硅氧化物膜的成膜方法技術

本發明專利技術涉及硅氧化物膜的成膜方法，其具備：在基底上形成晶種層的工序；在晶種層上形成硅膜的工序；以及將硅膜和晶種層氧化，在基底上形成硅氧化物膜的工序。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及。
技術介紹
近來，半導體集成電路裝置的微細化逐漸發展。由于這樣的微細化的發展，對于半導體集成電路裝置中使用的各種薄膜而言，要求進一步的薄膜化以及膜質的進一步優質化。例如，專利文獻I中記載了用于形成薄的氧化膜等絕緣膜的絕緣膜的形成方法。現有技術文獻_7] 專利文獻專利文獻1:日本特開2003-297822號公報
技術實現思路
為了進一步薄膜化，改善薄膜的表面粗糙度是重要的。這是由于，若表面粗糙度差則即使進行薄膜化也難以獲得均勻的膜厚。另外，作為薄膜所要求的新課題，改善其與基底之間的界面粗糙度也變得很重要。若界面粗糙度差，則基底與薄膜之間的界面產生界面態，使電子、空穴的遷移率惡化或者電荷被捕獲。專利文獻I中針對形成薄的氧化膜、提升薄的氧化膜的電特性有所記載，但針對改善表面粗糙度以及改善界面粗糙度則沒有任何記載。本專利技術是鑒于上述情況而進行的，提供一種，其能夠得到表面粗糙度或界面粗糙度良好、或者表面粗糙度和界面粗糙度兩者均良好的硅氧化物膜。本專利技術的第一方式所述的具備:(I)在基底上形成晶種層的工序；以及(2)在前述晶種層上形成硅膜的工序；以及(3)將前述硅膜和前述晶種層氧化，在前述基底上形成硅氧化物膜的工序。本專利技術的第二方式所述的具備:(I)在基底上形成非晶硅膜的工序；以及(2)對前述非晶硅膜邊供給氫邊升溫至氧化溫度的工序；以及(3)將供給了前述氫的前述非晶硅膜在前述氧化溫度下氧化，在前述基底上形成硅氧化物膜的工序。本專利技術的第三方式所述的具備:(I)在基底上形成非晶硅膜的工序；以及(2)在包含氧的氣氛中，對前述非晶硅膜實施抑制再結晶化的處理的工序；以及(3)將實施了前述抑制再結晶化的處理的前述非晶硅膜氧化，在前述基底上形成硅氧化物膜的工序。本專利技術的第四方式所述的具備:(I)在基底上邊導入氧邊形成非晶硅膜的工序；以及(2)將前述邊導入氧邊形成的前述非晶硅膜氧化，在前述基底上形成硅氧化物膜的工序。本專利技術的第五方式所述的具備:(I)在基底上形成非晶硅膜的工序；以及(2)將前述非晶硅膜在低于該非晶硅膜的結晶化溫度的溫度下氧化，在前述基底上形成硅氧化物膜的工序。本專利技術的第六方式所述的具備:(1)在基底上形成阻斷結晶生長的進行的阻斷膜的工序；以及(2)在前述阻斷膜上形成非晶硅膜的工序；以及(3)將前述非晶硅膜氧化，在前述阻斷膜上形成硅氧化物膜的工序。本專利技術的其它目的和優點見后述說明，其中，部分顯而易見，或者可通過實施本專利技術而習得。利用下述詳細說明的手段和組合(theinstrumentalities and combinations)來實現并獲得本專利技術的目的和優點。附圖說明納入并構成說明書的一部分的附圖闡明了本專利技術的實施方案，并且連同上述概述以及下述實施方案的具體說明，用于解釋本專利技術的原理。圖1是示出本專利技術的第一實施方式所述的的一例的流程圖。圖2A 圖2C是示出第一實施方式所述的的主要工序的剖面圖。圖3是示出表面粗糙度的圖。圖4是示出本專利技術的第二實施方式所述的的一例的時序圖。圖5A 圖5C是示出第二實施方式所述的的主要工序的剖面圖。圖6是示出本專利技術的第三實施方式所述的的一例的時序圖。圖7A 圖7C是示出第三實施方式所述的的主要工序的剖面圖。圖8是示出第三實施方式所述的的變形例的剖面圖。圖9是示出表面粗糙度的圖。圖10是示出本專利技術的第四實施方式所述的的一例的流程圖。圖1IA和圖1lB是示出第四實施方式所述的的主要工序的剖面圖。圖12是示出本專利技術的第五實施方式所述的的第一例的時序圖。圖13是示出氧化溫度和硅氧化物膜的表面粗糙度之間的關系的圖。圖14是示出本專利技術的第五實施方式所述的的第二例的時序圖。圖15是示出本專利技術的第六實施方式所述的的一例的流程圖。圖16A 圖16C是示出第六實施方式所述的的主要工序的剖面圖。具體實施例方式現將參照附圖來詳細說明基于上述發現而得到的本專利技術的實施方案。在以下說明中，將具有基本上相同功能和設置的構件用相同的附圖標記來表示，僅在必要時做重復說明。以下參照附圖來說明本專利技術的實施方式。需要說明的是，在所有附圖中，共同的部分賦予共同的參照符號。(第一實施方式)圖1是示出本專利技術的第一實施方式所述的的一例的流程圖、圖2A 圖2C是示出第一實施方式所述的的主要工序的剖面圖。如圖1的步驟I所示那樣，在基底上，對于本例而言在硅基板(硅晶片=硅單晶)上形成晶種層。晶種層的形成方法的一例如下所示。如圖2A所示那樣，將硅基板I加熱，向加熱了的硅基板I的主表面流通例如氨基娃燒系氣體來作為晶種層原料氣體。由此，氨基娃燒系氣體中包含的娃成分被吸附到娃基板I的主表面上，從而形成晶種層2。作為氨基硅烷系氣體的例子，可列舉出包含以下物質中的至少一種的氣體，所述物質為:BAS (丁基氨基硅烷)、BTBAS (雙(叔丁基氨基)硅烷)、DMAS (二甲基氨基硅烷)、BDMAS (雙(二甲基氨基)硅烷)、TDMAS (三(二甲基氨基)硅烷)、DEAS (二乙基氨基硅烷)、BDEAS (雙(二乙基氨基)硅烷)、DPAS (二丙基氨基硅烷)、DIPAS (二異丙基氨基硅烷)。在本例中，使用了 DIPAS。形成晶種層2時的處理條件的一例為:DIPAS 流量:200sccm處理時間:I分鐘處理溫度:400°C處理壓力:133.3Pa (ITorr)。形成晶種層2的工序是用于使硅原料易于吸附到硅基板I的表面上的工序。本說明書中，記載了形成晶種層2，但實際上基本上不會成膜。晶種層2的厚度優選為單原子層水平的厚度左右。若提及具體的晶種層2的厚度，則為0.1nm以上且0.3nm以下。接著，如圖1的步驟2和圖2B所示那樣，在晶種層2上形成硅膜3。具體而言，將形成有晶種層2的娃基板I加熱，向加熱了的娃基板I的表面流通娃原料氣體。由此，在晶種層2上形成硅膜3。作為硅原料氣體的例子，可列舉出不含氨基的硅烷系氣體。作為不含氨基的硅烷系氣體的例子，可列舉出包含以下物質中的至少一種的氣體，所述物質為:SiH4、Si2H6。在本例中，使用了 Si2H6 (乙硅烷)。形成娃膜3時的處理條件的一例為:乙硅烷流量:200sccm處理時間:6分鐘處理溫度:400°C處理壓力:133.3Pa (ITorr)。在上述處理條件中，形成了 2nm左右薄的非晶硅膜3。另外，在本例中，硅膜3呈非晶硅，但硅膜3可以是非晶 納米尺寸的晶粒集結而成的納米晶體硅，也可以是非晶硅和納米晶體硅混合存在的硅。進而，還可以是多晶硅。其中，若考慮之后形成的硅氧化物膜表面的“表面粗糙度”，較之多晶硅更適宜的是納米晶體硅，較之納米晶體硅更適宜的是非晶-納米晶體混合存在的硅，較之非晶-納米晶體混合存在的硅更適宜的是非晶硅。接著，如圖1的步驟3和圖2C所示那樣，將硅膜3和晶種層2氧化，在硅基板I上形成硅氧化物膜4。形成硅氧化物膜4時的處理條件的一例為:氧化方法:減壓自由基氧化法氧化劑:02/H2氧化時間:30分鐘氧化溫度:600°C處理壓力:133.3Pa (ITorr)。測定這樣操作形成的硅氧化物膜4的表面粗糙度Ra，與未形成晶種層的情況(t匕較例I)的硅氧化物膜的表面粗糙度Ra進行比較。比較結果示于圖3。如圖3所示那樣，比較例I的硅氧化物膜的表面粗糙度Ra為“Ra=l.178nm”，相對本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種硅氧化物膜的成膜方法，其特征在于，其具備：（1）在基底上形成晶種層的工序；以及（2）在所述晶種層上形成硅膜的工序；以及（3）將所述硅膜和所述晶種層氧化，在所述基底上形成硅氧化物膜的工序。

【技術特征摘要】
2011.10.28 JP 2011-237977;2012.09.18 JP 2012-20411.一種硅氧化物膜的成膜方法，其特征在于，其具備: (1)在基底上形成晶種層的工序；以及 (2)在所述晶種層上形成硅膜的工序；以及 (3)將所述硅膜和所述晶種層氧化，在所述基底上形成硅氧化物膜的工序。2.根據權利要求1所述的硅氧化物膜的成膜方法，其特征在于，所述晶種層是通過使氣基娃燒系氣體、或丙娃燒以上的聞階娃燒系氣體、或氣娃燒系氣體吸附到所述基底上而形成的， 所述硅膜是通過向所述晶種層上供給乙硅烷以下的低階硅烷系氣體或氨基硅烷系氣體或氯硅烷系氣體而形成的。3.根據權利要求2所述的硅氧化物膜的成膜方法，其特征在于，所述氨基硅烷系氣體選自包含以下物質中的至少一種的氣體，所述物質為: BAS即丁基氣基娃燒、 BTBAS即雙(叔丁基氨基)硅烷、 DMAS即二甲基氨基硅烷、 BDMAS即雙(二甲基氨基)硅烷、 TDMAS即三(二甲基氨基)硅烷、 DEAS即二乙基氨基硅烷 、 BDEAS即雙(二乙基氨基)硅烷、 DPAS即二丙基氨基硅烷、 DIPAS即二異丙基氨基硅烷、 六乙基氨基乙硅烷、(1)((R1R2)N)nSi2H6-n-m(R3)m,(2)((Rl)NH)nSi2H6-n-m(R3)m、(3)((R1R2)N)nSi2H6-n-m(Cl)m,(4)((Rl)NH)nSi2H6-n-m(Cl)m, 其中，(I)、(2)式中，η:氨基數、m:烷基數； (3)、(4)式中，η:氨基數、m:氯數； (I) (4)式中，n=l 6的整數、m=0、l 5的整數； R1、R2、R3=CH3、C2H5、C3H7，R1=R2=R3 或者也可以不相同。4.根據權利要求2所述的硅氧化物膜的成膜方法，其特征在于，所述丙硅烷以上的高階硅烷系氣體是用SimH2m+2式表示的硅的氫化物，其中，m為3以上的自然數；或者用SinH2n式表示的硅的氫化物，其中，η為3以上的自然數。5.根據權利要求4所述的硅氧化物膜的成膜方法，其特征在于，所述用SimH2m+2式表示的硅的氫化物選自包含以下物質中的至少一種的氣體，所述物質為: 丙硅烷即Si3H8' 丁娃燒即Si4H10^ 戊硅烷即Si5H12、 己娃燒即Si6H14^ 庚硅烷即Si7H16,其中，m為3以上的自然數； 所述用SinH2n式表示的硅的氫化物選自包含以下物質中的至少一種的氣體，所述物質為: 環丙硅烷即Si3H6、 環丁硅烷即Si4H8、 環戍娃燒即Si5H10^ 環己娃燒即Si6H12^ 環庚硅烷即Si7H14, 其中，η為3以上的自然數。6.根據權利要求2所述的硅氧化物膜的成膜方法，其特征在于，所述氯硅烷系氣體是用SimH2m+2式表示的硅的氫化物的至少一個氫原子被氯原子取代而成的氣體，其中，m為I以上的自然數；或者是用SinH2n式表示的硅的氫化物的至少一個氫原子被氯原子取代而成的氣體，其中，η為I以上的自然數。7.根據權利要求6所述的硅氧化物膜的成膜方法，其特征在于，所述用SimH2m+2式表示的硅的氫化物的至少一個氫原子被氯原子取代而成的氣體選自包含以下物質中的至少一種的氣體，所述物質為: 單氯硅烷即SiH3CU 二氯硅烷即SiH2Cl 2' 二氯乙硅烷即Si2H4Cl2、 四氯乙硅烷即Si2H2Cl4、 六氯乙娃燒即Si2Cl6、 八氯丙硅烷即Si3Cl8。8.根據權利要求2所述的硅氧化物膜的成膜方法，其特征在于，所述乙硅烷以下的低階硅烷系氣體選自包含以下物質中的至少一種的氣體，所述物質為: 甲硅烷即SiH4' 乙娃燒即Si2H6O9.一種硅氧化物膜的成膜方法，其特征在于，其具備: (1)在基底上形成非晶娃I旲的工序；以及 (2)對所述非晶硅膜邊供給氫邊升溫至氧化溫度的工序；以及 (3)將供給了所述氫的所述非晶硅膜在所述氧化溫度下氧化，在所述基底上形成硅氧化物膜的工序。10.一種娃氧化物膜的成膜方法，其特征在于，其具備: (1)在基底上形成非晶娃I旲的工序；以及 (2)在包含氧的氣氛中，對所述非晶硅膜實施抑制再結晶化的處理的工序；以及 (3)將實施了所述抑制再結晶化的處理的所述非晶硅膜氧化，在所述基底上形成硅氧化物膜的工序。11.一種硅氧化物膜的成膜方法，其特征在于，其具備: (1)在基底上邊導入氧邊形成非晶硅膜的工序；以及 (2)將所述邊導入氧邊形成的所述非晶硅膜氧化，在所述基底上形成硅氧化物膜的工序。12.一種硅氧化物膜的成膜方法，其特征在于，其具...

【專利技術屬性】
技術研發人員：村上博紀，池內俊之，佐藤潤，兩角友一朗，長谷部一秀，
申請(專利權)人：東京毅力科創株式會社，
類型：發明
國別省市：