[发明专利]氮化膜成膜方法

说明书

本发明的目的是提供能够在不对基板给予损害的情况下在基板上形成优质的氮化膜的氮化膜成膜方法。并且，本发明的氮化膜成膜方法包括：介由气体供给口(11)将硅烷系气体供给至处理室(10)内的步骤(a)；从自由基产生器(20)介由自由基气体通过口(25)将氮自由基气体(7)供给至处理室(10)内的步骤(b)；和在不使处理室(10)内产生等离子体现象的情况下，使上述步骤(a)中供给的硅烷系气体与上述步骤(b)中供给的氮自由基气体反应，在晶片(1)上形成氮化膜的步骤(c)。

技术领域

本发明涉及形成硅氮化膜等氮化膜的氮化膜成膜方法。

背景技术

氮化膜被用于半导体或其他各种用途中，特别是在半导体领域硅氮化 膜除了被用于栅极绝缘膜以外，还被用于金属与其他膜之间的阻挡膜或各 种膜。由于作为被使用的理由，具有以下特征：在作为栅极绝缘膜使用的 情况下，与以往主要使用的氧化膜相比绝缘性能优异，在作为阻挡膜使用 的情况下，利用蚀刻的耐性良好、在金属中不易扩散等具有制造工序中的 优越性，因此被广泛使用。

在基板上形成硅氮化膜的情况下，使用热CVD(Chemical Vapor Deposition；化学气相沉积)装置、光CVD装置或等离子体CVD装置、热 ALD(Atomic Layer Deposition；原子层沉积法)装置、等离子体ALD装 置。特别是等离子体CVD及等离子体ALD装置被经常使用。例如，与热/ 光CVD装置、热/光ALD装置相比，等离子体CVD及等离子体ALD装置 具有能够降低成膜温度、并且成膜速度高、能够进行短时间的成膜处理等 优点。

需要说明的是，作为采用了通过热氮化来形成氮化膜的热氮化方法的 现有技术，有例如专利文献1中公开的半导体装置的制造方法，作为采用 了使用等离子体处理来形成氮化膜的等离子体氮化方法的现有技术，有例 如专利文献2中公开的等离子体处理装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-8794号公报

专利文献2：日本特开2015-5780号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在氮化膜形成对象的基板上形成硅氮化膜的情况下，一般采用将硅烷 系气体(由包含硅和氢的化合物构成的气体)和氮化源供给到处理室中来 形成氮化膜的方法。

作为形成氮化膜的方法，如上所述，可列举出利用热处理的热氮化方 法(专利文献1)、使用了等离子体的等离子体氮化方法(专利文献2)等。

然而，在使用热氮化方法来形成氮化膜的情况下，需要将成为氮化膜 形成对象的基板的晶片的温度或处理温度暴露在800℃左右的高温下，氮化 膜或前工序中形成的膜的设备特性因热而劣化的可能性高。因此，存在无 法在不对包含前工序中形成的膜的晶片给予损害的情况下形成优质的氮化 膜这样的问题。

另一方面，在使用等离子体氮化方法来形成氮化膜的情况下，由于将 处理温度设定为500℃左右，在氮化膜形成对象的基板附近产生了等离子 体，所以在基板跟前物质发生反应而形成优质的氮化膜，但另一方面，基 板因等离子体或离子而受到损害，损害在基板中积蓄的可能性高。因此， 与热氮化方法同样存在无法在不对氮化膜形成对象的基板给予损害的情况 下形成优质的氮化膜这样的问题。

像这样，使用以往的氮化膜成膜方法即热氮化方法及等离子体氮化方 法中的任一者，均存在无法避免在制造时因热或等离子体对基板给予较多 损害这样的问题。

另外，以往一般使用氨那样的气体作为氮化源来形成氮化膜。然而， 在使用了氨作为氮化源的情况下，具有下述问题：氮原子与氢原子的比率 被固定，在不想使用氢分子的工序中无法使用，另外在想要控制氢量的情 况下，无法增减氢量。