形成硅氧化膜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成膜方法和成膜装置，在能够选择地供给包括硅源气体的第一处理气体和包括氧化气体的第二处理气体的处理区域内，通过ＣＶＤ在被处理基板上形成氧化膜。因此，多次重复下述循环，所述循环交替包括第一工序和第二工序。第一工序，供给第一处理气体，在被处理基板的表面上形成含硅的吸附层。第二工序，供给第二处理气体，对被处理基板的表面上的吸附层进行氧化。使用１价或２价的氨基硅烷气体作为硅源气体，相比于使用３价氨基硅烷气体作为硅源气体的情况，较低地设定循环中的处理温度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在半导体处理中在半导体晶片等被处理基板上形 成硅氧化膜的成膜方法及装置。在此，半导体处理是指通过在晶片或LCD (Liquid Crystal Display:液晶显示器)这样的FPD (Flat Panel Display:平板显示器)用的玻璃基板等被处理基板上以规定的图案形 成半导体层、绝缘层、导电层等，为了在该被处理基板上制造包括半 导体器件、与半导体器件连接的配线、电极等构造物而实施的各种处 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，对被处理基板， 例如半导体晶片实施成膜、蚀刻、氧化、扩散、改性、退火、自然氧 化膜的去除等各种处理。例如，在半导体晶片上形成硅氧化膜时，在 立式的(所谓间歇式的)热处理装置中，使用四乙氧基硅烷(TEOS: Si(OC2H5)4)，就能够进行作为一种成膜处理的CVD (Chemical Vapor Deposition:化学汽相淀积)处理。近年来，伴随半导体集成电路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序中的热履历，提高器件的特性。即使 在立式的处理装置中，也希望根据相关的要求对半导体处理方法进行 改良。例如，在CVD处理中，采用间歇地供给原料气体等，l层或几 层地进行反复成膜原子或分子级厚度的层的方法。这种成膜方法通常 称为ALD (Atomic layer Deposition:原子层淀积)或MLD (分子层淀 积Molecular Layer Deposition),由此，能够进行目的为不使晶片暴露 在如此高温下的处理。此外，由于ALD或MLD的成膜的阶梯覆盖性 良好，所以，随着器件的微细化，适合埋入变窄的半导体器件内的凹 部、例如栅极间间隙。例如，特开2004-281853号公报(专利文献1) 公开有使用ALD法，在30(TC 60(TC的低温下形成硅氮化膜的方法。 此外，特开2003-7700号公报(专利文献2)也公开了此种ALD法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种一方面维持规定的成膜速率、另一 方面能够在低温下形成优质的硅氧化膜的半导体处理用的成膜方法和 装置。本专利技术的第一观点，提供一种半导体处理用的成膜方法，在能够 选择地供给包括硅源气体的第一处理气体和包括氧化气体的第二处理 气体的处理区域内，通过CVD在被处理基板上形成氧化膜，该成膜方 法多次重复下述循环，将每一上述循环形成的薄膜叠层，由此形成具有规定厚度的上述氧化膜，上述循环交替包括以下工序第一工序，其一方面向上述处理区域供给上述第一处理气体，另一方面停止向上 述处理区域供给上述第二处理气体，由此在上述被处理基板的表面上形成含硅的吸附层；和第二工序，其一方面向上述处理区域供给上述 第二处理气体，另一方面停止向上述处理区域供给上述第一处理气体， 对上述被处理基板的表面上的上述吸附层进行氧化，其中，使用1价 或2价的氨基硅垸气体作为上述硅源气体，相比于使用3价氨基硅烷 气体作为上述硅源气体的情况，较低地设定上述循环中的处理温度。 本专利技术的第二观点，提供一种半导体处理用的成膜装置，包括 具有收纳被处理基板的处理区域的处理容器；在上述处理容器内支撑 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 理区域供给包括硅源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氧化气体的第二处理气体的第二处理气体供 给系统；将供给至上述处理区域的上述第二处理气体选择地激发的激 发机构；和控制上述装置的动作的控制部，为了通过CVD在上述被处 理基板上形成氧化膜，上述控制部多次重复下述循环，将每一上述循 环形成的薄膜叠层，由此形成具有规定厚度的上述氧化膜，上述循环 交替包括以下工序第一工序，其一方面向上述处理区域供给上述第 一处理气体，另一方面停止向上述处理区域供给第二处理气体，由此 在上述被处理基板的表面上形成含硅的吸附层；和第二工序，其一方 面向上述处理区域供给上述第二处理气体，另一方面停止向上述处理 区域供给上述第一处理气体，对上述被处理基板的表面上的上述吸附层进行氧化，其中，使用1价或2价的氨基硅烷气体作为上述硅源气 体，相比于使用3价氨基硅烷气体作为上述硅源气体的情况，较低地 设定上述循环中的处理温度。本专利技术的第三观点，提供一种包括用于在处理器上执行的程序指 令并能够在计算机上读取的介质，上述程序指令由处理器执行时，控 制在能够选择地供给包括硅源气体的第一处理气体和包括氧化气体的 第二处理气体的处理区域内，通过CVD在被处理基板上形成氧化膜的 半导体处理用的成膜装置，多次重复下述循环，将每一上述循环形成 的薄膜叠层，由此形成具有规定厚度的上述氧化膜，上述循环交替包括以下工序第一工序，其一方面向上述处理区域供给上述第一处理气体，另一方面停止向上述处理区域供给上述第二处理气体，由此在上述被处理基板的表面上形成含硅的吸附层；和第二工序，其一方面 向上述处理区域供给上述第二处理气体，另一方面停止向上述处理区 域供给上述第一处理气体，对上述被处理基板的表面上的上述吸附层 进行氧化，其中，使用l价或2价的氨基硅垸气体作为上述硅源气体， 相比于使用3价氨基硅垸气体作为上述硅源气体的情况，较低地设定 上述循环中的处理温度。在下文的说明书中阐明本专利技术的附加目的和优点，并且在说明书 中对局部进行详细说明，或者可以通过本专利技术的教导来得知本专利技术的 附加目的和优点。通过此后具体提出的作为手段的方式和组合，就能 够实现并获得本专利技术的各目的和优点。附图说明结合构成本说明书的一部分的附图描述本专利技术的各实施例，并且 与上文提出的一般性描述和下文给出的详细描述一起，用作解释本发 明的原理。 图1是表示本专利技术的第一实施方式的成膜装置(立式等离子体CVD装置)的截面图。图2是表示图l所示的装置的一部分的横截俯视图。图3是表示图1所示的装置的控制部的构成图。图4是表示本专利技术的第一实施方式的成膜方法中的气体供给和RF (高频)施加的方式的时刻图表。图5A—F是模式地表示使用1价的氨基硅烷气体即SiH3NC2(CH3)4 作为硅源气体时的Si晶片W表面的反应的图。图6A—C是模式地表示使用2价的氨基硅垸气体即双叔丁基氨基 硅烷(BTBAS: SiH2NH(C4H9)) 2作为硅源气体时的半导体晶片W表 面的反应的图。图7是由实验得到的表示不同的硅源气体和硅氧化膜的成膜速率 的关系的曲线图。图8是由实验得到的表示不同的处理气体和硅氧化膜的成膜速率 及膜厚的面内均匀性的关系的曲线图。图9是由实验得到的表示不同的处理温度和硅氧化膜的成膜速率 的关系的曲线图。图10是表示本专利技术的第二实施方式的成膜装置(立式热CVD装 置)的截面图。具体实施方式本专利技术人等在本专利技术的研发过程中，对在半导体处理中涉及通过 CVD形成硅氧化膜的方法的现有技术的问题点进行了研究。其结果， 本专利技术人等得到以下所述的见解。目前，作为用于通过CVD形寧硅氧化膜的硅源气体，通常使用二 氯硅烷(DCS: SiH2Cl2)、甲硅烷(SiH4)、四氯硅烷(TCS: SiCl4)、 乙硅烷(Si2H6)、六氯乙硅烷(Si2Cl6)、 TEOS本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体处理用的成膜方法，在能够选择地供给包括硅源气体的第一处理气体和包括氧化气体的第二处理气体的处理区域内，通过ＣＶＤ在被处理基板上形成氧化膜，其特征在于，　　　　该成膜方法多次重复下述循环，将每一所述循环形成的薄膜叠层，由此形成具有规定厚度的所述氧化膜，所述循环交替包括以下工序：　　　　第一工序，其一方面向所述处理区域供给所述第一处理气体，另一方面停止向所述处理区域供给所述第二处理气体，由此在所述被处理基板的表面上形成含硅的吸附层；和　　　　第二工序，其一方面向所述处理区域供给所述第二处理气体，另一方面停止向所述处理区域供给所述第一处理气体，对所述被处理基板的表面上的所述吸附层进行氧化，　　　　其中，使用１价或２价的氨基硅烷气体作为所述硅源气体，相比于使用３价氨基硅烷气体作为所述硅源气体的情况，较低地设定所述循环中的处理温度。

【技术特征摘要】
JP 2006-9-28 2006-265818;JP 2006-9-28 2006-264469;1.一种半导体处理用的成膜方法，在能够选择地供给包括硅源气体的第一处理气体和包括氧化气体的第二处理气体的处理区域内，通过CVD在被处理基板上形成氧化膜，其特征在于，该成膜方法多次重复下述循环，将每一所述循环形成的薄膜叠层，由此形成具有规定厚度的所述氧化膜，所述循环交替包括以下工序第一工序，其一方面向所述处理区域供给所述第一处理气体，另一方面停止向所述处理区域供给所述第二处理气体，由此在所述被处理基板的表面上形成含硅的吸附层；和第二工序，其一方面向所述处理区域供给所述第二处理气体，另一方面停止向所述处理区域供给所述第一处理气体，对所述被处理基板的表面上的所述吸附层进行氧化，其中，使用1价或2价的氨基硅烷气体作为所述硅源气体，相比于使用3价氨基硅烷气体作为所述硅源气体的情况，较低地设定所述循环中的处理温度。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 在所述循环开始前，还包括决定所述处理温度以得到基准范围内的成膜速率的工序。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将因使用1价或2价的氨基硅烷气体作为所述硅源气体而被促进 的所述被处理基板表面的那一部分反应性，通过所述处理温度设定为 低的值，维持在所述基准范围内的成膜速率。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 所述硅源气体是1价的氨基硅烷气体。5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于， 所述氨基硅烷气体选自SiH3NC2(CH3)4 、 SiH3(NHC(CH3)3)、SiH3(N(CH3)2)。6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 所述硅源气体是2价的氨基硅烷气体。7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于， 所述氨基硅烷气体选自双叔丁基氨基硅垸、双二乙基氨基硅烷、双二甲基氨基硅垸。8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 所述氧化气体选自氧、臭氧、氧化氮、二氧化氮、 一氧化二氮、水蒸汽。9. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述循环中，将所述处理区域的温度设定在25。C 20(rC，所述第 二工序包括将所述第二处理气体在由激发机构激发的状态下供给至所 述处理区域的激发期间，利用由此生成的所述氧化气体的自由基，对 所述被处理基板的表面上的所述吸附层进行氧化。10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于， 所述氧化气体由氧构成。11. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于， 所述循环中，将所述处理区域的温度设定在10(TC以下。12. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 所述循环中，将所述处理区域的温度设定在20(TC至600°C。13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于， 所述氧化气体选自氧、臭氧、水蒸汽。14. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 所述各循环在其所述第二工序和紧接其后的循环的所述第一工序 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：长谷部一秀，石田义弘，藤田武彦，小川淳，中岛滋，
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]