硅膜的成膜方法、薄膜的成膜方法以及截面形狀控制方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及硅膜的成膜方法、薄膜的成膜方法以及截面形狀的控制方法。硅膜的成膜方法為在具有被處理面的被處理體上形成硅膜的方法，具備：(1)對前述被處理面上供給分子中包含兩個以上硅的高階氨基硅烷系氣體，使前述被處理面上吸附硅而形成晶種層的工序；和(2)對前述晶種層上供給不包含氨基的硅烷系氣體，使硅沉積在前述晶種層上而形成硅膜的工序，將前述(1)工序的處理溫度設(shè)為350℃以下且室溫(25℃)以上的范圍。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
相關(guān)申請的相互參照本申請要求基于2013年7月31日申請的日本專利申請第2013-159604號和2014年5月21日申請的日本專利申請第2014-104835號的優(yōu)先權(quán)，將該日本申請的內(nèi)容整體作為參照文獻并入這里。
本專利技術(shù)涉及硅膜的成膜方法、薄膜的成膜方法以及截面形狀的控制方法。
技術(shù)介紹
用于半導(dǎo)體集成電路裝置的接觸孔或線路的填埋、形成元件或結(jié)構(gòu)的薄膜使用硅例如非晶硅。該非晶硅的成膜方法中，有如下方法:甲硅烷的情況下以400?600°C進行熱分解、乙硅烷的情況下以400?500°C進行分解、丙硅烷的情況下以350?450°C進行分解、丁硅烷的情況下以300?400°C進行分解，從而形成非晶硅膜。 但是，如果利用非晶硅來填埋微細化正在不斷推進的接觸孔、線路時，則成膜后的非晶硅對接觸孔部的覆蓋率變差、產(chǎn)生大的空隙(Void)。如果在接觸孔、線路內(nèi)產(chǎn)生大的空隙，則成為例如引起電阻值增大的要因之一。其原因在于，非晶硅膜的表面粗糙度的精度變差。 因此，公開了如下方法:為了改善非晶硅膜的表面粗糙度的精度，在形成非晶硅膜之前對基底表面上供給氨基硅烷系氣體，在基底表面上預(yù)先形成晶種層。
技術(shù)實現(xiàn)思路
_7] 專利技術(shù)要解決的問題 但是，近來改善硅膜例如非晶硅膜的表面粗糙度的精度的要求、進一步薄膜化的要求也越來越嚴格。 上述現(xiàn)有方法雖然可以實現(xiàn)表面粗糙度的精度的改善這樣的目的，但考慮到進一步薄膜化的要求時，存在如下問題:在2nm級附近容易產(chǎn)生針孔從而難以進行2nm級以下的薄膜化。 另外，上述現(xiàn)有方法中記載了在晶種層的形成中，除了氨基硅烷系氣體之外，可以使用分子中有兩個以上硅的物質(zhì)例如六乙氨基乙硅烷等，但對于使用了六乙氨基乙硅烷的具體的例子沒有記載。 本專利技術(shù)提供能夠應(yīng)對進一步薄膜化的要求并且也能夠改善表面粗糙度的精度的娃膜的成膜方法。 另外，本專利技術(shù)提供使用上述硅膜的成膜方法在被處理面具有孔或槽的被處理體上形成薄膜的薄膜的成膜方法。 另外，本專利技術(shù)提供使用上述硅膜的成膜方法在被處理面具有孔或槽的被處理體上形成娃膜的娃膜的成膜方法。 另外，本專利技術(shù)提供能夠控制沿著孔或槽形成的薄膜在所述孔或槽內(nèi)的截面形狀的截面形狀控制方法。 用于解決問題的方案 本專利技術(shù)的一實施方式的娃膜的成膜方法為在具有被處理面的被處理體上形成娃膜的硅膜的成膜方法，具備:(I)對前述被處理面上供給分子中包含兩個以上硅的高階氨基硅烷系氣體，使前述被處理面上吸附硅而形成晶種層的工序；和(2)對前述晶種層上供給不包含氨基的硅烷系氣體，使硅沉積在前述晶種層上而形成硅膜的工序，將前述(I)工序的處理溫度設(shè)為350°C以下且室溫(25°C )以上的范圍。 另外，本專利技術(shù)的其他實施方式的薄膜的成膜方法為在被處理面具有孔或槽的被處理體上形成薄膜的薄膜的成膜方法，其具備:(4)根據(jù)上述成膜方法，在前述被處理面上形成包含晶種層和第2晶種層的多重晶種層的工序；和(5)對前述多重晶種層上供給不包含氨基的硅烷系氣體，使硅沉積在前述多重晶種層上，以不堵塞所述孔或槽的膜厚，殘留有對應(yīng)于前述孔或槽的開口部地形成硅膜的工序；(6)沿著前述孔或槽殘留硅膜地蝕刻前述硅膜，使前述硅膜的對應(yīng)于前述孔或槽的開口部拓寬的工序；和(7)在前述開口部已經(jīng)拓寬的前述硅膜上，形成填埋前述開口部的薄膜的工序。 另外，本專利技術(shù)的另一其他的實施方式的硅膜的成膜方法為在被處理面具有孔或槽的被處理體上形成硅膜的硅膜的成膜方法，其具備:(10)根據(jù)上述成膜方法，在前述被處理面上形成包含晶種層和第2晶種層的多重晶種層的工序；(11)對前述多重晶種層上供給不包含氨基的硅烷系氣體，使硅沉積在前述多重晶種層上而形成硅膜的工序；和(12)對前述硅膜進行蝕刻并在前述孔或槽的底部殘留前述硅膜的工序，通過硅膜進行填埋，重復(fù)進行前述(10)工序至前述(12)工序，利用重復(fù)形成的前述硅膜填埋前述被處理面的前述孔或槽。 另外，本專利技術(shù)的其他實施方式的截面形狀控制方法為控制沿著孔或槽形成的薄膜在前述孔或槽內(nèi)的截面形狀的截面形狀控制方法，具備:(15)在表面形成有孔或槽的被處理面上，以不堵塞前述孔或槽的膜厚，殘留有對應(yīng)于前述孔或槽的開口部地沿著前述孔或槽形成薄膜的工序；和(16)沿著前述孔或槽殘留薄膜地蝕刻前述薄膜，使前述薄膜的對應(yīng)于前述孔或槽的開口部拓寬的工序，通過改變由前述(15)工序得到的前述薄膜的前述開口部的長徑比而對前述(16)工序后的前述薄膜在前述孔或槽內(nèi)的截面形狀進行控制。 【附圖說明】 附圖作為本說明書的一部分而引入，表示本專利技術(shù)的實施方式，與上述的一般性說明和后述的【具體實施方式】一起說明本專利技術(shù)的概念。 圖1為表示本專利技術(shù)的第I實施方式的硅膜的成膜方法的程序的一例的流程圖。 圖2的(A)圖?(C)圖為概略地表示圖1中所示程序中的被處理體的狀態(tài)的剖面圖。 圖3為表不處理時間與I旲厚的關(guān)系的圖。 圖4為表示處理溫度與膜厚的關(guān)系的圖。 圖5為將圖4所示的關(guān)系用阿累尼烏斯曲線圖表示的圖。 圖6為表示晶種層3的處理溫度與晶種層3上形成的硅膜4的膜厚的關(guān)系的圖。 圖7為表示晶種層3的處理壓力與晶種層3上形成的硅膜4的膜厚的關(guān)系的圖。 圖8為表示晶種層3的處理壓力與晶種層3上形成的硅膜4的表面霧度的關(guān)系的圖。 圖9的(A)圖為表示硅的吸附密度高的情況的剖面圖、(B)圖為表示硅的吸附密度低的情況的剖面圖。 圖10為表不晶種層3的處理時間與晶種層3上形成的娃I旲4的I旲厚的關(guān)系的圖。 圖11為表示晶種層3的處理時間與晶種層3上形成的硅膜4的表面霧度的關(guān)系的圖。 圖12為表示將原料氣體設(shè)為甲硅烷情況下的硅膜4的表面的二次電子圖像的照片。 圖13為表示將原料氣體設(shè)為高階硅烷情況下的硅膜4的表面的二次電子圖像的照片。 圖14為表示本專利技術(shù)的第2實施方式的硅膜的成膜方法的應(yīng)用例I的程序的一例的流程圖。 圖15的(A)圖?(D)圖為概略地表示圖14中所示程序中的被處理體的狀態(tài)的剖面圖。 圖16的(A)圖?(F)圖為概略地表示本專利技術(shù)的第2實施方式的硅膜的成膜方法的應(yīng)用例2的程序的一例的被處理體的狀態(tài)的剖面圖。 圖17為表不使雜質(zhì)相對于晶種層3和第2晶種層3a擴散的狀態(tài)的剖面圖。 圖18為表不使雜質(zhì)相對于蝕刻后的娃膜4擴散的狀態(tài)的剖面圖。 圖19的㈧圖?(C)圖為用于說明“蝕刻覆蓋率”的定義的剖面圖。 圖20的(A)圖為表示孔或槽5的初始狀態(tài)的剖面圖，⑶圖為表示開口部6的長徑比為“37.5”的情況下的剖面圖，(C)圖為表示開口部6的長徑比為“12”的情況下的剖面圖。 圖21為表不長徑比與蝕刻覆蓋率的關(guān)系的圖。 圖22的(A)圖?(I)圖為概略地表示本專利技術(shù)的第2實施方式的硅膜的成膜方法的應(yīng)用例3的程序的一例的被處理體的狀態(tài)的剖面圖。 圖23為表不使雜質(zhì)相對于晶種層3和第2晶種層3a擴散的狀態(tài)的剖面圖。 圖24為表不使雜質(zhì)相對于蝕刻后的娃膜4擴散的狀態(tài)的剖面圖。 圖25的(A)圖?(D)圖為概略地表示本專利技術(shù)的第2實施方式的硅膜的成膜方法的應(yīng)用例3的程序的其他例的被處理體的狀態(tài)的剖面圖。 圖26的(A)圖和(B)圖為表示向第2晶種層的摻雜例的剖面圖。 圖2本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種硅膜的成膜方法，其為在具有被處理面的被處理體上形成硅膜的硅膜的成膜方法，具備：(1)對所述被處理面上供給分子中包含兩個以上硅的高階氨基硅烷系氣體，使所述被處理面上吸附硅而形成晶種層的工序，和(2)對所述晶種層上供給不包含氨基的硅烷系氣體，使硅沉積在所述晶種層上而形成硅膜的工序，將所述(1)工序的處理溫度設(shè)為350℃以下且室溫即25℃以上的范圍。

【技術(shù)特征摘要】
2013.07.31 JP 2013-159604;2014.05.21 JP 2014-104831.一種娃膜的成膜方法， 其為在具有被處理面的被處理體上形成硅膜的硅膜的成膜方法，具備: (1)對所述被處理面上供給分子中包含兩個以上硅的高階氨基硅烷系氣體，使所述被處理面上吸附硅而形成晶種層的工序，和 (2)對所述晶種層上供給不包含氨基的硅烷系氣體，使硅沉積在所述晶種層上而形成硅膜的工序， 將所述(1)工序的處理溫度設(shè)為350°C以下且室溫即25°C以上的范圍。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅膜的成膜方法，其中， 所述晶種層并非使硅氣相沉積在所述被處理面上而是通過使所述被處理面上吸附硅而形成， 通過在350°C以下且室溫即25°C以上的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)所述(1)工序的處理溫度而控制所述硅的吸附密度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅膜的成膜方法，其中，將所述(1)工序的處理溫度設(shè)為小于300 V且超過200 °C的范圍。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅膜的成膜方法，其中，將所述(1)工序的處理溫度設(shè)在250°C ±25°C的范圍。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅膜的成膜方法，其中，將所述(1)工序的溫度設(shè)為小于200°C且室溫即25°C以上的范圍時，所述(1)工序的處理時間設(shè)為超過3min的有限值的時間。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅膜的成膜方法，其中， 所述分子中包含兩個以上硅的高階氨基硅烷系氣體從包含至少一種下述式所表示的硅的氨基化合物的氣體中選擇: ((RlR2)N)nSixH2X+2_n_m(R3)m...(A)、和 ((RlR2)N)nSixH2X_n_m(R3)m...(B) 其中，所述㈧和所述⑶式中， η為氨基的個數(shù)，是1?6的自然數(shù)； m為烷基的個數(shù)，是0或1?5的自然數(shù)；R1、R2 = CH3、C2H5、C3H7R3 = CH3、C2H5、C3H7、C1可以是R1 = R2 = R3,或者也可以不同， X為2以上的自然數(shù)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的硅膜的成膜方法，其中， 所述(A)式所表示的高階氨基硅烷系氣體從下述氣體的至少一種中選擇: 二異丙基氨基乙硅烷即Si2H5N(iPr)2 二異丙基氨基丙硅烷即Si3H7N(iPr)2 二異丙基氨基氯乙硅烷即Si2H4ClN(iPr)2 二異丙基氨基氯丙硅烷即Si3H6ClN(iPr)2。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的硅膜的成膜方法，其中， 所述(B)式所表示的高階氨基硅烷系氣體從下述氣體的至少一種中選擇: 二異丙基氨基環(huán)丙硅烷即Si3H5N(iPr)2 二異丙基氨基氯環(huán)丙硅烷即Si3H4ClN(iPr)2。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅膜的成膜方法，其中， 所述(2)工序中使用的所述不包含氨基的硅烷系氣體為分子中包含兩個以上硅且不包含氣基的聞階娃燒系氣體。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的硅膜的成膜方法，其中， 所述分子中包含兩個以上硅且不包含氨基的高階硅烷系氣體從包含下述的至少一種的氣體中選擇: Si2H6， SimH2m+2式所表示的硅的氫化物，其中，m為3以上的自然數(shù)， SinH2nS所表示的硅的氫化物，其中，η為3以上的自然數(shù)。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的硅膜的成膜方法，其中， 所述SimH2m+2式所表示的硅的氫化物從以下的至少一種中選擇: Si3H8， Si4H10， Si5H12， Si6H14， Si7H16， 所述SinH2n式所表示的硅的氫化物從以下的至少一種中選擇: Si3H6， Si4H8， Si5H10， Si6H12， Si7H14。12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的硅膜的成膜方法，其中，所述(2)工序中形成的所述硅膜為所述晶種層上形成的第2晶種層。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的硅膜的成膜方法，其中，所述第2晶種層通過在所述晶種層上氣相沉積硅而形成。14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的硅膜的成膜方法，其中，所述第2晶種層的膜厚為4nm以下的有限值。15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的硅膜的成膜方法，其中， 在所述(2)工序之后，進而具備: (3)對所述第2晶種層上供給不包含氨基的硅烷系氣體，使硅沉積在所述第2晶種層上而形成新的硅膜的工序。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的娃膜的成膜方法,其中， 所述(3)工序中所使用的所述不包含氨基的硅烷系氣體為: 相對于所述(2)工序中使用的不包含氨基的高階硅烷系氣體為同階或低階的硅烷系氣體。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的硅膜的成膜方法，其中， 所述同階或低階的硅烷系氣體為SiH4、或Si2H6。18.—種薄膜的成膜方法，其為在被處理面上具有孔或槽的被處理體上形成薄膜的方法，具備: (4)根據(jù)權(quán)利要求12所述的硅膜的成膜方法，在所述被處理面上形...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：長谷部一秀，高橋和也，小森克彥，古澤純和，岡田充弘，林寬之，柿本明修，
申請(專利權(quán))人：東京毅力科創(chuàng)株式會社，
類型：發(fā)明
國別省市：日本;JP