CN1837404B - 成膜装置和成膜方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种成膜装置，其特征在于，具有：内部能够抽真空的纵型的筒状的处理容器；多段地保持多个被处理体，并且能够插拔于前述处理容器内的被处理体保持机构；设在前述处理容器的周围的加热机构；向前述处理容器内供给不含卤素的硅烷类气体的硅烷类气体供给机构；向前述处理容器内供给氮化气体的氮化气体供给机构；通过等离子体使前述氮化气体活性化的活性化机构；以及为了在前述被处理体上形成规定的薄膜，按照一边同时向前述处理容器内供给前述硅烷类气体和前述氮化气体一边使前述氮化气体活性化的方式，控制前述硅烷类气体供给机构、前述氮化气体供给机构和前述活性化机构的控制机构。

Description

成膜装置和成膜方法
技术领域
本发明涉及在半导体晶片等被处理体上形成薄膜的成膜装置和成膜方法。
背景技术
一般来说，为了制造半导体集成电路，对由硅基板等构成的半导体晶片进行成膜处理、蚀刻处理、氧化处理、扩散处理、改质处理、自然氧化膜的去除处理等各种热处理。这些热处理可以用纵型的所谓分批式的热处理装置(特开平6-34974号公报、特开2002-280378号公报等)来进行。在此情况下，首先，从可以收容多张，例如25张左右半导体晶片的盒子中，半导体晶片被移放到纵型的晶片盒。在晶片盒中，例如(虽然取决于晶片尺寸)30～150张左右的晶片多段地放置。将此晶片盒从下方搬入(装载)到能够排气的处理容器内。然后，处理容器内被维持成气密状态。然后，一边控制处理气体的流量、处理压力、处理温度等各种处理条件，一边实施规定的热处理。
这里，为了提高半导体集成电路的特性，提高集成电路中的绝缘膜的特性是重要的。作为集成电路中的绝缘膜，一般来说，可以用SiO2、PSG(Phospho Silicate Glass)、P(等离子体)-SiO、P(等离子体)-SiN、SOG(Spin On Glass)、Si3N4(氮化硅膜)等。这里，特别是氮化硅膜，以其绝缘特性比氧化硅膜更好，而且，它作为抗蚀剂膜或层间绝缘膜也充分发挥功能因而具有多被使用的倾向。
为了在半导体晶片上形成上述这种氮化硅膜，作为成膜气体，用甲硅烷(SiH4)、二氯甲硅烷(SiH2Cl2)、六氯乙硅烷(Si2Cl6)、双叔丁基氨基硅烷(BTBAS)等硅烷类气体，通过热CVD(Chemical VaporDeposition)来成膜这样的方法是公知的。具体地说，在沉积氮化硅膜的情况下以SiH2Cl2+NH3这样的组合(参照特开平6-34974号公报)，或者以Si2Cl6+NH3等组合，通过热CVD来形成氮化硅膜。
可是，最近，半导体集成电路的更加高集成化和高微细化的要求强劲起来。随此，从电路元件的特性的提高这一点来说，优选是使半导体集成电路的制造工序中的热经历低温化。
在这种情况下，下述方法是已知的(特开平6-45256号公报、特开平11-87341号公报等)：在所谓分批式的纵型的热处理装置中，即使不使晶片暴露于那么高的温度下也能进行达到目的的处理，所以一边间歇地供给原料气体一边以原子水平每一层～数层，或者以分子水平每一层～数层地反复成膜。这种成膜方法，一般来说，可以称为ALD(Atomic Layer Deposition)。
这里，在历来的成膜方法中，用作为硅烷类气体的二氯硅烷(以下也称为‘DCS’)与作为氮化气体的NH3气，形成氮化硅膜(SiN)。具体地说，在处理容器内，交互地间歇地供给DCS与NH3气，在供给NH3气时施加RF(高频)而形成等离子体，促进氮化反应。
在上述这种历来的ALD法中，即使不使晶片温度暴露于那种程度的高温而维持成比较低温，也可以形成氮化硅膜。但是，在通过上述这种方法所形成的氮化硅膜上，存在着以下这种问题。
也就是说，因为对最近的半导体集成电路，例如由CMOS等组成的逻辑器件等，要求动作速度更加高速化，故有必要进一步加大移动度(移动性)。因此，在上述逻辑器件等CMOS晶体管等中所运用的氮化硅膜中，应该足够地加宽晶体管的沟道的晶格，氮化硅膜的拉伸应力必须为一定程度以上的大值。
但是，在通过上述这种历来的成膜方法所形成的氮化硅膜中，该膜的拉伸应力不够高。特别是，在半导体集成电路的线宽的设计准则为65nm以下的情况下，虽然要求上述拉伸应力为1.5GPa以上的值，但是通过上述历来的成膜方法所形成的氮化硅膜，无法满足此要求。
发明内容
本发明着眼于以上这种问题，是为了有效地解决这些问题而提出的。本发明的目的在于提供一种可以在比较低的温度下成膜氮化硅膜，而且，可以实现所成膜的氮化硅膜的拉伸应力足够高的成膜装置和成膜方法。
本发明是一种成膜装置，其特征在于，具有：内部能够抽真空的纵型的筒状的处理容器；多级地保持多个被处理体，并且能够插拔于前述处理容器内的被处理体保持机构；设在前述处理容器的周围的加热机构；向前述处理容器内供给不含卤素的硅烷类气体的硅烷类气体供给机构；向前述处理容器内供给氮化气体的氮化气体供给机构；通过等离子体使前述氮化气体活性化的活性化机构；以及为了在所述被处理体上形成规定的薄膜，按照一边同时向所述处理容器内供给所述硅烷类气体和所述氮化气体一边使所述氮化气体活性化的方式，控制所述硅烷类气体供给机构、所述氮化气体供给机构和所述活性化机构的控制机构。
如果用本发明，则可以在比较低温下成膜氮化硅膜。此外，所得到的氮化硅膜的拉伸应力足够高。
例如，前述处理容器具有圆筒状的主体部，和相对于前述主体部沿横向向外突出，并且在高度方向上以大致一样的形状所设置的喷嘴收容部，前述氮化气体供给机构具有在前述喷嘴收容部内延伸的氮化气体供给喷嘴部，在对着前述喷嘴收容部的处理容器的主体部的侧壁上，设有用来将前述处理容器内的气氛排气的排气口。
此外，例如，前述活性化机构具有高频电源，和连接于前述高频电源的等离子体电极，前述等离子体电极设在前述喷嘴收容部内。
此外，例如，前述硅烷类气体供给机构具有在前述处理容器的主体部与前述喷嘴收容部的连接部附近延伸的，硅烷类气体供给喷嘴部。
此外，例如，前述硅烷类气体供给机构上连接着用来供给稀释气体的稀释气体供给系统。
在这种情况下，优选是前述稀释气体由选自H2气、N2气、不活泼性气体中的一种以上的气体来构成。
此外，优选是前述不含卤素的硅烷类气体是选自甲硅烷〔SiH4〕、乙硅烷〔Si2H6〕、丙硅烷〔Si3H8〕、六甲基二硅氨烷(HMDS)、二甲硅烷基胺(DSA)、三甲硅烷基胺(TSA)、双叔丁基氨基硅烷(BTBAS)中的一种以上的气体。
此外，优选是前述氮化气体是选自氨气〔NH3〕、氮气〔N2〕、一氧化二氮〔N2O〕、一氧化氮〔NO〕中的一种以上的气体。
此外，优选是前述加热机构把前述被处理体加热到250～450℃的范围内的温度。
此外，优选是供给到前述处理容器内的前述不含卤素的硅烷类气体的分压力为2.1～3.9Pa的范围内。
此外，本发明提供一种成膜方法，其特征在于，包括：把多个被处理体收容于内部能够抽真空的纵型筒状的处理容器内的工序，以及一边加热前述被处理体，一边把不含卤素的硅烷类气体与通过等离子体活性化了的氮化气体同时地供给到前述处理容器内，在前述被处理体上形成规定的薄膜的工序。
如果用本发明，则可以在比较低温下成膜氮化硅膜。此外，所得到的氮化硅膜的拉伸应力足够高。
此外，本发明提供一种计算机能够读取的存储媒体，储存控制成膜方法的程序，该成膜方法为一边加热收容于内部能够抽真空的纵型筒状的处理容器内的多个被处理体，一边把不含卤素的硅烷类气体与通过等离子体活性化了的氮化气体同时地供给到前述处理容器内，在前述被处理体上形成规定的薄膜。
此外，本发明提供一种控制成膜装置的控制装置，所述成膜装置具有：内部能够抽真空的纵型的筒状的处理容器；多段地保持多个被处理体，并且能够插拔于前述处理容器内的被处理体保持机构；设在前述处理容器的周围的加热机构；向前述处理容器内供给不含卤素的硅烷类气体的硅烷类气体供给机构；向前述处理容器内供给氮化气体的氮化气体供给机构；通过等离子体使前述氮化气体活性化的活性化机构；以及为了在所述被处理体上形成规定的薄膜，按照一边同时向所述处理容器内供给所述硅烷类气体和所述氮化气体一边使所述氮化气体活性化的方式，控制所述硅烷类气体供给机构、所述氮化气体供给机构和所述活性化机构的控制机构。
此外，本发明提供一种在计算机中执行的程序，所述程序可控制成膜装置，所述成膜装置具有：内部能够抽真空的纵型的筒状的处理容器；多段地保持多个被处理体，并且能够插拔于前述处理容器内的被处理体保持机构；设在前述处理容器的周围的加热机构；向前述处理容器内供给不含卤素的硅烷类气体的硅烷类气体供给机构；向前述处理容器内供给氮化气体的氮化气体供给机构；通过等离子体使前述氮化气体活性化的活性化机构，控制前述硅烷类气体供给机构、前述氮化气体供给机构和前述活性化机构，以便一边同时向前述处理容器内供给前述硅烷类气体与前述氮化气体一边使前述氮化气体活性化，在前述被处理体上形成规定的薄膜。
附图说明
图1是表示根据本发明的成膜装置的一个实施方式的纵剖视概略图。
图2是图1的成膜装置的横截面概略图。
图3是表示SiN膜的拉伸应力和晶片面内膜厚均一性对晶片温度的关系的曲线图。
图4是表示SiN膜的拉伸应力和晶片面内膜厚均一性对甲硅烷的分压力的关系的曲线图。
具体实施方式
下面，基于附图详细描述根据本发明的成膜装置的一个实施方式。
图1是表示根据本发明的成膜装置的一个实施方式的纵截面概略图。图2是图1的成膜装置的横截面概略图(省略了加热机构)。再者，这里，对作为不含卤素的硅烷类气体用甲硅烷(SiH4)，作为氮化气体用氨气，成膜氮化硅膜(SiN)的例子进行说明。
如图1和图2中所示，本实施方式的成膜装置2具有包括顶棚与开口的下端的圆筒体状的处理容器4。处理容器4例如由石英来形成。
更具体地说，处理容器4由圆筒体状的石英制的内筒6，在其外侧隔着规定的间隔同心状地配置的石英制的外筒8来构成。内筒6的顶棚部由石英制的顶棚板10封闭。外筒8形成为比内筒6稍短的高度。外筒8的下端部向内侧延伸，在比内筒6的下端稍上方的位置上焊接于该内筒6的外周。而且，此内筒6与外筒8之间，如后所述，成为排气路。
内筒6的下端由未画出的底座支持着。作为多段地放置多个作为被处理体的半导体晶片W的保持机构的石英制晶片盒12，被从内筒6的下方插入内筒6内。晶片盒12升降自如，借此相对于内筒6自由地插拔。在本实施方式中，在晶片盒12的支柱12A上形成多个支持槽(未画出)。借此，例如30片左右的300mm直径的晶片W大致等间距地多级地被支持。再者，也可以在支柱12A上设置石英制的环状的支持台，在该支持台上支持晶片W。
晶片盒12经由石英制的保温筒14放置于工作台16上。此工作台16支持于贯通开闭内筒6的下端开口部(处理容器4的下端开口部)的盖部18的旋转轴20上。盖部18是例如不锈钢制的。旋转轴20对盖部18经由磁流体密封件22而设置。借此，旋转轴20能够一边维持与盖部18的气密性一边旋转。此外，在盖部18的周边部与处理容器4的下端部之间，设有由例如O形圈等组成的密封构件24。借此，盖部18与处理容器4的下端部可以气密地封闭。
旋转轴20安装于例如螺旋升降机等升降机构26的臂28的前端。借此，晶片盒12和盖部18等一体地升降，可以向处理容器4内插入取出。再者，也可以将工作台16固定于盖部18，不使晶片盒12旋转而进行晶片W的处理。
在处理容器4的下部设有向处理容器4内供给不含氯等卤素的硅烷类气体的硅烷类气体供给机构30，和供给氮化气体的氮化气体供给机构32。在硅烷类气体供给机构30上连接着供给作为稀释气体的例如H2气的稀释气体供给系统36。
具体地说，硅烷类气体供给机构30具有向内贯通处理容器4(内筒6)的下方部的侧壁，在处理容器4(内筒6)内具有向上弯曲而延伸的硅烷类气体供给喷嘴部34。硅烷类气体供给喷嘴部34由石英管组成。硅烷类气体喷嘴部34在这里设有两根。在硅烷类气体供给喷嘴部34上沿着其长度方向，隔着规定的间隔形成多个气体喷射孔34A。借此，从各气体喷射孔34A，朝水平方向大致均一地，可以以层流状态喷射(供给)甲硅烷与氢气的混合气体。
此外，氮化气体供给机构32具有向内贯通处理容器4(内筒6)的下方部的侧壁，在处理容器4(内筒6)内具有向上弯曲地延伸的氮化气体供给喷嘴部38。氮化气体供给喷嘴部38也是由石英管构成。在氮化气体供给喷嘴部38中也沿着其长度方向，以规定的间隔形成多个气体喷射孔38A。借此，从各气体喷射孔38A，朝水平方向大致均一地，可以喷射(供给)通过等离子体活性化了的NH3气体。
根据需要，可以设置向内贯通处理容器4(内筒6)的下方部的侧壁的N2气喷嘴40。由N2气喷嘴40，可以向处理容器4内供给N2气。
这里，上述各气体，也就是甲硅烷、H2气、NH3气、(N2气)分别由未画出的质量流量控制器之类的流量控制器，能够控制流量地供给。
在处理容器4的侧壁的一部分上，沿其高度方向，形成喷嘴收容部42。具体地说，对圆筒状的外筒8沿横向(水平)向外突出地，在高度方向上以大致一样的形状，形成喷嘴收容部42。更具体地说，如图2中所示，处理容器4的外筒8的侧壁在上下方向(高度方向)上以规定的宽度挖取而形成上下细长的开口46，从其外侧覆盖该开口46地把截面凹部状(截面コ字形)的上下细长的区划壁48气密地焊接接合于外筒8的外壁上，由该区划壁48形成喷嘴收容部42。也就是说，喷嘴收容部42与处理容器4一体地形成。区划壁48例如是石英制的。前述开口46在上下方向上足够长地形成，从而在高度方向上可以覆盖保持于晶片盒12的所有晶片W。
此外，在喷嘴收容部42侧的内筒6的侧壁上，以大于外筒8的开口46的宽度在上下方向(高度方向)上挖取而形成上下细长的开口45，内筒6从该开口45的侧端部向外延伸而气密地焊接于外筒8的内面。借此，喷嘴收容部42的内部空间对内筒6内也成为一体地连通的状态。
另一方面，在与喷嘴收容部42相反侧的内筒6的侧壁上，在上下方向(高度方向)上挖取而设有上下细长的排气口44。
在处理容器4内向上延伸的氮化气体供给喷嘴部38在中途向处理容器4的半径方向外方弯曲，沿着喷嘴收容部42的最深(离处理容器4的中心最远的部分)向上延伸。另一方面，两个硅烷类气体喷嘴部34在前述开口46附近，也就是，开口46的两侧向外筒8的内侧延伸。
而且，在喷嘴收容部42上设有通过等离子体使NH3气活性化用的活性化机构50。具体地说，活性化机构50具有细长的一对等离子体电极52A、52B。该细长的等离子体电极52A、52B在区划壁48的两侧壁的外侧面上，沿其长度方向(上下方向)相互对着设置。此外，在等离子体电极52A、52B上经由配线56连接着等离子体发生用的高频电源54。
例如，通过在等离子体电极52A、52B上施加13.56MHz的高频电压，上述NH3气被等离子体化，该气体可以被活性化。再者，该高频电压的频率不限定于13.56MHz，也可以是其他频率，例如400kHz等。此外，在上述配线56的中途夹设着谋求阻抗匹配的匹配电路58。因而，从氮化气体供给喷嘴部38的气体喷射孔38A所喷射的氨气通过等离子体以分解或活性化的状态，一边向处理容器4的中心扩散一边流动。再者，在区划壁48的外侧，安装着由例如石英组成的绝缘护罩60，以覆盖该区划壁。
另一方面，在排气口44的外侧，在内筒6与外筒8之间形成排气路60。该排气路60经由处理容器4的上方的气体出口64(参照图1)，连接于夹设未画出的真空泵等的真空排气系统，成为能够抽真空。
此外，包围处理容器4的外周地，设有用来加热该处理容器4和该处理容器4内的晶片W的筒体状的加热机构66。
以上的成膜装置2的总体的动作，被例如由计算机等组成的控制机构70来控制。例如，控制机构70控制上述各气体的流量，或各气体的供给和停止供给。此外，控制机构70控制处理容器4内的压力。另外，控制机构70控制成膜装置2的总体的动作。
控制机构70具有储存进行上述控制的程序用的快速存储器或硬盘或软盘等存储媒体72。
接下来，对使用上述构成的成膜装置2所进行的等离子体处理方法进行说明。这里，作为等离子体处理，以在晶片表面上通过等离子体CVD形成氮化硅膜的情况为例进行说明。
首先，在晶片盒12上，放置常温的多张，例如50张的300mm尺寸的晶片W。该晶片盒12从下方装入预先成为规定的温度的处理容器4内。然后，由盖部18封闭处理容器4的下端开口部，容器内被密闭。
然后，处理容器4内被抽真空而维持于规定的处理压力。此外，向加热机构66的供给电力增大，晶片温度上升而维持于处理温度。
另一方面，作为不含卤素的硅烷类气体之一的甲硅烷和NH3气体分别从硅烷类气体供给机构30和氮化气体供给机构32同时地连续地供给。此时，流量少的甲硅烷气体一边由作为载体气体的H2气稀释一边供给。与此同时，在活性化机构50的等离子体电极52A、52B间施加高频电压。借此，NH3气一边被等离子体化而被活性化，一边向容器中心侧供给。借此，在支持于旋转着的晶片盒12上的晶片W的表面上，形成氮化硅膜。
更具体地说，NH3气从设置于喷嘴收容部42内的氮化气体供给喷嘴部38的各气体喷射孔38A向水平方向喷射。此外，甲硅烷气体从硅烷类气体供给喷嘴34的各气体喷射孔34A向水平方向喷射。两种气体的喷射同时地连续地进行。借此，两种气体反应，形成氮化硅膜。此时，来自高频电源54的高频电压施加于两个等离子体电极52A、52B之间。因而，从上述氮化气体供给喷嘴部38的气体喷射孔38A所喷出的NH3气流入高频电压所施加的等离子体电极52A、52B间的空间，在该空间中被等离子体化而被活性化，发生例如N*、NH*、NH2 *、NH3 *(符号*表示基)等反应基(活性种)。该反应基一边从喷嘴收容部42的开口46向处理容器4的半径方向中心放出，一边扩散并以层流状态流过晶片W之间。然后，上述各反应基与附着于晶片W的表面的甲硅烷气体的分子反应，如上所述形成氮化硅膜。
再者，用不含卤素的硅烷类气体的理由是因为如果含有氯等卤素则发生氯化铵等，所以防止它的发生。(氯化铵附着于处理容器4内或排气系统内，引起颗粒的发生或排气管内的堵塞)。
这里，对处理条件进行说明。处理温度(晶片温度)为250～450℃，例如300℃左右。处理压力为5mTorr(0.7Pa)～1Toor(133Pa)的范围内，例如50mTorr(7Pa)左右。甲硅烷的流量为5～200sccm，例如30sccm左右。H2气的流量为50～400sccm，例如100sccm左右。NH3的流量为100～1000sccm的范围内，例如300sccm左右。RF(高频)功率为例如50瓦，其频率为13.56MHz。晶片张数在300mm尺寸的晶片的情况下为25张左右。此时的成膜率为0.5～1nm/min左右。
再者，在基底层中含有耐温性特别弱的薄膜，例如熔点430℃左右的NiSi膜的情况下，优选是处理温度设定成400℃以下，防止NiSi膜的特性劣化。
像以上这样，本实施方式的氮化硅膜可以在比较低温下成膜。而且，可以确认该氮化硅膜中的拉伸应力比通过历来的成膜方法所形成的氮化硅膜的拉伸应力高很多。结果，如果把本实施方式的氮化硅膜运用于CMOS等晶体管，则可以充分加宽该晶体管的沟道的晶格，此外，可以形成提高移动度而能够高速动作的集成电路。因而，特别是即使线宽的设计准则更严，也可作成与之适应的半导体集成电路。
再者，为了把氮化硅膜中的拉伸应力维持在规定的值，例如1.4GPa以上，并且把晶片面内的膜厚的均一性维持得高，优选是把成膜时的晶片温度设定成250～450℃的范围内，此外，优选是把甲硅烷的分压力设定成2.1～3.9Pa的范围内。
此外，在氮化硅膜的成膜后，通过施行伴随有例如350～450℃左右的低温加热的紫外线照射，可以得到1.5GPa的拉伸应力。这是特别优选的。
此外，如上所述，因为可以在比较低温下成膜氮化硅膜，故即使在作为基底层而使用耐热性弱的材料的情况下，也可以抑制该基底层的热损坏。进而，因为在比较低温下成膜氮化硅膜，故与有时在形成元件时作为绝缘膜而并用的SiO2膜相比，可以把氮化硅膜的蚀刻率大大地减小。也就是说，可以加大对SiO2膜的蚀刻时的选择性。特别是，在本实施方式中，关于上述氮化硅膜，可以实现作为接触抗蚀限制所要求的6.5nm/min以下的蚀刻率。而且在本实施方式中，如上所述，可以把晶片上的氮化硅膜的膜厚的面内和面间均一性维持得很高，此外，还几乎不发生成为堵塞排气系统的原因的反应副生成物。
此外，在本实施方式中，由于连续地供给成膜气体，所以与间歇地供给成膜气体的历来的所谓ALD成膜方法相比，可以大幅度提高成膜率。例如，虽然在历来的ALD成膜方法中成膜率为
Figure G06165825720060330D000101
左右，但是在本实施方式中成膜率为
Figure G06165825720060330D000102
左右。
这里，就上述本实施方式(本发明)以外的其他的成膜方法(比较例)进行研究。就该研究结果进行说明。
<比较例1>
在比较例1中，不用氨气产生的NH3 *(活性种)，反应能量的供给仅是热量。而且，通过用SiH4与NH3的热CVD法和热ALD法，分别成膜氮化硅膜。
结果，“SiH4+NH3→N3Si-NH2”之类氮化反应的能量大到2eV左右。借此可以确认，在500℃以下的低温下通过上述两种方法成膜是困难的。
<比较例2>
在比较例2中，在处理温度500℃以下，间歇地交互地供给通过等离子体活性化了的NH3气体与未活性化的SiH4气体，进行ALD法。
结果，可以确认几乎不发生氮化硅膜的成膜。其理由是如果通过等离子体所生成的NH3 *(活性种)使晶片表面淡化，则在该晶片表面上就存在着“-NH2”基，但是SiH4对该“-NH2”基的N原子的吸附反应在500℃以下几乎不发生。
<比较例3>
在比较例3中，同时地供给SiH4气体与NH3气体，而且，同时使两种气体等离子体化而活性化，用所生成的反应中间体或活性种通过等离子体CVD法进行成膜。
结果，可以确认对成膜有贡献的上述反应中间体或活性种局限于等离子体发生部或其周边，在该部分多量地进行成膜，膜厚的均一性显著恶化(不优选)。
<比较例4>
在比较例4中，间歇地交互地供给通过等离子体而活性化了的SiH4气体与通过等离子体活性化了的NH3气体，进行ALD法。
结果，在等离子体发生部或处理容器内或晶片表面上，形成SiH4 *引起的无定形Si。也就是说，可以确认该成膜方法是不合适的。
以上，可以确认各比较例1～4的任何一种都不适于氮化硅膜的形成。
再者，在前述实施方式中，因为甲硅烷的供给量非常少，故用具有载体气体的功能的稀释气体，谋求均一的气体扩散。作为稀释气体，除了H2气以外，可以用N2气、He气、Ar气、Ne气等不活泼性气体。如果考虑成膜率的提高和晶片面内膜厚均一性的提高，则作为稀释气体H2气最好。其理由是因为H2气质量最轻，而且撞击截面积最小，故处于激振状态的活性化氨分子与H2气撞击的概率小(失活的概率小)，也就是说，可以使氨的活性种有效地贡献于氮化硅膜的成膜。结果，氮化硅膜的成膜率高，另一方面活性种的寿命也延长，因为该活性种充分地达到晶片的中心部，故膜厚的面内均一性也提高。
这里，就氮化硅膜(SiN膜)中的拉伸应力进行了谋求晶片温度或氨的分压力的最佳化的实验。就该实验的结果(评价)进行说明。
图3是表示SiN膜中的拉伸应力和晶片面内膜厚均一性与晶片温度的关系的曲线图。关于图3的成膜条件，成膜温度可变，成膜压力是13Pa，SiH4流量是113sccm，H2流量是87sccm，NH3流量是300sccm，RF功率是50瓦，RF频率是13.56MHz。
如图3中所示，SiN膜中的拉伸应力随着晶片温度的上升逐渐增加。与此相对照，晶片面内膜厚均一性在350℃附近成为最小值，从那里无论晶片温度降低还是升高，面内膜厚均一性都增加。因而，可以确认，如令拉伸应力的下限值为1.4GPa，而且，令面内膜厚均一性的上限值为±3.5％，则为了满足两者的要求，优选是把晶片温度设定成250～450℃的范围内。
其次，图4是表示SiN膜中拉伸应力和晶片面内膜厚均一性与SiH4分压力的关系的曲线图。关于图4的成膜条件，成膜温度是300℃，成膜压力是13Pa，SiH4流量可变，SiH4+H2流量是200sccm，NH3流量是300sccm，RF功率是50瓦，RF频率是13.56MHz。
如图4中所示，SiN膜中的拉伸应力随着氨的分压力的上升一点点增加，晶片面内膜厚均一性随着氨的分压力的上升急剧地增加。因而，与上述同样地，可以确认，如令拉伸应力的下限值为1.4GPa，而且，令面内膜厚均一性的上限值为±3.5％，则为了满足两者的要求，优选是把氨的分压力设定成2.1～3.9Pa的范围内。
再者，虽然在成膜装置2中，硅烷类气体供给喷嘴部34在开口46的两侧设置两根，以便促进与NH3气的活性种的混合，但是本发明不限于此，也可以仅有一个硅烷类气体供给喷嘴部。
此外，就具有等离子体电极52A、52B的喷嘴收容部42而言，也可以多个相邻地并列设置。
此外，处理容器4不限定于由内筒6与外筒8组成的双重管结构，也可以用单管结构的处理容器。
此外，虽然活性化机构50具有高频电源54，但是也可以代替它，用例如2.45GHz等微波来建立等离子体，使NH3气活性化。
此外，虽然在前述实施方式中，作为不含卤素的硅烷类气体用甲硅烷，但是不限于此，可以用选自甲硅烷〔SiH4〕、乙硅烷〔Si2H6〕、丙硅烷〔Si3H8〕、六甲基二硅氨烷(HMDS)、二甲硅烷基胺(DSA)、三甲硅烷基胺(TSA)、双叔丁基氨基硅烷(BTBAS)中的一种以上的气体。
此外，虽然在前述实施方式中，作为氮化气体用NH3气，但是不限于此，可以用选自氨气〔NH3〕、氮气〔N2〕、一氧化二氮〔N2O〕、一氧化氮〔NO〕中的一种以上的气体。
此外，被处理体不限定于半导体晶片，本发明也可以用于玻璃基板或LCD基板或陶瓷基板。

Claims (4)

1.一种成膜方法，其特征在于，包括：
把多个被处理体收容于内部能够抽真空的纵型的筒状的处理容器内的工序，以及
一边加热所述被处理体，一边把不含卤素的硅烷类气体和通过等离子体活性化了的氮化气体同时地供给到所述处理容器内，在所述被处理体上形成规定的薄膜的工序，
被供给到所述处理容器内的所述不含卤素的硅烷类气体的分压力为2.1～3.9Pa的范围内。
2.如权利要求1所述的成膜方法，其特征在于，所述不含卤素的硅烷类气体是选自甲硅烷〔SiH4〕、乙硅烷〔Si2H6〕、丙硅烷〔Si3H8〕、六甲基二硅氨烷(HMDS)、二甲硅烷基胺(DSA)、三甲硅烷基胺(TSA)、双叔丁基氨基硅烷(BTBAS)中的一种以上的气体。
3.如权利要求1所述的成膜方法，其特征在于，所述氮化气体是选自氨气〔NH3〕、氮气〔N2〕、一氧化二氮〔N2O〕、一氧化氮〔NO〕中的一种以上的气体。
4.如权利要求1所述的成膜方法，其特征在于，把所述被处理体加热到250～450℃的范围内的温度。
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