本发明专利技术提供成膜方法和成膜装置。在成膜方法中，在真空气氛中形成含有掺杂元素的薄膜，其包括以下工序：吸附工序，自原料气体供给部向成为真空气氛的处理容器内供给原料气体并使该原料气体的原料吸附在基板上；掺杂工序，多次重复自掺杂气体供给部向处理容器内供给含有掺杂元素的掺杂气体并将掺杂气体封闭在处理容器内的步骤和对处理容器内进行真空排气的步骤；供给工序，自反应气体供给部向处理容器内供给用于与原料发生反应而生成反应生成物的反应气体；以及置换工序，该置换工序是在各工序之间进行的，置换处理容器内的气氛，一边使防逆流用气体自原料气体供给部、掺杂气体供给部及反应气体供给部向处理容器内流动，一边进行掺杂工序。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及在基板上形成薄膜的成膜方法和成膜装置。
技术介绍
作为在半导体晶圆（以下称作"晶圆"）等基板上形成薄膜（例如氮化硅（Si - N)膜）的装置，公知有一种在立式反应管内对多张晶圆一并地进行成膜的批量式的立式热 处理装置。作为使用该装置的具体的成膜方法，采用例如交替地多次供给含有硅的原料气 体和用于使该原料气体氮化的反应气体（例如氨气（NH3))的方法、即所谓的ALD(Atomic Layer Deposition :原子层沉积）法。 另外，作为应用所述氮化硅膜的对象，例如，可列举出构成半导体器件的各种部位 中的、用于保持栅电极的侧面的侧壁。即，在晶圆的表面上形成自下侧起依次层叠栅极绝缘 膜和栅电极而成的大致圆筒形状的构造物之后，以覆盖该构造物的方式形成氮化硅膜。之 后，以仅残留氮化硅膜的位于所述构造物的侧面的部分方式形成掩模，接着，使用例如氟酸 (HF)水溶液等蚀刻液来对氮化硅膜进行湿蚀刻，从而形成所述侧壁。之后，经过例如氧化硅 膜等绝缘膜的成膜工序、在该绝缘膜中形成通孔的工序、以及金属膜的埋入工序等形成接 触电极，该接触电极用于对在晶圆的表面的位于栅电极、该栅电极的附近的部分分别形成 的漏极区域和源极区域进行配线。 在此，随着近年的配线构造的微细化，存在栅电极与接触电极之间的分开距离变 窄的倾向，因此，容易在这些栅电极与接触电极之间产生寄生电容。因此，为了抑制栅电极 与接触电极之间的电容耦合，要求适当地降低所述侧壁的相对介电常数（k值），具体而言， 研宄向氮化硅膜掺杂氧（0)。 然而，若向氮化硅膜掺杂氧，则侧壁容易在所述湿蚀刻工序中被蚀刻。因此，在将 氮化硅膜应用于侧壁时，为了使该侧壁具有耐湿蚀刻性，除了向氮化硅膜掺杂氧之外，还研 宄向氮化娃膜掺杂碳（C)。 在如此向氮化硅膜掺杂碳的过程中，该薄膜成为，基本的骨架结构（Si - N)中的 硅元素的一部分被碳元素置换了的组成，因此，难以成为期望的组成比。并且，碳元素是通 过在交替地供给所述原料气体和反应气体的成膜循环中在这些气体之外另行使用含碳气 体而被掺杂到薄膜内的。因而，在反应管内，容易在上下方向上产生气体的浓度梯度，因此， 在晶圆之间，薄膜的组成比容易发生偏差。换言之，在反应管内的各晶圆上，难以形成成为 目标的组成比的薄膜。 在所述ALD工艺中，公知有在供给原料气体时使处理压力变动的技术、在停止排 出处理气氛气体的状态下供给原料气体的技术。另外，公知有一种多次重复供给臭氧气体 的步骤和对处理气氛气体进行排气的步骤的方法。然而，在这些方法中，没有示出所述问题 和与所述问题相关的技术。
技术实现思路
专利技术要解决的问题 本专利技术提供一种以能够在对薄膜掺杂掺杂元素过程中使薄膜中的组成比成为设 定值或接近设定值的值的方式形成该薄膜的技术。 用于解决问题的方案 本专利技术的一技术方案提供一种成膜方法，在该成膜方法中，在真空气氛中形成含 有掺杂元素的薄膜，其中，该成膜方法包括以下工序：吸附工序，在该吸附工序中，自原料气 体供给部向成为真空气氛的处理容器内供给原料气体并使该原料气体的原料吸附在基板 上；接着的掺杂工序，在该掺杂工序中，多次重复自掺杂气体供给部向所述处理容器内供给 含有掺杂元素的掺杂气体并将掺杂气体封闭在所述处理容器内的步骤和接下来对所述处 理容器内进行真空排气的步骤；之后的供给工序，在该供给工序中，自反应气体供给部向所 述处理容器内供给用于与所述原料发生反应而生成反应生成物的反应气体；以及置换工 序，该置换工序是在所述吸附工序、掺杂工序以及供给工序之间进行的，在该置换工序中置 换所述处理容器内的气氛，一边使防逆流用气体自所述原料气体供给部、所述掺杂气体供 给部以及反应气体供给部向所述处理容器内流动，一边进行所述掺杂工序。 本专利技术的另一技术方案提供一种成膜装置，其用于在真空气氛中形成含有掺杂元 素的薄膜，其中，该成膜装置包括：处理容器，其用于气密地收纳多个基板；原料气体供给 部，其用于向所述处理容器内供给原料气体；掺杂气体供给部，其用于向所述处理容器内供 给含有所述掺杂元素的掺杂气体；反应气体供给部，其用于向所述处理容器内供给用于与 所述原料气体所含有的原料发生反应而生成反应生成物的反应气体；真空泵，其用于经由 排气口对所述处理容器内进行真空排气；以及控制部，其用于输出控制信号而进行吸附工 序、掺杂工序、之后的供给工序、以及置换工序，在该吸附工序中，自所述原料气体供给部向 成为真空气氛的所述处理容器内供给所述原料气体并使原料吸附在基板上，在该掺杂工序 中，多次重复自掺杂气体供给部向所述处理容器内供给含有掺杂元素的掺杂气体并将掺杂 气体封闭在所述处理容器内的步骤和利用所述真空泵来对所述处理容器内进行真空排气 的步骤，在该供给工序中，自所述反应气体供给部向所述处理容器内供给用于与所述原料 发生反应而生成反应生成物的所述反应气体，该置换工序是在所述吸附工序、掺杂工序以 及供给工序之间进行的，在该置换工序中置换所述处理容器内的气氛，所述控制部输出控 制信号，以便一边使防逆流用气体自所述原料气体供给部、所述掺杂气体供给部以及反应 气体供给部向所述处理容器内流动一边进行所述掺杂工序。 附图是作为本说明书的一部分而引入的，其表示本专利技术的实施方式，该附图连同 所述通常的说明和后述的实施方式的详细内容一起来说明本专利技术的技术方案。【附图说明】 图1是表示本专利技术的立式热处理装置的一个例子的纵剖视图。 图2是表示所述立式热处理装置的横剖俯视图。 图3是表示应用有在所述立式热处理装置中形成的薄膜的半导体装置的纵剖视 图。 图4是表示形成所述薄膜的方法的一个例子的时序图。 图5是表示形成所述薄膜的方法的一个例子的时序图。 图6~图9分别是表示在形成所述薄膜时在所述立式热处理装置的反应管内获得 的气体分布的概略图。 图10是表示用于实施本专利技术的成膜方法的装置的另一例子的纵剖视图。 图11~图15分别是表示在本专利技术的实施例中获得的结果的特性图。【具体实施方式】 在下述详细的说明中，为了能够充分地理解本专利技术而记载很多具体的详细内容。 然而，不言自明，在没有这样的详细说明的情况下本领域的技术人员也能够获得本专利技术。在 其他例子中，为了避免难以理解各种实施方式，没有详细地示出公知的方法、步骤、系统、构 成要件。 对于本专利技术的成膜方法的实施方式的一个例子，首先，根据图1和图2来说明用于 实施该成膜方法的成膜装置10。如图1和图2所示，该成膜装置10构成所谓立式热处理 装置10,其包括：晶圆舟皿11，其是用于将多张例如150张晶圆W呈搁板状装载的基板保持 件；以及反应管12,其是用于将该晶圆舟皿11气密地收纳并对这些晶圆W-并地进行薄膜 的成膜处理的处理容器。在反应管12的外侧设有下表面侧开口的大致圆筒型的加热炉主 体14,在加热炉主体14的内壁面，沿着整个周向配置有作为加热机构的加热器13。在图1 中，附图标记18是用于自下方侧气密地保持反应管12的凸缘部。 如图1和图2所示，在反应管12内的、相对于晶圆舟皿11向侧方侧分开的位置上， 以横向排列的方式配置有多根例如4根气体喷嘴（气体喷射器）51a~51d。在该例子中， 如图2所示，在俯视时，沿顺时针配置有第本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种成膜方法，在该成膜方法中，在真空气氛中形成含有掺杂元素的薄膜，其特征在于，该成膜方法包括以下工序：吸附工序，在该吸附工序中，自原料气体供给部向成为真空气氛的处理容器内供给原料气体并使该原料气体的原料吸附在基板上；掺杂工序，在该掺杂工序中，多次重复自掺杂气体供给部向所述处理容器内供给含有掺杂元素的掺杂气体并将掺杂气体封闭在所述处理容器内的步骤和对所述处理容器内进行真空排气的步骤；供给工序，在该供给工序中，自反应气体供给部向所述处理容器内供给用于与所述原料发生反应而生成反应生成物的反应气体；以及置换工序，该置换工序是在所述吸附工序、所述掺杂工序以及所述供给工序之间进行的，在该置换工序中置换所述处理容器内的气氛，一边使防逆流用气体自所述原料气体供给部、所述掺杂气体供给部以及反应气体供给部向所述处理容器内流动，一边进行所述掺杂工序。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：铃木启介，村上博纪，菱屋晋吾，门永健太郎，小幡穣，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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