JP4506677B2 - 成膜方法、成膜装置及び記憶媒体 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体ウエハ等の被処理体に薄膜を形成する成膜方法、成膜装置及びこれをコンピュータ制御するプログラムを記憶するための記憶媒体に関する。
一般に、半導体集積回路を製造するためにはシリコン基板等よりなる半導体ウエハに対して、成膜処理、エッチング処理、酸化処理、拡散処理、改質処理、自然酸化膜の除去処理等の各種の処理が行なわれる。これらの処理を特許文献１等に開示されている縦型の、いわゆるバッチ式の熱処理装置にて行う場合には、まず、半導体ウエハを複数枚、例えば２５枚程度収容できるカセットから、半導体ウエハを縦型のウエハボートへ移載してこれに多段に支持させる。このウエハボートは、例えばウエハサイズにもよるが３０〜１５０枚程度のウエハを載置できる。このウエハボートは、排気可能な処理容器内にその下方より搬入（ロード）された後、処理容器内が気密に維持される。そして、処理ガスの流量、プロセス圧力、プロセス温度等の各種のプロセス条件を制御しつつ所定の熱処理が施される。
ここで半導体製造工程における絶縁膜等について注目すると、一般的には、この絶縁膜に関してはＳｉＯ２ 膜が主として用いられていた。しかし、最近にあっては、半導体集積回路の更なる高集積化、高微細化の要請が強くなっている。このような状況下において、耐酸化膜、不純物の拡散防止膜、ゲート素子のサイドウォール膜等の絶縁膜としてシリコン窒化膜（Ｓｉ３ Ｎ４ 膜）が用いられている（特許文献１）。また同様な目的で、ボロン窒化膜（ＢＮ膜）も注目されている。このシリコン窒化膜等は、不純物の拡散係数が低く、且つ酸化バリヤ性が高いことから、上述したような絶縁膜として非常に適しており、その製造方法は、例えば筒体状の縦型の反応炉内にＤＣＳ（ジクロロシラン）ガスとＮＨ３ ガスとを交互に繰り返し流して分子レベルの薄い膜を繰り返し堆積させることによって所望の膜厚のシリコン窒化膜を得るようになっている。
ところで、前述したような高集積化や高微細化の要請に加えて、今日においては動作速度の高速化も更に要請されている。この場合、上記したシリコン窒化膜等は、誘電率が比較的高いことから、寄生容量が多く発生して電子の移動度を抑制したり、或いは電荷蓄積型のセンサに用いた場合には寄生容量によるバックグランドレベルの増加などの不都合が生じてきた。
そこで、不純物としてボロン（Ｂ）を添加して形成したシリコン窒化膜が、上記不純物の拡散係数や酸化バリヤ性を先のシリコン窒化膜と同等に維持しつつ、誘電率を非常に小さくして寄生容量を大幅に抑制することが可能な絶縁膜として提案されている（特許文献２）。
特開平６−２７５６０８号公報 特開２００４−６８０１号公報
ところで、上述のように複数種類の原料ガスを用いて成膜を行う場合、膜質の特性を高く維持するには、各元素の組成比が所望する組成比となるようにコントロールすることが重要である。そして、原料ガスの一部となる添加ガス等の供給量は、堆積膜の主成分となる元素を含む原料ガスの供給量に対して非常に少ないのが一般的である。このように供給量の少ない添加ガス等を上述したような縦長の反応炉へ供給した場合、各ガス種のウエハ面に対する吸着力の違いや、各ガス種の供給流量の違いに起因して特にウエハの配列方向、すなわち面間方向において堆積膜の元素組成比に大きな変動が生じてしまって組成比の均一性が劣化する、といった問題があった。
そこで、上記添加ガスのように供給量が非常に少ないガスを反応炉内に導入する場合、添加ガスの供給量をウエハの配列方向に沿って均一化させるために、縦長の反応炉に沿ってガスノズルを設け、このノズルに所定の間隔で設けた多数のガス噴射孔より上記添加ガスを噴射するようにしたり、或いは供給時間を短くして単時間当たりの供給量を多くする試みもなされている。しかし、この場合には、添加ガスの流れ方向の上流側に位置するガス噴射孔からの噴射量が、ガス流の下流側に位置するガス噴射孔からの供給量も多くなる傾向にあり、しかも各ガス噴射孔からの噴射量を均一化させるように最適化することも非常に困難であり、上記した問題点を十分に解決するに至っていない。
更に、上記添加ガスのような供給量が非常に少ないガスを不活性な希釈ガスで希釈して全体流量を多くし、この希釈ガスを反応炉内へ供給することも考えられるが、この場合には希釈ガスの追加に伴って添加ガスの分圧が低下することから、その分、吸着速度も低下してしまい、この場合にも上記問題点を十分に解決することはできない。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、処理容器の高さ方向において添加ガスのような供給量が少ないガスを均一に分散させて供給するようにし、もって形成される薄膜中の元素の組成比を均一化させることが可能な成膜方法、成膜装置及び記憶媒体を提供することにある。
請求項１に係る発明は、被処理体に対して不純物が添加されたシリコン窒化膜よりなる薄膜を形成するための成膜装置において、真空引き可能になされた縦型の筒体状の処理容器と、前記被処理体を複数段に保持して前記処理容器内に挿脱される保持手段と、前記処理容器の外周に設けられる加熱手段と、シラン系ガスよりなる原料ガスと添加される不純物を含む原料ガスとを混合させて混合ガスを形成する混合タンク部と、前記混合タンク部からの混合ガスを前記処理容器内へ供給する混合ガスノズル部と、前記混合ガスと反応する窒化ガスよりなる反応性ガスを前記処理容器内へ供給する反応性ガスノズル部と、前記処理容器の側壁に沿って設けられて、反応性ガスをプラズマにより活性化するための活性化手段と、前記シラン系ガスを５０〜２０００ｓｃｃｍの範囲内で供給し、前記不純物を含む原料ガスを１〜１５ｓｃｃｍの範囲内で供給すると共に、前記混合ガスと前記反応性ガスとを交互に且つ間欠的に前記処理容器内へ供給するように前記混合ガスと前記反応性ガスの供給を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする成膜装置である。
このように、成膜用の複数の異なる原料ガスを予め混合タンク部内で混合させることによって均一化した混合ガスを形成し、この混合ガスを処理容器内へ供給するようにしたので、形成される薄膜中の面間方向における元素の組成比を均一化させることができる。
請求項２に係る発明は、被処理体に対して不純物が添加されたシリコン窒化膜よりなる薄膜を形成するための成膜装置において、真空引き可能になされた縦型の筒体状の処理容器と、前記被処理体を複数段に保持して前記処理容器内に挿脱される保持手段と、前記処理容器の外周に設けられる加熱手段と、シラン系ガスよりなる原料ガスを流すために途中に開閉弁が介設されたガス通路と、添加される不純物を含む原料ガスを流すために途中に開閉弁が介設されたガス通路と、前記各ガス通路の下流側を共通に結合することにより形成される混合ガス通路と、前記各ガス通路の内の少なくともガス供給量の多い方のガス通路に介設されるガス貯留タンク部と、前記混合ガス通路からの混合ガスを前記処理容器内へ供給する混合ガスノズル部と、前記混合ガスと反応する窒化ガスよりなる反応性ガスを流すために途中に開閉弁が介設されたガス通路と、該ガス通路からの前記反応性ガスを前記処理容器内へ供給する反応性ガスノズル部と、前記処理容器の側壁に沿って設けられて、反応性ガスをプラズマにより活性化するための活性化手段と、前記シラン系ガスを５０〜２０００ｓｃｃｍの範囲内で供給し、前記不純物を含む原料ガスを１〜１５ｓｃｃｍの範囲内で供給すると共に、前記各開閉弁を開閉させて前記混合ガスと前記反応性ガスとを交互に且つ間欠的に前記処理容器内へ供給するように前記混合ガスと前記反応性ガスの供給を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする成膜装置である。
この場合、例えば請求項３に規定するように、前記各原料ガスを流す前記各ガス通路には開閉弁が設けられると共に、前記混合ガスを流す混合ガス通路には開閉弁が設けられ、前記制御手段は、前記各原料ガスを流す前記各ガス通路に設けられた前記開閉弁と前記混合ガス通路に設けられた前記開閉弁とを互いに開閉状態が逆になるように制御する。
また例えば請求項４に規定するように、前記活性化手段は、前記処理容器に一体的に組み込まれている。
また例えば請求項５に規定するように、前記反応性ガスノズル部は、前記処理容器の長さ方向に沿って延びると共に、所定の間隔を隔てて複数のガス噴射孔が形成された分散ノズルを有する。
また例えば請求項６に規定するように、前記混合ガスノズル部は、前記処理容器の長さ方向に沿って延びると共に、所定の間隔を隔てて複数のガス噴射孔が形成された分散ノズルを有する。
また例えば請求項７に規定するように、前記複数の原料ガス中には、供給量が他の原料ガスの供給量の１／１００以下である微小量供給用原料ガスが含まれている。
また例えば請求項８に規定するように、前記反応性ガスは、窒化ガスまたは酸化ガスである。
また例えば請求項９に規定するように、前記窒化ガスは、アンモニア［ＮＨ３ ］、窒素［Ｎ２ ］、一酸化二窒素［Ｎ２ Ｏ］、一酸化窒素［ＮＯ］よりなる群より選択される１以上のガスである。
また例えば請求項１０に規定するように、前記複数の原料ガスは、シラン系ガスと添加用ガスとを含む。
また例えば請求項１１に規定するように、前記シラン系ガスは、ジクロロシラン（ＤＣＳ）、ヘキサクロロジシラン（ＨＣＤ）、モノシラン［ＳｉＨ４ ］、ジシラン［Ｓｉ２ Ｈ６ ］、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、テトラクロロシラン（ＴＣＳ）、ジシリルアミン（ＤＳＡ）、トリシリルアミン（ＴＳＡ）、ビスターシャルブチルアミノシラン（ＢＴＢＡＳ）よりなる群より選択される１以上のガスである。
また例えば請求項１２に規定するように、前記添加用ガスは、ＢＣｌ３ 、Ｂ２ Ｈ６ 、ＢＦ３ 、Ｂ（ＣＨ３ ）３ よりなる群より選択される１以上のボロン含有ガスである。
請求項１３に係る発明は、真空引き可能になされて被処理体を複数枚収容することができる縦型の筒体状の処理容器内に、シラン系ガスよりなる原料ガスと添加される不純物を含む原料ガスと窒化ガスよりなる反応性ガスとを供給して被処理体の表面に不純物が添加されたシリコン窒化膜よりなる薄膜を形成する成膜方法において、前記シラン系ガスを５０〜２０００ｓｃｃｍの範囲内で供給し、前記不純物を含む原料ガスを１〜１５ｓｃｃｍの範囲内で供給して両ガスを混合タンク部内で混合させて混合ガスを形成し、前記混合ガスと前記反応性ガスとを交互に且つ間欠的に前記処理容器内へ供給すると共に、前記処理容器の側壁に沿って形成した凹部状の領域で前記反応性ガスをプラズマによって活性化するようにしたことを特徴とする成膜方法である。
請求項１４に係る発明は、真空引き可能になされて被処理体を複数枚収容することができる縦型の筒体状の処理容器内に、シラン系ガスよりなる原料ガスと添加される不純物を含む原料ガスと窒化ガスよりなる反応性ガスとを供給して被処理体の表面に不純物が添加されたシリコン窒化膜よりなる薄膜を形成する成膜方法において、前記シラン系ガスを５０〜２０００ｓｃｃｍの範囲内で供給し、前記不純物を含む原料ガスを１〜１５ｓｃｃｍの範囲内で供給すると共に、前記原料ガスの内の少なくとも前記不純物を含む原料ガスを供給途中にて一時的にガス貯留タンク部に貯留する工程と、前記ガス貯留タンク部から供給する前記原料ガスと前記シラン系ガスよりなる原料ガスとを供給途中のガス通路にて混合させて混合ガスを形成すると共に、前記混合ガスと前記反応性ガスとを交互に且つ間欠的に前記処理容器内へ供給する工程と、前記処理容器の側壁に沿って形成した凹部状の領域で前記反応性ガスをプラズマによって活性化する工程と、を有するようにしたことを特徴とする成膜方法である。
この場合、例えば請求項１５に規定するように、前記複数の原料ガス中には、供給量が他の原料ガスの供給量の１／１００以下である微小量供給用原料ガスが含まれている。
また例えば請求項１６に規定するように、前記反応性ガスは、窒化ガスまたは酸化ガスである。
また例えば請求項１７に規定するように、前記複数の原料ガスは、シラン系ガスと添加用ガスとを含む。
請求項１８に係る発明は、真空引き可能になされた縦型の筒体状の処理容器と、被処理体を複数段に保持して前記処理容器内に挿脱される保持手段と、前記処理容器の外周に設けられる加熱手段と、シラン系ガスよりなる原料ガスと添加される不純物を含む原料ガスとを混合させて混合ガスを形成する混合タンク部と、前記混合タンク部からの混合ガスを前記処理容器内へ供給する混合ガスノズル部と、前記混合ガスと反応する窒化ガスよりなる反応性ガスを前記処理容器内へ供給する反応性ガスノズル部と、前記処理容器の側壁に沿って設けられて、反応性ガスをプラズマにより活性化するための活性化手段と、装置全体の動作を制御する制御手段とを有する成膜装置を用いて前記被処理体の表面に不純物が添加されたシリコン窒化膜よりなる薄膜を形成するに際して、前記シラン系ガスを５０〜２０００ｓｃｃｍの範囲内で供給し、前記不純物を含む原料ガスを１〜１５ｓｃｃｍの範囲内で供給して両ガスを前記混合タンク部内で混合させて混合ガスを形成し、前記混合ガスと前記反応性ガスとを交互に且つ間欠的に前記処理容器内へ供給すると共に、前記処理容器の側壁に沿って形成した凹部状の領域で前記反応性ガスをプラズマによって活性化するように前記成膜装置を制御するためのプログラムを記憶することを特徴とする記憶媒体である。
請求項１９に係る発明は、真空引き可能になされた縦型の筒体状の処理容器と、被処理体を複数段に保持して前記処理容器内に挿脱される保持手段と、前記処理容器の外周に設けられる加熱手段と、シラン系ガスよりなる原料ガスを流すために途中に開閉弁が介設されたガス通路と、添加される不純物を含む原料ガスを流すために途中に開閉弁が介設されたガス通路と、前記各ガス通路の下流側を共通に結合することにより形成される混合ガス通路と、前記各ガス通路の内の少なくともガス供給量の多い方のガス通路に介設されるガス貯留タンク部と、前記混合ガス通路からの混合ガスを前記処理容器内へ供給する混合ガスノズル部と、前記混合ガスと反応する窒化ガスよりなる反応性ガスを流すために途中に開閉弁が介設されたガス通路と、該ガス通路からの前記反応性ガスを前記処理容器内へ供給する反応性ガスノズル部と、前記処理容器の側壁に沿って設けられて、反応性ガスをプラズマにより活性化するための活性化手段と、装置全体の動作を制御する制御手段とを有する成膜装置を用いて前記被処理体の表面に不純物が添加されたシリコン窒化膜よりなる薄膜を形成するに際して、前記シラン系ガスを５０〜２０００ｓｃｃｍの範囲内で供給し、前記不純物を含む原料ガスを１〜１５ｓｃｃｍの範囲内で供給すると共に、前記原料ガスの内の少なくとも前記不純物を含む原料ガスを供給途中にて一時的に前記ガス貯留タンク部に貯留する工程と、前記ガス貯留タンク部から供給する前記原料ガスと前記シラン系ガスよりなる原料ガスとを供給途中の前記ガス通路にて混合させて混合ガスを形成すると共に、前記混合ガスと前記反応性ガスとを交互に且つ間欠的に前記処理容器内へ供給する工程と、前記処理容器の側壁に沿って形成した凹部状の領域で前記反応性ガスをプラズマによって活性化する工程と、を行なうように前記成膜装置を制御するためのプログラムを記憶することを特徴とする記憶媒体である。
本発明に係る成膜方法、成膜装置及び記憶媒体によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
成膜用の複数の異なる原料ガスを予め混合タンク部内、或いは混合ガス通路内で混合させることによって均一化した混合ガスを形成し、この混合ガスを処理容器内へ供給するようにしたので、形成される薄膜中の面間方向における元素の組成比を均一化させることができる。
以下に、本発明に係る成膜方法、成膜装置及び記憶媒体の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明の係る成膜装置の一例を示す縦断面構成図、図２は成膜装置（加熱手段は省略）を示す横断面構成図、図３は各種のガスの供給のタイミングとＲＦ（高周波）の印加のタイミングを示すタイミングチャートである。尚、ここでは原料ガスとしてシラン系ガスとボロン含有ガスとを用い、具体的には上記シラン系ガスとしてジクロロシラン（ＤＣＳ）を用い、ボロン含有ガスとしてＢＣｌ３ ガスを用いる。また反応性ガスとしては、窒化ガスであるアンモニアガス（ＮＨ３ ）を用い、上記ＮＨ３ ガスをプラズマにより活性化して不純物としてボロンの含有（ドープ）されたボロン含有シリコン窒化膜（ＳｉＢＮ）を成膜する場合を例にとって説明する。従って、ここでは上記ボロン含有ガスは、添加ガスとしても用いられることになる。
図示するように、プラズマを形成することができるこの成膜装置２は、下端が開口された有天井の円筒体状の処理容器４を有している。この処理容器４の全体は、例えば石英により形成されており、この処理容器４内の天井には、石英製の天井板６が設けられて封止されている。また、この処理容器４の下端開口部には、例えばステンレススチールにより円筒体状に成形されたマニホールド８がＯリング等のシール部材１０を介して連結されている。
上記処理容器４の下端は、上記マニホールド８によって支持されており、このマニホールド８の下方より多数枚の被処理体としての半導体ウエハＷを多段に載置した保持手段としての石英製のウエハボート１２が昇降可能に挿脱自在になされている。本実施例の場合において、このウエハボート１２の支柱１２Ａには、例えば５０〜１００枚程度の直径が３００ｍｍのウエハＷを略等ピッチで多段に支持できるようになっている。
このウエハボート１２は、石英製の保温筒１４を介してテーブル１６上に載置されており、このテーブル１６は、マニホールド８の下端開口部を開閉する例えばステンレススチール製の蓋部１８を貫通する回転軸２０上に支持される。
そして、この回転軸２０の貫通部には、例えば磁性流体シール２２が介設され、この回転軸２０を気密にシールしつつ回転可能に支持している。また、蓋部１８の周辺部とマニホールド８の下端部には、例えばＯリング等よりなるシール部材２４が介設されており、処理容器４内のシール性を保持している。
上記した回転軸２０は、例えばボートエレベータ等の昇降機構（図示せず）に支持されたアーム２６の先端に取り付けられており、ウエハボート１２及び蓋部１８等を一体的に昇降して処理容器４内へ挿脱できるようになされている。尚、上記テーブル１６を上記蓋部１８側へ固定して設け、ウエハボート１２を回転させることなくウエハＷの処理を行うようにしてもよい。
上記マニホールド８には、反応性ガスとしてＮＨ３ ガスを供給するための反応性ガスノズル部２８と、複数の成膜用の原料ガスを混合して形成された混合ガスを供給するための混合ガスノズル部３０と、Ｎ２ ガス等の不活性ガスを供給するためのガスノズル３２とが、それぞれ設けられている。具体的には、上記反応性ガスノズル部２８は、上記マニホールド８の側壁を内側へ気密に貫通して上方向へ屈曲されて容器内の天井板６の近傍まで延びる石英管よりなる分散ノズル３４を有している。この分散ノズル３４には、その長さ方向に沿って複数（多数）のガス噴射孔３４Ａが所定の間隔を隔てて形成されており、各噴射孔３４Ａから水平方向に向けて略均一にＮＨ３ ガスを噴射できるようになっている。
また、上記混合ガスノズル部３０は、上記反応性ガスノズル部２８と同様に上記マニホールド８の側壁を内側へ気密に貫通して上方向へ屈曲されて容器内の天井板６の近傍まで延びる石英管よりなる分散ノズル３６を有している。この分散ノズル３６には、その長さ方向に沿って複数（多数）のガス噴射孔３６Ａが所定の間隔を隔てて形成されており、各噴射孔３６Ａから水平方向に向けて略均一に後述するような混合ガスを噴射できるようになっている。
また上記反応性ガスノズル部２８は、ガス通路４０を介して反応性ガスとしてＮＨ３ ガスを貯留する反応性ガス源、すなわちＮＨ３ ガス源４２に接続されている。このガス通路４０には、マスフローコントローラのような流量制御器４０Ａ及び開閉弁４０Ｂが下流側に向けて順次介設されており、必要に応じて流量制御しつつＮＨ３ ガスを流し得るようになっている。
また不活性ガス用の上記ガスノズル３２は、ガス通路４４を介して不活性ガス源であるＮ２ ガス源４６に接続されている。
このガス通路４４には、マスフローコントローラのような流量制御器４４Ａ及び開閉弁４４Ｂが下流側に向けて順次介設されており、必要に応じて流量制御しつつパージガスとして例えばＮ２ ガスを流し得るようになっている。
また上記混合ガスノズル部３０には、途中に開閉弁４８Ａが介設された混合ガス通路４８が接続されており、この混合ガス通路４８の上流側は本発明の特徴とする所定の容量（容積）の混合タンク部５０に接続されている。そして、この混合タンク部５０からは、図示例では２本のガス通路５６、５８が延びており、これらのガス通路５６、５８の上流側は、成膜用の原料ガス源としてここでは２つの原料ガス源、すなわちＤＣＳガス源５２とＢＣｌ３ ガス源５４とにそれぞれ接続されている。そして、上記各ガス通路５６、５８には、マスフローコントローラのような流量制御器５６Ａ、５８Ａ及び開閉弁５６Ｂ、５８Ｂが下流側に向けてそれぞれ順次介設されており、必要に応じて流量制御しつつＤＣＳガスとＢＣｌ３ ガスとを混合タンク部５０に向けてそれぞれ流して混合ガスを形成できるようになっている。ここで上記混合タンク部５０の容積は、上記両ガスが均一に混合されるような大きさに設置され、例えば両ガスのそれぞれの流量にもよるが、ここでは例えば４リットル程度に設定されている。
そして、上記ＮＨ３ ガス、ＤＣＳガス、ＢＣｌ３ ガス、Ｎ２ ガス等の各ガスの供給、供給停止、ガス流量の制御及び後述する高周波のオン・オフ制御等は例えばコンピュータ等よりなる制御手段６０により行われる。そして、この制御手段６０は、上記制御の他にこの装置全体の動作も制御し、この制御手段６０はこの制御を行うために用いられるプログラムを記憶するための例えばフラッシュメモリやフロッピディスク等よりなる記憶媒体６２を有している。
一方、上記処理容器４の側壁の一部には、プラズマを発生させて窒化ガスを活性化させる活性化手段６６がその高さ方向に沿って形成されると共に、この活性化手段６６に対向する反対側の容器側壁には、この内部雰囲気を真空排気するために処理容器４の側壁を、例えば上下方向へ削りとることによって形成した細長い排気口６８が設けられている。具体的には、上記活性化手段６６は、上記処理容器４の側壁を上下方向に沿って所定の幅で削りとることによって上下に細長い開口７０を形成し、この開口７０をその外側より覆うようにして断面凹部状になされた上下に細長い例えば石英製のプラズマ区画壁７２を容器外壁に気密に溶接接合することにより形成されている。これにより、この処理容器４の側壁の一部を凹部状に外側へ窪ませることにより一側が処理容器４内へ開口されて連通された活性化手段６６が一体的に形成されることになる。すなわちプラズマ区画壁７２の内部空間は、上記処理容器４内に一体的に連通された状態となっている。上記開口７０は、ウエハボート１２に保持されている全てのウエハＷを高さ方向においてカバーできるように上下方向に十分に長く形成されている。
そして、上記プラズマ区画壁７２の両側壁の外側面には、その長さ方向（上下方向）に沿って互いに対向するようにして細長い一対のプラズマ電極７４が設けられると共に、このプラズマ電極７４にはプラズマ発生用の高周波電源７６が給電ライン７８を介して接続されており、上記プラズマ電極７４に例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加することによりプラズマを発生し得るようになっている。尚、この高周波電圧の周波数は１３．５６ＭＨｚに限定されず、他の周波数、例えば４００ｋＨｚ等を用いてもよい。
そして、上記処理容器４内を上方向に延びていく上記反応性ガスノズル部２８の分散ノズル３４は途中で処理容器４の半径方向外方へ屈曲されて、上記プラズマ区画壁７２内の一番奥（処理容器４の中心より一番離れた部分）に位置され、この一番奥の部分に沿って上方に向けて起立させて設けられている。従って、高周波電源７６がオンされている時に上記分散ノズル３４のガス噴射孔３４Ａから噴射されたアンモニアガスはここで活性化されて処理容器４の中心に向けて強制的に流すようになっている。
そして上記プラズマ区画壁７２の外側には、これを覆うようにして例えば石英よりなる絶縁保護カバー８０が取り付けられている。また、この絶縁保護カバー８０の内側部分には、図示しない冷媒通路が設けられており、冷却された窒素ガス等の冷媒を流すことにより上記プラズマ電極７４を冷却し得るようになっている。
そして上記プラズマ区画壁７２の開口７０の外側近傍、すなわち開口７０の外側（処理容器４内）の一側には、上記混合ガスノズル部３０の分散ノズル３６が起立させて設けられており、この分散ノズル３６に設けた各ガス噴射孔３６Ａより処理容器４の中心方向に向けてシラン系ガスであるＤＣＳガスとＢＣｌ３ ガスとの混合ガスを噴射し得るようになっている。
また、上記開口７０に対向させて設けた排気口６８には、これを覆うようにして石英よりなる断面コ字状に成形された排気口カバー部材８２が溶接により取り付けられている。この排気口カバー部材８２は、上記処理容器４の側壁に沿って上方に延びており、処理容器４の上方のガス出口８４より図示しない真空ポンプ等を介設した真空排気系により真空引きされる。そして、この処理容器４の外周を囲むようにしてこの処理容器４及びこの内部のウエハＷを加熱する筒体状の加熱手段８６が設けられている。
次に、以上のように構成された成膜装置を用いて原子レベルの厚さの薄膜を繰り返し積層形成する成膜方法（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒｅｄ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）について説明する。ここでは成膜処理として、ウエハ表面に低温で間欠的にプラズマを用いて不純物としてボロン（Ｂ）が含有されたボロン含有シリコン窒化膜（ＳｉＢＮ）を形成する場合を例にとって説明する。すなわち、本発明方法では、２つの原料ガスであるＤＣＳガスとＢＣｌ３ ガスとを混合タンク部５０内で混合して混合ガスを形成し、この混合ガスと反応性ガスであるアンモニアガスとを交互に処理容器内に供給すると共に、上記アンモニアガスをプラズマにより活性化させるようにしている。
まず、常温の多数枚、例えば５０〜１００枚の３００ｍｍサイズのウエハＷが載置された状態のウエハボート１２を予め所定の温度になされた処理容器４内にその下方より上昇させてロードし、蓋部１８でマニホールド８の下端開口部を閉じることにより容器内を密閉する。
そして処理容器４内を真空引きして所定のプロセス圧力に維持すると共に、加熱手段８６への供給電力を増大させることにより、ウエハ温度を上昇させてプロセス温度を維持する。これと同時に、原料ガス源であるＤＣＳガス源５２とＢＣｌ３ ガス源５４とから両原料ガスをそれぞれ流量制御しつつ流してこれらのガスを混合タンク部５０内にて混合して混合ガスを形成し、そして、この混合ガスと反応性ガス源であるＮＨ３ ガス源４２からのＮＨ３ ガスとを交互に且つ間欠的に処理容器４内へ供給し、回転しているウエハボート１２に支持されているウエハＷの表面にボロン含有シリコン窒化膜（ＳｉＢＮ）を形成する。この際、ＮＨ３ ガスを単独で供給する時に、全供給時間に亘って、或いは全供給時間の一部において高周波電源（ＲＦ電源）７６をオンしてプラズマを立てるようにする。
具体的には、ＮＨ３ ガスは分散ノズル３４の各ガス噴射孔３４Ａから水平方向へ噴射され、また、ＤＣＳガスとＢＣｌ３ ガスとの混合ガスは分散ノズル３６の各ガス噴射孔３６Ａから水平方向へ噴射され、上記各ガスが反応してボロン含有シリコン窒化膜（ＳｉＢＮ）が形成される。この場合、上記各ガスは、連続的に供給されるのではなく、図３に示すように互いにタイミングをずらして供給する。そして、タイミングをずらしたガス同士は、間に間欠期間（パージ期間）９０を挟んで交互に間欠的に繰り返し供給され、ボロン含有シリコン窒化膜の薄膜を一層ずつ繰り返し積層する。すなわち、混合ガスが供給されるとこの混合ガスがウエハ表面に吸着し、次にＮＨ３ ガスが供給されると上記ウエハ表面に吸着している混合ガスが窒化されて分子レベル、或いは原子レベルの厚さの薄いＳｉＢＮ膜が形成され、この薄膜形成操作が繰り返し行われる。また間欠期間９０においては真空引きが継続されて容器内に残留するガスを排除している。そして、ＮＨ３ ガスを単独で流す時には、図３（Ｃ）に示すようにＲＦ電源がオンされてプラズマが立てられて、供給されるＮＨ３ ガスを活性化して活性種等が作られ、反応（分解）が促進される。
この場合、ＮＨ３ ガスの供給期間の全期間に亘ってＲＦ電源をオンしてもよいし、図３（Ｃ）に示すようにＮＨ３ ガスの供給開始から所定の時間Δｔが経過した後に、ＲＦ電源をオンするようにしてもよい。この所定の時間ΔｔとはＮＨ３ ガスの流量が安定するまでの時間であり、例えば５秒程度である。このように、ＮＨ３ ガスの流量が安定化した後にＲＦ電源をオンすることにより、ウエハＷの面間方向（高さ方向）における活性種の濃度均一性を向上できる。また間欠期間９０では、不活性ガスであるＮ２ ガスを処理容器４内へ供給して残留ガスを排除するようにしてもよいし（不活性ガスパージ）、或いは、全てのガスの供給を停止したまま真空引きを継続して行うことにより（バキュームとも称す）、処理容器４内の残留ガスを排除するようにしてもよい。更には、間欠期間９０の前半はバキュームを行い、後半は不活性ガスパージを行うようにしてもよい。
この場合、吸着工程である混合ガスの供給期間Ｔ１は１０秒程度、反応工程（窒化工程）である単独のＮＨ３ ガスの供給期間Ｔ２は１０秒程度、パージ期間である間欠期間９０の長さＴ３は５〜１５秒程度、ＲＦ電源のオン時間Ｔ４は５秒程度であるが、これらの各時間は単に一例を示したに過ぎず、この数値に限定されない。通常、１サイクルによって形成される膜厚は１．１〜１．３Å／サイクル程度であるので、目標膜厚が例えば７００Åであるならば、６００サイクル程度繰り返し行うことになる。
ここで上記成膜処理のプロセス条件について説明すると、ＤＣＳガスの流量は５０〜２０００ｓｃｃｍの範囲内、例えば１０００ｓｃｃｍ（１ｓｌｍ）であり、ＢＣｌ３ ガスの流量は１〜１５ｓｃｃｍの範囲内、例えば２ｓｃｃｍであり、ＮＨ３ ガスの流量は５００〜５０００ｓｃｃｍの範囲内、例えば１０００ｓｃｃｍである。このように、ここではＢＣｌ３ ガスの流量は、ＤＣＳガスの流量と比較して非常に少ない。またプロセス温度はＣＶＤ成膜処理よりも低い温度であり、具体的には３００〜７００℃の範囲内、好ましくは５５０〜６３０℃の範囲内である。このプロセス温度が３００℃よりも低いと、反応が生ぜずにほとんど膜が堆積せず、また７００℃よりも高い場合には、膜質の劣るＣＶＤによる堆積膜が形成されてしまうのみならず、前工程ですでに形成されている金属膜等に熱的ダメージを与えてしまう。
またプロセス圧力は１３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）〜１３３０Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）の範囲内、好ましくは４０Ｐａ（０．３Ｔｏｒｒ）〜２６６Ｐａ（２Ｔｏｒｒ）の範囲内であり、例えば吸着工程では１Ｔｏｒｒ、プラズマを用いる窒化工程では０．３Ｔｏｒｒである。プロセス圧力が１３Ｐａよりも小さい場合には、成膜レートが実用レベル以下になり、また１３３０Ｐａよりも大きい場合には、プラズマが十分に立たなくなってしまう。
このように、２つの原料ガスであるＤＣＳガスとＢＣｌ３ ガスとを予め混合タンク部５０内で均一に混合して混合ガスを形成し、この混合ガスを間欠的に供給するようにしているので、希釈ガスを用いなくても供給量の少ないＢＣｌ３ ガスを処理容器４内の高さ方向において略均一に分散させることができる。従って、形成されるＳｉＢＮ膜の薄膜中の元素の組成比をウエハの載置位置によらずに均一化させることができる。この場合、ＤＣＳガスの供給量に対してＢＣｌ３ ガスの供給量は遥かに少ない微小量供給用原料ガス（添加用ガス）となるので、このように一方の原料ガスの供給量が他方の原料ガスの供給量より遥かに少ない時に、上述のように両ガスを予め均一混合して供給することにより、供給量の少ない原料ガスを他方の供給量の多い原料ガスに随伴させて処理容器４内の高さ方向に均一的に分散させることができるので、形成される薄膜中の元素の組成比を一層均一化させることができる。
ここで、微小量供給用の原料ガスであるＢＣｌ３ ガスの供給量が、他方の原料ガスであるＤＣＳガスの供給量よりも１／１００以下である時に、上記したような膜中の元素の組成比の均一化改善効果を一層発揮することができる。
また微小量供給用原料ガスであるＢＣｌ３ ガスをウエハ表面に吸着させる際に、吸着量はＢＣｌ３ ガスの分圧に依存するが、希釈ガスを用いることなく容器内の高さ方向に均一に供給することができるので、そのＢＣｌ３ ガスの分圧を希釈ガスを用いた場合と比較して高く維持してウエハ表面への吸着を促進させることができる。この結果、１サイクル当たりの成膜レートを維持したまま、１サイクルに要する時間を短縮化して、そのスループットを向上させることができる。例えば実験の結果、従来の成膜方法ではＢＣｌ３ ガスをウエハ表面に十分に吸着させるのに要する時間は１５秒程度要したが、本発明方法によれば、その時間は２〜３秒まで縮めることができた。この結果、従来方法では１サイクルに３０秒程度を要したが、本発明方法では８秒まで短縮することができ、スループットを向上できることが確認できた。
また混合タンク部５０内にて混合ガスを形成する場合には、各ガス通路５６及び５８に介設した開閉弁５６Ｂ及び５８Ｂを成膜処理が開始された後に、共に常時”開”状態にしてＤＣＳガスとＢＣｌ３ ガスとを成膜処理が完了するまでの複数サイクルに亘って連続的に混合タンク部５０内へ導入するようにして常時混合ガスを形成するようにしてもよいし、或いは混合ガスを処理容器４内へ供給する時に開閉される開閉弁４８Ａが”閉”状態の時に両開閉弁５６Ｂ及び５８Ｂを”開”状態にして混合ガスを形成し、開閉弁４８Ａが”開”状態で混合ガスを供給する時に両開閉弁５６Ｂ、５８Ｂを”閉”状態にするようにしてもよい。すなわち、この場合には両開閉弁５６Ｂ、５８Ｂと開閉弁４８Ａとは、互いに開閉状態が逆になるように制御される。
尚、上記実施例では原料ガスとしてＤＣＳガスとＢＣｌ３ ガスとを用いたが、これに炭化水素ガスを原料ガスとして加えて、全部で３種類の原料ガスを用いるようにしてもよい。この場合には、炭化水素ガスとして例えばエチレン（Ｃ２ Ｈ４ ）を用いることができ、具体的には、エチレンガス源がガス通路を介して混合タンク部５０に接続され、エチレンガスを上記ＤＣＳガス及びＢＣｌ３ ガスと同期しつつ流量制御して混合タンク部５０に流すことになる。この３種類の原料ガスを用いた時には、膜中に炭素がドープされるので薄膜としてＳｉＢＣＮ膜が形成されることになる。
また、ここではＮＨ３ ガスをプラズマにより活性化させるようにして用いたが、ＮＨ３ ガスを活性化させないで用いるようにしてもよい。この場合には、反応性が少し劣化するので、プロセス温度を少し上げて反応を促進させるようにするのが好ましい。
このようにプラズマを用いない場合には、プラズマを立てるための部材、例えばプラズマを形成する高周波電源７６やプラズマ電極７４や活性化手段６６等は不要になって、上記成膜装置２から取り除かれるのは勿論である。
また図１に示す装置例では、混合ガスを供給するノズルとして多数のガス噴射孔３６Ａが形成された分散ノズル３６を用いたが、これに限定されず、ガスノズル３２と同様に一直線上になされた、いわゆるストレート管やＬ字状に屈曲された、いわゆるＬ字管等を用いることができる。このようなストレート管やＬ字管を用いた場合には、混合ガスは処理容器４内の下部から、或いは上部から供給されることになるので、排気口６８は、処理容器４の上部、或いは下部に設けるようにして混合ガスが処理容器４内の高さ方向に沿って十分に流れるように構成する。
また上記図１に示す装置例においては、混合タンク部５０内で２つの原料ガス、すなわちＢＣｌ３ とＤＣＳとを混合させるようにしたが、これに限定されず、上記両ガスをガス通路の途中で合流させて混合させるようにしてもよい。この場合には、少なくとも供給量の多い方のガスを流すガス通路にガス貯留タンク部を設けて一時的にガスを貯め込むようにし、必要時に多量のガスを短時間で供給できるようにしておく。このような原料ガス供給系の変形例を図４に示す。図４は原料ガス供給系の変形例を示す部分拡大図であり、図１に示す構成部分と同一構成部分については同一参照符号を付している。
図４（Ａ）に示す場合には、上述したように混合タンク部５０（図１参照）を設けないで、上記原料ガス源５２、５４から延びる各ガス通路５６、５８であって各開閉弁５６Ｂ、５８Ｂの下流側に、それぞれガス貯留タンク部１０２、１０４を介設している。そして、ガス貯留タンク部１０２、１０４の更に下流側の各ガス通路５６、５８に、出口側の開閉弁５６Ｃ、５８Ｃをそれぞれ介設している。上記ガス通路５６、５８は、その下流側で互いに結合されて混合ガス通路４８に連絡している。この場合、上記出口側の開閉弁５６Ｃ、５８Ｃは、制御手段６０により同期して同時に開閉制御される。ここで上記ＤＣＳ側のガス貯留タンク部１０２は、ＤＣＳガスの流量が多いので、そのタンク容量を大きく設定し、例えば先の混合タンク部５０と同じ程度の容量とする。
これに対して、他方のＢＣｌ３ 側のガス貯留タンク部１０４は、ＢＣｌ３ ガスの流量が上記ＤＣＳガスよりもかなり少ないので、そのタンク容量は小さくて済み、例えば０．０５リットル程度に設定する。
この場合には、上記したように、出口側の開閉弁５６Ｃ、５８Ｃを同時に開閉制御することにより、各ガス貯留タンク部１０２、１０４内で一時的に貯留されていたＤＣＳガスとＢＣｌ３ ガスとが各ガス通路５６、５８内を同時に流れてきて混合ガス通路４８にて混合され、処理容器４内へ間欠的に供給することができる。この結果、図１に示した装置例と同様な作用効果を発揮することができる。
また図４（Ｂ）に示す装置例は、図４（Ａ）に示す装置例から、ガス貯留タンク部１０４と、この上流側の開閉弁５８Ａを省略した構成を示す。この場合もＢＣｌ３ ガスの流量が、他方のＤＣＳガスの流量よりも遥かに少ないことから、上記ガス貯留タンク部１０４を省略した構成であっても、混合ガス通路４８内にて少量のＢＣｌ３ ガスを多量のＤＣＳガス中に均一に混合させて供給することができる。
また上記実施例では、原料ガスの一種であるシラン系ガスとしてＤＣＳガスを用いたが、これに限定されず、ジクロロシラン（ＤＣＳ）、ヘキサクロロジシラン（ＨＣＤ）、モノシラン［ＳｉＨ４ ］、ジシラン［Ｓｉ２ Ｈ６ ］、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、テトラクロロシラン（ＴＣＳ）、ジシリルアミン（ＤＳＡ）、トリシリルアミン（ＴＳＡ）、ビスターシャルブチルアミノシラン（ＢＴＢＡＳ）よりなる群より選択される１以上のガスを用いることができる。
また、上記実施例では、原料ガスの一種であるボロン含有ガスとしてＢＣｌ３ ガスを用いたが、これに限定されず、ＢＣｌ３ 、Ｂ２ Ｈ６ 、ＢＦ３ 、Ｂ（ＣＨ３ ）３ よりなる群より選択される１以上のガスを用いることができる。
また、上記実施例では、反応性ガスである窒化ガスとしてＮＨ３ ガスを用いたが、これに限定されず、アンモニア［ＮＨ３ ］、窒素［Ｎ２ ］、一酸化二窒素［Ｎ２ Ｏ］、一酸化窒素［ＮＯ］よりなる群より選択される１以上のガスを用いることができる。
また更に、ここでは成膜装置２として、プラズマを形成する活性化手段６６を処理容器４に一体的に組み込んだ装置例について説明したが、これに限定されず、この活性化手段６６を処理容器４とは別体で設け、ＮＨ３ ガスを処理容器４の外で予め活性化（いわゆるリモートプラズマ）、その活性化ＮＨ３ ガスを処理容器４内へ供給するようにしてもよい。
また、上記実施例では形成される薄膜の種類としてＳｉＢＮ膜やＳｉＢＣＮ膜を形成する場合を例にとって説明したが、これに限定されず、例えばＢＣＮ膜（炭素含有ボロン窒化膜）を形成する場合にも本発明方法を適用することができる。この場合には、ボロン含有ガスと炭化水素ガスが原料ガスとなって両ガスが混合されることになる。
更に本発明は、処理容器内へ導入する前に混合しても問題も生じない複数の原料ガスを用いて成膜処理を行う場合には、全て適用することができ、例えば反応性ガスとして酸化ガス、例えばＯ２ ガス等を用いて成膜処理する場合にも本発明を適用することができる。
また被処理体としては、半導体ウエハに限定されず、ガラス基板やＬＣＤ基板等にも本発明を適用することができる。
本発明の係る成膜装置の一例を示す縦断面構成図である。 成膜装置（加熱手段は省略）を示す横断面構成図である。 各種のガスの供給のタイミングとＲＦ（高周波）の印加のタイミングを示すタイミングチャートである。 原料ガス供給系の変形例を示す部分拡大図であり、
符号の説明
２ 成膜装置
４ 処理容器
１２ ウエハボート（供給手段）
２８ 反応性ガスノズル部
３０ 混合ガスノズル部
４２ ＮＨ３ ガス源（反応性ガス源）
４８ 混合ガス通路
５０ 混合タンク部
５２ ＤＣＳガス源（原料ガス源）
５４ ＢＣｌ３ ガス源
５６，５８ ガス通路
５６Ｃ，５８Ｃ 開閉弁
６０ 制御手段
６２ 記憶媒体
６６ 活性化手段
７４ プラズマ電極
７６ 高周波電源
８６ 加熱手段
１０２，１０４ ガス貯留タンク部
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）

Claims (19)

  1. 被処理体に対して不純物が添加されたシリコン窒化膜よりなる薄膜を形成するための成膜装置において、
    真空引き可能になされた縦型の筒体状の処理容器と、
    前記被処理体を複数段に保持して前記処理容器内に挿脱される保持手段と、
    前記処理容器の外周に設けられる加熱手段と、
    シラン系ガスよりなる原料ガスと添加される不純物を含む原料ガスとを混合させて混合ガスを形成する混合タンク部と、
    前記混合タンク部からの混合ガスを前記処理容器内へ供給する混合ガスノズル部と、
    前記混合ガスと反応する窒化ガスよりなる反応性ガスを前記処理容器内へ供給する反応性ガスノズル部と、
    前記処理容器の側壁に沿って設けられて、反応性ガスをプラズマにより活性化するための活性化手段と、
    前記シラン系ガスを５０〜２０００ｓｃｃｍの範囲内で供給し、前記不純物を含む原料ガスを１〜１５ｓｃｃｍの範囲内で供給すると共に、前記混合ガスと前記反応性ガスとを交互に且つ間欠的に前記処理容器内へ供給するように前記混合ガスと前記反応性ガスの供給を制御する制御手段と、
    を備えたことを特徴とする成膜装置。
  2. 被処理体に対して不純物が添加されたシリコン窒化膜よりなる薄膜を形成するための成膜装置において、
    真空引き可能になされた縦型の筒体状の処理容器と、
    前記被処理体を複数段に保持して前記処理容器内に挿脱される保持手段と、
    前記処理容器の外周に設けられる加熱手段と、
    シラン系ガスよりなる原料ガスを流すために途中に開閉弁が介設されたガス通路と、
    添加される不純物を含む原料ガスを流すために途中に開閉弁が介設されたガス通路と、
    前記各ガス通路の下流側を共通に結合することにより形成される混合ガス通路と、
    前記各ガス通路の内の少なくともガス供給量の多い方のガス通路に介設されるガス貯留タンク部と、
    前記混合ガス通路からの混合ガスを前記処理容器内へ供給する混合ガスノズル部と、
    前記混合ガスと反応する窒化ガスよりなる反応性ガスを流すために途中に開閉弁が介設されたガス通路と、
    該ガス通路からの前記反応性ガスを前記処理容器内へ供給する反応性ガスノズル部と、
    前記処理容器の側壁に沿って設けられて、反応性ガスをプラズマにより活性化するための活性化手段と、
    前記シラン系ガスを５０〜２０００ｓｃｃｍの範囲内で供給し、前記不純物を含む原料ガスを１〜１５ｓｃｃｍの範囲内で供給すると共に、前記各開閉弁を開閉させて前記混合ガスと前記反応性ガスとを交互に且つ間欠的に前記処理容器内へ供給するように前記混合ガスと前記反応性ガスの供給を制御する制御手段と、
    を備えたことを特徴とする成膜装置。
  3. 前記各原料ガスを流す前記各ガス通路には開閉弁が設けられると共に、前記混合ガスを流す混合ガス通路には開閉弁が設けられ、前記制御手段は、前記各原料ガスを流す前記各ガス通路に設けられた前記開閉弁と前記混合ガス通路に設けられた前記開閉弁とを互いに開閉状態が逆になるように制御することを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
  4. 前記活性化手段は、前記処理容器に一体的に組み込まれていることを特徴とする請求項３記載の成膜装置。
  5. 前記反応性ガスノズル部は、前記処理容器の長さ方向に沿って延びると共に、所定の間隔を隔てて複数のガス噴射孔が形成された分散ノズルを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の成膜装置。
  6. 前記混合ガスノズル部は、前記処理容器の長さ方向に沿って延びると共に、所定の間隔を隔てて複数のガス噴射孔が形成された分散ノズルを有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の成膜装置。
  7. 前記複数の原料ガス中には、供給量が他の原料ガスの供給量の１／１００以下である微小量供給用原料ガスが含まれていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の成膜装置。
  8. 前記反応性ガスは、窒化ガスまたは酸化ガスであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の成膜装置。
  9. 前記窒化ガスは、アンモニア［ＮＨ３ ］、窒素［Ｎ２ ］、一酸化二窒素［Ｎ２ Ｏ］、一酸化窒素［ＮＯ］よりなる群より選択される１以上のガスであることを特徴とする請求項８記載の成膜装置。
  10. 前記複数の原料ガスは、シラン系ガスと添加用ガスとを含むことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の成膜装置。
  11. 前記シラン系ガスは、ジクロロシラン（ＤＣＳ）、ヘキサクロロジシラン（ＨＣＤ）、モノシラン［ＳｉＨ４ ］、ジシラン［Ｓｉ２ Ｈ６ ］、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、テトラクロロシラン（ＴＣＳ）、ジシリルアミン（ＤＳＡ）、トリシリルアミン（ＴＳＡ）、ビスターシャルブチルアミノシラン（ＢＴＢＡＳ）よりなる群より選択される１以上のガスであることを特徴とする請求項１０記載の成膜装置。
  12. 前記添加用ガスは、ＢＣｌ３ 、Ｂ２ Ｈ６ 、ＢＦ３ 、Ｂ（ＣＨ３ ）３ よりなる群より選択される１以上のボロン含有ガスであることを特徴とする請求項１０または１１記載の成膜装置。
  13. 真空引き可能になされて被処理体を複数枚収容することができる縦型の筒体状の処理容器内に、シラン系ガスよりなる原料ガスと添加される不純物を含む原料ガスと窒化ガスよりなる反応性ガスとを供給して被処理体の表面に不純物が添加されたシリコン窒化膜よりなる薄膜を形成する成膜方法において、
    前記シラン系ガスを５０〜２０００ｓｃｃｍの範囲内で供給し、前記不純物を含む原料ガスを１〜１５ｓｃｃｍの範囲内で供給して両ガスを混合タンク部内で混合させて混合ガスを形成し、前記混合ガスと前記反応性ガスとを交互に且つ間欠的に前記処理容器内へ供給すると共に、前記処理容器の側壁に沿って形成した凹部状の領域で前記反応性ガスをプラズマによって活性化するようにしたことを特徴とする成膜方法。
  14. 真空引き可能になされて被処理体を複数枚収容することができる縦型の筒体状の処理容器内に、シラン系ガスよりなる原料ガスと添加される不純物を含む原料ガスと窒化ガスよりなる反応性ガスとを供給して被処理体の表面に不純物が添加されたシリコン窒化膜よりなる薄膜を形成する成膜方法において、
    前記シラン系ガスを５０〜２０００ｓｃｃｍの範囲内で供給し、前記不純物を含む原料ガスを１〜１５ｓｃｃｍの範囲内で供給すると共に、前記原料ガスの内の少なくとも前記不純物を含む原料ガスを供給途中にて一時的にガス貯留タンク部に貯留する工程と、
    前記ガス貯留タンク部から供給する前記原料ガスと前記シラン系ガスよりなる原料ガスとを供給途中のガス通路にて混合させて混合ガスを形成すると共に、前記混合ガスと前記反応性ガスとを交互に且つ間欠的に前記処理容器内へ供給する工程と、
    前記処理容器の側壁に沿って形成した凹部状の領域で前記反応性ガスをプラズマによって活性化する工程と、
    を有するようにしたことを特徴とする成膜方法。
  15. 前記複数の原料ガス中には、供給量が他の原料ガスの供給量の１／１００以下である微小量供給用原料ガスが含まれていることを特徴とする請求項１３乃至１４のいずれか一項に記載の成膜方法。
  16. 前記反応性ガスは、窒化ガスまたは酸化ガスであることを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれか一項に記載の成膜方法。
  17. 前記複数の原料ガスは、シラン系ガスと添加用ガスとを含むことを特徴とする請求項１３乃至１６のいずれか一項に記載の成膜方法。
  18. 真空引き可能になされた縦型の筒体状の処理容器と、
    被処理体を複数段に保持して前記処理容器内に挿脱される保持手段と、
    前記処理容器の外周に設けられる加熱手段と、
    シラン系ガスよりなる原料ガスと添加される不純物を含む原料ガスとを混合させて混合ガスを形成する混合タンク部と、
    前記混合タンク部からの混合ガスを前記処理容器内へ供給する混合ガスノズル部と、
    前記混合ガスと反応する窒化ガスよりなる反応性ガスを前記処理容器内へ供給する反応性ガスノズル部と、
    前記処理容器の側壁に沿って設けられて、反応性ガスをプラズマにより活性化するための活性化手段と、
    装置全体の動作を制御する制御手段とを有する成膜装置を用いて前記被処理体の表面に不純物が添加されたシリコン窒化膜よりなる薄膜を形成するに際して、
    前記シラン系ガスを５０〜２０００ｓｃｃｍの範囲内で供給し、前記不純物を含む原料ガスを１〜１５ｓｃｃｍの範囲内で供給して両ガスを前記混合タンク部内で混合させて混合ガスを形成し、前記混合ガスと前記反応性ガスとを交互に且つ間欠的に前記処理容器内へ供給すると共に、前記処理容器の側壁に沿って形成した凹部状の領域で前記反応性ガスをプラズマによって活性化するように前記成膜装置を制御するためのプログラムを記憶することを特徴とする記憶媒体。
  19. 真空引き可能になされた縦型の筒体状の処理容器と、
    被処理体を複数段に保持して前記処理容器内に挿脱される保持手段と、
    前記処理容器の外周に設けられる加熱手段と、
    シラン系ガスよりなる原料ガスを流すために途中に開閉弁が介設されたガス通路と、
    添加される不純物を含む原料ガスを流すために途中に開閉弁が介設されたガス通路と、
    前記各ガス通路の下流側を共通に結合することにより形成される混合ガス通路と、
    前記各ガス通路の内の少なくともガス供給量の多い方のガス通路に介設されるガス貯留タンク部と、
    前記混合ガス通路からの混合ガスを前記処理容器内へ供給する混合ガスノズル部と、
    前記混合ガスと反応する窒化ガスよりなる反応性ガスを流すために途中に開閉弁が介設されたガス通路と、
    該ガス通路からの前記反応性ガスを前記処理容器内へ供給する反応性ガスノズル部と、
    前記処理容器の側壁に沿って設けられて、反応性ガスをプラズマにより活性化するための活性化手段と、
    装置全体の動作を制御する制御手段とを有する成膜装置を用いて前記被処理体の表面に不純物が添加されたシリコン窒化膜よりなる薄膜を形成するに際して、
    前記シラン系ガスを５０〜２０００ｓｃｃｍの範囲内で供給し、前記不純物を含む原料ガスを１〜１５ｓｃｃｍの範囲内で供給すると共に、前記原料ガスの内の少なくとも前記不純物を含む原料ガスを供給途中にて一時的に前記ガス貯留タンク部に貯留する工程と、
    前記ガス貯留タンク部から供給する前記原料ガスと前記シラン系ガスよりなる原料ガスとを供給途中の前記ガス通路にて混合させて混合ガスを形成すると共に、前記混合ガスと前記反応性ガスとを交互に且つ間欠的に前記処理容器内へ供給する工程と、
    前記処理容器の側壁に沿って形成した凹部状の領域で前記反応性ガスをプラズマによって活性化する工程と、
    を行なうように前記成膜装置を制御するためのプログラムを記憶することを特徴とする記憶媒体。
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