本发明专利技术提供一种等离子体氮化处理方法。在本发明专利技术中，在利用由微波产生的等离子体对形成氧化膜后的基板进行氮化处理以形成氧氮化膜时，断续地进行微波的供给。通过断续地供给微波，与电子温度下降相伴的离子冲击降低，氧化膜中的氮化种的扩散速度降低，其结果，氮集中在氧氮化膜的基板侧界面上从而能够抑制其浓度增高。由此，能够提高氧氮化膜的膜质，从而能够降低漏电流、提高动作速度、并提高NBTI耐性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及等离子体处理方法和计算机存储介质。
技术介绍
在最近的半导体器件中，为了提高动作速度，需要减薄栅极绝缘膜的厚度。但是，例如在以前的硅氧化膜中，减薄膜厚时，存在漏电流增大，并且电极材料中含有的硼 (Boron)穿透绝缘膜的问题，不优选。因此，考虑采用即使膜厚较薄，也能够确保规定的绝缘性，而且能够抑制硼的扩散的氧氮化膜。在形成氧氮化膜时，已提出在形成氧化膜后，通过利用微波的等离子体处理装置对该氧化膜进行等离子体氮化处理，由此形成氧氮化膜的方案(专利文献1)。在这种情况下，连续供给微波，以产生等离子体。根据由该等离子体氮化处理形成氧氮化膜的方法，由于能够使氮的分布偏在电极 (表面)一侧，所以能够得到与热氧化膜相同程度的平带电压，并且由于上述理由，可得到将杂质的扩散容易地阻止在表面侧等等离子体的优点。专利文献1 特开2002-208593号公报
技术实现思路
在进行等离子体氮化处理时，由于此时的由等离子体引起的损伤，所以在其后要进行退火处理。以前的这种退火处理是在大致大气压气氛中，进行31 60秒将基板加热到约1100°C 1200°C的所谓“强退火处理”。但是，在实施这样的强退火处理时，氧由于该退火处理而扩散，膜厚增大，介电常数下降，动作速度变慢，特别是在PM0SFET中显著的 NBTI (Negative Bias Temperature ^stability (负偏压温度不稳定性)在向 PMOSFET 的栅极施加负电压、持续给予100°C左右的温度应力的情况下，经过一定时间后，发生源极-漏极间的ON电流(接通电流)的恶化，或者阈值向负方向偏移的现象(负电压高温应力时的不稳定性))特性有可能恶化。因此，期待利用低电子温度的微波等离子体的优点， 同时，即使进行这样的等离子体氮化处理，也不需要其后的强退火处理的技术。而且，在以往的技术中，难以使栅极氧化膜中导入氮后的晶体管的静特性(栅极漏电流、源极漏极ON电流)和NBTI两者都提高。本专利技术鉴于上述问题而做出，其目的在于，在利用由微波产生的等离子体对形成氧化膜后的基板进行氮化处理时，抑制氮化时的损伤从而不需要其后的退火处理，或者即使进行退火处理也是极弱的退火处理即可，结果，使氧氮化膜的膜质提高，从而实现降低半导体器件的漏电流、提高动作速度、以及提高NBTI耐性、提高静电性。为了达到上述目的，本专利技术的等离子体处理方法的特征在于在利用由微波产生3的等离子体对形成氧化膜后的基板进行氮化处理时，断续地供给上述微波以进行等离子体氮化处理。例如，以所谓脉冲状供给微波，进行等离子体氮化。根据本专利技术人的见解，认为与迄今为止的连续供给微波以进行等离子体氮化处理的情况相比，在断续地供给微波以进行等离子体氮化处理的情况下，在微波供给的OFF 时间(断开时间)内，等离子体的电子温度下降，能够抑制离子对氧化膜表面的冲击，由此氧化膜中的氮活性种的扩散速度降低。其结果，氮集中在例如硅基板与氧氮化绝缘膜的界面中，从而能够抑制其浓度增大。结果，能够形成抑制漏电流而不增加膜厚(氧化膜换算膜厚Ε0Τ)、而且NBTI特性提高的优质的氧氮化膜。根据本专利技术人的验证，与以往的技术相比，NBTI耐性提高2 10倍。而且，根据本专利技术人的验证，判明通过至少改变上述断续供给的微波的供给、停止的重复周期或微波的供给ON时间(接通时间)与OFF时间的比(占空比(duty ratio)), 即使改变以往的膜中的氮浓度，也能使处于负相关(trade-off)关系的MOSFET的ON电流特性(接通电流特性)和NBTI耐性的双方都提高。所以，在如上所述断续地供给微波的情况下，通过至少改变重复周期或微波的供给ON时间与OFF时间的比，能够使ON电流特性和 NBTI耐性的双方都提高，从这一点评价，能够提高膜质。断续供给的微波的供给ON时间为5 100 μ s、优选为5 50 μ s，微波的供给OFF 时间为5 100 μ S、优选为5 50 μ S。另外，断续供给的微波的供给、停止的重复周期优选为5kHz 100kHz，更优选为10 50kHz。另外，断续供给的微波的供给ON时间与OFF时间的比为0.10 5 1，即脉冲状波形的ON占空比(接通占空比)优选为9 90%左右， 更优选为30 83%，更进一步优选为50%。断续的供给可以按照微波供给的0N-0FF(接通-断开)，也可以根据供给的脉冲波进行调制。另外，在上述氮化处理后，氧化膜中的氮浓度优选为5 15(原子％ )，更优选为 9 13 (原子％ )。通过控制为该范围的浓度，能够使漏电流、ON电流、NBTI耐性提高。另外，氮化处理时的处理容器内的压力优选为ImTorr 10T(0. 1331 1330Pa)左右。更优选为 IOmTorr IT (1. 33Pa 133. 3Pa)。在这样运行本专利技术的等离子体处理的情况下，优选使用以下结构的等离子体处理装置。即，上述等离子体处理装置包括在处理容器内载置基板的载置台；配置在处理容器的上方，向处理空间导入微波、产生等离子体的电介质；向上述处理容器内的上方供给处理气体的气体供给部；和配置在上述气体供给部的气体供给口的下方、载置台上的基板的上方，具有多个透孔，并且至少覆盖上述基板的形态的电介质板。使用上述等离子体处理装置进行等离子体氮化处理时，通过使用具有多个透孔的电介质板，高能离子被该电介质板遮蔽，能够减轻对氮化膜的损伤。由此，为了恢复损伤而实施的其后的退火处理，能够由更短时间的弱退火处理来完成，从而能够抑制由退火处理引起的膜厚的增大。在如上所述进行等离子体氮化处理之后，有时需要进行退火处理，在本专利技术中，优选在减压气氛下对基板进行退火处理。例如，可以在减压容器内、在20 100000 的减压度下进行退火处理。另外，将基板加热至900°C 1200°C的温度、进行1秒 30秒的“弱退火处理”即可。根据本专利技术，在利用由微波产生的等离子体对形成氧化膜后的基板进行氮化处理时，抑制等离子体氮化时的损伤从而不需要其后的退火处理，或者即使进行退火处理也能够由极弱的退火处理完成。由此，能够使氧氮化膜的膜质提高、抑制制品化的半导体器件的漏电流、提高动作速度、以及提高NBTI耐性。附图说明图1是用于实施本实施方式的等离子体处理方法的等离子体处理装置的纵截面图。图2是用于实施退火处理的退火装置的纵截面图。图3是在栅极绝缘膜中采用本实施方式中形成的氧氮化膜的P-MOSFET的说明图。图4是表示氧化膜换算膜厚与漏电流的特性的说明图。图5是表示氧化膜换算膜厚与源极-漏极间的MOSFET的ON电流特性的说明图。图6是不具有喷淋板(shower plate)的等离子体处理装置的纵截面图。图7是表示P-MOSFET的ON电流与NBTI耐性的特性的说明图。图8是表示改变脉冲条件时的P-MOSFET的ON电流与NBTI耐性的特性的说明图。符号说明1等离子体处理装置2处理容器3 基座5 侧壁20透过窗36微波供给装置38脉冲振荡器41喷淋板51退火装置具体实施例方式下面说明本专利技术的实施方式。图1表示用于实施本实施方式的等离子体处理方法的等离子体处理装置1的纵截面图，该等离子体处理装置1包括例如由铝制成的、上部开口的有底圆筒状的处理容器2。处理本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种等离子体氮化处理方法，其利用等离子体对氧化膜进行氮化，其特征在于：将形成有所述氧化膜的基板搬入到处理容器内，一边向所述处理容器内供给Ａｒ气体，一边使所述处理容器内为减压气氛，对所述基板进行加热以进行预热，在所述处理容器内将所述Ａｒ气体的等离子体点火，在等离子体点火后进一步对所述处理容器内进行减压，向该处理容器内供给氮气，将压力调整为１．３Ｐａ～１３３．３Ｐａ使等离子体稳定，利用所述等离子体对所述氧化膜进行等离子体氮化处理，所述等离子体的点火的压力被设定为比所述等离子体氮化处理时的压力高的压力进行点火。
【技术特征摘要】
2004.03.03 JP 2004-058945;2004.09.15 JP 2004-268231.一种等离子体氮化处理方法，其利用等离子体对氧化膜进行氮化，其特征在于 将形成有所述氧化膜的基板搬入到处理容器内，一边向所述处理容器内供给Ar气体，一边使所述处理容器内为减压气氛，对所述基板进行加热以进行预热，在所述处理容器内将所述Ar气体的等离子体点火，在等离子体点火后进一步对所述处理容器内进行减压，向该处理容器内供给氮气，将压力调整为1. 3Pa 133. 3Pa使等离子体稳定，利用所述等离子体对所述氧化膜进行等离子体氮化处理，所述等离子体的点火的压力被设定为比所述等离子体氮化处理时的压力高的压力进行点火。2.如权利要求1所述的等离子体处理方法，其特征在于 实施所...
【专利技术属性】
技术研发人员：松山征嗣，中西敏雄，尾崎成则，足立光，高槻浩一，佐藤吉宏，
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
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