用于形成薄膜的循环沉积法、半导体制造方法和半导体器件的制作方法
【专利说明】用于形成薄膜的循环沉积法、半导体制造方法和半导体器 件
[0001] 相关申请的交叉参考
[0002] 本申请主张2013年12月27日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请号 10-2013-0165686的权益，通过参考将其内容并入本文中。
技术领域
[0003] 本发明涉及用于形成薄膜的循环沉积法、半导体制造方法和半导体器件，更特别 地，涉及用于形成薄膜的循环沉积法、半导体制造方法和半导体器件，在所述用于形成薄膜 的循环沉积法中在使用产生的等离子体对硅膜表面进行预加工之后形成绝缘膜。
【背景技术】
[0004] 由于半导体工业的发展并为了满足使用者的需求，电子器件已经越来越高地集成 更高水平的性能。因此，作为许多电子器件中的核心部件的半导体器件也需要更高地集成 更高水平的性能。然而，实现用于高度集成的半导体器件的微结构是有困难的。
[0005] 例如，为了实现微结构，需要更薄的绝缘膜；然而，过薄的绝缘膜会造成在绝缘膜 的品质下降、绝缘特性的劣化等方面的问题。此外，过薄的膜会导致在实现良好的阶梯覆盖 方面的困难。
[0006] 相关领域文献
[0007] 韩国专利公开的公布号2005-0060268。
【发明内容】
[0008] 本发明中的某些实施方案可以提供用于形成薄膜的循环沉积法、半导体制造方法 和半导体器件，所述循环沉积法能够沉积具有致密结构的绝缘膜。
[0009] 本发明中的某些实施方案可以提供用于形成薄膜的循环沉积法、半导体制造方法 和半导体器件，所述循环沉积法能够沉积具有优异膜品质和阶梯覆盖的绝缘膜。
[0010] 根据本发明的示例性实施方案，用于形成薄膜的循环沉积法包括：通过将硅前体 注入其中装有物体的室内，将硅沉积在所述物体上，并实施第一吹扫，将硅前体的未反应部 分和反应副产物从所述室的内部除去，从而在物体上形成硅薄膜；通过在所述室内形成等 离子体气氛并供应具有氢原子的第一反应源，对所述硅薄膜的表面进行预加工；以及通过 在所述室内形成所述等离子体气氛并供应具有一个或多个氧原子、一个或多个氮原子或它 们的混合物的第二反应源，将硅薄膜形成为含硅的绝缘膜。
[0011] 所述第一反应源可以是选自如下的一种或多种气体：nh#ph2。
[0012] 所述第二反应源可以是选自如下的一种或多种气体：02、03、NjPNH 3。
[0013] 所述预加工可以持续0. 05~10秒。
[0014] 所述预加工可以在0.01~10托的室压力条件下实施，且所述物体的温度可以为 50 ~600。。。
[0015] 所述硅薄膜的形成和所述绝缘膜的形成可以在0. 01~10托的室压力条件下实 施。
[0016] 所述硅前体可以包括氨基硅烷或氯硅烷中的任意一种。
[0017] 所述含硅的绝缘膜可以为氧化硅膜或硅绝缘膜。
[0018] 所述绝缘膜的预加工或形成可以包括注射选自如下的一种或多种引燃气体：Ar、 He、Kr 和 Xe。
[0019] 所述第一反应源可以以10~2000sCCm的量注射，所述引燃气体可以以100~ 3000sccm的量注射，且所述第二反应源可以以10~500sccm的量注射。
[0020] 用于形成薄膜的循环沉积法可以还包括在形成绝缘膜之后实施第二吹扫以从所 述室的内部除去反应副产物，并可以重复实施硅薄膜的形成，绝缘膜的预加工、形成和第二 吹扫。
[0021] 硅薄膜的形成可以包括将所述沉积和第一吹扫重复1~10次。
[0022] 硅薄膜的形成可以包括使用无定形硅或具有多晶特性的多晶硅形成所述硅薄膜。
[0023] 根据本发明的示例性实施方案，半导体制造方法可以包括通过上述用于形成薄膜 的循环沉积法来沉积绝缘膜。
[0024] 根据本发明的示例性实施方案，包括通过上述用于形成薄膜的循环沉积法沉积的 绝缘膜的半导体器件，其特征在于所述绝缘膜具有〇. 4~0. 6的湿腐蚀速度。
【附图说明】
[0025] 结合附图，从如下详细说明将更清楚地理解本发明的上述和其他方面、特征和优 势，其中：
[0026] 图1是显示根据本发明示例性实施方案的用于形成薄膜的循环沉积法的流程图；
[0027] 图2是半导体制造设备的示意性横断面视图，其显示了根据本发明示例性实施方 案的用于形成薄膜的循环沉积法；
[0028] 图3是显示根据本发明示例性实施方案的用于形成薄膜的循环沉积法的工艺的 图；
[0029] 图4A~4C是显示根据本发明示例性实施方案的硅沉积的横断面视图；
[0030] 图5是显示其中根据本发明示例性实施方案形成多个硅薄膜的状态的横断面视 图；
[0031] 图6是显示根据本发明示例性实施方案的硅薄膜的示意图；
[0032] 图7A是显示根据本发明示例性实施方案对硅薄膜进行预加工的横断面视图；
[0033] 图7B是显示其中根据本发明示例性实施方案将硅薄膜形成为含硅的绝缘膜的工 艺的横断面视图；
[0034] 图7C是显示其中根据本发明示例性实施方案已经实施了第二吹扫的状态的横断 面视图；
[0035] 图8是显示其中根据本发明示例性实施方案形成含硅的绝缘膜的状态的横断面 视图；
[0036] 图9是显示根据本发明示例性实施方案的绝缘膜的生长速度的图；以及
[0037] 图10是显示根据本发明示例性实施方案的绝缘膜的湿腐蚀速度的图。
【具体实施方式】
[0038] 下文中，将参考附图对本发明中的示例性实施方案进行详细说明。然而，本发明可 以以多种不同形式实施且不应解释为受限于本文中所阐述的实施方案。相反地，提供这些 实施方案，使得本发明将全面并完整，并将本
【发明内容】
的范围完全传达给本领域技术人员。 因此，为了清楚，可能增大了附图中元件的尺寸，且将在所有方面使用相同的参考编号以表 示相同或类似的元件。
[0039] 图1是显示根据本发明示例性实施方案的用于形成薄膜的循环沉积法的流程图。 如图1中所示，在SlOO中将衬底装载入半导体制造设备的室内。在S200中在装载到所述 室内的所述衬底上可以形成硅薄膜。为了形成硅薄膜，可以实施硅的沉积S210和第一吹扫 S220〇
[0040] 为了沉积硅，在S210中通过将硅前体注入室内，将硅沉积在衬底的表面上。在将 硅沉积在衬底的表面上之后，可以实施第一吹扫S220以除去硅前体的未反应部分和反应 副产物。然后，在S230中重复实施硅的沉积S210和第一吹扫S220,从而在衬底表面上形成 硅薄膜。
[0041] 硅的沉积S210和第一吹扫S220例如可以重复1~10次。在各次硅的沉积S210 中，在衬底表面上可以形成一个到多个硅原子层。因此，当在S230中重复实施硅的沉积 S210和第一吹扫S220时，可以在衬底表面上形成使用无定形硅或具有多晶特性的多晶硅 形成的硅薄膜。具有无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实施预加工。为了对硅薄膜的表面进行预 加工，可以在室的内部形成等离子体气氛，并将第一反应源注入其中。所述第一反应源可以 是具有氢原子的气体如见1 3或!12，且例如可以以10~2000SCCm的量注射。
[0043] 然后，在衬底表面上形成的硅薄膜可以作为含硅的绝缘膜S300而形成。所述含硅 的绝缘膜例如可以为氧化硅膜或氮化硅膜。为了形成作为含硅的绝缘膜的硅薄膜，可以在 室的内部形成等离子体气氛，并可以将第二反应源注入其中。第二反应源可以为例如选自 如下的一种或多种气体：〇 2、〇3、N2和NH 3。
[0044] 在含硅的绝缘膜为氧化硅膜的情况中，第二反应源可以为具有氧原子的气体如O2 或O3。在含硅的绝缘膜为氮化硅膜的情况中，第二反应源可以为具有氮原子的气体如队或 NH3O
[0045] 为了形成作为含硅的绝缘膜例如作为氧化硅膜的硅薄膜，可以使用02或03作为引 燃气体在室的内部形成等离子体气氛。为了形成作为含硅的绝缘膜例如作为氮化硅膜的硅 薄膜，可以使用队或NH 3作为引燃气体在室的内部形成等离子体气氛。
[0046] 然后，可以实施第二吹扫S400以从室的内部除去反应副产物和反应气体或引燃 气体。
[0047] 为了获得含硅的绝缘膜的期望厚度，根据需要，在S500中可以重复实施如下工 艺：其中在S200中形成硅薄膜，在S300中在衬底表面上形成的硅薄膜作为含硅的绝缘膜而 形成，以及实施第二吹扫S400。
[0048] 在形成的含硅的绝缘膜具有期望厚度的情况中，在S600中将衬底从室卸载