[发明专利]等离子体氮化处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及能够在各种半导体装置的制造过程中利用的等离子体氮化处理方法。

背景技术

在DRAM等半导体装置中使用例如MOS构造的栅极层叠体。在这种栅极层叠体的上部、侧部一般形成盖膜、侧壁膜、隔离膜。作为这些盖膜、侧壁膜、隔离膜有时使用氮化硅膜(SiN膜)。SiN膜的形成方法一般为CVD法，还已知能够在低温下成膜且容易控制膜厚、膜质的称为ALD(Atomic Layer Deposition)和MLD(Molecular Layer Deposition)的方法(以下通称为“ALD法”)。在ALD法中，在真空气氛下使第1反应气体吸附于基板的表面后，将供给的气体切换为第2反应气体，通过两气体的反应而形成1层或多层的原子层或分子层。通过多次进行上述循环，将这些层层叠而向基板上的成膜。在ALD法中，根据循环数能够高精度地控制膜厚，并且膜质的面内均匀性也良好，是能够应对半导体器件微细化的有效的方法。最近，为了实现热预算的减少，寻求例如在400℃左右的低温下利用ALD法将氮化硅膜成膜的技术的开发。

在专利文献1、2中，提出了对作为MOSFET的栅极绝缘膜的一部分的利用ALD法形成的氮化硅膜进行等离子体氮化处理的方案。上述专利文献1、2中，以通过等离子体氮化处理来改善利用ALD法得到的氮化硅膜的膜质，抑制氮扩散到栅极绝缘膜与硅之间的界面，实现减少栅极漏电流以及防止器件特性的劣化为目的。

专利文献1：日本特开2006-108493(图3等)

专利文献2：日本特开2006-73758(第0052段等)

发明内容

然而，在半导体装置的制造过程中，例如为了在基板上的其他部位制造元件，有时对形成有盖膜、侧壁膜的栅极层叠体进行湿式蚀刻处理。因此，对盖膜、侧壁膜要求一定程度的耐蚀性。但是，如上所述，在400℃程度的低温下利用ALD法形成的氮化硅膜的膜中的Si和N的结合状态不稳定，耐蚀性差。因此，在半导体工艺中加入蚀刻工序时，存在折角形成的盖膜、侧壁膜被削掉，损害其功能这样的问题。

因此，本发明的目的在于提供一种提高利用低温ALD法形成的氮化硅膜的耐蚀性的方法。

本发明的等离子体氮化处理方法特征在于，是使用等离子体处理装置对氮化硅膜进行等离子体氮化处理的等离子体氮化处理方法，其中，该等离子体处理装置具备：在上部具有开口的处理容器；在上述处理容器内载置具有上述氮化硅膜的被处理体的载置台；加热上述被处理体的加热机构；与上述载置台相对地设置的、堵塞上述处理容器的开口且使微波透过的微波透过板；设置于比上述微波透过板外侧的、具有多个用于将微导波入上述处理容器内的隙缝的平面天线；将处理气体导入上述处理容器内的气体导入部；对上述处理容器内进行减压排气的排气装置。该等离子体氮化处理方法具备以下工序：将上述被处理体送入上述处理容器内，载置于上述载置台的工序；利用上述加热机构对上述被处理体进行加热的工序；向上述处理容器内从上述气体导入部供给含有含氮气体和稀有气体的处理气体、且使上述微波从上述平面天线透过上述微波透过板而导入上述处理容器内，在该处理容器内生成电场，激发含有上述含氮气体和稀有气体的处理气体而生成等离子体的工序；利用生成的上述处理气体的等离子体，将上述被处理体上的上述氮化硅膜进行等离子体氮化处理而进行重整的工序。而且，该等离子体氮化处理方法中，上述氮化硅膜是利用ALD法在200℃～400℃的成膜温度下进行成膜的氮化硅膜，并且在以上述ALD法中的上述成膜温度为上限的处理温度下，对上述氮化硅膜进行等离子体氮化处理，从而形成利用低温含氮等离子体进行了重整的氮化硅膜。

本发明的等离子体氮化处理方法优选上述等离子体氮化处理的工序的处理压力为1.3Pa～67Pa的范围内，含氮气体相对于全部处理气体的体积流量比为5％～30％的范围内。

另外，本发明的等离子体氮化处理方法优选上述微波的功率密度是在上述微波透过板的面积中为0.5W/cm²～2.5W/cm²的范围内。