JP5011355B2 - Deposition method - Google Patents

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本発明は一般に基板処理技術に係り、特に基板表面に高品質の膜を効率よく形成することができる成膜装置および成膜方法に関する。   The present invention generally relates to a substrate processing technique, and more particularly to a film forming apparatus and a film forming method capable of efficiently forming a high quality film on a substrate surface.

従来半導体製造技術の分野においては、被処理基板表面にMOCVD法により高品質の金属膜や絶縁膜、あるいは半導体膜を形成することが一般に行われている。   Conventionally, in the field of semiconductor manufacturing technology, a high-quality metal film, insulating film, or semiconductor film is generally formed on the surface of a substrate to be processed by MOCVD.

一方最近では、特に超微細化半導体素子のゲート絶縁膜の形成に関連して、被処理基板の表面に高誘電体膜(いわゆるhigh-K誘電体膜)を、一原子層ずつ積層することにより形成する、原子層堆積(ALD)技術が研究されている。   Recently, on the other hand, particularly in connection with the formation of the gate insulating film of ultra-miniaturized semiconductor elements, a high dielectric film (so-called high-K dielectric film) is laminated on the surface of the substrate to be processed one atomic layer at a time. The forming atomic layer deposition (ALD) technique is being studied.

ALD法では被処理基板を含む処理空間に、high-K誘電体膜を構成する金属元素を含む金属化合物分子を、気相原料ガスの形で供給し、被処理基板表面に金属化合物分子を約1分子層化学吸着させる。さらに前記処理空間から気相原料ガスをパージした後、H2Oなどの酸化剤を供給することにより前記被処理基板表面に吸着していた金属化合物分子を分解し、約1分子層の金属酸化物膜を形成する。 In the ALD method, a metal compound molecule containing a metal element constituting a high-K dielectric film is supplied to a processing space including a substrate to be processed in the form of a gas phase source gas, and the metal compound molecule is supplied to the surface of the substrate to be processed. Single molecular layer chemisorption. Further, after purging the gas phase source gas from the processing space, the metal compound molecules adsorbed on the surface of the substrate to be processed are decomposed by supplying an oxidizing agent such as H 2 O, and the metal oxidation of about one molecular layer is performed. A material film is formed.

さらに前記処理空間から酸化剤をパージした後、上記の工程を繰り返すことにより、所望の厚さの金属酸化膜、すなわちhigh-K誘電体膜を形成する。   Further, after purging the oxidizing agent from the processing space, the above process is repeated to form a metal oxide film having a desired thickness, that is, a high-K dielectric film.

ALD法はこのように被処理基板表面への原料化合物分子の化学吸着を利用しており、特にステップカバレッジに優れている特徴を有している。400〜500℃、あるいはそれ以下の温度で良質な膜を形成することができる。このため、ALD法は超高速トランジスタのゲート絶縁膜のみならず、複雑な形状の下地上に誘電体膜を形成することが要求されるDRAMのメモリセルキャパシタの製造においても有効な技術であると考えられる。   As described above, the ALD method utilizes the chemical adsorption of the raw material compound molecules on the surface of the substrate to be processed, and has a feature that the step coverage is particularly excellent. A good quality film can be formed at a temperature of 400 to 500 ° C. or lower. For this reason, the ALD method is effective not only in the gate insulating film of an ultrahigh-speed transistor, but also in the manufacture of a DRAM memory cell capacitor, which requires a dielectric film to be formed on a complex surface. Conceivable.

特開2002−151489号公報JP 2002-151489 A

一方ALD法では、膜の堆積が典型的には1原子層ずつ、先に説明した工程を繰り返すことにより行われるため、膜形成工程のスループットが低下する問題を有しており、厚い膜を形成しようとすると、長時間にわたりALD工程を繰り返す必要がある。   On the other hand, the ALD method has a problem that the throughput of the film forming process is lowered because the film deposition is typically performed by repeating the above-described process for each atomic layer, and a thick film is formed. When trying to do so, it is necessary to repeat the ALD process for a long time.

これに対し、従来より同様な膜の形成に使われているMOCVD法では、原料と酸化剤とを同時に処理容器中に供給することにより、極めて短時間に効率的な膜形成を行うことが可能である。   In contrast, the MOCVD method, which has been used to form a similar film, can efficiently form a film in a very short time by supplying the raw material and the oxidizing agent into the processing vessel at the same time. It is.

一方、MOCVD法でアスペクト比の大きな複雑な形状の下地を覆うように膜を堆積しようとすると、ステップカバレッジが不良になり、形成される膜の膜厚あるいは膜質が不均一になる場合がある。例えば複雑な形状を特徴とするDRAMのメモリセルキャパシタを形成するような場合に、キャパシタ絶縁膜として金属酸化物などよりなる高誘電体膜をMOCVD法により堆積しようとすると、膜厚や膜質が局所的に変動し、キャパシタリーク電流が増大する問題が生じる。またこのようなメモリセルキャパシタではキャパシタ絶縁膜の下地としてTiNなど導電性窒化物よりなるバリア膜を使うことが多いが、このようなバリア膜は表面が不規則で、このためステップカバレッジの限られたMOCVD法で形成された高誘電体膜中にはボイドや欠陥などが含まれることが多い。   On the other hand, when an MOCVD method is used to deposit a film so as to cover a base having a complicated shape with a large aspect ratio, the step coverage may be poor, and the film thickness or film quality of the formed film may be nonuniform. For example, when forming a DRAM memory cell capacitor characterized by a complicated shape, if a high dielectric film made of a metal oxide or the like is deposited by MOCVD as a capacitor insulating film, the film thickness and film quality are locally And the capacitor leakage current increases. In such memory cell capacitors, a barrier film made of a conductive nitride such as TiN is often used as a base for the capacitor insulating film. However, such a barrier film has an irregular surface, and thus has limited step coverage. The high dielectric film formed by the MOCVD method often includes voids and defects.

そこで、本発明はALD法の長所とMOCVD法の長所とを組み合わせた、新規で有用な成膜方法および成膜装置を提供することを概括的課題とする。   Accordingly, it is a general object of the present invention to provide a new and useful film forming method and film forming apparatus that combine the advantages of the ALD method and the MOCVD method.

本発明のより具体的な課題は、同一装置内において、連続してALD法とMOCVD法により被処理基板上に成膜を行うことのできる成膜装置および成膜方法を提供することにある。   A more specific object of the present invention is to provide a film forming apparatus and a film forming method capable of continuously forming a film on a substrate to be processed by the ALD method and the MOCVD method in the same apparatus.

本発明は上記の課題を、
請求項1に記載したように、
処理容器中に被処理基板を導入する工程と、
前記処理容器中に少なくとも第1および第2の処理ガスを交互に、間にパージ工程を介在させながら導入し、前記被処理基板表面に第1の膜を形成する工程と、
前記第1の膜を形成する工程の後、前記処理容器中に複数の原料ガスを同時に導入し、前記第1の膜上に第2の膜を形成する工程とよりなり、
前記第1の膜を形成する工程は、前記被処理基板を静止させた状態で実行され、前記第2の膜を形成する工程は、前記被処理基板を回転させながら実行されることを特徴とする成膜方法により、解決する。
The present invention solves the above problems.
As described in claim 1,
Introducing a substrate to be processed into a processing container;
Introducing at least a first and a second processing gas into the processing container alternately with a purge step therebetween to form a first film on the surface of the substrate to be processed;
After the step of forming the first film, a process of simultaneously introducing a plurality of source gases into the processing vessel and forming a second film on the first film,
The step of forming the first film is performed while the substrate to be processed is stationary, and the step of forming the second film is performed while rotating the substrate to be processed. This is solved by the film forming method.

本発明によれば、処理容器中に被処理基板を導入し、前記処理容器中に少なくとも第1および第2の処理ガスを、交互に、間にパージ工程を介在させながら導入して前記被処理基板表面に第1の膜を形成し、前記第1の膜の形成の後、前記処理容器中に複数の原料ガスを同時に導入し、前記第1の膜上に第2の膜を形成する際に、前記第2の膜を形成する工程を、前記第1の膜を形成する工程の後、前記被処理基板を大気に曝露することなく、連続して、前記第1の膜を形成する工程の基板温度と実質的に同じ基板温度において実行することにより、非常にステップカバレッジの良い、また欠陥の少ない膜を、大きなアスペクト比を有する構造を含む様々な下地層上に、効率よく形成することが可能になる。   According to the present invention, a substrate to be processed is introduced into a processing container, and at least the first and second processing gases are alternately introduced into the processing container while interposing a purge process therebetween. When a first film is formed on the substrate surface, and after forming the first film, a plurality of source gases are simultaneously introduced into the processing container to form a second film on the first film. In addition, the step of forming the second film is a step of continuously forming the first film after the step of forming the first film without exposing the substrate to be processed to the atmosphere. By performing at substantially the same substrate temperature as the substrate temperature, a film having very good step coverage and few defects can be efficiently formed on various underlayers including structures having a large aspect ratio. Is possible.

従来のALD堆積装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional ALD deposition apparatus. 本発明の第1実施例による成膜工程の概要を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the outline | summary of the film-forming process by 1st Example of this invention. 図2の成膜工程の一部を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a part of film-forming process of FIG. (A),(B)は、本発明の第1実施例による成膜工程を示す図である。(A), (B) is a figure which shows the film-forming process by 1st Example of this invention. 図2の成膜工程の一部を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a part of film-forming process of FIG. 本発明の第1実施例の成膜工程を適用した例を示す図である。It is a figure which shows the example which applied the film-forming process of 1st Example of this invention. 本発明の第2実施例で使われる成膜装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the film-forming apparatus used in 2nd Example of this invention. (A),(B)は、図7の成膜装置を概略的に示す断面図および平面図である。(A), (B) is sectional drawing and the top view which show schematically the film-forming apparatus of FIG. (A)〜(C)は、図7の成膜装置で使われる高速ロータリバルブを示す図である。(A)-(C) are figures which show the high-speed rotary valve used with the film-forming apparatus of FIG. (A)〜(D)は、図7の成膜装置を使って行われるALD工程を示す図(その1)である。(A)-(D) are figures (the 1) which show the ALD process performed using the film-forming apparatus of FIG. (E)〜(H)は、図7の成膜装置を使って行われるALD工程を示す図(その2)である。(E)-(H) are figures (the 2) which show the ALD process performed using the film-forming apparatus of FIG. 本発明の第2実施例によるALD工程の別の例を示す図である。It is a figure which shows another example of the ALD process by 2nd Example of this invention. 本発明の第2実施例によるMOCVD工程を示す図である。It is a figure which shows the MOCVD process by 2nd Example of this invention.

[第1実施例]
図1は、本発明で使われる成膜装置10の構成を示す。
[First embodiment]
FIG. 1 shows a configuration of a film forming apparatus 10 used in the present invention.

図1を参照するに、前記成膜装置10は被処理基板12を保持する処理容器11を含み、一方前記処理容器11は、Al等よりなる外側容器201と石英ガラスよりなる内側反応容器202とより構成される。前記内側反応容器202は、前記外側容器201中に画成され、前記外側容器201の一部を構成するカバープレート201Aにより覆われる凹部中に収められる。   Referring to FIG. 1, the film forming apparatus 10 includes a processing container 11 for holding a substrate 12 to be processed, while the processing container 11 includes an outer container 201 made of Al or the like and an inner reaction container 202 made of quartz glass. Consists of. The inner reaction vessel 202 is defined in the outer vessel 201 and is housed in a recess that is covered by a cover plate 201A that constitutes a part of the outer vessel 201.

前記内側反応容器202は、前記凹部内において前記外側容器201の底面を覆う石英底板202Aと、前記凹部内において前記石英底板202Aを覆う石英カバー202Bとよりなり、さらに前記外側容器の底部には、被処理基板Wを保持したディスク状の基板保持台203が収められる円形の開口部201Dが形成されている。前記基板保持台203中には、図示を省略する加熱機構が設けられている。   The inner reaction vessel 202 includes a quartz bottom plate 202A that covers the bottom surface of the outer vessel 201 in the recess, and a quartz cover 202B that covers the quartz bottom plate 202A in the recess, and further, on the bottom of the outer vessel, A circular opening 201 </ b> D is formed in which a disk-shaped substrate holding table 203 holding the target substrate W is accommodated. A heating mechanism (not shown) is provided in the substrate holder 203.

前記基板保持台203は前記外側処理容器201の下部に設けられた基板搬送部204により回動自在に、また同時に上下動自在に保持されている。前記基板保持台203は最上位のプロセス位置と最下位の基板出入位置との間を上下動可能に保持されており、前記プロセス位置は、前記保持台203上の被処理基板Wの表面が前記石英底板202Aの表面と略一致するように決定されている。   The substrate holder 203 is held by a substrate transfer unit 204 provided at the lower part of the outer processing container 201 so as to be rotatable and simultaneously movable up and down. The substrate holding table 203 is held so as to be movable up and down between the uppermost process position and the lowermost substrate loading / unloading position. The process position is determined by the surface of the substrate W to be processed on the holding table 203 being It is determined so as to substantially coincide with the surface of the quartz bottom plate 202A.

一方、前記基板出入位置は、前記基板搬送部204の側壁面に形成された基板搬入出開口部204Aに対応して設定されており、前記基板保持台203が前記基板出入位置まで下降した場合、前記基板搬入出口204Aから搬送アーム204Bが挿入され、リフタピン(図示せず)により基板保持台203表面から持ち上げられた被処理基板Wを保持して取り出し、次の工程に送る。また、前記搬送アーム204Bは、新たな被処理基板Wを、前記基板搬入出開口部204Aを介して前記基板搬送部204中に導入し、これを前記基板保持台203上に載置する。   On the other hand, the substrate loading / unloading position is set corresponding to the substrate loading / unloading opening 204A formed on the side wall surface of the substrate transfer unit 204, and when the substrate holding table 203 is lowered to the substrate loading / unloading position, A transfer arm 204B is inserted from the substrate loading / unloading port 204A, and the substrate to be processed W lifted from the surface of the substrate holding table 203 is held and lifted by a lifter pin (not shown) and sent to the next step. In addition, the transfer arm 204B introduces a new substrate W to be processed into the substrate transfer unit 204 through the substrate loading / unloading opening 204A and places it on the substrate holding table 203.

前記新たな被処理基板12を保持した基板保持台203は、軸受部205中に磁気シール205Aにより保持された回動軸205Bにより回動自在に、また上下動自在に保持されており、前記回動軸205Bが上下動する空間は、ベローズ206等の隔壁により密閉されている。その際、前記空間は図示を省略した排気口を介して前記内側容器202内部よりも高真空状態に排気され、前記内側容器202内で行われる基板処理プロセスへの汚染が回避される。   The substrate holding table 203 holding the new substrate 12 to be processed is rotatably held by the rotating shaft 205B held by the magnetic seal 205A in the bearing portion 205 and is also movable up and down. A space in which the moving shaft 205 </ b> B moves up and down is sealed by a partition such as a bellows 206. At this time, the space is evacuated to a higher vacuum state than the inside of the inner container 202 through an exhaust port (not shown), and contamination to the substrate processing process performed in the inner container 202 is avoided.

前記基板保持台203には被処理基板12を囲むように石英ガラスよりなるガードリング203Aが設けられている。かかるガードリング203Aは、前記基板保持台203と前記外側容器201中に前記基板保持台を収容するように形成された前記開口部201Dの側壁面との間のコンダクタンスを抑制し、これにより前記ベローズ206で画成された空間内を高真空に排気した場合に前記内側反応容器202との間に差圧が確実に形成される。   The substrate holder 203 is provided with a guard ring 203A made of quartz glass so as to surround the substrate 12 to be processed. The guard ring 203A suppresses a conductance between the substrate holding table 203 and a side wall surface of the opening 201D formed so as to accommodate the substrate holding table in the outer container 201, thereby the bellows. When the space defined by 206 is evacuated to a high vacuum, a differential pressure is reliably formed between the inner reaction vessel 202 and the inner reaction vessel 202.

前記外側容器201の底部に形成された前記開口部201Dは、側壁面が石英ライナー201dにより覆われており、前記石英ライナー201dはさらに下方に延在して前記基板搬送部204の内壁を覆う。   The opening 201D formed at the bottom of the outer container 201 has a side wall surface covered with a quartz liner 201d, and the quartz liner 201d extends further downward to cover the inner wall of the substrate transfer unit 204.

前記外側容器201の底部には、前記開口部201Dの両側にそれぞれ排気装置に接続された排気溝部201aおよび201bが形成されており、前記排気溝部201aは導管207aおよびコンダクタンスバルブ15Aを介して、また前記排気溝部201bは導管207bおよびコンダクタンスバルブ15Bを介して排気される。図1の状態では、前記コンダクタンスバルブ15Aが閉状態に、また前記コンダクタンスバルブ15Bが略開状態に設定されている。前記コンダクタンスバルブ15A,15Bは、信頼性の高い開閉状態を実現するために、閉状態といえども完全に閉鎖するのではなく3%程度の弁開度を残しておく。   Exhaust grooves 201a and 201b connected to an exhaust device are formed on both sides of the opening 201D at the bottom of the outer container 201, and the exhaust groove 201a is connected via a conduit 207a and a conductance valve 15A. The exhaust groove 201b is exhausted through a conduit 207b and a conductance valve 15B. In the state of FIG. 1, the conductance valve 15A is set in a closed state, and the conductance valve 15B is set in a substantially open state. The conductance valves 15A and 15B do not close completely even in the closed state in order to realize a highly reliable open / close state, but leave a valve opening of about 3%.

前記排気溝部201aおよび201bは石英ガラスよりなるライナー208により覆われており、前記排気溝部201a,201bに対応してスリット状の開口部209A,209Bが前記石英底板202Aに形成される。図1の実施例では、かかるスリット状の開口部209A,209Bに排気口14Aあるいは14Bが形成された整流板209が、前記内側反応容器202内部の排気を促進する目的で形成されている。   The exhaust groove portions 201a and 201b are covered with a liner 208 made of quartz glass, and slit-shaped openings 209A and 209B are formed in the quartz bottom plate 202A corresponding to the exhaust groove portions 201a and 201b. In the embodiment of FIG. 1, a rectifying plate 209 in which the exhaust ports 14A or 14B are formed in the slit-shaped openings 209A and 209B is formed for the purpose of promoting exhaust inside the inner reaction vessel 202.

さらに前記内側反応容器202内には、石英ガスノズル13Aおよび13Bが、それぞれ前記排気溝部201aおよび201bに、前記ウェハ12を隔てて対向するように設けられている。   Further, in the inner reaction vessel 202, quartz gas nozzles 13A and 13B are provided so as to face the exhaust grooves 201a and 201b, respectively, with the wafer 12 therebetween.

前記石英ガスノズル13A,13Bは、それぞれ切替バルブ16A,16Bを介してALD工程で使われる原料ガス供給ライン16aおよび16b、およびパージガスライン100aおよび100bに接続されている。さらに図1の成膜装置10では、前記切替バルブ16A,16BにMOCVD工程で使われる原料ガスのライン100cおよび100dが、それぞれ接続されている。   The quartz gas nozzles 13A and 13B are connected to source gas supply lines 16a and 16b and purge gas lines 100a and 100b used in the ALD process via switching valves 16A and 16B, respectively. Further, in the film forming apparatus 10 shown in FIG. 1, source gas lines 100c and 100d used in the MOCVD process are connected to the switching valves 16A and 16B, respectively.

前記石英ガスノズル13Aから導入された第1の処理ガスは、前記内側反応容器202内を前記被処理基板12の表面に沿って流れ、対向する排気口14Aから前記コンダクタンスバルブ15Aを介して排気される。同様に前記ガスノズル15Bから導入された第2の処理ガスは、前記内側反応容器202内を前記被処理基板12の表面に沿って流れ、対抗する排気口14Bから前記コンダクタンスバルブ15Bを介して排気される。このように第1および第2の処理ガスを交互に前記石英ガスノズル13Aから排気口14Aへと、あるいは前記石英ガスノズル13Bから排気口14Bへと流すことにより、原子層を基本単位とする膜形成が可能になる。   The first processing gas introduced from the quartz gas nozzle 13A flows along the surface of the substrate 12 to be processed in the inner reaction vessel 202, and is exhausted from the opposing exhaust port 14A through the conductance valve 15A. . Similarly, the second processing gas introduced from the gas nozzle 15B flows along the surface of the substrate 12 to be processed in the inner reaction vessel 202 and is exhausted from the opposing exhaust port 14B through the conductance valve 15B. The In this way, the first and second process gases are alternately flowed from the quartz gas nozzle 13A to the exhaust port 14A or from the quartz gas nozzle 13B to the exhaust port 14B, thereby forming a film having an atomic layer as a basic unit. It becomes possible.

図2は、図1の成膜装置10を使って行われる、本発明の第1実施例による成膜方法の概要を示すフローチャートである。   FIG. 2 is a flowchart showing an outline of a film forming method according to the first embodiment of the present invention, which is performed using the film forming apparatus 10 of FIG.

図2を参照するに、本実施例ではステップ1において前記処理容器11中にTMA(トリメチルアルミニウム)とO3とを交互に、間にパージ工程を介在させながら導入し、前記被処理基板表面にALD法により第1の膜としてAl23膜を形成し、前記Al23膜を形成する工程の後、ステップ2において前記処理容器中にHf(I−OC374と酸素とを同時に導入し、前記第1の膜上にMOCVD法により第2の膜としてHfO2膜を形成する。その際、本実施例では前記被処理基板は全工程にわたり前記処理容器11内に保持され、また前記ステップ1の工程とステップ2の工程とは連続して行われる。このため、前記被処理基板が途中で大気に曝されることはない。また本実施例では前記ステップ1の工程とステップ2の工程とを実質的に同一の基板温度で実行する。 Referring to FIG. 2, in this embodiment, in step 1, TMA (trimethylaluminum) and O 3 are alternately introduced into the processing vessel 11 with a purge step therebetween, and are introduced to the surface of the substrate to be processed. After the step of forming an Al 2 O 3 film as a first film by the ALD method and forming the Al 2 O 3 film, in step 2, Hf (I-OC 3 H 7 ) 4 and oxygen are placed in the processing vessel. And an HfO 2 film as a second film is formed on the first film by MOCVD. At this time, in the present embodiment, the substrate to be processed is held in the processing container 11 over the entire process, and the step 1 and the step 2 are performed continuously. Therefore, the substrate to be processed is not exposed to the atmosphere on the way. In this embodiment, the step 1 and the step 2 are performed at substantially the same substrate temperature.

図3は、図2のステップ1に対応したプロセスシーケンスを示すフローチャートである。   FIG. 3 is a flowchart showing a process sequence corresponding to step 1 of FIG.

図3を参照するに、最初の工程11において前記被処理基板12は300〜400℃、典型的には390℃の基板温度に保持され、前記コンダクタンスバルブ15A,15Bが開放される。さらに前記切替バルブ16Aおよび16Bが、いずれもパージガス供給ライン100a,100b中のパージガスを石英反応容器202に供給するように第1の状態、すなわちパージ状態に制御される。その結果前記石英反応容器202中には前記パージライン100a中のArガスが、また前記パージライン100b中のArガスが、それぞれ石英ガスノズル13Aおよび13Bを介して供給される。このようにして供給されたArパージガスは、それぞれ前記排気口14Aおよび14Bから排出される。   Referring to FIG. 3, in the first step 11, the substrate 12 to be processed is held at a substrate temperature of 300 to 400 ° C., typically 390 ° C., and the conductance valves 15A and 15B are opened. Further, the switching valves 16A and 16B are both controlled to the first state, that is, the purge state so that the purge gas in the purge gas supply lines 100a and 100b is supplied to the quartz reaction vessel 202. As a result, Ar gas in the purge line 100a and Ar gas in the purge line 100b are supplied into the quartz reaction vessel 202 through quartz gas nozzles 13A and 13B, respectively. The Ar purge gas thus supplied is discharged from the exhaust ports 14A and 14B, respectively.

次に工程12において、前記コンダクタンバルブ15Aの開度が増大され、コンダクタンスバルブ15Bの開度が減少される。その結果、前記石英反応容器202中には、前記石英ガスノズル13Aから排気口14Aに流れるガス流が生じる。   Next, in step 12, the opening of the conductance valve 15A is increased and the opening of the conductance valve 15B is decreased. As a result, a gas flow is generated in the quartz reaction vessel 202 from the quartz gas nozzle 13A to the exhaust port 14A.

次に工程13において前記切替バルブ16Aが前記第1の状態から第2の状態に切り替えられ、前記処理ガス供給ライン16a中のTMAガスが前記石英ガスノズル13Aから前記石英反応容器202中に導入される。このようにして導入されたTMAガスは先に説明したように、層流となって前記被処理基板12の表面を流れ、前記排気口14Aより排出される。かかる工程により、前記被処理基板12の表面にはTMAが1分子層程度、化学吸着される。前記工程13においては、前記第2の切替バルブ16Bは前記第1の状態にあり、ライン100b中のArパージガスが前記石英ガスノズル13Bから前記石英反応容器202中に導入される。その結果、前記石英ガスノズル13Aから導入されたTMAガスが前記石英ガスノズル13Bに侵入し、析出物を生じる問題は生じない。   Next, in step 13, the switching valve 16A is switched from the first state to the second state, and the TMA gas in the processing gas supply line 16a is introduced into the quartz reaction vessel 202 from the quartz gas nozzle 13A. . As described above, the TMA gas thus introduced flows in a laminar flow on the surface of the substrate 12 to be processed and is discharged from the exhaust port 14A. Through this process, about 1 molecular layer of TMA is chemically adsorbed on the surface of the substrate 12 to be processed. In the step 13, the second switching valve 16B is in the first state, and the Ar purge gas in the line 100b is introduced into the quartz reaction vessel 202 from the quartz gas nozzle 13B. As a result, there is no problem that the TMA gas introduced from the quartz gas nozzle 13A enters the quartz gas nozzle 13B and produces precipitates.

次に工程14において前記切替バルブ16Aが元の第1の状態に戻され、前記反応容器202中がArガスによりパージされる。   Next, in step 14, the switching valve 16A is returned to the original first state, and the reaction vessel 202 is purged with Ar gas.

さらに工程15において、前記コンダクタンバルブ15Aの開度が減少され、コンダクタンスバルブ15Bの開度が増大される。その結果、前記石英反応容器202中には、前記石英ガスノズル13Bから排気口14Bに流れるガス流が生じる。   Further, in step 15, the opening of the conductance valve 15A is decreased and the opening of the conductance valve 15B is increased. As a result, a gas flow is generated in the quartz reaction vessel 202 from the quartz gas nozzle 13B to the exhaust port 14B.

次に工程16において前記切替バルブ16Bが前記第1の状態から第2の状態に切り替えられ、前記処理ガス供給ライン16b中のO3ガスが前記石英ガスノズル13Bから前記石英反応容器202中に導入される。このようにして導入されたO3ガスは先に説明したように、層流となって前記被処理基板12の表面を流れ、前記排気口14Bより排出される。かかる工程により、前記被処理基板12の表面において、先に吸着していたTMAが加水分解され、約1分子層厚さのAl23膜が形成される。 Next, in step 16, the switching valve 16B is switched from the first state to the second state, and O 3 gas in the processing gas supply line 16b is introduced into the quartz reaction vessel 202 from the quartz gas nozzle 13B. The As described above, the introduced O 3 gas flows in a laminar flow on the surface of the substrate to be processed 12 and is discharged from the exhaust port 14B. Through this process, the TMA adsorbed previously is hydrolyzed on the surface of the substrate 12 to be processed, and an Al 2 O 3 film having a thickness of about one molecular layer is formed.

前記工程16においては、前記第1の切替バルブ16Aは前記第1の状態にあり、ライン23a中のArパージガスが前記石英ガスノズル13Aから前記石英反応容器202中に導入される。その結果、前記石英ガスノズル13Bから導入されたO3ガスが前記石英ガスノズル13Aに侵入し、析出物を生じる問題は生じない。 In the step 16, the first switching valve 16A is in the first state, and the Ar purge gas in the line 23a is introduced into the quartz reaction vessel 202 from the quartz gas nozzle 13A. As a result, there is no problem that the O 3 gas introduced from the quartz gas nozzle 13B enters the quartz gas nozzle 13A and produces precipitates.

図3の工程の結果、図4(A)に示すように、被処理基板100の表面には、厚さが1〜3nm程度のAl23膜103が、一様な膜厚で形成される。前記Al2O3膜は優れたステップカバレッジを有し、被処理基板12の表面が不規則である場合でも、あるいは大きなアスペクト比を有する構造が形成されていても、前記被処理基板12の表面を一様な膜厚で覆う。なお図4Aの例では、前記被処理基板100としてシリコン基板が使われ、前記シリコン基板100の表面には熱酸化膜101を介してTiN膜102が形成されている。前記Al23膜はかかるTiN膜102上に形成されている。 As a result of the process of FIG. 3, as shown in FIG. 4A, an Al 2 O 3 film 103 having a thickness of about 1 to 3 nm is formed on the surface of the substrate 100 to be processed with a uniform thickness. The The Al2O3 film has excellent step coverage, and even when the surface of the substrate 12 to be processed is irregular or a structure having a large aspect ratio is formed, the surface of the substrate 12 to be processed is uniform. Cover with a thick film. In the example of FIG. 4A, a silicon substrate is used as the substrate 100 to be processed, and a TiN film 102 is formed on the surface of the silicon substrate 100 with a thermal oxide film 101 interposed therebetween. The Al 2 O 3 film is formed on the TiN film 102.

なお、以上のALD工程において、前記被処理基板12は固定されており、回転は行なう必要がない。これはALD工程の場合、成膜が原料ガス分子の化学吸着とその酸化により原子層単位でなされるため、基板を回転させて成膜の一様性を確保する必要がないためである。   In the above ALD process, the substrate 12 to be processed is fixed and does not need to be rotated. This is because, in the case of the ALD process, film formation is performed in units of atomic layers by chemical adsorption of source gas molecules and oxidation thereof, so that it is not necessary to ensure film formation uniformity by rotating the substrate.

図4(A)の構造が形成された後、成膜プロセスは図2のステップ2に進む。   After the structure of FIG. 4A is formed, the film formation process proceeds to step 2 of FIG.

図5は、かかるステップ2におけるMOCVDプロセスシーケンスを示すフローチャートである。   FIG. 5 is a flowchart showing the MOCVD process sequence in Step 2.

図5を参照するに、前記被処理基板12を図2のステップ1のALD工程と同一の基板温度、すなわち390℃に保持したまま、回転させる。さらにステップ21において前記コンダクタンスバルブ15A,15Bが全開され、さらに前記切替バルブ16A,16Bを制御することにより、前記処理容器11中には前記パージライン100a,100bから石英ガスノズル13A,13Bを介してArが導入され、前記処理容器11中に残留している原料ガスが除去される。   Referring to FIG. 5, the substrate to be processed 12 is rotated while being maintained at the same substrate temperature as that of the ALD process in Step 1 of FIG. Further, in step 21, the conductance valves 15A and 15B are fully opened, and further, the control valves 16A and 16B are controlled to enter the processing vessel 11 from the purge lines 100a and 100b through the quartz gas nozzles 13A and 13B. Is introduced, and the raw material gas remaining in the processing vessel 11 is removed.

次に図5のステップ22において前記切替バルブ16A,16Bを制御することにより、前記処理容器11中に原料ガスライン100cおよび100dから、それぞれHf(I−OC374などの有機Hf原料と酸素(O2)とが導入され、先に図4(A)の工程で形成されたAl23膜103上に、図4(B)に示すようにHfO2膜104がMOCVDプロセスにより堆積する。 Next, in step 22 of FIG. 5, by controlling the switching valves 16A and 16B, organic Hf raw materials such as Hf (I-OC 3 H 7 ) 4 are respectively supplied from the raw material gas lines 100c and 100d into the processing vessel 11. And oxygen (O 2 ) are introduced, and the HfO 2 film 104 is formed on the Al 2 O 3 film 103 previously formed in the step of FIG. 4A by the MOCVD process as shown in FIG. 4B. accumulate.

このようにして形成されたHfO2膜104はステップカバレッジのよいAl23膜103上に形成されるため、直接に形成した場合には欠陥が生じやすいTiN膜102上においても、高品質な膜が得られる。また基板が回転されているため、一度に多数のHfO2分子層が堆積しても膜厚および膜質の一様性が確保される。HfO2膜を30nm/分以上の成膜速度で堆積することが可能である。さらにまた、前記HfO2膜を30nmの膜厚に形成するのに1分程度の時間で十分である。このため、ステップ1のALD工程において約2分程度の処理時間を要するものの、図4(B)に示す構造を極めて効率よく形成することが可能になる。 Since the HfO 2 film 104 formed in this way is formed on the Al 2 O 3 film 103 with good step coverage, even if it is directly formed, the high-quality even on the TiN film 102 where defects are likely to occur. A membrane is obtained. Further, since the substrate is rotated, evenness of film thickness and film quality is ensured even if a large number of HfO 2 molecular layers are deposited at one time. It is possible to deposit the HfO 2 film at a deposition rate of 30 nm / min or more. Furthermore, a time of about 1 minute is sufficient to form the HfO 2 film with a thickness of 30 nm. Therefore, although the processing time of about 2 minutes is required in the ALD process of Step 1, the structure shown in FIG. 4B can be formed very efficiently.

なお、本実施例においてALD法によりAl23膜103を形成する場合には、(C252AlN3,(C252AlBr,(C252AlCl,(C252AlI,(I−C49)AlH,(CH32AlNH2,(CH32AlCl,(CH32AlH,(CH32AlH:N(CH3225,AlH3:N(CH3225,Al(C25)Cl2,Al(CH3)Cl2,Al(C253,Al(I−C49),Al(I−OC493,AlCl3,Al(CH33,AlH3:N(CH33,Al(AcAc)3,Al(DPM)3,Al(HFA)3,Al(OC253,Al(I−OC373,Al(OCH33,Al(n−OC493,Al(n−OC373,Al(sec−OC43,Al(t−OC493などの有機金属原料を、前記被処理基板表面に吸着される処理ガスとして使うことができる。吸着した処理ガス分子を酸化する処理ガスとしては、O3の他にO2やH2Oを使うことができる。 In this embodiment, when the Al 2 O 3 film 103 is formed by the ALD method, (C 2 H 5 ) 2 AlN 3 , (C 2 H 5 ) 2 AlBr, (C 2 H 5 ) 2 AlCl, (C 2 H 5) 2 AlI , (I-C 4 H 9) AlH, (CH 3) 2 AlNH 2, (CH 3) 2 AlCl, (CH 3) 2 AlH, (CH 3) 2 AlH: N ( CH 3) 2 C 2 H 5 , AlH 3: N (CH 3) 2 C 2 H 5, Al (C 2 H 5) Cl 2, Al (CH 3) Cl 2, Al (C 2 H 5) 3, Al (I-C 4 H 9 ), Al (I-OC 4 H 9) 3, AlCl 3, Al (CH 3) 3, AlH 3: N (CH 3) 3, Al (AcAc) 3, Al (DPM ) 3 , Al (HFA) 3 , Al (OC 2 H 5 ) 3 , Al (I-OC 3 H 7 ) 3 , Al (OCH 3 ) 3 , Al (n-OC 4 H 9 ) 3 , Al (n − The C 3 H 7) 3, Al (sec-OC 4 H 9) 3, organic metal material such as Al (t-OC 4 H 9 ) 3, be used as the processing gas to be adsorbed to the surface of the substrate to be processed it can. In addition to O 3 , O 2 or H 2 O can be used as a processing gas for oxidizing the adsorbed processing gas molecules.

また前記HfO2膜の有機金属原料としては、Hf(AcAc)4,Hf(DPM)4,Hf(O−iPr)(DPM)3,Hf(HFA)4,Hf[N(C2524,Hf[N(CH324,Hf(t−OC494とHf[N(CH3)(C25)]4などを使うことができる。 The organic metal raw material for the HfO 2 film is Hf (AcAc) 4 , Hf (DPM) 4 , Hf (O-iPr) (DPM) 3 , Hf (HFA) 4 , Hf [N (C 2 H 5 ). 2 ] 4 , Hf [N (CH 3 ) 2 ] 4 , Hf (t-OC 4 H 9 ) 4 , Hf [N (CH 3 ) (C 2 H 5 )] 4 and the like can be used.

また、以上の記載においては、凹凸のある下地金属膜上に高誘電体膜をMOCVD法で形成するに際し、その下地層として緻密で耐熱・耐反応性に優れたAl23膜をALD法で形成した例を示したが、本願思想はこれに限定されない。Si基板上にSiO2,SiON,SiN等を形成し、この上に高誘電体膜をMOCVD法により形成するに際しては、SiO2,SiON,SiN等をALDCVDにて形成することも可能である。この場合、例えばSiO2膜の形成は700℃まで可能であるので、MOCVD膜の成膜プロセス温度もこの範囲の同一温度で行われるのが望ましい。 In the above description, when a high dielectric film is formed by MOCVD on an uneven base metal film, a dense Al 2 O 3 film having excellent heat resistance and reaction resistance is used as the base layer. However, the idea of the present application is not limited to this. When SiO 2 , SiON, SiN or the like is formed on the Si substrate and the high dielectric film is formed thereon by the MOCVD method, it is also possible to form SiO 2 , SiON, SiN or the like by ALDCVD. In this case, for example, since the SiO 2 film can be formed up to 700 ° C., it is desirable that the film forming process temperature of the MOCVD film is also performed at the same temperature within this range.

また、SiO2、SiNあるいはSiONのALD膜を使う場合には、H2Si[N(CH322,(C252SiH2,(CH32SiCl2,(CH32Si(OC252,(CH32Si(OCH32,(CH32SiH2,C25Si(OC253,(CH33SiSi(CH33,HN [Si(CH332,(CH3)(C65)SiCl2,CH3SiH3,CH3SiCl3,CH3Si(OC253,CH3Si(OCH33,C65Si(Cl)(OC252,C65Si(OC253,(C254Si,Si[N(CH324,Si(CH34,Si(C253H,(C253SiN3,(CH33SiCl,(CH33SiOC25,(CH33SiOCH3,(CH33SiH,(CH33SiN3,(CH33(C23)Si,SiH[N(CH323,SiH[N(C2523,Si(CH3COO)4,Si(OCH34,Si(OC254,Si(I−OC374,Si(t−OC494,Si(n−OC494,Si(OC253F,HSi(OC253,Si(I−OC373F,Si(OCH33F,HSi(OCH33,H2SiCl2,Si2Cl6,Si26,SiF4,SiCl4,SiBr4,HSiCl3,SiCl3F,Si38,SiH2Cl2,Si(C252Cl2,SiH4,SiHCl3などの化合物を、前記被処理基板表面に吸着される処理ガスとして使うことができる。またその際に吸着した処理ガス分子を酸化する処理ガスとしては、H2O,O3,酸素ラジカル,窒素ラジカル,NOガス,N2Oガス,NOラジカルなどを使うことができる。 Further, when using an ALD film of SiO 2 , SiN or SiON, H 2 Si [N (CH 3 ) 2 ] 2 , (C 2 H 5 ) 2 SiH 2 , (CH 3 ) 2 SiCl 2 , (CH 3 ) 2 Si (OC 2 H 5 ) 2 , (CH 3 ) 2 Si (OCH 3 ) 2 , (CH 3 ) 2 SiH 2 , C 2 H 5 Si (OC 2 H 5 ) 3 , (CH 3 ) 3 SiSi (CH 3 ) 3 , HN [Si (CH 3 ) 3 ] 2 , (CH 3 ) (C 6 H 5 ) SiCl 2 , CH 3 SiH 3 , CH 3 SiCl 3 , CH 3 Si (OC 2 H 5 ) 3 , CH 3 Si (OCH 3 ) 3 , C 6 H 5 Si (Cl) (OC 2 H 5 ) 2 , C 6 H 5 Si (OC 2 H 5 ) 3 , (C 2 H 5 ) 4 Si, Si [N (CH 3 ) 2 ] 4 , Si (CH 3 ) 4 , Si (C 2 H 5 ) 3 H, (C 2 H 5 ) 3 SiN 3 , (CH 3 ) 3 SiCl, (CH 3 ) 3 SiOC 2 H 5 , (CH 3 ) 3 SiOCH 3 , (CH 3 ) 3 SiH, (CH 3 ) 3 SiN 3 , (CH 3 ) 3 (C 2 H 3 ) Si, SiH [N (CH 3 ) 2 ] 3 , SiH [N (C 2 H 5 ) 2] 3, Si (CH 3 COO) 4, Si (OCH 3) 4, Si (OC 2 H 5) 4, Si (I-OC 3 H 7) 4, Si ( t-OC 4 H 9) 4 , Si (n-OC 4 H 9) 4, Si (OC 2 H 5) 3 F, HSi (OC 2 H 5) 3, Si (I-OC 3 H 7) 3 F , Si (OCH 3 ) 3 F, HSi (OCH 3 ) 3 , H 2 SiCl 2 , Si 2 Cl 6 , Si 2 F 6 , SiF 4 , SiCl 4 , SiBr 4 , HSiCl 3 , SiCl 3 F, Si 3 H 8, a compound such as SiH 2 Cl 2, Si (C 2 H 5) 2 Cl 2, SiH 4, SiHCl 3, as the processing gas to be adsorbed to the surface of the substrate to be processed Ukoto can. In addition, H 2 O, O 3 , oxygen radicals, nitrogen radicals, NO gas, N 2 O gas, NO radicals and the like can be used as the processing gas for oxidizing the processing gas molecules adsorbed at that time.

また前記MOCVD膜104はHfO2膜に限定されるものではなく、高誘電体膜としてZrO2膜、Ta25膜、TiO2膜,La23膜,Y23膜,HfSiOx膜、HfAlOx膜、ZrSiOx膜、ZrAlOx膜などを使うことも可能である。 The MOCVD film 104 is not limited to a HfO 2 film, but a ZrO 2 film, a Ta 2 O 5 film, a TiO 2 film, a La 2 O 3 film, a Y 2 O 3 film, and a HfSiOx film as high dielectric films. It is also possible to use a HfAlOx film, a ZrSiOx film, a ZrAlOx film, or the like.

例えばZrO2膜を形成する場合には、Zrを含む有機金属原料として、Zr(I−OC374,Zr(n−OC494,Zr(t−OC494,Zr(AcAc)4,Zr(DPM)4,Zr(O−iPr)(DPM)3,Zr(HFA)4,Zr(BH44,Zr(N(CH324,Zr(N(C2524などの化合物を使うことができる。 For example, in the case of forming a ZrO 2 film, Zr (I—OC 3 H 7 ) 4 , Zr (n—OC 4 H 9 ) 4 , Zr (t—OC 4 H 9 ) are used as organometallic raw materials containing Zr. 4 , Zr (AcAc) 4 , Zr (DPM) 4 , Zr (O-iPr) (DPM) 3 , Zr (HFA) 4 , Zr (BH 4 ) 4 , Zr (N (CH 3 ) 2 ) 4 , Zr Compounds such as (N (C 2 H 5 ) 2 ) 4 can be used.

またTa25膜を形成する場合には、Taを含む有機金属原料として、Cp(C88)Ta,Cp2Ta[N(CH322,Cp2TaCl2,(C25)Ta(N32,Ta[N(C2525,Ta[N(CH325,Ta(OC255などの化合物を使うことができる。 In the case of forming a Ta 2 O 5 film, Cp (C 8 H 8 ) Ta, Cp 2 Ta [N (CH 3 ) 2 ] 2 , Cp 2 TaCl 2 , (C 2 H 5 ) Ta (N 3 ) 2 , Ta [N (C 2 H 5 ) 2 ] 5 , Ta [N (CH 3 ) 2 ] 5 , Ta (OC 2 H 5 ) 5, etc. it can.

またTiO2膜を形成する場合には、Tiを含む有機金属原料として、Ti(OCH34,Ti(OC254,Ti(I−OC374,Ti(n−OC374,Ti(n−OC494,Ti(AcAc)4,Ti(AcAc)2Cl2,Ti(DPM)4,Ti(DPM)2Cl2,Ti(O−iPr)(DPM)3,Ti(HFA)2Cl2などの化合物を使うことができる。 When a TiO 2 film is formed, Ti (OCH 3 ) 4 , Ti (OC 2 H 5 ) 4 , Ti (I-OC 3 H 7 ) 4 , Ti (n− OC 3 H 7) 4, Ti (n-OC 4 H 9) 4, Ti (AcAc) 4, Ti (AcAc) 2 Cl 2, Ti (DPM) 4, Ti (DPM) 2 Cl 2, Ti (O- Compounds such as iPr) (DPM) 3 and Ti (HFA) 2 Cl 2 can be used.

またLa23膜を形成する場合には、Laを含む有機金属原料として、La(OCH33,La(OC253,La(I−OC373,Cp3La,MeCp2La,La(DMP)3,La(HFA)3,La(AcAc)3などの化合物を使うことができる。 In the case of forming a La 2 O 3 film, La (OCH 3 ) 3 , La (OC 2 H 5 ) 3 , La (I-OC 3 H 7 ) 3 , Cp 3 are used as organometallic raw materials containing La. Compounds such as La, MeCp 2 La, La (DMP) 3 , La (HFA) 3 , La (AcAc) 3 can be used.

またY23膜を形成する場合には、Yを含む有機金属原料として、Y(AcAc)3,Y(DPM)3,Y(O−iPr)(DPM)2,Y(HFA)3,Cp3Yなどの化合物を使うことができる。 When the Y 2 O 3 film is formed, Y (AcAc) 3 , Y (DPM) 3 , Y (O-iPr) (DPM) 2 , Y (HFA) 3 , Compounds such as Cp 3 Y can be used.

またHfSiOx膜を形成する場合には、前記Hf原料化合物と前記Si原料化合物とを使うことができる。さらにZrSiOx膜を形成する場合には、前記Zr原料化合物と前記Si原料化合物とを使うことができる。   When forming the HfSiOx film, the Hf raw material compound and the Si raw material compound can be used. Further, when forming a ZrSiOx film, the Zr raw material compound and the Si raw material compound can be used.

さらにまた、ALD膜103とMOCVD膜104とが同一組成の膜であってもよく、これも本願思想に含まれるものである。   Furthermore, the ALD film 103 and the MOCVD film 104 may be films having the same composition, and this is also included in the concept of the present application.

図6は、本発明の第1実施例による成膜方法により形成され高誘電体キャパシタ絶縁膜をメモリセルキャパシタ中に有するDRAM110の構成を示す。   FIG. 6 shows a configuration of a DRAM 110 having a high dielectric capacitor insulating film in a memory cell capacitor formed by the film forming method according to the first embodiment of the present invention.

図6を参照するに、DRAM110はSi基板111上に素子分離構造112により画成された素子領域111A中に形成されており、前記Si基板111上にゲート絶縁膜113を介して形成された、典型的にはポリサイド構造を有しワードラインの一部を構成するゲート電極114と、前記Si基板111中において前記ゲート電極114の両側に形成された一対の拡散領域111a,111bとを有し、前記ゲート電極114は前記Si基板111上に形成された層間絶縁膜115により覆われている。   Referring to FIG. 6, the DRAM 110 is formed in an element region 111A defined by an element isolation structure 112 on a Si substrate 111, and formed on the Si substrate 111 via a gate insulating film 113. A gate electrode 114 typically having a polycide structure and constituting a part of a word line, and a pair of diffusion regions 111a and 111b formed on both sides of the gate electrode 114 in the Si substrate 111, The gate electrode 114 is covered with an interlayer insulating film 115 formed on the Si substrate 111.

前記層間絶縁膜115上には前記拡散領域111aに対応してビットライン電極116が形成され、前記ビットライン電極116は、前記層間絶縁膜115中に形成されたコンタクトホール115Aにおいて、前記コンタクトホール115A中に形成されたポリシリコンコンタクトプラグ116Aを介して前記拡散領域111aとコンタクトする。   A bit line electrode 116 is formed on the interlayer insulating film 115 so as to correspond to the diffusion region 111a. The bit line electrode 116 is a contact hole 115A in the contact hole 115A formed in the interlayer insulating film 115. The diffusion region 111a is contacted through a polysilicon contact plug 116A formed therein.

一方前記層間絶縁膜115上には前記拡散領域111bに対応してMIM構造のメモリセルキャパシタ117が形成されており、前記MIMキャパシタ117は、前記拡散領域111bに、前記層間絶縁膜115中に形成されたコンタクトホール115Bにおいて、前記コンタクトホール115B中に形成されたポリシリコンコンタクトプラグ116Bを介してコンタクトする。   On the other hand, a memory cell capacitor 117 having an MIM structure is formed on the interlayer insulating film 115 corresponding to the diffusion region 111b. The MIM capacitor 117 is formed in the interlayer insulating film 115 in the diffusion region 111b. The contact hole 115B is contacted via a polysilicon contact plug 116B formed in the contact hole 115B.

前記メモリセルキャパシタ117は、前記層間絶縁膜115上に形成され前記コンタクトプラグ116Bとコンタクトする下部電極117aと、前記下部電極117a上に形成されたキャパシタ絶縁膜117bと、前記キャパシタ絶縁膜117b上に形成された上部電極117cとよりなるが、本実施例のDRAM110では、前記キャパシタ絶縁膜117bが図2中、ステップ1のALD工程で形成されたAl23膜1171と、図2中、ステップ2のMOCVD工程で形成されたHfO2膜1172とより構成されている。 The memory cell capacitor 117 is formed on the interlayer insulating film 115, contacts the contact plug 116B, a lower electrode 117a, a capacitor insulating film 117b formed on the lower electrode 117a, and a capacitor insulating film 117b. In the DRAM 110 of this embodiment, the capacitor insulating film 117b is formed of the Al 2 O 3 film 117 1 formed in the ALD process of step 1 in FIG. The HfO 2 film 117 2 formed by the MOCVD process in Step 2 is used.

本実施例のDRAM110では、キャパシタ絶縁膜117bの主要部が高誘電体であるHfO2により構成されるため、メモリセルキャパシタ117に大きな容量を確保することができる。また前記下部電極117aの表面がALD法で形成されたAl23膜1171により一様に、優れたステップカバレッジで覆われるため、前記下部電極117aの表面が不規則であっても、キャパシタ絶縁膜117b中に欠陥等が導入されることがない。また、微細なDRAMメモリセルキャパシタのキャパシタンスを確保するために前記メモリセルキャパシタ117をトレンチ形状等、複雑な形状に形成した場合でも、キャパシタ絶縁膜1171中に欠陥が導入されるのを回避することができる。 In the DRAM 110 of this embodiment, the main part of the capacitor insulating film 117b is composed of HfO 2 which is a high dielectric, so that a large capacity can be secured in the memory cell capacitor 117. Further, since the surface of the lower electrode 117a is uniformly covered with an excellent step coverage by the Al 2 O 3 film 117 1 formed by the ALD method, even if the surface of the lower electrode 117a is irregular, the capacitor Defects and the like are not introduced into the insulating film 117b. Further, even when the memory cell capacitor 117 is formed in a complicated shape such as a trench shape in order to ensure the capacitance of a fine DRAM memory cell capacitor, it is avoided that defects are introduced into the capacitor insulating film 117 1. be able to.

[第2実施例]
図7は、本発明の第2実施例で使われる成膜装置200の構成を、また図8A,8Bは前記成膜装置200の概略的構成を示す。ただし図8Aは図7を簡素化した断面図、図8Bは図8Aの平面図を示す。
[Second Embodiment]
FIG. 7 shows a configuration of a film forming apparatus 200 used in the second embodiment of the present invention, and FIGS. 8A and 8B show a schematic configuration of the film forming apparatus 200. 8A is a simplified cross-sectional view of FIG. 7, and FIG. 8B is a plan view of FIG. 8A.

図7を参照するに、成膜装置200はアルミニウム合金よりなる外側容器201と前記外側容器201を覆うカバープレート201Aを含み、前記外側容器201と前記カバープレート201Aとにより画成される空間には、プロセス空間を画成する石英反応容器202が設けられている。   Referring to FIG. 7, a film forming apparatus 200 includes an outer container 201 made of an aluminum alloy and a cover plate 201A covering the outer container 201, and a space defined by the outer container 201 and the cover plate 201A A quartz reaction vessel 202 that defines a process space is provided.

さらに前記プロセス空間の下端部は、被処理基板12を保持する基板保持台203により画成されており、前記基板保持台203は前記外側容器201から下方に延在し、また基板搬送口204Aを設けられた基板搬送部204内を、上端位置と下端位置との間で上下に昇降可能に設けられている。前記保持台203は、上端位置において前記石英反応容器202と共に、前記プロセス空間を画成する。   Further, the lower end portion of the process space is defined by a substrate holding table 203 that holds the substrate 12 to be processed. The substrate holding table 203 extends downward from the outer container 201, and has a substrate transfer port 204 </ b> A. Within the provided substrate transfer unit 204, it can be moved up and down between an upper end position and a lower end position. The holding table 203 defines the process space together with the quartz reaction vessel 202 at the upper end position.

図示の状態では、前記保持台203は前記基板搬送部204中に下降しており、被処理基板12が前記基板搬送口204Aに対応する高さに位置しているのがわかる。この状態でリフタピン204Bを駆動することにより、基板12の出し入れが可能になる。   In the state shown in the figure, the holding table 203 is lowered into the substrate transfer unit 204, and it can be seen that the substrate 12 to be processed is located at a height corresponding to the substrate transfer port 204A. By driving the lifter pins 204B in this state, the substrate 12 can be taken in and out.

また前記保持台203は磁気シールを含む軸受け部205により回動自在に保持されており、さらに前記保持台203の上下動を可能にするために、前記保持台に結合された回動軸の回りにはベローズ206が設けられている。   The holding table 203 is rotatably held by a bearing unit 205 including a magnetic seal. Further, in order to allow the holding table 203 to move up and down, the holding table 203 rotates around a rotation shaft coupled to the holding table. Is provided with a bellows 206.

前記カバープレート201Aは中央部が肉厚の構成となっており、このため前記外側容器201とカバープレート201Aとにより画成される前記空間は、前記保持台203が上端位置まで上昇した状態において被処理基板12が位置している中央部において高さ、すなわち容積が減少し、また両端部において徐々に高さが増大する構成を有するのがわかる。   The cover plate 201A has a thick central portion. Therefore, the space defined by the outer container 201 and the cover plate 201A is covered when the holding base 203 is raised to the upper end position. It can be seen that the height, that is, the volume decreases at the central portion where the processing substrate 12 is located, and the height gradually increases at both ends.

図7の基板処理装置200では、これらプロセス空間の両端部に、それぞれ排気管207aおよび207bに連通した高速ロータリバルブ25A,25Bが設けられている。また、前記プロセス空間の両端部には、前記高速ロータリバルブ25Aあるいは25Bへのガス流路を整流するようにバーズビーク(鳥のくちばし)状に整形された処理ガスノズル83A,83Bが、それぞれ前記高速ロータリバルブ25Aおよび25Bに対向するように設けられている。   In the substrate processing apparatus 200 of FIG. 7, high-speed rotary valves 25A and 25B communicating with exhaust pipes 207a and 207b are provided at both ends of these process spaces. At both ends of the process space, processing gas nozzles 83A and 83B shaped in bird's beaks (bird beaks) so as to rectify the gas flow path to the high-speed rotary valve 25A or 25B are respectively connected to the high-speed rotary. It is provided so as to face the valves 25A and 25B.

なお、図7の構成において前記基板保持台203の外周部は石英ガードリング203Aにより覆われている。   In the configuration of FIG. 7, the outer peripheral portion of the substrate holder 203 is covered with a quartz guard ring 203A.

図8A,8Bに示すように前記処理ガスノズル83Bには酸素、有機Hf原料(Hf−MO),有機Al原料(TMA)およびArガスが、それぞれのバルブを介して供給され、また前記処理ガスノズル83AにはArガスとO3ガスとが、それぞれのバルブを介して供給される。 As shown in FIGS. 8A and 8B, oxygen, organic Hf raw material (Hf-MO), organic Al raw material (TMA), and Ar gas are supplied to the processing gas nozzle 83B through respective valves, and the processing gas nozzle 83A. Are supplied with Ar gas and O 3 gas via respective valves.

図9(A)〜(C)は図7の成膜装置200で使われる高速ロータリバルブ25A,25Bの構成を示す。   9A to 9C show the configuration of the high-speed rotary valves 25A and 25B used in the film forming apparatus 200 of FIG.

図9(A)を参照するに、前記高速ロータリバルブ25A,25B中には、円筒形状の弁体252A,252Bがそれぞれ回動自在に挿入されており、前記弁体252Aおよび252Bには図9(B),(C)に示すように開口部(1)〜(3)が形成されている。図9(A)では、前記高速ロータリバルブ25A,25Bの各々において、前記開口部(1)〜(3)の位置を矢印で示してある。   Referring to FIG. 9 (A), cylindrical valve bodies 252A and 252B are rotatably inserted into the high-speed rotary valves 25A and 25B, respectively, and the valve bodies 252A and 252B are shown in FIG. Openings (1) to (3) are formed as shown in (B) and (C). In FIG. 9A, the positions of the openings (1) to (3) are indicated by arrows in each of the high-speed rotary valves 25A and 25B.

以下、図7の成膜装置200を使って行うALD工程を、図10(A)〜(D)および図11(E)〜(H)を参照しながら説明する。   Hereinafter, an ALD process performed using the film forming apparatus 200 of FIG. 7 will be described with reference to FIGS. 10 (A) to 10 (D) and FIGS. 11 (E) to 11 (H).

図10(A)の工程では前記高速ロータリバルブ25A,25Bは図9(A)の状態に設定され、その結果、前記石英処理容器202内部の処理空間が、バルブ25A,25Bのいずれにおいても開口部(1)および(3)を通る経路により排気管207aあるいは207bへと排気される。また図10(A)の状態ではバルブ25A,25Bのいずれにおいても開口部(2)が処理ガス導入口83Aあるいは83Bに整合し、その結果、処理ガス導入口83A,83Bも開口部(3)および排気管207aあるいは207bを通って排気される。   10A, the high-speed rotary valves 25A and 25B are set to the state shown in FIG. 9A. As a result, the processing space inside the quartz processing vessel 202 is opened in both the valves 25A and 25B. It is exhausted to the exhaust pipe 207a or 207b by a route passing through the parts (1) and (3). In the state of FIG. 10A, the opening (2) is aligned with the processing gas inlet 83A or 83B in both the valves 25A and 25B. As a result, the processing gas inlet 83A and 83B is also opened (3). And exhausted through the exhaust pipe 207a or 207b.

次に図10(B)の工程では高速ロータリバルブ25Bの状態が図10(A)のまま、前記高速ロータリバルブ25Aの弁体252が、前記開口部(1)が排気管207aに連通するが開口部(2)〜(3)のいずれも前記処理空間あるいは処理ガス導入口83Bに連通しない位置に回転され、さらにバルブ19Bが開かれ、ライン16b中のTMAが前記処理ガス導入口83Bを介して前記処理空間中に導入される。導入されたTMAは前記処理空間中を被処理基板12の表面に沿って流れ、被処理基板12表面に吸着される。   Next, in the step of FIG. 10B, the high-speed rotary valve 25B remains in the state of FIG. 10A, and the valve body 252 of the high-speed rotary valve 25A communicates with the opening (1) to the exhaust pipe 207a. Any of the openings (2) to (3) is rotated to a position not communicating with the processing space or the processing gas inlet 83B, the valve 19B is opened, and the TMA in the line 16b passes through the processing gas inlet 83B. Are introduced into the processing space. The introduced TMA flows in the processing space along the surface of the substrate 12 to be processed and is adsorbed on the surface of the substrate 12 to be processed.

次に図10(C)の工程において、前記高速ロータリバルブ25A,25B中の弁体252の位置をそのままに、処理容器202内部の処理空間が排気管207bへと排気される。また図10(C)の工程ではバルブ24Bが開かれ、ライン23b中のArパージガスが前記処理ガス導入口83Bへと導入され、その結果、処理ガス導入口83Bがパージされる。   Next, in the process of FIG. 10C, the processing space inside the processing container 202 is exhausted to the exhaust pipe 207b while keeping the position of the valve body 252 in the high-speed rotary valves 25A and 25B. In the step of FIG. 10C, the valve 24B is opened, and the Ar purge gas in the line 23b is introduced into the processing gas introduction port 83B. As a result, the processing gas introduction port 83B is purged.

さらに図10(D)の工程において前記高速ロータリバルブ25A中の弁体252が、図10(A)の状態に戻され、前記高速ロータリバルブ25Bの状態が、前記開口部(1)が排気管207bに連通するが、開口部(2)〜(3)のいずれも前記処理空間あるいは処理ガス導入口83Aに連通しない位置に回転され、処理容器202内部の処理空間が、高速ロータリバルブ25Aの開口部(1)および(3)を通って排気管207aへと排気される。また図10(D)の工程ではバルブ24Aが開かれ、ライン23a中のArパージガスが前記処理ガス導入口83Aへと導入され、その結果、処理ガス導入口83Aがパージされる。   Further, in the step of FIG. 10D, the valve body 252 in the high speed rotary valve 25A is returned to the state of FIG. 10A, and the state of the high speed rotary valve 25B is that the opening (1) is the exhaust pipe. 207b communicates, but any of the openings (2) to (3) is rotated to a position not communicating with the processing space or the processing gas inlet 83A, and the processing space inside the processing container 202 is opened to the high-speed rotary valve 25A. The gas is exhausted to the exhaust pipe 207a through the parts (1) and (3). In the step of FIG. 10D, the valve 24A is opened, and the Ar purge gas in the line 23a is introduced into the processing gas introduction port 83A. As a result, the processing gas introduction port 83A is purged.

次に図11(E)の工程において前記高速ロータリバルブ25A,25B中の弁体252がいずれも図10(A)の状態に戻され、前記処理容器202内部の処理空間が排気される。   Next, in the step of FIG. 11 (E), the valve bodies 252 in the high-speed rotary valves 25A, 25B are all returned to the state of FIG. 10 (A), and the processing space inside the processing container 202 is exhausted.

次に図11(F)の工程において前記高速ロータリバルブ25Aの弁体252は図11(E)の状態のまま、前記高速ロータリバルブ25B中の弁体252が図10(D)と同じ位置に回転され、さらにバルブ19Aが開かれ、ライン16a中のオゾンガスが前記処理ガス導入口83Aを介して前記処理空間中に導入される。導入されたオゾンガスは前記処理空間中を被処理基板12の表面に沿って流れ、被処理基板12表面に吸着されたTMAを酸化し、1分子層の厚さのAl23膜を形成する。 Next, in the step of FIG. 11 (F), the valve body 252 of the high speed rotary valve 25A remains in the state of FIG. 11 (E), and the valve body 252 in the high speed rotary valve 25B is in the same position as FIG. 10 (D). Further, the valve 19A is opened, and the ozone gas in the line 16a is introduced into the processing space through the processing gas inlet 83A. The introduced ozone gas flows in the processing space along the surface of the substrate 12 to be processed, oxidizes the TMA adsorbed on the surface of the substrate 12 to be formed, and forms an Al 2 O 3 film having a thickness of one molecular layer. .

次に図11(G)の工程において、前記高速ロータリバルブ25Aおよび25B中の弁体252の位置をそのままに保持し、前記処理容器202内部の処理空間が排気管207aへと排気される。また図11(G)の工程ではバルブ24Aが開かれ、ライン23a中のArパージガスが前記処理ガス導入口83Aへと導入され、その結果、処理ガス導入口83Aがパージされる。   Next, in the step of FIG. 11G, the position of the valve body 252 in the high-speed rotary valves 25A and 25B is maintained as it is, and the processing space inside the processing container 202 is exhausted to the exhaust pipe 207a. In the step of FIG. 11G, the valve 24A is opened, and the Ar purge gas in the line 23a is introduced into the processing gas introduction port 83A. As a result, the processing gas introduction port 83A is purged.

さらに図11(H)の工程において前記高速ロータリバルブ25A,25B中の弁体252が図10(C)の状態に戻され、その結果、処理容器202内部の処理空間が排気管207bへと排気される。また図11(H)の工程ではバルブ24Bが開かれ、ライン23b中のArパージガスが前記処理ガス導入口83Bへと導入され、その結果、処理ガス導入口83Bがパージされる。   Further, in the step of FIG. 11 (H), the valve body 252 in the high-speed rotary valves 25A, 25B is returned to the state of FIG. 10 (C). As a result, the processing space inside the processing container 202 is exhausted to the exhaust pipe 207b. Is done. In the step of FIG. 11H, the valve 24B is opened, and the Ar purge gas in the line 23b is introduced into the processing gas introduction port 83B. As a result, the processing gas introduction port 83B is purged.

さらに図10(A)〜図11(H)の工程を繰り返すことにより、被処理基板12上にAl23膜の原子層成長が実現される。 Further, by repeating the processes of FIGS. 10A to 11H, atomic layer growth of an Al 2 O 3 film is realized on the substrate 12 to be processed.

本実施例では、先に説明した図2のフローチャートにおけるステップ1のALD工程において前記図10(A)〜11(H)の工程が行われるが、この工程は図12(A)〜(D)に示すように簡素化することもできる。   In this embodiment, the steps of FIGS. 10 (A) to 11 (H) are performed in the ALD step of Step 1 in the flowchart of FIG. 2 described above, and this step is performed in FIGS. 12 (A) to (D). It can be simplified as shown in FIG.

すなわち図12(A)の工程において前記図10(B)にて説明したように前記処理ガスノズル83BからTMAガスが処理容器202内部に供給され、TMA分子が被処理基板12の表面に化学吸着される。その後で図12(B)の工程において図10(C)において説明したように前記処理ガスノズル83BからArガスが供給され、前記処理容器202がパージされる。   That is, in the step of FIG. 12A, as described in FIG. 10B, TMA gas is supplied from the processing gas nozzle 83B into the processing container 202, and TMA molecules are chemisorbed on the surface of the substrate 12 to be processed. The Thereafter, in the process of FIG. 12B, Ar gas is supplied from the processing gas nozzle 83B as described in FIG. 10C, and the processing container 202 is purged.

さらに図12(C)の工程で図11(F)において説明したように前記処理ガスノズル83AからO3ガスが処理容器202内部に供給され、先に化学吸着しているTMA分子を酸化する。さらに図12(D)の工程で図11(G)において説明したように前記処理ガスノズル83BからArガスが供給され、前記処理容器202がパージされる。 Further, in the step of FIG. 12C, as described in FIG. 11F, O 3 gas is supplied from the processing gas nozzle 83A to the inside of the processing container 202, and the TMA molecules previously chemisorbed are oxidized. Further, in the process of FIG. 12D, Ar gas is supplied from the processing gas nozzle 83B as described in FIG. 11G, and the processing container 202 is purged.

このような工程を繰り返して、先に図4(A)で説明した構造が形成された後、図13の工程において前記被処理基板12が回転され、さらに前記処理ガスノズル83Bから酸素ガスと有機Hf原料とが供給され、前記ALD−Al23膜上にHfO2膜が形成される。 After repeating the above steps to form the structure described above with reference to FIG. 4A, the substrate 12 is rotated in the step of FIG. 13, and oxygen gas and organic Hf are further supplied from the processing gas nozzle 83B. The raw material is supplied and an HfO 2 film is formed on the ALD-Al 2 O 3 film.

本実施例においても、ALD工程とMOCVD工程とを同一の基板温度で実行できるようにそれぞれの工程の原料ガスを選ぶことにより、同一の堆積装置内において、連続して、被処理基板を途中で大気に曝すことなく、ステップカバレッジのよい高品質の膜を、効率よく形成することが可能になる。   Also in this embodiment, by selecting the source gas for each process so that the ALD process and the MOCVD process can be performed at the same substrate temperature, the substrate to be processed is continuously processed in the same deposition apparatus. A high-quality film with good step coverage can be efficiently formed without exposure to the atmosphere.

なお、本実施例においても、先に説明した様々な原料ガスを組み合わせて使うことが可能である。   Also in this embodiment, it is possible to use various raw material gases described above in combination.

以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。   As mentioned above, although this invention was demonstrated about the preferable Example, this invention is not limited to said Example, A various deformation | transformation and change are possible within the summary described in the claim.

10 成膜装置
11 処理容器
12 被処理基板
13A,13B 処理ガス導入口
14A,14B 排気口
15A,15B コンダクタンスバルブ
16A,16B 切替バルブ
100 シリコン基板
101 酸化膜
102 TiN膜
103 ALD−Al23
104 MOCVD−HfO2
110 DRAM
111 シリコン基板
111A 素子領域
112 素子分離構造
113 ゲート絶縁膜
114 ゲート電極
115 層間絶縁膜
116 ビットライン
117 メモリセルキャパシタ
117a 下部電極
117b キャパシタ絶縁膜
117c 上部電極
1171 ALD膜
1172 MOCVD膜
201 外側容器
201A カバープレート
202 石英反応容器
203 基板保持台
204 基板搬送室
205 軸受け
206 ベローズ
10 film forming apparatus 11 processing chamber 12 target substrate 13A, 13B the processing gas inlet port 14A, 14B outlet 15A, 15B conductance valve 16A, 16B switching valve 100 silicon substrate 101 oxide film 102 TiN film 103 ALD-Al 2 O 3 film 104 MOCVD-HfO 2 film 110 DRAM
111 silicon substrate 111A element region 112 element isolation structure 113 gate insulating film 114 gate electrode 115 interlayer insulating film 116 bit line 117 memory cell capacitor 117a lower electrode 117b capacitor insulating film 117c upper electrode 117 1 ALD film 117 2 MOCVD film 201 outer container 201A Cover plate 202 Quartz reaction vessel 203 Substrate holder 204 Substrate transfer chamber 205 Bearing 206 Bellows

Claims (16)

処理容器中に被処理基板を導入する工程と、
前記処理容器中に少なくとも第1および第2の処理ガスを交互に、間にパージ工程を介在させながら導入し、前記被処理基板表面に第1の膜を形成する工程と、
前記第1の膜を形成する工程の後、前記処理容器中に複数の原料ガスを同時に導入し、前記第1の膜上に第2の膜を形成する工程とよりなり、
前記第1の膜を形成する工程は、前記被処理基板を静止させた状態で実行され、前記第2の膜を形成する工程は、前記被処理基板を回転させながら実行されることを特徴とする成膜方法。
Introducing a substrate to be processed into a processing container;
Introducing at least a first and a second processing gas into the processing container alternately with a purge step therebetween to form a first film on the surface of the substrate to be processed;
After the step of forming the first film, a process of simultaneously introducing a plurality of source gases into the processing vessel and forming a second film on the first film,
The step of forming the first film is performed while the substrate to be processed is stationary, and the step of forming the second film is performed while rotating the substrate to be processed. A film forming method.
前記第1の膜を形成する工程は、前記処理容器中に、前記被処理基板の一方の側から前記処理ガスを導入し、導入された前記処理ガスを前記被処理基板の他方の側から排気する工程を含むことを特徴とする請求項1記載の成膜方法。   In the step of forming the first film, the processing gas is introduced into the processing container from one side of the substrate to be processed, and the introduced processing gas is exhausted from the other side of the substrate to be processed. The film forming method according to claim 1, further comprising the step of: 前記第1の膜を形成する工程は、前記処理容器中に、前記被処理基板の第1の側に設けられた前記第1のガス導入口から前記第1の処理ガスを導入し、前記第1の処理ガスを前記被処理基板の第2の側に設けられた第1の排気口から排気する第1のサブステップと、前記被処理基板の第2の側に設けられた前記第2のガス導入口から前記第2の処理ガスを導入し、前記第2の処理ガスを前記被処理基板の前記第1の側に設けられた第2の排気口から排気する第2のサブステップとよりなることを特徴とする請求項1または2記載の成膜方法。   In the step of forming the first film, the first processing gas is introduced into the processing container from the first gas inlet provided on the first side of the substrate to be processed. A first sub-step for exhausting one processing gas from a first exhaust port provided on the second side of the substrate to be processed; and a second sub-step provided on the second side of the substrate to be processed. A second sub-step of introducing the second processing gas from a gas introduction port and exhausting the second processing gas from a second exhaust port provided on the first side of the substrate to be processed; The film forming method according to claim 1, wherein: 前記第1の膜は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜およびシリコン酸窒化膜のいずれかであり、前記第2の膜は、Zr,Hf,Al,La,Y,TaおよびTiよりなる群より選ばれる一または複数の金属元素を含む金属酸化物膜よりなることを特徴とする請求項1〜3のうち、いずれか一項記載の成膜方法。   The first film is any one of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxynitride film, and the second film is selected from the group consisting of Zr, Hf, Al, La, Y, Ta, and Ti. The film forming method according to claim 1, comprising a metal oxide film containing one or more metal elements. 前記第1の処理ガスは、H2Si[N(CH322と,(C252SiH2と,(CH32SiCl2と,(CH32Si(OC252と,(CH32Si(OCH32と,(CH32SiH2と、C25Si(OC253と,(CH33SiSi(CH33と,HN [Si(CH332と,(CH3)(C65)SiCl2と,CH3SiH3と,CH3SiCl3と,CH3Si(OC253と,CH3Si(OCH33と,C65Si(Cl)(OC252と,C65Si(OC253と,(C254Siと,Si[N(CH324と,Si(CH34と,Si(C253Hと,(C253SiN3と,(CH33SiClと,(CH33SiOC25と,(CH33SiOCH3と,(CH33SiHと、(CH33SiN3と,(CH33(C23)Siと,SiH[N(CH323と,SiH[N(C2523と,Si(CH3COO)4と,Si(OCH34と,Si(OC254と,Si(I−OC374と,Si(t−OC494と,Si(n−OC494と、Si(OC253Fと,HSi(OC253と,Si(I−OC373Fと,Si(OCH33Fと,HSi(OCH33と,H2SiCl2と,Si2Cl6と,Si26と,SiF4と,SiCl4と,SiBr4と、HSiCl3と,SiCl3Fと,Si38と,SiH2Cl2と,Si(C252Cl2と,SiH4と,SiHCl3とよりなる群より選択されることを特徴とする請求項1〜4のうち、いずれか一項記載の成膜方法。 The first process gas is H 2 Si [N (CH 3 ) 2 ] 2 , (C 2 H 5 ) 2 SiH 2 , (CH 3 ) 2 SiCl 2 , and (CH 3 ) 2 Si (OC). 2 H 5 ) 2 , (CH 3 ) 2 Si (OCH 3 ) 2 , (CH 3 ) 2 SiH 2 , C 2 H 5 Si (OC 2 H 5 ) 3 , and (CH 3 ) 3 SiSi ( CH 3) 3 and, as HN [Si (CH 3) 3 ] 2, (CH 3) ( and C 6 H 5) SiCl 2, and CH 3 SiH 3, and CH 3 SiCl 3, CH 3 Si (OC 2 H 5 ) 3 , CH 3 Si (OCH 3 ) 3 , C 6 H 5 Si (Cl) (OC 2 H 5 ) 2 , C 6 H 5 Si (OC 2 H 5 ) 3 , (C 2 H 5 ) 4 Si, Si [N (CH 3 ) 2 ] 4 , Si (CH 3 ) 4 , Si (C 2 H 5 ) 3 H, (C 2 H 5 ) 3 SiN 3 , ( CH 3) 3 and SiCl, and (CH 3) 3 SiOC 2 H 5, ( And H 3) 3 SiOCH 3, ( CH 3) 3 and SiH, and (CH 3) 3 SiN 3, and (CH 3) 3 (C 2 H 3) Si and, SiH [N (CH 3) 2] 3 , SiH [N (C 2 H 5) 2] and 3, Si (CH 3 COO) 4, and Si (OCH 3) 4, and Si (OC 2 H 5) 4 , Si (I-OC 3 H 7 ) 4 , Si (t-OC 4 H 9 ) 4 , Si (n-OC 4 H 9 ) 4 , Si (OC 2 H 5 ) 3 F, HSi (OC 2 H 5 ) 3 , Si (I-OC 3 H 7 ) 3 F, Si (OCH 3 ) 3 F, HSi (OCH 3 ) 3 , H 2 SiCl 2 , Si 2 Cl 6 , Si 2 F 6 , SiF 4 , SiCl 4 , SiBr 4 , HSiCl 3 , SiCl 3 F, Si 3 H 8 , SiH 2 Cl 2 , Si (C 2 H 5 ) 2 Cl 2 , SiH 4 , and SiHCl 3 Selected from the group The film-forming method as described in any one of Claims 1-4 characterized by these. 前記第1の膜はAl23膜であり、前記第2の膜は、Zr,Hf,Al,La,Y,TaおよびTiよりなる群より選ばれる一または複数の金属元素を含む金属酸化物膜よりなることを特徴とする請求項1〜3のうち、いずれか一項記載の成膜方法。 The first film is an Al 2 O 3 film, and the second film is a metal oxide containing one or more metal elements selected from the group consisting of Zr, Hf, Al, La, Y, Ta, and Ti. It consists of a physical film, The film-forming method as described in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. 前記第1の処理ガスは、(C252AlN3と,(C252AlBrと,(C252AlClと,(C252AlIと,(I−C492AlHと,(CH32AlNH2と,(CH32AlClと,(CH32AlHと,(CH32AlH:N(CH3225と,AlH3:N(CH3225と,Al(C25)Cl2と,Al(CH3)Cl2と,Al(C253と,Al(I−C493と,Al(I−OC493と,AlCl3と,Al(CH33と,AlH3:N(CH33と,Al(AcAc)3と,Al(DPM)3と,Al(HFA)3と,Al(OC253と,Al(I−OC373と,Al(OCH33と,Al(n−OC493と,Al(n−OC373と,Al(sec−OC43と,Al(t−OC493とよりなる群から選ばれることを特徴とする請求項1〜3および6のうち、いずれか一項記載の成膜方法。 The first process gas includes (C 2 H 5 ) 2 AlN 3 , (C 2 H 5 ) 2 AlBr, (C 2 H 5 ) 2 AlCl, (C 2 H 5 ) 2 AlI, ( and I-C 4 H 9) 2 AlH, (CH 3) and 2 AlNH 2, (CH 3) 2 and AlCl, (CH 3) 2 AlH and, (CH 3) 2 AlH: N (CH 3) 2 C 2 H 5 , AlH 3 : N (CH 3 ) 2 C 2 H 5 , Al (C 2 H 5 ) Cl 2 , Al (CH 3 ) Cl 2 , Al (C 2 H 5 ) 3 , Al and (I-C 4 H 9) 3, and Al (I-OC 4 H 9 ) 3, and AlCl 3, and Al (CH 3) 3, AlH3 : and N (CH 3) 3, Al (AcAc) 3 , Al (DPM) 3 , Al (HFA) 3 , Al (OC 2 H 5 ) 3 , Al (I-OC 3 H 7 ) 3 , Al (OCH 3 ) 3 , Al (n and -OC 4 H 9) 3, Al (n-OC 3 H 7) 3 , selected from the group consisting of Al, (sec-OC 4 H 9 ) 3 , and Al (t-OC 4 H 9 ) 3. The film-forming method of description. 前記第2の処理ガスは、H2Oと,O3と,酸素ラジカルと,窒素ラジカルと,NOガスと,N2Oガスと,NOラジカルとよりなる群より選択されることを特徴とする請求項1〜5のうち、いずれか一項記載の成膜方法。 The second processing gas is selected from the group consisting of H 2 O, O 3 , oxygen radicals, nitrogen radicals, NO gas, N 2 O gas, and NO radicals. The film-forming method as described in any one of Claims 1-5. 前記第2の処理ガスは、O2とO3とH2Oとよりなる群より選択されることを特徴とする請求項1〜3,6,7のうち、いずれか一項記載の成膜方法。 8. The film formation according to claim 1, wherein the second processing gas is selected from the group consisting of O 2 , O 3, and H 2 O. 9. Method. 前記第2の膜の原料ガスは、Zr(I−OC374と,Zr(n−OC494と,Zr(t−OC494と,Zr(AcAc)4と,Zr(DPM)4と,Zr(O−iPr)(DPM)3と,Zr(HFA)4と,Zr(BH44と,Zr(N(CH324と,Zr(N(C2524とよりなる群より選ばれることを特徴とする請求項1〜9のうち、いずれか一項記載の成膜方法。 The source gas for the second film is Zr (I-OC 3 H 7 ) 4 , Zr (n-OC 4 H 9 ) 4 , Zr (t-OC 4 H 9 ) 4 , Zr (AcAc). 4 , Zr (DPM) 4 , Zr (O-iPr) (DPM) 3 , Zr (HFA) 4 , Zr (BH 4 ) 4 , Zr (N (CH 3 ) 2 ) 4 , Zr The film forming method according to claim 1, wherein the film forming method is selected from the group consisting of (N (C 2 H 5 ) 2 ) 4 . 前記第2の膜の原料ガスは、(C252AlN3と,(C252AlBrと,(C252AlClと,(C252AlIと,(I−C492AlHと,(CH32AlNH2と,(CH32AlClと,(CH32AlHと,(CH32AlH:N(CH3225と,AlH3:N(CH3225と,Al(C25)Cl2と,Al(CH3)Cl2と,Al(C253と,Al(I−C493と,Al(I−OC493と,AlCl3と,Al(CH33と,AlH3:N(CH33と,Al(AcAc)3と,Al(DPM)3と,Al(HFA)3と,Al(OC253と,Al(I−OC373と,Al(OCH33と,Al(n−OC493と,Al(n−OC373と,Al(sec−OC43と,Al(t−OC493と,AlBr3とよりなる群から選ばれることを特徴とする請求項1〜9のうち、いずれか一項記載の成膜方法。 The source gas for the second film is (C 2 H 5 ) 2 AlN 3 , (C 2 H 5 ) 2 AlBr, (C 2 H 5 ) 2 AlCl, (C 2 H 5 ) 2 AlI, and (I-C 4 H 9) 2 AlH, and (CH 3) 2 AlNH 2, (CH 3) and 2 AlCl, (CH 3) and 2 AlH, (CH 3) 2 AlH: N (CH 3) 2 C 2 H 5 , AlH 3 : N (CH 3 ) 2 C 2 H 5 , Al (C 2 H 5 ) Cl 2 , Al (CH 3 ) Cl 2 , Al (C 2 H 5 ) 3 When, a Al (I-C 4 H 9 ) 3, and Al (I-OC 4 H 9 ) 3, and AlCl 3, and Al (CH 3) 3, AlH 3: and N (CH 3) 3, Al (AcAc) 3 , Al (DPM) 3 , Al (HFA) 3 , Al (OC 2 H 5 ) 3 , Al (I-OC 3 H 7 ) 3 , Al (OCH 3 ) 3 , Al and (n-OC 4 H 9) 3, Al (n-OC 3 7) 3, and Al (sec-OC 4 H 9 ) 3, and Al (t-OC 4 H 9 ) 3, of claims 1-9, characterized in that it is selected from the group consisting of a AlBr 3 The film-forming method as described in any one. 前記第2の膜の原料ガスは、Y(AcAc)3と,Y(DPM)3と,Y(O−iPr)(DPM)2と,Y(HFA)3と,Cp3Yとよりなる群から選ばれることを特徴とする請求項1〜9のうち、いずれか一項記載の成膜方法。 The source gas of the second film is a group consisting of Y (AcAc) 3 , Y (DPM) 3 , Y (O-iPr) (DPM) 2 , Y (HFA) 3 , and Cp 3 Y. The film forming method according to claim 1, wherein the film forming method is selected from the group consisting of: 前記第2の膜の原料ガスは、Hf(AcAc)4と,Hf(DPM)4と,Hf(O−iPr)(DPM)3と,Hf(HFA)4と,Hf[N(C2524と,Hf[N(CH324と、Hf(t−OC494とHf[N(CH3)(C25)]4よりなる群から選ばれることを特徴とする請求項1〜9のうち、いずれか一項記載の成膜方法。 The source gas for the second film is Hf (AcAc) 4 , Hf (DPM) 4 , Hf (O-iPr) (DPM) 3 , Hf (HFA) 4 , Hf [N (C 2 H and 5) 2] 4, and Hf [N (CH 3) 2 ] 4, Hf (t-OC 4 H 9) 4 and Hf [N (CH 3) ( C 2 H 5)] selected from the group consisting of 4 The film forming method according to claim 1, wherein the film forming method is performed. 前記第2の膜の原料ガスは、Ti(OCH34と,Ti(OC254と,Ti(I−OC374と,Ti(n−OC374と,Ti(n−OC494と,Ti(AcAc)4と,Ti(AcAc)2Cl2と,Ti(DPM)4と,Ti(DPM)2Cl2と,Ti(O−iPr)(DPM)3と,Ti(HFA)2Cl2とよりなる群から選ばれることを特徴とする請求項1〜9のうち、いずれか一項記載の成膜方法。 The source gas for the second film is Ti (OCH 3 ) 4 , Ti (OC 2 H 5 ) 4 , Ti (I—OC 3 H 7 ) 4 , and Ti (n—OC 3 H 7 ) 4. Ti (n-OC 4 H 9 ) 4 , Ti (AcAc) 4 , Ti (AcAc) 2 Cl 2 , Ti (DPM) 4 , Ti (DPM) 2 Cl 2 , Ti (O— The film forming method according to claim 1, wherein the film forming method is selected from the group consisting of iPr) (DPM) 3 and Ti (HFA) 2 Cl 2 . 前記第2の膜の原料ガスは、La(OCH33と,La(OC253と,La(I−OC373と,Cp3Laと,MeCp2Laと,La(DMP)3と,La(HFA)3と,La(AcAc)3とよりなる群から選ばれることを特徴とする請求項1〜9のうち、いずれか一項記載の成膜方法。 The source gas for the second film is La (OCH 3 ) 3 , La (OC 2 H 5 ) 3 , La (I-OC 3 H 7 ) 3 , Cp 3 La, MeCp 2 La, The film forming method according to claim 1, wherein the film forming method is selected from the group consisting of La (DMP) 3 , La (HFA) 3 , and La (AcAc) 3 . 前記第2の膜の原料ガスは、Cp(C88)Taと,Cp2Ta[N(CH322と,Cp2TaCl2と,(C25)Ta(N32と,Ta[N(C2525と,Ta[N(CH325と,Ta(OC255とよりなる群から選ばれることを特徴とする請求項1〜9のうち、いずれか一項記載の成膜方法。 The source gas for the second film is Cp (C 8 H 8 ) Ta, Cp 2 Ta [N (CH 3 ) 2 ] 2 , Cp 2 TaCl 2 , (C 2 H 5 ) Ta (N 3 ) 2 , Ta [N (C 2 H 5 ) 2 ] 5 , Ta [N (CH 3 ) 2 ] 5 , and Ta (OC 2 H 5 ) 5 The film-forming method as described in any one of Claims 1-9.
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