[发明专利]SiCN膜形成方法及形成装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种在半导体晶片等的被处理基板上形成SiCN膜的成膜方法及其装置，特别是涉及一种半导体处理用的成膜方法及其装置。此处，半导体处理是指，为了在晶片或者LCD(液晶显示器)类的FPD(平面平板显示器)用的玻璃基板等的被处理基板上利用规定的图案形成半导体层、绝缘层、导电层等，在该被处理基板上制造包括半导体器件以及与半导体器件连接的配线、电极等构件而实施的各种处理。

背景技术

在构成半导体集成电路的半导体器件的制造过程中，在被处理基板上，例如半导体晶片上实施成膜、蚀刻、氧化、扩散、改性、退火、自然氧化膜去除等各种处理。在美国专利US2006/0286817A1中公开有一种立式(所谓批量式)热处理装置中的这种半导体处理方法。在该方法中，首先，半导体晶片从晶片盒被移载至立式的晶舟上，并以多层方式被支承。在晶片盒中能够收容例如25个晶片，在晶舟中能够载放30～150个晶片。接着，晶舟从处理容器的下方被载入其内部，同时，处理容器被气密式(气体密封方式)密封。然后，在处理气体的流量、处理压力、处理温度等各种处理条件得到控制的状态下，实施规定的热处理。

为了提高半导体集成电路的特性，提高半导体器件的绝缘膜的特性这一点非常重要。作为半导体器件中的绝缘膜，使用SiO₂、PSG(磷硅玻璃：Phospho Silicate Glass)、P(用等离子体CVD所形成的)-SiO、P(用等离子体CVD所形成的)-SiN、SOG(旋涂玻璃Spin On Glass)、Si₃N₄(氮化硅膜)等。特别是因氮化硅膜的绝缘特性比氧化硅膜的要好，以及作为蚀刻阻挡膜和层间绝缘膜也能充分发挥其功能，因此广为使用。

作为在半导体晶片的表面形成上述氮化硅膜的方法，已知的有作为硅气体源使用甲硅烷(SiH₄)、二氯硅烷(DCS：SiH₂Cl₂)、六氯乙硅烷(HCD：Si₂Cl₆)、双叔丁基氨基硅烷(BTBAS：SiH₂(NH(C₄H₉))₂)等硅烷类气体，然后利用热CVD(化学气相沉积)成膜的方法。例如，使用SiH₂Cl₂+NH₃(参照美国专利US 5874368A)或者Si₂Cl₆+NH₃等的气体组合并利用热CVD形成氮化硅膜。

在近阶段，随着半导体集成电路的更加高度集成化以及高微细化的要求，人们期待减轻半导体器件的制造工序中的热历程，并提高器件的特性。在立式的热处理装置中，也期待根据上述要求而改进半导体处理方法。例如，作为从CVD派生的成膜处理，有一种一边间歇式地供给原料气体等，一边以一层或者多层反复地形成原子或者分子水平厚度的层的成膜方法(例如，参照日本特开平2-93071号、日本特开平6-45256号公报、美国专利US6165916A)。这种成膜方法一般称作ALD(原子层沉积：Atomic Layer Deposition)或者MLD(分子层沉积：Molecular Layer Deposition)，这样，即使不使晶片曝露在高温下也能进行目标处理。

例如，在使用作为硅烷类气体的二氯硅烷(DCS)与作为氮化气体的NH₃形成氮化硅膜(SiN)的情况下，进行以下的处理。即，向处理容器内，夹着吹扫期间交互式地间接供给DCS与NH₃气体。在供给NH₃气体时，通过施加RF(高频)而在处理容器内生成等离子体，从而加快氮化反应。此处，首先，DCS被供给处理容器内，于是，DCS以分子水平一层或者多层吸附在晶片表面上。多余的DCS在吹扫期间被排除。接着，供给NH₃气体生成等离子体，于是，利用低温下的氮化而形成氮化硅膜。反复进行上述一系列的工序，从而完成规定厚度的膜。

可是，在形成上述绝缘膜后，如果在其上形成其它的薄膜，则有机物或者颗粒等污染物有可能吸附在上述绝缘膜的表面。因此，必要时，为了除去该污染物而进行清洁处理。在这种情况下，使半导体晶片浸泡在希氟酸等清洁液中并蚀刻绝缘膜的表面。这样，将绝缘膜的表面切削得非常薄，并除去污染物。