[发明专利]膜沉积方法和半导体器件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及膜沉积方法和制造半导体器件的方法。

背景技术

氧化硅膜在制备半导体器件例如场效应晶体管中用作绝缘膜，介电膜 或表面保护膜。

关于形成这种氧化硅膜的方法，其形成过程在气相工艺例如热氧化法、 化学气相沉积方法(CVD法)和溅射法中进行。

同时，液相工艺包括通过烷氧基硅烷等的水解进行的膜沉积；和通过 聚硅氮烷等的氧化而进行的形成方法。

例如，文献中公开了通过形成含有聚硅烷化合物的涂层膜和氧化所述 涂层膜而形成氧化硅膜的方法(参见，例如，JP-A-2002-246384)。

但是，关于前述的方法，所述气相工艺是这样的一种方法，其中在所 述气相工艺中需要使用昂贵的真空系统或者是危险的气体原料。此外，该 气相方法是这样一种方法，其中由于使用高温或者使用等离子体等，能量 消耗大。

此外，所述气相工艺具有一些问题，例如在均匀性和形成膜的基板的 尺寸方面的限制。

此外，液相工艺也有问题，例如膜的致密化(densification of a film)。

此外，根据所述的热氧化法，不仅可以以良好的控制形成厚度为几个 纳米的绝缘膜，而且它的缺陷密度低达10¹⁰cm^-2eV^-1。但是，由于该方法包 括约1,000℃的工艺，所以玻璃或者有机物质(树脂，例如，聚碳酸酯，聚 苯乙烯，聚酰亚胺，等)不能用作基板材料。

此外，根据CVD法或者溅射法，该工艺温度低于形成热氧化膜的方法 中的温度。但是，它的缺陷密度高达10¹²cm^-2eV^-1，并且难以以良好的控制 形成厚度为几个纳米的绝缘膜。

此外，在使用聚硅氮烷等的绝缘膜中(其用于层间绝缘膜)，约200℃至 500℃的低温方法是可能的。但是，它的缺陷密度非常高。

发明内容

本发明人认识到一个问题，不采用真空气氛中的膜沉积，难以通过低 温工艺实现具有低缺陷密度的氧化硅膜的膜沉积。

本发明人致力于上述和其它问题，并且已经努力实现了，在不采用真 空气氛中的膜沉积的情况下，通过低温工艺实现具有低缺陷密度的氧化硅 膜的膜沉积。

根据本发明的实施方式的膜沉积方法包括以下步骤：将含有聚硅烷化 合物的溶液涂覆于基板上，形成涂层膜，然后在惰性气氛下或者还原气氛 下进行第一热处理，由此使所述涂层膜形成为硅膜；在所述硅膜上形成含 有聚硅烷化合物的涂层膜，然后在惰性气氛或者还原气氛下进行第二热处 理，由此使所述涂层膜形成为氧化硅前体膜；和在氧化气氛下进行第三热 处理，由此使所述氧化硅前体膜形成为氧化硅膜，并且同时使所述硅膜致 密化。

在根据本发明的实施方式的膜沉积方法中，所述膜沉积在惰性气氛和 还原气氛中实现，因此，在真空气氛中的膜沉积不是必需的。此外，在形 成氧化硅前体膜之后，所述热处理在氧化气氛中进行，并且因此，形成致 密的氧化硅膜。

根据本发明的一种实施方式的制造半导体器件的方法(第一制造方法) 包括以下步骤：将含有聚硅烷化合物的溶液涂覆于基板上，形成涂层膜， 然后在惰性气氛下或者还原气氛下进行第一热处理，由此使所述涂层膜形 成为硅膜；在所述硅膜上形成含有聚硅烷化合物的涂层膜，然后在惰性气 氛或者还原气氛下进行第二热处理，由此使所述涂层膜形成为氧化硅前体 膜；在氧化气氛下进行第三热处理，由此使所述氧化硅前体膜形成为氧化 硅膜，并且同时使所述硅膜致密化；在所述氧化硅膜上形成栅电极；和在 所述栅电极的两侧上的硅膜中形成源/漏极区域。

在根据本发明的实施方式的半导体器件的第一制造方法中，所述膜沉 积在惰性气氛和还原气氛中实现，并因此，在真空气氛中的膜沉积不是必 需的。此外，在形成氧化硅前体膜之后，所述热处理在氧化气氛下进行， 并且因此，形成由致密的氧化硅膜构成的栅绝缘膜(gate insulating film)。此 外，在所述第三热处理中，达到了所述硅膜的致密化，并因此，可形成具 有良好的结晶度的活性区域(active region)。