半导体装置的制造方法、基板处理装置及程序制造方法及图纸

能够减少金属膜的成膜障碍因素。依次反复执行如下各工序而在所述基板上形成实质上不含硅原子的金属氮化膜，所述各工序为：第一工序，具有向基板同时供给含金属气体、含有硅和氢且不含卤素的还原气体的时机，并至少使供给所述还原气体期间的所述处理室内的压力成为130Pa以上且小于3990Pa的范围内的值；第二工序，将所述处理室内残留的所述含金属气体和所述还原气体除去；第三工序，向所述基板供给含氮气体；以及第四工序，将所述处理室内残留的所述含氮气体除去。

Manufacturing method, substrate processing device and program of semiconductor device

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置的制造方法、基板处理装置及程序
本专利技术涉及半导体装置的制造方法、基板处理装置及程序。
技术介绍
在具有三维结构的NAND型闪存的控制栅极例如采用钨(W)膜，并在该W膜的成膜中使用含W的六氟化钨(WF6)气体。并且有时在该W膜与绝缘膜之间设置氮化钛(TiN)膜作为阻挡膜。该TiN膜具有使W膜与绝缘膜的紧贴性提高的作用并且防止W膜中所含的氟(F)向绝缘膜扩散，且成膜通常使用四氯化钛(TiCl4)气体和氨气(NH3)来进行(例如参照专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2011－6783号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题如上所述，作为阻挡膜使用的TiN膜可使用TiCl4气体和NH3气体来成膜，但是在成膜过程中生成的副产物有盐酸(HCl)。该HCl吸附于TiN膜的表面，会导致成膜速度降低等。本专利技术的目的在于提供如下一种技术，其能够通过将与成膜过程中生成的副产物发生反应的还原气体向处理室内供给并向处理室外排出来减少金属膜的成膜障碍因素。用于解决课题的方案根据本专利技术的一方案，提供如下一种技术，依次反复执行如下各工序而在所述基板上形成实质上不含硅原子的金属氮化膜，所述各工序为：第一工序，具有向处理室内的基板同时供给含金属气体、含有硅和氢且不含卤素的还原气体的时机，并至少使供给所述还原气体期间的所述处理室内的压力成为130Pa以上且小于3990Pa的范围内的值；第二工序，将所述处理室内残留的所述含金属气体和所述还原气体除去；第三工序，向所述基板供给含氮气体；以及第四工序，将所述处理室内残留的所述含氮气体除去。专利技术的效果根据本专利技术，能够通过将与成膜过程中生成的副产物发生反应的还原气体向处理室内供给并向处理室外排出来减少金属膜的成膜障碍因素。附图说明图1是概要表示本专利技术一实施方式的基板处理装置的立式处理炉的纵剖视图。图2是沿着图1的A-A线的概要横剖视图。图3是本专利技术一实施方式的基板处理装置的控制器的概要结构图并以框图示出了控制器的控制系统。图4是表示本专利技术第一实施方式的气体供给时机的图。图5是表示本专利技术第一实施方式的气体供给时机的变形例的图。图6是表示本专利技术第二实施方式的气体供给时机的图。图7是表示本专利技术第二实施方式的气体供给时机的变形例的图。图8是表示本专利技术第三实施方式的气体供给时机的图。图9是表示本专利技术第三实施方式的气体供给时机的变形例的图。图10是表示本专利技术第四实施方式的气体供给时机的图。图11是表示本专利技术第四实施方式的气体供给时机的变形例的图。图12是表示本专利技术的比较例的气体供给时机的图。图13的(A)是表示本实施例的成膜速度与比较例的成膜速度的图，图13的(B)是表示本实施例所形成的TiN膜的膜组成与比较例所形成的TiN膜的膜组成的图。图14是表示本实施例所形成的TiN膜与比较例所形成的TiN膜的XPS谱的图，(A)示出了钛(Ti2p)的XPS谱,(B)示出了氮(N1s)的XPS谱,(C)示出了氯(Cl2p)的XPS谱。图15是表示供给SiH4气体时的处理室内的压力、折射率、膜厚的关系的图。图16是表示SiH4气体的供给时间的临界值的图。具体实施方式＜本专利技术第一实施方式＞以下参照图1～4进行说明。(1)基板处理装置的结构基板处理装置10具备处理炉202，该处理炉202设置有作为加热单元(加热机构、加热系统)的加热器207。加热器207呈圆筒形状且被作为保持板的加热器座(未图示)支撑而垂直安装。在加热器207的内侧与加热器207呈同心圆状配设有构成反应容器(处理容器)的外管203。外管203例如由石英(SiO2)、碳化硅(SiC)等耐热性材料构成，并形成为上端封闭且下端开口的圆筒形状。在外管203的下方与外管203呈同心圆状配设有歧管(入口凸缘)209。歧管209例如由不锈钢(SUS)等金属构成，并形成为上端和下端开口的圆筒形状。在歧管209的上端部与外管203之间设置有作为密封部件的O型环220a。歧管209被加热器座支撑而使外管203成为垂直安装的状态。在外管203的内侧配设有构成反应容器的内管204。内管204例如由石英(SiO2)、碳化硅(SiC)等耐热性材料构成，并形成为上端封闭且下端开口的圆筒形状。主要地由外管203、内管204、歧管209构成了处理容器(反应容器)。在处理容器的筒中空部(内管204的内侧)形成了处理室201。处理室201构成为能够将作为基板的晶圆200利用后述的晶舟217以水平姿态并以在铅垂方向上多层排列的状态进行收纳。在处理室201内将喷嘴410、420、430以贯通歧管209的侧壁和内管204的方式设置。喷嘴410、420、430分别与气体供给管310、320、330连接。但是，本实施方式的处理炉202不限于上述的方式。在气体供给管310、320、330上从上游侧起依次设置有作为流量控制器(流量控制部)的质量流控制器(MFC)312、322、332。并且，在气体供给管310、320、330上分别设置有作为开闭阀的阀门314、324、334。在气体供给管310、320、330的阀门314、324、334的下游侧分别连接有供给惰性气体的气体供给管510、520、530。在气体供给管510、520、530上分别从上游侧起依次设置有作为流量控制器(流量控制部)的MFC512、522、532以及作为开闭阀的阀门514、524、534。在气体供给管310、320、330的前端部分别连结有喷嘴410、420、430。喷嘴410、420、430构成为L字形的喷嘴，其水平部以贯通歧管209的侧壁和内管204的方式设置。喷嘴410、420、430的垂直部向内管204的径向外侧突出，并且设置于以在铅垂方向上延伸的方式形成的沟道形状(槽形状)的预备室201a的内部，并且在预备室201a内沿着内管204的内壁朝向上方(晶圆200的排列方向的上方)设置。喷嘴410、420、430设置为从处理室201的下部区域延伸到处理室201的上部区域，且在与晶圆200相对的位置分别设置有多个气体供给孔410a、420a、430a。由此，从喷嘴410、420、430的气体供给孔410a、420a、430a分别向晶圆200供给处理气体。该气体供给孔410a、420a、430a从内管204的下部到上部设有多个，且各自具有相同的开口面积并以相同的开口间距设置。但是，气体供给孔410a、420a、430a不限于上述的方式。例如，也可以是从内管204的下部到上部使开口面积逐渐增大。由此，能够使从气体供给孔410a、420a、430a供给的气体的流量更加均匀。喷嘴410、420、430的气体供给孔410a、420a、430a在从后述的晶舟217的下部起到上部为止的高度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，/n依次反复执行以下各工序而在基板上形成实质上不含硅原子的金属氮化膜，即：/n第一工序，具有向处理室内的所述基板同时供给含金属气体、含有硅和氢且不含卤素的还原气体的时机，并至少使供给所述还原气体的期间的所述处理室内的压力成为130Pa以上且小于3990Pa的范围内的值；/n第二工序，将所述处理室内残留的所述含金属气体和所述还原气体除去；/n第三工序，向所述基板供给含氮气体；以及/n第四工序，将所述处理室内残留的所述含氮气体除去。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170925 JP 2017-1834061.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，
依次反复执行以下各工序而在基板上形成实质上不含硅原子的金属氮化膜，即：
第一工序，具有向处理室内的所述基板同时供给含金属气体、含有硅和氢且不含卤素的还原气体的时机，并至少使供给所述还原气体的期间的所述处理室内的压力成为130Pa以上且小于3990Pa的范围内的值；
第二工序，将所述处理室内残留的所述含金属气体和所述还原气体除去；
第三工序，向所述基板供给含氮气体；以及
第四工序，将所述处理室内残留的所述含氮气体除去。


2.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
依次反复执行多次所述第一工序、第二工序、第三工序、第四工序。


3.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在所述第一工序中，在向所述基板供给所述还原气体的状态下停止所述含金属气体。


4.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在所述第一工序中，在未向所述基板供给所述还原气体的状态下开始供给所述含金属气体。


5.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在所述第一工序中，在未向所述基板供给所述还原气体的状态下开始供给所述含金属气体，并在向所述基板供给所述还原气体的状态下停止供给所述含金属气体。


6.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在所述第一工序中，至少使供给所述还原气体的期间的所述处理室内的压力成为500Pa以上且小于2660Pa的范围内的值。


7.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，<...

【专利技术属性】
技术研发人员：小川有人，清野笃郎，
申请(专利权)人：株式会社国际电气，
类型：发明
国别省市：日本;JP