[发明专利]半导体装置的制造方法及衬底处理装置

说明书

技术区域

本发明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装置。

背景技术

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℃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

发明内容

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，本发明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装置。

根据本发明的方案之一，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1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1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1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1原料气体的供给量比上述第2原料气体的供给量少。

根据本发明的其他方案，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1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1原料气体及上述第2原料气体不同的反应气体进行排气，将上述含硅层改性为氧化硅层、氮化硅层或氮氧化硅层的工序；

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1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1原料气体的供给量比上述第2原料气体的供给量少。

进而，根据本发明的其他方案，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1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1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1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；