[发明专利]氧化硅膜、氧化硅膜的形成方法及等离子体CVD装置

说明书

技术领域

本发明涉及氧化硅膜及其形成方法、在该方法中所使用的计算机可读存储介质以及等离子体CVD装置。

背景技术

现在，作为形成绝缘性高、品质优良的氧化硅膜(SiO₂膜、SiON膜)的方法，已知有对硅进行氧化处理的热氧化法、等离子体氧化法等。但是，在形成多层绝缘膜的情况下，不能适用氧化处理，需要利用CVD(Chemical Vapor Deposition；化学气相沉积)法堆积氧化硅膜而形成。为了用CVD法形成绝缘性高的氧化硅膜，需要在600℃～900℃的高温下进行处理。因此，担心热预算(Thermal Budget)增大对器件带来不良的影响，此外，还有对器件制作工艺也会产生种种制约的问题。

另一方面，在等离子体CVD法中，虽然也可以用500℃左右的温度进行处理，但是还存在由电子温度高的等离子体产生的充电损伤问题(例如，专利文献1)。

近年来，伴随着半导体装置的微细化，例如对晶体管、闪存存储元件等栅极绝缘膜，强烈要求尽可能得薄以及即使反复施加压力其电特性也不劣化且可以尽可能地抑制漏电流的产生的两个特性。在以往的等离子体CVD的成膜方法中，对于这两个要求，很难同时地满足。因此，还没有确立利用等离子体CVD法形成绝缘性高、品质优良的氧化硅膜的技术。

专利文献

专利文献1：日本特开平10-125669号公报

发明内容

本发明是鉴于上述实际情况而提出的，其目的在于提供一种利用等离子体CVD法形成致密且绝缘性高的优质氧化硅膜的方法。

本发明的一方式的方法是通过等离子体CVD法在基板上形成由0.5％稀氢氟酸溶液蚀刻的蚀刻速率在0.11nm/秒以下的氧化硅膜的方法，包括以下各工序：在处理容器内配置上述基板，向上述处理容器内供给包含了含硅气体和含氧气体的处理气体，将上述处理容器内的压力设定为0.1Pa以上6.7Pa以下的范围内，经由具有多个孔的平面天线向上述处理容器内导入微波并生成上述处理气体的等离子体，利用该等离子体在上述基板上形成氧化硅膜。

在上述一方式中，也可以将在上述处理容器内用于载置上述基板的载置台的温度设定在300℃以上600℃以下的范围内，进行上述氧化硅膜的形成。

在上述一方式中，也可以使上述含硅气体相对于全部处理气体的流量比率在0.03％以上15％以下的范围内。

此外，也可以使上述含硅气体的流量在0.5mL/min(sccm)以上10mL/min(sccm)以下的范围内。

在上述一方式中，也可以使上述含氧气体相对于全部处理气体的流量比率在5％以上99％以下的范围内。

此外，也可以使上述含氧气体的流量在50mL/min(sccm)以上1000mL/min(sccm)以下的范围内。

在上述一方式中，也可以使上述处理气体中还包含有含氮气体，所形成的上述氧化硅膜是含氮的氮氧化硅膜。

此外，也可以使上述含氮气体相对于全部处理气体的流量比率在5％以上99％以下的范围内。

此外，也可以使上述含氮气体的流量在60mL/min(sccm)以上1000mL/min(sccm)以下的范围内。

另外，在本发明的一方式中，上述含硅气体优选是SiCl₄，上述氧化硅膜通过次级离子质谱分析(SIMS)进行测量时膜中氢原子的浓度是9.9×10²⁰atoms/cm³以下。

另外，本发明的氧化硅膜是根据上述任意一项记载的氧化硅膜的形成方法而形成的氧化硅膜。

本发明的等离子体CVD装置是根据等离子体CVD法，在被处理体上形成氧化硅膜的等离子体CVD装置，具有：处理容器，其收纳被处理体并在上部具有开口；电介质部件，其封闭上述处理容器的上述开口；具有多个孔的平面天线，其被重叠地设置在上述电介质部件上，用于向上述处理容器内导入微波；气体供给机构，其向上述处理容器内供给包含了含硅气体和含氧气体的处理气体；排气机构，其对上述处理容器内进行减压排气；和控制部，其进行控制以进行如下的等离子体CVD：在上述处理容器内，将压力设定在0.1Pa以上6.7Pa以下的范围内，从上述气体供给机构向上述处理容器内供给包含了上述含硅气体和含氧气体的上述处理气体，经由上述平面天线导入微波并生成等离子体，在被处理体上形成由稀氢氟酸溶液蚀刻的蚀刻速率为0.11nm/秒以下的氧化硅膜。

发明效果

根据本发明的氧化硅膜的形成方法，可以利用等离子体CVD法形成致密且绝缘性高的高品质氧化硅膜(二氧化硅膜、氮氧化硅膜)。