硅氧化物膜和硅氮化物膜的層疊方法、成膜裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)涉及硅氧化物膜和硅氮化物膜的層疊方法、成膜裝置。本發(fā)明專利技術(shù)涉及在基板上層疊硅氧化物膜與硅氮化物膜的硅氧化物和硅氮化物膜的層疊方法，在成膜硅氮化物膜的氣體中添加硼。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及硅氧化物膜和硅氮化物膜的層疊方法及成膜裝置和半導(dǎo)體裝置的制造方法。
技術(shù)介紹
半導(dǎo)體集成電路裝置中固有存在層疊硅膜和硅氧化物膜、非摻雜硅膜和摻雜硅膜而成的層疊結(jié)構(gòu)。最近，對(duì)于半導(dǎo)體集成電路裝置，隨著高集成化的進(jìn)展，從半導(dǎo)體晶片表面向上層堆疊晶體管、存儲(chǔ)單元等元件的所謂的元件的三維化不斷進(jìn)展。隨著這種元件的三維化的進(jìn)展，與以平面型元件為主體的現(xiàn)有半導(dǎo)體集成電路裝置相比，上述層疊結(jié)構(gòu)中的層疊數(shù)變得龐大。例如，專利文獻(xiàn)I中記載了層疊多層硅膜和硅氧化物膜、或者非摻雜硅膜和摻雜硅膜而使存儲(chǔ)元件三維化的半導(dǎo)體裝置?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) _7] 專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開2010-225694號(hào)公報(bào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
上述層疊結(jié)構(gòu)除了硅膜與硅氧化物膜、非摻雜硅膜與摻雜硅膜以外，還可以考慮硅氧化物膜與硅氮化物膜的組合。然而，在硅氧化物膜與硅氮化物膜的層疊結(jié)構(gòu)中，隨著層疊數(shù)增加，存在室溫下半導(dǎo)體晶片的翹曲一點(diǎn)一點(diǎn)增大、最終半導(dǎo)體晶片破裂的情況。這種情況在使用尤其二氯硅燒(DSC)氣體和氨氣(NH3)形成娃氮化物膜的場合下顯著。本專利技術(shù)提供了硅氧化物膜和硅氮化物膜的層疊方法以及可執(zhí)行該層疊方法的成膜裝置和使用該層疊方法的半導(dǎo)體裝置的制造方法，根據(jù)該層疊方法，即使增加硅氧化物膜和硅氮化物膜的層疊數(shù)也可抑制形成有層疊這些膜而成的層疊結(jié)構(gòu)的基板的翹曲的增大。本專利技術(shù)的第一個(gè)實(shí)施方式的硅氧化物膜和硅氮化物膜的層疊方法是在基板上層疊硅氧化物膜和硅氮化物膜的硅氧化物膜和硅氮化物膜的層疊方法，在成膜所述硅氮化物膜的氣體中添加硼。本專利技術(shù)的第二個(gè)實(shí)施方式的硅氧化物膜和硅氮化物膜的層疊方法是在基板上層 疊硅氧化物膜和硅氮化物膜的硅氧化物膜和硅氮化物膜的層疊方法，(I)將用于形成所述硅氧化物膜和所述硅氮化物膜的層疊膜的多個(gè)基板以保持這些基板各自的側(cè)部的狀態(tài)容納到處理室中，(2)在成膜所述硅氧化物膜時(shí)，向所述處理室中供給硅氧化物原料氣體和氧化劑，(3)在成膜所述硅氮化物膜時(shí)，向所述處理室中供給硅原料氣體、氮化劑和含硼氣體，(4)重復(fù)所述(2)的步驟和所述(3)的步驟，在所述多個(gè)基板各自的表面和背面上形成所述硅氧化物膜和硅氮化物膜的層疊膜。本專利技術(shù)的第三實(shí)施方式的成膜裝置是在基板上層疊硅氧化物膜和硅氮化物膜的、成膜硅氧化物膜和硅氮化物膜的層疊膜的成膜裝置，其具備將用于形成硅氧化物膜和硅氮化物膜的層疊膜的多個(gè)基板以保持這些基板各自的側(cè)部的狀態(tài)容納的處理室；用于向所述處理室內(nèi)供給處理中所使用的氣體的氣體供給機(jī)構(gòu)；用于對(duì)所述處理室內(nèi)進(jìn)行排氣的排氣機(jī)構(gòu)；以及，用于控制所述氣體供給機(jī)構(gòu)和所述排氣機(jī)構(gòu)的控制器，所述控制器控制所述氣體供給機(jī)構(gòu)和所述排氣機(jī)構(gòu)，使得上述第二實(shí)施方式的硅氧化物膜和硅氮化物膜的層疊方法的⑵ ⑷的步驟得以實(shí)施。 本專利技術(shù)的第四個(gè)實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法是在內(nèi)部具有反復(fù)層疊硅氧化物膜與硅氮化物膜而成的層疊膜的半導(dǎo)體裝置的制造方法，(I)將用于形成所述硅氧化物膜和所述硅氮化物膜的層疊膜的多個(gè)基板以保持這些基板各自的側(cè)部的狀態(tài)容納到處理室中，(2)在成膜所述硅氧化物膜時(shí)，向所述處理室中供給硅氧化物原料氣體和氧化劑，(3)在成膜所述硅氮化物膜時(shí)，向所述處理室中供給硅原料氣體、氮化劑和含硼氣體，(4)重復(fù)所述(2)的步驟和所述(3)的步驟，在所述多個(gè)基板各自的表面和背面上形成所述硅氧化物膜和硅氮化物膜的層疊膜，(5)所述層疊膜的形成結(jié)束后，除去所述基板各自的背面上形成的所述層疊膜。本專利技術(shù)的其他目的和優(yōu)點(diǎn)將在以下的說明書中闡述，且部分可以從說明書中明顯得出，或者可以通過實(shí)施本專利技術(shù)來了解到。本專利技術(shù)的目的和優(yōu)點(diǎn)可以通過下文具體指出的手段和組合來實(shí)現(xiàn)和獲得。附圖說明結(jié)合到說明書中并構(gòu)成說明書的一部分的附圖示例了本專利技術(shù)的實(shí)施方式，并且與以上給出的一般描述和以下給出的實(shí)施方式的詳細(xì)說明一起用于解釋本專利技術(shù)的原理。圖I所示為SiBN膜中的硼濃度與SiBN膜賦予硅晶片的應(yīng)力的關(guān)系圖。圖2所示為SiBN膜中的硼濃度與SiBN膜的原子組成比的關(guān)系圖。圖3所示為SiBN膜中的硼濃度與SiBN膜的濁度的關(guān)系圖。圖4所不為可實(shí)施一個(gè)實(shí)施方式的娃氧化物膜和娃氮化物膜的層疊方法的成膜裝置的一個(gè)例子的示意性截面圖。圖5A所示為利用一個(gè)實(shí)施方式的硅氧化物膜和硅氮化物膜的層疊方法的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)例子的截面圖。圖5B所示為利用一個(gè)實(shí)施方式的硅氧化物膜和硅氮化物膜的層疊方法的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)例子的截面圖。圖5C所示為利用一個(gè)實(shí)施方式的硅氧化物膜和硅氮化物膜的層疊方法的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)例子的截面圖。圖所示為利用一個(gè)實(shí)施方式的硅氧化物膜和硅氮化物膜的層疊方法的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)例子的截面圖。圖5E所示為利用一個(gè)實(shí)施方式的硅氧化物膜和硅氮化物膜的層疊方法的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)例子的截面圖。圖6A 圖6C所示為形成有層疊結(jié)構(gòu)體4的硅晶片W的示意性截面圖。具體實(shí)施例方式以下將參照附圖來說明基于以上發(fā)現(xiàn)所獲得的本專利技術(shù)的實(shí)施方式。在以下的描述中，具有基本相同功能和排列的構(gòu)成元件用相同的附圖標(biāo)記表示，并且僅僅在必要時(shí)給出重復(fù)說明。以下參照附圖說明本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式。其中，在所有附圖中，共通的部分用共同的附圖標(biāo)記表示。 (硅氧化物膜和硅氮化物膜的層疊方法)據(jù)推測，在基板上層疊有多層硅氧化物膜和硅氮化物膜的基板在從成膜溫度恢復(fù)到室溫時(shí)基板發(fā)生破裂這一情況的主要原因是，硅氮化物膜對(duì)基板例如硅晶片賦予應(yīng)力。因此，本申請(qǐng)的專利技術(shù)人等致力于緩和硅氮化物膜賦予基板的應(yīng)力。在這種背景下，本申請(qǐng)的專利技術(shù)人等發(fā)現(xiàn)，在成膜硅氮化物膜時(shí)向其成膜氣體中添加硼，則可以緩和硅氮化物膜賦予基板例如硅晶片的應(yīng)力。通過在成膜氣體中添加硼而成膜的硅氮化物膜為在氮化硅(SiN)中含有硼(B)的SiBN膜。然而,從功能上來說,與氮化硅(SiN)膜沒有區(qū)別。因此,可以將硅氧化物膜與硅氮化物膜的層疊膜例如SiO膜與SiN膜的層疊膜中的SiN膜置換。圖I所示為SiBN膜中的硼濃度與SiBN膜賦予硅晶片的應(yīng)力的關(guān)系圖。如圖I所示，硼濃度為0原子％即氮化硅(SiN)中，賦予硅晶片的應(yīng)力為約1142MPa。與此相對(duì)，發(fā)現(xiàn)，在硼濃度為約23原子％的SiBN膜中賦予硅晶片的應(yīng)力為約545MPa，應(yīng)力得以緩和。進(jìn)一步，逐漸提高硼濃度時(shí)，硼濃度為約27原子％的SiBN膜中應(yīng)力降低至約338MPa，硼濃度為約29原子％的SiBN膜中應(yīng)力降低至約271MPa，硼濃度為約31原子％的SiBN膜中應(yīng)力降低至約168MPa，硼濃度為約34原子％的SiBN膜中應(yīng)力降低至約8MPa。其中，上述SiBN膜的成膜中使用的氣體的一個(gè)例子為硅原料氣體二氯硅烷(SiH2Cl2 = DCS)氮化劑氨(NH3)含硼氣體三氯化硼(BCl3)。使用間歇式的立式成膜裝置，通過CVD (化學(xué)氣相沉積)法形成膜厚約50nm的SiBN膜時(shí)的條件的一個(gè)例子如下所述DCS 流量NH3 流量=I : I I : 20BCl3 流量=IOsccm 150sccm成膜溫度=600 V 800 V另外，為了改變硼濃度，可以將“DCS流量NH3流量”和“處理溫度”固定，改變"BCl3 流量”。由此，在硅氮化物成膜時(shí)在其成膜氣體中添加硼，形成含有硼的硅氮化本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種硅氧化物膜和硅氮化物膜的層疊方法，其特征在于，其為在基板上層疊硅氧化物膜和硅氮化物膜的層疊方法，在成膜所述硅氮化物膜的氣體中添加硼。

【技術(shù)特征摘要】
...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：遠(yuǎn)藤篤史，黑川昌毅，入宇田啟樹，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社，
類型：發(fā)明
國別省市：