[发明专利]硅氮化膜的制造方法及硅氮化膜

说明书

作为目的之一提供一种硅氮化膜的制造方法，该硅氮化膜的制造方法为在控制到250℃以下的基板上具有高的耐氢氟酸性、高耐湿性、以及适当的内部应力的硅氮化膜的制造方法，本发明提供一种硅氮化膜(30)的制造方法，将有机硅烷气体作为原料气体，在温度250℃以下的基板(20)上通过等离子体化学气相沉积法制造具有规定的耐氢氟酸性、耐湿性以及内部应力的硅氮化膜(30)，其特征在于，使用对于1体积流量的有机硅烷气体添加了200～2000体积流量的氢还原气体的处理气体，将收容基板(20)的工艺腔室(40)内的压力调整为35～400Pa的范围内，将对设置于工艺腔室(40)内的电极施加的高频的功率密度调整为0.2～3.5W/cm²的范围内。

技术领域

本发明涉及硅氮化膜的制造方法及硅氮化膜。

背景技术

硅氮化膜由于化学稳定性优异，因此作为电子设备和光学设备等半导体装置的制造工序中的掩膜材料、以及构成半导体装置的防金属扩散膜、氧化屏蔽膜、钝化膜及绝缘膜等而利用。

作为在基板上制造硅氮化膜的方法，广泛利用在加热至700℃以上的基板上供给氯化硅烷和氨的混合气体来进行成膜的热化学气相沉积法(热CVD)、将通过等离子体激发硅烷和氨的混合气体而得到的活性物质供给到加热至350℃以上的基板上来进行成膜的等离子体化学气相沉积法(等离子体CVD)等。

近年来，伴随着半导体装置的微细化·高集成化、以及硅氮化膜本身的用途扩大，制造硅氮化膜的基板和基底层多样化，耐热性低的基底层增加。因此，要求通过等离子体CVD在300℃以下，优选在250℃以下制造硅氮化膜。

但是，一般而言，降低成膜温度时，构成膜的原子的组成和原子间的键合状态的控制变难。因此，已知当与以超过350℃的基板温度进行等离子体CVD的情况相比较时，膜结构变粗糙，另外，硅原子与氢原子、氮原子与氢原子的键合变多，化学稳定性下降。

另一方面，在使用于绝缘层等的硅氮化膜上制造其他薄膜时，由于有可能在硅氮化膜的表面附着有机物或颗粒等污染物，因此在制造其他薄膜之前，有时会进行使硅氮化层的表面浸渍到稀氢氟酸等清洗液中，去除污染物的清洗处理。对于该处理，由于硅氮化膜被削掉而无法发挥规定的功能，因此对于硅氮化膜要求高的耐氢氟酸性。

同样地，作为制造设备结构的蚀刻工序中的蚀刻终止层使用时，也会对于硅氮化膜要求高的耐氢氟酸性。因此，根据上述的理由，硅氮化膜的化学稳定性下降时，有可能无法发挥作为防金属扩散膜、氧化屏蔽膜、钝化膜及绝缘膜等的功能。

对于这样的课题，在专利文献1中公开了通过高密度等离子体CVD装置制造对于氢氟酸溶液(1％HF水溶液)的湿法蚀刻速度小于50nm/min的硅氮化膜的方法。但是，基板温度为450℃左右，并不满足上述的250℃以下的要求。这意味着制造耐氢氟酸性高的硅氮化膜很困难。

另外，在专利文献2中作为以基板温度200～400℃制造具有耐氢氟酸性和低泄漏电流值(高绝缘性)的SiNCH膜的手段，公开了使用有机硅氮烷化合物的等离子体CVD法。但是，并未示出耐氢氟酸性及绝缘性的定量性的数值。另外，并未讨论氧化屏蔽膜和钝化膜所要求的耐湿性。

进而，在专利文献3中公开了在200℃以下制造作为钝化膜有效的硅氮化膜的等离子体CVD法。但是，所讨论的膜特性仅为透气性，对于在制造设备结构上必不可少的耐氢氟酸性并未讨论。

为了作为构成半导体装置的薄膜利用硅氮化膜，以预防基板的变形和膜剥离为目的，还需要制造内部应力小的硅氮化膜。专利文献4公开了硅氮化膜的制造方法，在实施例中记载了在25～250℃的范围制造的硅氮化膜的内部应力处在-200MPa～200MPa的范围。但是，对于内部应力以外的膜特性完全没有记载。