[發(fā)明專利]成膜方法、硼膜以及成膜裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711274133.8
• 申請(qǐng)日: 2017-12-06
• 公開（公告）號(hào): CN108220922B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 上田博一;岡正浩;石川拓;渡部佳優(yōu);米澤周平
• 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): C23C16/517
• 分類號(hào): C23C16/517;C23C16/455;C23C16/28
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

本發(fā)明涉及應(yīng)用于半導(dǎo)體裝置的成膜方法、硼膜以及成膜裝置。在被調(diào)整為處理容器(2)內(nèi)為0.67Pa～33.3Pa即5mTorr～250mTorr的范圍內(nèi)的壓力的處理氛圍中供給包含含硼氣體的反應(yīng)氣體、例如B₂H₆氣體和He氣體，并使反應(yīng)氣體等離子體化。利用該等離子體，在晶圓形成硼膜。通過利用等離子體的能量進(jìn)行成膜，能夠使成膜處理時(shí)的溫度下降，由此能夠抑制熱的影響地形成硼膜。硼膜的蝕刻耐性強(qiáng)、具備高的蝕刻選擇比，因此作為半導(dǎo)體裝置材料是有用的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于半導(dǎo)體裝置的成膜方法、硼膜以及成膜裝置。

背景技術(shù)

近年來，隨著VLSI工序越來越精細(xì)化，在半導(dǎo)體元件的精細(xì)化的同時(shí)立體地構(gòu)建元件的技術(shù)也在不斷發(fā)展。因此，薄膜的層疊數(shù)增加，例如在利用三維NAND的閃存中需要對(duì)包括氧化硅(SiO₂)膜、厚度在1μm以上的厚的層疊膜進(jìn)行干蝕刻的工序。在干蝕刻時(shí)，以往作為硬掩膜使用非晶硅、無定形碳，但這些與構(gòu)成被蝕刻層的SiN·SiO復(fù)合膜之間的蝕刻選擇性不充分，干蝕刻耐性不足。

因此，需求開發(fā)一種干蝕刻耐性強(qiáng)，具有高的蝕刻選擇比的新的硬掩膜材料。硼系膜具有干蝕刻耐性高、并且作為絕緣膜材料其介電常數(shù)低等各種優(yōu)異的特性，討論使用于各種應(yīng)用(用途)中。例如，在專利文獻(xiàn)1、2中記載有作為硼系膜而將氮化硼膜應(yīng)用于蝕刻時(shí)的硬掩膜。但是，盡管在硼系膜之中硼膜有各種可能性的膜，但幾乎都沒有應(yīng)用于半導(dǎo)體裝置中。

在專利文獻(xiàn)3中記載有如下一種技術(shù)：為了由硼形成電音響轉(zhuǎn)換器用振動(dòng)體，利用化學(xué)蒸鍍法(CVD：Chemical Vapor Deposition)而使用三氯化硼和氫的混合氣體作為原料氣體來以900℃～1200℃在硼或硼化合物的熱噴涂皮膜上形成硼層。另外，在專利文獻(xiàn)4中記載有如下一種技術(shù)：將向硅烷絡(luò)化物和惰性有機(jī)介質(zhì)的混合物中通入惰性氣體而得到的氣體混合物進(jìn)行加熱，以200℃～600℃熱分解其中的硅烷絡(luò)化物，使在基體上堆積硼。然而，專利文獻(xiàn)3和專利文獻(xiàn)4均不涉及半導(dǎo)體裝置。

另外，在非專利文獻(xiàn)1中記載有在利用等離子體CVD得到的硅基板上形成硼膜所涉及的基礎(chǔ)研究，但并沒有公開能夠成膜適于硬掩膜的硼膜的條件。

此外，在專利文獻(xiàn)5中具有關(guān)于被利用為硬掩膜等的被稱作“富硼膜”的膜的成膜的記載。在專利文獻(xiàn)5中具有如下內(nèi)容的記載：關(guān)于該富硼膜，硼含有量比60％大，氫、氧、碳或氮等其它成分的含有量在1～40％的范圍中，在用于硬掩膜的情況下，能夠設(shè)為其它成分的含有量小于5％(權(quán)利要求1、11、段落0007、0008)。

然而，在專利文獻(xiàn)5中，只關(guān)于在54～66％的濃度范圍下進(jìn)行包含硼的富硼膜的成膜并進(jìn)行其特性評(píng)價(jià)的結(jié)果示出了實(shí)例，但并不明確基于該專利文獻(xiàn)5的記載實(shí)際上能否成膜包括更高濃度的硼的富硼膜(段落0024～0030)。

另外，關(guān)于硼濃度為54％的富硼膜，根據(jù)進(jìn)行傅里葉變換紅外分光法(FTIR)分析的結(jié)果，確認(rèn)與B-OH(硼-羥基鍵)、B-H(硼-氫鍵)、B-N(硼-氮鍵)這些多種鍵對(duì)應(yīng)的峰值，其中最大的是與B-N對(duì)應(yīng)的峰值(圖6)。這表示基于專利文獻(xiàn)5所記載的技術(shù)實(shí)際形成的富硼膜只不過是以往作為硬掩膜使用的氮化硼膜。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2000-133710號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本專利第5656010號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開昭61-104077號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)4：日本特開2002-97574號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)5：日本特表2013-533376號(hào)公報(bào)