[发明专利]成膜方法有效

专利信息
申请号: 201210576159.9 申请日: 2012-12-26
公开(公告)号: CN103184429A 公开(公告)日: 2013-07-03
发明(设计)人: 古屋治彦;小川淳;上西雅彦;伊势昌之;榎美贵 申请(专利权)人: 东京毅力科创株式会社
主分类号: C23C16/44 分类号: C23C16/44;C23C16/40
代理公司: 北京林达刘知识产权代理事务所(普通合伙) 11277 代理人: 刘新宇;张会华
地址: 日本*** 国省代码: 日本;JP
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摘要:
搜索关键词: 方法
【说明书】:

技术领域

本发明涉及成膜方法,该成膜方法通过将半导体晶圆等基板交替暴露于彼此反应的两种以上的反应气体而形成反应生成物的薄膜。

背景技术

近年来,对半导体存储元件的存储容量的增大的要求进一步提高,作为半导体存储元件中的存储单元的绝缘层,使用具有高电容率的材料。该材料之一为氧化锆(ZrO)。ZrO具有约24至40这样的电容率,但存在耐电压性较低这样的问题。因此,通过对ZrO添加铝(Al),谋求耐电压性的提高(例如专利文件1和专利文件2)。

但是,出于半导体存储元件的低成本化的观点,正在推进半导体晶圆(以下,称为晶圆)的大口径化。与此相伴,要求提高晶圆面内的均匀性。作为响应这样的要求的成膜方法,期待被称作原子层成膜(ALD)法或分子层成膜(MLD)法的成膜方法。在ALD法中,重复如下循环而在晶圆表面形成反应生成物的薄膜:使彼此反应的两种反应气体中的一种反应气体(反应气体A)吸附于晶圆表面,使吸附的反应气体A与另一种反应气体(反应气体B)反应。ALD利用反应气体向晶圆表面的吸附,因此具有膜厚均匀性和膜厚控制性优异这一优点。

例如在立式的批量式成膜装置中实施ALD法的情况下,在用于收容多个晶圆的工艺管内,首先,以规定的期间供给反应气体A,使反应气体A吸附于晶圆表面,接下来,自工艺管内对反应气体A进行排气,并且供给吹扫气体,自工艺管对反应气体A进行吹扫。然后,以规定的期间向工艺管内供给反应气体B,使反应气体A和反应气体B在晶圆表面之上反应,从而在晶圆表面生成反应生成物。之后,反复进行上述工序直至得到具有规定的膜厚的薄膜。利用批量式的成膜装置实施ALD法的情况下,如上所述,像反应气体A的供给、反应气体A的排气/吹扫、反应气体B的供给及反应气体B的排气/吹扫这样切换反应气体A和反应气体B,并且在切换的期间内进行排气/吹扫的工序,因此成膜费时间。

相对于批量式的成膜装置,具有所谓旋转台式的成膜装置。该成膜装置包括:旋转台,其以能够旋转的方式配置在真空容器内,用于载置多个晶圆;在旋转台的上方划分的反应气体A的供给区域、反应气体B的供给区域及将反应气体A的供给区域、反应气体B的供给区域分离的分离区域;与反应气体A的供给区域和反应气体B的供给区域相对应地设置的排气口;与该排气口连接的排气装置。在这样的成膜装置中,通过使旋转台旋转,使晶圆通过反应气体A的供给区域、分离区域、反应气体B的供给区域以及分离区域。由此,能够在反应气体A的供给区域使反应气体A吸附于晶圆表面,在反应气体B的供给区域使反应气体A和反应气体B在晶圆表面反应。因此,在成膜中不需要切换反应气体A和反应气体B,能够连续进行供给。从而具有不需要排气/吹扫工序、能够缩短成膜时间这样的优点。

使用旋转台式的成膜装置而使上述添加Al的ZrO成膜的情况下,例如通过使含有Zr的反应气体(Zr原料气体)和含有Al的反应气体(Al原料气体)在配管中混合,能够在ZrO中添加Al。但是,在该情况下,在使Zr原料气体和Al原料气体的浓度均匀化之前将它们供给至晶圆的话,不能在晶圆面内使Al添加量均匀化。

并且,也能够通过以在ZrO层之间插入AlO层的方式控制Zr原料气体和Al原料气体的供给来使添加Al的ZrO成膜。但是,根据Al原料气体的供给时间,有可能在旋转台上的多个晶圆中产生Al添加量较多的晶圆和Al添加量较少的晶圆,或者在一张晶圆的面内产生Al添加量较少的部分和Al添加量较多的部分。

并且,在ZrO中添加Al时,虽然耐电压性提高,但电容率有降低的倾向。因此,需要将微量的Al且在晶圆面内均匀地添加于ZrO。

专利文献1:国际公开第(WO)2008/108128号公报

专利文献2:日本特开2011-18707号公报

发明内容

本发明是鉴于上述情况而做成的,提供能够提高添加量的控制性和均匀性的原子层(分子层)成膜方法。

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