專利名稱：半導(dǎo)體工藝的成膜方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在半導(dǎo)體晶片等被處理基板上形成含有雜質(zhì)的氮化硅膜或者氮氧化硅膜的半導(dǎo)體處理用的成膜方法和裝置。這里，所謂的“半導(dǎo)體處理”是指，在晶片或者LCD(液晶顯示器)或者FPD(平板顯示器)用的玻璃基板等的被處理基板上，以規(guī)定的圖樣形成半導(dǎo)體層、絕緣層、導(dǎo)電層等，為了制造在該被處理基板上所包括的半導(dǎo)體裝置或者連接在半導(dǎo)體裝置上的配線、電極等結(jié)構(gòu)體所實(shí)行的各種處理。
背景技術(shù)：
在構(gòu)成半導(dǎo)體集成電路的半導(dǎo)體裝置的制造過程中，在被處理基板上，例如在半導(dǎo)體晶片上實(shí)施成膜、蝕刻、氧化、擴(kuò)散、改質(zhì)、退火、除去自然氧化膜等各種處理。在(日本專利)特開2004-6801號(hào)公報(bào)中，公開有在縱型的(所謂的“分批式的”)熱處理裝置中的這種半導(dǎo)體處理方法。在該方法中，首先將半導(dǎo)體晶片從晶片盒移載于縱型的晶片艙上并被多段支撐。在晶片盒中，例如可以裝入25片晶片，在晶片艙中可以載置30～150片晶片。然后，從處理容器的下方將晶片艙裝載在其內(nèi)部，同時(shí)，將處理容器密封。然后，在處理氣體的流量、處理壓力、處理溫度等各種處理?xiàng)l件得到了控制的狀態(tài)下，進(jìn)行特定的熱處理。
過去，作為半導(dǎo)體裝置的絕緣膜，主要使用氧化硅膜(SiO2膜)。但是近年來，伴隨著半導(dǎo)體集成電路更加高度的集成化和高度微細(xì)化，根據(jù)用途而使用氮化硅膜(Si3N4膜)來代替氧化硅膜。例如，氮化硅膜作為耐氧化膜、防止雜質(zhì)擴(kuò)散膜、門電極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁膜而被配置。由于氮化硅膜的雜質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)低，而且氧化隔離性能高，所以非常適于作為上述絕緣膜。
另一方面，近年來，半導(dǎo)體裝置的動(dòng)作速度的高速化也正在成為重要的因素。針對(duì)這一點(diǎn)，對(duì)于氮化硅膜來說，由于因介電常數(shù)比較高而使其寄生電容增大，所以存在問題。這就是說，當(dāng)寄生電容增大時(shí)，電子的遷移度被抑制，從而使裝置的動(dòng)作速度降低。此外，當(dāng)在電荷蓄積型的傳感器中使用氮化硅膜的情況下，也會(huì)產(chǎn)生由于寄生電容而使背景水平(background level)增大的問題。
從這樣的觀點(diǎn)出發(fā)而提出了通過在氮化硅膜中摻入雜質(zhì)來維持雜質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)和氧化阻隔性并同時(shí)使介電常數(shù)降低的方案。在(日本專利)特開平6-34974號(hào)公報(bào)揭示了一種通過CVD(化學(xué)氣相淀積法)來形成摻入有作為雜質(zhì)的硼(B)的氮化硅膜的方法。對(duì)于該含有硼的氮化硅膜(SiBN)來說，因?yàn)槠潆s質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)比較低且氧化阻隔性高，而介電常數(shù)卻非常低，所以作為絕緣膜是非常優(yōu)異的。
然而，對(duì)于通過CVD形成的含有硼的氮化硅膜來說，其比較脆，且耐蝕刻性比較低。因此，在后續(xù)的工序中，例如在進(jìn)行干蝕刻(dryetching)的情況下，會(huì)產(chǎn)生使含有硼的氮化硅膜過度地被蝕刻的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠形成低介電常數(shù)并且高耐蝕刻性的、含有雜質(zhì)的氮化硅膜或者氮氧化硅膜的半導(dǎo)體處理用的成膜方法和裝置。
本發(fā)明的第一方面是一種半導(dǎo)體處理用的成膜方法，在能夠選擇性地供給含有硅烷系氣體的第一處理氣體和含有氮化氣體或者氮氧化氣體的第二處理氣體以及含有摻雜氣體的第三處理氣體的處理區(qū)域內(nèi)，通過CVD在被處理基板上形成含有雜質(zhì)的氮化硅膜或者氮氧化硅膜，其中，該方法交互地包括向所述處理區(qū)域供給所述第一以及第三處理氣體的第一工序；停止向所述處理區(qū)域供給所述第一、第二以及第三處理氣體的第二工序；向所述處理區(qū)域供給所述第二處理氣體，另一方面，停止向所述處理區(qū)域供給所述第一以及第三處理氣體的第三工序，其中，所述第三工序包括所述第二處理氣體在通過激發(fā)機(jī)構(gòu)處于被激發(fā)的狀態(tài)下而被供給到所述處理區(qū)域的激發(fā)期間；和停止向所述處理區(qū)域供給所述第一、第二和第三處理氣體的第四工序。
本發(fā)明的第二方面是一種半導(dǎo)體處理用的成膜裝置，其中，該裝置包括具有收納被處理基板的處理區(qū)域的處理容器；在所述處理區(qū)域內(nèi)支撐所述被處理基板的支持部件；加熱所述處理區(qū)域內(nèi)的所述被處理基板的加熱器；對(duì)所述處理區(qū)域內(nèi)進(jìn)行排氣的排氣系統(tǒng)；向所述處理區(qū)域內(nèi)供給含有硅烷系氣體的第一處理氣體的第一處理氣體供給系統(tǒng)；向所述處理區(qū)域內(nèi)供給含有氮化氣體或者氮氧化氣體的第二處理氣體的第二處理氣體供給系統(tǒng)；向所述處理區(qū)域內(nèi)供給含有摻雜氣體的第三處理氣體的第三處理氣體供給系統(tǒng)；選擇性地對(duì)供給到所述處理區(qū)域內(nèi)的第二處理氣體進(jìn)行激發(fā)的激發(fā)機(jī)構(gòu)；和控制所述裝置的動(dòng)作的控制部，其中，所述控制部為了通過CVD在所述被處理基板上形成含有雜質(zhì)的氮化硅膜或者氮氧化硅膜而交互地實(shí)施以下工序向所述處理區(qū)域供給所述第一以及第三處理氣體的第一工序；停止向所述處理區(qū)域供給所述第一、第二和第三處理氣體的第二工序；向所述處理區(qū)域供給所述第二處理氣體，另一方面，停止向所述處理區(qū)域供給所述第一以及第三處理氣體的第三工序，其中，所述第三工序包括所述第二處理氣體在通過激發(fā)機(jī)構(gòu)而處于被激發(fā)的狀態(tài)下被供給到所述處理區(qū)域的激發(fā)期間；和停止向所述處理區(qū)域內(nèi)供給所述第一、第二和第三處理氣體的第四工序。
本發(fā)明的第三方面是一種在含有用于在處理器中運(yùn)行的程序指令的計(jì)算機(jī)上可讀取的存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，當(dāng)通過處理器運(yùn)行所述程序指令時(shí)，在能夠選擇性地供給含有硅烷系氣體的第一處理氣體和含有氮化氣體或者氮氧化氣體的第二處理氣體以及含有摻雜氣體的第三處理氣體的處理區(qū)域內(nèi)，在通過CVD在被處理基板上形成含有雜質(zhì)的氮化硅膜或者氮氧化硅膜的半導(dǎo)體處理用的成膜裝置中，交互地進(jìn)行下述各工序向所述處理區(qū)域供給所述第一和第三處理氣體的第一工序；停止向所述處理區(qū)域供給所述第一、第二和第三處理氣體的第二工序；向所述處理區(qū)域供給所述第二處理氣體，另一方面，停止向所述處理區(qū)域供給所述第一和第三處理氣體的第三工序，其中，所述第三工序包括所述第二處理氣體在通過激發(fā)機(jī)構(gòu)而處于激發(fā)的狀態(tài)下被供給到所述處理區(qū)域的激發(fā)期間；和停止向所述處理區(qū)域供給所述第一、第二和第三處理氣體的第四工序。
在第一至第三方面中，上述第一處理氣體是含有選自二氯硅烷(DCS)、六氯乙硅烷(HCD)、甲硅烷(SiH4)、乙硅烷(Si2H6)、六甲基二硅氨烷(HMDS)、四氯硅烷(TCS)、乙硅烷基氨(DSA)、三硅烷基氨(TSA)和雙叔丁基氨基硅烷(BTBAS)中的一種以上的氣體，上述第二處理氣體含有選自氨氣、氮?dú)?、一氧化二氮和一氧化氮中的一種以上的氣體。上述摻雜氣體可以含有選自BCl3、B2H6、BF3和B(CH3)3中的至少一種氣體。
本發(fā)明的其它目的以及優(yōu)點(diǎn)將在下述實(shí)施方式中進(jìn)行說明。通過下述說明或者具體實(shí)施方式
可以明顯獲知其中一部分。本發(fā)明的目的以及其優(yōu)點(diǎn)將通過下述的特別的實(shí)施方式與組合而獲知。


本發(fā)明內(nèi)容中的附圖用于表示本發(fā)明的優(yōu)選方式，加之上述的概括說明以及下述的具體實(shí)施方式
的說明，以便對(duì)本發(fā)明的目的進(jìn)行說明。
圖1是表示涉及本發(fā)明實(shí)施方式的成膜裝置(縱型CVD裝置)的截面圖。
圖2是表示在圖1中所示裝置的一部分的橫斷平面圖。
圖3是表示在涉及本發(fā)明的第一實(shí)施方式的成膜方法中的氣體供給和RF(高頻電壓)施加方式的時(shí)序圖。
圖4是表示BCl3的氣體流量和介電常數(shù)之間的關(guān)系圖。
圖5是表示SiBN膜的折射率和介電常數(shù)之間的關(guān)系圖。
圖6是表示折射率和蝕刻速度之間的關(guān)系圖。
圖7是表示BCl3的流量與蝕刻速度之間的關(guān)系圖。
圖8是表示在涉及本發(fā)明的第二實(shí)施方式的成膜方法中的氣體的供給和RF(高頻電壓)的施加方式的時(shí)序圖。
圖9是表示在涉及第一和第二實(shí)施方式的成膜方法中的成膜速度以及其改善率的曲線圖。
圖10A、10B是分別大致表示NMOS晶體管和PMOS晶體管的截面簡圖。
圖11A、11B是表示BCl3的氣體流量和膜的應(yīng)力之間的關(guān)系圖。
圖12是表示主控制部的結(jié)構(gòu)的簡要框圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施方式。在下面的說明中，對(duì)于具有大致相同的功能和結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)要素，標(biāo)注同一符號(hào)，并且只在必要的情況下才對(duì)其進(jìn)行重復(fù)說明。
圖1是表示涉及本發(fā)明實(shí)施方式的成膜裝置(縱型CVD裝置)的截面圖。圖2是表示圖1所示的裝置的一部分的橫斷平面圖。該成膜裝置2構(gòu)成為使用含有作為硅烷系氣體的二氯硅烷(DCS)氣體的第一處理氣體(原料氣體)、含有作為氮化氣體的氨(NH3)氣體的第二處理氣體(支援氣體)、以及含有作為摻雜氣體的BCl3氣體的第三處理氣體(輔助氣體)，來形成含有作為雜質(zhì)的硼的氮化硅膜(SiBN)。
成膜裝置2具有下端敞口的帶有天井的圓筒狀的處理容器4，在內(nèi)部設(shè)置有用來收納隔開間隔而被累放的多片半導(dǎo)體晶片(被處理基板)并進(jìn)行處理的處理區(qū)域5。整個(gè)處理容器4例如由石英制成。在處理容器4內(nèi)的天井部位配置有石英制成的天井板6來進(jìn)行密封。在處理容器4的下端開口部位，通過O形圈等密封構(gòu)件10與形成為圓筒狀的總管8連結(jié)。
總管8例如由不銹鋼制成，支撐處理容器4的下端。石英制成的晶片艙12通過總管8的下端開口來進(jìn)行升降，通過這樣來對(duì)處理容器4進(jìn)行晶片艙12的裝載或者卸載。在晶片艙12中，作為被處理基板，多段地載置有多片半導(dǎo)體晶片W。例如，在本實(shí)施方式中，在晶片艙12的支柱12A上，能夠以大致相等的間距而多段地支撐例如50～100片左右的直徑為300mm的晶片W。
晶片艙12通過石英制成的保溫筒14而被載置在操作臺(tái)16上。操作臺(tái)16被支撐在貫通開閉總管8的下端開口的例如不銹鋼制成的蓋體18的旋轉(zhuǎn)軸20上。
在旋轉(zhuǎn)軸20的貫通部位，例如設(shè)置有密封磁性流體22，在密封旋轉(zhuǎn)軸20同時(shí)可旋轉(zhuǎn)地被支撐。在蓋體18的周邊部和總管8的下端部例如設(shè)置有由O形圈等制成的密封構(gòu)件24，以保持容器內(nèi)的密封性。
旋轉(zhuǎn)軸20被安裝在例如支撐于晶片艙升降機(jī)等升降機(jī)構(gòu)25上的臂柄26的前端。通過升降機(jī)構(gòu)25而使晶片艙12以及蓋體18等一體地升降。其中，也可以將操作臺(tái)16固定在蓋體18一側(cè)來發(fā)置，不會(huì)使晶片艙12旋轉(zhuǎn)地來進(jìn)行晶片W的處理。
在總管8的側(cè)面，連接著向處理容器4內(nèi)的處理區(qū)域5供給預(yù)定處理氣體的氣體供給部。氣體供給部包括支援氣體供給系統(tǒng)(第二處理氣體供給系統(tǒng))28、原料氣體供給系統(tǒng)(第一處理氣體供給系統(tǒng))30、輔助氣體供給系統(tǒng)(第三處理氣體供給系統(tǒng))31以及清潔氣體供給系統(tǒng)32。原料氣體供給系統(tǒng)30供給含有DCS(二氯硅烷)作為硅烷系氣體的原料氣體。支援氣體供給系統(tǒng)28供給含有氨氣(NH3)作為氮化氣體的支援氣體。輔助氣體供給系統(tǒng)31供給含有BCl3作為摻雜氣體的輔助氣體。清潔氣體供給系統(tǒng)32供給惰性氣體、例如氮?dú)釴2作為清潔氣體。在原料氣體、支援氣體和輔助氣體(第一、第二和第三處理氣體)中，根據(jù)需要可以混入適量的載體氣體，但在下面為了使說明簡化，并不對(duì)載體氣體進(jìn)行說明。
具體地說，支援氣體供給系統(tǒng)28、原料氣體供給系統(tǒng)30和輔助氣體供給系統(tǒng)31分別具有氣體分散噴嘴34、36、37，它們是由向內(nèi)側(cè)貫通總管8的側(cè)壁并向上方轉(zhuǎn)彎延伸的石英管所制成(參照圖2)。在各氣體分散噴嘴34、36、37上，沿著其長度的方向(上下方向)并且以跨過晶片艙12上的全部晶片W的方式隔開規(guī)定的間隔而形成有多個(gè)氣體噴射孔34A、36A和37A。各氣體噴射孔34A、36A、37A在水平方向上大致均勻地供給支援氣體(含有NH3氣體)、原料氣體(含有DCS)和輔助氣體(含有BCl3氣體)，使得相對(duì)于晶片艙12上的多片晶片W形成平行的氣流。另一方面，清潔氣體供給系統(tǒng)32設(shè)置有貫通總管8的側(cè)壁的較短的氣體噴嘴38。
噴嘴34、36、37、38分別通過氣體供給管線(氣體通道)42、44、45、46而連接著NH3氣體、DCS氣體、BCl3氣體和N2氣體的氣源28S、30S、31S和32S。在氣體供給管線42、44、45和46上安裝有開閉閥42A、44A、45A、46A和質(zhì)量流量控制器之類的流量控制器42B、44B、45B和46B。因此，能夠分別對(duì)NH3氣體、DCS氣體、BCl3氣體和N2氣體的流量進(jìn)行控制的同時(shí)來供給這些氣體。
在一部分處理容器4的側(cè)壁上，沿著其高度的方向配置有氣體激發(fā)部50。在與氣體激發(fā)部50相對(duì)的處理容器4的另一側(cè)配置有細(xì)長的排氣口52，其用來排出內(nèi)部的環(huán)境氣體而形成真空，例如通過向著上下方向切去一部分處理容器4的側(cè)壁而形成。
具體地說，氣體激發(fā)部50具有通過沿著上下方向以規(guī)定的寬度切去處理容器4的側(cè)壁而形成的上下細(xì)長的開口54。開口54由密封地焊接接合在處理容器4的外壁上的石英制蓋體56所掩蓋。蓋體56以向處理容器4的外側(cè)突出的方式而形成截面凹狀，且具有上下細(xì)長的形狀。
根據(jù)該構(gòu)造而形成了從處理容器4的側(cè)壁突出并向處理容器4內(nèi)開口的氣體激發(fā)部50。即，氣體激發(fā)部50的內(nèi)部空間與處理容器4內(nèi)的處理區(qū)域5相連通。開口54在上下方向上足夠地長，使得在高度方向上能夠掩蓋住保持在晶片艙12內(nèi)的所有晶片W。
在蓋體56的兩側(cè)壁的外側(cè)面上，沿著其長度方向(上下方向)以互相相對(duì)的方式而配置有細(xì)長的一對(duì)電極58。電極58通過給電線62而與等離子體產(chǎn)生用的高頻電源60連接。通過向電極58施加例如13.56MHz的高頻電壓，而在一對(duì)電極58間產(chǎn)生用于激發(fā)等離子體的高頻電場。其中，高頻電壓的頻率不限于13.56MHz，也可以使用其他頻率，例如使用400kHz等。
對(duì)于支援氣體(第二處理氣體)分散噴嘴34來說，在比晶片艙12上的最下層位置的晶片W還低的位置，向處理容器4的半徑方向外方彎曲。其后，氣體分散噴嘴34在氣體激發(fā)部50內(nèi)的最里面(離處理容器4的中心最遠(yuǎn)的部分)的位置垂直地立起。如圖2所示，氣體分散噴嘴34被設(shè)置在比夾在一對(duì)對(duì)向電極58之間的區(qū)域(高頻電場最強(qiáng)的位置)，即比實(shí)際產(chǎn)生主要等離子體的等離子體產(chǎn)生區(qū)域PS更靠向外側(cè)的位置。含有從氣體分散噴嘴34的氣體噴射孔34A噴射的NH3氣體的第二處理氣體向等離子體產(chǎn)生區(qū)域PS而被噴射，在這里被激發(fā)(分解或者活性化)，在該狀態(tài)下向晶片艙12內(nèi)的晶片W進(jìn)行供給。
在蓋體56的外側(cè)安裝有例如由石英制成的絕緣保護(hù)蓋64，從而將其掩蓋。在絕緣保護(hù)蓋64的內(nèi)側(cè)與電極58相對(duì)的部分，配置有由制冷劑通路構(gòu)成的冷卻機(jī)構(gòu)(未圖示)。通過向制冷劑通路中流動(dòng)例如被冷卻的氮?dú)鈦砝鋮s電極58。其中，在絕緣保護(hù)蓋64的外側(cè)，為了掩蓋其以防止高頻泄露而配置有護(hù)罩(未圖示)。
在氣體激發(fā)部50的開口54外側(cè)附近，即，在開口54外側(cè)(處理容器4內(nèi))的兩側(cè)，以互相相對(duì)的方式垂直立起設(shè)置有原料氣體(第一處理氣體)和輔助氣體(第三處理氣體)的氣體分散噴嘴36、37。由在氣體分散噴嘴36、37上形成的各氣體噴射孔36A、37A來向著處理容器4的中心方向噴射含有DCS氣體的原料氣體和含有BCl3氣體的輔助氣體。
另一方面，在與氣體激發(fā)部50相對(duì)設(shè)置的排氣口52上，以掩蓋住其的方式而通過焊接來安裝由石英制成的形成截面為“コ”字狀的排氣口蓋體66。排氣口蓋體66沿著處理容器4的側(cè)壁向上方延伸，在處理容器4的上方形成氣體出口68。在氣體出口68上連接配置有真空泵等真空排氣系統(tǒng)GE。
以包圍住處理容器4的方式來配置加熱處理容器4內(nèi)的環(huán)境氣體以及晶片W的加熱器70。在處理容器4內(nèi)的排氣口的附近配置有用于控制加熱器70的熱電偶(未圖示)。
另外，成膜裝置2具有控制整個(gè)裝置動(dòng)作的由計(jì)算機(jī)等構(gòu)成的主控制部48。主控制部48根據(jù)預(yù)先儲(chǔ)存在其附屬存儲(chǔ)部的成膜處理的處理程序例如形成的膜的膜厚或者組成來進(jìn)行后述的成膜處理。在該存儲(chǔ)部內(nèi)，處理氣體流量和膜的膜厚或者組成之間的關(guān)系作為控制數(shù)據(jù)而被預(yù)先存入。因此，主控制部48根據(jù)這些存儲(chǔ)的處理程序或者控制數(shù)據(jù)而能夠控制升降機(jī)構(gòu)25、氣體供給系統(tǒng)28、30、31、32、排氣系統(tǒng)GE、氣體激發(fā)部50、加熱器70等。
下面，對(duì)使用在圖1中所示的裝置進(jìn)行成膜的方法(所謂ALD(原子層淀積)成膜)進(jìn)行說明。簡單地說，在該成膜方法中，向收納有晶片W的處理區(qū)域5內(nèi)供給含有作為硅烷系氣體的二氯硅烷(DCS)氣體的第一處理氣體(原料氣體)、含有作為氮化氣體的氨(NH3)氣體的第二處理氣體(支援氣體)、以及含有作為摻雜氣體的BCl3氣體的第三處理氣體(輔助氣體)，通過CVD在晶片W上形成含有作為雜質(zhì)的硼的氮化硅膜(SiBN)。
首先，將保持有多片、例如50～100片尺寸為300mm的晶片W的常溫的晶片艙12裝載于被設(shè)定在規(guī)定溫度的處理容器4內(nèi)。然后，在將處理容器4內(nèi)抽成真空并維持在規(guī)定的處理壓力的同時(shí)，使晶片溫度上升到成膜用的處理溫度為止，并待機(jī)。然后，在分別控制流量的同時(shí)，由氣體分散噴嘴36、34、37間歇性地供給含有DCS氣體的原料氣體、含有NH3氣體的支援氣體以及含有BCl3氣體的輔助氣體。
具體地說，從氣體分散噴嘴36、37的氣體噴射孔36A、37A，以形成平行氣流的方式向晶片艙12上的多片晶片W供給含有DCS的原料氣體和含有BCl3的輔助氣體。在此期間，DCS氣體和BCl3氣體的分子或者由其分解而產(chǎn)生的分解產(chǎn)物的分子或者原子就被吸附在晶片上。
另一方面，從氣體分散噴嘴34的氣體噴射孔34A，以形成平行氣流的方式向晶片艙12上的多片晶片W供給含有NH3氣體的支援氣體。當(dāng)支援氣體通過一對(duì)電極58之間的等離子體產(chǎn)生區(qū)域PS時(shí)，被選擇性地激發(fā)，從而一部分被等離子體化。此時(shí)，生成例如N*、NH*、NH2*、NH3*等原子團(tuán)(活性種)(符號(hào)*表示是原子團(tuán))。這些原子團(tuán)從氣體激發(fā)部50的開口54流向處理容器4的中心部分，以層流的狀態(tài)而被供給到晶片W之間。
上述原子團(tuán)與吸附在晶片W表面上的DCS氣體的分子等反應(yīng)，由此，在晶片W上形成氮化硅膜。而且，此時(shí)由BCl3氣體的分解而產(chǎn)生的B原子進(jìn)入到氮化硅膜中，形成含有硼作為雜質(zhì)的氮化硅膜(SiBN)。其中，與其相反，在晶片W的表面上吸附有原子團(tuán)的部位上，即使在流過DCS氣體以及BCl3氣體的情況下，也會(huì)發(fā)生同樣的反應(yīng)，在晶片W上形成含硼的氮化硅膜。
(第一實(shí)施方式)圖3是表示在涉及本發(fā)明第一實(shí)施方式的成膜方法中的供給氣體和RF(高頻電壓)施加的方式的時(shí)序圖。如圖3所示，在涉及此實(shí)施方式的成膜方法中，交互地重復(fù)第一至第四工序T1～T4。也就是說，多次重復(fù)由第一至第四工序T1～T4構(gòu)成的循環(huán)，在每個(gè)循環(huán)中形成含硼的氮化硅膜，通過層積而得到具有最終厚度的氮化硅膜。
具體地說，在第一工序T1中，向處理區(qū)域5供給原料氣體(在圖3中表示DCS)和輔助氣體(在圖3中表示BCl3)，而停止向處理區(qū)域5供給支援氣體(在圖3中表示為NH3)。在第二工序T2中，停止向處理區(qū)域5供給原料氣體、支援氣體和輔助氣體。在第三工序T3中，向處理區(qū)域5供給支援氣體，而停止向處理區(qū)域5供給原料氣體和輔助氣體。此外，在第三工序T3中，通過在中途打開RF電源60來使在氣體激發(fā)部50的支援氣體等離子體化，而只在子工序T3b期間，在被激發(fā)的狀態(tài)下向處理區(qū)域供給支援氣體。在第四工序T4中，停止向處理區(qū)域5供給原料氣體、支援氣體和輔助氣體。
第二以及第四工序T2、T4是作為排除處理容器4內(nèi)的殘留氣體的清潔工序來使用的。在此，所謂清潔是指，在流過N2氣體等惰性氣體的同時(shí)，對(duì)處理容器4內(nèi)進(jìn)行真空排氣，或者完全停止供給氣體，通過對(duì)處理容器4內(nèi)進(jìn)行真空排氣來除去處理容器4中的殘留氣體。此外，也可以只在第二以及第四工序T2、T4的前一半過程進(jìn)行真空排氣，在后一半過程同時(shí)進(jìn)行真空排氣和惰性氣體的供給。其中，在第一以及第三工序T1、T3中，當(dāng)供給原料氣體、支援氣體和輔助氣體時(shí)，可以停止處理容器4內(nèi)的真空排氣。但是，在一邊供給原料氣體、支援氣體和輔助氣體一邊在處理容器4內(nèi)進(jìn)行真空排氣的情況下，可以在整個(gè)第一至第四期間T1～T4的全部時(shí)間內(nèi)持續(xù)地進(jìn)行處理容器4內(nèi)的真空排氣。
在圖3中，第一工序T1被設(shè)定為大約1～20秒，例如大約為10秒，第二工序T2被設(shè)定為大約5～15秒，例如大約為10秒，子工序T3被設(shè)定為大約1～30秒，例如大約為20秒，子工序T3b被設(shè)定為大約1～25秒，例如大約15秒。第四工序T4被設(shè)定為大約5～15秒，例如大約為10秒。此外，通常由第一至第四工序T1～T4的一個(gè)循環(huán)形成的膜厚為0.11～0.13nm左右。因此，如果目標(biāo)厚度例如是70nm的話，要反復(fù)進(jìn)行大約600次這樣的循環(huán)。但是，這些時(shí)間以及厚度只不過是簡單的一個(gè)例子，本發(fā)明并不局限于這些數(shù)值。
如上所述，一起供給含有DCS氣體的原料氣體和含有BCl3氣體的輔助氣體的工序T1、和在單獨(dú)供給含有NH3氣體的支援氣體的同時(shí)還包括將其進(jìn)行等離子體激發(fā)的期間的工序T3，間隔著清潔期間T2、T4而交替地實(shí)施。從而，形成的含有硼的氮化硅膜的介電常數(shù)非常低，而且在其進(jìn)行干蝕刻時(shí)，能夠大幅度地提高其耐蝕刻性能。認(rèn)為其理由如下。也就是說，一般在氮化硅膜中添加硼時(shí)，會(huì)使耐蝕刻性降低。但如第一實(shí)施方式那樣，若在供給支援氣體時(shí)用等離子體對(duì)其進(jìn)行激發(fā)，則由于產(chǎn)生了含有N的原子團(tuán)(活性種)，所以促進(jìn)了氮化硅膜的氮化。其結(jié)果，減少了氮化硅膜中的Si-H結(jié)合，而增加了耐蝕刻性強(qiáng)的Si-N鍵。因此，就能夠大幅度地提高膜的耐蝕刻性。
其中，在第三工序T3中，通過在經(jīng)過規(guī)定的時(shí)間Δt之后打開RF電源60，由氣體激發(fā)部50對(duì)支援氣體進(jìn)行等離子體化，所以只在子工序T3b期間向處理區(qū)域5供給處于被激發(fā)狀態(tài)的支援氣體。所謂此規(guī)定的時(shí)間Δt就是使NH3氣體流量達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間，例如大約為5秒。但是，也可以在整個(gè)供給支援氣體的期間由氣體激發(fā)部50將支援氣體等離子體化。通過這樣在支援氣體的流量穩(wěn)定化以后才打開RF電源來確立等離子體，就能夠在晶片W的面間方向(高度方向)提高活性種的均勻性。
上述成膜處理按照如下的處理?xiàng)l件進(jìn)行。DCS氣體的流量在50～3000sccm的范圍內(nèi)，例如為1000sccm(lslm)。NH3氣體的流量在500～5000sccm的范圍內(nèi)，例如為1000sccm。BCl3氣體的流量在1～100sccm的范圍內(nèi)，期望在1～15sccm的范圍內(nèi)，例如為4sccm。處理溫度低于通常的CVD處理的溫度，具體地說為300～700℃的范圍內(nèi)，優(yōu)選在550～630℃的范圍內(nèi)。當(dāng)處理溫度低于300℃時(shí)，無法發(fā)生反應(yīng)，因此幾乎不存在膜的堆積。而在處理溫度高于700℃的情況下，形成膜質(zhì)較差的CVD的堆積膜，同時(shí)對(duì)已經(jīng)形成的金屬膜等會(huì)造成熱損害。
處理壓力在13Pa(0.1Torr)～1330Pa(10Torr)的范圍內(nèi)，優(yōu)選在40Pa(0.3Torr)～266Pa(2Torr)的范圍內(nèi)。例如，在第一工序(吸附工序)T1中為1Torr，在第三工序(使用等離子體氮化工序)T3中為0.3Torr。在處理壓力小于13Pa的情況下，成膜率低于實(shí)用水平。在處理壓力大于1330Pa的情況下，不能充分激起等離子體。
(實(shí)驗(yàn)一)使用在圖1中所示的裝置，按照在圖3中所示的時(shí)序圖，通過涉及第一實(shí)施方式的成膜方法來制造含硼的氮化硅膜(SiBN)，并對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)。在實(shí)驗(yàn)一中進(jìn)行的成膜處理的處理?xiàng)l件，其基準(zhǔn)是如上所述，下面只言及作為參數(shù)而使用的條件。
(BCl3氣體的流量和介電常數(shù)的關(guān)系)為了對(duì)此進(jìn)行研究，將處理溫度設(shè)定為550℃、600℃和630℃三種。BCl3氣體的流量被設(shè)定為在0～8sccm范圍內(nèi)的不同值。
圖4是表示BCl3的氣體流量與介電常數(shù)的關(guān)系圖。如圖4所示，隨著BCl3氣體的流量增加，SiBN膜的介電常數(shù)降低，而且與處理溫度無關(guān)。從而確認(rèn)，對(duì)于通過涉及第一實(shí)施方式的成膜方法所制造的SiBN膜來說，隨著硼濃度的增高，介電常數(shù)降低(即，能夠降低半導(dǎo)體裝置的寄生電容)。其中，介電常數(shù)的優(yōu)選值為5以下。
(SiBN膜的折射率與介電常數(shù)的關(guān)系)圖5是表示SiBN膜的折射率與介電常數(shù)的關(guān)系圖。如圖5所示，當(dāng)折射率從2大約變化到1.7時(shí)，介電常數(shù)從7大約變化到4。
(折射率與蝕刻速度的關(guān)系)為了進(jìn)行此研究，使用三種蝕刻液，即純水[DIW]、稀硫酸溶液[SPM](H2SO4∶H2O2＝4∶1)、以及稀氫氟酸溶液[DHF](HF∶H2O＝1∶99)來進(jìn)行SiBN膜的蝕刻。對(duì)于該蝕刻來說，對(duì)DIW在60℃下進(jìn)行20分鐘，對(duì)SPM在100℃下進(jìn)行2分鐘，對(duì)DHF在23℃下進(jìn)行5分鐘。對(duì)各種蝕刻液求出每一分鐘的蝕刻速度。
圖6是表示SiBN膜的折射率和蝕刻速度之間的關(guān)系圖。圖6還表示相對(duì)于各種蝕刻液的耐性的容許上限值A(chǔ)UL。即，相對(duì)于DHF的容許上限值A(chǔ)UL-DHF為2nm/min，相對(duì)于SPM的容許上限值A(chǔ)UL-SPM為1nm/min，而相對(duì)于DIW的容許上限值A(chǔ)UL-DIW為0.5nm/min。
如圖6所示，當(dāng)折射率在1.85左右時(shí)，雖然蝕刻速度沒有很大的變化，但是隨著折射率的減小，蝕刻速度逐步升高。即，隨著含硼量的增加而折射率降低(參照圖4和圖5)，蝕刻速度逐步升高。這里，除了在折射率為大約1.75中使用SPM蝕刻液的情況，相對(duì)于上述蝕刻液的蝕刻速度低于容許上限值。從而確認(rèn)通過涉及第一實(shí)施方式的成膜方法所制造的SiBN膜具有相對(duì)于上述蝕刻液足夠的耐蝕刻性能。
(BCl3的流量與蝕刻速度的關(guān)系)為了對(duì)其進(jìn)行研究，使用上述三種蝕刻液，即純水[DIW]、稀硫酸溶液[SPM]和稀氫氟酸溶液[DHF]進(jìn)行SiBN膜的蝕刻。蝕刻條件與上面的相同。作為蝕刻對(duì)象的SiBN膜是在處理溫度630℃下形成的。BCl3氣體流量被設(shè)定為在0～8sccm范圍內(nèi)的不同值。
圖7是表示BCl3的流量和蝕刻速度之間的關(guān)系圖。在圖7中，相對(duì)于BCl3氣體流量的各個(gè)值，對(duì)應(yīng)地記載下三種蝕刻液的蝕刻速度值。從左至右依次分別為對(duì)DIW的蝕刻速度、對(duì)SPM的蝕刻速度和對(duì)DHF的蝕刻速度。在圖7左側(cè)的BCl3為“0”sccm的情況，是通過ALD法成膜的未摻雜硼的SiN膜(ALD-SiN)的數(shù)據(jù)。作為參考，在圖7的右側(cè)，表示的是由CVD法形成的未摻雜硼的SiN膜(CVD-SiN)的蝕刻速度。
相對(duì)各種蝕刻液的容許上限值，與在圖6中說明的情況相同。即，DHF是2nm/min，SPM是1nm/min，而DIW是0.5nm/min。
如圖7所示，隨著BCl3的流量從1增加到8sccm，對(duì)DHF、SPM和DIW的各個(gè)蝕刻速度都稍為增加。例如，在DHF的情況下，從0.55nm/min增加到0.65nm/min左右。在SPM的情況下，從0.02nm/min增加到0.14nm/min左右。在DIW的情況下，從0.01nm/min增加到0.02nm/min左右。但是，各個(gè)蝕刻速度還都小于DHF、SPM和DIW的上述各容許上限值。從而確認(rèn)，通過涉及第一實(shí)施方式的成膜方法所形成的SiBN膜可對(duì)上述蝕刻液具有充分的耐蝕刻性。
(SiBN膜的階梯覆蓋性)還評(píng)價(jià)了通過涉及第一實(shí)施方式的成膜方法所形成的SiBN膜的階梯覆蓋性。其結(jié)果可以確認(rèn)，SiBN膜的階梯覆蓋性非常高，可達(dá)到97～105％。
(第二實(shí)施方式)圖8是表示在涉及本發(fā)明的第二實(shí)施方式的成膜方法中的氣體供給和RF(高頻電壓)施加的方式的時(shí)序圖。如圖8所示，在涉及此實(shí)施方式的成膜方法中，也是交叉地重復(fù)第一至第四工序T11～T14。即，多次重復(fù)由第一至第四工序T11～T14構(gòu)成的循環(huán)，通過層積在每個(gè)循環(huán)中形成的含硼的氮化硅膜的膜，而得到最終厚度的氮化硅膜。
具體地說，在第一工序T11中，向處理區(qū)域5供給原料氣體(在圖8中表示為DCS)、支援氣體(在圖8中表示為NH3)和輔助氣體(在圖8中表示為BCl3)。在第二工序T12中，停止向處理區(qū)域5供給原料氣體、支援氣體和輔助氣體。在第三工序T13中，向處理區(qū)域5中供給支援氣體，而停止向處理區(qū)域5供給原料氣體和輔助氣體。此外，在第三工序T13中，通過在中途打開RF電源60而由氣體激發(fā)部50對(duì)支援氣體進(jìn)行等離子體化，只在子工序T13b期間向處理區(qū)域5中供給處于激發(fā)狀態(tài)下的支援氣體。在第四工序T14中，停止向處理區(qū)域5中供給原料氣體、支援氣體和輔助氣體。
第二和第四工序T12、T14是作為排出處理容器4內(nèi)的殘留氣體的清潔工序而使用的。在第一和第三工序T11、T13中，在供給原料氣體、支援氣體和輔助氣體時(shí)，可以停止處理容器4內(nèi)的真空排氣。但是，在一邊向處理容器4內(nèi)供給原料氣體、支援氣體和輔助氣體一邊進(jìn)行真空排氣的情況下，也可以在整個(gè)第一至第四工序T11～T14中持續(xù)對(duì)處理容器4內(nèi)進(jìn)行真空排氣。第一至第四工序T11～T14各自的長度與第一實(shí)施方式相同。
如上所述，在第一工序T11中，當(dāng)與原料氣體和輔助氣體一起供給含有NH3的支援氣體時(shí)，在維持形成的氮化硅膜的高質(zhì)量的同時(shí)，其成膜速度也大幅度提高。其理由可以考慮如下。即，當(dāng)在第一期間T11內(nèi)一起供給支援氣體和原料氣體時(shí)，在晶片表面上吸附的DCS氣體分子有一部分通過同時(shí)供給的NH3氣體而被不完全氮化。因此，在第一期間T11內(nèi)，在吸附量沒有飽和時(shí)，DCS氣體和BCl3氣體分子還在進(jìn)行著吸附，其結(jié)果，使DCS氣體和BCl3氣體的吸附量多于在單獨(dú)流過原料氣體時(shí)的吸附量。然后，在第三期間T13內(nèi)，由通過等離子體所激發(fā)的NH3氣體使沒有完全反應(yīng)的部分充分地反應(yīng)，在高成膜速度的狀態(tài)下形成氮化硅膜。
在第一期間T11內(nèi)的NH3氣體的供給量不要過多，例如，取少于DCS氣體的供給量，希望取1/100～1/1。當(dāng)NH3氣體的供給量過多時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的氯化銨，造成堵塞排氣系統(tǒng)的管道或者形成氯化銨顆粒等問題。此外，因?yàn)閮H是產(chǎn)生的氯化銨和BCl3簡單地反應(yīng)，所以會(huì)形成不含Si或含Si非常少的BN膜。反之，當(dāng)NH3氣體的供給量過少時(shí)，使得同時(shí)供給NH3的效果非常小。
此外，也可以在第一期間T11內(nèi)打開RF電源60，通過氣體激發(fā)部50對(duì)含有NH3的支援氣體進(jìn)行等離子體化(在圖8(D)中表示為虛線)。在此情況下，由于進(jìn)一步促進(jìn)在晶片表面上吸附DCS氣體和BCl3氣體，所以能夠進(jìn)一步提高成膜速度。
(實(shí)驗(yàn)二)使用圖1所示的裝置，按照在圖3和圖8中所示的時(shí)序圖，由涉及第一和第二實(shí)施方式的成膜方法來制造含硼的氮化硅膜(SiBN)，對(duì)它們的成膜速度進(jìn)行比較。在實(shí)驗(yàn)二中，成膜處理的處理?xiàng)l件與實(shí)驗(yàn)一是相同的。此外，在涉及第二實(shí)施方式的成膜方法中，將第一工序T11中的NH3氣體的供給量設(shè)定為是DCS氣體供給量的1/10，即100sccm。
圖9是表示在涉及第一和第二實(shí)施方式的成膜方法中的成膜速度Rth(nm/循環(huán))以及其改善率IRth(％)的圖。在圖9中，橫坐標(biāo)中的TOP、CTR以及BTM分別表示半導(dǎo)體晶片在晶片艙中的頂部、中間和底部的位置。帶有斜線的條棒表示第一實(shí)施方式的成膜速度，而空白條棒表示第二實(shí)施方式的成膜速度，改善率IRth(％)被定義為(第二實(shí)施方式的成膜速度)/(第一實(shí)施方式的成膜速度)。
如圖9所示，與第一實(shí)施方式的方法相比較，在第二實(shí)施方式的方法中，在TOP、CTR和BTM的各個(gè)位置，成膜速度Rth都有所提高。成膜速度的改善率IRth(％)，在TOP處為161％，在CTR處為161％，而在BTM處為152％。因此，能夠確認(rèn)對(duì)于成膜速度來說，涉及第二實(shí)施方式的成膜方法優(yōu)于涉及第一實(shí)施方式的成膜方法。
(電子遷移度)作為含有雜質(zhì)的氮化硅膜的特性，除了介電常數(shù)和蝕刻速度以外，有必要考察對(duì)半導(dǎo)體裝置的動(dòng)作有很大影響的電子遷移度。為了提高電子遷移度，優(yōu)選對(duì)含有雜質(zhì)的氮化硅膜施加應(yīng)力。在此情況下，所謂應(yīng)力有拉伸應(yīng)力和壓縮應(yīng)力。
圖10A和圖10B分別表示NMOS晶體管以及PMOS晶體管的示意性截面圖。在圖10A和圖10B中，箭頭表示壓力的方向。在如圖10A中所示的NMOS晶體管的情況下，優(yōu)選在通道區(qū)域施加壓縮應(yīng)力。在此情況下，晶體管的覆蓋膜由高拉伸應(yīng)力的膜構(gòu)成。另一方面，在如圖10B中所示的PMOS晶體管的情況下，優(yōu)選在通道區(qū)域施加拉伸應(yīng)力。在此情況下，晶體管的覆蓋膜由高壓縮應(yīng)力的膜構(gòu)成。但是，按照過去的技術(shù)，是很難形成含有壓縮應(yīng)力雜質(zhì)的氮化硅膜，而控制應(yīng)力自身的大小也是很困難的。
關(guān)于這一點(diǎn)，通過本發(fā)明人等的研究明白，通過在成膜時(shí)控制所供給的摻雜氣體的供給量，就能夠控制對(duì)含雜質(zhì)氮化硅膜施加應(yīng)力的大小和種類。當(dāng)變化摻雜氣體的供給量時(shí)，就給予含雜質(zhì)氮化硅膜以應(yīng)力，而從壓縮應(yīng)力變化到拉伸應(yīng)力。從而，在涉及第一以及第二實(shí)施方式的成膜方法中，將在第一工序T1、T11中的摻雜氣體，即BCl3氣體的供給量作為參數(shù)，而能夠控制在含雜質(zhì)的氮化硅膜中所產(chǎn)生的應(yīng)力。
(實(shí)驗(yàn)三)使用在圖1中所示的裝置，按照在圖3中所示的時(shí)序圖，通過涉及第一實(shí)施方式的成膜方法，形成含硼的氮化硅膜(SiBN)，研究BCl3的氣體流量與膜的應(yīng)力之間的關(guān)系。在實(shí)驗(yàn)三中的成膜處理中，其處理?xiàng)l件的基準(zhǔn)與實(shí)驗(yàn)一相同，即，取DCS氣體流量為1000sccm，NH3氣體流量為1000sccm。
圖11A和圖11B是表示BCl3氣體流量和膜的應(yīng)力之間的關(guān)系圖。在圖11A和圖11B中，縱坐標(biāo)的“+”一側(cè)表示拉伸應(yīng)力，“-”一側(cè)表示壓縮應(yīng)力。在表示圖11A中結(jié)果的實(shí)驗(yàn)中，處理溫度取為550℃，BCl3氣體流量被設(shè)定為0、8和15sccm三個(gè)不同值。在表示圖11B中結(jié)果的實(shí)驗(yàn)中，處理溫度取為630℃，BCl3氣體流量被設(shè)定為1、2、4、8sccm四個(gè)不同值。
在圖11A中所示的情況下，當(dāng)BCl3的氣體流量為“0”時(shí)(不摻雜有雜質(zhì))，應(yīng)力非常高，達(dá)到了1143MPa。與此相反，當(dāng)BCl3的氣體流量增加到8、15sccm時(shí)，應(yīng)力(拉伸)依次降低到135和111MPa。此外，在圖11B中所示的情況下，當(dāng)BCl3氣體的氣體流量逐步增加時(shí)，應(yīng)力依次降低到220、113和76MPa。然后在8sccm時(shí)，應(yīng)力為-78MPa，應(yīng)力的種類從拉伸應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)閴嚎s應(yīng)力。從而確認(rèn)，通過適當(dāng)?shù)剡x擇處理溫度和BCl3氣體的流量就能夠控制含雜質(zhì)氮化硅膜應(yīng)力的大小和種類(方向)。當(dāng)然上述處理溫度和氣體流量僅是一個(gè)例子。
(第一以及第二實(shí)施方式共同的事項(xiàng)和變化實(shí)例)如上所述，對(duì)于第一以及第二實(shí)施方式中，是基于處理程序并在主控制部48的控制下而實(shí)行的。圖12為表示主控制部構(gòu)造的簡要框圖。主控制部48具有CPU210，而存儲(chǔ)部212、輸入部214、輸出部216等連接在其上面。在存儲(chǔ)部212中存儲(chǔ)有處理程序以及加工工藝。輸入部214包括用于與使用者對(duì)話的輸入裝置，例如鍵盤或者指示設(shè)備以及存儲(chǔ)介質(zhì)的驅(qū)動(dòng)部等。輸出部216輸出用于控制處理裝置的各機(jī)器的控制信號(hào)。在圖12中還一并表示有可在計(jì)算機(jī)上安裝或者卸下的存儲(chǔ)介質(zhì)218。
對(duì)于上述實(shí)施方式的方法來說，作為用于在處理器上運(yùn)行的程序指令，通過寫入由計(jì)算機(jī)可讀取的存儲(chǔ)介質(zhì)，而可以適用于各種半導(dǎo)體處理裝置?；蛘?，這種程序指令，通過通信媒體進(jìn)行傳送，而可以適用于各種半導(dǎo)體處理裝置。存儲(chǔ)介質(zhì)例如為磁盤(軟盤)、硬盤(一例為存儲(chǔ)部212中所包括的硬盤等)、光盤(CD、DVD等)、磁光盤(MO等)、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等?？刂瓢雽?dǎo)體裝置的動(dòng)作的計(jì)算機(jī)，讀入存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)中的程序指令，通過使其在處理器上運(yùn)行來實(shí)行上述方法。
在第一以及第二實(shí)施方式中，可舉例說明作為原料氣體中的硅烷系氣體的DCS氣體。關(guān)于這一點(diǎn)，作為原料氣體，可以使用含有選自二氯硅烷(DCS)、六氯乙硅烷(HCD)、甲硅烷(SiH4)、乙硅烷(Si2H6)、六甲基二硅氨烷(HMDS)、四氯硅烷(TCS)、乙硅烷基氨(DSA)、三硅烷基氨(TSA)、雙叔丁基氨基硅烷(BTBAS)中的一種或者兩種以上。
在第一以及第二實(shí)施方式中，可以使用NH3氣體、N2氣體作為支援氣體中的氮化氣體，還可以使用一氧化二氮(N2O)、氧化氮(NO)之類的氮氧化氣體代替氮化氣體。在此情況下，形成的膜并不是含雜質(zhì)氮化硅膜，而是含雜質(zhì)氮氧化硅膜。
此外，在第一以及第二實(shí)施方式中，可以舉出BCl3氣體作為輔助氣體中的摻雜氣體。關(guān)于這一點(diǎn)，作為摻雜氣體，可以包括選自BCl3、B2H6、BF3、B(CH3)3中的至少一種氣體。
在上述第一以及第二實(shí)施方式中，作為成膜裝置2，具有一體地將形成等離子體的激發(fā)部50組裝在處理容器4上的構(gòu)造。代替之，也可以將激發(fā)部50與處理容器4另外設(shè)置，在處理容器4的外部預(yù)先激發(fā)(即遠(yuǎn)距離等離子體)NH3氣體，再向處理容器4內(nèi)供給該激發(fā)NH3氣體。作為被處理基板，并不限定于半導(dǎo)體晶片，也可以是LCD基板、玻璃基板等其他基板。
對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，有關(guān)本發(fā)明的補(bǔ)充優(yōu)點(diǎn)以及修改很容易獲得。因此，本發(fā)明并不局限于上述的詳細(xì)說明和優(yōu)選實(shí)施方式。在本發(fā)明的宗旨以及范圍之內(nèi)的各種修改也應(yīng)屬于本發(fā)明的權(quán)利要求之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體處理用的成膜方法，在能夠選擇性地供給含有硅烷系氣體的第一處理氣體和含有氮化氣體或者氮氧化氣體的第二處理氣體以及含有摻雜氣體的第三處理氣體的處理區(qū)域內(nèi)，通過CVD在被處理基板上形成含有雜質(zhì)的氮化硅膜或者氮氧化硅膜，其特征在于，該方法交互地包括向所述處理區(qū)域供給所述第一以及第三處理氣體的第一工序；停止向所述處理區(qū)域供給所述第一、第二以及第三處理氣體的第二工序；向所述處理區(qū)域供給所述第二處理氣體，另一方面，停止向所述處理區(qū)域供給所述第一以及第三處理氣體的第三工序，其中，所述第三工序包括所述第二處理氣體在通過激發(fā)機(jī)構(gòu)處于被激發(fā)的狀態(tài)下而向所述處理區(qū)域被供給的激發(fā)期間；和停止向所述處理區(qū)域供給所述第一、第二和第三處理氣體的第四工序。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述第一工序是停止向所述處理區(qū)域供給所述第二處理氣體。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述第一工序是向所述處理區(qū)域供給所述第二處理氣體。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述第一工序不具有通過所述激發(fā)機(jī)構(gòu)來激發(fā)所述第二處理氣體的期間。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述第一工序具有通過所述激發(fā)機(jī)構(gòu)來激發(fā)所述第二處理氣體的期間。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述第三工序還具有在所述激發(fā)期間之前，將沒有通過所述激發(fā)機(jī)構(gòu)所激發(fā)的所述第二處理氣體向所述處理區(qū)域供給的期間。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述第二以及第四工序分別具有向所述處理區(qū)域供給清潔氣體的期間。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于從所述第一工序到所述第四工序一直繼續(xù)著進(jìn)行所述處理區(qū)域內(nèi)的排氣。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述激發(fā)機(jī)構(gòu)具有在與所述處理區(qū)域相連的空間內(nèi)，配置在所述第二處理氣體的供給口和所述基板之間的等離子體產(chǎn)生區(qū)域，所述第二處理氣體在通過所述等離子體產(chǎn)生區(qū)域時(shí)而被激發(fā)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述第一以及第三處理氣體在所述等離子體產(chǎn)生區(qū)域和所述基板之間被供給到所述處理區(qū)域。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于在所述處理區(qū)域內(nèi)，以上下設(shè)置間隔而層疊的狀態(tài)下收納有多片被處理基板，所述多片被處理基板通過設(shè)置在所述處理區(qū)域周圍的加熱器而被加熱。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于所述第一、第二以及第三處理氣體以相對(duì)所述多片被處理基板形成平行氣流的方式，而分別從跨過所述多片被處理基板并沿著上下方向排列的多個(gè)氣體噴射孔所供給。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在所述第一工序中，以所述摻雜氣體的供給量作為參數(shù)來控制在所述膜上產(chǎn)生的應(yīng)力。
14.如權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于所述第一處理氣體含有選自二氯硅烷(DCS)、六氯乙硅烷(HCD)、甲硅烷(SiH4)、乙硅烷(Si2H6)、六甲基二硅氨烷(HMDS)、四氯硅烷(TCS)、乙硅烷基氨(DSA)、三硅烷基氨(TSA)和雙叔丁基氨基硅烷(BTBAS)中的一種以上的氣體，所述第二處理氣體含有選自氨氣、氮?dú)狻⒁谎趸鸵谎趸械囊环N以上的氣體。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述摻雜氣體含有選自BCl3、B2H6、BF3和B(CH3)3中的一種以上的氣體。
16.一種半導(dǎo)體處理用的成膜裝置，其特征在于，該裝置包括具有收納被處理基板的處理區(qū)域的處理容器；在所述處理區(qū)域內(nèi)支撐所述被處理基板的支持部件；加熱所述處理區(qū)域內(nèi)的所述被處理基板的加熱器；對(duì)所述處理區(qū)域內(nèi)進(jìn)行排氣的排氣系統(tǒng)；向所述處理區(qū)域內(nèi)供給含有硅烷系氣體的第一處理氣體的第一處理氣體供給系統(tǒng)；向所述處理區(qū)域內(nèi)供給含有氮化氣體或者氮氧化氣體的第二處理氣體的第二處理氣體供給系統(tǒng)；向所述處理區(qū)域內(nèi)供給含有摻雜氣體的第三處理氣體的第三處理氣體供給系統(tǒng)；選擇性地對(duì)供給到所述處理區(qū)域內(nèi)的第二處理氣體進(jìn)行激發(fā)的激發(fā)機(jī)構(gòu)；和控制所述裝置的動(dòng)作的控制部，其中，所述控制部為了通過CVD在所述被處理基板上形成含有雜質(zhì)的氮化硅膜或者氮氧化硅膜而交互地實(shí)施以下工序向所述處理區(qū)域供給所述第一以及第三處理氣體的第一工序；停止向所述處理區(qū)域供給所述第一、第二和第三處理氣體的第二工序；向所述處理區(qū)域供給所述第二處理氣體，另一方面，停止向所述處理區(qū)域供給所述第一以及第三處理氣體的第三工序，其中，所述第三工序包括所述第二處理氣體在通過激發(fā)機(jī)構(gòu)而處于被激發(fā)的狀態(tài)下被供給到所述處理區(qū)域的激發(fā)期間；和停止向所述處理區(qū)域內(nèi)供給所述第一、第二和第三處理氣體的第四工序。
17.如權(quán)利要求16中所述的裝置，其特征在于所述激發(fā)機(jī)構(gòu)具有在與所述處理區(qū)域連通的空間內(nèi)、配置在所述第二處理氣體供給口和所述基板之間的等離子體產(chǎn)生區(qū)域，所述第二處理氣體在通過所述等離子體產(chǎn)生區(qū)域時(shí)而被激發(fā)。
18.如權(quán)利要求17中所述的裝置，其特征在于所述等離子體產(chǎn)生區(qū)域具有通過附設(shè)在所述處理容器中的電極和高頻電源而在所述第二處理氣體供給口和所述基板之間形成的高頻電場。
19.如權(quán)利要求16中所述的裝置，其特征在于所述處理區(qū)域構(gòu)成為在上下設(shè)置間隔而累放的狀態(tài)下來收納多片被處理基板，所述多片被處理基板由設(shè)置在所述處理區(qū)域周圍的所述加熱器來加熱。
20.如權(quán)利要求19中所述的裝置，其特征在于所述第一、第二和第三處理氣體分別以相對(duì)所述多片被處理基板形成平行氣流的方式，從跨過所述多片被處理基板并沿著上下方向排列的多個(gè)氣體噴射孔而被供給。
21.一種在含有用于在處理器中運(yùn)行的程序指令的計(jì)算機(jī)上可讀取的存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于當(dāng)通過處理器運(yùn)行所述程序指令時(shí)，在能夠選擇性地供給含有硅烷系氣體的第一處理氣體和含有氮化氣體或者氮氧化氣體的第二處理氣體以及含有摻雜氣體的第三處理氣體的處理區(qū)域內(nèi)，在通過CVD在被處理基板上形成含有雜質(zhì)的氮化硅膜或者氮氧化硅膜的半導(dǎo)體處理用的成膜裝置中，交互地進(jìn)行下述各工序向所述處理區(qū)域供給所述第一和第三處理氣體的第一工序；停止向所述處理區(qū)域供給所述第一、第二和第三處理氣體的第二工序；向所述處理區(qū)域供給所述第二處理氣體，另一方面，停止向所述處理區(qū)域供給所述第一和第三處理氣體的第三工序，其中，所述第三工序包括所述第二處理氣體在通過激發(fā)機(jī)構(gòu)而處于激發(fā)的狀態(tài)下被供給到所述處理區(qū)域的激發(fā)期間；和停止向所述處理區(qū)域供給所述第一、第二和第三處理氣體的第四工序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種成膜方法，在能夠選擇性地供給含有硅烷系氣體的第一處理氣體和含有氮化氣體或氮氧化氣體的第二處理氣體以及含有摻雜氣體的第三處理氣體的處理區(qū)域內(nèi)，通過CVD在被處理基板上形成含有雜質(zhì)的氮化硅膜或氮氧化硅膜。該成膜方法交叉地具有第一至第四工序。在第一工序中，向處理區(qū)域內(nèi)供給第一和第三處理氣體。在第二工序中，停止向處理區(qū)域內(nèi)供給第一、第二和第三處理氣體。在第三工序中，向處理區(qū)域內(nèi)供給第二處理氣體，而停止向處理區(qū)域供給第一和第三處理氣體。第三工序具有將由激發(fā)機(jī)構(gòu)使之處于激發(fā)狀態(tài)的第二處理氣體供給至處理區(qū)域的激發(fā)期間。在第四工序中，停止向處理區(qū)域內(nèi)供給第一、第二和第三處理氣體。
文檔編號(hào)H01L21/318GK1881541SQ20051008730
公開日2006年12月20日 申請日期2005年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月28日
發(fā)明者長谷部一秀, 岡田充弘, 周保華, 金采虎, 小川淳 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社