[發明專利]氧化硅膜、氧化硅膜的形成方法及等離子體CVD裝置

無效

• 申請號: 200980138647.8
• 申請日: 2009-09-30
• 公開（公告）號: CN102171799A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發明（設計）人: 本多稔;中西敏雄;鴻野真之;宮原凖彌
• 申請（專利權）人: 東京毅力科創株式會社
• 主分類號: H01L21/316
• 分類號: H01L21/316;H01L21/31;H01L21/318
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李偉;舒艷君

技術領域

本發明涉及氧化硅膜及其形成方法、在該方法中所使用的計算機可讀存儲介質以及等離子體CVD裝置。

背景技術

現在，作為形成絕緣性高、品質優良的氧化硅膜(SiO₂膜、SiON膜)的方法，已知有對硅進行氧化處理的熱氧化法、等離子體氧化法等。但是，在形成多層絕緣膜的情況下，不能適用氧化處理，需要利用CVD(Chemical?Vapor?Deposition；化學氣相沉積)法堆積氧化硅膜而形成。為了用CVD法形成絕緣性高的氧化硅膜，需要在600℃～900℃的高溫下進行處理。因此，擔心熱預算(Thermal?Budget)增大對器件帶來不良的影響，此外，還有對器件制作工藝也會產生種種制約的問題。

另一方面，在等離子體CVD法中，雖然也可以用500℃左右的溫度進行處理，但是還存在由電子溫度高的等離子體產生的充電損傷問題(例如，專利文獻1)。

近年來，伴隨著半導體裝置的微細化，例如對晶體管、閃存存儲元件等柵極絕緣膜，強烈要求盡可能得薄以及即使反復施加壓力其電特性也不劣化且可以盡可能地抑制漏電流的產生的兩個特性。在以往的等離子體CVD的成膜方法中，對于這兩個要求，很難同時地滿足。因此，還沒有確立利用等離子體CVD法形成絕緣性高、品質優良的氧化硅膜的技術。

專利文獻

專利文獻1：日本特開平10-125669號公報

發明內容

本發明是鑒于上述實際情況而提出的，其目的在于提供一種利用等離子體CVD法形成致密且絕緣性高的優質氧化硅膜的方法。

本發明的一方式的方法是通過等離子體CVD法在基板上形成由0.5％稀氫氟酸溶液蝕刻的蝕刻速率在0.11nm/秒以下的氧化硅膜的方法，包括以下各工序：在處理容器內配置上述基板，向上述處理容器內供給包含了含硅氣體和含氧氣體的處理氣體，將上述處理容器內的壓力設定為0.1Pa以上6.7Pa以下的范圍內，經由具有多個孔的平面天線向上述處理容器內導入微波并生成上述處理氣體的等離子體，利用該等離子體在上述基板上形成氧化硅膜。

在上述一方式中，也可以將在上述處理容器內用于載置上述基板的載置臺的溫度設定在300℃以上600℃以下的范圍內，進行上述氧化硅膜的形成。

在上述一方式中，也可以使上述含硅氣體相對于全部處理氣體的流量比率在0.03％以上15％以下的范圍內。

此外，也可以使上述含硅氣體的流量在0.5mL/min(sccm)以上10mL/min(sccm)以下的范圍內。

在上述一方式中，也可以使上述含氧氣體相對于全部處理氣體的流量比率在5％以上99％以下的范圍內。

此外，也可以使上述含氧氣體的流量在50mL/min(sccm)以上1000mL/min(sccm)以下的范圍內。

在上述一方式中，也可以使上述處理氣體中還包含有含氮氣體，所形成的上述氧化硅膜是含氮的氮氧化硅膜。

此外，也可以使上述含氮氣體相對于全部處理氣體的流量比率在5％以上99％以下的范圍內。

此外，也可以使上述含氮氣體的流量在60mL/min(sccm)以上1000mL/min(sccm)以下的范圍內。

另外，在本發明的一方式中，上述含硅氣體優選是SiCl₄，上述氧化硅膜通過次級離子質譜分析(SIMS)進行測量時膜中氫原子的濃度是9.9×10²⁰atoms/cm³以下。

另外，本發明的氧化硅膜是根據上述任意一項記載的氧化硅膜的形成方法而形成的氧化硅膜。

本發明的等離子體CVD裝置是根據等離子體CVD法，在被處理體上形成氧化硅膜的等離子體CVD裝置，具有：處理容器，其收納被處理體并在上部具有開口；電介質部件，其封閉上述處理容器的上述開口；具有多個孔的平面天線，其被重疊地設置在上述電介質部件上，用于向上述處理容器內導入微波；氣體供給機構，其向上述處理容器內供給包含了含硅氣體和含氧氣體的處理氣體；排氣機構，其對上述處理容器內進行減壓排氣；和控制部，其進行控制以進行如下的等離子體CVD：在上述處理容器內，將壓力設定在0.1Pa以上6.7Pa以下的范圍內，從上述氣體供給機構向上述處理容器內供給包含了上述含硅氣體和含氧氣體的上述處理氣體，經由上述平面天線導入微波并生成等離子體，在被處理體上形成由稀氫氟酸溶液蝕刻的蝕刻速率為0.11nm/秒以下的氧化硅膜。

發明效果

根據本發明的氧化硅膜的形成方法，可以利用等離子體CVD法形成致密且絕緣性高的高品質氧化硅膜(二氧化硅膜、氮氧化硅膜)。