JP5461927B2 - 相変化膜の形成方法及び装置、これを利用した相変化メモリ素子の製造方法 - Google Patents
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Description
されたことがわかる。これは、チャンバ圧力が上がると反応ガスがGeソースを効果的に分解して、基板との反応を促進させることによって具現されると考えられる。
1100 チャンバ
1165 排気バルブ
1130 ヒータ
1210、1310 気化器
Claims (33)
- チャンバにソースを供給し、
前記チャンバから前記ソースをパージし、
前記ソースの供給及びパージによって、前記チャンバの圧力を変動させることを含むことを特徴とする相変化膜の形成方法。 - 前記チャンバの圧力を変動させることは、
前記ソースを供給する場合、前記チャンバを高圧に設定し、
前記ソースをパージする場合、前記チャンバを低圧に設定することを含むことを特徴とする請求項1に記載の相変化膜の形成方法。 - 前記ソースは、複数個の前駆体を含み、
前記チャンバを高圧に設定することは、前記複数個の前駆体の供給の際に前記チャンバを同一の圧力に設定することを含むことを特徴とする請求項2に記載の相変化膜の形成方法。 - 前記ソースは、複数個の前駆体を含み、
前記チャンバを高圧に設定することは、前記複数個の前駆体のうち、少なくとも何れか一つの供給の際のチャンバ圧力を前記複数個の前駆体のうち、残りの供給の際のチャンバ圧力に比べて高く設定することを含むことを特徴とする請求項2に記載の相変化膜の形成方法。 - 前記チャンバにソースを供給することは、
前記ソースを不活性ガス、窒素、及びこれらの組み合わせのうち、少なくとも何れか一つを含むキャリアガスに載せて前記チャンバに運搬することを含むことを特徴とする請求項1に記載の相変化膜の形成方法。 - 前記ソースと反応して、前記ソースを分解させることができるH2、NH3、N2H4、SiH4、B2H6、O2、O3、H2O及びこれらの組み合わせのうち、何れか一つを含む反応ガスを前記チャンバへ供給することをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の相変化膜の形成方法。
- 前記チャンバにSi、N、O、Bi、Sn、B及びこれらの組み合わせを含むドーパントガスを供給することをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の相変化膜の形成方法。
- 前記チャンバにソースを供給することは、
複数個の前駆体を前記チャンバへ供給して、Ga‐Sb、In‐Sb、In‐Se、Sb‐Te、Ge‐Te、Ge‐Sb、Ge‐Sb‐Te、Ge‐Sb‐In、Ge‐Bi‐Te、Ge‐Te‐As、Ge‐Te‐Sn、Ge‐Se‐Te、As‐Sb‐Te、In‐Sb‐Te、Ga‐Se‐Te、Sn‐Sb‐Te、Ga‐Sb‐Te、5A族元素‐Sb‐Te、6A族元素‐Sb‐Te、5A族元素‐Sb‐Se、6A族元素‐Sb‐Se、Ge‐Te‐Sn‐Au、Ge‐Te‐Sn‐Pd、Ge‐Te‐Sn‐O、Ge‐Sb‐Te‐S、(GeSn)‐Sb‐Te、Ge‐Sb‐(SeTe)、In‐Sb‐Te‐Ag、Ge‐Sb‐Te‐O、Ge‐Sb‐Te‐N、5A族元素‐Sb‐Te‐Si、6A族元素‐Sb‐Te‐Si、5A族元素‐Sb‐Se‐Si、6A族元素‐Sb‐Se‐Siのうち、何れか一つを蒸着して相変化膜を形成することを含むことを特徴とする請求項1に記載の相変化膜の形成方法。 - チャンバを提供し、
前記チャンバに反応ガスを供給し、
前記チャンバを高圧に設定して、GeソースとTeソースとSbソースを供給し、
前記ソースと前記反応ガスとの反応にGe‐Sb‐Teを蒸着し、
前記チャンバを低圧に設定して、前記ソースをパージすることを含むことを特徴とする相変化膜の形成方法。 - 前記チャンバを高圧に設定することは、
前記チャンバに供給されるソースによって前記チャンバの圧力を同一に設定する、或いは前記チャンバに供給されるソースによって前記チャンバの圧力を異なるように設定することを含むことを特徴とする請求項9に記載の相変化膜形成方法。 - 前記チャンバの圧力を異なるように設定することは、
前記ソースのうち、何れか一つの供給の際のチャンバ圧力を残りの供給の際のチャンバ圧力に比べて高く設定することを含むことを特徴とする請求項10に記載の相変化膜形成方法。 - 前記Ge‐Sb‐Teを蒸着することは、
前記チャンバに前記Geソース及びTeソースを供給して、GeTeを蒸着し、
前記チャンバに前記Sbソース及びTeソースを供給して、Sb2Te3を蒸着し、GeTe−Sb2Te3構造を有するGe‐Sb‐Teを形成することを含むことを特徴とする請求項9に記載の相変化膜形成方法。 - 前記チャンバにSi、N、O、Bi、Sn、B及びこれらの組み合わせを含むドーパントガスを供給することをさらに含むことを特徴とする請求項9に記載の相変化膜形成方法。
- 前記チャンバを25℃以上400℃以下の温度範囲に設定することをさらに含むことを特徴とする請求項9に記載の相変化膜形成方法。
- 対向する上部電極と下部電極を形成し、
前記上下部電極の間に相変化膜を形成することを含み、
前記相変化膜を形成することは、
チャンバに複数個の有機金属化合物を含む前駆体の供給及びパージを反復し、前記複数個の前駆体を前記チャンバに供給する際のチャンバ圧力を前記複数個の前駆体を前記チャンバからパージする際のチャンバ圧力に比べて高く設定することを含むことを特徴とする相変化メモリ素子の製造方法。 - 前記チャンバ圧力を高く設定することは、
前記チャンバに供給される複数個の前駆体を区別せず、同一の圧力に設定する、或いは前記チャンバに供給される複数個の前駆体によって異なる圧力に設定することを含むことを特徴とする請求項15に記載の相変化メモリ素子の製造方法。 - 前記チャンバを前記複数個の前駆体によって異なる圧力に設定することは、
前記複数個の前駆体のうちで、含量を高めようとする成分を含む前駆体の供給の際のチャンバ圧力を残りの前駆体の供給の際のチャンバ圧力に比べて高く設定することを含むことを特徴とする請求項16に記載の相変化メモリ素子の製造方法。 - 前記相変化膜を形成することは、
前記上部電極の一部と制限された接触面積を有し、前記上下部電極の間を満たす絶縁膜によって囲まれたGe‐Sb‐Teを蒸着することを含むことを特徴とする請求項15に記載の相変化メモリ素子の製造方法。 - 前記Ge‐Sb‐Teを蒸着することは、
前記チャンバを高圧に設定して、Geを含む前駆体と、Teを含む前駆体と、Sbを含む前駆体を供給し、
前記チャンバを低圧に設定して、前記前駆体をパージすることを含むことを特徴とする請求項18に記載の相変化メモリ素子の製造方法。 - 前記Ge‐Sb‐Teを蒸着することは、
前記チャンバの温度を25℃以上400℃以下に設定することをさらに含むことを特徴とする請求項19に記載の相変化メモリ素子の製造方法。 - 半導体ウエハが積載された反応チャンバに第1反応ガスを供給して、前記反応チャンバを第1気圧に設定し、
前記第1気圧より高い圧力で前記反応チャンバに第1メタロイドを含むガスを供給して、前記半導体ウエハ上に前記第1メタロイドを蒸着し、
前記反応チャンバを排気する間、前記反応チャンバにパージガスを供給して、前記反応チャンバの圧力を減少させ、
前記半導体ウエハが積載された前記反応チャンバに第2反応ガスを供給して、前記反応チャンバを第2気圧に設定し、
前記第2気圧より高い圧力で前記反応チャンバに第2メタロイドを含むガスを供給して、前記半導体ウエハ上に前記第2メタロイドを蒸着することを含み、
前記第1及び第2メタロイドのうち、少なくとも何れか一つは、カルコゲンを含むことを特徴とする半導体ウエハ上に相変化物質膜を形成する方法。 - 前記第1メタロイドはゲルマニウムGeを含み、前記第2メタロイドはテルルTeを含むことを特徴とする請求項21記載の半導体ウエハ上に相変化物質膜を形成する方法。
- 前記第2気圧は、前記第1気圧より低いことを特徴とする請求項22に記載の半導体ウエハ上に相変化物質膜を形成する方法。
- 前記第1及び第2反応ガスは、各々アンモニアNH3を含むことを特徴とする請求項22に記載の半導体ウエハ上に相変化物質膜を形成する方法。
- 前記第1気圧より高い圧力で前記反応チャンバに第1メタロイドを含むガスを供給して、前記半導体ウエハ上に前記第1メタロイドを蒸着する以前に、前記第1メタロイドを含む第1液化有機金属化合物を気化させて、前記気化された第1有機金属化合物をキャリアガスと混合して前記第1メタロイドを含むガスを生成させることを含み、
前記第2気圧より高い圧力で前記反応チャンバに第2メタロイドを含むガスを供給して、前記半導体ウエハ上に前記第2メタロイドを蒸着する以前に、前記第2メタロイドを含む第2液化有機金属化合物を気化させて、前記気化された第2有機金属化合物をキャリアガスと混合して前記第2メタロイドを含むガスを生成させることを含むことを特徴とする請求項21に記載の半導体ウエハ上に相変化物質膜を形成する方法。 - 前記第2気圧より高い圧力で前記反応チャンバに第2メタロイドを含むガスを供給して、前記半導体ウエハ上に前記第2メタロイドを蒸着した以後に、
前記反応チャンバを排気させる間、前記反応チャンバにパージガスを供給して、前記反応チャンバの圧力を減少させ、
前記半導体ウエハが積載された前記反応チャンバに第3反応ガスを供給して、前記反応チャンバを第3気圧に設定し、
前記第3気圧より高い圧力で前記反応チャンバに第3メタロイドを供給して、前記半導体ウエハ上に前記第3メタロイドを蒸着することを含むことを特徴とする請求項21に記載の半導体ウエハ上に相変化物質膜を形成する方法。 - 前記第1メタロイドはゲルマニウムGeを含み、前記第2メタロイドはテルルTeを含み、前記第3メタロイドはアンチモンSbを含むことを特徴とする請求項26に記載の半導体ウエハ上に相変化物質膜を形成する方法。
- 前記第2及び第3気圧は、各々前記第1気圧より低いことを特徴とする請求項27に記載の半導体ウエハ上に相変化物質膜を形成する方法。
- 前記3気圧より高い圧力で前記反応チャンバに第3メタロイドを供給して、前記半導体ウエハ上に前記第3メタロイドを蒸着した以後に、
前記反応チャンバを排気させる間、前記反応チャンバにパージガスを供給して、前記反応チャンバの圧力を減少させ、
前記半導体ウエハが積載された前記反応チャンバに第4反応ガスを供給して、前記反応チャンバを第4気圧に設定し、
前記第4気圧より高い圧力で前記反応チャンバに前記第2メタロイドを含むガスを供給して、前記半導体ウエハ上に前記第2メタロイドを蒸着することを含むことを特徴とする請求項26に記載の半導体ウエハ上に相変化物質膜を形成する方法。 - 前記第1気圧より高い圧力で前記反応チャンバに第1メタロイドを含むガスを供給して、前記半導体ウエハ上に前記第1メタロイドを蒸着することは、前記第1気圧より高い圧力で前記反応チャンバにゲルマニウムGe及びテルルTeを含むガスを供給して、前記半導体ウエハ上に前記ゲルマニウム及びテルルを蒸着することを含むことを特徴とする請求項21に記載の半導体ウエハ上に相変化物質膜を形成する方法。
- 前記第2気圧より高い圧力で前記反応チャンバに第2メタロイドを含むガスを供給して、前記半導体ウエハ上に前記第2メタロイドを蒸着することは、前記第2気圧より高い圧力で前記反応チャンバにアンチモンSb及びテルルTeを含むガスを供給して、前記半導体ウエハ上に前記アンチモン及びテルルを蒸着することを含むことを特徴とする請求項30に記載の半導体ウエハ上に相変化物質膜を形成する方法。
- 前記第1及び第2メタロイドを含むガスを供給すると同時に、シリコンSi、窒素N、酸素O、ビスマスBi、錫Sn及び/又は硼素Bを含むドーパントガスを前記反応チャンバに供給し、前記反応チャンバを275℃以上の温度に維持することを含むことを特徴とする請求項21に記載の半導体ウエハ上に相変化物質膜を形成する方法。
- 請求項21に記載の半導体ウエハ上に相変化物質膜を形成する方法を実行することを特徴とする半導体ウエハ上に相変化物質膜を形成する装置。
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