等离子体CVD方法、氮化硅膜的形成方法和半导体装置的制造方法制造方法及图纸

在使用等离子体处理装置，利用微波使导入处理室内的含氮气体和含硅气体等离子体化，通过该等离子体在被处理基板表面堆积氮化硅膜时，通过含氮气体的种类和处理压力的组合来控制形成的氮化硅膜的应力。上述等离子体处理装置利用具有多个隙缝的平面天线向处理室内导入微波，产生等离子体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及利用等离子体的CVD (Chemical Vapor Deposition:化 学汽相沉积)方法、利用该方法形成氮化硅膜的方法和半导体装置的 制造方法。
技术介绍
氮化硅膜在各种半导体装置中用作绝缘膜或保护膜等。已知这种 氮化硅膜例如可以通过使用硅烷(SiH4)等含硅化合物的气体和氮气 或氨那样的含氮化合物的气体作为原料的等离子体CVD法形成(例如 日本专利特开2000-260767号公报)。在现有的通过等离子体CVD法形成的氮化硅膜中，抑制对设备特 性造成恶劣影响的膜应力，即拉伸(Tensile)应力和压缩(Compressive) 应力是非常重要的课题。例如已知在氮化硅膜的压缩应力大的情况下， 会发生膜正下方的金属配线由于应力而引起断线的应力移位，为了防 止该现象，减小并抑制压縮应力是必要的。氮化硅膜的应力方向(为 拉伸应力或为压縮应力)和大小受到等离子体CVD法的状况、压力、 温度、成膜气体种类等成膜条件的左右。因此， 一直以来选择不会使 氮化硅膜产生强应力的条件，通过等离子体CVD法进行没有应力的氮 化硅膜的成膜(例如前田和夫《VLSI和CVD》稹书店，1997年7月 31日发行)。近年来，在某些设备中，尝试积极地利用氮化硅膜的应力以改善 设备的特性。但是，例如在平行平板方式或电感耦合型的离子体CVD 装置中，以为使用较高电子温度的等离子体，如果以导入高应力为目 的而改变高频输出、压力、温度等条件，则成为容易使已成膜的氮化 硅膜受到等离子体损伤的成膜条件，因此存在难以得到优质鉍化硅膜 的问题。因此难以进行高应力膜的成膜。并且，由于等离子体处理条 件的选择范围受到限制，难以以高精度控制应力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够以高精度控制成膜的氮化硅膜的应力、且等离子体损伤少的等离子体CVD方法。本专利技术的另一个目的在于提供一种能够使用这种等离子体CVD方 法、导入所需应力的氮化硅膜的形成方法。本专利技术的又一个目的在于提供一种使用这种氮化硅膜的半导体装 置的制造方法。按照本专利技术的第一观点，提供一种等离子体CVD方法，其包括 准备等离子体处理装置的步骤，上述等离子体处理装置具备能够真空 排气的处理室、发生微波的微波发生源、平面天线、和向上述处理室 内供给成膜原料气体的气体供给机构，上述平面天线具有多个隙缝， 将上述微波发生源发生的微波通过上述隙缝导入上述处理室内；在上 述处理室内配置被处理基板的步骤；和向上述处理室内导入含氮气休 和含硅气体，利用上述微波使这些气体等离子体化，通过该等离子体 在被处理基板表面堆积氮化硅膜的步骤。并且，通过上述含氮气休的 种类和处理压力来控制形成的上述氮化硅膜的应力。在上述第一观点中，在使用氨气作为上述含氮气体的情况下，以 6.7Pa以上的处理压力能够形成具有400MPa以上拉伸应力的氮化硅 膜；而以40Pa以上的处理压力能够形成具有800MPa以上拉伸应力的 氮化硅膜进一步，以133.3Pa以上的处理压力能够形成具有1500MPa 以上拉伸应力的氮化硅膜。此外，在上述第一观点中，在使用氮气作为上述含氮气体的情况 下，以低于5.3Pa的处理压力能够形成具有超过800MPa的压縮应力的 氮化硅膜；而以4Pa以下的处理压力能够形成具有lOOOMPa以上压缩 应力的氮化硅膜。按照本专利技术的第二观点，提供一种氮化硅膜的形成方法，其包括 准备等离子体处理装置的步骤，上述等离子体处理装置具备能够真空 排气的处理室、发生微波的微波发生源、平面天线、和向上述处理室 内供给成膜原料气体的气体供给机构，上述平面天线具有多个隙缝， 将上述微波发生源发生的微波通过上述隙缝导入上述处理室内；在上8述处理室内配置被处理基板的步骤；和向上述处理室内导入含氮气体 和含硅气体，利用上述微波使这些气体等离子体化，通过该等离子体 在被处理基板表面堆积氮化硅膜的步骤。并且，使用氨气作为上述含 氮气体，以6.7Pa以上的处理压力形成具有400MPa以上拉伸应力的氮 化硅膜。在上述第二观点中，以40Pa以上的处理压力能够形成具有800MPa 以上拉伸应力的氮化硅膜；以133.3Pa以上的处理压力能够形成具有 1500MPa以上拉伸应力的氮化硅膜。按照本专利技术的第三观点，提供一种氮化硅膜的形成方法，其包括 准备等离子体处理装置的步骤，上述等离子体处理装置具备能够真空 排气的处理室、发生微波的微波发生源、平面天线、和向上述处理室 内供给成膜原料气体的气体供给机构，上述平面天线具有多个隙缝， 将上述微波发生源发生的微波通过上述隙缝导入上述处理室内；在上 述处理室内配置被处理基板的步骤；和向上述处理室内导入含氮气体 和含硅气体，利用上述微波使这些气体等离子体化，通过该等离子休 在被处理基板表面堆积氮化硅膜的步骤。并且，使用氮气作为上述含 氮气体，以低于5.3Pa的处理压力形成具有超过800MPa的压縮应力的 氮化硅膜。在上述第三观点中，以4Pa以下的处理压力能够形成具有lOOOMPa 以上压縮应力的氮化硅膜。在上述第一至第三观点中，可以使用乙硅烷(Si2H6)作为上述含 硅气体。并且，作为堆积上述氮化硅膜时的处理温度，可以使用300'C 800'C范围。按照本专利技术的第四观点，提供一种半导体装置的制造方法，其包 括准备在半导体基板的主面上隔着绝缘膜形成有栅极电极、在其两 侧的主面区域形成有源极和漏极的结构体的步骤；和以覆盖上述栅极 电极以及源极和漏极的方式形成氮化硅膜的步骤。上述氮化硅膜通过 下述方法形成，该方法包括准备等离子体处理装置的步骤，上述等 离子体处理装置具备能够真空排气的处理室、发生微波的微波发生源、 平面天线、和向上述处理室内供给成膜原料气体的气体供给机构，上 述平面天线具有多个隙缝，将上述微波发生源发生的微波通过上述隙缝导入上述处理室内；在上述处理室内配置被处理基板的步骤；和向 上述处理室内导入含氮气体和含硅气体，利用上述微波使这些气体等 离子体化，通过该等离子体在被处理基板表面堆积氮化硅膜的步骤。 并且，使用氨气作为上述含氮气体，以6.7Pa以上的处理压力形成具有 400MPa以上拉伸应力的氮化硅膜。按照本专利技术的第五观点，提供一种半导体装置的制造方法，其包 括准备在半导体基板的主面上隔着绝缘膜形成有栅极电极、在其两 侧的主面区域形成有源极和漏极的结构体的步骤；和以覆盖上述栅极 电极以及源极和漏极的方式形成氮化硅膜的步骤。上述氮化硅膜通过 下述方法形成，该方法包括准备等离子体处理装置的步骤，上述等 离子体处理装置具备能够真空排气的处理室、发生微波的微波发生源、 平面天线、和向上述处理室内供给成膜原料气体的气体供给机构，上 述平面天线具有多个隙缝，将上述微波发生源发生的微波通过上述隙 缝导入上述处理室内；在上述处理室内配置被处理基板的步骤；和向 上述处理室内导入含氮气体和含硅气体，利用上述微波使这些气体等 离子体化，通过该等离子体在被处理基板表面堆积氮化硅膜的步骤。 并且，使用氮气作为上述含氮气体，以低于5,3Pa的处理压力形成具有 超过800MPa的压縮应力的氮化硅膜。按照本专利技术的第六观点，提供一种存储介质，其在计算机上运行， 存储有控制等离子体处理装置的程序，上述等离子体处理装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体ＣＶＤ方法，其特征在于，包括：　准备等离子体处理装置的步骤，所述等离子体处理装置具备能够真空排气的处理室、发生微波的微波发生源、平面天线、和向所述处理室内供给成膜原料气体的气体供给机构，所述平面天线具有多个隙缝，将所述微波 发生源发生的微波通过所述隙缝导入所述处理室内；　在所述处理室内配置被处理基板的步骤；和　向所述处理室内导入含氮气体和含硅气体，利用所述微波使这些气体等离子体化，通过该等离子体在被处理基板表面堆积氮化硅膜的步骤，并且，　通过 所述含氮气体的种类和处理压力来控制形成的所述氮化硅膜的应力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2006-5-31 152433/20061. 一种等离子体CVD方法，其特征在于，包括准备等离子体处理装置的步骤，所述等离子体处理装置具备能够真空排气的处理室、发生微波的微波发生源、平面天线、和向所述处理室内供给成膜原料气体的气体供给机构，所述平面天线具有多个隙缝，将所述微波发生源发生的微波通过所述隙缝导入所述处理室内；在所述处理室内配置被处理基板的步骤；和向所述处理室内导入含氮气体和含硅气体，利用所述微波使这些气体等离子体化，通过该等离子体在被处理基板表面堆积氮化硅膜的步骤，并且，通过所述含氮气体的种类和处理压力来控制形成的所述氮化硅膜的应力。2. 如权利要求1所述的等离子体CVD方法，其特征在于 使用氨气作为所述含氮气体，以6.7Pa以上的处理压力形成具有400MPa以上拉伸应力的氮化硅膜。3. 如权利要求2所述的等离子体CVD方法，其特征在于 使用氨气作为所述含氮气体，以40Pa以上的处理压力形成具有800MPa以上拉伸应力的氮化硅膜。4. 如权利要求3所述的等离子体CVD方法，其特征在于 使用氨气作为所述含氮气体，以133.3Pa以上的处理压力形成具有1500MPa以上拉伸应力的氮化硅膜。5. 如权利要求1所述的等离子体CVD方法，其特征在于 使用氮气作为所述含氮气体，以低于5.3Pa的处理压力形成具有超过800MPa的压縮应力的氮化硅膜。6. 如权利要求5所述的等离子体CVD方法，其特征在于使用氮气作为所述含氮气体，以4Pa以下的处理压力形成具有 1000MPa以上压縮应力的氮化硅膜。7. 如权利要求1所述的等离子体CVD方法，其特征在于 所述含硅气体是乙硅垸(Si2H6)。8. 如权利要求1所述的等离子体CVD方法，其特征在于 堆积所述氮化硅膜时的处理温度为300'C 800'C。9. 一种氮化硅膜的形成方法，其特征在于，包括-准备等离子体处理装置的步骤，所述等离子体处理装覽具备能够真空排气的处理室、发生微波的微波发生源、平面夭线、和向所述处 理室内供给成膜原料气体的气体供给机构，所述平面天线具有多个隙 缝，将所述微波发生源发生的微波通过所述隙缝导入所述处理室内；在所述处理室内配置被处理基板的步骤；和向所述处理室内导入含氮气体和含硅气体，利用所述微波使这些 气体等离子体化，通过该等离子体在被处理基板表面堆积氮化硅膜的 步骤，并且，使用氨气作为所述含氮气体，以6.7Pa以上的处理压力形成具有 400MPa以上拉伸应力的氮化硅膜。10. 如权利要求9所述的氮化硅膜的形成方法，其特征在于以40Pa以上的处理压力形成具有800MPa以上拉伸应力的'威化硅膜。11. 如权利要求10所述的氮化硅膜的形成方法，其特征在于以133.3Pa以上的处理压力形成具有1500MPa以上拉伸应力的氮 化硅膜。12. 如权利要求9所述的氮化硅膜的形成方法，其特征在于 所述含硅气体是乙硅烷(Si2H6)。13. 如权利要求9所述的氮化硅膜的形成方法，其特征在于堆积所述氮化硅膜时的处理温度为300 800°C。14. —种氮化硅膜的形成方法，其特征在于，包括 准备等离子体处理装置的步骤，所述等离子体处理装置具备能够真空排气的处理室、发生微波的微波发生源、平面天线、和向所述处 理室内供给成膜原料气体的气体供给机构，所述平面天线具有多个隙 缝，将所述微波发生源发生的微波通过所述隙缝导入所述处理室内；在所述处理室内配置被处理基板的步骤；和向所述处理室内导入含氮气体和含硅气体，利用所述微波使这些 气体等离子体化，通过该等离子体在被处理基板表面堆积氮化硅膜的 步骤，并且，使用氮气作为所述含氮气体，以低于5...

【专利技术属性】
技术研发人员：鸿野真之，西田辰夫，中西敏雄，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]