用于形成薄膜的循環沉積法、半導體制造方法和半導體器件的制作方法
【專利說明】用于形成薄膜的循環沉積法、半導體制造方法和半導體器 件
[0001] 相關申請的交叉參考
[0002] 本申請主張2013年12月27日在韓國知識產權局提交的韓國專利申請號 10-2013-0165686的權益，通過參考將其內容并入本文中。
技術領域
[0003] 本發明涉及用于形成薄膜的循環沉積法、半導體制造方法和半導體器件，更特別 地，涉及用于形成薄膜的循環沉積法、半導體制造方法和半導體器件，在所述用于形成薄膜 的循環沉積法中在使用產生的等離子體對硅膜表面進行預加工之后形成絕緣膜。
【背景技術】
[0004] 由于半導體工業的發展并為了滿足使用者的需求，電子器件已經越來越高地集成 更高水平的性能。因此，作為許多電子器件中的核心部件的半導體器件也需要更高地集成 更高水平的性能。然而，實現用于高度集成的半導體器件的微結構是有困難的。
[0005] 例如，為了實現微結構，需要更薄的絕緣膜；然而，過薄的絕緣膜會造成在絕緣膜 的品質下降、絕緣特性的劣化等方面的問題。此外，過薄的膜會導致在實現良好的階梯覆蓋 方面的困難。
[0006] 相關領域文獻
[0007] 韓國專利公開的公布號2005-0060268。
【發明內容】
[0008] 本發明中的某些實施方案可以提供用于形成薄膜的循環沉積法、半導體制造方法 和半導體器件，所述循環沉積法能夠沉積具有致密結構的絕緣膜。
[0009] 本發明中的某些實施方案可以提供用于形成薄膜的循環沉積法、半導體制造方法 和半導體器件，所述循環沉積法能夠沉積具有優異膜品質和階梯覆蓋的絕緣膜。
[0010] 根據本發明的示例性實施方案，用于形成薄膜的循環沉積法包括：通過將硅前體 注入其中裝有物體的室內，將硅沉積在所述物體上，并實施第一吹掃，將硅前體的未反應部 分和反應副產物從所述室的內部除去，從而在物體上形成硅薄膜；通過在所述室內形成等 離子體氣氛并供應具有氫原子的第一反應源，對所述硅薄膜的表面進行預加工；以及通過 在所述室內形成所述等離子體氣氛并供應具有一個或多個氧原子、一個或多個氮原子或它 們的混合物的第二反應源，將硅薄膜形成為含硅的絕緣膜。
[0011] 所述第一反應源可以是選自如下的一種或多種氣體：nh#ph2。
[0012] 所述第二反應源可以是選自如下的一種或多種氣體：02、03、NjPNH 3。
[0013] 所述預加工可以持續0. 05~10秒。
[0014] 所述預加工可以在0.01~10托的室壓力條件下實施，且所述物體的溫度可以為 50 ~600。。。
[0015] 所述硅薄膜的形成和所述絕緣膜的形成可以在0. 01~10托的室壓力條件下實 施。
[0016] 所述硅前體可以包括氨基硅烷或氯硅烷中的任意一種。
[0017] 所述含硅的絕緣膜可以為氧化硅膜或硅絕緣膜。
[0018] 所述絕緣膜的預加工或形成可以包括注射選自如下的一種或多種引燃氣體：Ar、 He、Kr 和 Xe。
[0019] 所述第一反應源可以以10~2000sCCm的量注射，所述引燃氣體可以以100~ 3000sccm的量注射，且所述第二反應源可以以10~500sccm的量注射。
[0020] 用于形成薄膜的循環沉積法可以還包括在形成絕緣膜之后實施第二吹掃以從所 述室的內部除去反應副產物，并可以重復實施硅薄膜的形成，絕緣膜的預加工、形成和第二 吹掃。
[0021] 硅薄膜的形成可以包括將所述沉積和第一吹掃重復1~10次。
[0022] 硅薄膜的形成可以包括使用無定形硅或具有多晶特性的多晶硅形成所述硅薄膜。
[0023] 根據本發明的示例性實施方案，半導體制造方法可以包括通過上述用于形成薄膜 的循環沉積法來沉積絕緣膜。
[0024] 根據本發明的示例性實施方案，包括通過上述用于形成薄膜的循環沉積法沉積的 絕緣膜的半導體器件，其特征在于所述絕緣膜具有〇. 4~0. 6的濕腐蝕速度。
【附圖說明】
[0025] 結合附圖，從如下詳細說明將更清楚地理解本發明的上述和其他方面、特征和優 勢，其中：
[0026] 圖1是顯示根據本發明示例性實施方案的用于形成薄膜的循環沉積法的流程圖；
[0027] 圖2是半導體制造設備的示意性橫斷面視圖，其顯示了根據本發明示例性實施方 案的用于形成薄膜的循環沉積法；
[0028] 圖3是顯示根據本發明示例性實施方案的用于形成薄膜的循環沉積法的工藝的 圖；
[0029] 圖4A~4C是顯示根據本發明示例性實施方案的硅沉積的橫斷面視圖；
[0030] 圖5是顯示其中根據本發明示例性實施方案形成多個硅薄膜的狀態的橫斷面視 圖；
[0031] 圖6是顯示根據本發明示例性實施方案的硅薄膜的示意圖；
[0032] 圖7A是顯示根據本發明示例性實施方案對硅薄膜進行預加工的橫斷面視圖；
[0033] 圖7B是顯示其中根據本發明示例性實施方案將硅薄膜形成為含硅的絕緣膜的工 藝的橫斷面視圖；
[0034] 圖7C是顯示其中根據本發明示例性實施方案已經實施了第二吹掃的狀態的橫斷 面視圖；
[0035] 圖8是顯示其中根據本發明示例性實施方案形成含硅的絕緣膜的狀態的橫斷面 視圖；
[0036] 圖9是顯示根據本發明示例性實施方案的絕緣膜的生長速度的圖；以及
[0037] 圖10是顯示根據本發明示例性實施方案的絕緣膜的濕腐蝕速度的圖。
【具體實施方式】
[0038] 下文中，將參考附圖對本發明中的示例性實施方案進行詳細說明。然而，本發明可 以以多種不同形式實施且不應解釋為受限于本文中所闡述的實施方案。相反地，提供這些 實施方案，使得本發明將全面并完整，并將本
【發明內容】
的范圍完全傳達給本領域技術人員。 因此，為了清楚，可能增大了附圖中元件的尺寸，且將在所有方面使用相同的參考編號以表 示相同或類似的元件。
[0039] 圖1是顯示根據本發明示例性實施方案的用于形成薄膜的循環沉積法的流程圖。 如圖1中所示，在SlOO中將襯底裝載入半導體制造設備的室內。在S200中在裝載到所述 室內的所述襯底上可以形成硅薄膜。為了形成硅薄膜，可以實施硅的沉積S210和第一吹掃 S220〇
[0040] 為了沉積硅，在S210中通過將硅前體注入室內，將硅沉積在襯底的表面上。在將 硅沉積在襯底的表面上之后，可以實施第一吹掃S220以除去硅前體的未反應部分和反應 副產物。然后，在S230中重復實施硅的沉積S210和第一吹掃S220,從而在襯底表面上形成 硅薄膜。
[0041] 硅的沉積S210和第一吹掃S220例如可以重復1~10次。在各次硅的沉積S210 中，在襯底表面上可以形成一個到多個硅原子層。因此，當在S230中重復實施硅的沉積 S210和第一吹掃S220時，可以在襯底表面上形成使用無定形硅或具有多晶特性的多晶硅 形成的硅薄膜。具有無定形硅或多晶硅的硅薄膜可具有例如1~10 A的厚度。
[0042] 然后，可以在S250中在硅薄膜的表面上實施預加工。為了對硅薄膜的表面進行預 加工，可以在室的內部形成等離子體氣氛，并將第一反應源注入其中。所述第一反應源可以 是具有氫原子的氣體如見1 3或!12，且例如可以以10~2000SCCm的量注射。
[0043] 然后，在襯底表面上形成的硅薄膜可以作為含硅的絕緣膜S300而形成。所述含硅 的絕緣膜例如可以為氧化硅膜或氮化硅膜。為了形成作為含硅的絕緣膜的硅薄膜，可以在 室的內部形成等離子體氣氛，并可以將第二反應源注入其中。第二反應源可以為例如選自 如下的一種或多種氣體：〇 2、〇3、N2和NH 3。
[0044] 在含硅的絕緣膜為氧化硅膜的情況中，第二反應源可以為具有氧原子的氣體如O2 或O3。在含硅的絕緣膜為氮化硅膜的情況中，第二反應源可以為具有氮原子的氣體如隊或 NH3O
[0045] 為了形成作為含硅的絕緣膜例如作為氧化硅膜的硅薄膜，可以使用02或03作為引 燃氣體在室的內部形成等離子體氣氛。為了形成作為含硅的絕緣膜例如作為氮化硅膜的硅 薄膜，可以使用隊或NH 3作為引燃氣體在室的內部形成等離子體氣氛。
[0046] 然后，可以實施第二吹掃S400以從室的內部除去反應副產物和反應氣體或引燃 氣體。
[0047] 為了獲得含硅的絕緣膜的期望厚度，根據需要，在S500中可以重復實施如下工 藝：其中在S200中形成硅薄膜，在S300中在襯底表面上形成的硅薄膜作為含硅的絕緣膜而 形成，以及實施第二吹掃S400。
[0048] 在形成的含硅的絕緣膜具有期望厚度的情況中，在S600中將襯底從室卸載