[发明专利]利用等离子体原子层沉积法的氮化硅薄膜的制备方法

说明书

本发明涉及利用等离子体原子层沉积法的高纯度氮化硅薄膜的制备方法。更详细地，在本发明中，可通过实施2个步骤的等离子体激发步骤来实现提高了的薄膜效率及阶梯覆盖，即使在低温的成膜温度下也能够以提高了的沉积率提供高纯度的氮化硅薄膜。

技术领域

本发明涉及利用等离子体原子层沉积法的氮化硅薄膜的制备方法，更详细地，涉及利用包括2个步骤的等离子体激发步骤的等离子体原子层沉积法的高纯度氮化硅薄膜的制备方法。

背景技术

氮化硅薄膜具有对于氟化氢(HF)的高耐性。因此，在存储器及高密度集成电路(large scale integrated circuit，LSI)等半导体装置的制备工序中，用作对二氧化硅薄膜(SiO₂)等进行蚀刻时的蚀刻阻挡层及栅电极的电阻值的偏差增大或掺杂剂的防扩散膜等。

尤其，在形成氮化硅薄膜的过程中，需要成膜温度的低温化。例如，在利用以往的低压化学气相沉积(LPCVD，Low Pressure Chemical Vapor Deposition)法形成氮化硅薄膜的情况下，需要高达760℃的成膜温度。但是，在利用原子层沉积(ALD，Atomic LayerDeposition)法形成氮化硅薄膜的情况下，可满足低于此的成膜温度。

原子层沉积法为如下的方法：在任意的成膜条件(温度、时间等)下，每次1种交替地向基板上供给作为用于成膜的2种(或其以上)原料的气体，来以1原子层单位吸附，利用表面反应成膜。例如，使第一原料气体和第二原料气体沿着被处理体表面交替流动来使第一原料气体中的原料气体分子吸附于处理体表面，使上述吸附的第一原料气体的原料气体分子与第二原料气体的原料气体分子进行反应，从而形成厚度为1分子层份的膜。并且，可通过重复实施上述步骤来在被处理体表面形成高质量薄膜。

在日本专利公开公报第2004-281853号中公开了通过原子层沉积法交替供给二氯硅烷(DCS，SiH₂Cl₂)和氨(NH3)来形成氮化硅膜的方法。具体地，上述方法为通过供给利用等离子体活化氨的氨自由基(NH₃⁺)来在300℃至600℃的低温形成氮化硅薄膜。但是，在通过上述方法形成的氮化硅薄膜中，即，由于成为降低对于氟化氢的耐性的因素的氯(Cl)浓度的增加，湿蚀刻率大，因此，具有对于氧化膜的蚀刻选择性(选择比)小的问题。

为了提高上述氮化硅薄膜对于氟化氢的耐性，还可考虑向氮化硅薄膜导入碳原子(C)的方法，但是，在400℃以下的低温区域向氮化硅薄膜中导入碳原子成为结构缺陷的原因，因此可导致绝缘耐性的劣化。

在韩国专利授权公报第0944842号中公开了通过原子层沉积法在低温(390℃至410℃)形成高应力的氮化硅薄膜的技术，作为包含于化学配位体(chemical ligand)的不必要的原子的氯原子(Cl)残留于薄膜内，在基板表面诱发颗粒，因此具有难以形成优秀的膜质的缺点。

在美国专利授权公报第2013-183835号中公开了在低温下用于形成高应力的氮化硅薄膜的方法及装置。但是，由于利用高功率的等离子体，诱导包含硅的前体的分解并包含由此引发得到的杂质，因此具有难以形成优秀的膜质的缺点。

因此，需要用于解决以往的用于形成氮化硅薄膜的原子层沉积法的问题的技术。

本申请人通过实施利用包含硅氮键(Si-N键)的有机硅前体的2个步骤的等离子体激发步骤，解决作为以往的低成膜温度的原子层沉积法的问题的薄膜的低应力强度、高湿蚀刻率及低阶梯覆盖，同时，确认以提高了的生产性提供高纯度的氮化硅薄膜，从而完成了本发明。

发明内容

技术问题

本发明的目的在于，提供可稳定地维持良好的膜质特性的高纯度氮化硅薄膜的制备方法。