(57)【要約】  シリコン含有膜を形成する方法であって、基板を反応チャンバーに供給すること、前記反応チャンバー中に少なくとも1つのシリコン含有化合物を注入すること、前記反応チャンバー中に少なくとも1つのガス状共反応物質を注入すること、および前記基板、シリコン含有化合物、およびガス状共反応物質を550℃以下の温度で反応させ、前記基板上に蒸着されたシリコン含有膜を得ることを含む方法。窒化シリコン膜を調製する方法であって、シリコンウェーハを反応チャンバーに導入すること、シリコン含有化合物を前記反応チャンバー中に導入すること、前記反応チャンバーをイナートガスでパージすること、および窒素を含有するガス状共反応物質を、前記シリコンウェーハ上に窒化シリコンの単分子層を形成するために適切な条件下で、前記反応チャンバーに導入することを含む方法。
2010539730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン含有膜を形成する方法であって、
a) 反応チャンバーに基板を供給すること、
b) 前記反応チャンバー中に少なくとも1つのシリコン含有化合物を注入すること、
c) 前記反応チャンバー中に、少なくとも1つのガス状共反応物質を注入すること、
d) 前記基板、シリコン含有化合物、およびガス状共反応物質を550℃以下の温度で反応させ、前記基板上に蒸着されたシリコン含有膜を得ること
を含む方法。
【請求項２】
前記シリコン含有化合物は、アミノシラン、ジシリルアミン、シラン、またはその組合せを含む請求項１の方法。
【請求項３】
前記アミノシランは、式(R1 R2 N)x SiH4-xを持つ化合物を含み、ここでR1およびR2は独立にH、C1-C6の直鎖、分岐鎖もしくは環状炭素鎖であるか、またはトリメチルシリルのようなシリル基であり、xは1または2のいずれかである請求項２の方法。
【請求項４】
前記アミノシランは、式SiH4-xを持つ化合物を含み、ここでLはC3-C12の環状アミノ配位子であり、xは1または2のいずれかである請求項２の方法。
【請求項５】
前記ジシリルアミンは、式(SiH3)2NRを持つジシリルアミン化合物を含み、ここでRは独立にH、C C1-C6の直鎖、分岐鎖または環状炭素鎖である請求項２の方法。
【請求項６】
前記シランは、式(SiH3)nRを持つ化合物を含み、ここでnは1〜4に含まれ、RはH、N、NH、O、SO3CF3、CH2、C2H4、SiH2、SiHおよびSiからなる群より選択される請求項２の方法。
【請求項７】
前記共反応物質が、酸素含有ガス、窒素含有ガス、酸素と窒素の両方を含むガス、または酸素と窒素の両方を含むガスの混合物を含む請求項１の方法。
【請求項８】
前記酸素含有ガスが、オゾン、酸素、水蒸気、過酸化水素、またはその組合せを含む請求項７の方法。
【請求項９】
前記窒素含有ガスが、アンモニア、窒素、ヒドラジンまたはその組合せを含む請求項７の方法。
【請求項１０】
前記ガスの混合物が、アンモニアおよび酸素を含む請求項７の方法。
【請求項１１】
前記共反応物質が一酸化窒素を含む請求項１の方法。
【請求項１２】
酸素ラジカルまたは窒素ラジカルを含む共反応物質を発生させることをさらに含む請求項１の方法。
【請求項１３】
前記共反応物質の発生が、酸素ラジカルまたは窒素ラジカルの発生に適切な条件下で、酸素含有化合物または窒素含有化合物をプラズマに暴露することを含む請求項１２の方法。
【請求項１４】
工程a、b、c、dまたはその組合せの後に、イナートガスで前記反応チャンバーをパージすることをさらに含む請求項１の方法。
【請求項１５】
前記イナートガスが、窒素、アルゴン、ヘリウム、またはその組合せを含む請求項１４の方法。
【請求項１６】
所望のシリコン含有膜の厚さが得られるまで工程b)〜d)を繰り返すことをさらに含む請求項１の方法。
【請求項１７】
工程b)、c)、および/またはd)の実行に先立って、前記反応チャンバー中に導入した後に前記基板を加熱することをさらに含む請求項１の方法。
【請求項１８】
前記基板が、前記反応チャンバーの温度以下の温度まで加熱される請求項１７の方法。
【請求項１９】
前記基板が、半導体デバイスの製造のために使用されるシリコンウェーハ(またはSOI)、その上に堆積される層、液晶ディスプレイデバイスの製造に使用されるガラス基板、またはその上に堆積される層を含む請求項１の方法。
【請求項２０】
工程b)、c)または両方が、前記少なくとも1つの化合物および/またはガスの不連続的な注入によって実行される請求項１の方法。
【請求項２１】
パルス化学気相蒸着または原子層蒸着が前記反応チャンバー中で実行される請求項１の方法。
【請求項２２】
前記シリコン含有化合物および前記ガス状共反応物質の同時の注入が前記反応チャンバー中で実行される請求項１の方法。
【請求項２３】
前記シリコン含有化合物および前記ガス状共反応物質の交互の注入が前記反応チャンバー中で実行される請求項１の方法。
【請求項２４】
前記シリコン含有化合物または前記ガス状共反応物質が、他の化合物および/または少なくとも1つのガス状共反応物質の注入に先立って前記基板の表面上に吸着される請求項１の方法。
【請求項２５】
前記シリコン含有膜が、1 Å/サイクル以上の蒸着速度で形成される請求項１の方法。
【請求項２６】
前記反応チャンバーの圧力が0.1〜1000 torr (13〜1330 kPa)である請求項１の方法。
【請求項２７】
前記ガス状共反応物質が、酸素に対するオゾンの比率が20体積%未満である酸素およびオゾンを含むガス混合物である請求項１の方法。
【請求項２８】
前記ガス状共反応物質が、アンモニアに対するヒドラジンの比率が15体積%未満であるアンモニアおよびヒドラジンを含むガス混合物である請求項１の方法。
【請求項２９】
前記シリコン含有化合物が、トリシリルアミン(TSA) (SiH3)3N、ジシロキサン(DSO) (SiH3)2、ジシリルメチルアミン(DSMA) (SiH3)2NMe、ジシリルエチルアミン(DSEA) (SiH3)2NEt、ジシリルイソプロピルアミン(DSIPA) (SiH3)2N(iPr)、ジシリル第三ブチルアミン(DSTBA) (SiH3)2N(tBu)、ジエチルアミノシランSiH3NEt2、ジイソプロピルアミノシランSiH3N(iPr)2、ジ-第三ブチルアミノシランSiH3N(tBu)2、シリルピペリジンまたはピペリジノシランSiH3(pip)、シリルピロリジンまたはピロリジノシランSiH3(pyr)、ビス(ジエチルアミノ)シラン(BDEAS) SiH2(NEt2)2、ビス(ジメチルアミノ)シラン(BDMAS) SiH2(NMe2)2、ビス(tert-ブチルアミノ)シラン(BTBAS) SiH2(NHtBu)2、ビス(トリメチルシリルアミノ)シラン(BITS) SiH2(NHSiMe3)2、ビスピペリジノシランSiH2(pip)2、ビスピロリジノシランSiH2(pyr)2、シリルトリフラートSiH3(OTf)、ジトリフラートシランSiH2(OTf)2、またはその組合せからなる群より選択される化合物を含む請求項１の方法。
【請求項３０】
前記反応チャンバー中でプラズマを発生させることをさらに含む請求項１の方法。
【請求項３１】
前記反応チャンバーにラジカルを供給すること、前記反応チャンバー中でラジカルを発生させること、またはその両方をさらに含む請求項１の方法。
【請求項３２】
窒化シリコン膜を調製する方法であって、
シリコンウェーハを反応チャンバーに導入すること、
シリコン含有化合物を前記反応チャンバーに導入すること、
前記反応チャンバーをイナートガスでパージすること、および
窒素を含有するガス状共反応物質を、前記シリコンウェーハ上に窒化シリコン膜の単分子層を形成するために適切な条件下で前記反応チャンバーに導入すること
を含む方法。
【請求項３３】
酸化シリコン膜を調製する方法であって、
シリコンウェーハを反応チャンバーに導入すること、
シリコン含有化合物を前記反応チャンバーに導入すること、
前記反応チャンバーをイナートガスでパージすること、および
酸素を含有するガス状共反応物質を、前記シリコンウェーハ上に酸化シリコン膜の単分子層を形成するために適切な条件下で、前記反応チャンバーに導入すること
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の概要】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、2007年9月18日に出願された米国仮特許出願第60/973,210号の利益を主張し、その開示は参照によってここに組入れられる。
【０００２】
発明の分野
本発明は、一般に半導体製造の分野、より具体的にはシリコン含有膜を形成する方法に関する。とりわけ、本発明はシリコン前駆体およびガス状共反応物質を用いてシリコン含有膜を形成する方法に関する。
【０００３】
発明の背景
相補的金属酸化物半導体(CMOS)デバイスの製造の初期段階において、窒化シリコン(SiN)のような保護膜が各金属酸化物半導体(MOS)トランジスタのゲート電極上に形成される。このSiN膜は、各トランジスタの絶縁破壊電圧を増大させるために、(多結晶シリコンまたは金属層のような)ゲート電極の上面および側面上に蒸着される。このようなSiN膜の蒸着温度を400℃を超えない温度に至るまで下げるための試みがなされている。しかしながら、400℃未満の温度で蒸着されたSiN膜は、通常、粗悪な膜品質を呈する。この問題を解決するために、二酸化ケイ素(SiO2)膜を使用してSiN膜の特性を強化し(すなわち、「デュアルスペーサー」)、それによりデバイス性能を著しく向上させ得る有用な電気バリア層を作ることができた。
【０００４】
SiO2膜は、シャロートレンチ絶縁(STI)層、層間誘電(ILD)層、保護層および腐食停止層のような種々の機能に用いられる。したがって、これらのSiO2層の低温での、例えば400℃未満での蒸着のための改良されたプロセスを開発することが望ましいであろう。デュアルスペーサー用途の場合、低い蒸着温度(例えば300℃)で実施される超薄膜(例えば20〜50オングストローム(Å)厚)の蒸着は、金属電極の酸化を生じさせず、かつ全てのゲートに沿って均一になり得る。したがって、原子層蒸着プロセスは、典型的にこのような要求に適合する。STI用途に関する限り、共形の膜が高い蒸着速度(毎分数百Å)、500℃未満で蒸着され得る。
【０００５】
高い蒸着速度を達成するために、所望の蒸着条件下での反応性、すなわち、化学気相蒸着(CVD)および/または原子層蒸着(ALD)プロセスにおいて、シリコン源、共反応物質および基板の間の反応性を向上させるために、新規な分子が検討され得る。ALDについて、検討される1つのパラメータは、分子が反応し得るサイトの数を最少化するための、最小の立体障害である。
【０００６】
本発明の好ましい態様の詳細な記述のために、ここで添付図について参照がなされる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、イナートガスパージ工程の初期の、膜形成方法において使用される膜形成装置の模式図である。
【図２】図２は、シリコン含有化合物ガスのパルス工程の初期の、図１の膜形成装置の模式図である。
【図３】図３は、共反応物質を混合ガスのパルスの初期の、図１の膜形成装置の模式図である。
【図４】図４は、シリコン含有膜を含む金属酸化物トランジスタ(MOS)の側面図である。
【０００８】
概要
ここで開示されるものは、シリコン含有膜を形成する方法であって、
a)  反応チャンバーに基板を供給すること、
b)  前記反応チャンバー中に少なくとも1つのシリコン含有化合物を注入すること、
c)  前記反応チャンバー中に少なくとも1つのガス状共反応物質を注入すること、および
d)  前記基板、シリコン含有化合物、およびガス状共反応物質を550℃以下の温度で反応させ、前記基板上に蒸着されたシリコン含有膜を得ること
を含む方法である。
【０００９】
いくつかの態様において、本方法はシリコン含有化合物をさら含み、前記シリコン含有化合物は、アミノシラン、ジシリルアミン、シラン、またはその組合せを含む。前記アミノシランは式(R1 R2 N)x SiH4-xを持つ化合物を含み得、ここで、R1およびR2は独立にH、C1-C6の直鎖、分岐鎖もしくは環状炭素鎖、またはトリメチルシリルのようなシリル基であり、xは1または2のいずれかである。あるいは、前記アミノシランは式Lx SiH4-xを持つ化合物を含み、ここでLはC3-C12の環状アミノ配位子であり、xは1または2のいずれかである。前記ジシリルアミンは、式(SiH3)2NRを持つジシリルアミン化合物を含み得、ここでRは独立にH、C1-C6の直鎖、分岐鎖もしくは環状炭素鎖である。前記シランは、式(SiH3)nRを持つ化合物を含み得、ここで、nは1〜4に含まれ、RはH、N、NH、O、SO3CF3、CH2、C2H4、SiH2、SiHおよびSiからなる群より選択される。前記共反応物質は、酸素含有ガス、窒素含有ガス、酸素と窒素の両方を含むガス、または酸素と窒素の両方を含むガスの混合物を含み得る。前記酸素含有ガスは、オゾン、酸素、水蒸気、過酸化水素、またはその組合せを含み得る。前記窒素含有ガスは、アンモニア、窒素、ヒドラジン、またはその組合せを含み得る。前記ガスの混合物はアンモニアおよび酸素を含み得る。前記共反応物質は一酸化窒素を含み得る。
【００１０】
本方法は、酸素ラジカルまたは窒素ラジカルを含む共反応物質を発生させることをさらに含み得、ここで前記共反応物質の発生は、酸素含有化合物または窒素含有化合物を、酸素ラジカルまたは窒素ラジカルの発生に適切な条件下でプラズマに暴露することを含む。一つの態様において、プラズマは反応チャンバー中で発生される。代替の態様において、ラジカルが反応チャンバーに供給されるか、反応チャンバー中で発生されるか、またはその両方である。
【００１１】
本方法は、工程a、b、c、d、またはその組合せの後に、イナートガスで反応チャンバーをパージすることをさらに含み得、ここで前記イナートガスは窒素、アルゴン、ヘリウム、またはその組合せを含む。
【００１２】
本方法は、所望のシリコン含有膜の厚さが得られるまで、工程b)〜d)を繰り返すことをさらに含み得る。本方法は、工程b)、c)、および/またはd)の実行に先立っての反応チャンバーへの導入の後に基板を反応チャンバー中で加熱することをさらに含み得、ここで前記基板は前記反応チャンバーの温度以下の温度まで加熱される。
【００１３】
基板は、半導体デバイスの製造に使用されるシリコンウェーハ(またはSOI)、その上に堆積される層、液晶ディスプレイデバイスの製造に使用されるガラス基板、またはその上に堆積される層を含み得る。
【００１４】
本方法は、前記少なくとも1つの化合物および/またはガスの非連続的な注入によって、工程b)、c)または両方を実行することをさらに含み得る。前記パルス化学気相蒸着または原子層蒸着は、前記反応チャンバー中で実行され得る。
【００１５】
一つの態様において、前記シリコン含有化合物と前記ガス状共反応物質の同時の注入が、前記反応チャンバー中で実行され得る。他の態様において、前記シリコン含有化合物と前記ガス状共反応物質の交互の注入が、前記反応チャンバー中で実行され得る。さらに他の態様において、前記シリコン含有化合物または前記ガス状共反応物質は、他の化合物および/または少なくとも1つのガス状共反応物質の注入に先立って、前記基板の表面上に吸着される。
【００１６】
前記シリコン含有膜は、1 Å/サイクル以上の蒸着速度で実行され得、反応チャンバーの圧力は0.1〜1000 torr (13〜1330 kPa)にあり得る。
【００１７】
一つの態様において、前記ガス状共反応物質は、酸素に対するオゾンの比率が20体積%未満である酸素とオゾンを含むガス混合物である。代替の態様において、前記ガス状共反応物質は、アンモニアに対するヒドラジンの比率が15体積%未満であるアンモニアおよびヒドラジンを含むガス混合物である。
【００１８】
一つの態様において、前記シリコン含有化合物は、トリシリルアミン(TSA) (SiH3)3N、ジシロキサン(DSO) (SiH3)2、ジシリルメチルアミン(DSMA) (SiH3)2NMe、ジシリルエチルアミン(DSEA) (SiH3)2NEt、ジシリルイソプロピルアミン(DSIPA) (SiH3)2N(iPr)、ジシリル第三ブチルアミン(DSTBA) (SiH3)2N(tBu)、ジエチルアミノシランSiH3NEt2、ジイソプロピルアミノシランSiH3N(iPr)2、ジ-第三ブチルアミノシランSiH3N(tBu)2、シリルピペリジンまたはピペリジノシランSiH3(pip)、シリルピロリジンまたはピロリジノシランSiH3(pyr)、ビス(ジエチルアミノ)シラン (BDEAS) SiH2(NEt2)2、ビス(ジメチルアミノ)シラン (BDMAS) SiH2(NMe2)2、ビス(tert-ブチルアミノ)シラン (BTBAS) SiH2(NHtBu)2、ビス(トリメチルシリルアミノ)シラン (BITS) SiH2(NHSiMe3)2、ビスピペリジノシランSiH2(pip)2、ビスピロリジノシランSiH2(pyr)2、シリルトリフラートSiH3(OTf)、ジトリフラートシランSiH2(OTf)2、およびその組合せからなる群より選択される。
【００１９】
また、ここで開示されるものは、窒化シリコン膜を調製する方法であって、
シリコンウェーハを反応チャンバーに導入すること、
シリコン含有化合物を前記反応チャンバー中に導入すること、
前記反応チャンバーをイナートガスでパージすること、および
窒素を含有するガス状共反応物質を、前記シリコンウェーハ上に窒化シリコンの単分子層を形成するために適切な条件下で、前記反応チャンバーに導入すること
を含む方法である。
【００２０】
また、ここで開示されるものは、酸化シリコン膜を調製するための方法であって、
シリコンウェーハを反応チャンバーに導入すること、
シリコン含有化合物を前記反応チャンバーに導入すること、
前記反応チャンバーをイナートガスでパージすること、および
酸素を含有するガス状共反応物質を、前記シリコンウェーハ上に酸化シリコンの単分子層を形成するために適切な条件下で、前記反応チャンバーに導入すること
を含む方法である。
【００２１】
好ましい態様の詳細な記述
特定のシステムの要素に言及するために、いくつかの用語が以下の明細書および請求項を通して使用される。この文書は、名称は異なるが機能は異ならない要素の間の区別を意図していない。
【００２２】
以下の議論および請求項において、「含有する」および「含む」という用語は、非制限的は方法で使用され、したがって、「含むが、それに限定されない」という意味に解釈されるべきである。
【００２３】
ここで使用されるように、省略形「Me」はメチル基を指し、省略形「Et」はエチル基を指し、省略形「Pr」はプロピル基を指し、省略形「iPr」はイソプロピル基を指す。
【００２４】
ここで開示されるものは、基板上にシリコン含有膜を形成するための方法である。一つの態様において、本方法は基板を反応チャンバーに供給すること、前記反応チャンバー中に少なくとも1つのシリコン含有化合物を注入すること、前記反応チャンバー中に少なくとも1つのガス状共反応物質を注入すること、および550℃未満の温度で、前記シリコン含有化合物と前記ガス状共反応物質を反応させ、前記基板上に蒸着されたシリコン含有膜を得ることを含む。一つの態様において、前記シリコン含有膜は、酸化シリコン、あるいは窒化シリコン、あるいは酸化シリコンおよび窒化シリコンの両方を含む。ここで開示される方法は、前記シリコン含有化合物、前記共反応物および基板の反応性を最大化するために、550℃以下の温度で実行され得る。
【００２５】
前記シリコン含有化合物は、アミノシラン、ジシリルアミン、シラン、またはその組合せを含み得る。
【００２６】
一つの態様において、前記シリコン含有化合物は式(R1 R2 N)xSiH4-xを持つアミノシランを含み、ここでR1およびR2は独立に水素、C1-C6の直鎖、分岐鎖もしくは環状炭素鎖、またはトリメチルシリルのようなシリル基であり、xは1または2のいずれかである。あるいは、前記シリコン含有化合物は、式LxSiH4-xを持つアミノシランを含み、ここでLはC3-C12の環状アミノ配位子であり、xは1または2のいずれかである。あるいは、前記シリコン含有化合物は、式(SiH3)2NRを持つジシリルアミンを含み、ここでRは独立にH、C1-C6の直鎖、分岐鎖もしくは環状炭素鎖である。あるいは、前記シリコン含有化合物は式(SiH3)nRを持つシランを含み、ここでnは1〜4に含まれ、RはH、N、NH、O、SO3CF3、CH2、C2H4、SiH2、SiHおよびSiからなる群より選択される。この開示における使用のために適切なシリコン含有化合物の例は、限定されないが、トリシリルアミン(TSA) (SiH3)3N、ジシロキサン(DSO) (SiH3)2、ジシリルメチルアミン(DSMA) (SiH3)2NMe、ジシリルエチルアミン(DSEA) (SiH3)2NEt、ジシリルイソプロピルアミン(DSIPA) (SiH3)2N(iPr)、ジシリル第三ブチルアミン(DSTBA) (SiH3)2N(tBu)、ジエチルアミノシランSiH3NEt2、ジイソプロピルアミノシランSiH3N(iPr)2、ジ-第三ブチルアミノシランSiH3N(tBu)2、シリルピペリジンまたはピペリジノシランSiH3(pip)、シリルピロリジンまたはピロリジノシランSiH3(pyr)、ビス(ジエチルアミノ)シラン(BDEAS) SiH2(NEt2)2、ビス(ジメチルアミノ)シラン(BDMAS) SiH2(NMe2)2、ビス(tert-ブチルアミノ)シラン(BTBAS) SiH2(NHtBu)2、ビス(トリメチルシリルアミノ)シラン(BITS) SiH2(NHSiMe3)2、ビスピペリジノシランSiH2(pip)2、ビスピロリジノシランSiH2(pyr)2、シリルトリフラートSiH3(OTf)、ジトリフラートシランSiH2(OTf)2、またはその組合せを含む。
【００２７】
前記共反応物は、酸素含有ガス、窒素含有ガス、酸素と窒素の両方を含有するガス、または酸素含有化合物および窒素含有化合物の両方を有するガスの混合物のようなガス状の材料を含み得る。
【００２８】
一つの態様において、前記共反応物質は酸素含有ガスを含み得る。この開示における使用に適切な酸素含有ガスは、限定されないが、オゾン、分子状酸素、水蒸気、過酸化水素、またはその組合せを含む。一つの態様において、前記共反応物質は窒素含有ガスを含む。この開示における使用に適切な窒素含有ガスは、限定されないが、アンモニア、窒素、ヒドラジン、またはその組合せを含む。一つの態様において、前記共反応物質はガスまたはガスの混合物を含み、ここで前記ガスおよび/またはガスの混合物は窒素と酸素の両方を含む。この開示における使用に適切なこのような化合物の例は、限定されないが、一酸化窒素、およびアンモニアと酸素の混合物を含む。
【００２９】
一つの態様において、前記共反応物質はオゾンと酸素の混合物を含む。このような態様において、酸素に対するオゾンの比率は30体積(vol.)%未満、あるいは5〜20体積%である。いくつかの態様において、前記共反物質は、例えば窒素のようなイナートガス中で希釈されたオゾンと酸素の混合物を含む。一つの態様において、前記ガス状共反応物質は、アンモニアに対するヒドラジンの比率が15体積%未満、あるいは2〜15体積%にあるアンモニアとヒドラジンのガス混合物である。
【００３０】
いくつかの態様において、前記共反応物質は、イオン化ガス(すなわち、プラズマ)に暴露されたときに反応してラジカルを生成する、ガス状の酸素含有化合物および/または窒素含有化合物を含む。
【００３１】
前記ガス状共反応物質は前記シリコン含有化合物と反応して前記基板上に蒸着する材料を生成し得、このようにしてシリコン含有膜を形成する。例えば、前記共反応物質はオゾンと酸素の混合物、プラズマ中での酸素の励起から生じた酸素ラジカルを含むガス、オゾン、酸素、および窒素、アルゴンもしくはヘリウムのようなイナートガスの混合物、またはその組合せを含み得る。このガス混合物中のオゾン濃度は0.1〜20体積%であり得る。前記反応チャンバーの条件下で、前記酸素含有ガスは、前記シリコン含有化合物を酸化させ、それを前記基板上に膜として堆積する酸化シリコンに変換する。
【００３２】
あるいは、前記共反応物質は窒素含有ガスを含み、前記窒素含有ガスは前記シリコン含有化合物を窒素化し、それを窒化シリコンに変換する。この窒素含有ガスはアンモニア、アンモニアの励起から生成した窒素含有ラジカル、ガス状アンモニアと、窒素、アルゴン、またはヘリウムのようなイナートガスとの混合物、またはその組合せであり得る。
【００３３】
一つの態様において、シリコン含有膜を形成する方法は、反応チャンバーに基板を供給することを含む。反応チャンバーは、限定されないが、低温壁型反応器、高温壁型反応器、単葉ウェーハ反応器、多葉ウェーハ反応器、または、材料を反応させて膜を形成させるために適切な条件下での、他のタイプの蒸着システムのような、蒸着が実行されるデバイス内の任意の容器またはチャンバーであり得る。当業者に既知の任意の適切な基板が利用され得る。例えば、基板は半導体デバイスの製造に使用されるシリコンウェーハ(またはシリコン-オン-インシュレータ(SOI)ウェーハ)、またはその上に堆積される層、または液晶ディスプレイデバイスの製造に使用されるガラス基板、またはその上に堆積される層であり得る。一つの態様において、ゲート電極がその上に形成されている半導体基板は、特に酸化シリコン膜がゲート絶縁破壊電圧を向上させる目的で使用される場合の基板として使用される。一つの態様において、基板は、任意の追加材料の導入に先立って、反応チャンバー中で加熱され得る。基板は、反応チャンバーの温度以下まで加熱され得る。例えば、基板は最低で50℃、最高で550℃、あるいは200〜400℃、あるいは250〜350℃の温度まで加熱され得る。
【００３４】
本方法は、少なくとも1つのシリコン含有化合物を反応チャンバーに導入することをさらに含む。シリコン含有化合物は任意の適切な技術(例えば、注入)によって反応チャンバーに導入され得、かつ、ここで先述したタイプのものであり得る。
【００３５】
一つの態様において、本方法は、反応チャンバーへの、少なくとも1つの共反応物質の導入を含み、ここで前記共反応物質はガス状であり得、かつ、ここで先述したタイプのものであり得る。共反応物質は、例えば注入のような任意の適切な手順を利用して反応チャンバーに導入され得る。シリコン含有化合物および/またはガス状共反応物質は、反応器にパルスで導入され得る。シリコン含有化合物は、例えば、シリコン化合物が室温でガス状である場合に、シリンダから反応チャンバーにパルス導入され得る。シリコン含有化合物がSiH2(NEt2)2の場合のように室温で液体であるとき、シリコン含有化合物はバブラー法を用いて反応チャンバーにパルス導入され得る。特に、シリコン含有化合物の溶液は容器内に置かれ、必要ならば加熱され、容器内に置かれたイナートガスバブラーチューブを用いてイナートガス(例えば窒素、アルゴン、ヘリウム)を通してバブリングすることによって、イナートガス中に取り込まれ、チャンバー中に導入される。液体マスフローコントローラおよび気化器の組合せも使用され得る。ガス状シリコン含有化合物のパルスが、例えば、毎分1.0〜100標準立方センチメートル(sccm)の流量で0.1〜10秒間、反応チャンバー中に供給され得る。酸素含有ガスのパルスが、例えば、毎分10〜1000 sccmの流量で0.1〜10秒間、反応チャンバー中に供給され得る。
【００３６】
基板、シリコン含有化合物および共反応物質が、その後、反応チャンバー中で反応し得、基板上に蒸着されたシリコン含有膜を形成する。一つの態様において、基板、シリコン含有化合物および共反応物質の反応は、基板上にシリコン含有膜を形成するために十分な時間で、550℃以下の温度で生じる。基板上へのシリコン含有膜の蒸着は、蒸着法に適切な条件下で実行される。適切な蒸着法は、限定されないが、通常のCVD、低圧化学気相蒸着(LPCVD)、原子層蒸着(ALD)、パルス化学気相蒸着(P-CVD)、プラズマ強化原子層蒸着(PE-ALD)、またはその組合せを含む。一つの態様において、シリコン含有化合物および/または共反応物質は、例えば非連続的な注入によって、反応チャンバーに非連続的に導入される。代替の態様において、シリコン含有化合物および共反応物質は、反応チャンバーに同時に導入される。さらに他の態様において、他のシリコン含有化合物および/または共反応物質の反応チャンバーへの導入に先立って、シリコン含有化合物および/または共反応物質が基板の表面に存在する。
【００３７】
一つの態様において、本方法は、反応チャンバー中へのシリコン含有化合物、ガス状共反応物質、または両方の導入に続くイナートガスの導入をさらに含む。イナートガスは、当業者に既知のものであり、例えば窒素、ヘリウム、アルゴン、およびその組合せを含む。イナートガスは、十分な量かつ反応チャンバーをパージするために十分な時間で反応チャンバーに導入され得る。
【００３８】
反応チャンバーの条件は、プロセスの求めに見合うこの開示の助けによって、当業者により調節され得る。一つの態様において、反応チャンバー内部の圧力は0.1〜1000 torr (13〜1330 kPa)、あるいは0.1〜10 torr (133〜1330 kPa)であり得る。あるいは、反応チャンバー内部の圧力は500 torr未満、あるいは100 torr未満、あるいは2 torr未満であり得る。
【００３９】
一つの態様において、ここで記載された方法は、基板上へのシリコン含有膜の形成をもたらす。膜の厚さは、使用者が所望する膜厚が得られるまで、基板を先述した手順に繰り返し供することによって増大され得る。一つの態様において、シリコン含有膜の蒸着速度は1 Å/サイクル以上である。
【００４０】
一つの態様において、基板上にシリコン含有膜を作る方法は、基板を反応チャンバーに導入することを含む。基板が反応チャンバーに導入された後、チャンバー内のガスは、50〜550℃の基板温度、減圧下で、反応チャンバー中にイナートガス(例えば、窒素)を供給することによって最初にパージされる。その後、同じ温度かつ減圧下で、ガス状シリコン含有化合物のパルスが反応チャンバー中に供給される間、このシリコン含有化合物の超薄膜が、吸着によって基板上に形成される。この後に、未反応シリコン含有化合物をパージするために反応チャンバー中へのイナートガスの供給が続き、その後、ガス状の1つの共反応物質のパルスが反応チャンバー中に供給される。ガス状共反応物質が反応し、酸化シリコン、窒化シリコン、またはその両方を含むシリコン含有膜を形成する。イナートガスは、その後、未反応生成物をパージするために反応チャンバー中に注入され得る。この態様において、シリコン含有膜は、この一連のイナートガスパージ、ガス状シリコン含有化合物のパルス、イナートガスパージ、および共反応物質のパルスを繰り返すことによって、所望の膜厚で基板上に形成される。
【００４１】
あるいは、基板が反応チャンバー中に導入された後に、チャンバー内のガスが、50〜550℃の基板温度、減圧下で反応チャンバー中にイナートガスを供給することによって最初にパージされる。アンモニアで構成され得る共反応物質が、その後、連続的に導入され得る。シリコン含有化合物(例えば、シラン)が順次導入され、基板の表面上に化学吸着される。過剰なシランを排除するために十分な時間でのイナートガスによる反応チャンバーのパージの後、ラジカルのような励起種の発生をもたらすプラズマが発動される。シリコン含有化合物、ガス状共反応物質、および基板は、ここで先述したタイプのシリコン含有膜を形成するために十分な時間でプラズマに接触され得る。プラズマの発動の間に生成する励起種は非常に短い寿命を持ち、結果として、プラズマの停止の後に迅速に消失するであろう。したがって、プラズマの停止の後に、イナートガスによる反応チャンバーのパージが不要となり得る。この態様において、サイクルは、ことのき、シリコン含有化合物の1つのパルス、パージガスの1つのパルス、およびプラズマが発動される1つの工程で構成される。
【００４２】
シリコン含有膜を形成するための本開示による方法は、以下で詳細に記述される。
【００４３】
一つの態様において、本方法は少なくとも1つのガス状共反応物質および一般式(R1R2N)xSiH4-xのアミノシランの使用を含み、ここでxは1または2のいずれかであり、R1およびR2は独立にHまたはC1-C6の直鎖、分岐鎖もしくは環状炭素鎖であり、かつ、ALDプロセスを通じて例えば注入によって、連続またはパルスで独立に反応器に導入される。アミノシランは、ビス(ジエチルアミノ)シラン (BDEAS)、ビス(ジメチルアミノ)シラン (BDMAS)またはビス(トリメチルシリルアミノ)シラン (BITS)のようなアルキルアミノシランであり得る。アミノシランは基板の表面上に吸着される。イナートガスを用いて反応器からアミノシランを排除するために十分な時間のパージの後、酸素/オゾンガス混合物(典型的に、酸素中のオゾンが5〜20体積%)、酸素、水蒸気および/または過酸化水素(H2O2)、アンモニアまたはその組合せからなり得るガス状共反応物質がパルスで導入される。サイクルは、このとき、アミノシランの1つのパルス、パージガスの1つのパルス、ガス状共反応物質の1つのパルスおよびパージガスの1つのパルスで構成される。サイクルは、目的の厚さを得るために必要なだけ繰り返され得る。必要なサイクルの数は、与えられた実験条件で得られるサイクルあたりの蒸着速度を考慮に入れた目的とする厚さに依存し得、この開示の利益を有する当業者によって決定され得る。この態様において、蒸着温度は0.1〜100 Torr (13〜13300 Pa)の操作圧力で室温から500℃までであり得る。非常に低い炭素および水素含有量を有する高品質膜は、0.1〜10 Torr (13〜1330 Pa)の圧力下、200〜550℃で蒸着され得る。
【００４４】
他の態様において、ガス状共反応物質(例えば、アンモニア)は連続的に導入される。アミノシラン(例えばBDEAS)が順次導入され得、基板の表面上に化学吸着される。イナートガスを用いて、反応器から過剰なアミノシランを排除するために十分なパージ時間の後、プラズマが発動され、ラジカルのような励起種を発生させる。シリコン含有膜の形成に十分な時間の後、プラズマが停止される。プラズマの発動の間に生じた励起種は非常に短い寿命を持ち、結果としてプラズマの停止の後に迅速に消失するであろう。したがって、プラズマ停止の後に、イナートガスによる反応チャンバーのパージが不要となり得る。サイクルは、このとき、アミノシランの1つのパルス、パージガスの1つのパルス、およびプラズマが発動される1つの工程で構成される。
【００４５】
1つの態様において、基板上にシリコン含有膜を形成する方法は、少なくとも1つのガス状共反応物質および式LxSiH4-xを持つ少なくとも1つのアミノシランの使用を含み、ここでLはC3-C12の環状アミノ配位子であり、xは1または2のいずれかである。ガス状共反応物質およびアミノシランは、例えばALDプロセスを通じて注入されるように連続またはパルスで独立に反応器に導入される。一つの態様において、アミノシランはピペリジノシラン SiH3(pip)、ジピロリジノシラン SiH2(pyr)2、ジピペリジノシラン SiH2(pip)2またはピロシジノシラン SiH3(pyr)である。アミノシランは基板の表面上に吸着される。その後、イナートガスを使用して反応チャンバーからアミノシランを排除するために十分な時間で、イナートガスが反応チャンバーに導入され得る。ガス状共反応物質が、その後、反応チャンバーにパルスで導入され得る。ガス状共反応物質は、酸素/オゾンガス混合物(典型的に、酸素中のオゾンが5〜20体積%)、酸素、水蒸気および/または過酸化水素(H2O2)、アンモニアまたはその組合せからなり得る。サイクルは、このとき、アミノシランの1つのパルス、パージガスの1つのパルス、ガス状共反応物質の1つのパルス、パージガスの1つのパルスで構成される。サイクルは、目的とする厚さを得るために必要なだけ繰り返され得る。サイクルの数は、与えられた実験条件で得られるサイクルあたりの蒸着速度を考慮に入れた、目的とする厚さにより決定され得、この開示の利益を有する当業者によって決定され得る。蒸着温度は、0.1〜100 Torr (13〜13300 Pa)の操作圧力で室温から500℃までの低さにあり得る。非常に低い炭素および水素含有量を有する高品質膜は、0.1〜10 Torr (13〜1330 Pa)の圧力下、200〜550℃で蒸着され得る。
【００４６】
他の態様において、アンモニアで構成され得るガス状共反応物質が連続的に導入される。アミノシラン(例えば、SiH3(pip))が順次導入され、基板の表面上に化学吸着され、その後、反応チャンバーをパージするためにイナートガスが使用され得る。イナートガスは、反応器から過剰なアミノシランを排除するために十分な時間で存在する。イナートガスによるパージの後、プラズマが発動され、このようにしてラジカルのような励起種が生じる。層を形成するために十分な時間の後、プラズマが停止される。プラズマ発動の間に生じた励起種は非常に短い寿命を持ち、結果として、プラズマの停止の後に迅速に消失するであろう。したがって、プラズマの停止の後にイナートガスによる反応チャンバーのパージは不要となり得る。サイクルは、このとき、アミノシランの1つのパルス、パージガスの1つのパルス、プラズマ発動の1つの工程で構成される。
【００４７】
一つの態様において、基板上にシリコン含有膜を形成する方法は、少なくとも1つのガス状共反応物質および式(SiH3)2NRを持つ少なくとも1つのジシリルアミンの使用を含み、ここでRは独立にH、C1-C6の直鎖、分岐鎖もしくは環状炭素鎖であり、例えばALDプロセスを通じて、連続またはパルスで独立に反応チャンバーに導入される。一つの態様において、ジシリルアミンはジシリルエチルアミン (SiH3)2NEt、ジシリルイソプロピルアミン (SiH3)2N(iPr)またはジシリル第三ブチルアミン (SiH3)2NtBuである。ジシリルアミンは、基板の表面上に吸着される。ガス状共反応物質は、このようにして反応チャンバーにパルスで導入され得る。ガス状共反応物質は、酸素/オゾンガス混合物(典型的に、酸素中のオゾンが5〜20体積%)、酸素、水蒸気および/または過酸化水素(H2O2)、アンモニアまたはその組合せからなり得る。サイクルは、このとき、ジシリルアミンの1つのパルス、パージガスの1つのパルス、ガス状共反応物質の1つのパルスおよびパージガスの1つのパルスで構成される。サイクルは、目的とする厚さを得るために必要なだけ繰り返され得る。サイクルの数は、与えられた実験条件で得られたサイクルあたりの蒸着速度を考慮に入れた目的とする厚さにより決定され得、この開示の利益を有する当業者によって決定され得る。蒸着温度は、0.1〜100 Torr (13〜13300 Pa)の操作圧力で室温から500℃までの低さにあり得る。非常に低い炭素および水素含有量を有する高品質膜は、0.1〜10 Torr (13〜1330 Pa)の圧力下、200〜550℃で蒸着され得る。
【００４８】
他の態様において、ガス状共反応物質(例えば、アンモニア)が連続的に導入される。ジシリルアミン(例えば、(SiH3)2NEt)が順次導入され、基板の表面上に化学吸着され、その後、反応チャンバーをパージするためにイナートガスが使用され得る。イナートガスは、反応器から過剰なジシリルアミンを排除するために十分な時間で存在し得る。イナートガスによるパージの後、プラズマが発動され得、このようにしてラジカルのような活性種を生成し得る。シリコン含有膜の形成のために十分な時間の後、プラズマが停止される。プラズマの発動の間に生成した励起種は非常に短い寿命を持つので、結果として、プラズマの停止の後に迅速に消失するであろう。したがって、プラズマの停止の後にイナートガスによる反応チャンバーのパージが不要となり得る。サイクルは、このとき、ジシリルアミンの1つのパルス、パージガスの1つのパルス、およびプラズマ発動の1つの工程で構成される。
【００４９】
一つの態様において、基板上にシリコン含有膜を形成する方法はALD法において触媒の使用を伴い得、ガス状で供給される少なくとも1つの共反応物質および一般式(SiH3)xRのシラン(シラン、ジシラン、トリシラン、トリシリルアミン)の使用を含み、ここでxは1〜4で変わり得、RはH、N、O、SO3CF3、CH2、CH2-CH2、SiH2、SiHおよびSiからなる群より選択され、アミノシランは基板の表面上に吸着される。ガス状共反応物質は、このようにして反応チャンバーにパルスで導入され得る。ガス状共反応物質は、酸素/オゾンガス混合物(典型的に、酸素中のオゾンが5〜20体積%)、酸素、水蒸気および/または過酸化水素(H2O2)、アンモニアまたはその組合せからなり得る。サイクルは、このとき、シランの1つのパルス、パージガスの1つのパルス、ガス状共反応物質の1つのパルスおよびパージガスの1つのパルスで構成される。サイクルは、目的とする厚さを得るために必要なだけ繰り返され得る。サイクルの数は、与えられた実験条件で得られたサイクルあたりの蒸着速度を考慮に入れた目的とする厚さにより決定され得、この開示の利益を有する当業者によって決定され得る。蒸着温度は、0.1〜100 Torr (13〜13300 Pa)の操作圧力で室温から500℃までの低さにあり得る。非常に低い炭素および水素含有量を有する高品質膜は、0.1〜10 Torr (13〜1330 Pa)の圧力下、200〜550℃で蒸着され得る。
【００５０】
他の態様において、ガス状共反応物質は連続的に反応チャンバーに導入される。シランは順次導入され、基板の表面上に化学吸着され、その後、反応チャンバーをパージするためにイナートガスが使用され得る。イナートガスは、反応器から過剰なシランを排除するために十分な時間で存在し得る。イナートガスによるパージの後、プラズマが発動され得、このようにしてラジカルのような励起種を生成する。シリコン含有膜を形成するために十分な時間の後、プラズマが停止される。プラズマ発動の間に生成した励起種は非常に短い寿命を持ち、結果として、プラズマの停止の後に迅速に消失するであろう。したがって、プラズマの停止の後、イナートガスによる反応チャンバーのパージが不要となり得る。サイクルは、このとき、シランの1つのパルス、パージガスの1つのパルス、プラズマが発動される1つの工程で構成される。
【００５１】
図１を参照すると、ここで先述された膜形成方法において使用される膜形成装置10の模式図が示される。膜形成装置10は、反応チャンバー11、イナートガス供給源(例えば、窒素ガス)であるイナートガスシリンダ12、ガス状シリコン含有化合物の供給源であるシリコン含有ガス化合物ガスシリンダ13、および共反応物質シリンダ14を含む。一つの態様において、膜形成装置10は単葉ウェーハ装置として使用され得る。このような態様において、サセプタが反応チャンバー11内に配置され得、1つの半導体基板、例えばシリコン基板がその上にマウントされ得る。特定の反応温度まで半導体基板を加熱するために、ヒーターがサセプタ内に提供され得る。代替の態様において、膜形成装置10が、バッチ型装置として使用され得る。このような態様において、反応チャンバー11内に5〜200の半導体基板が保持され得る。バッチ型装置中のヒーターは、単葉ウェーハ装置におけるヒーターとは異なる構造を持ち得る。
【００５２】
窒素ガスシリンダ12は、反応チャンバー11とラインL1を介して流体連通している。閉鎖バルブV1および流量コントローラ、例えばマスフローコントローラMFC1がL1中に配置される。閉鎖バルブV2もラインL1中に配置され、かつ反応チャンバー11と流体連通している。
【００５３】
反応チャンバーは、排気ラインL2を介して真空ポンプPMPとも流体連通している。圧力計PG1、背圧制御のためのバタフライバルブBV、および閉鎖バルブV3がラインL2中に配置される。真空ポンプPMPは、ラインL3を介して解毒装置15と流体連通している。解毒装置15は、例えば、ガス種およびその水準に関係した燃焼型の解毒装置であるか、または乾燥型の解毒装置であり得る。
【００５４】
シリコン含有化合物ガスシリンダ13はラインL4を介してラインL1と流体連通しており、ラインL4は、閉鎖バルブV2とマスフローコントローラMFC1の間でラインL1と接続する。閉鎖バルブV4、マスフローコントローラMFC2、圧力計PG2、および閉鎖バルブV5がラインL4中に配置される。シリコン含有化合物ガスシリンダ13は、ラインL4および分岐ラインL4’を介してラインL2とも流体連通している。分岐ラインL4’は、真空ポンプPMPと閉鎖バルブV3との間でラインL2と接続する。閉鎖バルブL5’は分岐ラインL4’中に配置される。閉鎖バルブV5およびV5’の状態は、一方が開かれる場合に他方が閉じられるように同調される。
【００５５】
共反応物質シリンダ14は、ラインL5を介して高反応性分子の発生装置16と流体連通される。閉鎖バルブV6およびマスフローコントローラMFC3がラインL5中に配置される。発生装置16はラインL6を介してラインL1と流体連通しており、ラインL6は閉鎖バルブV2とマスフローコントローラMFC1との間でラインL1と接続する。高反応性分子の濃度センサーOCS、圧力計PG3、および閉鎖バルブV7がラインL6中に配置される。発生装置16は、ラインL6および分岐ラインL6’を介してラインL2とも流体連通している。分岐ラインL6’は、真空ポンプPMPと閉鎖バルブV3との間でラインL2と接続する。閉鎖バルブV7’は、分岐ラインL6’中に配置される。閉鎖バルブV7とV7’の状態は、一方が開かれた場合に他方が閉じられるように同調される。
【００５６】
発生装置16は、ラインL6中に流れる共反応物質と高反応性分子との混合ガスを発生させる。一定の共反応物質ガスの供給流量での混合ガス中の高反応性分子濃度の制御は、発生装置16に適用される圧力および出力に依存する。したがって、高反応性分子濃度は、高反応性分子濃度センサーOCSによって高反応性分子濃度を測定し、この測定値に基づいて、発生装置16に適用される出力および容器圧力を制御することによって制御される。
【００５７】
一つの態様において、膜形成装置10を使用したシリコン含有膜を形成する方法が記述される。一般に、本方法は以下の、窒素ガスパージ工程、シリコン含有化合物ガスのパルス工程、他の窒素ガスパージ工程、および共反応物質混合ガスのパルス工程を含む。
【００５８】
一つの態様において、窒素ガスパージ工程は、処理基板、例えば半導体ウェーハを反応チャンバー11内のサセプタ上にマウントし、半導体ウェーハをサセプタ中に組込まれた温度調節装置を用いて50〜400℃の温度まで加熱することによって開始する。図１は、窒素ガスパージ工程の間の、膜形成装置10の構造を示す。図１に示すように、閉鎖バルブV5およびV7は閉じられ、他の閉鎖バルブV1〜V4、V6、V5’、およびV7’は全て開かれる。閉じられた調節バルブは図１において縞模様で示される一方で、開いた調節バルブは白で示される。今後、閉鎖バルブの状態は以下の記述において同じ方法で示される。
【００５９】
真空ポンプPMPを稼動させることによって排気ラインL2を通して反応チャンバー11内のガスを排気する一方で、ラインL1を通して窒素ガスシリンダ12から反応チャンバー11中に窒素ガスが導入される。窒素ガスの供給流量は、マスフローコントローラMFC1によって制御される。したがって、窒素ガスパージは、反応チャンバー11の内部が窒素で置換されるように、所望の真空度(例えば、0.1〜1000 torr)で反応チャンバー11内のガスを排出し、反応チャンバー11中に窒素ガスを供給することによって実行される。
【００６０】
窒素ガスパージ工程の間、シリコン含有化合物ガスは、マスフローコントローラMFC2によって制御された供給流量で、シリコン含有化合物ガスシリンダ13からラインL4中に連続的に供給される。Si含有化合物ガスが反応チャンバー11中には供給されるのではなく、ラインL4およびL4’を通して排気ラインL2中に供給されることによって排気されるように、閉鎖バルブV5が閉じられ、閉鎖バルブV5’は開かれる。
【００６１】
さらに、窒素ガスパージ工程の間、ガス状で供給される少なくとも1つの共反応物質が、ラインL5を通してシリンダ14から発生装置16へと連続的に供給され、マスフローコントローラMFC3によって制御された供給流量で、不安定な分子(例えば、オゾン、ヒドラジン)を発生させる。所望される出力レベルが発生装置16に適用され、所望の濃度で不安定な分子を含有したガス状で供給される少なくとも1つの共反応物質(混合ガス)が、発生装置16からラインL6中に供給される。不安定な分子の水準は、不安定な分子とガス状で供給される少なくとも1つの共反応物質との混合ガスが流れるラインL6中に与えられた濃度センサーOCSによって測定される。一つの態様において、反応チャンバーは、反応チャンバー中で不安定な分子(例えば、ラジカル)を生成するためのデバイスを含む。例えば、反応チャンバーは、活性化されたときに反応チャンバー内でプラズマを発生する1つ以上のプラズマ源を含み得る。さらには、プラズマ源は、プラズマ出力が、使用者および/またはプロセスが所望する値に調節され得るように、調節可能な出力供給を持ち得る。このようなプラズマ源および出力供給は、当業者に既知のものである。発生装置16の適用される出力および容器圧力のフィードバック制御は、得られた測定値に基づいて実行される。混合ガスが反応チャンバー11に供給されずに、ラインL6およびL6’を通して排気ラインL2に供給されることによって排気されるように、閉鎖バルブV7が閉じられ、かつ閉鎖バルブV7’が開かれる。
【００６２】
図２は、Si含有化合物ガスパルスの工程の開始時の、膜形成装置10の構造を示す。閉鎖バルブV5’が閉じられ、この操作に同調して、閉鎖バルブV5が開かれる。所望の時間の後、これらの閉鎖バルブV5およびV5’それぞれの状態が逆になる。閉鎖バルブV5が開かれる間、シリコン含有化合物ガスシリンダ13からのシリコン含有化合物ガスが、流量を制御された元でラインL4からラインL1に供給され、窒素ガスと共に反応チャンバー11中にパルス送出される。このパルスは、反応チャンバー11中のサセプタ上にマウントされた半導体ウェーハの加熱された表面上に、シリコン含有化合物のほぼ単分子の層の吸着をもたらす。
【００６３】
シリコン含有化合物ガスのパルスが供給された後、窒素ガスのパージが、図１に示されるように閉鎖バルブＶ5を閉じ、かつ閉鎖バルブV5’を開くことによって実行される。窒素ガスパージの後、反応チャンバー11中に残った未反応シリコン含有化合物が窒素ガスによって排出され、反応チャンバー11の内部は再び窒素ガスで置換される。
【００６４】
図３は、共反応物質混合ガスパルスの開始時の、膜形成装置10の構造を示す。閉鎖バルブV7’が閉じられ、この操作に同調して閉鎖バルブV7’が開かれる。所望の時間の後、これらの閉鎖バルブV7およびV7’の各々の状態が逆になる。閉鎖バルブV7が開かれている間、不安定な分子および少なくとも1つのガス状共反応物質の混合ガスが、ラインL6からラインL1中に供給され、窒素ガスと共に反応チャンバー11中にパルス送出される。このパルスの結果、反応チャンバー11中のサセプタ上にマウントされた半導体ウェーハの加熱された表面上に吸着されたシリコン含有化合物が、不安定な分子および少なくとも1つのガス状共反応物質の混合ガスと反応する。シリコン含有化合物と、不安定な分子および少なくとも1つの共反応物質の混合ガスとの反応は、半導体ウェーハの表面上に、ほぼ単分子層の形態にあるシリコン含有膜の形成をもたらす。
【００６５】
1) 窒素ガスパージ、2) シリコン含有化合物ガスのパルス、3) 窒素ガスパージ、および4) 共反応物質混合ガスのパルスの工程を含むサイクルを繰り返すことによって、所望の厚さのシリコン含有膜が、半導体ウェーハの表面上に形成される。共反応物質混合パルスの供給の後、図１に示すように、閉鎖バルブV7を閉じ、かつ閉鎖バルブV7’を開くことによって、窒素ガスパージが実行される。窒素ガスパージの後、反応チャンバー11中に残った反応副生成物、ならびに不安定な分子およびガス状で供給される少なくとも1つの共反応物質が、窒素ガスパージによって排出され、反応チャンバー11の内部が再び窒素ガスで置換される。
【００６６】
上記したように、室温でガス状であるシリコン含有化合物は、例えば、図１〜３に示される膜形成装置を使用した形成のために使用される。代替の態様において、BDEASのような、室温で液体であるシリコン含有化合物が使用され得る。このような態様において、ガス状シリコン含有化合物は、バブラー法を用いて反応チャンバー11中にさらに導入され得る。例えばバブラーは、図１〜３に示されるシリコン含有化合物ガスシリンダ13の代わりに提供され得る。バブラーは、窒素ガス運搬ラインL1中のバルブV1の上流から分岐する分岐ラインに接続され得、ここで、ここで先述された方法が実行され得るように、ガスシリンダ12からの窒素が液体シリコン含有化合物を通してバブリングされ、反応チャンバー11に供給される。
【００６７】
一つの態様において、1つの反応物質が連続的に導入され得る一方で、他方はパルスで導入され得る(パルスCVD法)。このような態様において、ほぼ単分子層の形態にあるシリコン含有膜(例えば酸化シリコン膜)の形成が、最初にシリコン含有化合物の吸着を誘起することによって生じる。これは、ここで先述したように加熱されている処理基板の表面上に、シリコン含有化合物ガスのパルスを供給することによって達成される。イナートガス(例えば、窒素ガス)は、その後、共反応物質混合ガス(例えば、オゾン+酸素混合ガス)のパルスの供給に先立って、反応チャンバーをパージするために使用される。混合ガス中のオゾンの強力な酸化作用による処理基板の表面上に吸着されたシリコン含有化合物の完全な酸化は、ほぼ単分子層の形態にあるシリコン含有膜(例えば、酸化シリコン膜)の形成を可能にする。さらに、酸化反応の後のイナートガスパージ(例えば、窒素ガスパージ)は、形成された酸化シリコン膜によって反応チャンバー内に水蒸気が吸着されることを防止し得る。
【００６８】
図４は、ここで開示されたタイプの(SiO2層のような)シリコン含有層を含む金属酸化物半導体(MOS)トランジスタ100の側面図を示す。MOSトランジスタ100は、ウェーハ107、ドレーン105、ソース106、ゲート101、金属電極102およびシリコン含有膜103を含む。ウェーハ107上で、ゲート101がドレーン105およびソース106の間、かつその上に配置される。金属電極102はゲート101の上に堆積される。SiO2膜のようなシリコン含有膜103は、ゲート101および金属ゲート電極102の外側端に接して配置される。シリコン含有膜103は、ソース106およびドレーン105の上面にも配置される。
【００６９】
一つの態様において、ここで開示された方法は、特に注入毎の間に窒素パージを伴うALDプロセスを用いて蒸着される場合に、非常に高度な共形性 (すなわち、トレンチの頂部および底部に均一な膜を蒸着させる能力)を持つシリコン含有膜の生成をもたらす。このような膜は、ギャップ充填用途、またはダイナミックランダムアクセスメモリDRAMについてのキャパシタ電極に有用であろう。すなわち、このような膜は表面の空隙を充填し、均一なSi含有膜を提供する。
【００７０】
本発明の種々の具体例をさらに説明するために、以下の例が提供される。
【００７１】
例
図１〜３に示す膜形成装置10が以下の例１A-Fにおいて使用された。
【００７２】
例１A
シリコンウェーハが反応チャンバー11中のサセプタ上に配置され、500℃まで加熱された。以下の条件を用いて、1) 窒素ガスパージ、2) シリコン含有化合物ガスのパルス、3) 窒素ガスパージ、および4) ここで先述されたオゾン+酸素混合ガスのパルスの工程を含むサイクルを繰り返すことによって、酸化シリコン膜が形成された。
【００７３】
1) 窒素ガスパージ
・反応チャンバー内の圧力：3 torr
・窒素ガス供給の流量：130 sccm
・窒素ガスパージ時間：6 秒
2) シリコン含有化合物ガスのパルス
・反応チャンバー内の圧力：3 torr
・Si化合物ガス：ビス(ジエチルアミノ)シラン (BDEAS)のガス
・BDEASガス供給流量：2 sccm
・BDEASのパルス時間：1秒
3) 窒素ガスパージ
・反応チャンバー内の圧力：3 torr
・窒素ガス供給流量：130 sccm
・窒素ガスパージ時間：6秒
4) オゾン+酸素混合ガスのパルス
・反応チャンバー内の圧力：3 torr
・オゾン+酸素混合ガス(5 %オゾン濃度)の供給流量：20 sccm
・混合ガスのパルス時間：2秒。
【００７４】
例１B
シリコンウェーハが反応チャンバー11中のサセプタ上に配置され、550℃まで加熱された。以下の条件を用いて、1) 窒素ガスパージ、2) シリコン含有化合物ガスのパルス、3) 窒素ガスパージ、および4) ここで先述されたヒドラジン+アンモニア混合ガスのパルスの工程を含むサイクルを繰り返すことによって、窒化シリコン膜が形成された。
【００７５】
1) 窒素ガスパージ
・反応チャンバー内の圧力：3 torr
・窒素ガス供給流量：130 sccm
・窒素ガスパージ時間：6秒
2) シリコン含有化合物ガスのパルス
・反応チャンバー内の圧力：3 torr
・シリコン含有ガス化合物ガス：ビス(ジエチルアミノ)シラン (BDEAS)のガス
・BDEASガス供給流量：2 sccm
・BDEASのパルス時間：1秒
3) 窒素ガスパージ
・反応チャンバー内の圧力：3 torr
・窒素ガス供給流量：130 sccm
・窒素ガスパージ時間：6秒
4) ヒドラジン+アンモニア混合ガスのパルス
・反応チャンバー内の圧力：3 torr
・ヒドラジン+アンモニア混合ガス(3 %オゾン濃度)の供給流量：20 sccm
・混合ガスパルス時間：2秒。
【００７６】
例１C
シリコンウェーハが反応チャンバー11中のサセプタ上に配置され、500℃まで加熱された。以下の条件を用いて、1) 窒素ガスパージ、2) シリコン含有化合物ガスのパルス、3) 窒素ガスパージ、および4) ここで先述された、プラズマをオンにしている間の酸素パルスの工程を含むサイクルを繰り返すことによって、酸化シリコン膜が形成された。
【００７７】
1) 窒素ガスパージ
・反応チャンバー内の圧力：3 torr
・窒素ガス供給流量：130 sccm
・窒素ガスパージ時間：6秒
2) シリコン含有化合物ガスのパルス
・反応チャンバー内の圧力：3 torr
・Si化合物ガス：ビス(ジエチルアミノ)シラン (BDEAS)のガス
・BDEASガス供給流量：2 sccm
・BDEASのパルス時間：1秒
3) 窒素ガスパージ
・反応チャンバー内の圧力：3 torr
・窒素ガス供給流量：130 sccm
・窒素ガスパージ時間：6秒
4) 酸素パルス
・反応チャンバー内の圧力：3 torr
・酸素混合ガスの供給流量：20 sccm
・酸素パルス時間：2秒
・プラズマ出力：100 W。
【００７８】
例１D
シリコンウェーハが反応チャンバー11中のサセプタ上に配置され、550℃まで加熱された。以下の条件を用いて、1) 窒素ガスパージ、2) シリコン含有化合物ガスのパルス、3) 窒素ガスパージ、および4) ここで先述された、プラズマをオンにしている間のアンモニアパルスの工程を含むサイクルを繰り返すことによって、窒化シリコン膜が形成された。
【００７９】
1) 窒素ガスパージ
・反応チャンバー内の圧力：3 torr
・窒素ガス供給流量：130 sccm
・窒素ガスパージ時間：6秒
2) シリコン含有化合物ガスのパルス
・反応チャンバー内の圧力：3 torr
・シリコン含有化合物ガス：ビス(ジエチルアミノ)シラン (BDEAS)のガス
・BDEASガス供給流量：2 sccm
・BDEASのパルス時間：1秒
3) 窒素ガスパージ
・反応チャンバー内の圧力：3 torr
・窒素ガス供給流量：130 sccm
・窒素ガスパージ時間：6秒
4) アンモニアパルス
・反応チャンバー内の圧力：3 torr
・アンモニアの供給流量：20 sccm
・混合ガスのパルス時間：2秒
・プラズマ出力：350 W。
【００８０】
例１E
シリコンウェーハが反応チャンバー11中のサセプタ上に配置され、150℃まで加熱された。以下の条件を用いて、1) シリコン含有化合物ガスのパルス、2) 窒素ガスパージ、および3) ここで先述された、プラズマをオンにする工程を含むサイクルを繰り返すことによって、酸化シリコン膜が形成された。
【００８１】
1) シリコン含有化合物ガスのパルス
・反応チャンバー内の圧力：1 torr
・シリコン含有化合物ガス：ビス(ジエチルアミノ)シラン (BDEAS)のガス
・BDEASガスの供給流量：2 sccm
・BDEASパルス時間：1秒
2) 窒素ガスパージ
・反応チャンバー内の圧力：1 torr
・窒素ガスの供給流量：130 sccm
・窒素ガスパージ時間：6秒
3) プラズマオン
・反応チャンバー内の圧力：1 torr
プラズマオンの時間：2秒
・プラズマ出力：100 W。
【００８２】
例１F
シリコンウェーハが反応チャンバー11中のサセプタ上に配置され、500℃まで加熱された。以下の条件を用いて、1) シリコン含有化合物ガスのパルス、2) 窒素ガスパージ、および3) ここで先述されたプラズマをオンにする工程を含むサイクルを繰り返すことによって、窒化シリコン膜が形成された。
【００８３】
1) シリコン含有化合物ガスのパルス
・反応チャンバー内の圧力：1 torr
・シリコン含有化合物ガス：ビス(ジエチルアミノ)シラン (BDEAS)のガス
・BDEASガスの供給流量：2 sccm
・BDEASのパルス時間：1秒
2) 窒素ガスパージ
・反応チャンバー内の圧力：1 torr
・窒素ガス供給の流量：130 sccm
・窒素ガスパージ時間：6秒
3) プラズマオン
・反応チャンバー内の圧力：1 torr
・プラズマオンの時間：2秒
・プラズマ出力：350 W。
【００８４】
例２A-F
例１A-Fに記載したものと類似の方法を用いてシリコン含有膜が形成されたが、400℃まで加熱された反応チャンバー11内のサセプタ上にシリコンウェーハを配置することによって、シリコンウェーハが加熱された。
【００８５】
例３A-F
例１A-Fに記載したものと類似の方法を用いてシリコン含有膜が形成されたが、300℃まで加熱された反応チャンバー11内のサセプタ上にシリコンウェーハを配置することによって、シリコンウェーハが加熱された。
【００８６】
シリコン含有膜の厚さは、例１〜３のサイクルごとに測定された(例１は50サイクル実行された)。シリコン含有膜は、例１〜３において、インキュベーション時間無しで良好な厚さ制御をもって、およそ0.8〜1.5 Å/サイクルの速度で形成することができた。
【００８７】
さらに、200サイクル(基板温度：300℃)の後の例３で作られたシリコン含有膜についてFT-IR分析が実施された。
【００８８】
例４
BDEASおよびオゾンを用いたSiO2膜のALD蒸着が検討された。図１〜３に示したような膜形成装置を用いて、BDEASおよびオゾン/酸素の混合物を用いたALDによって、シリコンおよびイリジウム上に、膜が首尾良く蒸着された。
【００８９】
チャンバーは、通常のヒーターによって加熱された高温壁反応器であった。オゾン発生器がオゾンを発生させ、その濃度0.01 MPaGでおよそ150 g/m3であった。BDEAS (ビス(ジメチルアミノ)シラン、SiH2(NEt2)2)が、イナートガス(窒素)を液体アミノシラン中にバブリングすることによって、反応チャンバー11に導入された。実験条件は以下のとおりであった。
【００９０】
・7.0 sccm O3 
・93 sccm O2
・BDEAS：1 sccm (1〜7 sccmの範囲)
・N2：50 sccm
・温度範囲200〜400℃
・操作圧力：1 Torr (0.1〜5 Torrの範囲)
・パージおよびパルス時間は各々、典型的に5 秒に設定された
・サイクルの数は、典型的には600サイクルに設定された。
【００９１】
蒸着速度、蒸着温度、膜品質、および膜組成のような膜の特徴を決定するための実験が実施された。
【００９２】
SiO2膜が、200℃、250℃、300℃、350℃、および400℃でSiウェーハ上に蒸着された。蒸着された膜は、詳細なオージェ分析によれば、炭素または窒素を含んでいなかった。
【００９３】
SiO2膜の蒸着のためのサイクルの数は変わり得(例えば、350、600、および900サイクルの蒸着試験)、蒸着されたSiO2膜を検査したところ、インキュベーション時間が無視できるほどであった。金属電極の起こり得る酸化を観察するために、イリジウム上への蒸着が実施された。オージェプロファイルは、ALD SiO2とイリジウム基板の間のはっきりとした界面を示し、このことは、金属の酸化が無いことを示唆した。
【００９４】
例５
シリルピロリジンおよびオゾンを使用したSiO2膜のALD蒸着が、例４に記載したものと類似の条件を使用して検討された。高品質膜が、1 Torr、300〜350℃で、1.6 Å/サイクルの蒸着速度で得られた。
【００９５】
例６
ジエチルアミノシランおよびオゾンを使用したSiO2膜のALD蒸着が、例４に記載したものと類似の条件を使用して検討された。高品質膜が、1 Torr、250〜300℃で、1.4 Å/サイクルの蒸着速度で得られた。
【００９６】
例７
シリルピロリジンおよびヒドラジンを使用したSiN膜のALD蒸着が検討された。シリルピロリジン、N2、およびヒドラジン/アンモニア混合物を交互に導入することによるALDを使用して、シリコンウェーハ上に膜が首尾良く蒸着された。
【００９７】
チャンバーは、通常のヒーターによって加熱された高温壁管状反応器であった。シリルピロリジンが、イナートガス(窒素)を液体アミノシラン中にバブリングすることによって、炉に導入された。実験条件は以下のとおりであった。
【００９８】
・3.2 sccmヒドラジン
・96.8 sccmアンモニア
・シリルピロリジン：1 sccm
・N2：50 sccm
・300〜550℃の温度範囲
・操作圧力：1 Torr (0.1〜5 Torrの範囲)
・パージおよびパルス時間は各々、典型的に5秒に設定された
・サイクルの数は典型的に600サイクルに設定された。
【００９９】
SiN膜はシリコンウェーハ上で得られ、詳細なオージェ分析によれば、酸素または窒素を含んでいなかった。
【０１００】
例８
BDEASおよびアンモニアを用いたSiN膜のプラズマ強化ALD (PEALD)が検討された。連続的にアンモニアを流し、かつ、BDEASの導入、N2によるパージ、およびプラズマ出力のオンを交互にするALDを使用して、膜がシリコン上に首尾良く蒸着された。アンモニア由来種は、プラズマの消失の後に非常に短い寿命を有するので、プラズマがオフにされた後にパージが不要であり、それによりサイクル時間が短縮され、スループットが向上する。
【０１０１】
チャンバーは、市販の6”PEALD反応器であった。BDEASは、イナートガス(窒素)を液体アミノシラン中にバブリングすることによって炉に導入された。実験条件は以下のとおりであった。
【０１０２】
・100 sccmアンモニア
・BDEAS：1 sccm
・N2：50 sccm
・300〜550℃の温度範囲
・操作圧力：1 Torr
・プラズマ出力：350 W
・パージおよびパルス時間は各々、典型的に5秒に設定された
・サイクルの数は典型的に400サイクルに設定された。
【０１０３】
SiN膜がシリコンウェーハ上に得られ、詳細なオージェ分析によれば、炭素または窒素含んでいなかった。
【０１０４】
例９
BDEASおよび酸素を用いたSiO2膜のPEALD蒸着が検討された。酸素を連続的に流し、かつ、BDEASの導入、N2によるパージ、およびプラズマをオンにすることを交互にするALDを用いて、シリコン上に膜が首尾良く蒸着された。酸素由来種はプラズマの消失後に非常に短い寿命を有するので、プラズマがオフにされた後にパージが不要であり、サイクル時間を短縮し、それ故にスループットが向上する。
【０１０５】
チャンバーは市販の6”PEALD反応器であった。BDEASは、イナートガス(窒素)を液体アミノシラン中にバブリングすることによって炉に導入された。実験条件は以下のとおりであった。
【０１０６】
・O2：100 sccm
・BDEAS：1 sccm
・N2：50 sccm
・100〜400℃の温度範囲
・操作圧力：1 Torr
・プラズマ出力：100 W
・パージおよびパルス時間は各々、典型的に5秒に設定された
・サイクルの数は典型的に400サイクルに設定された。
【０１０７】
SiO2膜がシリコンウェーハ上に得られ、詳細なオージェ分析によれば炭素および窒素を含んでいなかった。
【０１０８】
例１０
BDEASおよび窒素を使用したSiN膜のPEALD蒸着が検討された。窒素を連続的に流し、かつ、BDEASの導入、N2によるパージ、プラズマ出力をオンにすることを交互にするALDを用いて、シリコン上に膜が首尾良く蒸着された。窒素由来種はプラズマの消失後に非常に短い寿命を有するので、プラズマがオフにされた後にパージが不要であり、サイクル時間を短縮し、それ故にスループットが向上する。
【０１０９】
チャンバーは市販の6”PEALD反応器であった。BDEASは、イナートガス(窒素)を液体アミノシラン中にバブリングすることによって炉に導入された。実験条件は以下のとおりであった。
【０１１０】
・BDEAS：1 sccm
・N2：150 sccm
・300〜550℃の温度範囲
・操作圧力：1 Torr
・プラズマ出力：450 W
・パージおよびパルス時間は典型的に各々5秒に設定された
・サイクルの数は典型的に500サイクルに設定された。
【０１１１】
SiN膜がシリコンウェーハ上に得られ、詳細なオージェ分析によれば、炭素または窒素を含んでいなかった。
【０１１２】
例１１
シリルピロリジンおよびH2O2を用いたSiO2膜のCVD蒸着が検討された。以下の条件を用いて、シリルピロリジンおよびH2O2を連続的に流すことによるCVDを用いて膜をシリコン上に首尾良く蒸着した。
【０１１３】
・シリルピロリジン：1 sccm
・H2O2：10 sccm
・N2：20 sccm
・100〜500℃の温度範囲
・操作圧力：300 Torr。
【０１１４】
SiO2膜がシリコンウェーハ上に得られ、詳細なオージェ分析によれば、炭素または窒素を含んでいなかった。
【０１１５】
本発明の態様が示され、記載されているが、その変更は、発明の精神および教示から離れることなく当業者によってなされ得る。記載された態様およびここで与えられた例は例示に過ぎず、限定を意図したものではない。ここで開示された本発明の多くの変形および変更が可能であり、それは本発明の範囲内にある。したがって、保護範囲は先述した記載によって限定されるのではなく、請求項の対象の全ての均等物を含む範囲を伴う請求項によって限定されるだけである。
【図１】
2010539730.tif 000003
【図２】
2010539730.tif 000004
【図３】
2010539730.tif 000005
【図４】
2010539730.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成22年6月7日(2010.6.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン含有膜を基板上に形成する方法であって、
a) 反応チャンバーに基板を配置すること、
b) 少なくとも1つのシリコン含有化合物を前記反応チャンバー中に導入し、ここで、前記シリコン含有化合物は、
1) 式(R1R2N)xSiH4を持つアミノシラン化合物(ここで、R1およびR2は独立にH、C1-C6の直鎖、分岐鎖もしくは環状炭素鎖であるか、またはトリメチルシリルのようなシリル基であり、xは1または2のいずれかである)と、
2) 式LxSiH4-xを持つアミノシラン化合物(ここで、LはC3-C12の環状アミノ配位子であり、xは1または2のいずれかである)と、
3) 式(SiH3)2NRを持つジシリルアミン化合物(ここで、Rは独立にH、C1-C6の直鎖、分岐鎖もしくは環状炭素鎖である)と、
4) 式(SiH3)nRを持つシラン化合物(ここで、nは1〜４に含まれ、RはH、N、NH、O、SO3CF3、CH2、C2H4、SiH2、SiHおよびSiからなる群より選択される)と
からなる群より選択される少なくとも1つの化合物を含むこと、
c) 前記反応チャンバー中に、少なくとも1つのガス状の共反応物質を導入すること、
d) 前記基板、前記シリコン含有化合物、および前記共反応物質を550℃以下の温度で反応させ、前記基板上に蒸着されたシリコン含有膜を得、ここで、前記膜は、原子層蒸着(ALD)またはプラズマ強化原子層蒸着(PEALD)のいずれかのタイプのプロセスによって蒸着されること
を含む方法。
【請求項２】
前記共反応物質が、酸素含有ガス、窒素含有ガス、酸素と窒素の両方を含むガス、および酸素を含むガスと窒素を含むガスの両方を含むガスの混合物のうちの1つを含む請求項１の方法。
【請求項３】
前記酸素含有ガスが、オゾン、酸素、水蒸気、過酸化水素、およびその組合せのうちの1つを含む請求項２の方法。
【請求項４】
前記窒素含有ガスが、アンモニア、窒素、ヒドラジン、およびその組合せのうちの1つを含む請求項２の方法。
【請求項５】
前記ガスの混合物が、アンモニアおよび酸素を含む請求項２の方法。
【請求項６】
前記共反応物質が一酸化窒素である請求項２の方法。
【請求項７】
酸素ラジカルまたは窒素ラジカルを含む共反応物質を発生させることをさらに含む請求項１の方法。
【請求項８】
前記共反応物質の発生が、酸素ラジカルまたは窒素ラジカルの発生に適切な条件下で、酸素含有化合物または窒素含有化合物をプラズマに暴露することを含む請求項７の方法。
【請求項９】
前記シリコン含有膜が、1 Å/サイクル以上の蒸着速度で形成される請求項１の方法。
【請求項１０】
前記反応チャンバーの圧力が0.1〜1000 torr (13〜1330 kPa)である請求項１の方法。
【請求項１１】
前記共反応物質が、酸素に対するオゾンの比率が20体積%未満である酸素およびオゾンを含むガス混合物である請求項１の方法。
【請求項１２】
前記共反応物質が、アンモニアに対するヒドラジンの比率が15体積%未満であるアンモニアおよびヒドラジンを含むガス混合物である請求項１の方法。
【請求項１３】
前記シリコン含有化合物が、トリシリルアミン(TSA) (SiH3)3N、ジシロキサン(DSO) (SiH3)2、ジシリルメチルアミン(DSMA) (SiH3)2NMe、ジシリルエチルアミン(DSEA) (SiH3)2NEt、ジシリルイソプロピルアミン(DSIPA) (SiH3)2N(iPr)、ジシリル第三ブチルアミン(DSTBA) (SiH3)2N(tBu)、ジエチルアミノシランSiH3NEt2、ジイソプロピルアミノシランSiH3N(iPr)2、ジ-第三ブチルアミノシランSiH3N(tBu)2、シリルピペリジンまたはピペリジノシランSiH3(pip)、シリルピロリジンまたはピロリジノシランSiH3(pyr)、ビス(ジエチルアミノ)シラン(BDEAS) SiH2(NEt2)2、ビス(ジメチルアミノ)シラン(BDMAS) SiH2(NMe2)2、ビス(tert-ブチルアミノ)シラン(BTBAS) SiH2(NHtBu)2、ビス(トリメチルシリルアミノ)シラン(BITS) SiH2(NHSiMe3)2、ビスピペリジノシランSiH2(pip)2、ビスピロリジノシランSiH2(pyr)2、シリルトリフラートSiH3(OTf)、ジトリフラートシランSiH2(OTf)2、およびその組合せからなる群より選択される少なくとも1つの化合物を含む請求項１の方法。
【請求項１４】
前記シリコン含有化合物が、トリシリルアミン(TSA) (SiH3)3N、ジシロキサン(DSO) (SiH3)2、ジシリルメチルアミン(DSMA) (SiH3)2NMe、シリルピペリジンまたはピペリジノシランSiH3(pip)、シリルピロリジンまたはピロリジノシランSiH3(pyr)、ビス(ジエチルアミノ)シラン(BDEAS) SiH2(NEt2)2、ビス(ジメチルアミノ)シラン(BDMAS) SiH2(NMe2)2、ビス(tert-ブチルアミノ)シラン(BTBAS) SiH2(NHtBu)2、ビス(トリメチルシリルアミノ)シラン(BITS) SiH2(NHSiMe3)2、およびその組合せからなる群より選択される少なくとも1つの化合物を含む請求項１の方法。
【請求項１５】
前記シリコン含有化合物が、ビス(ジエチルアミノ)シラン(BDEAS) SiH2(NEt2)2である請求項１の方法。
【請求項１６】
前記シリコン含有膜が酸化シリコン膜である請求項１３の方法。
【請求項１７】
前記シリコン含有膜が窒化シリコン膜である請求項１３の方法。
【国際調査報告】
2010539730.tif 000007
2010539730.tif 000008