[發(fā)明專利]等離子體氮化處理方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210088845.1
• 申請(qǐng)日: 2012-03-29
• 公開（公告）號(hào): CN102737977A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 大崎良規(guī);黑田豪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01L21/28
• 分類號(hào): H01L21/28
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 金世煜;苗堃

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及能夠在各種半導(dǎo)體裝置的制造過程中利用的等離子體氮化處理方法。

背景技術(shù)

在DRAM等半導(dǎo)體裝置中使用例如MOS構(gòu)造的柵極層疊體。在這種柵極層疊體的上部、側(cè)部一般形成蓋膜、側(cè)壁膜、隔離膜。作為這些蓋膜、側(cè)壁膜、隔離膜有時(shí)使用氮化硅膜(SiN膜)。SiN膜的形成方法一般為CVD法，還已知能夠在低溫下成膜且容易控制膜厚、膜質(zhì)的稱為ALD(Atomic?Layer?Deposition)和MLD(Molecular?Layer?Deposition)的方法(以下通稱為“ALD法”)。在ALD法中，在真空氣氛下使第1反應(yīng)氣體吸附于基板的表面后，將供給的氣體切換為第2反應(yīng)氣體，通過兩氣體的反應(yīng)而形成1層或多層的原子層或分子層。通過多次進(jìn)行上述循環(huán)，將這些層層疊而向基板上的成膜。在ALD法中，根據(jù)循環(huán)數(shù)能夠高精度地控制膜厚，并且膜質(zhì)的面內(nèi)均勻性也良好，是能夠應(yīng)對(duì)半導(dǎo)體器件微細(xì)化的有效的方法。最近，為了實(shí)現(xiàn)熱預(yù)算的減少，尋求例如在400℃左右的低溫下利用ALD法將氮化硅膜成膜的技術(shù)的開發(fā)。

在專利文獻(xiàn)1、2中，提出了對(duì)作為MOSFET的柵極絕緣膜的一部分的利用ALD法形成的氮化硅膜進(jìn)行等離子體氮化處理的方案。上述專利文獻(xiàn)1、2中，以通過等離子體氮化處理來改善利用ALD法得到的氮化硅膜的膜質(zhì)，抑制氮擴(kuò)散到柵極絕緣膜與硅之間的界面，實(shí)現(xiàn)減少柵極漏電流以及防止器件特性的劣化為目的。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2006-108493(圖3等)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2006-73758(第0052段等)

發(fā)明內(nèi)容

然而，在半導(dǎo)體裝置的制造過程中，例如為了在基板上的其他部位制造元件，有時(shí)對(duì)形成有蓋膜、側(cè)壁膜的柵極層疊體進(jìn)行濕式蝕刻處理。因此，對(duì)蓋膜、側(cè)壁膜要求一定程度的耐蝕性。但是，如上所述，在400℃程度的低溫下利用ALD法形成的氮化硅膜的膜中的Si和N的結(jié)合狀態(tài)不穩(wěn)定，耐蝕性差。因此，在半導(dǎo)體工藝中加入蝕刻工序時(shí)，存在折角形成的蓋膜、側(cè)壁膜被削掉，損害其功能這樣的問題。

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種提高利用低溫ALD法形成的氮化硅膜的耐蝕性的方法。

本發(fā)明的等離子體氮化處理方法特征在于，是使用等離子體處理裝置對(duì)氮化硅膜進(jìn)行等離子體氮化處理的等離子體氮化處理方法，其中，該等離子體處理裝置具備：在上部具有開口的處理容器；在上述處理容器內(nèi)載置具有上述氮化硅膜的被處理體的載置臺(tái)；加熱上述被處理體的加熱機(jī)構(gòu)；與上述載置臺(tái)相對(duì)地設(shè)置的、堵塞上述處理容器的開口且使微波透過的微波透過板；設(shè)置于比上述微波透過板外側(cè)的、具有多個(gè)用于將微導(dǎo)波入上述處理容器內(nèi)的隙縫的平面天線；將處理氣體導(dǎo)入上述處理容器內(nèi)的氣體導(dǎo)入部；對(duì)上述處理容器內(nèi)進(jìn)行減壓排氣的排氣裝置。該等離子體氮化處理方法具備以下工序：將上述被處理體送入上述處理容器內(nèi)，載置于上述載置臺(tái)的工序；利用上述加熱機(jī)構(gòu)對(duì)上述被處理體進(jìn)行加熱的工序；向上述處理容器內(nèi)從上述氣體導(dǎo)入部供給含有含氮?dú)怏w和稀有氣體的處理氣體、且使上述微波從上述平面天線透過上述微波透過板而導(dǎo)入上述處理容器內(nèi)，在該處理容器內(nèi)生成電場(chǎng)，激發(fā)含有上述含氮?dú)怏w和稀有氣體的處理氣體而生成等離子體的工序；利用生成的上述處理氣體的等離子體，將上述被處理體上的上述氮化硅膜進(jìn)行等離子體氮化處理而進(jìn)行重整的工序。而且，該等離子體氮化處理方法中，上述氮化硅膜是利用ALD法在200℃～400℃的成膜溫度下進(jìn)行成膜的氮化硅膜，并且在以上述ALD法中的上述成膜溫度為上限的處理溫度下，對(duì)上述氮化硅膜進(jìn)行等離子體氮化處理，從而形成利用低溫含氮等離子體進(jìn)行了重整的氮化硅膜。

本發(fā)明的等離子體氮化處理方法優(yōu)選上述等離子體氮化處理的工序的處理壓力為1.3Pa～67Pa的范圍內(nèi)，含氮?dú)怏w相對(duì)于全部處理氣體的體積流量比為5％～30％的范圍內(nèi)。

另外，本發(fā)明的等離子體氮化處理方法優(yōu)選上述微波的功率密度是在上述微波透過板的面積中為0.5W/cm²～2.5W/cm²的范圍內(nèi)。