[發明專利]氮化膜的制作方法及氮化膜的壓縮應力控制方法

有效

• 申請號: 201510089810.3
• 申請日: 2015-02-27
• 公開（公告）號: CN104882361B
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 李庚垠;羅斗賢;張準碩;趙炳哲;柳東浩;樸周煥;金潁俊
• 申請（專利權）人: 圓益IPS股份有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/314;H01L21/318
• 代理公司: 北京青松知識產權代理事務所(特殊普通合伙)11384
• 代理人: 鄭青松

技術領域

本發明涉及氮化膜的制作方法及其壓縮應力控制方法，更詳細地說，涉及利用原子層沉積法的氮化膜的制作及壓縮應力控制方法。

背景技術

改善電子元件性能的方法包括：通過具有應力的氮化膜而改變已變形的上部或下部材料的電氣特性的方法。例如，在CMOS設備的制作上，為了使晶體管的通道區域發生局部的晶格變形，可在PMOS區域上形成具有壓縮應力(compressive stress)的氮化膜。這種情況下，需要將沉積的氮化物所生成的應力水準控制在規定范圍內。但是，公開的氮化物制作方法的問題在于，在穩定地維持氮化物的膜質的同時，難以適當地控制氮化物的應力水準。

發明內容

(要解決的技術問題)

本發明是為了解決所述問題等多個問題，目的在于：供應一種既能維持良好膜質又具有規定的壓縮應力的氮化膜的制作方法。但這種技術問題只是例示性的，本發明的范圍并不受限于此。

(解決問題的手段)

供應用于解決所述問題的根據本發明的一觀點的氮化膜的制作方法。根據所述氮化膜的制作方法，執行包括以下四個步驟的單位周期至少一次以上，從而在所述基板上形成具有壓縮應力的氮化膜，所述四個步驟，包括：第1步驟，將源氣體供應到基板上，所述源氣體的至少一部分被吸附到所述基板上；第2步驟，將第1凈化氣體供應到基板上；第3步驟，將包含氮氣(N₂)的應力調整氣體及包含氮氣(N₂)以外的氮成分(N)的反應氣體，以等離子狀態同時供應到所述基板上，從而在所述基板上形成單位沉積膜；及第4步驟，將第2凈化氣體供應到基板上。

根據所述氮化膜的制作方法，所述氮化膜的所需的壓縮應力越大，則加大所述第3步驟中供應到所述基板上的所述氮氣(N₂)的量。

根據所述氮化膜的制作方法，所述應力調整氣體包括氮氣(N₂)及非活性氣體的混合氣體。進而，所述第3步驟中所述氮化膜所需的壓縮應力越大，則需提高對于供應到所述基板上的所述非活性氣體的所述氮氣(N₂)的相對比率。

根據所述氮化膜的制作方法，所述非活性氣體可包括氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)及氡(Rn)中的至少一個。

所述氮化膜的制作方法，所述第3步驟中為了追加調整所述氮化膜的壓縮應力，可調整為形成所述等離子而施加的電源的功率或頻率。

根據所述氮化膜的制作方法，所述等離子可通過直流等離子(direct plasma)方式或遠程等離子(remote plasma)方式而形成。

根據所述氮化膜的制作方法，所述等離子可形成于所述基板上的噴頭內，從而被供應到所述基板上。

根據所述氮化膜的制作方法，所述第1凈化氣體或所述第2凈化氣體可在所述第1步驟至所述第4步驟中被持續地供應。

根據所述氮化膜的制作方法，所述第1凈化氣體及所述第2凈化氣體中的至少一個可以是氮氣或非活性氣體。或，所述第1凈化氣體及所述第2凈化氣體中的至少一個是由氮氣及非活性氣體形成的混合氣體。進而，包含氮氣(N₂)的所述應力調整氣體可以是與所述第1凈化氣體及所述第2凈化氣體中的至少一個屬于由同種物質構成的氣體。

根據所述氮化膜的制作方法，所述單位周期，還可包括：第5步驟，將第2應力調整氣體以等離子狀態供應到所述單位沉積膜上；及第6步驟，將第3凈化氣體供應到所述基板上。

根據所述氮化膜的制作方法，所述第2應力調整氣體可包括氮氣(N₂)，或所述第2應力調整氣體可包括非活性氣體與氮氣(N₂)的混合氣體。

根據所述氮化膜的制作方法，所述第1凈化氣體、所述第2凈化氣體或所述第3凈化氣體可在所述第1步驟至所述第6步驟中被持續地供應。

根據所述氮化膜的制作方法，所述第1凈化氣體、所述第2凈化氣體及所述第3凈化氣體中的至少一個為氮氣或非活性氣體。

根據所述氮化膜的制作方法，所述第1凈化氣體、所述第2凈化氣體及所述第3凈化氣體中的至少一個為由氮氣及非活性氣體形成的混合氣體。

根據所述氮化膜的制作方法，所述應力調整氣體為與所述第1凈化氣體、所述第2凈化氣體及所述第3凈化氣體中的至少一個屬于由同種物質構成的氣體。

根據所述氮化膜的制作方法，包含所述氮成分(N)的反應氣體可包括氨(NH₃)氣體。