SICN薄膜形成方法与流程

本发明涉及sicn薄膜形成，更详细地，涉及在sicn薄膜形成中，以sicn薄膜的折射率达到特定折射率以上的成膜条件形成sicn薄膜，由此在形成薄膜之后因水分或氧的吸附而导致的劣化现象得到改善，由此可提高元件的可靠性的sicn薄膜形成方法。

背景技术：

1、近年来，随着半导体装置的配线结构多层化，需要高纵横比(high-aspect-ratio)下的高覆盖性(conformality)。

2、由此，如图1所示，相比于存储元件，需要将多层的金属层重叠层压的如logic等的非存储元件主要使用电阻低且迁移(migration)特性优秀的铜。由此，作为low-k蚀刻防止膜，使用铜阻挡层特性和蚀刻防止特性优秀的pe-sicn(碳氮化硅，silicon carbonnitride)薄膜来代替以往pe-sin薄膜。

3、并且，在存储器半导体领域中持续缩小装置的尺寸，金属层从以往铝层改变为铜层，由此使用pe-cvd sicn薄膜的频度增加。

4、如上所述，使用pe-cvd sicn薄膜的频度增加的理由在于，虽然将金属层代替为铜层而可降低配线电阻，但铜具有更大的扩撒系数，对元件特性带来更致命的坏影响，因此铜的扩撒防止性能更加重要。

5、即，sicn薄膜的介电常数为4.9～5.2，其更低于sin薄膜的介电常数7.0～8.0，因此在rc延迟问题方面上更有利，可获得针对cu、o、h的优秀的扩散防止效果，相比于sin薄膜，呈现优秀的蚀刻选择率特性，因此适合作为铜扩散防止用途。

6、然而，对于最近适用于14nm以下的超高集成度的动态随机存取存储器(dram)或与非型闪存(nand flash)的sicn薄膜来说，在形成sicn薄膜之后因水分或氧的吸附而导致sicn薄膜的特性劣化且元件的可靠性严重毁损的问题有所抬头。

7、因此，sicn薄膜的特性不被水分或氧的吸附而劣化的新条件的sicn薄膜形成方法的必要性持续被提出。

8、[支援该发明的国家研究开发事业]

9、[课题固有号码]1711139190(2021年)

10、[课题管理(专门)机关名]纳米综合技术院

11、[研究课题名]sicn薄膜的ctch选择性(selectivity)相比于以往改善20％以上且cu相的粘附(adhesion)和沉积速度改善的等离子体增强化学气相沉积系统(pecvdsystem)的开发

12、[贡献率]1/2

13、[课题执行机关]纳米综合技术院

14、[研究期限]2021.01.01～2022.12.31(24个月)

15、[课题固有号码]1425154175

16、[课题管理(专门)机关名]中小企业技术信息振兴院

17、[研究课题名]sicn薄膜沉积用dual type 300mm pecvd system的开发

18、[贡献率]1/2

19、[课题执行机关]iste株式会社

20、[研究期限]2021.06.01～2025.05.31(48个月)

技术实现思路

1、技术问题

2、因此，本发明的目的在于，提供如下的sicn薄膜形成方法，在sicn薄膜形成中，以sicn薄膜的折射率达到特定折射率以上的成膜条件形成sicn薄膜，由此在形成薄膜之后因水分或氧的吸附而导致的劣化现象得到改善，由此可提高元件的可靠性。

3、本发明的目的并不限定于以上提及的目的，未提及的本发明的其他目的及优点可根据以下的说明而被理解，并可根据本发明的实施例而更明确理解。并且，可容易知道本发明的目的及优点根据权利要求书中出现的手段及其组合实现。

4、解决问题的手段

5、根据本发明的sicn薄膜形成方法可包括：将靶材晶圆放置于腔体内的夹盘加热器的步骤；通过驱动上述夹盘加热器，加热上述靶材晶圆，使得靶材晶圆的温度达到200～550℃的靶材沉积温度的步骤；将上述腔体内的靶材工艺压力设置为2.0～10.0托(torr)的步骤；向设置上述靶材沉积温度和上述靶材工艺压力的腔体内部注入等离子体激发用气体和sicn薄膜形成用第一反应气体及第二反应气体，形成上述靶材晶圆上的折射率为1.80～2.40的sicn薄膜的步骤。

6、并且，上述等离子体激发用气体选择he、ne、ar、xe、kr、n2中的至少一个，以300～3000sccm流入到上述腔体的内部，上述第一反应气体被选择为3ms或4ms中的一个，上述第二反应气体为nh3，上述第一反应气体和上述第二反应气体的分布比率可调节为1:1.2～1:4。

7、并且，上述等离子体激发用气体的流量和上述第二反应气体的流量可成反比例。

8、并且，上述rf功率可设置为150～800瓦特(watt)。

9、并且，当上述靶材沉积温度设置为200～350℃时，上述靶材工艺压力可设置为2.0～4.5托(torr)，上述等离子体激发用气体的流量可设置为1000～3000sccm，上述rf功率可设置为650～1500瓦特(watt)。

10、并且，上述靶材工艺压力设置为4.5～10.0托(torr)时，上述靶材沉积温度可设置为350～550℃，上述等离子体激发用气体的流量可设置为1000～3000sccm，上述rf功率可设置为650～1500瓦特(watt)。

11、并且，根据本发明的sicn薄膜形成方法可包括：将靶材晶圆放置于腔体内的夹盘加热器的步骤；形成折射率小于1.80的第一厚度的第一sicn薄膜的步骤；在上述第一sicn薄膜的上部形成折射率为1,80以上的第二厚度的第二sicn薄膜的步骤，上述第一厚度和上述第二厚度的比率可设置为上述1:1～1:2。

12、并且，形成上述第二sicn薄膜的步骤可包括：通过驱动上述夹盘加热器，加热形成上述第一sicn薄膜的靶材晶圆，使得靶材晶圆的温度达到200～550℃的靶材沉积温度的步骤；将上述腔体内的靶材工艺压力设置为2.0～10.0托(torr)的步骤；向设置好上述靶材沉积温度和上述靶材工艺压力的腔体内部注入等离子体激发用气体和sicn薄膜形成用第一反应气体及第二反应气体，形成上述靶材晶圆上的折射率为1.80～2.40的上述第二sicn薄膜的步骤。

13、并且，上述等离子体激发用气体选择he、ne、ar、xe、kr、n2中的至少一个，以300～3000sccm流入到上述腔体的内部，上述第一反应气体被选择为3ms或4ms中的一个，上述第二反应气体为nh3，上述第一反应气体和上述第二反应气体的分布比率可调节为1:1.2～1:4。

14、并且，上述等离子体激发用气体的流量和上述第二反应气体的流量可成反比例。

15、并且，上述rf功率可设置为150～800瓦特(watt)。

16、并且，上述靶材沉积温度可设置为200～350℃时，上述靶材工艺压力可设置为2.0～4.5托(torr)，上述等离子体激发用气体的流量可设置为1000～3000sccm，上述rf功率可设置为650～1500瓦特(watt)。

17、并且，上述靶材工艺压力设置为4.5～10.0托(torr)时，上述靶材沉积温度可设置为350～550℃，上述等离子体激发用气体的流量可设置为1000～3000sccm，上述rf功率可设置为650～1500瓦特(watt)。

18、发明效果

19、根据本发明的一实施例，在sicn薄膜形成中，以sicn薄膜的折射率达到特定折射率以上的成膜条件形成sicn薄膜，由此在形成薄膜之后因水分或氧的吸附而导致的劣化现象得到改善，由此可提高元件的可靠性。

20、上述效果和本发明的具体效果通过说明以下具体实施方式来一同描述。