半导体装置的制造方法及衬底处理装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供半导体装置的制造方法及衬底处理装置。制造方法包括：将衬底搬入处理容器的工序；对衬底进行处理的工序，即交替重复进行以下工序：通过向处理容器内供给含有规定元素的第1原料气体和含有规定元素的第2原料气体进行排气，在衬底上形成含有规定元素的层的工序，和通过向处理容器内供给与第1原料气体及第2原料气体不同的反应气体进行排气，将含有规定元素的层改性为氧化层、氮化层或氮氧化层的工序，由此在衬底上形成规定膜厚的氧化膜、氮化膜或氮氧化膜；将经处理的衬底从处理容器搬出的工序。第1原料气体的反应性高于第2原料气体，在形成含有规定元素的层的工序中第1原料气体的供给量少于第2原料气体。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置的制造方法及衬底处理装置本申请是申请目为2010年9月30日、申请号为201010500176. 5、专利技术名称为“半导体装置的制造方法及衬底处理装置”的专利技术专利申请的分案申请。抟术区域本专利技术涉及包括在衬底上形成薄膜的工序的半导体装置的制造方法及衬底处理>J-U ρ α装直。
技术介绍
闪存器具备用绝缘膜包围的电子存储空间(浮置栅)，其工作原理如下利用存取通过薄的隧道氧化膜的电子，录入信息，同时利用该薄的氧化膜的绝缘性，长时间地保持电子，保持存储。闪存器中存储的信息，即使没有来自外部的动作，也需要保持10年之久，对包围被称作浮置栅的电荷存储空间的绝缘膜的要求变得越发严格。在用于控制存储单元动作的控制栅极之间设置的绝缘膜，通常采用被称作ONO的氧化膜(SiO2)/氮化膜(Si3N4)/氧化膜(SiO2)的层合构造，可以期待具有较高的漏电流特性。目前，ONO层合结构中的SiO2绝缘膜，例如可以使用SiH2Cl2气体及N2O气体根据CVD法在800°C左右的高温下形成，但随着设备的进一步微型化，导致ONO层合膜中氮化膜的容量降低，因此从确保容量的观点考虑，人们正在研究采用高电介质膜代替氮化膜层。由于形成于电介质膜上的SiO2绝缘膜抑制电介质膜的结晶化，所以需要在比高电介质膜形成温度更低的温度下形成。专利文献日本特愿2009-178309号
技术实现思路
形成SiO2绝缘膜时，伴随形成温度的低温化，存在膜的生长速度(成膜速度)变慢的倾向。因此，人们开始采用反应性高、易于吸附在衬底上的无机原料或有机原料。然而，上述原料与现有材料相比流通量少、原料价格高，所以存在形成的半导体设备的单价变高的问题。另外，使用上述原料时，还存在难以确保形成的绝缘膜的膜厚均匀性的问题。因此，为了解决上述课题，本专利技术的目的在于提供即使在低温下，也可以维持高成膜速度，同时以低成本形成膜厚均匀性良好的绝缘膜的半导体装置的制造方法及衬底处理>J-U ρ α装直。根据本专利技术的方案之一，提供一种半导体装置的制造方法，所述制造方法包括下述工序将衬底搬入处理容器内的工序； 对衬底进行处理的工序，即，通过交替重复进行以下工序，在上述衬底上形成规定膜厚的氧化膜、氮化膜或氮氧化膜，所述交替重复进行的工序包括通过向上述处理容器内供给含有规定元素的第I原料气体和含有规定元素的第2原料气体进行排气，在上述衬底上形成含有规定元素的层的工序，和通过向上述处理容器内供给与上述第I原料气体及上述第2原料气体不同的反应气体进行排气，将上述含有规定元素的层改性为氧化层、氮化层或氮氧化层的工序；将经过处理的衬底从上述处理容器内搬出的工序；其中，上述第I原料气体的反应性比上述第2原料气体的反应性高，在上述形成含有规定元素层的工序中，使上述第I原料气体的供给量比上述第2原料气体的供给量少。根据本专利技术的其他方案，提供一种半导体装置的制造方法，所述制造方法包括下述工序将衬底搬入处理容器内的工序；对衬底进行处理的工序，即，通过交替重复进行以下工序，在上述衬底上形成规定膜厚的氧化硅膜、氮化硅膜或氮氧化硅膜，所述交替重复进行的工序包括通过向上述处理容器内供给含有硅的第I原料气体和含有硅的第2原料气体进行排气，在上述衬底上形成含硅层的工序，和通过向上述处理容器内供给与上述第I原料气体及上述第2原料气体不同的反应气体进行排气，将上述含娃层改性为氧化娃层、氮化娃层或氮氧化娃层的工序；将经过处理的衬底从上述处理容器内搬出的工序；其中，上述第I原料气体的反应性比上述第2原料气体的反应性高，在上述形成含硅层的工序中，使上述第I原料气体的供给量比上述第2原料气体的供给量少。 进而，根据本专利技术的其他方案，提供一种衬底处理装置，所述衬底处理装置包括下述部分容纳衬底的处理容器；第I原料气体供给系统，所述供给系统向上述处理容器内供给含有规定元素的第I原料气体；第2原料气体供给系统，所述供给系统向上述处理容器内供给含有上述规定元素的第2原料气体；反应气体供给系统，所述供给系统向上述处理容器内供给与上述第I原料气体及上述第2原料气体不同的反应气体；对上述处理容器内进行排气的排气系统；控制部，所述控制部控制上述第I原料气体供给系统、上述第2原料气体供给系统、上述反应气体供给系统及上述排气系统，由此实现对上述衬底进行如下处理，即，通过交替重复进行以下处理，在上述衬底上形成规定膜厚的氧化膜、氮化膜或氮氧化膜，所述处理包括通过向容纳衬底的上述处理容器内供给上述第I原料气体和上述第2原料气体进行排气，在上述衬底上形成含有规定元素的层的处理，和通过向上述处理容器内供给上述反应气体进行排气，将上述含有规定元素的层改性为氧化层、氮化层或氮氧化层的处理；其中，上述第I原料气体的反应性比上述第2原料气体的反应性高，并且所述控制部形成如下结构通过在上述形成含有规定元素的层的处理中控制上述第I原料气体供给系统及上述第2原料气体供给系统，使上述第I原料气体的供给量比上述第2原料气体的供给量少。根据本专利技术，能够提供一种即使在低温下也可以维持高的成膜速度、同时以低成本形成膜厚均匀性良好的绝缘膜的半导体装置的制造方法及衬底处理装置。附图说明图I为本实施方式中优选使用的衬底处理装置的立式处理炉的结构简图，为以纵剖面表示处理炉部分的图。图2为本实施方式中优选使用的衬底处理装置的立式处理炉的结构简图，为以图I的A-A’线剖面图表示处理炉部分的图。图3为表示本实施方式中的成膜流程的图。图4为表示本实施方式的成膜顺序中气体供给时刻的图，表示同时供给HCD气体及DCS气体后，同时停止HCD气体及DCS气体的供给，之后供给O2气体与H2气体的例子。图5为表示本实施方式的成膜顺序中气体供给时刻的图，表示同时供给HCD气体及DCS气体后，先停止HCD气体的供给，再停止DCS气体的供给后，供给O2气体及H2气体的例子。图6为表不本实施方式的成膜顺序中气体供给时刻的图,表不在供给DCS气体之前先供给HCD气体，且先停止HCD气体的供给，再停止DCS气体的供给后，供给O2气体及H2气体的例子。图7为分别表示单独使用DCS气体时、在DCS气体中添加微量的HCD气体时、单独使用微量HCD气体时的SiO2膜的成膜速度及膜厚均匀性的实验结果的图。图8为表示HCD气体的供给量与SiO2膜的成膜速度的关系的曲线图。图9为表示将本专利技术用于SiN成膜时的成膜顺序中的气体供给时刻的图，表示同时供给HCD气体与DCS气体后，先停止HCD气体的供给，再停止DCS气体的供给，然后供给NH3气体的例子。图10为表示将本专利技术用于SiON成膜时的成膜顺序中气体供给时刻的图，表示同时供给HCD气体与DCS气体后，先停止HCD气体的供给，再停止DCS气体的供给，然后供给NH3气体，之后供给O2气体的例子。·图11为表示本专利技术实施例的HCD/DCS流量比与SiO成膜速度的关系的图。图12为表示本专利技术实施例的HCD/DCS流量比与SiO膜厚均匀性的关系的图。符号说明200 晶片201处理室202处理炉203反应管207加热器231排气管232a第I气体供给管232b第2气体供给管232c第3气体供给管232d第4气体供给管具体实施方式利用现有CVD (chemical Vapor 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置的制造方法，所述制造方法包括下述工序：将衬底搬入处理容器内的工序；通过交替重复进行以下工序而在所述衬底上形成薄膜的工序，所述交替重复进行的工序包括：(a)通过向所述处理容器内供给至少两种含有规定元素的原料气体，在所述衬底上形成含有所述规定元素的层的工序；(b)通过向所述处理容器内供给与所述至少两种原料气体不同的反应气体，将所述含有所述规定元素的层改性的工序；将经过处理的衬底从所述处理容器内搬出的工序。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：赤江尚德，广濑义朗，高泽裕真，太田阳介，笹岛亮太，
申请(专利权)人：株式会社日立国际电气，
类型：发明
国别省市：