用いて、後述のプロセスによりＣＶＤ法またはＡＬＤ法を行うことにより、ＺｒＯxＣyＮz（但し、ｘ、ｙ、ｚは、０<ｘ、０．１≦ｙ≦１．２５、０．０１≦ｚ、ｘ＋ｙ＋ｚ＝２を満たす。）からなる組成の薄膜を得ることができる。こうした特定の組成の薄膜は、高容量であり、かつ漏れ電流が顕著に低減されている。そのため、容量素子における容量膜、トランジスタのゲート電極におけるゲート絶縁膜などに好適に用いることができる。
図２は、実施形態１に係る気相成長装置において、図５におけるステップ２および４のパージガスの導入中の構造を模式的に示した図である。図１に示した第一の原料ガスの導入工程が終了すると、次いで、図２に示すように、パージガスを導入する。図２に示した気相成長装置１００は、図１に示した気相成長装置１００と基本的に同様の構成をしているが、第一の原料供給管１２０中のバルブ１５９は原料排出管２１０とを連通する構成となり、このため、第一の原料ガスはチャンバー内への供給が停止されている。
一方、パージガス供給管１３６中のバルブ１５６は開いているので、パージガス導入口１３８内のパージガスは、配管１３４、バルブ１５６、配管１３２を順に通過して、シャワーヘッド１０８の開口部１１０からチャンバー壁１０６に囲まれたチャンバー内に導入される。
ここで、バルブ１５８は開いているため、チャンバー内に導入されたパージガスは、チャンバー内に残存する第一の原料ガスを押し出して、排出管１４０、バルブ１５８、排出管１４２、を順に通って、排出口１４６から排出する。
図３は、実施形態１に係る気相成長装置において、第二の原料ガスの導入中の構造を模式的に示した図である。これは図５でステップ３に該当する。図２に示したパージガスの導入工程が終了すると、次いで、図３に示すように、第二の原料ガスを導入する。図３に示した気相成長装置１００は、図１に示した気相成長装置１００と基本的に同様の構成をしているが、第一の原料供給管１２０中のバルブ１５９は原料排出管２１０とを連通する構成となっている。このため、第一の原料ガスのチャンバー１０６０への供給が停止されている。また、パージガス供給管１３６中のバルブ１５６も閉じている。このため、パージガスも供給が停止されている。
一方、第二の原料供給管１３０中のバルブ１５４は開いているので、第二の原料容器１２２内の第二の原料ガスは、配管１２４、バルブ１５４、配管１２６を順に通過して、シャワーヘッド１０８の開口部１１０からチャンバー１０６０内に導入される。
チャンバー１０６０内に導入された第二の原料ガスは、支持体１０２上のウェハ１０４の上部において化学反応を起こす。バルブ１５８は開いているため、反応後のガスおよび余った第二の原料ガスは、配管１４０、バルブ１５８、配管１４２、を順に通って、排出口１４６から排出される。
ここで、第一の原料ガスとして、Ｈｆ元素またはＺｒ元素を含む化合物を含有する原料ガスを用いて、高誘電率を有する薄膜を形成する場合には、第二の原料ガスとしては、酸化性ガスを用いることが好ましい。酸化性ガスとしては、酸素または酸素元素を含む化合物が用いられる。具体的には、ＮＯ、ＮＯ2、Ｎ2Ｏ、Ｈ2Ｏ、Ｏ2、Ｏ3等が挙げられる。このうち、ＮＯ、ＮＯ2、Ｎ2Ｏが好ましく、相対的にみて窒化性のガスと酸化性ガスとの組合せであるＮＯとＮＯ2の混合ガス、ＮＯとＮＯ3の混合ガスがより好ましい。
これらを選択することにより、良好な膜質の高誘電率の薄膜を安定的に得ることができる。また、従来より頻用されているＨ2Ｏを酸化性ガスとして用いるプロセスでは、チャンバー内にＨ2Ｏが比較的残存しやすいのに対し、ＮＯ、Ｎ2Ｏ、ＮＯ2は、パージによりチャンバーから容易に除去することができ、生産効率を向上させることができる。
また、第一の原料ガスが金属含有成膜ガスであり、第二の原料ガスが酸化性ガスである場合には、これらの体積比（金属含有成膜ガス／酸化性ガス）は、１／１００以下とすることが好ましい。こうすることにより、膜中の不純物を低減することができる。
また、酸化性ガスとしてＮＯおよびＮＯ2を混合して用いる場合、ＮＯ／ＮＯ2の値は、１／１００００以上とすることが好ましい。成膜時の圧力は、たとえば１０ｍｔｏｒｒ〜１０ｔｏｒｒとする。
第二の原料がチャンバー１０６０へ導入された後、図５におけるステップ４で再びパージガスが図２に示されるとおりチャンバー内に導入され排出される。以上の４ステップを数１０回から数１００回繰り返し成膜を行う。
なお、支持体１０２上のウェハ１０４の上部における薄膜の成膜温度は、Ｚｒ（ＮＲＲ’）4を原料として用いる場合には、Ｚｒ（ＮＲＲ’）4を含む成膜ガスを供給するときも、後述する酸化性ガスを供給するときも、２００℃以上４００℃以下とすることが好ましい。この温度を２００℃以上とすると、薄膜中への不純物の混入を抑制できる。また、この温度を４００℃以下とすると、結晶粒子の粒径が小さくなり、リーク電流を低減できる。この温度は、支持体１０２中に設けられているヒータ１０３により制御される。
次に、本実施形態の装置１では主に以下の表１に示されるような特性を持った第一の原料を使用するため、これらの場合について説明を行う。
ここで、ＴＥＭＡＨはTetra ethyl methyl amino hafniumの略であり、ＴＤＥＡＨはTetra diethyl amino hafniumの略である。
分解温度（Ｔ３）はこの温度で瞬時に原料の分解により変色(変質)が生じる温度であり、分解温度（Ｔ２）はこの温度でごく微量の分解が起こり成膜時にこの原因によるパーティクルが少量検出され始める温度である。Ｔ３の温度はＴ２の温度に比べて、多量の分解が生じている。以下の記述の中で分解温度は特に断りの無い限りＴ２を指すものとする。
実施形態１の気相成長装置１００において第一の原料を供給する配管システム１２０中のバルブ１５９のパワーを変更した際の配管およびバルブ１５９の温度測定例を表２に示す。
バルブ部分では配管部分に比べて温度制御部に高いパワーをかけて初めて配管部分と同じ温度に保たれる。
第一の原料として、ＴＥＭＡＺを使用した場合の気化器２０２の温度は０．１ｔｏｒｒにおける気化温度（Ｔ１）が７６℃であり、分解温度（Ｔ２）が８５℃であるため、気化器の温度は、例えば６０℃以上８５℃以下に制御される。なお、気化器２０２の温度が、原料の気化温度（Ｔ１）よりも多少低い温度であっても、気化は生じ得るので、原料ガスを供給しうる。また、配管システム１２０の温度は気化器出口近傍以上に制御される。
ここで、ＴＥＭＡＺのパーティクル発生基準の分解温度（Ｔ２）が８５℃であり、気化温度（Ｔ１）が７６℃であるため、配管システム１２０に備わるバルブ１５９の温度は、例えば８０℃以上１００℃以下に制御される。すなわち、気化温度（Ｔ１）以上であり、分解温度（Ｔ２）＋２０℃以内の温度以下となるように制御される。各温度制御部の設定パワーおよびそのときの温度測定値例を表３に示す。
例１は気化器に比べて配管システム１２０内の温度がすべて等しく高い場合、例２は気化器と配管システム１２０内の温度がすべて等しい場合、例３はバルブおよび配管１１６の温度が等しい場合で、気化器からチャンバーにかけて制御温度に勾配がついている場合、例４は気化器からチャンバーまで温度制御部すべてに温度勾配がある場合である。ここで、分解温度に比べてチャンバー側の配管温度が高い場合もあるが、原料ガスはチャンバー１０６０か排出口２１２へ常に流れているため分解温度以上ではあっても瞬時の原料の分解はほとんど生じない。
気化器２０２から配管部分１１６までの温度設定は徐々に高くしておくことが望ましい。これは各々の部分に加熱不十分な部分があった場合にも気化器に比べて高い温度に設定することによりその部分での原料の凝結を防ぐためである。また、配管部分１１６は原料の分解温度以下で高温に制御した方が配管内のパージを行いやすく配管内に残った原料が時間の経過により分解したり、成膜時の不適切なステップでチャンバー内に放出され、ガスが混合したりすることによる、パーティクルの発生源とならないため望ましく、例えば表３中では例４が最も好ましい。
ここで、実施形態１の気相成長装置１００を用い、三方バルブ１５９のパワーを変更することにより、この温度変更を行い、この状態で成膜された薄膜中のパーティクル数を調べる実験を行った。バルブ部分の温度がパーティクル発生に及ぼす影響を調べるため、バルブ１５９を除いて原料供給管１２０の各領域の温度設定は表３の例１に示したとおりとし、標準条件では配管部分およびバルブの温度がすべて等しくなるように設定した。また、薄膜の形成方法も実施形態１に説明したとおりにする。
次にＴＥＭＡＺを用いて実験した結果を図６に示す。
次にＴＥＭＡＺを用いて実験した結果を図６に示す。
図６に示したバルブ１５９の温度が８０℃以上１００℃以下の範囲においては、金属化合物中のパーティクル数を、高誘電率膜として好適に使用可能な基準値以下の３００個／２００ｍｍウェハ（０．９５個/１ｃｍ2）より低く抑制できた。
一方、特許文献１に示されるような構成からなる従来の装置においても、バルブを含む配管システム全体をバルブ内の温度を勘案して高めに調整することにより、同様に原料ガスの液化を抑制できると考えられる。しかし、この場合には、配管内の温度が今度は高くなりすぎるため、配管中で原料ガスが分解してしまうことがあり、やはりパーティクル発生の原因となる。
これに対して、本実施形態の装置においては、以下に説明する作用効果により、パーティクルの発生が抑制される。
本実施形態に係る気相成長装置１００は、上記のように、薄膜を形成するための気相成長装置１００であって、チャンバー１０６０と、チャンバー１０６０内に、薄膜の原料を気体の状態で供給する原料供給管１２０と、原料容器１１２内の原料を気化して、原料供給管１２０に供給する気化器２０２と、温度制御部と、を備える気相成長装置１００を提供する。上記の温度制御部は、原料供給管１２０のうちチャンバー１０６０に結合した配管部分１１６の温度を制御する、ヒータ制御部１７２とテープヒータ１７０とからなる第一の温度制御部と、気化器に結合した配管部分１１４の温度を制御する、ヒータ制御部１６８とテープヒータ１６６からなる第二の温度制御部と、バルブ１５９の温度を制御する、ヒータ制御部１６７と恒温槽１５３とからなる第三の温度制御部と、を含む。
ここで、バルブ１５９のような体積が大きく温まりにくい部品は、温度が下がりやすい。このような温度の低下があると、この部分で原料が液化し、やがて分解しパーティクルの発生源となる。ここで、本実施形態では、バルブ１５９へは配管部分より大きな加熱パワーを与えることによって、配管部分１１４および１１６と同じ温度に保ちパージ効率を上げることができる。このため、パーティクルの発生を抑制し得る。
より具体的には、本実施形態では配管システム１２０において配管部分１１６と配管部分１１４の間のバルブ１５９は上記テープヒータ１７０、１６６とは別に恒温槽１５３(テープヒータと等価なもの)に入っており、ヒータ制御部１６７により制御されており、大きな加熱パワーを与えることによって配管部分１１６と１１４と同じ温度に制御されている。
ここで、特に本実施の形態で使用される例で示した原料は分解温度（Ｔ２）−気化温度（Ｔ１）<２０℃であり、Ｔ２の制限が存在するため、配管１１６部分の温度を高く制御することが困難である。配管１１６部分の温度をＴ２よりも高くしていくと、原料ガスの分解によりパーティクルが発生する確率が上がっていくためである。また蒸気圧も低いため原料が通過した後のパージを行うことが難しく、配管内に残りやすい。配管内に残った原料は時間の経過による分解したり、成膜時の不適切なステップでチャンバー内に放出され、ガスが混合したりすることにより、パーティクルの発生源となりやすい。
本実施形態での実験結果ではバルブ１５９の温度が８０℃より低いときにはバルブおよび配管内にパージされなかった残留物がたまり、これらが時間が経つにつれ分解されたり、これらが成膜時の不適切なステップでチャンバー内に放出されることによりガスの混合が起きたりし、パーティクルが発生した。また、バルブ１５９の温度が１００度より高いときには配管内で瞬時の原料分解が起こり、これがパーティクルとなった。
実施形態１の気相成長装置１００を用いると、配管システム１２０の温度をバルブ１５９部分で温度が下がらないように制御することが可能となり、これを用いて成膜原料の特性にあわせて配管システム１２０の温度制御を行うことにより、パーティクルを抑制することが可能となり、安定して薄膜を形成することが可能となった。
<実施形態２>
実施形態１の気相成長装置１００を用いて、第一の原料として、ＴＥＭＡＺを含む各種アミノ酸を使用して、バルブ１５９のパワーを変更することにより、この温度変更を行い、この状態で成膜された薄膜中のパーティクル数を調べる実験を行った。バルブ１５９の温度を除いて原料供給管１２０の各領域の下記表４に示した範囲で設定した。また、薄膜の形成方法も実施形態１に説明したとおりにする。
実施形態１の気相成長装置１００を用いて、第一の原料として、ＴＥＭＡＺを含む各種アミノ酸を使用して、バルブ１５９のパワーを変更することにより、この温度変更を行い、この状態で成膜された薄膜中のパーティクル数を調べる実験を行った。バルブ１５９の温度を除いて原料供給管１２０の各領域の下記表４に示した範囲で設定した。また、薄膜の形成方法も実施形態１に説明したとおりにする。
ＴＥＭＡＺを含む各種アミノ酸について実験した結果を図７に示す。
図７に示したように、ＴＥＭＡＺの場合にはバルブ１５９の温度が８０℃以上１００℃以下の範囲においては、金属化合物中のパーティクル数を、高誘電率膜として好適に使用可能な基準値以下の３００個/２００ｍｍウェハ（０．９５個/１ｃｍ2）より低く抑制できた。
また、ＴＤＥＡＺの場合にはバルブ１５９の温度が８５℃以上１０５℃以下の範囲においては、金属化合物中のパーティクル数を、高誘電率膜として好適に使用可能な基準値以下の３００個/２００ｍｍウェハ（０．９５個/１ｃｍ2）より低く抑制できた。
また、ＴＥＭＡＨの場合にはバルブ１５９の温度が９０℃以上１１０℃以下の範囲においては、薄膜中のパーティクル数を、高誘電率膜として好適に使用可能な基準値以下の３００個/２００ｍｍウェハ（０．９５個/１ｃｍ2）より低く抑制できた。
また、ＴＤＥＡＨの場合にはバルブ１５９の温度が１００℃以上１２０℃以下の範囲においては、薄膜中のパーティクル数を、高誘電率膜として好適に使用可能な基準値以下の３００個/２００ｍｍウェハ（０．９５個/１ｃｍ2）より低く抑制できた。
このように、気化温度と分解温度が２０℃以内の原料について、バルブ部分での温度制御を正確に行い、配管システム１２０の温度を気化温度（Ｔ１）以上、分解温度（Ｔ２）＋２０℃以下とすることにより、原料特性に合わせて配管システム１２０の温度制御を行うことができ、パーティクルを抑制することが可能となった。これにより、安定して薄膜を形成することが可能となった。
<実施形態３>
図４は、実施形態３に係る気相成長装置において、第一の原料ガスの導入中の構造を模式的に示した図である。
図４は、実施形態３に係る気相成長装置において、第一の原料ガスの導入中の構造を模式的に示した図である。
本実施形態に係る気相成長装置２００は、基本的には実施形態１に係る気相成長装置１００と同様の構成であるが、配管１１４と配管１１６の間にあるバルブ１５９が配管１１６と同じヒータによって制御されている。
上述の気相成長装置２００は第一の原料を供給する配管システム１２０中に、配管１１６とバルブ１５９を温度制御するヒータ制御部１７２とテープヒータ１７０とからなる第一の温度制御部と配管１１４を温度制御するヒータ制御部１６８とテープヒータ１６６とからなる第二の温度制御部とを備える。
実施形態３の気相成長装置２００を用いて、第一の原料として、ＴＥＭＡＺを使用した場合の各温度制御部の設定パワーおよびそのときの温度測定値例を表５に示す。
ここで、気化器２０２から配管部分１１６までの温度設定は徐々に高くしておくことが望ましい。これは各々の部分に加熱不十分な部分があった場合にも気化器に比べて高い温度に設定することによりその部分での原料の凝結を防ぐためである。
また、配管部分１１６は原料の分解温度以下で高温に制御した方が配管内のパージを行いやすく配管内に残った原料が時間の経過により分解したり、成膜時の不適切なステップでチャンバー内に放出され、ガスが混合したりすることによる、パーティクルの発生源とならないため望ましく、例えば表５中では例２の方が好ましい。
実施形態３の気相成長装置２００では、配管１１６とバルブ１５９を同じテープヒータを用いて制御し、配管１１４よりも高温に保つ。配管システム１２０内のバルブ１５９の温度の低下を抑制し、配管システム１２０中におけるバルブ部分１５９での原料ガスの液化とその分解を抑えることによりパーティクルを抑制し、これにより安定して薄膜を形成できる。
<実施形態４>
本実施形態は、本発明をＭＯＳＦＥＴに適用した例である。本実施形態に係るＭＯＳＦＥＴは、図９に示す構造を有している。図９のトランジスタは、シリコン基板４００上に、シリコン酸窒化膜４０２および薄膜４０４が積層してなるゲート絶縁膜と、ポリシリコンからなるゲート電極４０６とが積層したゲート電極を備えている。このゲート電極の側面にシリコン酸化膜からなるサイドウォール４１０が形成されている。ゲート電極の両脇のシリコン基板４００表面には不純物が拡散したソース領域およびドレイン領域４１２が形成されている。
本実施形態は、本発明をＭＯＳＦＥＴに適用した例である。本実施形態に係るＭＯＳＦＥＴは、図９に示す構造を有している。図９のトランジスタは、シリコン基板４００上に、シリコン酸窒化膜４０２および薄膜４０４が積層してなるゲート絶縁膜と、ポリシリコンからなるゲート電極４０６とが積層したゲート電極を備えている。このゲート電極の側面にシリコン酸化膜からなるサイドウォール４１０が形成されている。ゲート電極の両脇のシリコン基板４００表面には不純物が拡散したソース領域およびドレイン領域４１２が形成されている。
薄膜４０４は、ＨｆＯxＣyＮz（但し、ｘ、ｙ、ｚは、０<ｘ、０．１≦ｙ≦１．２５、０．０１≦ｚ、ｘ＋ｙ＋ｚ＝２を満たす。）で表される組成を有する膜である。このような膜を採用することにより、ゲート電極中の不純物のシリコン基板への突き抜けを効果的に抑制することができる。
上記金属化合物成膜用原料ガスとして好ましいものは、Ｈｆ（Ｎ（Ｃ2Ｈ5）2）4、Ｈｆ（Ｎ（ＣＨ3）2）4、Ｈｆ（Ｎ（ＣＨ3）（Ｃ2Ｈ5））4等が挙げられる。こうした化合物を選択することにより、不純物の突き抜けの現象をより効果的に抑制することができる。
以下、図９のトランジスタの製造方法について図１０および図１１を参照して説明する。はじめに、図１０（ａ）のように、表面を所定の薬液を用いて洗浄したシリコン基板４００を用意する。次いで図１０（ｂ）のように、このシリコン基板４００の主面にＣＶＤ法によりシリコン酸窒化膜４０２を形成する。つづいて、図１０（ｃ）のように、原子層成長法により薄膜４０４を形成する。
この成膜に用いる成膜ガスのうち、金属原料ガスは、下記一般式Ｈｆ（ＮＲＲ'）4（但し、ＲおよびＲ'は、それぞれ独立に炭化水素基を表し、好ましくは直鎖状または分岐状のアルキル基とする。）で表される金属化合物を用いる。ＲおよびＲ'としては炭素数６以下のアルキル基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ターシャルブチル基等が挙げられる。
一方、薄膜４０４を成膜する際に用いる酸化剤ガスとしては、酸素または酸素元素を含む化合物が用いられる。具体的には、ＮＯ、ＮＯ2、Ｎ2Ｏ、Ｈ2Ｏ、Ｏ2、Ｏ3等が挙げられる。このうち、ＮＯ、ＮＯ2、Ｎ2Ｏが好ましく、窒化性ガスと酸化性ガスの組み合わせであるＮＯとＮＯ2の混合ガス、ＮＯとＯ3の混合ガスがより好ましい。これらを選択することにより、良好な膜質の容量膜を安定的に得ることができる。また、ＮＯ、Ｎ2Ｏ、ＮＯ2は、パージにより成膜装置から容易に除去することができ、生産効率を向上させることができる。
なお、薄膜４０４の成膜には、上述の実施形態１〜３いずれかの気相成長装置を用いる。また、薄膜４０４の形成方法も、上述の実施形態１〜３いずれかの薄膜の形成方法を用いる。
成膜ガスの供給は、たとえば以下のようにする。まず、ＡＬＤ装置のチャンバー内にＨｆ（Ｎ（ＣＨ3）（Ｃ2Ｈ5））4を原料として供給し、下部電極薄膜表面に反応を起こさせて１原子層だけ成長させる。次に、Ｈｆ（Ｎ（ＣＨ3）（Ｃ2Ｈ5））4の供給を停止してチャンバーの中にＡｒやＮ2に代表される不活性ガスをパージガスとして入れて過剰の未反応Ｈｆ（Ｎ（ＣＨ3）（Ｃ2Ｈ5））4を除去する。
次にＮＯを供給して基板上に成長したＨｆを終端している官能基を除去する。次に、ＮＯの供給を停止して、ＡｒやＮ2に代表される不活性ガスをパージガスとして導入し、未反応ＮＯや反応副生成物を除去し、パージガスを停止する。
以上のように、Ｈｆ（Ｎ（ＣＨ3）（Ｃ2Ｈ5））4供給、パージ、ＮＯ供給およびパージの一連のサイクルを所望の回数だけ順次繰り返すことで５〜１５ｎｍの膜厚のＨｆＯxＣyＮz（但し、ｘ、ｙ、ｚは、０<ｘ、０．１≦ｙ≦１．２５、０．０１≦ｚ、ｘ＋ｙ＋ｚ＝２を満たす。）からなる薄膜４０４を得る。
その後、図１０（ｄ）に示すように、薄膜４０４上にゲート電極膜４０６を形成する。ゲート電極膜４０６としては、多結晶シリコンを用いることが好ましいが、そのほか、ＳｉＧｅ、ＴｉＮ、ＷＮ、Ｎｉ等の金属電極を用いることもできる。
つづいて、図１１（ｅ）のように、シリコン窒化膜４０２、薄膜４０４およびゲート電極膜４０６をエッチングして所定の形状に加工し、ゲート電極を得る。その後、ゲート電極側面にサイドウォール４１０を形成するとともにゲート電極およびその両脇のシリコン基板４００表面に不純物を導入する。以上により、図１１（ｆ）に示すＭＯＳＦＥＴが作製される。
本実施形態に係るＭＯＳＦＥＴでは上述の実施形態１〜３の気相成長装置を用いて、上述の実施形態１〜３の薄膜の形成方法を用いて形成した薄膜４０４をゲート絶縁膜が含むため、ゲート電極膜４０６中の不純物がゲート絶縁膜を突き抜けシリコン請求項基板４００へ侵入することを効果的に抑制することができる。これにより、信頼性の高いトランジスタが得られる。
<実施形態５>
本実施形態は、シリンダ型のＭＩＭ容量素子に関するものである。図１２は、本実施形態に係る容量素子の概略構造を示す図である。ゲート電極３２３およびソース・ドレイン領域３２４を具備するトランジスタ上に、容量コンタクト３３１を介してシリンダ型のＭＩＭ容量素子が設けられている。
本実施形態は、シリンダ型のＭＩＭ容量素子に関するものである。図１２は、本実施形態に係る容量素子の概略構造を示す図である。ゲート電極３２３およびソース・ドレイン領域３２４を具備するトランジスタ上に、容量コンタクト３３１を介してシリンダ型のＭＩＭ容量素子が設けられている。
容量素子は、下部電極（第一の電極）３４０、容量膜３４２、上部電極３４４およびタングステン膜３４６がこの順で積層し、さらにこれをパターニングし加工された構造を有している。また、トランジスタ上に、セルコンタクト３２８を介してビット線３２９が形成されている。
なお、図１２中、ビット線３２９と容量コンタクト３３１が同じ断面図に描かれているが、全体構造の理解のためにこのように記載したものであり、実際にはこれらは交差していない。容量コンタクト３３１が設けられている領域の間隙にビット線３２９が配置された形態となっている。
容量膜３４２の成膜原料には、Ｚｒ（Ｎ（Ｃ2Ｈ5）2）4、Ｚｒ（Ｎ（ＣＨ3）2）4、Ｚｒ（Ｎ（ＣＨ3）（Ｃ2Ｈ5））4等が挙げられる。こうした化合物を選択することにより、平滑な表面を有する膜が得られ、また、膜中にパーティクルが混入することが抑制される。この結果、リーク電流の少ない良好な膜質の容量膜を得ることができる。
容量膜３４２を成膜する際に用いる酸化剤ガスとしては、酸素または酸素元素を含む化合物が用いられる。具体的には、ＮＯ、ＮＯ2、Ｎ2Ｏ、Ｈ2Ｏ、Ｏ2、Ｏ3等が挙げられる。このうち、ＮＯ、ＮＯ2、Ｎ2Ｏが好ましく、窒化性ガスと酸化性ガスの組み合わせであるＮＯとＮＯ2の混合ガス、ＮＯとＯ3の混合ガスがより好ましい。これらを選択することにより、良好な膜質の容量膜を安定的に得ることができる。
上記の原料を用いた容量膜３４２の成膜には、上述の実施形態１〜３いずれかの気相成長装置を用いる。また、容量膜３４２の形成方法も、上述の実施形態１〜３いずれかの薄膜の形成方法を用いる。
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
例えば、上記実施の形態ではチャンバー１０６０内へのＴＥＭＡＺなどの原料供給方法は、チャンバー１０６０の上部にシャワーヘッド１０８が設けられているダウンフロー方式としたが、チャンバー１０６０の側部にシャワーヘッド１０８が設けられている構成としてもよい。このようにしても、本発明の薄膜の形成方法によれば、ＴＥＭＡＺなどの原料ガスのパーティクルの発生および液化を抑制できることに変わりははないので、同様に高品質な高誘電率膜を安定的に得られる。
たとえば、上記実施の形態では、原料ガスとしてＴＥＭＡＺを含む各種アミノ酸を用いたが、気化温度と分解温度とが近接している他の原料ガスを用いてもよい。この場合も、本発明に係る気相成長装置を用いれば、原料ガスの特性に合わせて、精度よく原料供給管の温度を制御することができるため、原料供給管中における原料ガスの液化または分解を抑制でき、同様に優れた品質を有する薄膜を形成できる。
１００ 気相成長装置
１０２ 支持体
１０３ ヒータ
１０４ ウェハ
１０６ チャンバ壁
１０８ シャワーヘッド
１１０ 開口部
１１２ 原料容器
１１４ 滞留部分
１１６ チャンバー近傍部分
１１８ チャンバー遠隔部分
１２０ 原料供給管配管システム
１２２ 原料容器
１２４ 滞留部分
１２６ チャンバー近傍部分
１２８ チャンバー遠隔部分
１３０ 原料供給管
１３２ チャンバー近傍部分
１３４ チャンバー遠隔部分
１３６ パージガス供給管
１３８ パージガス導入口
１４０ チャンバー近傍部分
１４２ チャンバー遠隔部分
１４４ 排出管
１４６ 排出口
１４８ バルブ
１５０ バルブ
１５２ バルブ
１５３ 恒温槽
１５４ バルブ
１５６ バルブ
１５８ バルブ
１５９ 三方弁
１６０ ヒータ本体
１６２ ヒータ加熱部
１６４ ヒータ制御部
１６６ テープヒータ
１６７ ヒータ制御部
１６８ ヒータ制御部
１７０ テープヒータ
１７２ ヒータ制御部
２００ 気相成長装置
２０２ 気化器
２０４ 気化器制御部
２１０ 原料排出管
２１２ 原料排出口
３２３ ゲート電極
３２４ ソース・ドレイン領域
３２８ セルコンタクト
３２９ ビット線
３３１ 容量コンタクト
３４０ 下部電極
３４２ 容量膜
３４４ 第一の上部電極
３４６ 第二の上部電極
３５０ シリンダー型キャパシタ
４００ シリコン基板
４０２ シリコン窒化膜
４０４ 薄膜
４０６ ゲート電極
４１０ サイドウォール
４１２ ドレイン領域
１０６０ チャンバー
１１２０ 原料供給部
１０２ 支持体
１０３ ヒータ
１０４ ウェハ
１０６ チャンバ壁
１０８ シャワーヘッド
１１０ 開口部
１１２ 原料容器
１１４ 滞留部分
１１６ チャンバー近傍部分
１１８ チャンバー遠隔部分
１２０ 原料供給管配管システム
１２２ 原料容器
１２４ 滞留部分
１２６ チャンバー近傍部分
１２８ チャンバー遠隔部分
１３０ 原料供給管
１３２ チャンバー近傍部分
１３４ チャンバー遠隔部分
１３６ パージガス供給管
１３８ パージガス導入口
１４０ チャンバー近傍部分
１４２ チャンバー遠隔部分
１４４ 排出管
１４６ 排出口
１４８ バルブ
１５０ バルブ
１５２ バルブ
１５３ 恒温槽
１５４ バルブ
１５６ バルブ
１５８ バルブ
１５９ 三方弁
１６０ ヒータ本体
１６２ ヒータ加熱部
１６４ ヒータ制御部
１６６ テープヒータ
１６７ ヒータ制御部
１６８ ヒータ制御部
１７０ テープヒータ
１７２ ヒータ制御部
２００ 気相成長装置
２０２ 気化器
２０４ 気化器制御部
２１０ 原料排出管
２１２ 原料排出口
３２３ ゲート電極
３２４ ソース・ドレイン領域
３２８ セルコンタクト
３２９ ビット線
３３１ 容量コンタクト
３４０ 下部電極
３４２ 容量膜
３４４ 第一の上部電極
３４６ 第二の上部電極
３５０ シリンダー型キャパシタ
４００ シリコン基板
４０２ シリコン窒化膜
４０４ 薄膜
４０６ ゲート電極
４１０ サイドウォール
４１２ ドレイン領域
１０６０ チャンバー
１１２０ 原料供給部
Claims (13)
- チャンバーと、気化部と、前記チャンバーに結合された第１の配管部分と前記気化部に結合された第２の配管部分と前記第１の配管部分および前記第２の配管部分の間に設けられたバルブとを有する配管システムと、前記配管システムの温度を制御する温度制御部とを備えた気相成長装置を用いた薄膜の形成方法であって、
前記気化部により、原料を気化して原料ガスを生成する工程と、
前記配管システムにより、前記気化部から前記チャンバー内へ前記原料ガスを導入する工程と、
前記チャンバー内で前記原料ガスから薄膜を成膜する工程と、
を含み、
前記原料ガスを導入する工程は、
前記温度制御部により、前記バルブの温度を、前記原料ガスの気化温度以上、前記原料ガスの分解温度＋２０℃以下に制御する工程を含むことを特徴とする薄膜の形成方法。 - 前記原料ガスを導入する工程において、前記温度制御部により、前記第１の配管部分を前記バルブの温度と略同温度に制御することを特徴とする請求項１に記載の薄膜の形成方法。
- 前記原料ガスを導入する工程において、前記温度制御部により、前記第１の配管を前記バルブの温度に比べて高い温度に制御することを特徴とする請求項１に記載の薄膜の形成方法。
- 前記原料はＨｆ-またはＺｒを含有する化合物であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の薄膜の形成方法。
- 前記原料はＨｆまたはＺｒとＮ元素と、炭化水素基と、を含有する化合物であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の薄膜の形成方法。
- 前記原料はＴＥＭＡＺ、ＴＤＥＡＺ、ＴＥＭＡＨ、ＴＤＥＡＨから選ばれる１つの化合物であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の薄膜の形成方法。
- 前記原料はＴＥＭＡＺであり、
前記原料ガスを導入する工程において、前記温度制御部は前記バルブの温度を８０℃以上１００℃以下に制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の薄膜の形成方法。 - 前記原料はＴＤＥＡＺであり、
前記原料ガスを導入する工程において、前記温度制御部は前記バルブの温度を８５℃以上１０５℃以下に制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の薄膜の形成方法。
- 前記原料はＴＥＭＡＨであり、
前記原料ガスを導入する工程において、前記温度制御部は前記バルブの温度を９０℃以上１１０℃以下に制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の薄膜の形成方法。 - 前記原料はＴＤＥＡＨであり、
前記原料ガスを導入する工程において、前記温度制御部は前記バルブの温度を１００℃以上１２０℃以下に制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の薄膜の形成方法。 - チャンバーと、気化部と、前記チャンバーに結合された第１の配管部分と前記気化部に結合された第２の配管部分と前記第１の配管部分および前記第２の配管部分の間に設けられたバルブとを有する配管システムと、前記配管システムの温度を制御する温度制御部とを備えた気相成長装置を用いた薄膜の形成方法であって、
前記気化部により、原料を気化して原料ガスを生成する工程と、
前記配管システムにより、前記気化部から前記チャンバー内へ前記原料ガスを導入する工程と、
シリコン基板上に前記チャンバー内で前記原料ガスから薄膜を成膜する工程と、
を含み、
前記原料ガスを導入する工程は、
前記温度制御部により、前記バルブの温度を、前記原料ガスの気化温度以上、前記原料ガスの分解温度＋２０℃以下に制御する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記薄膜を成膜する工程はゲート絶縁膜を形成する工程であることを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記薄膜を成膜する工程は容量絶縁膜を形成する工程であることを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
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