绝缘膜氮化方法、半导体装置及其制造方法、基板处理装置和基板处理方法制造方法及图纸

利用高频等离子体形成氮游离基，通过将所述氮游离基提供给包含氧的绝缘膜表面，使所述绝缘膜表面氮化。含有所述氧的绝缘膜具有０．４ｎｍ以下的膜厚，在将所述表面氮化后的绝缘膜上形成高介电体膜。所述氮游离基借助按照沿着所述绝缘膜的表面流动的方式而形成的气流而得以提供。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体装置、尤其是具有高介电体膜的超微细化高速半导体装置的制造方法。
技术介绍
在今天的超高速半导体装置，随着微细化处理的进步，0.1μm以下的栅极长度正在成为可能。通常在微细化的同时，半导体装置的动作速度上升，然而在这样非常微细化的半导体装置，伴随着因微细化产生的栅极长度的缩短，有必要按比例原则而减少栅极绝缘的厚度。可是，若栅极长度为0.1μm以下，则栅极绝缘膜的厚度，在使用现有的热氧化膜时，有必要设定在1～2nm或其以下，然而在这样非常薄的栅极绝缘膜上隧道电流增大，结果不能回避栅漏电流增大的问题。对于这类事情，根据现有方式提出，对栅极绝缘膜应用如下那样的高介电体材料介电常数比热氧化膜的介电常数大得多，因此即使实际的膜厚大，但在换算成SiO2膜情况下膜厚小的Ta2O5或Al2O3、ZrO2、HfO2，此外，还有ZrSiO4或HfSiO4那样的高介电体材料(所谓的高K材料)。通过使用这样的高介电体材料，即使在栅极长在0.1μm以下，非常短的超高速半导体装置也可以使用10nm左右的物理膜厚的栅极绝缘膜，可以通过隧道效应抑制栅漏电流。例如根据现有方式公知，Ta2O5膜可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绝缘膜的氮化方法，其特征为，包含：　　　　利用高频等离子体形成氮游离基的工序；和　　　　向包含氧的绝缘膜表面供给所述氮游离基、使所述绝缘膜表面氮化的工序。

【技术特征摘要】
JP 2001-12-7 374632/01;JP 2001-12-7 374631/01;JP 21.一种绝缘膜的氮化方法，其特征为，包含利用高频等离子体形成氮游离基的工序；和向包含氧的绝缘膜表面供给所述氮游离基、使所述绝缘膜表面氮化的工序。2.根据权利要求1所述的绝缘膜氮化方法，其特征为，所述绝缘膜是氧化膜。3.根据权利要求2所述的绝缘膜的氮化方法，其特征为，所述氧化膜具有0.4nm以下的膜厚。4.根据权利要求1所述的绝缘膜的氮化方法，其特征为，所述绝缘膜是氧氮化膜。5.根据权利要求1～4之任一项所述的绝缘膜的氮化方法，其特征为，所述氮游离基搭乘按照沿着所述绝缘膜表面流动而形成的气流被供给。6.根据权利要求5所述的绝缘膜的氮化方法，其特征为，所述气流从形成所述绝缘膜的被处理基板的第一侧流向在径向上对置的第二侧。7.根据权利要求6所述的绝缘膜的氮化方法，其特征为，在所述被处理基板的所述第二侧，所述气流被排气。8.根据权利要求1～7中任一项所述的绝缘膜的氮化方法，其特征为，形成所述氮游离基的工序包含通过高频等离子体激励氮气的工序和将伴随氮气激励而产生的氮离子通过扩散板或离子过滤器除去的工序。9.根据权利要求1～8中任一项所述的绝缘膜的氮化方法，其特征为，所述高频等离子体通过以约400kHz频率激励氮气而形成。10.根据权利要求1～9中任一项所述的绝缘膜的氮化方法，其特征为，使所述绝缘膜表面氮化的工序在0.67Pa～1.33kPa范围的压力下实行。11.根据权利要求1～10中任一项所述的绝缘膜的氮化方法，其特征为，在将氮游离基供给所述绝缘膜表面的工序之前，包含将保持所述绝缘膜的处理空间冲刷为比所述绝缘膜表面的氮化工序中使用的还低的压力的工序。12.根据权利要求11所述的绝缘膜的氮化方法，其特征为，所述冲刷工序是将所述处理空间排气到1.33×10-1～1.33×10-4Pa的压力。13.根据权利要求1及4～12之任一项所述的绝缘膜的氮化方法，其特征为，所述绝缘膜具有约0.4nm的膜厚。14.根据权利要求1～13之任一项所述的绝缘膜氮化方法，其特征为，所述绝缘膜是通过由紫外光激励氧游离基处理硅基板表面而形成的氧化膜。15.一种半导体装置的制造方法，其特征为，包含以下工序硅基板表面上形成绝缘膜的工序；利用高频等离子体形成氮游离基的工序；将所述氮游离基供给所述绝缘膜表面、使所述绝缘膜表面氮化的工序；和在对所述表面进行氮化处理的绝缘膜上形成高介电体膜的工序。16.根据权利要求15所述的半导体装置的制法，其特征为，所述绝缘膜是氧化膜。17.根据权利要求16所述的半导体装置的制法，其特征为，所述氧化膜具有0.4nm以下的膜厚。18.根据权利要求15所述的半导体装置的制法，其特征为，所述绝缘膜是氧氮化膜。19.根据权利要求15～18之任一项所述的半导体装置的制法，所述氮游离基搭乘按照沿着所述绝缘膜表面流动而形成的气流被供给。20.根据权利要求19所述的半导体装置的制法，其特征为，所述气流从形成所述绝缘膜的所述硅基板的第一侧向在径向上对置的第二侧流动。21.根据权利要求20所述的半导体装置的制法，其特征为，在所述硅基板的所述第二侧处对所述气流进行排气。22.根据权利要求15～21中的任一项中所述的半导体装置的制法，其特征为，形成所述氮游离基工序包含利用高频等离子体激励氮气的工序和通过离子过滤器除去伴随氮激励而产生的氮离子的工序。23.根据权利要求15～22中的任一项所述的半导体装置的制法，其特征为，所述高频等离子体通过由约400kHz频率激励氮气而形成。24.根据权利要求15～23中的任一项所述的半导体装置的制法，其特征为，使所述绝缘膜表面氮化的工序在0.67Pa～1.33kPa范围的压力下进行。25.根据权利要求15～24中的任一项所述的半导体装置的制法，其特征为，在将氮游离基供给所述绝缘膜表面的工序前，将保持所述绝缘膜的处理空间冲刷成比所述绝缘膜表面的氮化工序使用的还低的压力的工序。26.根据权利要求25所述的半导体装置的制法，其特征为，所述冲刷工序是将所述处理空间排气到1.33×10-1～1.33×10-4Pa的压力。27.根据权利要求15～26中的任一项所述的半导体装置的制法，其特征为，所述绝缘膜具有约0.4nm膜厚。28.根据权利要求15～27中的任一项所述的半导体装置的制法，其特征为，形成所述绝缘膜的工序包含用紫外光激励氧游离基处理硅基板表面的工序。29.根据权利要求15～28中的任一项所述的半导体装置的制法，其特征为，所述绝缘膜形成工序和所述绝缘膜氮化工序在同一处理装置内，中途不使所述硅基板在大气中暴露而连续实行。30.根据权利要求15～24中的任一项所述的半导体装置的制法，其特征为，所述绝缘膜形成工序和所述绝缘膜氮化工序在同一处理装置内，中途不使所述硅基板在大气中暴露而连续进行，在所述绝缘膜形成工序和所述绝缘膜氮化工序之间，将保持所述绝缘膜的处理空间冲刷的工序进行0～4次。31.一种基板处理装置，其特征为，由利用高频等离子体形成氮游离基的氮游离基形成部，和保持形成有绝缘膜的被处理基板的处理容器构成；所述处理容器被供给来自所述氮游离基形成部的所述氮游离基、通过将所述氮游离基供给所述绝缘膜表面，使所述绝缘膜表面氮化。32.根据权利要求31所述的绝缘膜的基板处理装置，其特征为，所述处理容器在侧面上具有所述氮游离基形成部，按照沿所述绝缘膜表面流动的方式形成气流，将所述氮游离基搭乘按照沿着所述绝缘膜的表面流动而形成的气流，提供给所述绝缘膜表面。33.根据权利要求32所述的基板处理装置，其特征为，所述气流在所述容器内从形成有所述绝缘膜的被处理基板的第一侧向径向对置的第二侧流动。34.根据权利要求32所述的基板处理装置，其特征为，所述处理容器在被处理基板的所述第二侧进行排气。35.根据权利要求31～34中任一项所述的基板处理装置，其特征为，所述游离基形成部包含气体通路和在所述气体通路的一部分处形成的、将通过所述气体通路的氮气进行等离子体激励的高频等离子体形成部。36.根据权利要求35所述的基板处理装置，其特征为，所述高频等离子体形成部用400～500kHz的频率对氮气进行等离子体激励。37.根据权利要求31～36的任一项所述的基板处理装置，其特征为，所述处理容器被连接于可将所述处理容内部减压到压力比所述绝缘膜表面的氮化工序中所使用压力还低的排气系统。38.一种基板处理装置，由以下部件构成处理容器，划分处理空间，在所述处理空间中具有保持被处理基板的保持台；第一游离基源，在所述处理容器上相对所述保持台而设置在第一端部侧；第二游离基源，在所述处理容器上相对所述保持台而设置在所述第一端部侧；第一排气路径，在所述处理容器上相对所述保持台而设置在与第一端部对置的第二端部侧、将所述处理空间排气到第一处理压力；和第二排气路径，在所述处理容器上相对所述保持台而在所述第二端部侧、将所述处理空间排气到第二处理压力。39.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：井下田真信，青山真太郎，神力博，高桥毅，
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]