[发明专利]硅氧化物膜和硅氮化物膜的层叠方法、成膜装置

说明书

[相关申请的相互参照]

本申请要求2011年3月30日向日本特许厅提交的日本专利申请号第2011-076461号为基础的优先权利益，其全部公开内容作为参照引入到本说明书中。

技术领域

本发明涉及硅氧化物膜和硅氮化物膜的层叠方法及成膜装置和半导体装置的制造方法。

背景技术

半导体集成电路装置中固有存在层叠硅膜和硅氧化物膜、非掺杂硅膜和掺杂硅膜而成的层叠结构。

最近，对于半导体集成电路装置，随着高集成化的进展，从半导体晶片表面向上层堆叠晶体管、存储单元等元件的所谓的元件的三维化不断进展。随着这种元件的三维化的进展，与以平面型元件为主体的现有半导体集成电路装置相比，上述层叠结构中的层叠数变得庞大。例如，专利文献1中记载了层叠多层硅膜和硅氧化物膜、或者非掺杂硅膜和掺杂硅膜而使存储元件三维化的半导体装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-225694号公报

发明内容

上述层叠结构除了硅膜与硅氧化物膜、非掺杂硅膜与掺杂硅膜以外，还可以考虑硅氧化物膜与硅氮化物膜的组合。

然而，在硅氧化物膜与硅氮化物膜的层叠结构中，随着层叠数增加，存在室温下半导体晶片的翘曲一点一点增大、最终半导体晶片破裂的情况。这种情况在使用尤其二氯硅烷(DSC)气体和氨气(NH₃)形成硅氮化物膜的场合下显著。

本发明提供了硅氧化物膜和硅氮化物膜的层叠方法以及可执行该层叠方法的成膜装置和使用该层叠方法的半导体装置的制造方法，根据该层叠方法，即使增加硅氧化物膜和硅氮化物膜的层叠数也可抑制形成有层叠这些膜而成的层叠结构的基板的翘曲的增大。

本发明的第一个实施方式的硅氧化物膜和硅氮化物膜的层叠方法是在基板上层叠硅氧化物膜和硅氮化物膜的硅氧化物膜和硅氮化物膜的层叠方法，在成膜所述硅氮化物膜的气体中添加硼。

本发明的第二个实施方式的硅氧化物膜和硅氮化物膜的层叠方法是在基板上层叠硅氧化物膜和硅氮化物膜的硅氧化物膜和硅氮化物膜的层叠方法，(1)将用于形成所述硅氧化物膜和所述硅氮化物膜的层叠膜的多个基板以保持这些基板各自的侧部的状态容纳到处理室中，(2)在成膜所述硅氧化物膜时，向所述处理室中供给硅氧化物原料气体和氧化剂，(3)在成膜所述硅氮化物膜时，向所述处理室中供给硅原料气体、氮化剂和含硼气体，(4)重复所述(2)的步骤和所述(3)的步骤，在所述多个基板各自的表面和背面上形成所述硅氧化物膜和硅氮化物膜的层叠膜。

本发明的第三实施方式的成膜装置是在基板上层叠硅氧化物膜和硅氮化物膜的、成膜硅氧化物膜和硅氮化物膜的层叠膜的成膜装置，其具备：将用于形成硅氧化物膜和硅氮化物膜的层叠膜的多个基板以保持这些基板各自的侧部的状态容纳的处理室；用于向所述处理室内供给处理中所使用的气体的气体供给机构；用于对所述处理室内进行排气的排气机构；以及，用于控制所述气体供给机构和所述排气机构的控制器，所述控制器控制所述气体供给机构和所述排气机构，使得上述第二实施方式的硅氧化物膜和硅氮化物膜的层叠方法的(2)～(4)的步骤得以实施。

本发明的第四个实施方式的半导体装置的制造方法是在内部具有反复层叠硅氧化物膜与硅氮化物膜而成的层叠膜的半导体装置的制造方法，(1)将用于形成所述硅氧化物膜和所述硅氮化物膜的层叠膜的多个基板以保持这些基板各自的侧部的状态容纳到处理室中，(2)在成膜所述硅氧化物膜时，向所述处理室中供给硅氧化物原料气体和氧化剂，(3)在成膜所述硅氮化物膜时，向所述处理室中供给硅原料气体、氮化剂和含硼气体，(4)重复所述(2)的步骤和所述(3)的步骤，在所述多个基板各自的表面和背面上形成所述硅氧化物膜和硅氮化物膜的层叠膜，(5)所述层叠膜的形成结束后，除去所述基板各自的背面上形成的所述层叠膜。

本发明的其他目的和优点将在以下的说明书中阐述，且部分可以从说明书中明显得出，或者可以通过实施本发明来了解到。本发明的目的和优点可以通过下文具体指出的手段和组合来实现和获得。

附图说明

结合到说明书中并构成说明书的一部分的附图示例了本发明的实施方式，并且与以上给出的一般描述和以下给出的实施方式的详细说明一起用于解释本发明的原理。

图1所示为SiBN膜中的硼浓度与SiBN膜赋予硅晶片的应力的关系图。

图2所示为SiBN膜中的硼浓度与SiBN膜的原子组成比的关系图。