專利名稱：等離子體氮化處理方法和裝置、及半導(dǎo)體裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在結(jié)構(gòu)體的表面形成氮化物膜的等離子體氮化處理方法、等離子體氮化處理裝置以及半導(dǎo)體裝置的制造方法。
背景技術(shù)：
在DRAM等半導(dǎo)體裝置的制造過(guò)程中，在硅基板上形成柵極絕緣膜，在柵極絕緣膜上形成柵電極，以覆蓋柵電極的方式在柵極絕緣膜和柵電極的周圍形成絕緣層。在柵電極的電極部分使用例如含有多晶硅和鎢的層疊體。柵極絕緣層具有規(guī)定的閾值電壓。硅基板和柵電極的電極之間的電子的移動(dòng)通過(guò)柵極絕緣層進(jìn)行。具體而言，上述的電子的移動(dòng)通過(guò)在硅基板和柵電極的電極之間施加?xùn)艠O絕緣層的閾值電壓以上的電壓來(lái)進(jìn)行。柵極絕緣 層例如可由氮氧化硅(SiON)形成。以覆蓋柵電極的周圍的方式形成的絕緣層，例如可由硅氧化物(SiO2)形成。該絕緣層例如可利用化學(xué)氣相沉積法(CVD法)形成。另外，柵電極的形成，例如通過(guò)在硅基板上形成與上述層疊體和柵極絕緣層對(duì)應(yīng)的層疊膜之后，蝕刻該層疊膜來(lái)進(jìn)行。此時(shí)，例如出于修復(fù)由蝕刻引起的柵極絕緣層的損傷或缺陷的目的，有時(shí)在形成柵電極之后，利用熱氧化法等實(shí)施氧化處理。另外，在柵電極的周圍形成絕緣層之后，出于各種目的有時(shí)對(duì)整體實(shí)施退火處理。進(jìn)行上述氧化處理時(shí)，由于柵電極的表面暴露于氧化環(huán)境，所以構(gòu)成柵電極的電極部分的鎢的表面被氧化。另外，利用CVD法在柵電極的周圍形成由硅氧化物構(gòu)成的絕緣層時(shí)，鎢的表面被CVD法中使用的氧氣氧化。另外，在形成該絕緣層后進(jìn)行退火處理時(shí)，因硅氧化物所含的氧，鎢的氧化繼續(xù)進(jìn)行。如此地鎢被氧化時(shí)，例如成為氧化鎢(WOx)從鎢的表面飛散，在氧化鎢和絕緣層的界面形成空穴等空間，結(jié)果，作為柵電極的電壓特性發(fā)生變化，可能無(wú)法得到所希望的電特性。因此，考慮在進(jìn)行上述氧化處理等之前，要在鎢的表面形成抗氧化膜。作為抗氧化膜，例如考慮使用氮化物膜，具體而言使用氮化鎢膜。專利文獻(xiàn)I中記載了使用含有氮的氣體進(jìn)行等離子體處理，將由多晶硅膜、氮化鎢膜以及鎢膜構(gòu)成的柵電極的側(cè)壁進(jìn)行氮化，從而形成氮化物膜的技術(shù)。另外，專利文獻(xiàn)2中記載了在含有氮?dú)獾臍怏w中對(duì)在硅基板上形成的鎢膜的整體或其表面層進(jìn)行處理使其氮化的技術(shù)。另外，專利文獻(xiàn)3中記載了通過(guò)熱氮化或等離子體氮化等氮化處理，以氮化鎢覆蓋作為薄膜晶體管(TFT)的配線材料使用的鎢膜的表面的技術(shù)。另外，專利文獻(xiàn)4中記載了利用快速熱退火(RTA)法，對(duì)由鈦 鎢層構(gòu)成的半導(dǎo)體集成電路的局部相互連接體進(jìn)行氮化的技術(shù)。另外，專利文獻(xiàn)5中記載了利用CVD法，形成氮化鎢薄膜作為銅配線的阻擋膜的技術(shù)。專利文獻(xiàn)I :日本特開2004-200550號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本特開平1-189138號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本特開2000-332259號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 :日本特開平5-243178號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)5 :日本特開2000-235963號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
在專利文獻(xiàn)I 5中記載的技術(shù)中，形成氮化物膜時(shí)，包含硅基板和柵電極的結(jié)構(gòu)體的表面整體被暴露于氮化環(huán)境。因此，氮化物膜不僅在構(gòu)成柵電極的電極部分的一部分的鎢表面形成，而且在構(gòu)成柵電極的電極部分的其他部分的多晶硅、柵極絕緣層、硅基板等含硅的部分的表面也形成。一般而言，氮化物膜容易在其膜中形成缺陷。當(dāng)由于氮化物膜以沿著硅基板和電極部分(多晶硅和鎢)的表面的方式連續(xù)地形成，從而在氮化物膜中形成缺陷時(shí)，有可能因氮化物膜中的缺陷而在硅基板和鎢之間發(fā)生漏電。另外，柵極絕緣層由氮氧化硅構(gòu)成時(shí)，硅氮化物膜將被進(jìn)一步氮化，氮氧化硅的氮濃度發(fā)生變化，柵極絕緣層的閾值電壓可能會(huì)發(fā)生變動(dòng)。另外，有時(shí)將需要用于除 去在硅基板的表面形成的氮化物膜，具體而言為硅氮化物膜(SiN)的工序。本發(fā)明鑒于上述問(wèn)題點(diǎn)而完成，其目的在于提供一種等離子體氮化處理方法、等離子體氮化處理裝置以及半導(dǎo)體裝置的制造方法，其能夠在具備包括含金屬的第I部分和含硅的第2部分結(jié)構(gòu)體的被處理體上形成僅覆蓋第I部分的表面的氮化物膜。本發(fā)明的等離子體氮化處理方法是將具備結(jié)構(gòu)體的被處理體配置在處理容器內(nèi)，對(duì)被處理體實(shí)施等離子體處理，其中，所述結(jié)構(gòu)體包括含金屬的第I部分和含硅的第2部分且以使第I和第2部分的表面露出的方式形成，由此選擇性地氮化第I部分的表面，在第I部分的表面選擇性地形成金屬氮化物膜的等離子體氮化處理方法。第I部分含有鎢。本發(fā)明的等離子體氮化處理方法是向處理容器內(nèi)供給含氮?dú)怏w，將處理容器內(nèi)的壓力設(shè)定在133Pa 1333Pa的范圍內(nèi)，在處理容器內(nèi)生成含氮等離子體，通過(guò)該含氮等離子體，不使第2部分的表面氮化而選擇性地氮化第I部分的表面，在第I部分的表面形成氮化鎢膜。在本發(fā)明的等離子體氮化處理方法中，第2部分的表面幾乎不形成氮化物膜。應(yīng)予說(shuō)明，在本發(fā)明中，“幾乎不形成氮化物膜”情況包括“完全不形成氮化物膜”的情況和“形成少量氮化物膜、但其幾乎沒有影響”的情況。在本發(fā)明的等離子體氮化處理方法中，可以將處理容器內(nèi)的壓力設(shè)定在267Pa 1333Pa的范圍內(nèi)。另外，在本發(fā)明的等離子體氮化處理方法中，第2部分包括由硅構(gòu)成的硅基板，第I部分可以配置在硅基板的上表面的一部分上。另外，在本發(fā)明的等離子體氮化處理方法中，結(jié)構(gòu)體可以具備由硅構(gòu)成的硅基板、和配置在硅基板的上表面的一部分上的層疊體。另外，層疊體可以具有以下各層由氮氧化硅構(gòu)成的絕緣層、層疊在絕緣層上的由多晶硅構(gòu)成的第I電極層、層疊在第I電極層上的由氮化鎢構(gòu)成的阻擋層、以及層疊在阻擋層上的由鎢構(gòu)成的第2電極層。此時(shí)，第I部分包括阻擋層和第2電極層，第2部分包括硅基板、絕緣層以及第I電極層。另外，在本發(fā)明的等離子體氮化處理方法中，含氮等離子體可以是微波激發(fā)等離子體，該微波激發(fā)等離子體是利用從具有多個(gè)隙縫的平面天線導(dǎo)入到處理容器內(nèi)的微波將供給到處理容器內(nèi)的含氮?dú)怏w等離子體化而得的。本發(fā)明的等離子體氮化處理裝置對(duì)具備結(jié)構(gòu)體的被處理體實(shí)施等離子體處理，其中，所述結(jié)構(gòu)體包括含金屬的第I部分和含硅的第2部分且以使第I和第2部分的表面露出的方式形成，由此選擇性地氮化第I部分的表面，在第I部分的表面選擇性地形成金屬氮化物膜。第I部分含有鎢。本發(fā)明的等離子體氮化處理裝置，具備送入被處理體進(jìn)行規(guī)定處理的處理容器；向處理容器內(nèi)供給作為處理氣體的含氮?dú)怏w的氣體供給機(jī)構(gòu)；對(duì)處理容器內(nèi)進(jìn)行減壓排氣的排氣裝置；在處理容器內(nèi)生成等離子體的等離子體生成機(jī)構(gòu)；以及控制部，所述控制部按以下方式進(jìn)行控制通過(guò)氣體供給機(jī)構(gòu)向處理容器內(nèi)供給含氮?dú)怏w，通過(guò)排氣裝置將處理容器內(nèi)的壓力設(shè)定在133Pa 1333Pa的范圍內(nèi)，通過(guò)等離 子體生成機(jī)構(gòu)在處理容器內(nèi)生成含氮等離子體，利用該含氮等離子體，不使第2部分的表面氮化而選擇性地氮化第I部分的表面，在第I部分的表面形成氮化鎢膜。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法是制造具備結(jié)構(gòu)體的半導(dǎo)體裝置的方法，所述結(jié)構(gòu)體包括含金屬的第I部分和含硅的第2部分。第I部分含有鎢。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法具備以下工序在半導(dǎo)體基板上形成以后成為第I和第2部分的至少一部分的初期層疊膜的工序;蝕刻初期層疊膜，以使第I和第2部分的表面露出的方式形成結(jié)構(gòu)體的工序；將形成有上述結(jié)構(gòu)體的半導(dǎo)體基板運(yùn)送到處理容器內(nèi)的工序；向處理容器內(nèi)供給含氮?dú)怏w的工序；將處理容器內(nèi)的壓力設(shè)定在133Pa 1333Pa的范圍內(nèi)的工序；在處理容器內(nèi)生成含氮等離子體的工序；和通過(guò)含氮等離子體，不使第2部分的表面氮化而選擇性地氮化第I部分的表面，在第I部分的表面形成氮化鎢膜的等離子體氮化處理工序。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法可以在等離子體氮化處理工序后進(jìn)一步具備以覆蓋結(jié)構(gòu)體的方式形成由硅氧化物構(gòu)成的絕緣層的工序。在本發(fā)明的等離子體氮化處理方法、等離子體氮化處理方法以及半導(dǎo)體裝置的制造方法中，不使含硅的第2部分的表面氮化而選擇性地氮化作為金屬含有鎢的第I部分的表面，在第I部分的表面形成氮化鎢膜。如上所述，在第2部分的表面幾乎不形成氮化物膜。由此，根據(jù)本發(fā)明，能夠形成僅覆蓋第I部分的表面的氮化物膜。


圖I是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的等離子體氮化處理方法的流程圖。圖2是表示通過(guò)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的等離子體氮化處理方法形成氮化鎢膜之前的結(jié)構(gòu)體的截面圖。圖3是表示通過(guò)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的等離子體氮化處理方法形成氮化鎢膜后的結(jié)構(gòu)體的截面圖。圖4是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的等離子體氮化處理裝置的簡(jiǎn)要構(gòu)成的截面圖。
圖5是表示圖4所示的等離子體氮化處理裝置中的平面天線的俯視圖。圖6是表示圖4所示的等離子體氮化處理裝置中的控制部的說(shuō)明圖。圖7是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的流程圖。圖8是表示處理容器內(nèi)的壓力和氮?jiǎng)┝康年P(guān)系的特征圖。圖9是表示處理容器內(nèi)的壓力和氮?jiǎng)┝勘鹊年P(guān)系的特征圖。圖10是表示第I比較例中的結(jié)構(gòu)體的截面圖。圖11是表示第2比較例中的結(jié)構(gòu)體的截面圖。符號(hào)說(shuō)明
I...等離子體氮化處理裝置、2...處理容器、3...排氣室、4...氣體供給部、
5...排氣裝置、6...微導(dǎo)波入裝置、7...控制部、13...排氣管、15...氣體導(dǎo)入部、
21...載置臺(tái)、24...加熱器、25...加熱器電源、26...熱電偶、61...透過(guò)板、62...平面天線、62a...微波放射孔、63...滯波件、64...蓋部件、65...導(dǎo)波管、66...模式變換器、
67...匹配電路、68...微波生成裝置、71...工藝控制器、72...用戶界面、73...存儲(chǔ)部、100.結(jié)構(gòu)體、100A. 第 I 部分、100B. 第 2 部分、IOOAa. 第 I 表面部、IOOBa. 第 2表面部、101.硅基板、102.層疊體、103.柵極絕緣層、104. 第I電極層、105.阻擋層、106...第2電極層、107...氮化鎢膜、108...絕緣層、W...晶片。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。首先，參照?qǐng)D1，對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的等離子體氮化處理方法進(jìn)行說(shuō)明。圖I是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的等離子體氮化處理方法的流程圖。本實(shí)施方式的等離子體氮化處理方法是，將具備結(jié)構(gòu)體100的被處理體配置在處理容器內(nèi)，對(duì)被處理體實(shí)施等離子體處理，其中，所述結(jié)構(gòu)體包括含金屬的第I部分100A和含硅的第2部分100B且以使第I部分100A的表面(以下，稱為第I表面部)IOOAa和第2部分100B的表面(以下，稱為第2表面部)IOOBa露出的方式形成，由此選擇性地氮化第I的表面部lOOAa，在第I的表面部IOOAa選擇性地形成金屬氮化物膜的等離子體氮化處理方法。第I部分100A作為含金屬的層可以含有例如由鎢等金屬構(gòu)成的層、由氮化鎢等金屬氮化物構(gòu)成的層。第2部分100B作為含硅的層可以含有例如由硅構(gòu)成的層、由硅氧化物(SiO2)構(gòu)成的層、由氮氧化硅(SiON)構(gòu)成的層。如圖I所示，本實(shí)施方式的等離子體氮化處理方法包括第I步驟SI、第2步驟S2、第3步驟S3以及第4步驟S4。在第I步驟SI中，向送入有處理體的處理容器內(nèi)供給含氮?dú)怏w。作為含氮?dú)怏w，例如，可使用氮?dú)?N2)、氨氣(NH3)、NO、N2O等。在第2步驟S2中，將處理容器內(nèi)的壓力設(shè)定為規(guī)定的壓力。處理容器內(nèi)的壓力優(yōu)選為133Pa 1333Pa的范圍內(nèi)，更優(yōu)選為267Pa 1333Pa的范圍內(nèi)。其理由在后面詳細(xì)說(shuō)明。在第3步驟S3中，在處理容器內(nèi)生成含氮等離子體。具體而言，在處理容器內(nèi)放射微波，從而在處理容器內(nèi)形成電磁場(chǎng)，使含氮?dú)怏w等離子體化。應(yīng)予說(shuō)明，含氮等離子體優(yōu)選微波激發(fā)等離子體，該微波激發(fā)等離子體是利用從具有多個(gè)隙縫的平面天線導(dǎo)入到處理容器內(nèi)的微波，將供給到處理容器內(nèi)的含氮?dú)怏w等離子體化而得的。在第4步驟S4中，通過(guò)含氮等離子體，不使第2表面部IOOBa氮化而選擇性地氮化第I表面部IOOAa,在第I表面部IOOAa形成氮化物膜(金屬氮化物膜)。第I部分100A含有鎢時(shí)，在第I表面部IOOAa形成氮化鎢膜。在第4步驟S4中，在第2表面部IOOBa幾乎不形成氮化物膜。這樣，通過(guò)第I 第4步驟SI S4，在第I表面部IOOAa選擇性地形成氮化物膜(氮化鎢膜)。 接著，參照?qǐng)DI 圖3，對(duì)本實(shí)施方式的等離子體氮化處理方法進(jìn)行具體說(shuō)明。圖2是表示通過(guò)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的等離子體氮化處理方法形成氮化鎢膜之前的結(jié)構(gòu)體100的截面圖。圖3是表示通過(guò)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的等離子體氮化處理方法形成氮化鶴月旲后的結(jié)構(gòu)體100的截面圖。在圖2所示的例子中，結(jié)構(gòu)體100具備由硅構(gòu)成的硅基板101、和配置在硅基板101的上表面的一部分上的2個(gè)層疊體102。該結(jié)構(gòu)體100，例如是半導(dǎo)體設(shè)備制造用的半導(dǎo)體晶片(以下，僅記為“晶片”)w的一部分。在該例中，層疊體102具有以下各層由氮氧化硅(SiON)構(gòu)成的柵極絕緣層103、層疊在柵極絕緣層103上的由多晶硅構(gòu)成的第I電極層104、層疊在第I電極層104上的由氮化鎢構(gòu)成的阻擋層105、和層疊在阻擋層105上的由鎢構(gòu)成的第2電極層106。該層疊體102例如與DRAM的柵電極對(duì)應(yīng)。柵電極的電極部分由第I電極層104、阻擋層105以及第2電極層106構(gòu)成。層疊體102，例如，通過(guò)使用光刻、干式蝕刻等來(lái)蝕刻層疊膜而形成。另外，結(jié)構(gòu)體100包括含金屬的第I部分100A和含硅的第2部分100B。在本實(shí)施方式中，第I部分100A作為金屬含有鎢。在圖2所示的例子中，第I部分100A包括阻擋層105和第2電極層106。另外，第2部分100B包括硅基板101、柵極絕緣層103以及第I電極層104。另外，在圖2所示的例子中，作為第I部分100A的表面的第I表面部IOOAa由含有鎢的阻擋層105的表面105a和第2電極層106的表面106a構(gòu)成。另外，作為第2部分100B的表面的第2表面部IOOBa由含硅的硅基板101的表面101a、柵極絕緣層103的表面103a以及第I電極層104的表面104a構(gòu)成。如上所述，本實(shí)施方式的等離子體氮化處理方法是選擇性地氮化第I表面部IOOAa,在第I表面部IOOAa形成金屬氮化物膜的方法。第I部分100A含有鶴時(shí),在第I表面部IOOAa形成氮化鎢膜。在本實(shí)施方式中，在處理容器內(nèi)配置形成有結(jié)構(gòu)體100的晶片W，通過(guò)上述第I 第4步驟SI S4，對(duì)晶片W進(jìn)行等離子體氮化處理。在第4步驟S4中，通過(guò)通過(guò)含氮等離子體的等離子體氮化處理，在由含硅的層的表面構(gòu)成的第2表面部IOOBa幾乎不形成氮化物膜，而在由含有鎢的層的表面構(gòu)成的第I表面部IOOAa選擇性地形成氮化鎢膜107。該氮化鎢膜107通過(guò)第I部分100A (阻擋層105和第2電極層106)的表面的鎢被氮化而形成。應(yīng)予說(shuō)明，后面將對(duì)顯示在第2表面部IOOBa幾乎不形成氮化物膜的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖3表示在硅基板101上形成由柵極絕緣層103、第I電極層104、阻擋層105以及第2電極層106構(gòu)成的層疊體102，在作為第I部分100A(阻擋層105和第2電極層106)的表面的第I表面部IOOAa選擇性地形成氮化鎢膜107，以覆蓋層疊體102的方式例如利用化學(xué)氣相沉積法(CVD法)在層疊體102的周圍形成由硅氧化物(SiO2)構(gòu)成的絕緣層108的例子。接著，參照?qǐng)D4對(duì)本實(shí)施方式的等離子體氮化處理裝置進(jìn)行說(shuō)明。圖4是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的等離子體氮化處理裝置的簡(jiǎn)要構(gòu)成的截面圖。本實(shí)施方式的等離子體氮化處理裝置I包含具有多個(gè)隙縫狀的孔的平面天線，尤其是徑向線隙縫天線(RadialLine Slot Antenna ;RLSA)。包含RLSA的等離子體處理裝置也稱為RLSA微波等離子體處理裝置。在RLSA微波等離子體處理裝置中，通過(guò)RLSA，將微波直接導(dǎo)入到處理容器內(nèi)，從而能夠生成高密度且低電子溫度的微波激發(fā)等離子體。等離子體氮化處理裝置I具備以下部件收容作為被處理體的晶片W的處理容器2、配置在處理容器2的內(nèi)部且載置晶片W的載置臺(tái)21、與處理容器2連接的排氣室3、向處理容器2內(nèi)供給氣體的氣體供給部4、對(duì)處理容器2內(nèi)進(jìn)行減壓排氣的排氣裝置5、向處理容器2內(nèi)導(dǎo)入微波生成等離子體的微導(dǎo)波入裝置6、以及控制這些等離子體氮化處理裝置I的各構(gòu)成部的控制部7。應(yīng)予說(shuō)明，作為向處理容器2內(nèi)供給氣體的裝置，可以使用不包含 在等離子體氮化處理裝置I的構(gòu)成的外部氣體供給部來(lái)代替氣體供給部4。處理容器2具有在上部開口的筒狀的形狀，例如為近似圓筒形狀或近似有角筒形狀。處理容器2例如由鋁等金屬材料形成。應(yīng)予說(shuō)明，處理容器2接地。微導(dǎo)波入裝置6設(shè)置在處理容器2的上部，作為向處理容器2內(nèi)導(dǎo)入電磁波(微波)生成等離子體的等離子體生成機(jī)構(gòu)而起作用。微導(dǎo)波入裝置6的結(jié)構(gòu)在后面進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。處理容器2具有板狀的底部11和與底部11連接的側(cè)壁部12。側(cè)壁部12具有送入送出口 12a，該送入送出口 12a用于在與處理容器2鄰接的未圖示的運(yùn)送室之間進(jìn)行晶片W的送入送出。在處理容器2和未圖示的運(yùn)送室之間配置有柵極閥G。柵極閥G具有開閉送入送出口 12a的功能。柵極閥G能夠以關(guān)閉狀態(tài)將處理容器2氣密地密封，同時(shí)能夠以打開狀態(tài)在處理容器2和未圖示的運(yùn)送室之間進(jìn)行晶片W的移送。底部11具有在其中央部分形成的開口部11a。排氣室3具有與開口部I Ia連通的內(nèi)部空間3a，以從底部11向下方突出的方式與底部11連接。等離子體氮化處理裝置I進(jìn)一步具備與排氣室3的內(nèi)部空間3a連通的排氣管13。排氣管13與排氣裝置5連接。排氣裝置5介由排氣管13與排氣室3連接。排氣裝置5具有高速真空泵，該高速真空泵可將處理容器2和排氣室3的內(nèi)部空間高速地減壓至規(guī)定的真空度。作為這種高速真空泵，例如有渦輪分子泵等。對(duì)于處理容器2和排氣室3，通過(guò)使排氣裝置5的高速真空泵工作，其內(nèi)部空間被減壓至規(guī)定的真空度。即，通過(guò)氣體供給部4供給到處理容器2內(nèi)的氣體均勻地流向排氣室3的內(nèi)部空間3a。通過(guò)使排氣裝置5工作，介由排氣管13向外部排出該氣體。由此，處理容器2和排氣室3的內(nèi)部空間減壓至規(guī)定的真空度。等離子體氮化處理裝置I在處理容器2內(nèi)和排氣室3內(nèi)進(jìn)一步具備支撐載置臺(tái)21的支撐部件22。載置臺(tái)21用于水平地載置作為被處理體的晶片W。載置臺(tái)21例如由A1N、Al2O3等陶瓷形成。應(yīng)予說(shuō)明，載置臺(tái)21優(yōu)選由熱傳導(dǎo)性高的材料形成。作為這樣的材料，例如有A1N。支撐部件22具有從排氣室3的底部向處理容器2的內(nèi)部空間延伸的圓筒狀的形狀。支撐部件22例如由AlN等陶瓷形成。等離子體氮化處理裝置I進(jìn)一步具備保護(hù)載置臺(tái)21的保護(hù)部件23。保護(hù)部件23具有環(huán)狀的形狀，且具有保護(hù)載置臺(tái)21的上表面(晶片載置面)和側(cè)面的一方或者雙方的同時(shí)引導(dǎo)晶片W的功能。保護(hù)部件23阻擋載置臺(tái)21和等離子體的接觸，防止載置臺(tái)21被濺射，由此防止在晶片W中混入雜質(zhì)。保護(hù)部件23例如由石英、單晶硅、多晶硅、非晶硅、SiN等形成。特別是由石英構(gòu)成的保護(hù)部件23作為上述保護(hù)部件的特性優(yōu)異，因此優(yōu)選。應(yīng)予說(shuō)明，作為形成保護(hù)部件23的材料，優(yōu)選堿金屬、其他金屬等雜質(zhì)含量少的高純度材料。等離子體氮化處理裝置I進(jìn)一步具備加熱器24、加熱器電源25、熱電偶(圖4中記為TC)26。加熱器24和熱電偶26的測(cè)溫部分26a被埋設(shè)于載置臺(tái)21。加熱器24例如介由穿過(guò)支撐部件22內(nèi)部的配線與設(shè)置在處理容器2和排氣室3的外部的加熱器電源25連接。加熱器電源25向加熱器24供給用于加熱載置臺(tái)21的電輸出功率。加熱器24通過(guò)加熱載置臺(tái)21從而對(duì)作為被處理體的晶片W進(jìn)行均勻的加熱。載置臺(tái)21的溫度利用熱電偶26測(cè)量。由此，可將晶片W的溫度控制在例如室溫 900°C的范圍內(nèi)。雖未圖示，但載置臺(tái)21具有相對(duì)于載置臺(tái)21的上表面(晶片載置面)可突沒地設(shè)置的多個(gè)支撐銷。多個(gè)支撐銷按以下方式構(gòu)成利用任意的升降機(jī)構(gòu)上下地移位，在上升位置，可與未圖示的運(yùn)送室之間進(jìn)行晶片W的交接。
等離子體氮化處理裝置I進(jìn)一步具備在處理容器2的內(nèi)部空間中相比于載置臺(tái)21的外圓周部配置于外側(cè)的內(nèi)襯27和擋板28、以及支撐擋板28的多個(gè)支柱29。內(nèi)襯27具有在上部和下部開口的圓筒狀的形狀。擋板28是用于在處理容器2的內(nèi)部空間中實(shí)現(xiàn)均勻排氣的部件，具有環(huán)狀的形狀且具有多個(gè)排氣孔28a。另外，擋板28與內(nèi)襯27的下端部連接。內(nèi)襯27和擋板28例如由石英形成。等離子體氮化處理裝置I進(jìn)一步具備設(shè)置在處理容器2的側(cè)壁部12的氣體導(dǎo)入部15。氣體導(dǎo)入部15與供給含氮?dú)怏w和等離子體激發(fā)用氣體的氣體供給部4連接。應(yīng)予說(shuō)明，在圖4中示出的例子中，氣體導(dǎo)入部15具有環(huán)狀的形狀。但是，氣體導(dǎo)入部15可以構(gòu)成為噴嘴狀，也可以構(gòu)成為花灑狀。氣體供給部4具有氣體供給源(例如，非活性氣體供給源41A和含氮?dú)怏w供給源41B)、配管(例如，氣體管路42a、42b、42c)、流量控制裝置(例如，MFC(質(zhì)量流量控制器)43A、43B)、以及閥(例如，開閉閥44A、44B)。應(yīng)予說(shuō)明，氣體供給部4可以進(jìn)一步具有在置換處理容器2內(nèi)的環(huán)境時(shí)使用的吹掃氣體供給源等。非活性氣體供給源41A和含氮?dú)怏w供給源41B通過(guò)氣體管路42a、42b、42c，與氣體導(dǎo)入部15連接。即，非活性氣體供給源41A與氣體管路42a的一個(gè)端部連接。含氮?dú)怏w供給源41B與氣體管路42b的一個(gè)端部連接。氣體管路42a、42B的各自的另一端部均與氣體管路42c的一端部連接。氣體管路42c的另一端部與氣體導(dǎo)入部15連接。MFC 43A設(shè)置在非活性氣體供給源41A和氣體導(dǎo)入部15之間。MFC 43B設(shè)置在含氮?dú)怏w供給源41B和氣體導(dǎo)入部15之間。開閉閥44A設(shè)置在MFC43A的前后。開閉閥44B設(shè)置在MFC 43B的前后。作為被供給到處理容器2內(nèi)的非活性氣體，例如，可使用Ar氣體、Kr氣體、Xe氣體、He氣體等稀有氣體。在這些氣體中，特別是從經(jīng)濟(jì)性優(yōu)異的角度出發(fā)，優(yōu)選使用Ar氣體。另外，含氮?dú)怏w是含有氮原子的氣體，作為被供給到處理容器2內(nèi)的含氮?dú)怏w，例如，可使用氮?dú)?N2)、氨氣(NH3)、NO、N2O等。非活性氣體從非活性氣體供給源41A經(jīng)過(guò)氣體管路42a、42c到達(dá)氣體導(dǎo)入部15，然后從氣體導(dǎo)入部15導(dǎo)入到處理容器2內(nèi)。含氮?dú)怏w從含氮?dú)怏w供給源41B經(jīng)過(guò)氣體管路42b、42c到達(dá)氣體導(dǎo)入部15，從氣體導(dǎo)入部15導(dǎo)入到處理容器2內(nèi)。被供給到處理容器2內(nèi)的氣體的種類、這些氣體的流量等由MFC 43A、43B以及開閉閥44A、44B控制。等離子體氮化處理裝置I進(jìn)一步具備與側(cè)壁部12的上端部連接的環(huán)狀的板16、以及氣密地密封處理容器2 (側(cè)壁部12)與板16之間的密封部件17。板16具有以在處理容器2的內(nèi)部空間突出的方式形成的支撐部16a。支撐部16a具有環(huán)狀的形狀。在此，參照?qǐng)D4和圖5對(duì)微導(dǎo)波入裝置6的構(gòu)成進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖5是表示等離子體氮化處理裝置I中的平面天線的俯視圖。如上所述，微導(dǎo)波入裝置6設(shè)置在處理容器2的上部，作為向處理容器2內(nèi)導(dǎo)入電磁波(微波)生成等離子體的等離子體生成機(jī)構(gòu)而起作用。微導(dǎo)波入裝置6具有以下部件使微波透過(guò)的透過(guò)板61、與載置臺(tái)21對(duì)置地配置的平面天線62、縮短微波的波長(zhǎng)來(lái)調(diào)整等離子體的滯波件63、覆蓋平面天線62和滯波件63的蓋部件64、將微波傳播到平面天線62的導(dǎo)波管65、變換沿導(dǎo)波管65傳播的微波的模式的模式變換器66、生成微波的微波生成裝置68、設(shè)置在導(dǎo)波管65和微波生成裝置68之間的匹配電路67。 透過(guò)板61配置在板16的支撐部16a上。透過(guò)板61由電介質(zhì)材料形成。作為形成透過(guò)板61的電介質(zhì)材料，例如，可使用石英、A1203、AlN等的陶瓷等。等離子體氮化處理裝置I進(jìn)一步具備氣密地密封透過(guò)板61和支撐部16a之間的密封部件18。由此，維持處理容器2內(nèi)的氣密性。平面天線62在透過(guò)板61的上方(透過(guò)板61中的處理容器2的相反側(cè))，以與載置臺(tái)21對(duì)置的方式進(jìn)行配置。平面天線62具有圓板形狀。應(yīng)予說(shuō)明，平面天線62并不限于圓板形狀，例如可以具有方形板形狀。另外，在圖4所示的例子中，平面天線62具有比透過(guò)板61更大的平面形狀(從上方俯視的形狀)。在該例中，平面天線62的外圓周部卡止在板16的上端。平面天線62由導(dǎo)電性材料形成。作為形成平面天線62的導(dǎo)電性材料，例如，可以使用表面鍍覆有金或銀的銅板、鋁板、鎳板以及它們的合金等。如圖5所示，平面天線62具有放射微波的多個(gè)微波放射孔62a。微波放射孔62a具有規(guī)定的形狀且以貫通平面天線62的方式形成。在圖6所示的例子中，各個(gè)微波放射孔62a具有細(xì)長(zhǎng)的長(zhǎng)方形狀(隙縫狀)。而且，典型的是微波放射孔62a以與鄰接的其他微波放射孔62a共同形成“T”字狀的方式被配置。另外，如上所述，按規(guī)定的形狀(例如，T字狀)組合配置的多個(gè)微波放射孔62a的對(duì)，作為整體排列成同心圓形。微波放射孔62a的長(zhǎng)度、微波放射孔62a的對(duì)的排列間隔，根據(jù)微波的波長(zhǎng)入g來(lái)決定。具體而言，例如，微波放射孔62a將以上述排列間隔成為Xg/4 Ag的范圍內(nèi)的方式進(jìn)行配置。應(yīng)予說(shuō)明，在圖5中，以整體排列成同心圓形的方式排列多個(gè)微波放射孔62a的對(duì)時(shí)的、半徑方向的排列間隔以符號(hào)Ar表不。應(yīng)予說(shuō)明，微波放射孔62a的形狀不限于隙縫狀的形狀，可以是其他的形狀，例如為圓形、圓弧等。另外，微波放射孔62a的配置的方式并不局限于同心圓狀，也可以是其他形狀，例如，是螺旋狀、放射狀等。滯波件63配置在平面天線62的上表面上。另外，滯波件63由具有比真空大的介電常數(shù)的材料形成。作為形成滯波件63的材料，例如，可使用石英、聚四氟乙烯樹脂、聚酰亞胺樹脂等。在真空中微波的波長(zhǎng)變長(zhǎng)。滯波件63具有縮短微波的波長(zhǎng)而調(diào)整等離子體的功能。應(yīng)予說(shuō)明，平面天線62可以不與透過(guò)板61接觸，但優(yōu)選為與透過(guò)板61接觸。另夕卜，滯波件63可以不與平面天線62接觸，但優(yōu)選為與平面天線62接觸。蓋部件64以覆蓋平面天線62和滯波件63的方式與板16的上端部連接。等離子體氮化處理裝置I進(jìn)一步具有氣密地密封蓋部件64與板16之間的密封部件19。蓋部件64，例如由鋁或不銹鋼等金屬材料形成。雖未圖示，但蓋部件64接地。另外，蓋部件64具有形成在其內(nèi)部的冷卻水流路64a和形成在蓋部件64的頂棚部的中央部分的開口部64b。透過(guò)板61、平面天線62、滯波件63以及蓋部件64通過(guò)使冷卻水在冷卻水流路64a內(nèi)流動(dòng)來(lái)進(jìn)行冷卻。被蓋部件64和平面天線62包圍的空間形成扁平導(dǎo)波路。滯波件63配置在扁平導(dǎo)波路內(nèi)。微波通過(guò)扁平導(dǎo)波路均勻地供給到處理容器2內(nèi)。導(dǎo)波管65包括與其延伸方向垂直的截面的外形為圓形的同軸導(dǎo)波管65A和與其延伸方向垂直的截面的外形為矩形的矩形導(dǎo)波管65B。同軸導(dǎo)波管65A沿圖4中的上下方向延伸。矩形導(dǎo)波管65B沿圖4中的左右方向(水平方向)延伸。同軸導(dǎo)波管65A的一個(gè) 端部與蓋部件64的開口部64b的上端部連接。同軸導(dǎo)波管65A的另一端部介由模式變換器66與矩形導(dǎo)波管65B的一個(gè)端部連接。模式變換器66具有將在矩形導(dǎo)波管65B內(nèi)以TE模式傳播的微波變換為TEM模式的功能。同軸導(dǎo)波管65A具有在其內(nèi)部空間延伸的內(nèi)導(dǎo)體65A1。內(nèi)導(dǎo)體65A1的下端部與平面天線62的中央部分連接。由此，微波介由內(nèi)導(dǎo)體65A1高效均勻且放射狀地傳播于由蓋部件64和平面天線62形成的扁平導(dǎo)波路。微波生成裝置68介由匹配電路67與矩形導(dǎo)波管65B的另一端部連接。在微波生成裝置68中以規(guī)定頻率(例如，2. 45GHz)生成的微波介由導(dǎo)波管65傳播到平面天線62，從微波放射孔62a介由透過(guò)板61導(dǎo)入到處理容器2內(nèi)。應(yīng)予說(shuō)明，微波的頻率并不局限于2. 45GHz，也可以為 8. 35GHz、I. 98GHz 等。接著，參照?qǐng)D6對(duì)控制部7進(jìn)行說(shuō)明。圖6是表示圖4所示的等離子體氮化處理裝置I中的控制部7的說(shuō)明圖。等離子體氮化處理裝置I的各構(gòu)成部分別與控制部7連接，通過(guò)控制部7進(jìn)行控制。控制部7典型的是計(jì)算機(jī)。在圖6所示的例子中，控制部7具備具有CPU的工藝控制器71、與該工藝控制器71連接的用戶界面72以及存儲(chǔ)部73。工藝控制器71是在等離子體氮化處理裝置I中，例如將溫度、壓力、氣體流量、微波輸出等與工藝條件有關(guān)的各構(gòu)成部(例如，加熱器電源25、氣體供給部4、排氣裝置5、微波生成裝置68等)統(tǒng)一進(jìn)行控制的控制裝置。用戶界面72具有工序管理者為了管理等離子體氮化處理裝置I而進(jìn)行指令的輸入操作等的鍵盤或觸摸面板、使等離子體氮化處理裝置I的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況可視化來(lái)顯示的顯示器等。存儲(chǔ)部73中保存有用于通過(guò)工藝控制器71的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)等離子體氮化處理裝置I中執(zhí)行的各種處理的控制程序(軟件)、記錄了處理?xiàng)l件數(shù)據(jù)等的配方等。工藝控制器71根據(jù)來(lái)自用戶界面72的指示等，根據(jù)需要從存儲(chǔ)部73調(diào)出任意的控制程序和配方并執(zhí)行。由此，在工藝控制器71的控制下，等離子體氮化處理裝置I的處理容器2內(nèi)進(jìn)行所希望的處理。上述的控制程序和配方，例如可利用儲(chǔ)存于⑶-ROM、硬盤、軟盤、閃存、DVD、藍(lán)光盤等計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)的狀態(tài)的物。另外，上述配方也可以是從其他裝置例如介由專用線路即使傳輸而在線利用。
在本實(shí)施方式中，控制部7對(duì)等離子體氮化處理裝置I的各構(gòu)成部進(jìn)行控制而使本實(shí)施方式的等離子體氮化處理方法得以進(jìn)行。具體而言，控制部7以進(jìn)行以下的等離子體氮化處理方法地進(jìn)行控制通過(guò)氣體供給部4將含氮?dú)怏w供給到處理容器2內(nèi)，通過(guò)排氣裝置5將處理容器2內(nèi)的壓力設(shè)定在133Pa 1333Pa的范圍內(nèi)(更優(yōu)選為267Pa 1333Pa的范圍內(nèi))，通過(guò)微導(dǎo)波入裝置6在處理容器2內(nèi)生成含氮等離子體，通過(guò)該含氮等離子體，不使作為圖2所示的作為第2部分100B的表面的第2表面部IOOBa氮化而選擇性地氮化作為第I部分100A的表面的第I表面部lOOAa，在第I表面部IOOAa形成氮化物膜(氮化鶴月旲)。如上所述，作為等離子體氮化處理裝置I的主要構(gòu)成，具備處理容器2、載置臺(tái)21、排氣室3、氣體供給部4、排氣裝置5、微導(dǎo)波入裝置6、控制部7。在這樣構(gòu)成的等離子體氮化處理裝置I中，可在600°C以下(例如，室溫(25°C左右) 600°C的范圍內(nèi))的低 溫下，進(jìn)行對(duì)襯底膜、基板(晶片W)等損傷少的等離子體處理。另外，等離子體氮化處理裝置I中，由于等離子體的均勻性優(yōu)異，所以即使對(duì)大口徑的晶片W(被處理體)也能實(shí)現(xiàn)工藝的均勻性。接著，參照?qǐng)D7說(shuō)明本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法、并對(duì)使用RLSA方式的等離子體氮化處理裝置I的等離子體氮化處理的順序進(jìn)行說(shuō)明。圖7是表示本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的流程圖。本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法是制造具備結(jié)構(gòu)體的半導(dǎo)體裝置的方法，所述結(jié)構(gòu)體包括含金屬的第I部分和含硅的第2部分。在此，以制造具備圖2所示的結(jié)構(gòu)體100的半導(dǎo)體裝置的情況為例進(jìn)行說(shuō)明。結(jié)構(gòu)體100包括作為金屬含有鎢的第I部分100A和含硅的第2部分100B。另外，結(jié)構(gòu)體100具有硅基板101和2個(gè)層疊體102。層疊體102具有柵極絕緣層103、第I電極層104、阻擋層105以及第2電極層106。第I部分100A包括阻擋層105和第2電極層106。第2部分100B包括硅基板101、柵極絕緣層103以及第I電極層104。如圖7所示，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法具備以下工序形成初期層疊膜的工序(Sll)、形成結(jié)構(gòu)體的工序(S12)、將晶片運(yùn)送至處理容器的工序(S13)、向處理容器內(nèi)供給含氮?dú)怏w的工序(S14)、將處理容器內(nèi)的壓力設(shè)定為規(guī)定的壓力的工序(S15)、在處理容器內(nèi)生成含氮等離子體的工序(S16)、通過(guò)含氮等離子體選擇性地形成氮化物膜的等離子體氮化處理工序(S17)、以及從處理容器送出晶片的工序(S18)。在形成初期層疊膜的工序(Sll)中，在晶片W(硅基板101)上形成以后成為第I和第2部分100AU00B的至少一部分的初期層疊膜。在圖2所示的例子中，初期層疊膜包括以后成為柵極絕緣層103的由氮氧化硅(SiON)構(gòu)成的層、以后成為第I電極層104的由多晶硅構(gòu)成的層、以后成為阻擋層105的由氮化鎢構(gòu)成的層、和以后成為第2電極層106的由鎢構(gòu)成的層。在形成結(jié)構(gòu)體100的工序(S12)中，對(duì)上述初期層疊膜進(jìn)行蝕刻，以露出作為第I部分100A的表面的第I表面部IOOAa和作為第2部分100B的表面的第2表面部IOOBa的方式形成結(jié)構(gòu)體100。結(jié)構(gòu)體100例如通過(guò)使用光刻、干式蝕刻等來(lái)蝕刻初期層疊膜而形成。在將晶片W運(yùn)送至處理容器2內(nèi)的工序(S13)中，將形成有上述結(jié)構(gòu)體100的晶片W運(yùn)送至處理容器2內(nèi)。具體而言，首先，使柵極閥G(參照?qǐng)D4)成為打開狀態(tài)。接著，通過(guò)未圖示的運(yùn)送裝置將形成有結(jié)構(gòu)體100的晶片W從送入送出口 12a送入處理容器2內(nèi)，載置于載置臺(tái)21的上表面(晶片載置面)。接著，使柵極閥G成為關(guān)閉狀態(tài)。向處理容器內(nèi)供給含氮?dú)怏w的工序(S14)與圖I所示的第I步驟SI對(duì)應(yīng)。將處理容器內(nèi)的壓力設(shè)定為規(guī)定的壓力的工序(S15)與圖I所示的第2步驟S2對(duì)應(yīng)。在處理容器內(nèi)生成含氮等離子體的工序(S16)與圖I所示的第3步驟對(duì)應(yīng)。通過(guò)含氮等離子體選擇性地形成氮化物膜的工序(S17)與圖I所示的第4步驟S4對(duì)應(yīng)。以下，對(duì)這些工序進(jìn)行說(shuō)明。在向處理容器內(nèi)供給含氮?dú)怏w的工序(S14)中，通過(guò)排氣裝置5對(duì)處理容器2內(nèi)進(jìn)行減壓排氣的同時(shí)，以規(guī)定的流量將非活性氣體和含氮?dú)怏w從氣體供給部4的非活性氣體供給源41A和含氮?dú)怏w供給源41B分別經(jīng)由氣體導(dǎo)入部15導(dǎo)入到處理容器2內(nèi)。在將處理容器內(nèi)的壓力設(shè)定為規(guī)定的壓力的工序(S15)中，邊導(dǎo)入非活性氣體和含氮?dú)怏w，邊通過(guò)排氣裝置5將處理容器2內(nèi)的壓力控制為規(guī)定的壓力。與圖I所示的第2步驟S2同樣地，處理容器2內(nèi)的壓力優(yōu)選在133Pa 1333Pa的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在267Pa 1333Pa的 范圍內(nèi)。在處理容器內(nèi)生成含氮等離子體的工序(S16)中，按如下所述在處理容器2內(nèi)生成含氮等離子體。在該工序中，將在微波生成裝置68中生成的規(guī)定頻率(例如，2. 45GHz)的微波介由匹配電路67導(dǎo)入導(dǎo)波管65。被導(dǎo)入導(dǎo)波管65的微波依次穿過(guò)矩形導(dǎo)波管65B、模式變換器66以及同軸導(dǎo)波管65A，介由內(nèi)導(dǎo)體65A1供給到平面天線62。微波在矩形導(dǎo)波管65B內(nèi)以TE模式進(jìn)行傳播，該TE模式的微波在模式變換器66中變換為TEM模式，在同軸導(dǎo)波管65A內(nèi)向平面天線62傳播。然后，微波從以貫通平面天線62的方式形成的隙縫狀的微波放射孔62a經(jīng)由透過(guò)板61放射到處理容器2內(nèi)中的晶片W的上方空間。通過(guò)如上述所述地放射到處理容器2內(nèi)的微波，在處理容器2內(nèi)形成電磁場(chǎng)，使非活性氣體和含氮?dú)怏w等處理氣體等離子體化。如此地生成含氮等離子體。在通過(guò)含氮等離子體選擇性地形成氮化物膜的工序(S17)中，通過(guò)如上述地生成的含氮等離子體，不使第2表面部IOOBa氮化而選擇性地氮化第I表面部lOOAa，在第I表面部IOOAa形成氮化物膜。在圖2所示的例子中，由于第I部分100A含有鎢，所以在第I表面部IOOAa形成氮化鎢膜。在該工序中，在第2表面部IOOBa幾乎不形成氮化物膜。應(yīng)予說(shuō)明，本實(shí)施方式的等離子體氮化處理(等離子體氮化處理工序)幾乎不受上述等離子體處理?xiàng)l件以外的條件的影響。因此，作為等離子體處理?xiàng)l件，除上述以外，雖然處理氣體的種類以及流量比率、微波功率、處理溫度等也很重要，但作為這些條件可采用一般的條件。在此，對(duì)其他的等離子體處理?xiàng)l件的一個(gè)例子進(jìn)行說(shuō)明。作為處理氣體使用屬于稀有氣體的Ar氣、作為含氮?dú)怏w使用N2氣。全部處理氣體中含有的N2氣的流量比率(體積比率)例如在10% 70%的范圍內(nèi)。微波的功率密度例如在0. 255ff/cm2 2. 55ff/cm2的范圍內(nèi)。應(yīng)予說(shuō)明，微波的功率密度是指每Icm2透過(guò)板61的面積當(dāng)中的微波功率。載置臺(tái)21的溫度例如在室溫(25°C程度) 600°C的范圍內(nèi)。處理時(shí)間雖然也依存于其他的等離子體處理?xiàng)l件，但例如在10秒 180秒的范圍內(nèi)。通過(guò)從平面天線62的多個(gè)微波放射孔62a放射微波，微波激發(fā)等離子體成為約IX 101° 5 X IO1Vcm3的高密度且在晶片W附近約I. 2eV以下的低電子溫度的等離子體。以上的處理?xiàng)l件可以在控制部7的存儲(chǔ)部73中作為配方進(jìn)行保存。而且，通過(guò)工藝控制器71讀出該配方并將控制信號(hào)送到等離子體氮化處理裝置I的各構(gòu)成部(例如，氣體供給部4、排氣裝置5、微波生成裝置68、加熱器電源25等)，由此實(shí)現(xiàn)基于所希望的條件的等離子體氮化處理。在從處理容器送出晶片的工序(S18)中，選擇性地氮化第I表面部IOOAa而形成氮化物膜之后，從處理容器2送出晶片W。具體而言，首先，使柵極閥G成為打開狀態(tài)。接著，利用未圖示的運(yùn)送裝置，將載置于載置臺(tái)21的上表面(晶片載置面)的晶片W穿過(guò)送入送出口 12a從處理容器2送出。接著，使柵極閥G成為關(guān)閉狀態(tài)。應(yīng)予說(shuō)明，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法可以在將晶片從處理容器送出的 工序(S18)之后進(jìn)一步具備以覆蓋結(jié)構(gòu)體100的方式形成絕緣層108 (參照?qǐng)D3)的工序。在該工序中，首先，將如上所述形成有氮化物膜(氮化鎢膜)的晶片W送入到進(jìn)行形成絕緣層108的處理的其他裝置(例如，CVD裝置)的處理容器內(nèi)。接著，利用CVD法，以覆蓋結(jié)構(gòu)體100的方式形成由硅氧化物構(gòu)成的絕緣層108。另外，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法也可以在形成絕緣層108之后進(jìn)一步具備對(duì)結(jié)構(gòu)體100整體實(shí)施退火處理的工序。另外，出于例如修復(fù)柵極絕緣層103的損傷、缺陷的目的，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法可以在等離子體氮化處理工序(S17)和形成絕緣層108的工序之間進(jìn)一步具備利用熱氧化法等實(shí)施氧化處理的工序。
如以上所說(shuō)明，在本實(shí)施方式的等離子體氮化處理方法、等離子體氮化處理裝置I以及半導(dǎo)體裝置的制造方法中，向處理容器2內(nèi)供給含氮?dú)怏w，將處理容器2內(nèi)的壓力設(shè)定為133Pa 1333Pa的范圍內(nèi)，在處理容器2內(nèi)生成含氮等離子體，利用該含氮等離子體不使第2表面部IOOBa氮化而選擇性地氮化第I表面部lOOAa，在第I表面部IOOAa形成氮化鎢膜。在本實(shí)施方式中，由后面說(shuō)明的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，在作為含硅的第2部分100B的表面的第2表面部IOOBa幾乎不形成氮化物膜。由此，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠形成僅覆蓋作為第I部分100A的表面的第I表面部IOOAa的氮化物膜(氮化鎢膜107)。另外，如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式，由于在第2表面部IOOBa幾乎不形成氮化物膜，所以能夠防止在層疊體102的第I和第2電極層104、106與硅基板101之間發(fā)生漏電。另夕卜，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠防止構(gòu)成層疊體102的柵極絕緣層103的氮氧化硅的氮濃度發(fā)生變化而柵極絕緣層103的閾值電壓發(fā)生變動(dòng)。另外，在本實(shí)施方式中，氮化鎢膜107作為第I部分100A的抗氧化膜起作用。因此，根據(jù)本實(shí)施方式，即使在形成氮化鎢膜107之后，例如利用CVD法以覆蓋結(jié)構(gòu)體100的方式形成由硅氧化物構(gòu)成的絕緣層108的情況下，也能夠防止第I部分100A被氧化。同樣地，根據(jù)本實(shí)施方式，即使在形成絕緣層108之后，對(duì)結(jié)構(gòu)體100整體實(shí)施退火處理時(shí)，或出于例如修復(fù)柵極絕緣層103的損傷、缺陷的目的，在等離子體氮化處理工序和形成絕緣層108的工序之間實(shí)施利用熱氧化法等的氧化處理時(shí)，也能夠防止第I部分100A被氧化。接著，對(duì)顯示在作為含硅的第2部分100B的表面的第2表面部IOOBa幾乎不形成氮化物膜的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。首先，對(duì)該實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行說(shuō)明。在實(shí)驗(yàn)中，使用以下第I 第3試樣。第I試樣為由娃構(gòu)成的娃基板。應(yīng)予說(shuō)明，在娃基板的表面形成有化學(xué)氧化物膜。第2試樣中通過(guò)高溫下將硅基板的表面熱氧化而形成了硅氧化物膜的試樣。第2試樣中的硅氧化物膜的厚度為6nm。第3試樣是在硅基板的表面形成有鎢膜的試樣。第3試樣中的鎢膜的厚度為50nm。第I試樣用于查驗(yàn)在硅基板上是否形成氮化物膜，與本實(shí)施方式中的硅基板101對(duì)應(yīng)。第2試樣用于查驗(yàn)在硅氧化物膜上是否形成氮化物膜，雖然不是氮氧化硅，但與本實(shí)施方式中的柵極絕緣層103對(duì)應(yīng)。第3試樣用于查驗(yàn)在鎢膜上是否形成氮化物膜，與本實(shí)施方式中的第2電極層106對(duì)應(yīng)。在實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)等離子體氮化處理裝置1，對(duì)第I 第3試樣實(shí)施等離子體氮化處理。實(shí)驗(yàn)中的等離子體處理?xiàng)l件如下所述。作為處理氣體使用屬于稀有氣體Ar氣，作為含氮?dú)怏w使用N2氣。Ar氣的流量設(shè)為1000mL/min (sccm)，N2氣的流量設(shè)為200mL/min (sccm)。微波的功率密度設(shè)為0. 77W/cm2。載置臺(tái)21的溫度設(shè)為500°C。處理時(shí)間設(shè)為90秒。在實(shí)驗(yàn)中，使處理容器2內(nèi)的壓力在6. 6 IOOOPa的范圍內(nèi)進(jìn)行變化。
另外，在實(shí)驗(yàn)中，使用表示每單位面積的氮?dú)庾⑷肓康牡獎(jiǎng)┝孔鳛槭欠裥纬傻锬さ闹笜?biāo)。在氮?jiǎng)┝康臏y(cè)定中使用X射線光電子能譜(X-ray PhotoelectronSpectroscopy ；XPS)。接著，參照?qǐng)D8和圖9，對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。圖8是表示處理容器2內(nèi)的壓力和氮?jiǎng)┝康年P(guān)系的特征圖。圖9是表示處理容器2內(nèi)的壓力和氮?jiǎng)┝勘鹊年P(guān)系的特征圖。應(yīng)予說(shuō)明，氮?jiǎng)┝勘仁侵?個(gè)試樣的氮?jiǎng)┝恐取Ｔ趫D8中，橫軸表示處理容器2內(nèi)的壓力，縱軸表示氮?jiǎng)┝?。另外，在圖8中，三角形記號(hào)、圓形記號(hào)、矩形記號(hào)分別表示第I試樣(娃基板)、第2試樣(娃氧化物膜)、第3試樣(鶴膜)的氮?jiǎng)┝?。在圖9中,橫軸表不處理容器2內(nèi)的壓力，縱軸表示氮?jiǎng)┝勘?。另外，在圖9中，三角形記號(hào)、圓形記號(hào)、矩形記號(hào)分別表不相對(duì)于第I試樣的氮?jiǎng)┝康牡?試樣的氮?jiǎng)┝恐?、相?duì)于第2試樣的氮?jiǎng)┝康牡贗試樣的氮?jiǎng)┝恐?、相?duì)于第2試樣的氮?jiǎng)┝康牡?試樣的氮?jiǎng)┝恐取膱D8可知，在第I和第2試樣(硅基板和硅氧化物膜)中，當(dāng)壓力增大時(shí)氮?jiǎng)┝繙p少，與此相對(duì)，在第3試樣(鎢膜)中，即使壓力增大氮?jiǎng)┝恳矌缀鯖]變化。特別是當(dāng)壓力為133Pa以上時(shí)，第I和第2試樣的氮?jiǎng)┝匡@著降低。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示當(dāng)壓力為133Pa以上時(shí)，與第3試樣相比，第I和第2試樣中幾乎不形成氮化物膜。即，該實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示在本實(shí)施方式中當(dāng)處理容器2內(nèi)的壓力為133Pa以上時(shí)，在作為含硅的第2的部分IOOB的表面的第2表面部IOOBa幾乎不形成氮化物膜的同時(shí)，在作為含有鎢的第I部分100A的表面的第I表面部IOOAa選擇性地形成氮化鎢膜107。應(yīng)予說(shuō)明，在實(shí)驗(yàn)中，將處理容器2內(nèi)的壓力的上限設(shè)為lOOOPa，但從圖8可理解為顯示了如下的趨勢(shì)即使為IOOOPa以上，在第I和第2試樣中幾乎不形成氮化物膜而在第3試樣中選擇性地形成氮化物膜。但是，處理容器2內(nèi)的壓力優(yōu)選為屬于等離子體氮化處理裝置I的一般的壓力的上限的1333Pa以下。應(yīng)予說(shuō)明，如圖9所示，當(dāng)壓力為267Pa以上時(shí)，相對(duì)于第I試樣(硅基板)的氮?jiǎng)┝康牡?試樣(鎢膜)的氮?jiǎng)┝恐?、和相?duì)于第2試樣(硅氧化物膜)的氮?jiǎng)┝康牡?試樣的氮?jiǎng)┝恐染鶠?以上，可以說(shuō)足夠大。因此，更優(yōu)選使處理容器2內(nèi)的壓力在267Pa 1333Pa的范圍內(nèi)。另外，如圖8所示，當(dāng)壓力為267Pa以上時(shí)，第2試樣(硅氧化物膜)的氮?jiǎng)┝繋缀鯙?，與第I試樣(硅基板)的氮?jiǎng)┝肯啾茸冃?。因此，根?jù)本實(shí)施方式，通過(guò)將處理容器2內(nèi)的壓力設(shè)為267Pa以上的同時(shí)繼續(xù)等離子體氮化處理，能夠防止在由硅氧化物或氮氧化硅構(gòu)成的任意層的表面形成氮化物膜的同時(shí)能夠形成覆蓋第I部分IOOA和硅基板101的表面的氮化物膜。接著，與第I和第2比較例進(jìn)行比較而對(duì)本實(shí)施方式的效果進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。首先，參照?qǐng)D10對(duì)第I比較例進(jìn)行說(shuō)明。圖10是表示第I比較例中的結(jié)構(gòu)體100的截面圖。在第I比較例中，不進(jìn)行本實(shí)施方式的等離子體氮化處理，而是利用CVD法以覆蓋結(jié)構(gòu)體100的方式形成由硅氧化物構(gòu)成的絕緣層108。在圖10中，符號(hào)109表示在形成絕緣層108時(shí)，因由鎢構(gòu)成的第2電極層106的氧化而形成的氧化鎢膜。如此地形成有氧化鎢膜時(shí)，可能作為柵電極無(wú)法得到所希望的電特性。另外，雖未圖示，但這樣形成的氧化鎢從第2電極層106的表面飛散，在氧化鎢和絕緣層108的界面形成空穴等空間，結(jié)果，作為柵電極的電壓特性發(fā)生變化，可能無(wú)法得到所希望的電特性。與此相對(duì)，在本實(shí)施方式中，如上所述，在作為含有第2電極層106的結(jié)構(gòu)體100的第I部分100A的表面的第I表面部IOOAa形成有作為抗氧化膜起作用的氮化鎢膜107，所以能夠防止因第2電極層106被氧化而作為柵電極的特性發(fā)生變化。 接著，參照?qǐng)D11對(duì)第2比較例進(jìn)行說(shuō)明。圖11是表示第2比較例中的結(jié)構(gòu)體100的截面圖。在第2比較例中，以第I表面部IOOAa和第2表面部IOOBa的二者上形成氮化膜的條件(例如，處理容器2內(nèi)的壓力為133Pa以下)進(jìn)行等離子體氮化處理。此時(shí)，在作為含硅的第2部分100B的表面的第2表面部IOOBa也形成氮化物膜。圖11中，符號(hào)110表示氮化物膜。氮化物膜110包括形成于第I表面部IOOAa的部分IlOA和形成于第2表面部IOOBa的部分110B。部分IlOA由氮化鎢膜構(gòu)成，部分IlOB由硅氮化物構(gòu)成。在第2比較例中，由于氮化物膜110沿著硅基板101和層疊體102的表面連續(xù)地形成，所以有可能在層疊體102的第I和第2電極層104、106與硅基板101之間發(fā)生漏電。另夕卜，由于在層疊體102的柵極絕緣層103的表面103a上也形成氮化物膜110 (部分110B)，所以構(gòu)成柵極絕緣層103的氮氧化硅的氮濃度發(fā)生變化從而柵極絕緣層103的閾值電壓可能會(huì)發(fā)生變動(dòng)。另外，有時(shí)還需要用于除去在硅基板101的表面IOla形成的氮化物膜110的部分IlOB的工序。與此相對(duì)，如上所述，在本實(shí)施方式中，由于在第2表面部IOOBa幾乎不形成氮化物膜，所以不會(huì)發(fā)生上述問(wèn)題。應(yīng)予說(shuō)明，本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，可進(jìn)行各種變更。例如，在實(shí)施方式中雖然使用了 RLSA方式的等離子體氮化處理裝置1，但也可以使用其他方式的等離子體處理裝置，例如可以利用電子回旋共振(ECR)等離子體、磁控等離子體、表面波等離子體(SWP)等方式的等離子體處理裝置。另外，在實(shí)施方式中，作為結(jié)構(gòu)體100的層疊體102 J^DRAM中使用的柵電極進(jìn)行了說(shuō)明，但層疊體102也可以是半導(dǎo)體裝置中的含有鎢的具有同樣構(gòu)造的其它結(jié)構(gòu)體。
權(quán)利要求
1.一種等離子體氮化處理方法，其特征在于，將被處理體配置在處理容器內(nèi)，對(duì)所述被處理體實(shí)施等離子體處理，其中所述被處理體是包括含金屬的第I部分和含硅的第2部分且以使所述第I和第2部分的表面露出的方式形成的結(jié)構(gòu)體，由此選擇性地氮化所述第I部分的表面，在所述第I部分的表面選擇性地形成金屬氮化物膜， 所述第I部分含有鎢， 向所述處理容器內(nèi)供給含氮?dú)怏w，將所述處理容器內(nèi)的壓カ設(shè)定在133Pa 1333Pa的范圍內(nèi)，在所述處理容器內(nèi)生成含氮等離子體，通過(guò)該含氮等離子體，不便所述第2部分的表面氮化而選擇性地氮化所述第I部分的表面，在所述第I部分的表面形成氮化鎢膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的等離子體氮化處理方法，其特征在于，將所述處理容器內(nèi)的壓カ設(shè)定在267Pa 1333Pa的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的等離子體氮化處理方法，其特征在于，所述第2部分包括由硅構(gòu)成的硅基板， 所述第I部分配置在所述硅基板的上表面的一部分上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的等離子體氮化處理方法，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)體具備由娃構(gòu)成的娃基板和配置在所述娃基板的上表面的一部分上的層疊體， 所述層疊體具有如下層由氮氧化硅構(gòu)成的絕緣層、層疊在所述絕緣層上的由多晶硅構(gòu)成的第I電極層、層疊在所述第I電極層上的由氮化鎢構(gòu)成的阻擋層、以及層疊在所述阻擋層上的由鎢構(gòu)成的第2電極層， 所述第I部分包括所述阻擋層和所述第2電極層； 所述第2部分包括所述硅基板、所述絕緣層和所述第I電極層。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 4中任一項(xiàng)所述的等離子體氮化處理方法，其特征在于，所述含氮等離子體是微波激發(fā)等離子體，所述微波激發(fā)等離子體是利用從具有多個(gè)隙縫的平面天線導(dǎo)入到所述處理容器內(nèi)的微波將供給到所述處理容器內(nèi)的含氮?dú)怏w等離子體化而得的。
6.一種等離子體氮化處理裝置，其特征在干，對(duì)被處理體實(shí)施等離子體處理，其中所述被處理體是包括含金屬的第I部分和含硅的第2部分且以使所述第I和第2部分的表面露出的方式形成的結(jié)構(gòu)體，由此選擇性地氮化所述第I部分的表面，在所述第I部分的表面選擇性地形成金屬氮化物膜， 所述第I部分含有鎢， 所述等離子體氮化處理裝置具備 送入所述被處理體而進(jìn)行規(guī)定處理的處理容器， 向所述處理容器內(nèi)供給作為處理氣體的含氮?dú)怏w的氣體供給機(jī)構(gòu)， 對(duì)所述處理容器內(nèi)進(jìn)行減壓排氣的排氣裝置， 在所述處理容器內(nèi)生成等離子體的等離子體生成機(jī)構(gòu)，和 控制部，所述控制部按以下方式進(jìn)行控制通過(guò)所述氣體供給機(jī)構(gòu)向所述處理容器內(nèi)供給含氮?dú)怏w，通過(guò)所述排氣裝置將所述處理容器內(nèi)的壓カ設(shè)定在133Pa 1333Pa的范圍內(nèi)，通過(guò)所述等離子體生成機(jī)構(gòu)在所述處理容器內(nèi)生成含氮等離子體，通過(guò)該含氮等離子體不便所述第2部分的表面氮化而選擇性地氮化所述第I部分的表面，在所述第I部分的表面形成氮化鎢膜。
7.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，是制造具備如下結(jié)構(gòu)體的半導(dǎo)體裝置的方法，所述結(jié)構(gòu)體包括含金屬的第I部分和含硅的第2部分， 所述第I部分含有鎢， 所述半導(dǎo)體裝置的制造方法具備如下エ序 在半導(dǎo)體基板上形成以后成為所述第I和第2部分的至少一部分的初期層疊膜的エ序， 蝕刻所述初期層疊膜，以使所述第I和第2部分的表面露出的方式形成所述結(jié)構(gòu)體的ェ序， 將形成有所述結(jié)構(gòu)體的所述半導(dǎo)體基板運(yùn)送到處理容器內(nèi)的エ序， 向所述處理容器內(nèi)供給含氮?dú)怏w的エ序， 將所述處理容器內(nèi)的壓カ設(shè)定在133Pa 1333Pa的范圍內(nèi)的エ序， 在所述處理容器內(nèi)生成含氮等離子體的エ序，以及 通過(guò)所述含氮等離子體，不便所述第2部分的表面氮化而選擇性地氮化所述第I部分的表面，在所述第I部分的表面形成氮化鎢膜的等離子體氮化處理工序。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，在所述等離子體氮化處理工序后進(jìn)ー步具備以覆蓋所述結(jié)構(gòu)體的方式形成由硅氧化物構(gòu)成的絕緣層的エ序。
全文摘要
本發(fā)明涉及選擇性地形成氮化物膜的等離子體氮化處理方法、等離子體氮化處理裝置以及半導(dǎo)體裝置的制造方法。向處理容器(2)內(nèi)供給含氮?dú)怏w，將處理容器(2)內(nèi)的壓力設(shè)定在133Pa～1333Pa的范圍內(nèi)，在處理容器(2)內(nèi)生成含氮等離子體，通過(guò)該含氮等離子體不使含硅的第2部分(100B)的表面(100Ba)氮化而選擇性地氮化含有鎢的第1部分(100A)的表面(100Aa)，在第1部分(100A)的表面(100Aa)形成氮化鎢膜(107)。
文檔編號(hào)H01L21/321GK102737987SQ20121008906
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月31日
發(fā)明者佐藤吉宏, 壁義郎 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社