(57)【要約】【課題】  ＬＰＣＶＤ法による低温窒化珪素膜の膜質を改善させる。【解決手段】  ＬＰＣＶＤ装置１０において、インジェクター１１からシリコン原料（ＳｉＨ２Ｃｌ２，ＳｉＣｌ４，Ｓｉ２Ｃｌ６等）を供給するとともに、インジェクター１２から窒素原料であるアンモニア（ＮＨ３）とモノメチルアミン（ＣＨ３ＮＨ２）との混合ガスを供給し、ボート１３上に設置されたシリコンウェーハ１４に窒化珪素膜を形成する。成膜原料に、モノメチルアミンを添加することで、低温（６００℃〜４５０℃）でもリーク特性を改善させ、膜質を改善することが可能になる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン原料として原料中に少なくとも珪素を含むガス、窒素原料として原料中に少なくとも窒素を含むガスを使用し、さらに、原料中に少なくとも炭素−水素結合を含むガスを添加して使用することを特徴とする窒化珪素膜の成膜方法。
【請求項２】
シリコン原料として原料中に少なくとも珪素を含むガス、窒素原料として原料中に少なくとも窒素を含むガスを使用し、さらに、原料中に少なくともメチル基を含むガスを添加して使用することを特徴とする窒化珪素膜の成膜方法。
【請求項３】
シリコン原料として原料中に少なくとも珪素を含むガス、窒素原料として原料中に少なくとも窒素を含むガスを使用し、さらに、原料中に少なくともアルキル基を含むガスを添加して使用することを特徴とする窒化珪素膜の成膜方法。
【請求項４】
窒素原料として原料中に少なくともメチル基と窒素とを含むガスを使用することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の窒化珪素膜の成膜方法。
【請求項５】
窒素原料として原料中に少なくともアルキル基と窒素とを含むガスを使用することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の窒化珪素膜の成膜方法。
【請求項６】
請求項１に記載の原料中に少なくとも炭素−水素結合を含むガスとして、原料中に少なくともメチル基と窒素を含むガスを使用することを特徴とする窒化珪素膜の成膜方法。
【請求項７】
請求項１に記載の原料中に少なくとも炭素−水素結合を含むガスとして、原料中に少なくともアルキル基と窒素を含むガスを使用することを特徴とする窒化珪素膜の成膜方法。
【請求項８】
請求項１に記載の原料中に少なくとも炭素−水素結合を含むガスとして、原料中に少なくともメチルアミンを含むガスを使用することを特徴とする窒化珪素膜の成膜方法。
【請求項９】
請求項１〜８に記載の窒化珪素膜の成膜を減圧ＣＶＤにより行うことを特徴とする窒化珪素膜の成膜方法。
【請求項１０】
請求項１〜５に記載の原料を使用し、シリコンの組成を１としたとき、窒素を０．７〜１．３として成膜した場合に、前記窒化珪素膜が炭素を０．１〜０．６含有することを特徴とする窒化珪素膜の成膜方法。
【請求項１１】
請求項１に記載のシリコン原料として、塩素と珪素を含む、ジクロロシラン、テトラクロロシラン又はヘキサクロロジシランからなるガスを使用し、窒素原料として、メチル基と窒素を含む、モノメチルアミン、ジメチルアミン又はトリメチルアミンからなるガスを使用することを特徴とする窒化珪素膜の成膜方法。
【請求項１２】
半導体基板に、ソース領域及びドレイン領域が離間して形成され、前記ソース領域及びドレイン領域間の離間部分に形成されるチャネル領域上に、ゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成し、前記ソース領域及びドレイン領域上に各々ソース電極及びドレイン電極を形成してなる半導体装置の製造方法において、前記ゲート絶縁膜及びゲート電極の側壁面に窒化珪素膜からなるサイドウォール膜を形成する際、前記窒化珪素から成なるサイドウォール膜形成のシリコン原料として原料中に少なくとも珪素を含むガス、窒素原料として原料中に少なくとも窒素を含むガスを使用し、さらに、炭素−水素結合を含むガスを添加して使用することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の前記窒化珪素膜形成に減圧ＣＶＤ法を用い、前記窒化珪素膜形成温度は、６００℃以下４５０℃以上であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載のソース電極及びドレイン電極に、金属シリサイド膜を用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の金属シリサイド膜を形成した後、この金属シリサイド膜、前記ゲート電極を含む表面全体に、窒化珪素膜からなるライナー膜を形成するに際し、減圧ＣＶＤ  法を用い、前記窒化珪素膜形成のシリコン原料として原料中に少なくとも塩素と珪素を含むガス、窒素原料として原料中に少なくともメチル基と窒素を含むガスを使用することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の窒化珪素膜形成に減圧ＣＶＤ法を用い、この窒化珪素膜からなるライナー膜形成温度は、６００℃以下４５０℃以上であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の窒化珪素膜からなるライナー膜を形成した後に、このライナー膜上に層間絶縁膜を形成し、前記ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極上の層間絶縁膜を選択的にエッチングし、そのエッチングした部分に金属を埋め込むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載のエッチングした部分に金属を埋め込んだ後に、前記層間絶縁膜上に金属配線を行い、この金属配線と前記埋め込み金属とを接続することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化珪素膜の成膜方法及びこの方法を使用する半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に知られているＬＰＣＶＤ（Low Pressure Chemical Vapor Deposition）法（減圧ＣＶＤ  法）による窒化珪素膜の成膜を、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２），テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４），ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６）等のシリコン原料とアンモニア（ＮＨ３）で、成膜を行う場合、成膜温度を、例えば６００℃以下に低下すると、リーク特性の劣化、ウェットエッチング耐性の劣化が顕著になる。この様な低温成膜では、シリコン原料と窒素原料の反応によるシリコン−窒素結合の生成が促進されず、その結果、窒化珪素膜中にシリコンの未結合手が多く存在することが、膜質劣化の要因になっていると考えられる。
【０００３】
窒化珪素膜の膜質改善の目的で、窒素原料として、アンモニア（ＮＨ３）の代わりにモノメチルアミン（ＣＨ３ＮＨ２）を使用することが、例えば、下記非特許文献１に記載されている。この文献では、ｈｏｔ−ｆｉｌａｍｅｎｔ  ＣＶＤ法及び熱ＣＶＤ法により、シリコン原料としてモノシラン（ＳｉＨ４）、窒素原料としてモノメチルアミン（ＣＨ３ＮＨ２）を用いて、窒化珪素膜の６００℃〜８００℃での成膜評価を行っている。この文献においては、分解エネルギーが、モノメチルアミン（ＣＨ３ＮＨ２）は  ３．４ｅＶ（ＣＨ３ＮＨ２）で、アンモニア（ＮＨ３）の  ４．４８ｅＶ（ＮＨ２−Ｈ）より小さいことから、窒素原料にモノメチルアミン（ＣＨ３ＮＨ２）を選択し、成膜温度６００℃で、膜中水素濃度１Ｅ２１ｃｍ−３以下に低減したという結果が得られている。
【０００４】
また、下記特許文献１には、ＬＰＣＶＤ法によりシラン系ガス及び窒素原料にアミン系ガスの一つであるトリメチルアミン（（ＣＨ３）３Ｎ）を用いて、成膜温度４００℃〜６５０℃にて窒化珪素膜を形成する方法が記載されている。しかし、この方法では、トリメチルアミン（（ＣＨ３）３Ｎ）は熱容量が大きいため、５００℃〜７００℃での予備加熱が必要とされる。この予備加熱をせずに、例えば、成膜温度５５０℃で窒化珪素膜の形成を行おうとすると、十分に窒化処理されていない窒化珪素膜（屈折率：ＲＩ＝２．９）になってしまうことも記載されている。
【非特許文献１】Yasui et al., Appl. Phys. Lett. 56(10),5 March 1990,p.898-900,"Amorphous SiN films grown by hot-filament chemical vapor deposition usingmonomethylamine"
【特許文献１】特開２００２−９０７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＬＰＣＶＤ法により成膜した窒化珪素膜は、被覆率が非常に良く、トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ等）製造工程において、広く活用されているが、半導体装置に与える熱的影響を軽減するために、成膜温度を低下させると、膜質の劣化（リーク特性の劣化、不純物の増加、等）が起こる。
【０００６】
例えば、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６）等のシリコン原料とアンモニア（ＮＨ３）とを用いてＬＰＣＶＤ法により低温窒化珪素膜を成膜する場合、成膜温度の低下と共にリーク特性の劣化、ウェットエッチ耐性の劣化、膜中の水素（Ｈ）および塩素（Ｃｌ）の含有量の著しく増加が起こる。これは、低温、例えば、６００℃以下での成膜では、シリコン原料と窒素原料の反応によるシリコン−窒素結合の生成が促進されず、その結果、窒化珪素膜中にシリコンの未結合手が多く存在することが膜質劣化の一因として考えられる。
【０００７】
また、半導体装置のゲート電極の側壁に形成するサイドウォール膜や層間絶縁膜形成前に形成するライナー膜として窒化珪素膜を使用する場合、更なる低サーマルバジェットの実現のためには、成膜温度５００℃以下、例えば、成膜温度４５０℃で、膜質が良く、かつ、被覆率の高い窒化珪素膜の成膜方法が必要である。しかし、成膜温度の低下とともにリーク特性の劣化等が起こり、半導体装置の電気的信頼性が低下する懸念がある。
【０００８】
なお、上記非特許文献１では、成膜温度６００℃以下での窒化珪素膜形成は実現されていないし、上記特許文献１では、トリメチルアミンを使用しているため、ガスの予備加熱なしでは必要な膜質を得ることができない。
【０００９】
したがって、本発明では低温（６００℃〜４５０℃）にて窒化珪素膜中に存在するシリコン未結合を炭素−水素結合を有する炭素により終端することで、リーク特性、ウェットエッチ耐性等の改善を実現することによって、ＬＰＣＶＤ法による低温窒化珪素膜の膜質を改善させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、ＬＰＣＶＤ法による低温窒化珪素膜を成膜するための窒素原料としてアンモニア（ＮＨ３）、炭素−水素結合を有する原料としてモノメチルアミン（ＣＨ３ＮＨ２）、シリコン原料として珪素を有するガス（モノシラン（ＳｉＨ４），ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６），ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２），テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４），ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６）等）を使用することを特徴とする。また、シリコン原料として、ジシラザン（（ＳｉＨ３）２ＮＨ）を用いることもできる。ジシラザンを用いた場合には、シリコンのみならず、窒素の原料の一部としても利用できる。また、窒素原料として、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）を用いることもできる。
【００１１】
上記窒化珪素膜を成膜するための炭素−水素結合を有する原料として、モノメチルアミン（ＣＨ３ＮＨ２）を使用する理由は、モノメチルアミン（ＣＨ３ＮＨ２）の結合エネルギーが３．４ｅＶであり、窒素原料として使用するアンモニア（ＮＨ２−Ｈ）の結合エネルギーが４．４８ｅＶと比較しても小さく、低温でもＣＨ３−ＮＨ２結合の分解を十分に起こすことができ、その結果、シリコン未結合手を終端するメチル基（ＣＨ３）の供給が可能になるためである。
【００１２】
モノメチルアミン（ＣＨ３ＮＨ２）の他に、ジメチルアミン（（ＣＨ３）２ＮＨ）、トリメチルアミン（（ＣＨ３）３Ｎ）等、原料中にメチル基を含むガスを使用することが可能である。また、メチル基以外に、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基を含むガスを使用することも可能である。
【００１３】
本発明は、請求項１ないし請求項１８に記載した以下（１）ないし（１８）に示すとおりの窒化珪素膜の成膜方法及びこの方法を使用する半導体装置の製造方法に関するものである。
【００１４】
（１）シリコン原料として原料中に少なくとも珪素を含むガス（モノシラン、ジシラン、ジクロロシラン、テトラクロロシラン、ヘキサクロロジシラン、ジシラザン等）、窒素原料として原料中に少なくとも窒素を含むガス（アンモニア、ヒドラジン等）を使用し、さらに、原料中に少なくとも炭素−水素結合を含むガスを添加して使用することを特徴とする窒化珪素膜の成膜方法。
【００１５】
（２）シリコン原料として原料中に少なくとも珪素を含むガス（モノシラン、ジシラン、ジクロロシラン、テトラクロロシラン、ヘキサクロロジシラン、ジシラザン等）、窒素原料として原料中に少なくとも窒素を含むガス（アンモニア、ヒドラジン等）を使用し、さらに、原料中に少なくともメチル基を含むガスを添加して使用することを特徴とする窒化珪素膜の成膜方法。
【００１６】
（３）シリコン原料として原料中に少なくとも珪素を含むガス、窒素原料として原料中に少なくとも窒素を含むガスを使用し、さらに、原料中に少なくともアルキル基（メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等）を含むガスを添加して使用することを特徴とする窒化珪素膜の成膜方法。
【００１７】
（４）上記（１）〜（３）において、窒素原料として原料中に少なくともメチル基と窒素を含むガスを使用することを特徴とする窒化珪素膜の成膜方法。
【００１８】
（５）上記（１）〜（３）において、窒素原料として原料中に少なくともアルキル基（メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等）と窒素を含むガスを使用することを特徴とする窒化珪素膜の成膜方法。
【００１９】
（６）上記（１）に記載の原料中に少なくとも炭素−水素結合を含むガスとして、原料中に少なくともメチル基と窒素を含むガスを使用することを特徴とする窒化珪素膜の成膜方法。
【００２０】
（７）上記（１）に記載の原料中に少なくとも炭素−水素結合を含むガスとして、原料中に少なくともアルキル基と窒素を含むガスを使用することを特徴とする窒化珪素膜の成膜方法。
【００２１】
（８）上記（１）に記載の原料中に少なくとも炭素−水素結合を含むガスとして、原料中に少なくともメチルアミンを含むガスを使用することを特徴とする窒化珪素膜の成膜方法。
【００２２】
（９）上記（１）ないし（８）に記載の窒化珪素膜の成膜を減圧ＣＶＤにより行うことを特徴とする窒化珪素膜の成膜方法。
【００２３】
（１０）上記（１）ないし（５）に記載の原料を使用し、シリコンの組成を１としたとき、窒素を０．７〜１．３として成膜した場合に、前記窒化珪素膜が炭素を０．１〜０．６含有することを特徴とする窒化珪素膜の成膜方法。
【００２４】
（１１）上記（１）に記載のシリコン原料として、塩素と珪素を含む、ジクロロシラン、テトラクロロシラン又はヘキサクロロジシランからなるガスを使用し、窒素原料として、メチル基と窒素を含む、モノメチルアミン、ジメチルアミン又はトリメチルアミンからなるガスを使用することを特徴とする窒化珪素膜の成膜方法。
【００２５】
（１２）半導体基板に、ソース領域及びドレイン領域が離間して形成され、前記ソース領域及びドレイン領域間の離間部分に形成されるチャネル領域上に、ゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成し、前記ソース領域及びドレイン領域上に各々ソース電極及びドレイン電極を形成してなる半導体装置の製造方法において、前記ゲート絶縁膜及びゲート電極の側壁面に窒化珪素膜からなるサイドウォール膜を形成する際、前記窒化珪素から成なるサイドウォール膜形成のシリコン原料として原料中に少なくとも珪素を含むガス、窒素原料として原料中に少なくとも窒素を含むガスを使用し、さらに、炭素−水素結合を含むガスを添加して使用することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００２６】
（１３）上記（１２）に記載の前記窒化珪素膜形成に減圧ＣＶＤ法を用い、前記窒化珪素膜形成温度は、６００℃以下４５０℃以上であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００２７】
（１４）上記（１２）に記載のソース電極及びドレイン電極に、金属シリサイド膜を用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００２８】
（１５）上記（１４）に記載の金属シリサイド膜を形成した後、この金属シリサイド膜、前記ゲート電極を含む表面全体に、窒化珪素膜からなるライナー膜を形成するに際し、減圧ＣＶＤ法を用い、前記窒化珪素膜形成のシリコン原料として原料中に少なくとも塩素と珪素を含むガス、窒素原料として原料中に少なくともメチル基と窒素を含むガスを使用することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００２９】
（１６）上記（１５）に記載の窒化珪素膜形成に減圧ＣＶＤ法を用い、この窒化珪素膜からなるライナー膜形成温度は、６００℃以下４５０℃以上であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００３０】
（１７）上記（１５）に記載の窒化珪素膜からなるライナー膜を形成した後に、このライナー膜上に層間絶縁膜を形成し、前記ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極上の層間絶縁膜を選択的にエッチングし、そのエッチングした部分に金属を埋め込むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００３１】
（１８）上記（１７）に記載のエッチングした部分に金属を埋め込んだ後に、前記層間絶縁膜上に金属配線を行い、この金属配線と前記埋め込み金属とを接続することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によると、窒化珪素膜を低温で成膜するから、従来のようにＭＯＳＦＥＴなどの半導体装置の窒化珪素膜を高温で成膜する場合に比べて、サーマルバジェットの低減が出来る。また、窒化珪素膜における膜質が改善することによって、ＭＯＳＦＥＴなどの半導体装置における電気的特性の信頼性を向上する効果が得られる。
【００３３】
特に、ＭＯＳＦＥＴなどの半導体装置のサイドウォールに本発明を適用した場合には、このサイドウォールにおけるリーク特性が改善し、サイドウォールに囲まれるゲート絶縁膜及びゲート電極への不純物拡散量を抑制することができるため、ＭＯＳＦＥＴなどの半導体装置の電気的特性が安定化する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態につき、実施例を参照して説明する。
【実施例１】
【００３５】
図１は、本発明に係る窒化珪素膜の成膜方法を実施するためのＬＰＣＶＤ装置である。このＬＰＣＶＤ装置１０において、インジェクター１１からシリコン原料（ＳｉＨ２Ｃｌ２，ＳｉＣｌ４，Ｓｉ２Ｃｌ６等）のガスを供給し、また、インジェクター１２から窒素原料のアンモニア（ＮＨ３）とモノメチルアミン（ＣＨ３ＮＨ２）の混合ガスを供給し、反応室１５内のボート１３上に設置されたシリコンウェーハ１４に窒化珪素膜を形成する。なお、符号１６は排気口である。
【００３６】
モノメチルアミンを添加することで、シリコン未結合手に対して、メチル基による終端を行うことが可能になり、低温（６００℃〜４５０℃）でもリーク特性等、膜質を改善することが可能になる。成膜温度については、低温（６００℃〜４５０℃）としているが、この温度に限定されない。すなわち、成膜温度が４５０℃以下でも、リーク特性や膜質が良好な窒化珪素膜を得ることは可能である。
【００３７】
具体的には、ＬＰＣＶＤ装置１０にシリコン原料（Ｓｉ２Ｃｌ６）及び窒素原料（ＣＨ３ＮＨ２＋ＮＨ３）をインジェクター１１及び１２から供給し、ボート１３上に設置されたシリコンウェーハ１４に窒化珪素膜を形成する。
【００３８】
上記成膜条件としては、例えば、温度：５２５℃（低温（６００℃〜４５０℃）の中間温度）、圧力：１Ｔｏｒｒ、Ｓｉ２Ｃｌ６流量：２ｃｃ、ＣＨ３ＮＨ２流量：３ｃｃ、ＮＨ３流量：１７ｃｃにて実施する。この結果、成膜温度５２５℃で十分に分解したＳｉ２Ｃｌ６及びＣＨ３ＮＨ２が効率良く反応することにより、窒化珪素膜の膜質改善が可能になる。この成膜条件に限定されないが、例えば、温度：６００℃〜４５０℃、圧力０．２Ｔｏｒｒ〜５Ｔｏｒｒ程度、ガス流量比：Ｓｉ２Ｃｌ６流量／（ＣＨ３ＮＨ２＋ＮＨ３流量）＝１／１０〜１／１００程度が望ましい。
【００３９】
上記低温成膜により、半導体装置の製造工程途中において、半導体装置に余分な熱を加えることなく、窒化珪素膜の膜質を改善するから、半導体装置の信頼性が向上する。
【００４０】
膜質改善効果の一例を、図２〜図６に示す。成膜条件は、温度：５２５℃、圧力：１Ｔｏｒｒ、Ｓｉ２Ｃｌ６流量：２ｃｃ、ＣＨ３ＮＨ２＋ＮＨ３の流量：２０ｃｃである。
【００４１】
図２に、ＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光）測定により窒化珪素膜中のＳｉＨ濃度及びＮＨ濃度を求めた結果を示す。この図において、窒素原料であるアンモニアとモノメチルアミン（ＣＨ３ＮＨ２）の比率（ＣＨ３ＮＨ２／（ＣＨ３ＮＨ２＋ＮＨ３））が５％〜２０％の範囲で、ＳｉＨ＋ＮＨの濃度が減少している。
【００４２】
図３は、ＴＤＳ（昇温脱離ガス分析）分析により窒化珪素膜から脱離するＨ２Ｏ量を、モノメチルアミン（ＣＨ３ＮＨ２）の比率（ＣＨ３ＮＨ２／（ＣＨ３ＮＨ２＋ＮＨ３））が０％、１５％及び２５％の場合で比較した測定強度の温度についての積分値を用いた評価図である。
【００４３】
この評価図において、従来のアンモニア（ＮＨ３）の比率が１００％（モノメチルアミン（ＣＨ３ＮＨ２）の比率（ＣＨ３ＮＨ２／（ＣＨ３ＮＨ２＋ＮＨ３））は０％）の場合と比較して、モノメチルアミン（ＣＨ３ＮＨ２）の比率が１５％では、Ｈ２Ｏの脱離量が減少し、モノメチルアミン（ＣＨ３ＮＨ２）の比率が２５％では、増加している。
【００４４】
したがって、この評価図は、窒素原料として、ＮＨ３にＣＨ３ＮＨ２を、図２で示す添加量５％〜２０％の範囲との関連において、２０％程度までの範囲で添加することにより、窒化珪素膜を成膜した後、大気からの水分吸着量が減少することを示している。
【００４５】
図４は、図３と同様に、ＴＤＳ分析により窒化珪素膜から脱離するＨＣｌ量を、モノメチルアミン（ＣＨ３ＮＨ２）の比率が０％、１５％及び２５％の場合で比較した評価図である。この評価図において、従来のアンモニア（ＮＨ３）の比率が１００％（モノメチルアミン（ＣＨ３ＮＨ２）の比率は０％）の場合と比較して、モノメチルアミン（ＣＨ３ＮＨ２）の比率が１５％では、ＨＣｌの脱離量が減少し、モノメチルアミン（ＣＨ３ＮＨ２）の比率が２５％では、増加している。
【００４６】
したがって、この評価図は、窒素原料であるＮＨ３にＣＨ３ＮＨ２を、図２で示す添加量（ＣＨ３ＮＨ２／（ＣＨ３ＮＨ２＋ＮＨ３））５％〜２０％の範囲との関連において、２０％程度までの範囲で添加することにより、窒化珪素膜中に取り込まれる塩素量が減少することを示している。
【００４７】
図５に、図１においてＳｉ基板上に成膜した窒化珪素膜のＩＶ特性を取得した結果を示す。この特性において、低電界から高電界にかけて、従来のＣＨ３ＮＨ２：０％，ＮＨ３：１００％に対して、ＣＨ３ＮＨ２：１５％，ＮＨ３：８５％の方がリーク電流密度が小さく、例えば、電界が０〜１ＭＶ／ｃｍでは同等であるが、電界が１ＭＶ／ｃｍ以上ではリーク特性が向上している。このリーク特性の向上は、窒化珪素膜における不純物量が減少し、窒化珪素膜の膜質が向上したと考えられる。なお、ＣＨ３ＮＨ２：２５％，ＮＨ３：７５％は、ＣＨ３ＮＨ２：１５％，ＮＨ３：８５％には、およばないものの電界が２ＭＶ／ｃｍ以上ではリーク特性が向上している。したがって、ＣＨ３ＮＨ２の添加量は、図２〜図４との関連で、２０％程度までの範囲とすることが最適である。
【００４８】
図６に、ＨＦ溶液によるウェットエッチング時のエッチレートと窒素原料中のモノメチルアミン（ＣＨ３ＮＨ２）の比率の関係を示す。ＣＨ３ＮＨ２比率の上昇に伴い、エッチレートが減少するという相関がみられる。これは、ＣＨ３ＮＨ２から供給される炭素により窒化珪素膜の密度が上昇することにより、ＨＦ溶液に対する耐エッチング性が向上したためと考えられる。特に、比率の上昇が２５％までに急激に減少し、図２〜図５との関連で２０％程度までの範囲が最適である。
【００４９】
実施例１にて示した条件で窒化珪素膜の成膜を行った場合、窒素原料中のモノメチルアミン（ＣＨ３ＮＨ２）比率が５〜２０％で膜質改善効果が大きい。これを窒化珪素膜中に取り込まれた炭素濃度であらわすと、図７に示すように膜組成の１０〜１５％に相当する。
【００５０】
この図７は、成膜温度５２５℃の場合の実験データであって、ここでの炭素濃度は、窒化珪素膜の（窒素／珪素）比を０．７〜１．３（ＣＶＤにて成膜した場合、原料比を変えて得られる組成の範囲）とした場合、珪素１に対して約０．１〜０．６になる。
【００５１】
図２〜図５の膜質改善の一要因として、窒化珪素膜中に存在するシリコンの未結合手がメチル基により終端されることの効果が考えられる。したがって、本実施例では、モノメチルアミンを使用することで窒化珪素膜にメチル基が導入されたが、シリコン原料、窒素原料及びメチル基を含むガス、例えば、トリメチルシラン（（ＣＨ３）３ＳｉＨ）を使用して、炭素濃度が１０％〜１５％の窒化珪素膜を形成すれば、本実施例と同等の効果が得ることができる。
【実施例２】
【００５２】
図８（ａ）から（ｄ）はＭＯＳＦＥＴ（絶縁ゲートトランジスタ）に本発明の窒化珪素膜を適用した場合の実施例を示す工程断面図である。
【００５３】
図８（ａ）に示すように、Ｓｉ基板７１にＳｉＯ２などの絶縁体からなる素子分離領域７２が形成され、素子形成領域となる部分に、ＭＯＳＦＥＴ７０が形成される。このＭＯＳＦＥＴ７０は、ボロン（Ｂ）などがイオン注入されたソース、ドレインのエクステンション領域（以下ＳＤエクステンションと称する）７３ａ、７３ｂ、そのＳＤエクステンションに対応して各々ソース領域７４ａ、ドレイン領域７４ｂ、及びゲート絶縁膜７６を介してゲート電極７７とで構成されている。
【００５４】
このＭＯＳＦＥＴ７０において、ＳＤエクステンション間はチャネル領域７５となり、ゲート絶縁膜７６及びゲート電極７７の側壁面には、サイドウォール膜７８が形成されている。このサイドウォール膜７８は、Ｓｉ３Ｎ４膜からなり、図１に示すＬＰＣＶＤ装置を使用して、成膜温度５００℃前後で、その形成条件は実施例１で示したようにして形成される。
【００５５】
なお、上述のゲート絶縁膜は、二層構造からなっている場合が多く、下層がＳｉＯ２膜、上層がＨｆＯ２などの高誘電率膜で形成されている。この場合、下層に本発明の窒化珪素膜を用いても良い。さらに三層膜とし、下層をＳｉＯ２膜、中間層を窒化珪素膜、上層を高誘電率膜にしても良い。
【００５６】
次に、図８（ｂ）に示すように、ソース領域７４ａ及びドレイン領域７４ｂ上にポリシリコン膜等を形成し、その表面にＮｉ膜などを形成し、ニッケルシリサイドからなる各々の電極７９ａ及び７９ｂとする。なお、ゲート電極表面もシリサイド化した電極７９ｃとすることが望ましい。
【００５７】
この後、図８（ｃ）の示すように、シリサイド化されたゲート電極、ソース電極及びドレイン電極上全体に、Ｓｉ３Ｎ４などからなる窒化珪素膜８０を形成する。この窒化珪素膜８０がライナー膜となり、その形成方法は、実施例１と同様な条件で形成し、５０ｎｍ程度形成される。そのライナー膜８０の上に比較的厚く、ＳｉＯ２からなる層間絶縁膜８１を形成する。
【００５８】
この層間絶縁膜８１に、図８（ｄ）のように、選択エッチングを施し、開口を形成し、その部分に金属８２を埋め込み、その後にＡｌなどの配線８３を行って完了する。
【００５９】
なお、上述した窒化珪素膜は減圧ＣＶＤ法で形成することが望ましいが、常圧ＣＶＤでも良く、他の手法例えばプラズマＣＶＤ法、触媒ＣＶＤ法であっても良い。
【００６０】
上述した実施例２において、窒化珪素膜からなるサイドウォール膜形成に、成膜原料にモノメチルアミン（ＣＨ３ＮＨ２）を添加しているので、図９に示す従来のようなサイドウォール８８での側面リークなどもなくなり、膜中の塩素８６及び水素８７の濃度が低くなる。また、ライナー膜としても窒化珪素膜を用いているので、表面リークもない安定なＭＯＳＦＥＴを得ることができる。さらに、ゲート絶縁膜の下層として窒化珪素膜を用いれば、ソース／ドレイン間のリークも極めて少なくなる。
【００６１】
上記実施例２では、ＭＯＳＦＥＴのサイドウォール膜、ライナー膜形成に、シリコン原料、窒素原料にモノメチルアミンを添加して用いたが、他にＳＯＩ構造の絶縁膜に適用しても良く、素子表面の保護膜として用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係る窒化珪素膜の成膜方法を実施するためのＬＰＣＶＤ装置を示す図
【図２】本発明に係る窒化珪素膜のＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光）測定による膜中ＳｉＨ及びＮＨ濃度評価図
【図３】本発明に係る窒化珪素膜のＴＤＳ（昇温脱離ガス分析）による脱離Ｈ２Ｏ量評価図
【図４】本発明に係る窒化珪素膜のＴＤＳ（昇温脱離ガス分析）による脱離ＨＣｌ量評価図
【図５】本発明に係る窒化珪素膜のＩＶ特性図
【図６】本発明に係る窒化珪素膜のウェットエッチレート図
【図７】本発明に係る窒化珪素膜を成膜したときのモノメチルアミン（ＣＨ３ＮＨ２）添加量に対する窒化珪素膜中炭素濃度（％）図
【図８】本発明に係る窒化珪素膜を有する半導体装置の製造方法を示す図
【図９】従来の窒化珪素膜の成膜方法を使用して製造した半導体装置を示す図
【符号の説明】
【００６３】
１０…ＬＰＣＶＤ  装置、１１…シリコン原料（Ｓｉ２Ｃｌ６）インジェクター、１２…窒素原料および炭素−水素結合を含む原料（ＮＨ３＋ＣＨ３ＮＨ２）インジェクター、１３…ボート、１４…シリコンウェーハ、１５…反応室、１６…排気口、７０…ＭＯＳＦＥＴ、７１…シリコン基板、７２…素子分離領域、７３ａ…ソースエクステンション領域、７３ｂ…ドレインエクステンション領域、７４ａ…ソース領域、７４ｂ…ドレイン領域、７５…チャネル領域、８１…シリコン基板、７６…ゲート絶縁膜、７７…ゲート電極、７８…サイドウォール膜（窒化珪素膜）、７９ａ，７９ｂ，７９ｃ…シリサイド電極、８０…ライナー膜（窒化珪素膜）、８１…層間絶縁膜、８２…金属、８３…配線、８８…サイドウォール、８６…塩素、８７…水素。
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図１】
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【図８】
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【図９】
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