[發(fā)明專利]成膜方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210576159.9
• 申請(qǐng)日: 2012-12-26
• 公開（公告）號(hào): CN103184429A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 古屋治彥;小川淳;上西雅彥;伊勢(shì)昌之;榎美貴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): C23C16/44
• 分類號(hào): C23C16/44;C23C16/40
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;張會(huì)華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及成膜方法，該成膜方法通過將半導(dǎo)體晶圓等基板交替暴露于彼此反應(yīng)的兩種以上的反應(yīng)氣體而形成反應(yīng)生成物的薄膜。

背景技術(shù)

近年來(lái)，對(duì)半導(dǎo)體存儲(chǔ)元件的存儲(chǔ)容量的增大的要求進(jìn)一步提高，作為半導(dǎo)體存儲(chǔ)元件中的存儲(chǔ)單元的絕緣層，使用具有高電容率的材料。該材料之一為氧化鋯（ZrO）。ZrO具有約24至40這樣的電容率，但存在耐電壓性較低這樣的問題。因此，通過對(duì)ZrO添加鋁（Al），謀求耐電壓性的提高（例如專利文件1和專利文件2）。

但是，出于半導(dǎo)體存儲(chǔ)元件的低成本化的觀點(diǎn)，正在推進(jìn)半導(dǎo)體晶圓（以下，稱為晶圓）的大口徑化。與此相伴，要求提高晶圓面內(nèi)的均勻性。作為響應(yīng)這樣的要求的成膜方法，期待被稱作原子層成膜（ALD）法或分子層成膜（MLD）法的成膜方法。在ALD法中，重復(fù)如下循環(huán)而在晶圓表面形成反應(yīng)生成物的薄膜：使彼此反應(yīng)的兩種反應(yīng)氣體中的一種反應(yīng)氣體（反應(yīng)氣體A）吸附于晶圓表面，使吸附的反應(yīng)氣體A與另一種反應(yīng)氣體（反應(yīng)氣體B）反應(yīng)。ALD利用反應(yīng)氣體向晶圓表面的吸附，因此具有膜厚均勻性和膜厚控制性優(yōu)異這一優(yōu)點(diǎn)。

例如在立式的批量式成膜裝置中實(shí)施ALD法的情況下，在用于收容多個(gè)晶圓的工藝管內(nèi)，首先，以規(guī)定的期間供給反應(yīng)氣體A，使反應(yīng)氣體A吸附于晶圓表面，接下來(lái)，自工藝管內(nèi)對(duì)反應(yīng)氣體A進(jìn)行排氣，并且供給吹掃氣體，自工藝管對(duì)反應(yīng)氣體A進(jìn)行吹掃。然后，以規(guī)定的期間向工藝管內(nèi)供給反應(yīng)氣體B，使反應(yīng)氣體A和反應(yīng)氣體B在晶圓表面之上反應(yīng)，從而在晶圓表面生成反應(yīng)生成物。之后，反復(fù)進(jìn)行上述工序直至得到具有規(guī)定的膜厚的薄膜。利用批量式的成膜裝置實(shí)施ALD法的情況下，如上所述，像反應(yīng)氣體A的供給、反應(yīng)氣體A的排氣/吹掃、反應(yīng)氣體B的供給及反應(yīng)氣體B的排氣/吹掃這樣切換反應(yīng)氣體A和反應(yīng)氣體B，并且在切換的期間內(nèi)進(jìn)行排氣/吹掃的工序，因此成膜費(fèi)時(shí)間。

相對(duì)于批量式的成膜裝置，具有所謂旋轉(zhuǎn)臺(tái)式的成膜裝置。該成膜裝置包括：旋轉(zhuǎn)臺(tái)，其以能夠旋轉(zhuǎn)的方式配置在真空容器內(nèi)，用于載置多個(gè)晶圓；在旋轉(zhuǎn)臺(tái)的上方劃分的反應(yīng)氣體A的供給區(qū)域、反應(yīng)氣體B的供給區(qū)域及將反應(yīng)氣體A的供給區(qū)域、反應(yīng)氣體B的供給區(qū)域分離的分離區(qū)域；與反應(yīng)氣體A的供給區(qū)域和反應(yīng)氣體B的供給區(qū)域相對(duì)應(yīng)地設(shè)置的排氣口；與該排氣口連接的排氣裝置。在這樣的成膜裝置中，通過使旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)，使晶圓通過反應(yīng)氣體A的供給區(qū)域、分離區(qū)域、反應(yīng)氣體B的供給區(qū)域以及分離區(qū)域。由此，能夠在反應(yīng)氣體A的供給區(qū)域使反應(yīng)氣體A吸附于晶圓表面，在反應(yīng)氣體B的供給區(qū)域使反應(yīng)氣體A和反應(yīng)氣體B在晶圓表面反應(yīng)。因此，在成膜中不需要切換反應(yīng)氣體A和反應(yīng)氣體B，能夠連續(xù)進(jìn)行供給。從而具有不需要排氣/吹掃工序、能夠縮短成膜時(shí)間這樣的優(yōu)點(diǎn)。

使用旋轉(zhuǎn)臺(tái)式的成膜裝置而使上述添加Al的ZrO成膜的情況下，例如通過使含有Zr的反應(yīng)氣體（Zr原料氣體）和含有Al的反應(yīng)氣體（Al原料氣體）在配管中混合，能夠在ZrO中添加Al。但是，在該情況下，在使Zr原料氣體和Al原料氣體的濃度均勻化之前將它們供給至晶圓的話，不能在晶圓面內(nèi)使Al添加量均勻化。

并且，也能夠通過以在ZrO層之間插入AlO層的方式控制Zr原料氣體和Al原料氣體的供給來(lái)使添加Al的ZrO成膜。但是，根據(jù)Al原料氣體的供給時(shí)間，有可能在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的多個(gè)晶圓中產(chǎn)生Al添加量較多的晶圓和Al添加量較少的晶圓，或者在一張晶圓的面內(nèi)產(chǎn)生Al添加量較少的部分和Al添加量較多的部分。

并且，在ZrO中添加Al時(shí)，雖然耐電壓性提高，但電容率有降低的傾向。因此，需要將微量的Al且在晶圓面內(nèi)均勻地添加于ZrO。

專利文獻(xiàn)1：國(guó)際公開第（WO）2008/108128號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2011－18707號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是鑒于上述情況而做成的，提供能夠提高添加量的控制性和均勻性的原子層（分子層）成膜方法。