[發明專利]成膜裝置和成膜方法

無效

• 申請號: 200680008202.4
• 申請日: 2006-03-10
• 公開（公告）號: CN101142662A
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發明（設計）人: 千田二郎;大島元啟;石田耕三;富永浩二
• 申請（專利權）人: 學校法人同志社;株式會社堀場制作所
• 主分類號: H01L21/31
• 分類號: H01L21/31
• 代理公司: 上海市華誠律師事務所
• 代理人: 徐申民;董紅曼

技術領域

本發明涉及成膜裝置和成膜方法，尤其涉及形成金屬氧化膜或金屬氮化膜的成膜裝置和成膜方法。

背景技術

一般地，在化學氣相沉積法(CVD法，Chemical?Vapor?Deposition)的過程中，當氣化液體材料時，主要是通過加熱使液體材料氣化、再在減壓條件下供給液體材料，在加工對象的對象基板上堆積薄膜。

一直以來，在使用室溫下為液體、在100℃中蒸氣壓為1Torr以下的金屬化合物，例如五乙氧基鉭(Ta(OC₂H₅)₅)，形成五氧化鉭(Ta₂O₅)膜的情況下，使五乙氧基鉭(Ta(OC₂H₅)₅)成為約110℃、基板溫度加熱到約400℃進行成膜。這樣的情況下，有必要將液體原料高溫氣化、并使供給氣化液體原料至成膜室內的原料供給管為高溫狀態。因為若在原料供給管內存在比上述被加熱的液體原料低溫的部分，即使只有一部分，也會引起氣化液體的再冷凝，從而產生向成膜室的供給量發生變化、成膜的重現性變差的問題。

因為必須使液體原料的容器和供給至成膜室的原料供給管維持在高溫狀態，所以存在裝置的規模變大、裝置成本和能耗增大的問題。

為解決這樣的問題，如專利文獻1所述，目前采取將五乙氧基鉭(Ta(OC₂H₅)₅)原料以液體狀態送至蒸發器，通過蒸發器使之氣化，輸送至成膜室內的方法。

但是，即使是這樣的方法，也依然有必要使從蒸發器至成膜室的原料供給管保持在高溫，還不能完全解決以上問題。

因此，如對比文獻2所示，采取在成膜室的上部配置噴射閥從而直接供給至成膜室的方法。

但是，以這樣的方法將原料供給至成膜室時，由于必須使原料完全氣化，因此必須在約0.02Torr以下的真空度的高成膜條件下成膜，導致五氧化鉭(Ta₂O₅)膜中的氧欠缺而不能得到高品質的五氧化鉭(Ta₂O₅)膜這樣的問題。

專利文獻1：特開2004-197134

專利文獻2：特開2004-197135

發明內容

發明要解決的課題

本發明正是為了同時解決上述問題應運而生，所期望的課題是：能夠高速且以良好的重現性形成氧欠缺的金屬氧化膜或金屬氮化膜，同時實現裝置的小型化。

解決課題的手段

本發明所涉及的成膜裝置是使液體原料氣化，使其堆積在基板上而成膜的成膜裝置，其特征在于，該裝置具有將上述基板保持在內部的成膜室和將上述液體原料直接噴射到上述成膜室內的噴射閥，上述液體原料為含有金屬化合物和低沸點有機化合物的混合溶液，使上述成膜室內的壓力大于與上述低沸點有機化合物混合前的上述金屬化合物的蒸氣壓，且小于上述混合溶液的蒸氣壓。

這樣的話，通過將低沸點有機化合物混合入金屬化合物中，能夠在不升高溫度的情況下使用于成膜的含有金屬化合物的液體原料的蒸氣壓上升，能夠在將成膜室的壓力維持在與以前相比低的真空度的狀態下成膜，因此，能夠抑制金屬氧化膜中的氧欠缺或金屬氮化膜中的氮欠缺的發生，得到高品質的金屬氧化膜和金屬氮化膜。進而，由于直接將液體原料噴射至成膜室內，能夠高速且以良好的重現性成膜，能夠不需使用加熱原料供給管的加熱器，從而實現裝置的小型化。

作為具體的實施方式，優選上述金屬化合物為有機鉭化合物或有機鈮化合物。

進而，上述有機鉭化合物或有機鈮化合物，最好具有這樣的特征：即使為大氣壓中的100℃以上，其蒸氣壓為1Torr以下。并且，最好具有這樣的特征：上述有機鉭化合物或有機鈮化合物，在大氣壓中的40℃以下的溫度下為液體。

此外，上述有機鉭化合物或有機鈮化合物為醇鹽系、胺系、β-二酮絡合物、苯化合物系或五元環化合物系。

具體地，作為這樣的有機鉭化合物或有機鈮化合物，可以舉出如圖4所示的有機鉭化合物和如圖5所示的有機鈮化合物。

另一方面，作為上述低沸點有機化合物最好具有這樣的特征：即使是20℃以下，在大氣壓下的蒸氣壓為1Torr以上。

進而，優選上述低沸點有機化合物是能夠用C_xH_2x+2(5≤X≤7)表示的化合物。