本发明专利技术提供一种即使是极薄膜状态也能够使物理特性和电特性优异的氮化硅膜成膜的氮化硅膜的成膜方法和成膜装置。其为使氮化硅膜在被处理体的表面上成膜的氮化硅膜的成膜方法，在使氮化硅膜在被处理体的表面上成膜之前，至少使用氨基硅烷系气体在被处理体的表面上形成成为氮化硅膜的晶种的晶种层(步骤2～4)。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及氮化硅膜的成膜方法和成膜装置。
技术介绍
在氮化硅膜的成膜中，存在成膜开始初始时到膜开始附着为止的时间(以下称为孵育时间)。以往已经公开了用于改善孵育时间的技术。该技术中，在SiO系绝缘膜上成膜SiN系绝缘膜时，使SiO系绝缘膜在封闭气氛下成膜后，维持于与大气隔绝的状态、不进行RCA清洗而依次进行快速热氮化和CVD。此外，作为其它的现有例，有通过等离子体化学气相沉积使氮化硅膜等含硅膜成膜的方法。该技术中，在含硅膜成膜前使氨自由基(ammonia radical)充分吸附在被处理体表面上。然后通过使氨基硅烷等硅前体与氨自由基反应，从而形成氮化硅。
技术实现思路
专利技术要解决的问题在氮化硅膜的成膜中存在孵育时间。因此，在成膜初始阶段氮化硅膜不能均勻地附着，氮化硅散布成岛状。因此，极薄膜状态的氮化硅膜存在如下缺点例如台阶覆盖率 (step coverage)不良、膜厚、膜质不均勻这样的物理特性不良、绝缘性等电特性也不良。用于解决问题的方案本专利技术第1技术方案的氮化硅膜的成膜方法，其为使氮化硅膜在被处理体的表面上成膜的氮化硅膜的成膜方法，在使所述氮化硅膜在所述被处理体的表面上成膜之前，至少使用氨基硅烷系气体在所述被处理体的表面上形成成为所述氮化硅膜的晶种的晶种层。本专利技术第2技术方案的氮化硅膜的成膜方法具有如下工序(1)将被处理体搬入处理室内的工序，(2)将氨基硅烷系气体导入所述处理室内，使硅吸附在所述被处理体的表面上的工序，(3)将含氨气体导入所述处理室内，在吸附有所述硅的所述被处理体的表面上形成晶种层的工序，(4)将用于使氮化硅成膜的成膜气体导入所述处理室内，使氮化硅膜形成在所述晶种层上的工序。本专利技术第3技术方案的成膜装置，其为使氮化硅膜成膜的成膜装置，其具备用于收纳被处理体的处理室、和向所述处理室内供给氨基硅烷系气体、含氨气体、以及使氮化硅成膜的成膜气体的气体供给机构，其构成为使上述第1技术方案的氮化硅膜的成膜方法在所述处理室内执行。附图说明图1是表示本专利技术第1实施方式中的氮化硅膜的成膜方法之一例的流程图。图2是表示图1所示的一例中的被处理体的剖视例的剖视图。图3是表示本专利技术第2实施方式中的氮化硅膜的成膜方法之一例的流程图。图4是表示孵育时间的图。图5是概略表示能够实施第1、第2实施方式中的氮化硅膜的成膜方法的成膜装置之一例的剖视图。图6是表示使用了第1或第2实施方式中的氮化硅膜的成膜方法的半导体装置之一成膜工序例的剖视图。具体实施例方式(第1实施方式)图1是表示本专利技术的第1实施方式的氮化硅膜的成膜方法之一例的流程图，图2 是表示图1所示的一例中的被处理体的剖视例的剖视图。如图1中的步骤1所示，将被处理体搬入成膜装置的处理室内。本例中被处理体为半导体晶圆，例如为硅晶圆。硅晶圆的剖视例示于图2A。本例中作为被处理体之一例，使用了在硅基板1的表面上形成有例如氧化硅(SiO2)膜2的硅晶圆W。即，形成氮化硅膜的基底在本例中为氧化硅膜2。另外，作为基底，不限于氧化硅膜2，也可以是表面上具有自然氧化膜的硅、表面上具有自然氧化膜的金属、表面上没有自然氧化膜的金属等。将被处理体搬入成膜装置的处理室内之后，使处理室内的温度上升至硅吸附温度(处理温度)。本例中硅吸附温度设定为450°C。接着，如图1中步骤2所示，向升温至硅吸附温度的处理室内导入氨基硅烷系气体，使硅吸附在氧化硅膜2的表面上。由此，如图2B所示，在氧化硅膜2的表面上形成了硅吸附层3。本例中作为氨基硅烷系气体使用了二异丙基氨基硅烷气体(DIPAS)。此外，本例中使用的处理条件为，DIPAS 流量150sccm处理时间60sec处理温度450°C处理压力532Pa^Torr)处理完成后，用非活性气体对处理室内进行吹扫(步骤幻。本例中使用氮气(N2) 作为非活性气体。接着，如图1中的步骤4所示，向处理室内导入含氨(NH3)气体。由此，使氨基(例如NH2)与硅吸附层3结合，如图2C所示，氧化硅膜2的表面上形成了晶种层4。本例中使用的处理条件为，NH3 流量5000sccm处理时间25min处理温度处理期间从450°C上升至630°C 处理压力66. 7Pa (0. 5Torr)。此外本例中，一边向处理室内导入氨气，一边使处理室内的温度从450 °C上升至氮化硅成膜温度，在本例中为630°C。通过像这样使温度逐渐升高，与不使处理室内的温度由硅吸附温度改变的情况相比，可以更加促进硅吸附层3与氨气反应。处理完成后，用非活性气体对处理室内进行吹扫(步骤5)。本例中使用氮气作为非活性气体。接着，如图1中的步骤6所示，向升温至氮化硅成膜温度的处理室内导入用于使氮化硅成膜的成膜气体，如图2D所示，在晶种层4上形成了氮化硅膜5。本例在氮化硅膜5的形成中采用了交替供给含硅气体和含氮化剂气体、从而使氮化硅沉积在晶种层4上的成膜方法。该成膜方法是被称为ALD (Atomic Layer Deposition) 法或MLD(Molecular Layer Deposition)法的成膜方法。本例中，作为含硅气体使用了硅烷系气体例如二氯硅烷(DCS =SiH2Cl2),作为含氮化剂气体使用了含氨气体。氮化硅膜5的形成是首先向处理室内导入DCS，使硅吸附于晶种层4上。接着，用非活性气体例如氮气对处理室内进行吹扫，使硅以外的杂质从处理室内排出。接着，向处理室内导入含氨气体，使吸附的硅氮化。接着，用非活性气体例如氮气对处理室内进行吹扫，使杂质从处理室内排出。 通过重复这些工序直到氮化硅膜5达到所期望的厚度，从而形成氮化硅膜5。另外，在氮化硅膜5的形成中也可以采用同时供给含硅气体和含氮化剂气体、从而使氮化硅逐渐沉积在晶种层4上的成膜方法，即所谓的CVD (Chemical Vapor Deposition)法。根据上述第1实施方式，使氮化硅膜5在基底本例中为氧化硅膜2上成膜时，使用氨基硅烷系气体、使硅吸附在氧化硅膜2的表面上从而形成硅吸附层3，使用含氨气体、使氨基与该硅吸附层3结合，从而使硅吸附层3变为晶种层4。然后在晶种层4上形成氮化硅膜5。通过具备这样的结构，详细情况后述，但与在氧化硅膜2上直接形成氮化硅膜5的情况相比，可以缩短孵育时间。缩短孵育时间的结果是，可以获得以下优点即使是极薄膜状态也能够得到物理特性和电特性优异的氮化硅膜。特别是通过第1实施方式可以获得台阶覆盖率、膜厚、膜质的均勻性良好、电绝缘性也优异的极薄膜状态的氮化硅膜。此外，通过第1实施方式可以缩短氮化硅膜5的孵育时间，因此在例如半导体集成电路装置的制造中，同时可以获得特别是可以提高氮化硅膜的成膜工序的生产率这样的优点ο(第2实施方式)图3是表示本专利技术的第2实施方式中的氮化硅膜的成膜方法之一例的流程图。另外，一例中的被处理体的剖视例代用图2A 图2D。第2实施方式与第1实施方式特别不同之处在于，其通过以规定次数重复氨基硅烷系气体的导入和含氨气体的导入来进行硅吸附层3在基底表面上的生成和硅吸附层3向晶种层4的转变。首先，如图3中的步骤11所示，将被处理体本例中为与第1实施方式同样地在硅基板1的表面上形成有例如氧化硅(SiO2)膜2的硅晶圆(参照图2A)搬入成膜装置的处理室内。将被处理体搬入成膜装置的处理室内之后，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：村上博纪，渡边要介，长谷部一秀，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：
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