(57)【要約】  処理領域内で、シリコン含有前駆物質を処理領域に導入し、処理領域の圧力を均一に徐々に低下させつつシリコン含有前駆物質を含む処理領域におけるガスを排出させ、窒素含有前駆物質を処理領域に導入し、処理領域の圧力を均一に徐々に低下させつつ窒素含有前駆物質を含む処理領域におけるガスを排出させることにより、基板上に窒化シリコン層を堆積させる。排出させるステップの間、時間に対する圧力低下の勾配はほぼ一定である。【選択図】  図３
2008517479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理領域内で基板上にシリコンと窒素を含む層を堆積させる方法であって、
該処理領域にシリコン含有前駆物質を導入するステップと、
該処理領域の圧力を均一に徐々に低下させつつ該シリコン含有前駆物質を含む該処理領域におけるガスを排出させるステップと、
該処理領域に窒素含有前駆物質を導入するステップと、
該処理領域の圧力を均一に徐々に低下させつつ、窒素含有前駆物質を含む該処理領域におけるガスを排出させるステップと、
を含む前記方法。
【請求項２】
該基板の支持体を４００〜６５０℃の温度で維持するステップを更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
該処理領域の該圧力が０.２〜１０トールである、請求項１記載の方法。
【請求項４】
排出させる各ステップ中の時間に対する圧力低下の勾配がほぼ一定である、請求項１記載の方法。
【請求項５】
排出させる該ステップ中の時間に対する該圧力低下の該勾配がほぼ同一である、請求項４記載の方法。
【請求項６】
該シリコン含有前駆物質を導入する時間と該窒素含有前駆物質を導入する時間が１〜５秒間である、請求項４記載の方法。
【請求項７】
該シリコン含有前駆物質と該窒素含有前駆物質を含む該処理領域におけるガスを排出させる時間が２〜２０秒間である、請求項４記載の方法。
【請求項８】
該シリコン含有前駆物質を導入する間の該処理領域内の圧力が０.２〜１０トールであり、該窒素含有前駆物質を導入する間の該処理領域内の圧力が０.２〜１０トールである、請求項１記載の方法。
【請求項９】
該シリコン含有前駆物質を導入する前に該処理領域内の圧力が０.２トールであり、該窒素含有前駆物質を導入する前の該処理領域内の圧力が０.２トールである、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
該窒素含有前駆物質が、アンモニア、トリメチルアミン、ｔ-ブチルアミン、ジアリルアミン、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、アリルアミン、及びシクロプロピルアミンを含む群より選ばれる、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
該シリコン含有前駆物質が、ジシラン、シラン、トリクロロシラン、テトラクロロシラン、及びビス(ｔ-ブチルアミノ)シランを含む群より選ばれる、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
処理領域内の基板上にシリコンと窒素を含む層を堆積させる方法であって、
シリコン含有前駆物質と窒素含有前駆物質を予熱するステップと、
該処理領域にシリコン含有前駆物質を導入するステップと、
該処理領域の圧力を均一に徐々に低下させつつ該シリコン含有前駆物質を含む該処理領域におけるガスを排出させるステップと、
該処理領域に窒素含有前駆物質を導入するステップと、
該処理領域の圧力を均一に徐々に低下させつつ該窒素含有前駆物質を含む該処理領域におけるガスを排出させるステップと、
を含む、前記方法。
【請求項１３】
該シリコン含有前駆物質と該窒素含有前駆物質が１００〜２５０℃に予熱される、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
該処理領域に導入されるパージガスの量を制御することにより且つ該処理領域と連通している排出バルブを制御することにより、排出させる該ステップ中に該処理領域の該圧力を低下させる、請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
該窒素含有前駆物質が、アンモニア、トリメチルアミン、ｔ-ブチルアミン、ジアリルアミン、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、アリルアミン、及びシクロプロピルアミンを含む群より選ばれ、該シリコン含有前駆物質が、ジシラン、シラン、トリクロロシラン、テトラクロロシラン、及びビス(ｔ-ブチルアミノ)シランを含む群より選ばれる、請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
該処理領域における該基板の支持体が、４００〜６５０℃の温度で維持される、請求項１２記載の方法。
【請求項１７】
該処理領域の圧力が、０.２〜１０トールである、請求項１２記載の方法。
【請求項１８】
処理領域において基板上にシリコンと窒素を含む層を堆積させる方法であって、
該処理領域にシリコン含有前駆物質を導入するステップと、
時間に対する圧力低下の勾配がほぼ一定であるように該処理領域の圧力を低下させつつ該シリコン含有前駆物質を含む該処理領域におけるガスを排出させるステップと、
該処理領域に窒素含有前駆物質を導入するステップと、
時間に対する圧力低下の勾配がほぼ一定であるように該処理領域の圧力を低下させつつ該窒素含有前駆物質を含む該処理領域におけるガスを排出させるステップと、
を含む前記方法。
【請求項１９】
該シリコンと窒素含有前駆物質を導入する時間が１-５秒間であり、該シリコンと窒素含有前駆物質を含むガスを排出させる時間が２-２０秒間である、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
該処理領域の圧力が０.２〜１０トールである、請求項１８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
発明の分野
[0001]本発明の実施形態は、一般的には、基板処理に関する。より詳細には、本発明は化学気相堆積プロセスに関する。
【０００２】
関連技術の説明
[0002]化学気相堆積（ＣＶＤ）膜は集積回路内で物質の層を形成するために用いられる。ＣＶＤ膜は絶縁体、拡散源、拡散や注入のマスク、スペーサ、最後の不働態化層として用いられる。膜は、基板の表面全体に物理的且つ化学的に均一な膜の堆積を最適化するために個々の熱特性と物質移動特性により設定されるチャンバ内でしばしば堆積される。チャンバは、しばしば基板表面上に複数の要素を製造するより大きな統合ツールの一部である。チャンバは一度に一枚の基板を処理するように又は複数の基板を処理するように設計されている。
【０００３】
[0003]デバイスの形がより高速な集積回路を可能にするために縮小するにつれて、高い生産性、新規な膜特性、少ない異質物に対して増加する要求を満たしつつ、堆積された膜の熱量を減少させることが望ましい。歴史的には、ＣＶＤは７００℃以上の温度かつ低圧条件で堆積が起こるバッチ炉内で数時間行われる。より少量の熱量は堆積温度を低下させることによって達成される。低堆積温度には、低温前駆物質の使用又は堆積時間の短縮が必要である。
【０００４】
[0004]シリコンハロゲン化物は、低温シリコン源（Ｓｋｏｒｄａｓ,ｅｔ.ａｌ.,Ｐｒｏｃ. Ｍａｔ. Ｒｅｓ. Ｓｏｃ. Ｓｙｍｐ.（２０００）６０６：１０９-１１４）として用いられてきた。特に、四ヨウ化ケイ素又は四ヨードシラン（ＳｉＩ４）がアンモニア（ＮＨ３）と５００℃未満の温度で窒化シリコンを堆積させるために用いられてきた。いったん限界暴露を超えると、窒化シリコン堆積速度はほとんど前駆物質暴露とは無関係である。図１は、シリコン前駆物質暴露時間の関数として規格化堆積速度がどのように漸近的に最大に到達するかを示す図であり、従って、前駆物質暴露についての時間は測ることができる。温度は４５０℃であり、ＳｉＩ４は分圧が０.５トールのシリコン含有前駆物質であり、アンモニアは窒素含有前駆物質であった。
【０００５】
[0005]しかしながら、ＳｉＩ４は、低揮発性が低温窒化シリコン堆積を難しくする固体である。また、化学量論膜のシリコンと窒素との含量比が約０.７５に比べて、これらの膜は窒素を多く含み、シリコンと窒素との含量比が約０.６６である。膜は、また、約１６〜２０パーセントの水素を含有する。これらの物質の高い水素含量は、正チャネル金属酸化物半導体（ＰＭＯＳ）デバイスのゲート誘電体を通ってボロン拡散を増強することにより、また、化学量論膜のウェットエッチング速度からそれることにより、デバイス性能に有害になることがある。即ち、低温ＳｉＩ４膜にＨＦ又は熱リン酸を用いたウェットエッチング速度は、ジクロロシアンとアンモニアを用いて７５０℃で堆積した窒化シリコンのウェットエッチング速度よりも３〜５倍速い。また、窒化シリコン膜の堆積のシリコンハロゲン化物との窒素含有前駆物質としてアンモニアを用いることによりＮＨ４Ｃｌ、ＮＨ４ＢＲ、ＮＨ４ｌ等のアンモニウム塩が形成される。
【０００６】
[0006]低温で窒化シリコン膜を堆積させる他の方法は、ヘキサクロロジシラン（ＨＣＤＳ）（Ｓｉ２Ｃｌ６）とアンモニアとを用いるものである（Ｔａｎａｋａｅｔ ａｌ., Ｊ. Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ. Ｓｏｃ. １４７：２２８４-２２８９、米国特許出願公開第２００２/０１６４８９０号、米国特許出願公開第２００２/００２４１１９号を参照のこと）。図２は、どのように堆積速度が大暴露量に対して一定値に漸近せず大暴露量であっても飽和値に達することなく単調に増加するかを示す図である。このことは、ガス相において追加のＨＣＤＳにさらされてＳｉＣｌ４が恐らく生成した表面上にＳｉ-Ｃｌ２層を形成した場合にＨＣＤＳを化学吸着した表面が徐々に分解したものである。ＨＣＤＳと共にＳｉＣｌ４を導入すると、チャンバ内でＨＣＤＳの分解をわずかに減少させることが分かった。この実験の窒素含有前駆物質はアンモニアであった。
【０００７】
[0007]ＨＣＤＳが分解する場合、堆積した膜の厚さは基板全体で均一に生じることができない。ウエハ間の膜厚の変動も生じてしまう。膜の化学量論が低下する。膜はシリコンを多く含み、実質量の塩素を含有する。これらの逸脱により、最終製品が漏電してしまう。ＨＣＤＳの分解を防止するために、分圧とＨＣＤＳの暴露時間の制限が試験されている。米国特許出願第２００２０１６４８９０号には、チャンバ圧を２トールに制御し且つキャリアガスの大流量を用いて、ＨＣＤＳの分圧を低下させることが記載されている。しかしながら、一サイクルあたり２オングストロームを超える堆積速度に充分な飽和の表面を達成するために３０秒のような長い暴露時間が必要である。暴露時間が短縮される場合には、堆積速度は一サイクルあたり１.５オングストローム未満に低下することがある。
【０００８】
[0008]ＨＣＤＳによる基板表面飽和は、また、一様に反応種を分配するためにウエハ全体に対流ガスフローを維持することによって改善することができる。このことは、米国特許第５,５５１,９８５号、第６,３５２,５９３号に記載されている。
【０００９】
[0009]低温窒化シリコン堆積による追加の問題は、前駆物質の凝縮とチャンバ表面上の反応副生成物である。これらの堆積物がチャンバ表面から放出されると共に砕けやすくなるので、基板を汚染してしまう。アンモニウム塩の形成は、塩の蒸発温度と昇華温度があるために、窒化シリコン低温堆積でより起こりやすい。例えば、ＮＨ４Ｃｌは１５０℃で蒸発する。
【００１０】
[0010]このように、アンモニウム塩の形成を阻止すると共に効果的な前駆物質と効率の良いプロセス条件を用いる窒化シリコン低温堆積が求められている。
【発明の概要】
【００１１】
[0011]本発明は、一般的には、処理領域内で基板上にシリコンと窒素を含む層を堆積させる方法を提供する。本発明の実施形態によれば、方法は処理領域にシリコン含有前駆物質を導入するステップと、処理領域の圧力を均一に徐々に低下させつつシリコン含有前駆物質を含む処理領域にガスを排出させるステップと、処理領域に窒素含有前駆物質を導入するステップと、窒素含有前駆物質を含む処理領域に処理領域の圧力を均一に徐々に低下させつつガスを排出させるステップとを含む。本発明の態様によれば、排出のステップ中の時間に対する圧力低下の勾配はほぼ一定である。
【００１２】
[0012]本発明の上記特徴が詳細に理解され得るように、上で簡単にまとめた本発明のより具体的な説明は、一部が添付の図面に示されている実施形態によって参照されてもよい。しかしながら、添付の図面が本発明の典型的な実施形態のみを示し、それ故、本発明の範囲を制限するものとしてみなされず、本発明が他の等しい実施形態を許容してもよいことは留意されるべきである。
【詳細な説明】
【００１３】
[0019]本発明は窒化シリコン膜の低温堆積を含む基板処理の方法及び装置を提供する。この詳細な説明には、シリコン含有前駆物質、窒素含有前駆物質、他のプロセスガスが記載される。次に、処理条件が記載される。最後に、実験結果と利点が示される。本発明は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手できるＦｌｅｘＳｔａｒ（ｔｍ）チャンバか又は本明細書に指定された条件下で基板処理のために形成された他のあらゆるチャンバにおいて行うことができる。詳細なハードウェア情報は、米国特許第６,３５２,５９３号、米国特許第６,３５２,５９４号、米国特許出願第１０/２１６,０７９号、米国特許出願第１０/３４２,１５１号に見ることができ、これらの開示内容は本明細書に援用されている。前駆物質ガスの導入のためのキャリアガスとしてはアルゴンと窒素が含まれる。プロセスにおけるパージステップのためのパージガスとしてはアルゴンと窒素が含まれる。
【００１４】
シリコン含有前駆物質
[0020]窒化シリコン低温堆積のためのシリコン含有前駆物質はヘキサクロロジシアンとジクロロシリンである。シリコン含有前駆物質は、予熱温度で簡単に気化又は昇華する室温で液体又は固体であることから選ばれてもよい。他のシリコン含有前駆物質としては、ＳｉＩ４、ＳｉＢｒ４、ＳｉＨ２Ｉ２、ＳｉＨ２Ｂｒ２、ＳｉＣｌ４、Ｓｉ２Ｈ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、Ｓｉ２Ｃｌ６、より一般的にはＳｉＸｎＹ４-ｘ又はＳｉ２ＸｎＹ６-ｘ、ここで、Ｘは水素又は有機リガンドであり、ＹはＣｌ、Ｂｒ、Ｆ、又はＩのようなハロゲンである、シリコンハロゲン化合物が挙げられる。より高次のハロシランも可能であるが、典型的には、分子内シリコン原子数が増加するにつれて、前駆物質の揮発性が低下し熱安定性が低下する。有機成分はそれらの大きさ、熱安定性、又は他の特性について選ぶことができ、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノナニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、置換アルキル基のような直鎖又は分枝鎖アルキル基、及びそれらの異性体、例えば、イソプロピル、イソブチル、ｓｅｃ-ブチル、ｔｅｒｔ-ブチル、イソペンタン、イソヘキサン等が挙げられる。アリル基が選ばれてもよく、フェニル及びナフチルが挙げられる。アリル基や置換アリル基が選ばれてもよい。低温堆積適用に望ましいシリコン含有前駆物質としては、ジシラン、シラン、トリクロロシアン、テトラクロロシラン、ビス(ｔｅｒｔ-ブチルアミノ)シランが挙げられる。ＳｉＨ２Ｉ２は、また、他の前駆物質に比べて窒素含有前駆物質と非常に発エネルギー性の発熱反応を有することから前駆物質として望ましいものである。
【００１５】
窒素含有前駆物質
[0021]アンモニアは、窒化シリコン低温堆積の最も一般的な窒素源である。アルキルアミンが選ばれてもよい。代替物としては、ジアルキルアミンやトリアルキルアミンが選ばれる。個々の前駆物質としては、トリメチルアミン、ｔ-ブチルアミン、ジアリルアミン、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、アリルアミン、シクロプロピルアミン、類似のアルキルアミンが挙げられる。ヒドラジン、ヒドラジンベースの誘導体、アジド、例えば、アルキルアジド、アンモニウムアジド等が選ばれてもよい。或いは、原子窒素を使うこともできる。原子窒素は、プラズマ内で２原子窒素ガスから形成することができる。プラズマは堆積リアクタから分離したリアクタ内で形成することができ、電界又は磁界によって堆積リアクタに搬送することができる。
【００１６】
[0022]シリコン又は窒素含有前駆物質は、また、望ましくない堆積物の種類が処理領域の表面に沿って何が形成されるかに基づいて選ばれてもよい。低融点を有する副生成物残渣が、高融点を有する副生成物残渣よりチャンバから揮発しやすく排出しやすい。
【００１７】
堆積のプロセス条件
[0023]図３と図４は、前駆物質、キャリヤ、パージガスをチャンバ内外へ導入排出させつつ、どのようにチャンバ圧が動くことができるかを示す図である。パージステップ４０１である時間ｔ０で、チャンバ圧はＰ０、堆積中最低圧である。シリコン含有前駆物質ステップ４０２である時間ｔ１で、シリコン含有前駆物質と任意のキャリアガスはチャンバに導入され、チャンバ圧は急速にＰ１に上昇する。シリコン含有前駆物質と任意のキャリアガスの供給はＰ１のチャンバ圧でｔ２まで続けられる。ｔ２からｔ３まで存在するパージステップ４０３の間に、チャンバに導入される前駆ガスや任意ガスの低下を制御することにより且つチャンバに導入されるパージガスを制御することにより、また、排出バルブの開口を制御することにより、Ｐ０へのチャンバ圧の漸次低下が達成される。窒素含有前駆物質ステップ４０４である時間ｔ３で、窒素含有前駆物質と任意のキャリアガスがチャンバに導入され、チャンバ圧はＰ１へ急速に上昇する。窒素含有前駆物質と任意のキャリアガスの供給はチャンバ圧Ｐ１で時間ｔ４まで続く。ｔ４からｔ５まで存在するパージステップ４０５の間で、チャンバに導入される前駆ガスと任意ガスの低下を制御し、チャンバに導入されるパージガスを制御することにより、また、排出バルブの開口を制御することにより、Ｐ０へのチャンバ内の圧力が達成される。時間に対する圧力低下の勾配はパージステップ４０３と４０５の間でほぼ一定である。ステップ４０３と４０５の勾配は同じでも異なってもよく、前駆物質の選択、基板支持体の温度、又は他の設計条件に左右される。
【００１８】
[0024]処理領域に導入する際の前駆物質の最初の高濃度は基板表面上の開放部位を含む基板表面の急速な飽和を可能にする。高濃度の前駆物質があまりに長い間チャンバ内にある場合には、前駆物質成分の１を超える層が基板表面に付着する。例えば、システムからパージされた後に基板の表面に沿ってあまりに長くシリコン含有前駆物質が残る場合には、得られた膜は許容しえないほど高いシリコン濃度を有する。処理領域圧力の制御された漸次低下は、システムと窒素又はアルゴンのような追加のパージガスを同時にパージしつつ領域の外に余分な前駆物質とキャリアガスを送りつつ基板表面に沿って化学剤の分配さえも維持するように援助する。処理領域圧の制御された漸次減少もまた、圧力の急速な低下と共通である温度低下を防止する。
【００１９】
[0025]前駆物質ステップ４０２と４０４にはチャンバへの前駆物質の導入が含まれる。前駆物質ステップは、また、窒素又はアルゴンのようなキャリアガスの導入が含まれてもよい。更に、一定量の前駆物質が予熱範囲で加熱されてもよく、基板の表面に沿って前駆物質ガスの一様に分配された飽和層を得るために均一に処理領域へ導入される。
【００２０】
[0026]前駆物質ガスを導入する時間とガスをパージする時間は種々の要因に基づいて選ばれてもよい。基板支持体はチャンバ表面に沿って化学堆積を防止するように調整された前駆物質暴露時間を必要とする温度に加熱することができる。ガス導入時とパージの終わりの処理領域圧は時間選択に影響してもよい。前駆物質は基板表面に十分に化学吸着するが得られた膜の化学組成を歪めることができる過剰量の化学剤で表面を過度に被覆しない種々の時間量を必要とする。前駆物質の化学的性質、例えば、化学物質、生成熱、又は他の特性は、どれだけの時間がシステムを通して化学剤を移動させるのに必要か又はどれだけ基板の表面に沿って化学的反応が必要かに影響してもよい。チャンバの表面に沿った堆積物の化学的性質はシステムをパージするのに追加の時間を必要としてもよい。示された実施形態においては、前駆物質と任意のキャリアガスの導入の時間は１〜５秒の範囲にあり、パージステップの時間は２〜１０秒の範囲にある。
【００２１】
[0027]ＨＣＤＳ又はＤＣＳは好ましいシリコン含有前駆物質である。分圧ＨＣＤＳは副生成物の形成と前駆物質のコストによって制限される。前駆物質の好ましいモル分率は０.０５〜０.３である。アンモニアは好ましい窒素含有前駆物質であり、好ましい注入ガスモル分率は０.０５〜０.３である。
【００２２】
[0028]処理領域の圧力はソフトウェアの制御下で注入バルブと排出バルブのようなプロセスハードウェアを操作することによって制御することができる。図３によって示されるシステムの圧力はこのプロセスの場合、０.１トール〜３０トールの範囲にあってもよい。堆積プロセスにおいて最低点でのチャンバの処理領域のパージ圧は約０.２トール〜２トールであり、前駆ガスとキャリアガスは約２トール〜約１０トールで堆積チャンバに導入することができる。基板支持体の温度は約４００℃〜６５０℃に調節することができる。
【００２３】
[0029]チャンバにガスを導入することは、特に室温でガスになりそうもない前駆物質がプロセスに選ばれる場合には、前駆物質及び/又はキャリアガスを予熱することを含むことができる。ガスは、処理領域への分配に十分な蒸気圧と蒸発速度を得る約１００℃〜２５０℃に予熱することができる。約１８０℃を超えてＳｉＩ４を加熱することが必要とされてもよい。前駆物質分配システムを予熱することは、分配ライン、処理領域、チャンバ排出アセンブリにおいて前駆物質の凝縮を避けることを援助する。
【００２４】
アンモニウム塩形成の減少方法
[0030]処理領域のアンモニウム塩の形成と汚染を減少させるために５つのメカニズムを使うことができる。一般的には、処理領域から水素ハロゲン化合物を除去するか又は塩と気体のアルケン又はアルキン化学種とを接触させることによって形成後の塩を除去することによりアンモニウム塩の形成を最少にするものである。
【００２５】
[0031]第１に、アセチレン又はエチレンのようなＨＹアクセプタを添加剤として使うことができる。堆積前駆物質混合物にＨＹアクセプタを含むことにより、塩がリアクタから効率良く除去されることを可能にし、シリコン又は窒素含有前駆物質から解離されたハロゲン原子の除去を促進させることができる。他のＨＹアクセプタ添加剤としてはハロゲン化されることができる又はハロゲン化されることができないアルケン、歪んだ環系、例えば、ノルボレンやメチレンシクロペンテン、シリルヒドリド、例えば、ＳｉＨ４が挙げられる。添加剤が膜への炭素付加を調整するように選ぶことができることから、有機添加剤を用いることは堆積プロセスに有益なものである。調整された炭素含量がウェットエッチング速度を低下させ、ＳｉＯ２に対するドライエッチング選択性を改善し、誘電率と屈折率を低下させ、絶縁特性を改善させ、漏電を減少させることから、膜への炭素添加を制御することが望ましい。高コーナーエッチング選択性もまた、炭素付加の調整により得ることができる。
【００２６】
[0032]第２に、シランのようなシリルヒドリド添加剤はＨＩアクセプタとして使うことができる。ＨＩアクセプタを含むことにより、形成するＮＨ４Ｉを捕捉することにより処理領域におけるアンモニウム塩の負の作用が減少する。
【００２７】
[0033]第３に、シリコン含有前駆物質としてもＨＩアクセプタとしても作用する化合物は、シリコンをプロセスに供給すると共にチャンバから塩を効果的に除去するために使うことができる。許容しうるシリコン含有前駆物質としては式ＳｉＸｎＹ４-ｎ又はＳｉ２ＸｎＹ６-ｎを有するものが含まれる。
【００２８】
[0034]第４に、窒素含有前駆物質としてアンモニア以外の他の窒素源を使うことができるので、アンモニウム塩の形成の原料が排除される。例えば、アルキルアミンが窒素源として使われる場合には、アンモニアが使われる場合より少ないＨＹが生成される。アルキルアミンは熱力学的により望ましく、窒素含有前駆物質として用いられる場合にＨＹを生成しない。
【００２９】
[0035]最後に、シクロプロピル基又はアリル基のようなＨＹ受容部分を、シクロプロピルアミン又はアリルアミンのような得られた二官能性化合物を作るためにアミンのような窒素源に組込むことができる。この方法は前駆物質ガス注入口に第３成分を添加する必要を減少させる。ＨＩアクセプタがＨＹアクセプタと結合する可能性も増加する。この方法は、５００℃未満の温度で特に望ましい。
【００３０】
[0036]これらの５つの方法は個々に用いられてもよく、アンモニウム塩形成の減少を援助するあらゆる方法で組合せてもよい。
【００３１】
実験結果
[0037]図３と図４に記載されるように処理領域圧力における漸次で均一な低下を有する従来のパージシステムを変更することにより、前駆物質を部分的に分解せずに高レベルの前駆物質表面飽和が得られる。図５は、ウエハ間の不均一性（パーセントで）と堆積速度（オングストローム/サイクル）が前駆物質としてＨＣＤＳとアンモニアを用いて４５０〜５５０℃の堆積温度にどのように関係するかを示す図である。図６は、前駆物質ガスの導入の間０.２〜７トールの圧力がどのようにウエハ間の不均一性に作用するかを示す図である。膜は５５０℃でＨＣＤＳとアンモニアを用いて堆積させた。フーリエ変換赤外分光分析は、膜がＳｉ３Ｎ４であることを示した。膜のステップカバレッジは９５パーセントを超えた。プロセスにより、１パーセント未満の塩素化合物が生成された。堆積速度は５９０℃で２オングストローム/サイクルに増大し、４７０℃で０.８オングストローム/サイクルに減少した。得られた膜によるボロン拡散は、より低い温度で減少する。以下の表１は、５５０℃における追加の実験結果をまとめたものである。
【００３２】
【表１】
2008517479.tif 000003
【００３３】
[0038]キャリアガス又は添加剤、例えば、水素又はジシランを導入することにより、得られた膜特性も変わる。表２は、種々の分割手法を用いることにより生成された膜において見られる実測された堆積速度、屈折率、シリコンと窒素との比率、水素パーセントを示す図である。窒素を含まず添加剤を含むキャリアガスを用いることにより、膜の水素含量とキャリアガスとシリコンと窒素との比率を改善することができる。
【００３４】
【表２】
2008517479.tif 000004
【００３５】
[0039]炭素の添加を制御する種々の方法がある。表３において、Ａはシリコン前駆物質（ＨＣＤＳ）であり、Ｂは窒素前駆物質（アンモニア）であり、Ｃは添加剤（ｔ-ブチルアミン）である。
【００３６】
【表３】
2008517479.tif 000005
【００３７】
[0040]Ａ→Ｃ→Ａ→Ｃの順序で堆積させた膜は２０パーセントまでの炭素を含み、Ａ→Ｂ→Ａ→Ｂの順序の膜は炭素を含まない。他の手法により、膜内の炭素の中間値が導かれる。Ａ→５０％Ｂ＋５０％Ｃの順序でｔ-ブチルアミンをＣ２Ｈ４に置き換える場合には、膜のウェットエッチング速度はかなり減少し、堆積速度と屈折率はほとんど影響されない。更に、炭素含量は検出限界である（１原子％未満）。
【００３８】
[0041]制御された量で炭素を導入することにより、１００：１ＨＦにおいて１.５〜１０の倍率だけウェットエッチング速度が改善される。炭素を添加したドライエッチング速度の低下は１.２５〜１.５の倍率だけ改善される。このウェットエッチング速度の改善は、Ｓｉ２Ｃｌ８と共にＨＹアクセプタとしてエチレン、ｔ-ブチルアミン、ジアリルアミンを用いることにより見られた。
【００３９】
[0042]ＨＣＤＳとＳｉＣｌ４とを導入することにより、ＨＣＤＳの分解の可能性を減少させてＳｉＣｌ２を形成することがわかった。
【００４０】
[0043]本明細書に記載される前駆物質は、また、酸化シリコンの低温堆積に使うこともできる。プロセスは、酸化剤としてリモートプラズマとＯ２、Ｏ３、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２、Ｎ２Ｏ、又はＡｒとＯ２を使うことができる。前駆物質は、また、酸窒化物の低温堆積に使うことができ、ここで、Ｎ２Ｏ２は窒素源としても酸素源としても用いられる。
【００４１】
[0044]上記は本発明の実施形態に関するが、本発明の更に多くの実施形態がその基本的な範囲から逸脱せず構成されてもよく、その範囲は以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１は、シリコン源暴露時間の関数としての規格化堆積速度の図表（従来の技術）である。
【図２】図２は、２つの温度について圧力の関数としての堆積速度の図表（従来の技術）である。
【図３】図３は、時間の関数としての圧力の図表である。
【図４】図４は、窒化シリコン膜を堆積させる要素の流れ図である。
【図５】図５は、温度の関数としての堆積速度とＷｉＷ不均一性の図である。
【図６】図６は、圧力の関数としてのウエハ不均一性の図である。
【符号の説明】
【００４３】
４０１〜４０５…ステップ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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