半导体器件的制造方法、衬底处理方法及衬底处理装置制造方法及图纸

本申请涉及半导体器件的制造方法、衬底处理方法及衬底处理装置，形成具有低介电常数、高耐蚀刻性、高耐泄漏性的特性的薄膜。包括通过进行规定次数如下循环而在衬底上形成包含规定元素、氧、碳及氮的薄膜的工序，该循环包括如下工序：向衬底供给包含规定元素和卤素的原料气体的工序，向所述衬底供给由碳、氮及氢这3种元素构成的、且在1分子中碳原子的数量比氮原子的数量多的第一反应气体的工序，向所述衬底供给氮化气体作为第二反应气体的工序，和向所述衬底供给氧化气体作为第三反应气体的工序。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2012年12月10日、申请号为201210549327.5、专利技术名称为“半导体器件的制造方法、衬底处理方法及衬底处理装置”的申请的分案申请。
本专利技术涉及包括在衬底上形成薄膜的工序的半导体器件的制造方法、衬底处理方法及衬底处理装置。
技术介绍
在半导体器件(设备)的制造工序中，包括在硅晶圆等的衬底上形成硅氧化膜(SiO2)或硅氮化膜(Si3N4)等的硅类绝缘膜，即，包含作为规定元素的硅的绝缘膜的工序。硅氧化膜的绝缘性、低介电性等优良，作为绝缘膜或层间膜被广泛使用。另外，硅氮化膜的绝缘性、耐腐蚀性、介电性、薄膜应力控制性等优良，作为绝缘膜、掩模、电荷储存膜或应力控制膜被广泛使用。另外，还公知有向这些绝缘膜添加碳(C)的技术，由此，能够提高绝缘膜的耐蚀刻性。
技术实现思路
但是，通过向绝缘膜添加碳，能够提高绝缘膜的耐蚀刻性，另一方面，介电常数增大，耐泄漏性变差。即，各种绝缘膜都各有优缺点，以往，没有具有低介电常数、高耐蚀刻性、高耐泄漏性的特性的薄膜。因此，本专利技术的目的是提供能够形成具有低介电常数、高耐蚀刻性、高耐泄漏性的特性的薄膜的半导体器件的制造方法、衬底处理方法及衬底处理装置。根据本专利技术的一方式，提供一种半导体器件的制造方法，包括通过进行规定次数如下循环而在所述衬底上形成包含规定元素的薄膜的工序，该循环包括：通过交替地进行规定次数向衬底供给包含规定元素和卤素的原料气体的工序、和向所述衬底供给由碳、氮及氢这3种元素构成的组成式中碳原子的数量比氮原子的数量多的第一反应气体的工序而形成包含所述规定元素、氮及碳的第一层的工序；通过向所述衬底供给与所述原料气体及所述第一反应气体不同的第二反应气体，对所述第一层进行改性而形成第二层的工序。根据本专利技术的其他方式，提供一种衬底处理方法，具有通过进行规定次数如下循环而在所述衬底上形成包含规定元素的薄膜的工序，该循环包含：通过交替地进行规定次数向衬底供给包含规定元素和卤素的原料气体的工序、向所述衬底供给由碳、氮及氢这3种元素构成的组成式中碳原子的数量比氮原子的数量多的第一反应气体的工序而形成包含所述规定元素、氮及碳的第一层的工序；通过向所述衬底供给与所述原料气体及所述第一反应气体不同的第二反应气体，对所述第一层进行改性而形成第二层的工序。根据本专利技术的又一其他方式，提供一种衬底处理装置，具有：收纳衬底的处理室；向所述处理室内供给包含规定元素和卤素的原料气体的原料气体供给系统；向所述处理室内供给由碳、氮及氢这3种元素构成的组成式中碳原子的数量比氮原子的数量多的第一反应气体的第一反应气体供给系统；向所述处理室内供给与所述原料气体及所述第一反应气体不同的第二反应气体的第二反应气体供给系统；为进行如下处理而控制所述原料气体供给系统、所述第一反应气体供给系统及所述第二反应气体供给系统的控制部，所述处理是通过进行规定次数如下循环而在所述衬底上形成包含所述规定元素的薄膜，所述循环包含：通过交替地进行规定次数向所述处理室内的衬底供给所述原料气体的处理、和向所述处理室内的所述衬底供给所述第一反应气体的处理而形成包含所述规定元素、氮及碳的第一层的处理；通过向所述处理室内的所述衬底供给所述第二反应气体，对所述第一层进行改性而形成第二层的处理。根据本专利技术，能够提供能够形成具有低介电常数、高耐蚀刻性、高耐泄漏性的特性的薄膜的半导体器件的制造方法、衬底处理方法及衬底处理装置。附图说明图1是本专利技术的实施方式中优选使用的衬底处理装置的纵型处理炉的概要结构图，是用纵剖视图表示处理炉部分的图。图2是本专利技术的实施方式中优选使用的衬底处理装置的纵型处理炉的概要结构图，是用沿图1的A-A线的剖视图表示处理炉部分的图。图3是本专利技术的实施方式中优选使用的衬底处理装置的控制器的概要结构图。图4是表示本专利技术的第一实施方式中的成膜流程的图。图5是表示本专利技术的第一实施方式的成膜顺序中的气体供给的定时的图。图6是表示本专利技术的第一实施方式的成膜顺序中的气体供给的定时的变形例的图，图6(a)表示变形例1，图6(b)表示变形例2，图6(c)表示变形例3。图7是表示本专利技术的第二实施方式的成膜流程的图。图8是表示本专利技术的第二实施方式的成膜顺序中的气体供给的定时的图。图9是表示本专利技术的第二实施方式的成膜顺序中的气体供给的定时的变形例的图，图9(a)表示变形例1，图9(b)表示变形例2，图9(c)表示变形例3。图10是表示本专利技术的第三实施方式的成膜流程的图。图11是表示本专利技术的第三实施方式的成膜顺序中的气体供给的定时的图。图12是表示本专利技术的第三实施方式的成膜顺序中的气体供给的定时的变形例的图，图12(a)表示变形例1，图12(b)表示变形例2。图13是表示本专利技术的第三实施方式的成膜顺序中的气体供给的定时的变形例的图，图13(a)表示变形例3，图13(b)表示变形例4。图14是表示本专利技术的第三实施方式的成膜顺序中的气体供给的定时的变形例的图，图14(a)表示变形例5，图14(b)表示变形例6。图15(a)及(b)是分别表示本专利技术的其他实施方式的成膜顺序中的气体供给的定时的变形例的图。图16是表示本专利技术的实施例1中的SiOCN膜的各种测定结果的图。图17是表示本专利技术的实施例2中的SiOC膜的各种测定结果的图。图18是表示本专利技术的实施例3中的SiOCN膜的各种测定结果的图。符号说明121控制器(控制部)200晶圆(衬底)201处理室202处理炉203反应管207加热器231排气管232a第一气体供给管232b第二气体供给管232c第三气体供给管232d第四气体供给管具体实施方式＜本专利技术的第一实施方式＞以下，基于附图说明本专利技术的第一实施方式。(1)衬底处理装置的结构图1是本实施方式中优选使用的衬底处理装置的纵型处理炉的概要结构图，用纵剖视图表示处理炉202部分。图2是本实施方式中优选使用的纵型处理炉的概要结构图，用沿图1的A-A线的剖视图表示处理炉202部分。如图1所示，处理炉202具有作为加热手段(加热机构)的加热器207。加热器207呈圆筒形状，被支承在作为保持板的加热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件的制造方法，其特征在于，包括通过进行规定次数如下循环而在衬底上形成包含规定元素、氧、碳及氮的薄膜的工序，该循环包括如下工序：向衬底供给包含规定元素和卤素的原料气体的工序，向所述衬底供给由碳、氮及氢这3种元素构成的、且在1分子中碳原子的数量比氮原子的数量多的第一反应气体的工序，向所述衬底供给氮化气体作为第二反应气体的工序，和向所述衬底供给氧化气体作为第三反应气体的工序。

【技术特征摘要】
2011.12.09 JP 2011-270723;2012.10.23 JP 2012-233851.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，包括通过进行规
定次数如下循环而在衬底上形成包含规定元素、氧、碳及氮的薄膜
的工序，该循环包括如下工序：
向衬底供给包含规定元素和卤素的原料气体的工序，
向所述衬底供给由碳、氮及氢这3种元素构成的、且在1分子
中碳原子的数量比氮原子的数量多的第一反应气体的工序，
向所述衬底供给氮化气体作为第二反应气体的工序，和
向所述衬底供给氧化气体作为第三反应气体的工序。
2.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，
所述第一反应气体包含选自胺及有机肼中的至少一种。
3.如权利要求2所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，
所述第二反应气体包含选自NH3气体、N2H2气体、N2H4气体及N3H8气体中的至少一种。
4.如权利要求3所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，
所述第三反应气体包含选自O2气体、N2O气体、NO气体、NO2气
体、O3气体、H2气体+O2气体、H2气体+O3气体、H2O气体、CO气
体及CO2气体中的至少一种。
5.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，
所述第一反应气体、所述第二反应气体及所述第三反应气体分别利
用非等离子体被热活化、从而被供给至所述衬底。
6.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，
在供给所述第二反应气体的工序中，在利用所述氮化气体产生的反
应成为不饱和的条件下，供给所述氮化气体。
7.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，
在供给所述第三反应气体的工序中，在利用所述氧化气体产生的反
应成为不饱和的条件下，供给所述氧化气体。
8.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，
所述形成薄膜的工序是在将所述衬底收纳在处理室内的状态下
进行的，
供给所述第一反应气体的工序中的所述处理室内的压力比供给
所述原料气体的工序中的所述处理室内的压力大。
9.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，
所述形成薄膜的工序是在将所述衬底收纳在处理室内的状态下
进行的，
供给所述第一反应气体的工序中的所述处理室内的压力以及供
给所述第二反应气体的工序中的所述处理室内的压力分别比供给所
述原料气体的工序中的所述处理室内的压力大。
10.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，
所述形成薄膜的工序是在将所述衬底收纳在处理室内的状态下
进行的，
供给所述第一反应气体的工序中的所述处理室内的压力以及供
给所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：广濑义朗，佐野敦，渡桥由悟，桥本良知，岛本聪，
申请(专利权)人：株式会社日立国际电气，
类型：发明
国别省市：日本;JP