半导体处理用的成膜方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种半导体处理用成膜方法和装置。在能够选择性地供给包括硅烷气体的第一处理气体和包括氮化气体的第二处理气体的处理区域内进行多个循环，在被处理基板上形成氮化硅膜。各循环包括：进行第一处理气体的供给，另一方面，维持遮断第二处理气体的供给的第一供给工序；和进行第二处理气体的供给，另一方面，维持遮断第一处理气体的供给第二供给工序。该方法多个重复执行以下循环：第二供给工序包括激励第二处理气体的激励期间的第一循环组和第二供给工序不包括激励第二处理气体的期间的第二循环组。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在半导体晶片等被处理基板上形成氮化硅膜的半导体 处理用的成膜方法和装置。在此，半导体处理指的是，通过以规定图形在晶片、LCD (Liquid Crystal Display:液晶显示器)那样的FPD (Flat Panel Display:平板显示器)用的玻璃基板等被处理基板上形成半导体 层、绝缘层、导电层等，在该被处理基板上实施用于制造包括半导体 器件、与半导体器件连接的配线、电极等的结构物的各种处理。
技术介绍
在构成半导体集成电路的半导体器件的制造中，在被处理基板上， 例如在半导体晶片上，实施成膜、蚀刻、氧化、扩散、改质、退火、 自然氧化膜的除去等的各种处理。US2006/0286817A1公开了一种立式 (所谓的间歇式)热处理装置中的这种半导体处理方法。在这种方法 中，首先，将半导体晶片从晶片盒移载到立式晶舟上，并以多层支撑。 在晶片盒中，例如可以收纳25个晶片，在晶舟中可以装载30 150个 晶片。然后，将晶舟从处理容器的下方装载到其内部，同时将处理容 器气密密封。接着，在控制处理气体的流量、处理压力、处理温度等 的各种处理条件的状态下，进行规定热处理。为了提高半导体集成电路的特性，提高半导体器件的绝缘膜的特 性是非常重要的。作为半导体器件中的绝缘膜，能够使用Si02、 PSG (Phospho Silicate Glass:硅酸磷玻璃)、P (用等离子体CVD法形成的) —SiO、 P (用等离子体CVD法形成的)一SiN、 SOG (Spin On Glass: 玻璃上旋涂)、Si3N4 (氮化硅膜)等。特别是，由于氮化硅膜的绝缘特 性比氧化硅膜更好，并且作为蚀刻停止膜和层间绝缘膜能充分起作用， 因此大多倾向于使用氮化硅膜。此外，基于同样的理由，也经常使用 掺杂有硼的氮化碳膜。作为在半导体晶片的表面上形成上述氮化硅膜的方法，已知如下说第方法使用甲硅烷(SiH4)、 二氯硅烷(DCS: SiH2Cl2)、六氯乙硅烷(HCD: Si2Cl6)、双叔丁基氨基硅烷(BTBAS: SiH2(NH(C4H9))2、 (t —C4H9NH) 2SiH2等硅烷类气体作为硅源气体，通过热CVD (Chemical Vapor Deposition:化学汽相淀积)进行成膜的方法。例如，以SiH2Cl2 +NH3 (参照US5874368A)或Si2Cl6+NH3等气体的组合利用热CVD 形成氮化硅膜。此外，还提案有为了减小介电常数而向氮化硅膜中添 加作为杂质的例如硼(B)的方法。近年来，伴随着半导体集成电路的进一步高集成化和高微细化的要求，希望减少半导体器件的制造工艺中的热过程(熱履歴)，并提高 器件的特性。即使在立式处理装置中，也希望为满足该要求而进行半 导体处理方法的改良。例如，已知在作为一种成膜处理的CVD (Chemical Vapor Deposition:化学汽相淀积)中， 一边间歇地供给原 料气体等， 一边一层或多层地重复形成原子或分子级别的厚度的层(例 如参照特开平2-93071号、特开平6-45256号公报、US6165916A)。这 种成膜方法一般称为ALD (Atomic layer Deposition:原子层淀积)或 MLD (Molecular layer Deposition:分子层淀积)，由此，即使晶片不暴 露在这种程度的高温下也可以进行处理。例如，在使用作为硅烷类气体的二氯硅烷(DCS)和作为氮化气 体的NH3形成氮化硅膜(SiN)的情况下，进行以下处理。即，在处理 容器内，夹着吹扫(purge)期间交替间歇地供给DCS和NKb气体。 通过在供给NH3气体时施加RF (高频)，在处理容器内生成等离子体 从而促进氮化反应。在此，首先，通过向处理容器内供给DCS,在晶 片表面上以分子级别吸附一层或多层DCS。多余的DCS在吹扫期间中 被排除。接着，通过供给NH3并产生等离子体，通过在低温下氮化， 形成氮化硅膜。重复进行这种一类列的工序，完成规定厚度的膜。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可以抑制微粒的产生、同时可以以高成 膜率形成膜质良好的氮化硅膜的半导体处理用成膜方法和装置。本专利技术的第一方面的半导体处理用成膜方法，其在能够选择性地 供给包括硅烷类气体的第一处理气体和包括氮化气体的第二处理气体，并且与用于在供给上述第二处理气体时进行激励的激励机构连通 的处理容器的处理区域内，在被处理基板上形成氮化硅膜，其特征在 于上述方法包括通过在配置有上述被处理基板的上述处理区域内进 行多个循环并将在每个上述循环中形成的薄膜层叠，在上述被处理基 板上形成具有规定厚度的氮化硅膜的成膜处理，上述各循环包括第 一供给工序，进行上述第一处理气体相对于上述处理区域的供给，另 一方面，维持遮断上述第二处理气体相对于上述处理区域的供给；和 第二供给工序，进行上述第二处理气体相对于上述处理区域的供给， 另一方面，维持遮断上述第一处理气体相对于上述处理区域的供给， 上述方法实质上不变更对上述处理区域的设定加热温度而混合地多个 重复第一循环组和第二循环组，其中，上述第一循环组由上述第二供 给工序包括将上述第二处理气体在通过上述激励机构激励的状态下向 上述处理区域供给的激励期间的循环构成，上述第二循环组，由上述 第二供给工序不包括通过上述激励机构激励上述第二处理气体的期间 的循环构成。本专利技术的第二方面的半导体处理用成膜装置，其特征在于，包括 具有收纳被处理基板的处理区域的处理容器；在上述处理区域内支撑 上述被处理基板的支撑部件；对上述处理区域内的上述被处理基板进 行加热的加热器；对上述处理区域内进行排气的排气系统；向上述处 理区域供给包括硅烷类气体的第一处理气体的第一处理气体供给系 统；向上述处理区域供给包括氮化气体的第二处理气体的第二处理气 体供给系统；用于在供给上述第二处理气体时进行激励的激励机构； 和控制上述装置的动作的控制部，上述控制部执行在被处理基板上形 成氮化硅膜的半导体处理用的成膜方法，上述方法包括通过在配置有 上述被处理基板的上述处理区域内进行多个循环并将在每个上述循环 中形成的薄膜层叠，在上述被处理基板上形成具有规定厚度的氮化硅 膜的成膜处理，上述各循环包括第一供给工序，进行上述第一处理 气体相对于上述处理区域的供给，另一方面，维持遮断上述第二处理 气体相对于上述处理区域的供给；和第二供给工序，进行上述第二处 理气体相对于上述处理区域的供给，另一方面，维持遮断上述第一处 理气体相对于上述处理区域的供给；上述方法实质上不变更对上述处理区域的设定加热温度而混合地多个重复第一循环组和第二循环组， 其中，上述第一循环组由上述第二供给工序包括将上述第二处理气体 在通过上述激励机构激励的状态下向上述处理区域供给的激励期间的 循环构成，上述第二循环组由上述第二供给工序不包括通过上述激励 机构激励上述第二处理气体的期间的循环构成。本专利技术的第三方面的计算机能够读取的介质，其包括用于在处理 器上执行的程序指令，其在能够选择性地供给包括硅烷类气体的第一 处理气体和包括氮化气体的第二处理气体并且与用于在供给上述第二 处理气体时进行激励的激励机构连通的处理容器的处理区域内，在被 处理基板上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体处理用成膜方法，其在能够选择性地供给包括硅烷类气体的第一处理气体和包括氮化气体的第二处理气体，并且与用于在供给所述第二处理气体时进行激励的激励机构连通的处理容器的处理区域内，在被处理基板上形成氮化硅膜，其特征在于：所述方法包括通过在配置有所述被处理基板的所述处理区域内进行多个循环并将在每个所述循环中形成的薄膜层叠，在所述被处理基板上形成具有规定厚度的氮化硅膜的成膜处理，所述各循环包括：第一供给工序，进行所述第一处理气体相对于所述处理区域的供给，另一方面，维持遮断 所述第二处理气体相对于所述处理区域的供给；和　第二供给工序，进行所述第二处理气体相对于所述处理区域的供给，另一方面，维持遮断所述第一处理气体相对于所述处理区域的供给，所述方法实质上不变更对所述处理区域的设定加热温度而混合地多个重复第一 循环组和第二循环组，其中，所述第一循环组由所述第二供给工序包括将所述第二处理气体在通过所述激励机构激励的状态下向所述处理区域供给的激励期间的循环构成，所述第二循环组，由所述第二供给工序不包括通过所述激励机构激励所述第二处理气体的期间 的循环构成。

【技术特征摘要】
JP 2007-6-11 2007-1537351.一种半导体处理用成膜方法，其在能够选择性地供给包括硅烷类气体的第一处理气体和包括氮化气体的第二处理气体，并且与用于在供给所述第二处理气体时进行激励的激励机构连通的处理容器的处理区域内，在被处理基板上形成氮化硅膜，其特征在于所述方法包括通过在配置有所述被处理基板的所述处理区域内进行多个循环并将在每个所述循环中形成的薄膜层叠，在所述被处理基板上形成具有规定厚度的氮化硅膜的成膜处理，所述各循环包括第一供给工序，进行所述第一处理气体相对于所述处理区域的供给，另一方面，维持遮断所述第二处理气体相对于所述处理区域的供给；和第二供给工序，进行所述第二处理气体相对于所述处理区域的供给，另一方面，维持遮断所述第一处理气体相对于所述处理区域的供给，所述方法实质上不变更对所述处理区域的设定加热温度而混合地多个重复第一循环组和第二循环组，其中，所述第一循环组由所述第二供给工序包括将所述第二处理气体在通过所述激励机构激励的状态下向所述处理区域供给的激励期间的循环构成，所述第二循环组，由所述第二供给工序不包括通过所述激励机构激励所述第二处理气体的期间的循环构成。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于 所述方法将所述第一循环组和所述第二循环组交替多个重复。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于 所述第一循环组包括多个循环。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述第一循环组的循环数量比所述第二循环组的循环数量多。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述各循环还包括在所述第一和第二供给工序之间以及所述第 二供给工序之后，分别维持遮断第一和第二处理气体相对于所述处理 区域的供给，同时对所述处理区域进行排气的第一和第二中间工序。6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述各循环构成为在所述第一供给工序、所述第一中间工序、所 述第二供给工序、以及所述第二中间工序的整个期间，对所述处理区 域连续进行排气。7. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述第一和第二中间工序包括对所述处理区域进行吹扫气体的供 给的期间。8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述第一循环组的所述第二供给工序还包括在所述激励期间之 前，将所述第二处理气体在不通过所述激励机构进行激励的状态下向 所述处理区域供给的期间。9. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法还包括在所述被处理基板上形成所述氮化硅膜之前， 在没有配置所述被处理基板的所述处理容器内，进行多个预循环，从 而在所述处理容器内形成预涂层膜的预涂层处理，所述各预循环包括:第一预工序，进行所述第一处理气体相对于所述处理容器的供给， 另一方面，维持遮断所述第二处理气体相对于所述处理容器的供给； 和第二预工序，进行所述第二处理气体相对于所述处理容器的供给， 另一方面，维持遮断所述第一处理气体相对于所述处理容器的供给，所述第二预工序不包括利用所述激励机构激励所述第二处理气体的期间。10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于在所述预涂层处理中，用于支撑所述被处理基板的支撑部件，在 空的状态下或在支撑模拟基板代替所述被处理基板的状态下，被配置 在所述处理区域中。11. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述各预循环还包括在所述第一和第二预工序之间以及所述第二 预工序之后，分别维持遮断第一和第二处理气体相对于所述处理容器 的供给，同时对所述处理容器进行排气的工序。12. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于在所述第一和第二供给工序中，所述处理区域的温度被设定在300。C 70(TC的范围内。13. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于在所述第一和第二供给工序中，所述处理区域的压力被设定在13Pa (O.lTorr) 13300Pa (100Torr)的范围内。14. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述硅垸类气体包括选自二氯硅烷、六氯乙硅垸、单硅烷、乙硅 垸、六甲基二硅氮垸、四氯硅垸、二甲硅垸基胺、三甲硅烷基胺、双 叔丁基氨基硅垸、三甲基硅烷、二甲基硅烷、和一甲胺中的一种以上 的气体，所述氮化气体包括选自氨气、氮气、 一氧化二氮、和一氧化 氮中的一种以上的气体。15. 根据权利要求14所述的方法，其特征在于所述成膜处理的所述各循环还包括供给选自掺杂气体和碳氢化合...

【专利技术属性】
技术研发人员：野寺伸武，松永正信，长谷部一秀，梅泽好太，周保华，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]