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公開番号2024134274
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-03
出願番号2023044492
出願日2023-03-20
発明の名称成膜方法及び成膜装置
出願人東京エレクトロン株式会社
代理人個人,個人
主分類H01L 21/318 20060101AFI20240926BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】基板表面の凹部にウェットエッチング耐性と埋め込み性に優れたシリコン窒化膜を形成する、技術を提供する。
【解決手段】成膜方法は、基板表面の凹部にシリコン窒化膜を形成する工程を有する。前記シリコン窒化膜を形成する工程は、シリコン含有ガスの吸着を阻害する吸着阻害ガスをプラズマ化して前記基板表面に供給する工程と、前記シリコン含有ガスを前記基板表面に供給する工程と、前記シリコン含有ガスの吸着物を窒化する窒化ガスをプラズマ化して前記基板表面に供給する工程と、を有する。前記窒化ガスは、N₂ガスを含む。前記シリコン窒化膜を形成する工程は、前記シリコン含有ガスの吸着を促進する吸着促進ガスを前記基板表面に供給する工程を有し、前記吸着阻害ガスの供給と前記シリコン含有ガスの供給と前記窒化ガスの供給とを含む処理を1回以上行うことと、前記吸着促進ガスの供給を1回以上行うことと、を複数回繰り返し行う。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
基板表面の凹部にシリコン窒化膜を形成する工程を有する、成膜方法であって、
前記シリコン窒化膜を形成する工程は、シリコン含有ガスの吸着を阻害する吸着阻害ガスをプラズマ化して前記基板表面に供給する工程と、前記シリコン含有ガスを前記基板表面に供給する工程と、前記シリコン含有ガスの吸着物を窒化する窒化ガスをプラズマ化して前記基板表面に供給する工程と、を有し、
前記窒化ガスは、Ｎ
２
ガスを含み、
前記シリコン窒化膜を形成する工程は、前記シリコン含有ガスの吸着を促進する吸着促進ガスを前記基板表面に供給する工程を有し、前記吸着阻害ガスの供給と前記シリコン含有ガスの供給と前記窒化ガスの供給とを含む処理を１回以上行うことと、前記吸着促進ガスの供給を１回以上行うことと、を複数回繰り返し行う、成膜方法。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
前記吸着促進ガスは、ＮＨ
２
基を含有する、請求項１に記載の成膜方法。
【請求項３】
前記吸着促進ガスは、ＮＨ
３
ガス、Ｎ
２
Ｈ
４
ガス、Ｎ
２
Ｈ
２
ガス、ＣＨ
３
ＮＨＮＨ
２
ガス、ＣＨ
３
ＮＨ
２
ガスから選択される少なくとも１つを含む、請求項２に記載の成膜方法。
【請求項４】
前記シリコン窒化膜を形成する工程は、前記シリコン含有ガスの吸着物を改質する改質ガスのプラズマを生成して前記基板表面に供給する工程を有し、
前記改質ガスは、Ｈ
２
ガスを含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の成膜方法。
【請求項５】
前記改質ガスの供給は、前記シリコン含有ガスの供給の後、前記窒化ガスの供給の前に行われる、請求項４に記載の成膜方法。
【請求項６】
前記改質ガスは、不活性ガスを更に含む、請求項４に記載の成膜方法。
【請求項７】
前記シリコン窒化膜を形成する工程は、前記吸着促進ガスをプラズマ化して前記基板表面に供給する工程を有する、請求項１～３のいずれか１項に記載の成膜方法。
【請求項８】
前記シリコン窒化膜を形成する工程は、前記吸着促進ガスをプラズマ化することなく前記基板表面に供給する工程と、前記吸着促進ガスをプラズマ化して前記基板表面に供給する工程と、を有する、請求項１～３のいずれか１項に記載の成膜方法。
【請求項９】
前記シリコン窒化膜を形成する工程は、前記吸着促進ガスをプラズマ化することなく前記基板表面に供給する工程と、前記吸着促進ガスをプラズマ化して前記基板表面に供給する工程と、を複数回繰り返し行う、請求項８に記載の成膜方法。
【請求項１０】
前記吸着阻害ガスは、ハロゲンガス、非ハロゲンガス、又は前記ハロゲンガスと前記非ハロゲンガスの混合ガスの少なくとも１つを含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の成膜方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、成膜方法及び成膜装置に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１及び２には、基板表面の凹部にシリコン窒化膜を埋め込む技術が開示されている。特許文献１には、ＮＨ
３
ガスを基板表面に供給することでＮＨ
２
基からなる吸着サイトを凹部の全体に形成する工程と、Ｃｌ
２
ガスを基板表面に供給することで凹部の上部に非吸着サイトを形成すると共に凹部の下部に吸着サイトを残す工程と、シリコン含有ガスを基板表面に供給する工程と、をこの順番で実施することが記載されている。特許文献２には、吸着阻害ガスとして、ハロゲンガスだけではなく非ハロゲンガスを使用することが記載されている。
【０００３】
特許文献３には、基板表面にシリコン窒化膜を形成する技術が開示されている。特許文献３には、具体例として、ジクロロシラン（ＤＣＳ：ＳｉＨ
２
Ｃｌ
２
）ガスを基板表面に供給する工程と、Ｈ
２
ガスとＮ
２
ガスからなる改質ガスをプラズマ化して基板表面に供給する工程と、ＮＨ
３
ガスからなる窒化ガスをプラズマ化することなく基板表面に供給する工程と、をこの順番で繰り返し実施することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１８－１０９５０号公報
特開２０２２－１１１７６５号公報
特開２０２０－１１３７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示の一態様は、基板表面の凹部にウェットエッチング耐性と埋め込み性に優れたシリコン窒化膜を形成する、技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様の成膜方法は、基板表面の凹部にシリコン窒化膜を形成する工程を有する。前記シリコン窒化膜を形成する工程は、シリコン含有ガスの吸着を阻害する吸着阻害ガスをプラズマ化して前記基板表面に供給する工程と、前記シリコン含有ガスを前記基板表面に供給する工程と、前記シリコン含有ガスの吸着物を窒化する窒化ガスをプラズマ化して前記基板表面に供給する工程と、を有する。前記窒化ガスは、Ｎ
２
ガスを含む。前記シリコン窒化膜を形成する工程は、前記シリコン含有ガスの吸着を促進する吸着促進ガスを前記基板表面に供給する工程を有し、前記吸着阻害ガスの供給と前記シリコン含有ガスの供給と前記窒化ガスの供給とを含む処理を１回以上行うことと、前記吸着促進ガスの供給を１回以上行うことと、を複数回繰り返し行う。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の一態様によれば、基板表面の凹部にウェットエッチング耐性と埋め込み性に優れたシリコン窒化膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、一実施形態に係る成膜方法を示す断面図である。
図２は、成膜工程の一例を示すフローチャートである。
図３は、例１～例４の成膜条件を示す図である。
図４は、例５～例９の成膜条件を示す図である。
図５は、例８の成膜条件で得られた基板のＳＥＭ写真である。
図６は、例１と例２の成膜条件で得られたシリコン窒化膜のＷＥＲと深さの関係を示す図である。
図７は、例１～例４の成膜条件で得られたシリコン窒化膜のＧＰＣと深さの関係を示す図である。
図８は、例５～例７の成膜条件で得られたシリコン窒化膜のＧＰＣと深さの関係を示す図である。
図９は、例６、例８及び例９の成膜条件で得られたシリコン窒化膜のＧＰＣと深さの関係を示す図である。
図１０は、例１、例２及び例８の成膜条件で得られたシリコン窒化膜のＧＰＣと深さの関係を示す図である。
図１１は、例１、例２及び例８の成膜条件で得られたシリコン窒化膜のＧＰＣ
Ｘ－２５０
と深さの関係を示す図である。
図１２は、例１、例２及び例８の成膜条件で得られたシリコン窒化膜のＷＥＲ
０
とＧＰＣ
０－２５０
の関係を示す図である。
図１３は、一実施形態に係る成膜装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略することがある。
【００１０】
図１を参照して、一実施形態に係る成膜方法について説明する。成膜方法は、図１に示すように、基板表面Ｗａの凹部Ｗｂにシリコン窒化膜Ｗｃを形成する工程を有する。この工程を以下、成膜工程とも称する。基板Ｗは、本実施形態ではシリコンウェハであるが、化合物半導体ウェハであってもよい。基板Ｗは、基板表面Ｗａに凹部Ｗｂを有する。凹部Ｗｂは、本実施形態ではトレンチであるが、ビアホールであってもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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