CN114807898A - 氮化硼膜的成膜方法和成膜装置 - Google Patents

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Abstract

提供：即使基底不同也能孵育时间一致地沉积均匀的氮化硼膜的氮化硼膜的成膜方法和成膜装置。具备如下工序：向设有成膜为氮化硼膜时的孵育时间不同的基底的基板的表面供给氨基硅烷气体以形成晶种层的工序；和，使氮化硼膜在前述晶种层上沉积的工序。

Description

氮化硼膜的成膜方法和成膜装置
技术领域
本发明涉及氮化硼膜的成膜方法和成膜装置。
背景技术
一直以来，已知有一种成膜方法，其为碳膜的成膜方法，将烃系碳源气体热解、在前述被处理基板上成膜为碳膜的工序中，使碳膜的成膜温度为低于烃系碳源气体单独的无等离子辅助的状态下的热解温度的温度，将烃系碳源气体和包含卤素元素的降热解温度气体导入至处理室内，以非等离子体的热CVD法进行成膜(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-33186号公报
发明内容
发明要解决的问题
本公开提供：基底即使不同也能孵育时间一致地沉积均匀的氮化硼膜的氮化硼膜的成膜方法和成膜装置。
用于解决问题的方案
为了实现上述目的，本发明的一方式的氮化硼膜的成膜方法具备如下工序：向设有成膜为氮化硼膜时的孵育时间不同的基底的基板的表面供给氨基硅烷气体以形成晶种层的工序；和，
使氮化硼膜在前述晶种层上沉积的工序。
发明的效果
根据本公开，可以消除由于基底膜不同所导致的孵育时间的差异而成膜为氮化硼膜。
附图说明
图1为示意性地示出本公开的实施方式的成膜装置的一例的剖视图。
图2为示出现有的BN成膜工艺中的基底依赖性的图。
图3为示出本实施方式的氮化硼膜的成膜方法的一例的流程图。
图4为示出由本实施方式的BN膜的成膜方法引起的基板上的变化的图。
图5为使用作为氨基硅烷气体的一种的DIPAS而形成氨基硅烷晶种30时和未形成氨基硅烷晶种30时的膜厚差的实验结果的图。
图6为将图5所示的实验结果制成曲线图而示出的图。
图7为形成氨基硅烷晶种时的基板10的表面的行为的示意图。
图8为供给氨基硅烷气体后、供给乙硼烷(B2H6)时的示意图。
图9为示出现有的未形成氨基硅烷晶种的BN膜的成膜方法的一例的图。
图10为示出包括本实施方式的形成氨基硅烷晶种的工序在内的BN膜的成膜方法的一系列的工序的图。
图11为示出包括本实施方式的形成氨基硅烷晶种的工序和供给乙硼烷的工序在内的BN膜的成膜方法的一系列的工序的图。
图12为示出用于实施现有的BN膜的成膜方法、包括氨基硅烷晶种形成工序的本实施方式的BN膜的成膜方法、包括氨基硅烷晶种形成工序和乙硼烷供给工序这两者的本实施方式的BN膜的成膜方法的实施例的图。
图13为使图12的结果反映在孵育时间上而示出的图。
附图标记说明
10 基板(硅)
20 二氧化硅
30 氨基硅烷晶种
40 氮化硼膜
50 OH基
60 SiH基
70 SiBH基
100 成膜装置
107 排气装置
112 晶舟
130 处理气体供给机构
131a 含硼气体供给源
131b 含氮气体供给源
131c 氨基硅烷气体供给源
131d 非活性气体供给源
131e 含碳气体供给源
131f 卤素气体供给源
150 控制部
S 处理室
W 半导体晶圆
具体实施方式
以下，参照附图，对用于实施本发明的方式进行说明。
[成膜装置]
图1为示意性地示出本公开的实施方式的成膜装置的一例的剖视图。
如图1所示，成膜装置100构成为立式的间歇式成膜装置，具备：有顶的圆筒状的外壁101、和设置于外壁101的内侧的圆筒状的内壁102。外壁101和内壁102例如为石英制，内壁102的内侧区域成为对多张作为被处理体的半导体晶圆(以下，也简记作晶圆)W同时进行处理的处理室S。
外壁101与内壁102隔着环状空间104且沿水平方向彼此隔开，在各自的下端部与基础材料105接合。内壁102的上端部自外壁101的顶部隔开，使得处理室S的上方与环状空间104连通。与处理室S的上方连通的环状空间104成为排气路。向处理室S供给并扩散的气体从处理室S的下方流向处理室S的上方，被吸引至环状空间104。在环状空间104的、例如下端部连接有排气管106，排气管106与排气装置107连接。排气装置107包含真空泵等而构成，对处理室S进行排气，而且调节处理室S的内部的压力使其成为适于处理的压力。
在外壁101的外侧，以包围处理室S的周围的方式设有加热装置108。加热装置108调节处理室S的内部的温度使其成为适于处理的温度，将多张晶圆W同时加热。
处理室S的下方与设置在基础材料105的开口109连通。例如由不锈钢成形为圆筒状的歧管110经由O型环等密封构件111而连接于开口109。歧管110的下端部成为开口，晶舟112经由该开口插入至处理室S的内部。晶舟112例如为石英制，并具有多根支柱113。在支柱113上形成有未作图示的槽，通过该槽，一次性支撑多张被处理基板。由此，晶舟112可以多级地载置作为被处理基板的多张晶圆W、例如50～150张。通过将载置有多张晶圆W的晶舟112插入至处理室S的内部，从而可以在处理室S的内部收纳多张晶圆W。
晶舟112经由石英制的保温筒114载置于台115上。台115被支撑在例如由贯通不锈钢制的盖部116的旋转轴117上。盖部116使歧管110的下端部的开口开闭。在盖部116的贯通部设有例如磁性流体密封件118，以在气密密封的同时能旋转地支撑旋转轴117。另外，在盖部116的周边部与歧管110的下端部之间夹设有例如由O型环形成的密封构件119，以保持处理室S的内部的密封性。旋转轴117例如安装于由晶舟升降机等升降机构(未作图示)支撑的臂120的前端。由此，晶舟112和盖部116等沿垂直方向一体地升降，以插入处理室S和从处理室S取出。
成膜装置100具有：向处理室S的内部供给处理中使用的气体的处理气体供给机构130。
本例的处理气体供给机构130包含含硼气体供给源131a、含氮气体供给源131b、氨基硅烷气体供给源131c和非活性气体供给源131d。进而，根据需要，可以包含含碳气体供给源131e和卤素气体供给源131f。
含硼气体供给源131a借助流量控制器(MFC)132a和开关阀133a与气体供给口134a连接。同样地，含氮气体供给源131b借助流量控制器(MFC)132b和开关阀133b与气体供给口134b连接，氨基硅烷气体供给源131c借助流量控制器(MFC)132c和开关阀133c与气体供给口134c连接，非活性气体供给源131d借助流量控制器(MFC)132d和开关阀133d与气体供给口134d连接。另外，含碳气体供给源131e借助流量控制器(MFC)132e和开关阀133e与气体供给口134e连接，卤素气体供给源131f借助流量控制器(MFC)132f和开关阀133f与气体供给口134f连接。
气体供给口134a～134f分别以沿水平方向贯通歧管110的侧壁的方式设置，使所供给的气体向位于歧管110的上方的处理室S的内部扩散。
自含硼气体供给源131a供给的含硼气体是用于通过CVD成膜为氮化硼膜的气体，只要含有硼就可以使用各种气体。作为含硼气体，例如可以使用乙硼烷(B2H6)气体、三氯化硼(BCl3)。进而，作为含硼气体，可以使用BCl3(三氯硼烷)、TEB(三乙基硼烷)、TMB(三甲基硼烷)或DMAB(二甲胺硼烷)。
自含氮气体供给源131b供给的含氮气体是用于通过CVD成膜为氮化硼膜的气体，只要含有氮就可以使用各种气体。作为含氮气体，例如可以使用氨(NH3)气体、氮(N2)气体。
自氨基硅烷气体供给源131c供给的氨基硅烷气体是用于在晶圆W上成膜为氨基硅烷晶种的气体，可以使用各种氨基硅烷气体。作为氨基硅烷气体，例如可以使用二异丙基氨基硅烷(DIPAS)气体。
自非活性气体供给源131d供给的非活性气体可以用作吹扫气体、稀释气体。作为非活性气体，例如可以使用N2气体、Ar气体、He气体等稀有气体。
自根据需要设置的含碳气体供给源131e供给的含碳气体是用于通过低压CVD成膜为碳膜的气体，只要含有碳就可以使用各种气体，例如可以使用烃系碳源气体。
作为烃系碳源气体，可以举出：
包含CnH2n+2
CmH2m
CmH2m-2
中的至少一个分子式所示的烃的气体(其中，n为1以上的自然数，m为2以上的自然数)。
另外，作为烃系碳源气体，可以包含
苯气体(C6H6)。
作为分子式CnH2n+2所示的烃，可以举出：
甲烷气体(CH4)
乙烷气体(C2H6)
丙烷气体(C3H8)
丁烷气体(C4H10：还包含其他异构体)
戊烷气体(C5H12：还包含其他异构体)
等。
作为分子式CmH2m所示的烃，可以举出：
乙烯气体(C2H4)
丙烯气体(C3H6：还包含其他异构体)
丁烯气体(C4H8：还包含其他异构体)
戊烯气体(C5H10：还包含其他异构体)
等。
作为分子式CmH2m-2所示的烃，可以举出：
乙炔气体(C2H2)
丙炔气体(C3H4：还包含其他异构体)
丁二烯气体(C4H6：还包含其他异构体)
异戊二烯气体(C5H8：还包含其他异构体)
等。
作为自卤素气体供给源131b供给的卤素气体，使用包含卤素元素的气体。包含卤素元素的气体由于其催化功能，具有降低烃系碳源气体的热解温度、降低基于热CVD法的碳膜的成膜温度的作用。
卤素元素中包含氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)。包含卤素元素的气体可以为卤素元素单质、即单质的氟(F2)气体、单质的氯(Cl2)气体、单质的溴(Br2)气体、和单质的碘(I2)气体，也可以为包含它们的化合物，卤素元素单质具有无需用于热解的热、降低烃系碳源气体的热解温度的效果高的优点。而且，上述卤素元素中，氟的反应性高，有可能有损要成膜的碳膜的表面粗糙度、平坦性。因此，作为卤素元素，优选排除氟的、氯、溴和碘。其中，从操作性的观点出发，优选氯。
成膜装置100具有控制部150。控制部150例如具备包含微处理器(计算机)的工艺控制器151，工艺控制器151进行成膜装置100的各构成部的控制。用户界面152和存储部153与工艺控制器151连接。
用户界面152具备：包含操作员为了管理成膜装置100而用于进行命令的输入操作等的触摸面板显示器、键盘等的输入部、和包含使成膜装置100的运行情况可视化而显示的显示器等的显示部。
存储部153存入包含用于以工艺控制器151的控制实现成膜装置100中执行的各种处理的控制程序、使成膜装置100的各构成部执行符合处理条件的处理的程序在内的、所谓工艺制程程序。工艺制程程序存储于存储部153中的存储介质。存储介质可以为硬盘、半导体存储器，也可以为CD-ROM、DVD、闪存等便携性的介质。另外，也可以从其他装置经由例如专用线路适宜地传输工艺制程程序。
根据需要，来自用户界面152的操作员的指示等，从存储部153读出工艺制程程序，工艺控制器151按照读出的工艺制程程序来执行成膜装置100的处理。
[成膜方法]
当在晶圆W上形成氮化硼膜时，硅(Si)与二氧化硅(SiO2)有时会混合存在于晶圆W的表面。
当在这种晶圆W上成膜为氮化硼膜(以下，称为“BN膜”)时，对于在硅上和在二氧化硅上而言，从开始成膜工艺后实际开始成膜的时间(孵育时间)有时不同。
图2为示出现有的BN成膜工艺中的基底依赖性的图。图2中，横轴表示时间(分钟)、纵轴表示膜厚
Figure BDA0003478667870000081
另外，将硅基底上的BN成膜的膜厚时间变化用A表示、二氧化硅基底上的BN成膜的膜厚时间变化用B表示。
如图2所示，硅为基底的情况下，如特性A所示，不存在所谓孵育时间，在开始BN成膜工艺后BN膜立即在晶圆W上沉积。另一方面，二氧化硅为基底的情况下，如特性B所示，存在17分钟的孵育时间。
当这种孵育时间有差异的基底存在于同一晶圆W上时，变得无法以均匀的膜厚成膜为BN膜，会产生在硅上较厚地成膜为BN膜、在二氧化硅上较薄地成膜为BN膜的现象，面内均匀性会恶化。
因此，本实施方式的氮化硼膜的成膜方法中，最初在晶圆W的表面形成氨基硅烷晶种层，使晶圆W的表面形成近似于硅的基底的状态后，成膜为BN膜。
图3为示出本实施方式的氮化硼膜的成膜方法的一例的流程图。图3中，左侧的图示出硅基底上的行为、右侧的图示出二氧化硅基底上的行为。
图3中，步骤10中，晶圆W被搬入至处理室S内。具体而言，通过将由硅形成的晶圆W多张、例如50～150张搭载于晶舟112，并将该晶舟112从下方插入到成膜装置100内的处理室S内，从而将多张晶圆W搬入至处理室S(步骤10)。然后，通过用盖部116关闭歧管110的下端开口部，使处理室S内形成密闭空间。在该状态下，将处理室S内抽真空以维持为规定的减压气氛，并且控制向加热装置108的供给电力以使晶圆温度上升，维持为工艺温度，形成使晶舟112旋转的状态。
步骤20中，在该状态下，最初自氨基硅烷气体供给源131c供给作为晶种气体的氨基硅烷气体(例如DIPAS)，使其吸附于晶圆表面，形成用于改善孵育时间的氨基硅烷晶种。
步骤30中，作为自含硼气体供给源131a供给的含硼气体，供给以乙硼烷(B2H6)气体为代表的硼烷系的气体、三氯化硼(BCl3)气体，并且自含氮气体供给源131b供给氨、氮(N2)等含氮气体。此时，事先将处理室S内加热，通过热CVD使BN膜在氨基硅烷晶种上沉积。需要说明的是，含硼气体和含氮气体只要可以使BN膜沉积即可，可以使用各种气体，但作为含硼气体，最优选B2H6气体，作为氮化气体，最优选NH3气体。
从能够成膜且具有良好的控制性的观点出发，步骤30的BN膜形成时的晶圆W的温度优选200～300℃。
步骤40中，判断BN膜是否为基底膜。不是基底膜的情况下，成膜为BN膜直至规定的膜厚，结束处理流程。
另一方面，BN膜用作基底膜、例如碳膜的基底膜的情况下，进入步骤50。
步骤50中，在步骤30的BN膜形成后，吹扫处理室S内，通过不使用等离子辅助的热CVD来进行碳膜50的成膜处理。
在步骤50的基于热CVD的碳膜的成膜处理中，自含碳气体供给源131e向处理室S供给包含烃的烃系碳源气体、例如C4H6气体作为含碳气体，并且自卤素气体供给源131f供给卤素气体、例如Cl2气体，将烃系碳源气体加热至低于其热解温度的规定温度使其热解，通过热CVD在晶圆W的表面成膜为碳膜。
图4为示出由本实施方式的BN膜的成膜方法引起的基板上的变化的图。
图4的(a)的左侧为示出具有不存在孵育时间的硅表面的硅基板10露出的部位的剖视图。图3的(a)的右侧为示出存在孵育时间的二氧化硅膜20形成于硅基板10上的部位的剖视图。
处于这种状态时，硅基板10为基底的部位无孵育时间，二氧化硅膜20成为基底的部位存在孵育时间，因此，如果直接成膜为BN膜，则膜厚会产生差异。
图4的(b)为示出向基板10供给氨基硅烷气体、在硅基板10上形成氨基硅烷晶种30的状态的图。在该状态下，硅基板10的表面和二氧化硅膜20的表面这两者成为由氨基硅烷晶种30覆盖的状态。
图4的(c)为示出在氨基硅烷晶种上进行BN膜的成膜的状态的图。该情况下，基底全部为氨基硅烷晶种30，因此，BN膜变得依赖于氨基硅烷晶种30上的孵育时间。而且，认为不存在硅基底的情况和二氧化硅基底的情况的孵育时间的差异。
图5为示出使用作为氨基硅烷气体的一种的DIPAS、形成氨基硅烷晶种30时和不形成氨基硅烷晶种30时的膜厚差的实验结果的图。
图5的(a)为示出无氨基硅烷晶种30时的硅基底上的膜厚A与二氧化硅膜基底上的膜厚B之差的图。如图4的(a)所示，成为两者之差很大的状态。
图5的(b)为示出形成氨基硅烷晶种30时的硅基底上的膜厚A与二氧化硅膜基底上的膜厚B之差的图。如图4的(b)所示，两者之差非常小，表明孵育时间得到改善。
图6为将图5所示的实验结果形成曲线图而示出的图。图6中，横轴表示从晶圆的中心向外周的位置坐标，纵轴表示膜厚。
图6中，是A为硅基底、B为二氧化硅膜基底的无氨基硅烷晶种时的参照值。
D为在硅基底上、以500sccm的流量使DIPAS流动5分钟后进行BN成膜的情况。
E为在硅基底上、以200sccm的流量使DIPAS流动10分钟后进行BN成膜的情况。
F为在二氧化硅基底上、以500sccm的流量使DIPAS流动5分钟后进行BN成膜的情况。
G为在二氧化硅基底上、以200sccm的流量使DIPAS流动10分钟后进行BN成膜的情况。
可知在任意情况下，通过形成DIPAS晶种，与未形成DIPAS晶种的二氧化硅基底的B相比，均大幅接近于未形成DIPAS晶种的硅基底的A。
在硅基底上形成有DIPAS晶种的D、E中，成为比未形成DIPAS晶种的硅基底还高的膜厚，以200sccm的流量供给10分钟的E成为最大的膜厚。
另外，在二氧化硅基底上形成有DIPAS晶种的F、G大幅接近于硅基底的膜厚，改善至未见太大差异的水平。
如此由图6表明：通过在基板10的整面形成DIPAS晶种层，从而降低基底的材料依赖性，可以改善面内均匀性。
图7为形成氨基硅烷晶种时的基板10的表面的行为的示意图。
图7的(a)为二氧化硅的表面的示意图。在表面存在H末端各1根。
图7的(b)为示出进行氨基硅烷流的状态的示意的图。通过氨基硅烷流，可以增加H末端。
图7的(c)为示出BN成膜的示意的图。如图7的(c)所示，可知：作为硼的吸附位点的H末端正在增加，因此，BN成为容易成膜的状态。
如此，通过供给氨基硅烷气体，从而可以在二氧化硅基底上较多地形成H末端，可以形成容易进行BN成膜的状态。
图8为供给氨基硅烷气体后、供给乙硼烷(B2H6)时的示意图。确认了如果追加供给氨基硅烷气体后、供给乙硼烷的工序，则可以进一步消除孵育时间的差异。需要说明的是，关于这一点的详细情况如后述。
图8的(a)为示出向二氧化硅基底上供给氨基硅烷气体的状态的图。这与图7的(b)为相同的状态。
图8的(b)为乙硼烷供给工序的示意图。如果供给乙硼烷，则可以以在电子上均衡性最良好的状态形成H末端的吸附位点。
图8的(c)为BN成膜工序的示意图。认为，均衡地结合BN，可以以电子状态良好的状态形成H末端，与仅氨基硅烷流的情况相比，可以进一步实现孵育时间差的减少。
图9～图11为比较迄今为止说明的BN膜的成膜方法而示出的图。
图9为示出现有的未形成氨基硅烷晶种的BN膜的成膜方法的一例的图。
图9的(a)为示出二氧化硅膜20的表面状态的图。如图9的(a)所示，在二氧化硅膜20的表面形成OH基50。
图9的(b)示出在二氧化硅膜20的OH基50的表面成膜为BN膜40的状态。BN吸附于OH基50的H末端，成膜为BN膜。
图10为示出包括本实施方式的形成氨基硅烷晶种的工序在内的BN膜的成膜方法的一系列的工序的图。
图10的(a)为示出二氧化硅膜20的表面状态的图。如图10的(a)所示，在二氧化硅膜20的表面形成OH基50。
图10的(b)为示出氨基硅烷晶种形成工序后的表面状态的图。氨基硅烷吸附于OH基50的H末端，在表面形成SiH基60。其作为BN膜的吸附位点发挥功能。
图10的(c)为示出BN膜成膜工序后的表面状态的图。BN吸附于SiH基的H末端，成膜为BN膜40。如此，通过氨基硅烷晶种流，在表面形成SiH基，可以降低二氧化硅膜20上的孵育时间。
图11为示出包括本实施方式的形成氨基硅烷晶种的工序和供给乙硼烷的工序在内的BN膜的成膜方法的一系列的工序的图。
图11的(a)、(b)与图10的(a)、(b)为同一工序，因此，省略其说明。
图11的(c)为示出乙硼烷供给工序后的表面状态的图。SiH基60的表面成为SiBH基70。与SiH基60相比，SiBH基70作为更良好的对BN的吸附位点发挥功能。
图11的(d)为示出BN成膜工序后的表面状态的图。BN吸附于SiBH基70的H末端，可以进一步降低孵育时间，成膜为BN膜。
需要说明的是，对于乙硼烷供给工序而言，在自BN成膜工序中使用的含硼气体供给源131a供给乙硼烷的情况下，乙硼烷供给工序中也可以自含硼气体供给源131a供给乙硼烷。
在BN成膜工序中供给乙硼烷以外的含硼气体的情况下，也可以另行设置乙硼烷供给源，自其供给乙硼烷。
如此，通过在氨基硅烷供给工序中进一步加入乙硼烷供给工序，从而可以形成更良好的吸附位点，可以进一步减小硅基底与二氧化硅基底的孵育时间之差。
[实施例]
图12为示出实施现有的BN膜的成膜方法、包括氨基硅烷晶种形成工序在内的本实施方式的BN膜的成膜方法、包括氨基硅烷晶种形成工序和乙硼烷供给工序这两者在内的本实施方式的BN膜的成膜方法的实施例的图。
图12中左端的曲线图表示现有的BN膜的成膜方法的硅基底与二氧化硅基底的膜厚差。图12的中央的曲线图表示包括氨基硅烷晶种形成工序在内的本实施方式的BN膜的成膜方法的硅基底与二氧化硅基底的膜厚差。图12的右端的曲线图表示包括氨基硅烷晶种形成工序和乙硼烷供给工序在内的本实施方式的BN膜的成膜方法的硅基底与二氧化硅基底的膜厚差。
如图12所示，与左端的现有的BN膜的成膜方法相比，中央的本实施方式的BN膜的成膜方法中，二氧化硅基底的部位的膜厚大幅接近于硅基底的部位的膜厚。
另外，图12的右端所示的进一步加入了乙硼烷供给工序的工艺中，膜厚差显著变小，并且膜厚本身也显著增加。
如此，根据本实施例，表明：通过实施氨基硅烷晶种形成工序，可以显著减小孵育时间之差，通过进一步追加实施乙硼烷供给工序，可以减小孵育时间之差，并且沉积速率也大幅改善。
图13为示出使图12的结果反映在孵育时间上而示出的图。图13的(a)示出现有的BN膜的成膜方法的硅基底与二氧化硅基底的孵育时间。图13的(a)中，经表面处理的状态的硅基底上的膜厚的时间变化用H表示、未经表面处理的状态的硅基底上的膜厚的时间变化用I表示、二氧化硅基底上的膜厚的时间变化用J表示。
如图13的(a)所示，经表面处理的硅基底上的膜厚时间变化特性H与二氧化硅膜为基底时的膜厚时间变化特性J的孵育时间之差大，为14分钟。
图13的(b)示出包括氨基硅烷晶种形成工序在内的本实施方式的BN膜的成膜方法的BN膜的膜厚的时间变化。
如图13的(b)所示，经表面处理的硅基底上的膜厚时间变化特性H与二氧化硅膜为基底时的膜厚时间变化特性J的孵育时间之差大幅缩小，成为4分钟。
图13的(c)示出包括氨基硅烷晶种形成工序和乙硼烷供给工序在内的本实施方式的BN膜的成膜方法的BN膜的膜厚的时间变化。
如图13的(c)所示，经表面处理的硅基底上的膜厚时间变化特性H与二氧化硅膜为基底时的膜厚时间变化特性J的孵育时间之差基本消失，成为0.5分钟。
如此，实际的孵育时间之差也大幅得到改善，根据本实施例，表明：本实施方式的BN膜的成膜方法可以大幅缩小孵育时间对基底膜的依赖性。
以上，对本公开的优选的实施方式和实施例进行了详述，但本公开不限定于上述的实施方式和实施例，可以在不脱离本公开的范围的情况下，对上述实施方式和实施例施加各种变形和置换。

Claims (8)

1.一种氮化硼膜的成膜方法，其具备如下工序：
向设有成膜为氮化硼膜时的孵育时间不同的基底的基板的表面供给氨基硅烷气体以形成晶种层的工序；和，
使氮化硼膜在所述晶种层上沉积的工序。
2.根据权利要求1所述的氮化硼膜的成膜方法，其中，所述孵育时间不同的基底包含硅和二氧化硅。
3.根据权利要求1或2所述的氮化硼膜的成膜方法，其中，所述氨基硅烷气体为二异丙基氨基硅烷气体。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的氮化硼膜的成膜方法，其中，使氮化硼膜在所述晶种层上沉积的工序是供给含硼气体和含氮气体、在所述晶种层上进行CVD成膜的工序。
5.根据权利要求4所述的氮化硼膜的成膜方法，其中，所述含硼气体为B2H6(乙硼烷)、BCl3(三氯硼烷)、TEB(三乙基硼烷)、TMB(三甲基硼烷)或DMAB(二甲胺硼烷)，
所述含氮气体为氨。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的氮化硼膜的成膜方法，其中，还具备如下工序：使碳膜在所述氮化硼膜上沉积。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的氮化硼膜的成膜方法，其中，在形成所述晶种层的工序与使所述氮化硼膜沉积的工序之间还具备：向所述基板供给含硼气体的工序。
8.一种成膜装置，其具有：
处理室；
基板保持器具，其设置于所述处理室内；
晶种层形成部，其向所述基板保持器具供给氨基硅烷气体，在由所述基板保持器具所保持的基板的表面形成晶种层；和，
成膜部，其向由所述基板保持器具所保持的所述基板供给氮和硼，在所述晶种层上成膜为氮化硼膜。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116334581A (zh) * 2023-03-24 2023-06-27 深圳市金广利薄膜材料有限公司 一种新材料薄膜及其制备方法
CN116377426A (zh) * 2023-02-14 2023-07-04 哈尔滨理工大学 一种聚酰亚胺基氮化硼涂层的制备方法及其应用

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5233562B2 (ja) * 2008-10-04 2013-07-10 東京エレクトロン株式会社 成膜方法及び成膜装置
US8563090B2 (en) * 2008-10-16 2013-10-22 Applied Materials, Inc. Boron film interface engineering
JP6045975B2 (ja) 2012-07-09 2016-12-14 東京エレクトロン株式会社 カーボン膜の成膜方法および成膜装置
JP6632470B2 (ja) * 2016-05-24 2020-01-22 東京エレクトロン株式会社 カーボン膜の成膜方法および成膜装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116377426A (zh) * 2023-02-14 2023-07-04 哈尔滨理工大学 一种聚酰亚胺基氮化硼涂层的制备方法及其应用
CN116377426B (zh) * 2023-02-14 2023-10-17 哈尔滨理工大学 一种聚酰亚胺基氮化硼涂层的制备方法及其应用
CN116334581A (zh) * 2023-03-24 2023-06-27 深圳市金广利薄膜材料有限公司 一种新材料薄膜及其制备方法

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