JP6890476B2 - シリコン含有膜の形成方法 - Google Patents
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Description
第1実施形態では、本発明のシリコン含有膜の形成方法の一例として、回転テーブル上に載置した複数枚のウエハに対して一括して成膜処理を行うセミバッチ式の成膜装置を用いてシリコン窒化膜を形成する場合を例に挙げて説明する。
まず、本発明の実施形態に係るシリコン窒化膜の形成方法を実施するのに好適な成膜装置について説明する。図1は、本発明の実施形態に係るシリコン窒化膜の形成方法を実施するのに好適な成膜装置の概略断面図である。図2は、図1の成膜装置の概略斜視図である。図3は、図1の成膜装置の真空容器内の構成を示す概略平面図である。
次に、本発明の実施形態に係るシリコン窒化膜の形成方法について説明する。本発明の実施形態に係るシリコン窒化膜の形成方法は、吸着工程と窒化工程とを繰り返すALD(Atomic Layer Deposition)法を用いてウエハWの表面にシリコン窒化膜を形成する方法である。吸着工程は、ウエハWが収容された真空容器1内に、一般式XSiCl3(式中、XはSiとの結合エネルギーがSi−Cl結合よりも小さな元素である。)で表されるシリコン含有ガスを供給し、ウエハWの表面にシリコン含有ガスを吸着させる工程である。シリコン含有ガスとしては、一般式XSiCl3(式中、XはSiとの結合エネルギーがSi−Cl結合よりも小さな元素である。)で表されるものであればよく、例えばトリクロロシラン(HSiCl3)、BrSiCl3、ISiCl3が挙げられる。窒化工程は、真空容器1内に窒素含有ガスを供給し、シリコン含有ガスと窒素含有ガスとの反応生成物の原子層又は分子層を堆積させる工程である。
次に、前述のシリコン窒化膜の効果を確認するために行った実施例及び比較例について説明する。実施例及び比較例では、以下のプロセス条件にてシリコン窒化膜を形成した。また、実施例及び比較例で形成したシリコン窒化膜の特性を評価した。
シリコン含有ガス:トリクロロシラン(HSiCl3)(以下「TrCS」とも称する。)
窒素含有ガス:アンモニア(NH3)
圧力:4.0Torr(533Pa)
ウエハの温度:760℃
回転テーブルの回転速度:2rpm、5rpm、10rpm、30rpm、60rpm
・比較例
シリコン含有ガス:ジクロロシラン(H2SiCl2)(以下「DCS」とも称する。)
窒素含有ガス:アンモニア(NH3)
圧力:4.0Torr(533Pa)
ウエハの温度:760℃
回転テーブルの回転速度:2rpm、10rpm、30rpm
第2実施形態では、本発明のシリコン含有膜の形成方法の別の例として、ウエハボートに載置された多数枚のウエハにより1つのバッチを構成し、1つのバッチ単位で成膜処理を行うバッチ式の成膜装置を用いてシリコン窒化膜を形成する場合を例に挙げて説明する。
まず、本発明の実施形態に係るシリコン窒化膜の形成方法を実施するのに好適な成膜装置について説明する。図10及び図11は、本発明の実施形態に係るシリコン窒化膜の形成方法を実施するのに好適な成膜装置の別の例の概略図であり、図10は成膜装置の縦断面を示し、図11は成膜装置の横断面を示す。
次に、第2実施形態に係るシリコン窒化膜の形成方法について説明する。第2実施形態に係るシリコン窒化膜の形成方法は、第1実施形態と同様に、吸着工程と窒化工程とを繰り返すALD(Atomic Layer Deposition)法を用いてウエハWの表面にシリコン窒化膜を形成する方法である。吸着工程は、ウエハWが収容された真空容器内に、一般式XSiCl3(式中、XはSiとの結合エネルギーがSi−Cl結合よりも小さな元素である。)で表されるシリコン含有ガス(原料ガス)を供給し、ウエハWの表面にシリコン含有ガスを吸着させる工程である。シリコン含有ガスとしては、一般式XSiCl3(式中、XはSiとの結合エネルギーがSi−Cl結合よりも小さな元素である。)で表されるものであればよく、例えばトリクロロシラン(HSiCl3)、BrSiCl3、ISiCl3が挙げられる。窒化工程は、真空容器内に窒素含有ガス(反応ガス)を供給し、シリコン含有ガスと窒素含有ガスとの反応生成物の原子層又は分子層を堆積させる工程である。
次に、実施例及び比較例について説明する。実施例及び比較例では、以下のプロセス条件にてシリコン窒化膜を形成した。また、実施例及び比較例で形成したシリコン窒化膜の特性を評価した。
シリコン含有ガス:TrCS
窒素含有ガス:NH3
ウエハの温度:700℃、750℃、800℃
・比較例
シリコン含有ガス:DCS
窒素含有ガス:NH3
ウエハの温度:640℃、660℃、700℃
次に、本発明の実施形態に係るシリコン窒化膜の形成方法におけるシリコン含有ガスの吸着メカニズムについて、シリコン含有ガスとしてSiHCl3を用いる場合を例に挙げて説明する。
本発明の実施形態に係るシリコン窒化膜の適用例について説明する。本発明の実施形態に係るシリコン窒化膜は、Si−SiO2−SiN−SiO2−Si構造(以下「SONOS構造」という。)の3次元NANDフラッシュメモリに用いられる電荷蓄積層(チャージトラップ層)として好適に用いることができる。
2 回転テーブル
31 反応ガスノズル
32 反応ガスノズル
P1 第1の処理領域
P2 第2の処理領域
210 処理容器
220 ウエハボート
Claims (10)
- 基板が収容された処理室内に、一般式XSiCl3(式中、XはSiとの結合エネルギーがSi−Cl結合よりも小さな元素である。)で表されるシリコン含有ガスを供給し、前記基板の表面にシリコン含有ガスを吸着させる吸着工程と、
前記処理室内に、前記シリコン含有ガスと反応する反応ガスを供給し、前記基板の表面に吸着した前記シリコン含有ガスと前記反応ガスとを反応させることにより、前記基板の表面に前記シリコン含有ガスと前記反応ガスとの反応生成物を堆積させる反応工程と、
を有し、
前記シリコン含有ガスは、HSiCl 3 であり、
前記吸着工程では、前記基板の温度を400℃〜850℃に加熱する、
シリコン含有膜の形成方法。 - 基板が収容された処理室内に、一般式XSiCl3(式中、XはSiとの結合エネルギーがSi−Cl結合よりも小さな元素である。)で表されるシリコン含有ガスを供給し、前記基板の表面にシリコン含有ガスを吸着させる吸着工程と、
前記処理室内に、前記シリコン含有ガスと反応する反応ガスを供給し、前記基板の表面に吸着した前記シリコン含有ガスと前記反応ガスとを反応させることにより、前記基板の表面に前記シリコン含有ガスと前記反応ガスとの反応生成物を堆積させる反応工程と、
を有し、
前記シリコン含有ガスは、BrSiCl 3 又はISiCl 3 である、
シリコン含有膜の形成方法。 - 前記反応ガスは、窒素含有ガスである、
請求項1又は2に記載のシリコン含有膜の形成方法。 - 前記窒素含有ガスは、NH3である、
請求項3に記載のシリコン含有膜の形成方法。 - 前記吸着工程と前記反応工程とを交互に繰り返すことにより、前記基板の表面に前記シリコン含有ガスと前記反応ガスとの反応生成物を堆積させてシリコン含有膜を形成する、
請求項1乃至4のいずれか一項に記載のシリコン含有膜の形成方法。 - 前記吸着工程と前記反応工程との間に行われ、前記基板に不活性ガスを供給するパージ工程を有する、
請求項5に記載のシリコン含有膜の形成方法。 - 前記基板は、回転可能な回転テーブルの上面に、前記回転テーブルの周方向に沿って載置され、
前記回転テーブルの回転方向に沿って、前記回転テーブルの上面に向けて前記シリコン含有ガスを供給可能な第1の処理領域と、前記回転テーブルの上面に向けて前記反応ガスを供給可能な第2の処理領域とが、互いに離間して設けられ、
前記回転テーブルを回転させ、前記基板に前記第1の処理領域と前記第2の処理領域とを順に通過させることで、前記吸着工程と前記反応工程とを実行する、
請求項6に記載のシリコン含有膜の形成方法。 - 前記第1の処理領域と前記第2の処理領域との間には、前記不活性ガスを供給する不活性ガス供給領域が設けられ、
前記基板に前記不活性ガス供給領域を通過させることで、前記パージ工程を実行する、
請求項7に記載のシリコン含有膜の形成方法。 - 前記基板は、基板保持具に、上下方向に所定間隔を有して略水平に保持され、
前記処理室内に、前記シリコン含有ガスと前記反応ガスとを間欠的に供給することで、前記吸着工程と前記反応工程とを実行する、
請求項6に記載のシリコン含有膜の形成方法。 - 前記基板の表面には窪みが形成されており、前記シリコン含有膜は前記窪みに形成される、
請求項1乃至9のいずれか一項に記載のシリコン含有膜の形成方法。
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