本发明涉及半导体器件的制造方法、衬底处理装置及程序。
背景技术：
近年来，半导体器件具有高度集成化的趋势，随之而来的是，电极间、布线间的微细化。因此，在这些构成间，电容已逐渐变大。
技术实现要素：
发明要解决的课题
通常，已知的是漏电流随着电容增大而增加，但考虑到半导体器件的使用效率的问题，不期望出现漏电流的增加。因此，对于例如电极而言，构成为在其周围设置由绝缘物构成的侧壁从而提高耐泄露性(leakresistance)，抑制漏电流的发生。
然而，在形成侧壁时的蚀刻处理中，侧壁有时被过度地蚀刻。若被过度地蚀刻而侧壁变薄，则漏电流恐怕会增加。作为针对此的应对方案的一例，如专利文献1所记载的，有在侧壁中混入碳从而提高耐蚀刻性的技术。然而，碳的添加与介电常数的增加相关，因此存在增加漏电流的问题。
因此，本发明的目的在于，提供能形成耐漏电流性及耐蚀刻性高的电极侧壁的技术。
专利文献1：日本特开2011-238894
用于解决课题的手段
为解决上述课题而提供具有下述工序的技术：将下述衬底搬入在腔室内构成的处理空间的工序，所述衬底具有栅电极、和在所述栅电极的侧面作为侧壁的一部分而构成的绝缘膜；和向所述处理空间供给含碳气体，在所述绝缘膜的表面上形成包含碳氮成分的耐蚀刻膜的工序。
发明效果
通过本发明涉及的技术，可提供能够形成耐泄露性及耐蚀刻性高的电极侧壁的技术。
附图说明
图1：为说明器件构造的说明图。
图2：为说明器件构造的说明图。
图3：为说明衬底处理装置的说明图。
图4：为说明衬底处理装置的供给系统的说明图。
图5：为说明衬底处理装置的控制器的说明图。
图6：为说明衬底的处理流程的说明图。
图7：为说明衬底处理装置的供给系统的说明图。
图8：为说明衬底的处理流程的说明图。
图9：为说明衬底处理装置的说明图。
附图标记说明
100···衬底
101···栅电极
102···绝缘膜
103···耐蚀刻膜
200···衬底处理装置
201···处理空间
202···腔室
具体实施方式
(第一实施方式)
以下，对本发明的第一实施方式进行说明。
首先，使用图1对在本实施方式中处理的衬底100的状态进行说明。在衬底100上，形成有栅电极101。栅电极101由氮化钛(tin)膜和/或钨(w)膜构成。在栅电极的周围，形成有作为侧壁而构成的绝缘膜102。绝缘膜102为含氮硅层，例如由氮化硅(sin)膜构成。
绝缘膜102构成为不含碳成分。因而，由于是未添加碳的氮化硅膜，因此，也将含氮硅层称为碳无添加含氮硅层。由于未添加碳，因此能够抑制漏电流的增加。
接下来，使用图2，说明在本实施方式中形成的含碳氮的硅层。通过后述的含碳氮的硅层形成工序，而在作为含氮硅层的绝缘膜102表面上，形成作为含碳氮的硅层的耐蚀刻膜103。耐蚀刻膜103构成为侧壁的一部分。
对于耐蚀刻膜103而言，如后文所述，由于含有碳成分，因此是耐蚀刻性高的膜。另一方面，若含有碳成分，则如前文所述，会导致漏电流的增加，因此，耐蚀刻膜103是以不与栅电极101接触的状态形成的。由于具有如上所述的性质，因此，耐蚀刻膜103形成在与蚀刻气体接触的部分并且不与栅电极接触的部分的位置。具体而言，从栅电极101观察，耐蚀刻膜103形成于绝缘膜102的外周。需要说明的是，含碳氮的硅层也称为碳添加含氮硅层。
接下来，使用图3、图4，对通过本实施方式来形成耐蚀刻膜103的衬底处理装置200进行说明。
＜衬底处理装置＞
构成衬底处理装置200的腔室202，是作为横截面为圆形且扁平的密闭容器而构成的。另外，腔室202是用例如铝(al)、不锈钢(sus)等金属材料构成的。腔室202内形成有对作为衬底的硅晶片等衬底100进行处理的处理空间201和在将衬底100向处理空间201搬送时供衬底100通过的搬送空间203。腔室202由上部容器202a和下部容器202b构成。上部容器202a与下部容器202b之间设有隔板204。
在下部容器202b的侧面设有与闸阀205邻接的衬底搬入搬出口206，衬底100经由衬底搬入搬出口206而在下部容器202b与未图示的搬送室之间移动。下部容器202b的底部设有多个提升销207。
在处理空间201内设有对衬底100进行支承的衬底支承部210。衬底支承部210主要具有载置衬底100的载置面211、在表面具有载置面211的载置台212和内置于衬底载置台212的作为加热源的加热器213。衬底载置台212上的与提升销207相对应的位置上分别设有供提升销207贯穿的贯穿孔214。在加热器21上连接控制通电情况的加热器控制部220。
衬底载置台212由轴217支承。轴217的支承部贯穿孔215(其设于腔室202底壁)，进而借助支承板216在腔室202外部连接于升降机构218。通过使升降机构218工作从而使轴217及支承台212进行升降，能够使载置于衬底载置面211之上的衬底100升降。需要说明的是，轴217下端部的四周由波纹管219覆盖着。腔室202内被气密地保持。
在搬送衬底100时，衬底载置台212下降到衬底载置面211对着衬底搬入搬出口206的位置(晶片搬送位置，晶片搬送position)，在处理衬底100时，如图7所示，衬底载置台212上升至衬底100到达处理空间201内的处理位置(晶片处理位置，晶片处理position)。
处理空间201的上部(上游侧)设有作为气体分散机构的簇射头230。簇射头230的盖231上设有供第一分散机构241插入的贯穿孔231a。第一分散机构241具有插入到簇射头内的前端部241a和固定于盖231的凸缘241b。前端部241a为柱状，例如构成为圆柱状。圆柱的侧面设有分散孔。从后述的气体供给部(供给系统)供给的气体经由前端部241a供给到缓冲空间232中。
簇射头230具备作为用于将气体分散的第二分散机构的分散板234。该分散板234的上游侧为缓冲空间232，下游侧为处理空间201。分散板234上设有多个贯穿孔234a。分散板234以对着衬底载置面211的方式配置。
上部容器202a具有凸缘，凸缘之上载置、固定有支承块233。支承块233具有凸缘233a，凸缘233a之上载置、固定有分散板234。
(供给系统)
设于簇射头230的盖231上的气体导入孔231a中连接有第一分散机构241。第一分散机构241上连接有共用气体供给管242。第一分散机构241上设有凸缘，利用螺钉等固定于盖231、共用气体供给管242的凸缘。
第一分散机构241与共用气体供给管242在管的内部连通，从共用气体供给管242供给的气体，经由第一分散机构241、气体导入孔231a供给到簇射头230内。共用气体供给管242上连接有第一气体供给管243a。
(第一气体供给系统)
第一气体供给管243a上从上游方向起依次设有第一气体供给源243b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(mfc)243c以及作为开关阀的阀243d。
含有第一元素的气体(以下，“含第一元素气体”)从第一气体供给管243a经由质量流量控制器243c、阀243d、共用气体供给管242而被供给到簇射头230。
含第一元素气体为改质气体、即处理气体之一。这里，第一元素为例如碳(c)。即，含第一元素气体为例如含碳气体。具体而言，作为含碳气体，可使用丙烯(c3h6)、乙烯(c2h4)气体。
在第一气体供给管243a的比阀243d靠下游侧连接有第一非活性气体供给管246a的下游端。第一非活性气体供给管246a上从上游方向起依次设有非活性气体供给源246b、质量流量控制器(mfc)246c以及阀246d。非活性气体作为载气或者稀释气体而发挥作用。
这里，非活性气体为例如氮(n2)气。此外，作为非活性气体，除了n2气，还可以用例如氦(he)气、氖(ne)气、氩(ar)气等稀有气体。
第一气体供给系统243主要由第一气体供给管243a、质量流量控制器243c、阀243d构成。第一气体供给系统243也称为第一气体供给部。
另外，第一非活性气体供给系统主要由第一非活性气体供给管246a、质量流量控制器246c及阀246d构成。需要说明的是，也可以认为非活性气体供给源246b、第一气体供给管243a包含在第一非活性气体供给系统中。
此外，也可以认为第一气体供给源243b、第一非活性气体供给系统包含在第一气体供给系统243中。
(排气部)
将腔室202的气氛排出的排气系统具有连接于腔室202的多个排气管。具体而言，具有与搬送空间203连通的排气管261、和与处理空间201连通的排气管262。另外，在各排气管的下游侧连接排气管264。
排气管261设于搬送空间203的侧方。在排气管261上设置有tmp(turbomorecularpump(涡轮分子泵))265和阀266。通过tmp265和阀266的协同工作，来控制搬送空间203的气氛。
排气管262设于处理空间201的侧方。排气管262上设有作为压力控制器的apc(autopressurecontroller)276，该apc将处理空间201内控制在规定压力。apc276根据来自后述的控制器280的指令来调节排气管262的流导。另外，在排气管262上，在apc276的上游侧设有阀275。将排气管262与阀275、apc276汇总称为处理室排气部。
在排气管264上，设有dp(drypump。干泵)267。如图所示，在排气管264上，从其上游侧起连接有排气管262、排气管261，此外，在它们的下游设有dp278。dp278分别经由排气管262、排气管261而将处理空间201及搬送空间203的各自的气氛排出。
(控制器)
下面，使用图5对控制器280的详情进行说明。衬底处理装置10具有控制衬底处理装置10的各部的动作的控制器280。
控制器280的概略示于图5。作为控制部(控制部件)的控制器280以具有cpu(centralprocessingunit)280a、ram(randomaccessmemory)280b、作为存储部的存储装置280c、i/o端口280d的计算机的形式构成。ram280b、存储装置280c、i/o端口280d构成为能够经由内部总线280f而与cpu280a进行数据交换。衬底处理装置10内的数据的发送接收按照发送接收指示部280e的指示(其也是cpu280a的一个功能)来进行。
构成为能够在控制器280上连接由例如触控面板等构成的输入输出装置281、外部存储装置282。此外，在上位装置270上设有经由网络而连接的发送接收部283。
存储装置280c由例如闪存、hdd(harddiskdrive)等构成。在存储装置280c内，以能够读取的方式存储有控制衬底处理装置的动作的控制程序、记载有后述的衬底处理的步骤、条件等的工艺制程、后述的表格等。需要说明的是，工艺制程是以使控制器280执行后述的衬底处理工序中的各步骤、并能够得到规定结果的方式组合而成的，作为程序而发挥功能。以下，也将该工艺制程、控制程序等统一简称为程序。需要说明的是，在本说明书中，当使用程序这样的用语时，有时仅单独包含工艺制程、有时仅单独包含控制程序，或者有时包含这两者。另外，ram280b以暂时地保持由cpu280a读取到的程序、数据等的存储区域(工作区)的形式构成。
i/o端口280d连接于闸阀205、升降机构218、加热器213等、衬底处理装置200的各构成。
cpu280a构成为读取并执行来自存储装置280c的控制程序、并且根据来自输入输出装置281的操作指令的输入等而从存储装置280c读取工艺制程。而且，cpu280a构成为能够按照所读取的工艺制程的内容，来控制闸阀205的开闭动作、升降机构218的升降动作、各泵的开闭控制、质量流量控制器的流量调节动作、阀等。作为工艺制程，记录与各衬底对应的制程。这些制程构成为若从上位装置等接收到对各个衬底进行处理的指示，则被读取。
需要说明的是，对于控制器280而言，通过使用存储有上述程序的外部存储装置(例如，硬盘等磁盘，dvd等光盘，mo等光磁盘，usb存储器等半导体存储器)282，将程序安装于计算机；等，能够构成本实施方式涉及的控制器280。需要说明的是，用于向计算机供给程序的手段不限于经由外部存储装置282而供给的情况。例如，也可以使用网络、专用线路等通信手段，不经由外部存储装置282从而供给程序。需要说明的是，存储装置280c、外部存储装置282以计算机可读取的记录介质的形式构成。以下，也将它们统一简称为记录介质。需要说明的是，本说明书中使用记录介质这一用于时，有时仅单独包含存储装置280c，有时仅单独包含外部存储装置282，或有时包含上述两者。
＜衬底处理方法＞
接下来，使用图6，对在被搬入到衬底处理装置的衬底100的绝缘膜102上，形成耐蚀刻膜103的方法进行说明。需要说明的是，被搬入的衬底100为图1的状态。
以下，对作为第一处理气体使用作为含碳气体的丙烯气体来形成耐蚀刻膜103的例子进行说明。
(衬底搬入载置工序s102)
在衬底处理装置200中，使衬底载置台212下降至衬底100的搬送位置(搬送position)。接下来，打开闸阀205使搬送空间203与移载室(未图示)连通。然后，使用晶片移载机(未图示)将衬底100从该移载室搬入搬送空间203，并将衬底100移载至衬底载置台212上。
向腔室202内搬入衬底100后，使晶片移载机退避至腔室202之外，关闭闸阀205从而将腔室202内密闭。之后，使衬底载置台212上升，使衬底100上升至上述处理空间201内的处理位置(衬底处理position)。
当衬底100被搬入搬送空间203后，当上升至处理空间201内的处理位置时，将阀266关闭。由此，将搬送空间203与tmp265之间隔断，利用tmp265进行的搬送空间203的排气结束。另一方面，打开阀275，使处理空间201与apc276之间连通。apc276通过调节排气管262的流导，从而控制由dp267引起的处理空间201的排气流量，将处理空间201维持为规定的压力(例如10-5～10-1pa的高真空)。
另外，当将衬底100载置于衬底载置台212之上时，向被埋入衬底载置台212的内部的加热器213供给电力，以衬底100的表面成为规定温度的方式控制。衬底100的温度为例如室温以上且800℃以下，优选为室温以上且700℃以下。此时，加热器213的温度这样调节：控制器280基于由温度传感器检测到的温度信息而提取控制值，通过温度控制部220而控制向加热器213的通电情况。
(含碳气体供给工序s104)
接下来，进行含碳气体供给工序s104。在含碳气体供给工序s104中，从第一气体供给系统向腔室202供给作为含碳气体的丙烯。由于丙烯经等离子体生成部243e而供给，因此向衬底100供给等离子体状态的丙烯。
通过使丙烯处于等离子体状态，能够分离为氢成分和碳成分。其中的碳成分被供给到氮化硅层表层、并与表层中的氮及硅结合，如图2所记载的，形成由含碳氮的硅层构成的耐蚀刻膜103。
耐蚀刻膜103由于含有碳，因此可提高耐蚀刻性。因而，较之不存在碳成分、或比耐蚀刻膜的碳成分的含有率少的氮化硅膜102而言，耐蚀刻膜103的耐蚀刻性变高。
在含碳气体供给工序s104中，使处理空间201的压力成为100pa～1000pa、使衬底100的温度成为150℃～400℃，并且使含碳气体的流量成为1000sccm～3000sccm。经规定时间、并形成所期望的膜厚的含碳氮的硅层后，停止供给丙烯。
对于绝缘膜102的膜厚而言，优选的是，以至少确保3nm至4nm的方式，调节耐蚀刻膜103的厚度。该膜厚为从量子力学考虑，漏电流不会泄露的厚度。另外，耐蚀刻膜103构成为比绝缘膜102薄。由于通过减薄、能够确保绝缘膜102间的宽度104，因此，即便邻接的电极间的距离变短，也能够确保绝缘性。
(衬底搬出工序s106)
含碳气体供给工序s104结束后，实施衬底搬出工序s106。在衬底搬出工序s106中，进行与衬底搬入载置工序s102相反的步骤，从而将衬底100搬出。
如上所述，通过在绝缘膜102的外周形成耐蚀刻膜103，从而能够形成漏电流被抑制、并且具有耐蚀刻性的膜。
(第二实施方式)
接下来，使用图7、图8，说明第二实施方式。图7表示第二实施方式中的气体供给部，图8表示第二实施方式中的衬底处理流程。区别于第一实施方式的方面在于，具有第二气体供给系统和第三气体供给系统的方面，具有含氮气体供给工序的方面。
接下来，对具体内容进行说明。需要说明的是，对于与第一实施方式同样的构成，省略说明。
(第二气体供给系统)
第二气体供给系统称为第二气体供给部。在第二气体供给管244a上，从上游方向起依次设有第二气体供给源244b、质量流量控制器(mfc)244c、及阀244d。
含有第二元素的气体(以下，“含第二元素的气体”)从第二气体供给管244a经由质量流量控制器244c、阀244d、共用气体供给管242而被供给到簇射头230内。
含第二元素的气体为处理气体之一。含第二元素的气体具有除去在含碳气体供给工序s104中形成的耐蚀刻膜103中所含的杂质的性质。含第二元素的气体含有不同于第一元素的第二元素。第二元素为含氮气体，例如是氨(nh3)。
第二气体供给系统244主要由第二气体供给管244a、质量流量控制器244c、阀244d构成。
另外，在第二气体供给管244a的比阀244d更靠下游侧连接有第二非活性气体供给管247a的下游端。在第二非活性气体供给管247a上，从上游方向起依次设有非活性气体供给源247b、质量流量控制器(mfc)247c、及阀247d。
非活性气体从第二非活性气体供给管247a经由质量流量控制器247c、阀247d、第二气体供给管247a而被供给到簇射头230内。在第二防扩散膜形成工序(s104)中，非活性气体作为载气或稀释气体而发挥作用。
第二非活性气体供给系统主要由第二非活性气体供给管247a、质量流量控制器247c及阀247d构成。需要说明的是，也可以认为非活性气体供给源247b包含在第二非活性气体供给系统中。
此外，也可以认为第二气体供给源247b、第二非活性气体供给系统包含在第二气体供给系统244中。
(第三气体供给系统)
第三气体供给系统称为第三气体供给部。在第三气体供给管245a上，从上游方向起依次设有第三气体供给源245b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(mfc)245c，及作为开关阀的阀245d。
作为吹扫气体的非活性气体从第三气体供给管245a经由质量流量控制器245c、阀245d、共用气体供给管242而被供给到簇射头230。
在衬底处理工序中，从非活性气体供给源245b供给的非活性气体作为对残留在腔室202、簇射头230内的气体进行吹扫的吹扫气体而发挥作用。
第三气体供给系统主要由第三气体供给管245a、质量流量控制器245c及阀245d构成。需要说明的是，也可以认为第三气体供给源245b包含在第三气体供给系统中。
(含氮气体供给工序s105)
接下来，说明含氮气体供给工序s105。含氮气体供给工序s105在第一实施方式中的含碳气体供给工序s104之后进行。
在含碳气体供给工序s104之后，从第三气体供给系统245向处理空间201供给非活性气体，将处理空间201中的含碳气体气氛排出。
将含碳气体气氛排出后，从第二气体供给系统244向处理空间201供给氨气。对于氨气，通过例如远程等离子体部244e使之处于等离子体状态，从而以被分解为氢成分和氮成分的状态被供给到处理空间201。
这里，对在含碳气体供给工序s104之后实施含氮气体供给工序s105的理由进行说明。当构成处理空间201的壁、衬底载置台等部件为石英制时，石英被等离子体轰击，从而有时会析出氧成分。另外，有时会在更换衬底时的吹扫气体中含有氧成分。该情况下，作为含碳膜的耐蚀刻膜103的表面与氧成分反应，在耐蚀刻膜103表面形成含有氧成分的含碳氮的硅层。氧成分对于耐蚀刻膜103而言是杂质，据认为，含有氧成分的含碳氮的硅层降低耐蚀刻性能。
因此，在本实施方式中，供给含氮气体并使之与含有氧成分的含碳硅层反应，从而将氮成分与氧成分置换。具体而言，使氧成分与氮成分反应从而形成no气体，并且使氮结合于氧的键被切断的位置。通过进行这样的操作，与含有氧时相比，提高了含碳层表面的氮浓度，可提高耐蚀刻性能。
(第三实施方式)
接下来，说明第三实施方式。第三实施方式在以下方面不同：在图3中记载的衬底处理装置200的构造中，追加能够主要在处理空间201内直接生成等离子体的构造。具体而言，如图9所记载的衬底处理装置200’中所记载的那样，追加了等离子体生成部250、和连接于衬底载置台212的地线(earth)等构成。
等离子体生成部250主要具有电源251和匹配器252。电源251的不同于匹配器的一侧连接于地线。电源251经由匹配器252而与分散板234电连接。分散板234构成为与上部容器202a隔着绝缘物253而邻接、与盖231隔着绝缘物254而邻接。即，分散板234相对于盖231和上部容器202a是电绝缘的。
当在处理空间201中生成等离子体时，从电源251供给电力，是被供给到处理空间201中的气体成为等离子体状态。
成为等离子体状态的气体为通过例如含碳气体供给工序s104而被供给的含碳气体。通过在衬底100上生成能量高的等离子体，能够使得碳成分成为密的状态而在绝缘膜102上形成耐蚀刻膜103。
另外，如通常已知的那样，丙烯等含碳气体具有易于附着于石英的性质。因此，若等离子体生成部与衬底之间的距离远，则丙烯等气体附着于中途的石英部件，因此，存在到达衬底100的到达效率变差的问题。即，含碳气体的使用效率变差。
与此相对，如本实施方式这样，通过在衬底100的附近生成等离子体，能够确实地使丙烯到达衬底100，能够提高含碳气体的使用效率。
需要说明的是，在上述实施方式中，作为含氯气体，使用丙烯气体进行了说明，但不限于此，也可使用乙炔(c2h2)气体、乙烯(c2h4)气体等。
(主要效果)
伴随以上实施方式的主要效果记于以下。
(a)由于能够在电极周围的氮化硅膜表面形成含有碳的氮化硅膜，因此，能够同时实现漏电流抑制和耐蚀刻性能的提高。
(b)由于在形成含有碳的氮化硅膜后，进行氮化处理，因此，能够进一步提高氮密度、提高耐蚀刻性。