TW201203363A - Method of manufacturing semiconductor device, method of processing substrate and substrate processing apparatus - Google Patents

Method of manufacturing semiconductor device, method of processing substrate and substrate processing apparatus Download PDF

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Yushin Takasawa
Tsukasa Kamakura
Yoshinobu Nakamura
Ryota Sasajima
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Description

201203363 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於包含在基板上形成薄膜的製程之半導體 裝置之製造方法、基板處理方法及基板處理裝置者。 【先前技術】 在半導體裝置（device)的製造製程中，有在矽晶圓等之 晶圓上形成矽氧化膜（Si02)或矽氮化膜（Si3N4)等之矽絕緣 膜的製程。矽氧化膜係絕緣性、低介電性等優異，被廣泛 使用作爲絕緣膜或層間膜。又，矽氮化膜係絕緣性、耐蝕 性、介電性、膜應力控制性等優異，被廣泛使用作爲絕緣 膜或遮罩膜、電荷累積膜、應力控制膜。 又，，亦已知將碳（C)添加至這些絕緣膜的技術（例如參 照專利文獻1 )，藉此，可使絕緣膜的耐蝕刻性提高》 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1 ]特開2 0 0 5 - 2 6 8 6 9 9號公報 【發明内容】 [發明所欲解決的課題] 然而，雖然可藉由朝絕緣膜添加碳來使絕緣膜的耐蝕 刻性提高，但是介電率會增加，耐漏電性會劣化。即，各 個絕緣膜有優點也有缺點，過去，並沒有具備低介電率、 低蝕刻速率、高絕緣性之特性的膜。 因此本發明之目的在於提供一種半導體裝置之製造方 法、基板處理方法及基板處理裝置，其能形成具備低介電 201203363 率、低蝕刻速率、高絕緣性之特性的絕緣膜。 [用於解決課題的手段] 根據本發明之一態樣， 提供一種半導體裝置之製造方法，具有藉由將形成既 定厚度之碳氮化層的製程、及形成氧碳氮化層的製程作爲 1個循環，將該循環進行既定次數來在基板上形成既定膜 厚的氧碳氮化膜的製程， 其中前述形成既定厚度之碳氮化層的製程，係藉由將 以下製程作爲1組並將該組進行既定次數來形成既定厚度 之碳氮化層：藉由在CVD反應發生的條件下將含既定元素 氣體供給至已收容基板的處理容器內.，來在前述基板上形 成含既定元素層的製程；藉由將含碳氣體供給至前述處理 容器內來在前述含既定元素層上形成含碳層而形成包含前 述既定元素及碳之層的製程；及藉由將含氮氣體供給至前 述處理容器內，來將前述包含既定元素及碳之層氮化而形 成碳氮化層的製程； 其中前述形成氧碳氮化層的製程，係藉由將含氧氣體 供給至前述處理容器內來將前述既定厚度的碳氮化層氧化 而形成氧碳氮化層。 根據本發明之另一態樣， 提供一種基板處理方法，具有藉由將形成既定厚度之 碳氮化層的製程、及形成氧碳氮化層的製程作爲1個循 環，將該循環進行既定次數來在基板上形成既定膜厚的氧 碳氮化膜的製程， 201203363 其中前述形成既定厚度之碳氮化層的製程，係藉由將 以下製程作爲1組並將該組進行既定次數來形成既定厚度 之碳氮化層：藉由在CVD反應發生的條件下將含既定元素 氣體供給至已收容基板的處理容器內，來在前述基板上形 成含既定元素層的製程；藉由將含碳氣體供給至前述處理 容器內來在前述含既定元素層上形成含碳層而形成包含前 述既定元素及碳之層的製程；及藉由將含氮氣體供給至前 述處理容器內，來將前述包含既定元素及碳之層氮化而形 成碳氮化層的製程； 其中前述形成氧碳氮化層的製程，係藉由將含氧氣體 供給至前述處理容器內來將前述既定厚度的碳氮化層氧化 而形成氧碳氮化層。 根據本發明之另一態樣， 提供一種基板處理裝置，具有： 處理容器，係收容基板； 加熱器，係加熱前述處理容器內的基板； 含既定元素氣體供給系統，係將含既定元素氣體供給 至前述處理容器內； 含碳氣體供給系統，係將含碳氣體供給至前述處理容 器內； 含氮氣體供給系統，係將含氮氣體供給至前述處理容 器內； 含氧氣體供給系統，係將含氧氣體供給至前述處理容 器內； .201203363 壓力調整部’係調整前述處理容器內的壓力；及 控制部’係將前述加熱器、前述含既定元素氣體供給 系統、前述含碳氣體供給系統、前述含氮氣體供給系統、 前述含氧氣體供給系統、及前述壓力調整部控制成： 藉由將形成既定厚度之碳氮化層的製程'及形成氧碳 氮化層的製程作爲1個循環，將該循環進行既定次數來在 前述基板上形成既定膜厚的氧碳氮化膜， 其中前述形成既定厚度之碳氮化層的製程，係藉由將 以下製程作爲1組並將該組進行既定次數來形成既定厚度 之碳氮化層：藉由在CVD反應發生的條件下將前述含既定 元素氣體供給至已收容基板的前述處理容器內，來在前述 基板上形成含既定元素層的製程；藉由將前述含碳氣體供 給至前述處理容器內來在前述含既定元素層上形成含碳層 而形成包含前述既定元素及碳之層的製程；及藉由將前述 含氮氣體供給至前述處理容器內，來將前述包含既定元素 及碳之層氮化而形成碳氮化層的製程； 其中前述形成氧碳氮化層的製程，係藉由將前述含氧 氣體供給至前述處理容器內來將前述既定厚度的碳氮化層 氧化而形成氧碳氮化層。 [發明的效果] 根據本發明之半導體裝置之製造方法、基板處理方法 及基板處理裝置，便可形成具備低介電率、低蝕刻速率、 高絕緣性之特性的絕緣膜。 【實施方式】 201203363 [用以實施發明的形態] 以下基於圖式說明本發明的實施形態。 (1)基板處理裝置的構成 第1圖係在本實施形態中所適合使用的基板處理裝置 之縱型處理爐的槪略構成圖，以縱剖面顯示處理爐2 0 2部 分，第2圖係在本實施形態中所適合使用之縱型處理爐的 槪略構成圖，以第1圖之A-A線剖面圖顯示處理爐202部 分。 如第1圖所示般，處理爐202具有作爲加熱手段（加熱 機構）的加熱器207。加熱器207爲圓筒形狀，藉由被作爲 保持板之加熱器基底（未圖示）支撐而垂直地予以安裝。 又，加熱器207，如後述般亦發揮作爲利用熱使氣體活性 化之活性化機構的功能。 在加熱器2 0 7的內側，與加熱器2 0 7呈同心圓狀地配 設有構成反應容器（處理容器）的反應管203。反應管203係 例如由石英（Si02)或碳化矽（SiC)等耐熱性材料所構成，形 成爲上端閉塞、下端開口之圓筒形狀。在反應管203的筒 中空部形成有處理室201，構成爲可在藉由後述的晶舟 2 1 7、以水平姿勢於垂直方向上多段整列的狀態下收容作爲 基板的晶圓200。 在處理室201內，係以貫穿反應管2 03下部的方式設 有第1噴嘴249a、第2噴嘴249b、第3噴嘴249c、第4 噴嘴249d。第1氣體供給管232a、第2氣體供給管232b、 第3氣體供給管232c、第4氣體供給管23 2d係分別連接 201203363 至第1噴嘴249a、第2噴嘴249b、第3噴嘴249c、第4 噴嘴249d〇依此方式，在反應管203係設有4根噴嘴249a、 249b、 249c、 249d、 4 根氣體供給管 232a' 232b、 232c、 2 3 2d，而以能朝處理室201內供給複數種類，在此爲4種 氣體的方式構成。 在第1氣體供給管23 2 a，從上游方向開始依序設有： 流量控制器（流量控制部）之質量流量控制器（MFC) 241a、 及開關閥之閥243 a。又，在比第1氣體供給管232a的閥 2 43 a還下游側處，連接有第1惰性氣體供給管2 3 2 e。在此 第1惰性氣體供給管2 3 2e，從上游方向開始依序設有：流 量控制器（流量控制部）之質量流量控制器241 e、及開關閥 之閥243e。又，在第1氣體供給管232a的前端部，連接有 上述的第1噴嘴249a。第1噴嘴249a，係在反應管2 03的 內-與晶圓200之間的圓弧狀空間，以沿著從反應管203 的內壁的下部到上部，朝向晶圓200的積載方向上方聳立 的方式設置。第1噴嘴249a係構成爲L字型的長噴嘴。在 第1噴嘴249a的側面設有供給氣體的氣體供給孔250a»氣 體供給孔25〇a係以朝向反應管203中心的方式開口。此氣 體供給孔2 5 0a，係從反應管2 0 3的下部涵蓋到上部地設置 複數個，各自具有同一開口面積，進一步以相同的開口間 距設置。主要是利用第1氣體供給管2 3 2 a、質量流量控制 器24la、閥243a、第1噴嘴249a來構成第1氣體供給系 統。又，主要是利用第1惰性氣體供給管2 3 2 e、質量流量 控制器24le、閥24 3 e來構成第1惰性氣體供給系統。 201203363 在第2氣體供給管2 3 2 b，從上游方向開始依序設有： 流量控制器（流量控制部）之質量流量控制器（M F C ) 2 4 1 b、及 開關閥之閥243b。又，在比第2氣體供給管232b的閥243b 還下游側處，連接有第2惰性氣體供給管2 3 2 f。在此第2 惰性氣體供給管2 3 2 f，從上游方向開始依序設有：流量控 制器（流量控制部）之質量流量控制器241f、及開關閥之閥 243f。又，在第2氣體供給管232b的前端部，連接有上述 的第2噴嘴249b。第2噴嘴249b，係在反應管203的內壁 與晶圓2 0 0之間的圓弧狀空間，以沿著從反應管2 〇 3的內 壁的下部到上部’朝向晶圓200的積載方向上方聳立的方 式設置。第2噴嘴24 9b係構成爲L字型的長噴嘴。在第2 噴嘴249b的側面設有供給氣體的氣體供給孔25〇b。氣體 供給孔2 5 0 b係以朝向反應管2 0 3中心的方式開口。此氣體 供給孔2 5 0b ’係從反應管2 03的下部涵蓋到上部地設置複 數個’各自具有同一開口面積，進一步以相同的開口間距 設置。主要是利用第2氣體供給管23 2b、質量流量控制器 241b、閥243b、第2噴嘴24 9b來構成第2氣體供給系統。 又’主要是利用第2惰性氣體供給管2 3 2f、質量流量控制 器241f、閥243f來構成第2惰性氣體供給系統。 在第3氣體供給管23 2 c，從上游方向開始依序設有： 流量控制器（流量控制部）之質量流量控制器（M F C ) 2 4 1 c、及 開關閥之閥243c。又，在比第3氣體供給管232c的閥243c 還下游側處’連接有第3惰性氣體供給管2 3 2 g.。在此第3 惰性氣體供給管2 3 2 g，從上游方向開始依序設有：流量控 -10- 201203363 制器（流量控制部）之質量流量控制器2 4 1 g、及開關閥之閥 243g。又，在第3氣體供給管232c的前端部，連接有上述 的第3噴嘴249c。第3噴嘴249c，係在反應管203的內壁 與晶圓200之間的圓弧狀空間，以沿著從反應管2 03的內 壁的下部到上部，朝向晶圓200的積載方向上方聳立的方 式設置。第3噴嘴249c係構成爲L字型的長噴嘴。在第3 噴嘴249c的側面設有供給氣體的氣體供給孔2 5 0c。氣體供 給孔2 5 0c係以朝向反應管2 03中心的方式開□。此氣體供 給孔2 5 0c，係從反應管203的下部涵蓋到上部地設置複數 個，各自具有同一開口面積，進一步以相同的開口間距設 置。主要是利用第3氣體供給管2 3 2 c、質量流量控制器 241c、閥24 3 c、第3噴嘴24 9c來構成第3氣體供給系統。 又，主要是利用第3惰性氣體供給管2 3 2 g、質量流量控制 器241g、閥243g來構成第3惰性氣體供給系統。 在第4氣體供給管23 2d，從上游方向開始依序設有： 流量控制器（流量控制部）之質量流量控制器（MFC)241d、及 開關閥之閥243d。又，在比第4氣體供給管23 2d的閥243d 還下游側處，連接有第4惰性氣體供給管2 3 2h。’在此第4 惰性氣體供給管2 3 2h，從上游方向開始依序設有：流量控 制器（流量控制部）之質量流量控制器241h、及開關閥之閥 243 h。又，在第4氣體供給管2 3 2d的前端部，連接有上述 的第4噴嘴249d。第4噴嘴249d，係設在氣體分散空間之 緩衝室2 3 7內。 緩衝室237係在反應管203的內壁與晶圓200之間的 -11 - 201203363 圓弧狀空間，沿著晶圓200的積載方向設置在從反應管203 內壁的下部涵蓋到上部的部分。在緩衝室23 7之與晶圓200 鄰接的壁之端部設有供給氣體的氣體供給孔250e »氣體供 給孔250e係以朝向反應管203中心的方式開□。此氣體供 給孔2 5 0 e，係從反應管2 0 3的下部涵蓋到上部地設置複數 個，各自具有同一開口面積，進一步以相同的開口間距設 置。 第4噴嘴249d，係在與設有緩衝室23 7之氣體供給孔 250e的端部相反側的端部，以沿著從反應管2 03的內壁的 下部到上部，朝向晶圓200的積載方向上方聳立的方式設 置。第4噴嘴249d係構成爲L字型的長噴嘴。在第4噴嘴 249d的側面設有供給氣體的氣體供給孔2 5 0d。氣體供給孔 2 5 0d係以朝向緩衝室2 3 7中心的方式開口。此氣體供給孔 250d，係與緩衝室23 7的氣體供給孔250e同樣地，從反應 管203的下部涵蓋到上部地設置複數個。此複數個氣體供 給孔250d各自的開口面積，在緩衝室237內與處理室201 內的壓差小的情況下，可從上游側（下部）到下游側（上部）， 作成各自爲同一開口面積且同一開口間距，但在壓差大的 情況下則可從上游側朝向下游側，增大各個開口面積，或 縮小開口間距。 在本實施形態中，藉由將第4噴嘴249d之氣體供給孔 2 5 0d的各自開口面積或開口間距’從上游側涵蓋到下游側 如上述般調節，首先，從各自的氣體供給孔25〇d，使雖有 流速差但流量幾乎同量的氣體噴出。然後，打算將從各該 -12- 201203363 氣體供給孔250d噴出之氣體，暫時導入緩衝室 緩衝室237內進行氣體流速差的均勻化。 即，由第4噴嘴249d之各個氣體供給孔 緩衝室2 3 7內的氣體，係在緩衝室2 3 7內將各 速度緩和後，由緩衝室2 3 7的氣體供給孔2 5 0 e 室201內。藉此，由第4噴嘴249d之各個氣體 噴出至緩衝室237內的氣體，在由緩衝室237 供給孔2 5 0e噴出至處理室201內之際，係成爲 量及流速的氣體。 主要是利用第4氣體供給管2 3 2 d、質量 241d'閥243d、第4噴嘴249d、緩衝室237來 體供給系統。又，在第4氣體供給系統中，緩 發揮作爲將氣體朝向晶圓2 0 0供給之噴嘴的功 要是利用第4惰性氣體供給管23 2h、質量 2 4 1 h、閥2 4 3 h來構成第4惰性氣體供給系統， 從第1氣體供給管2 3 2 a來的是，例如，充 即包含矽（Si)的氣體（含矽氣體），透過質量 241a'閥243a、第1噴嘴249a而供給至處理重 爲含矽氣體，能使用例如六氯二矽烷（s i 2 C 16 , 氣體。又，在使用如HCD般在常溫常壓下爲液 體原料的情況’係成爲利用氣化器或起泡器等 將液體原料氣化’作爲原料氣體供給。 從第2氣體供給管232b來的是，包含倒 Carbon)的氣體（含碳氣體），透過質量流量控制 [237內，在 250d噴出至 氣體的粒子 噴出至處理 供給孔2 5 0d 的各個氣體 具有均勻流 流量控制器 構成第4氣 衝室2 3 7係 |能。又，主 流量控制器 ?原料氣體， 流量控制器 [201內。作 縮寫 HCD) 丨體狀態之液 :氣化系統來 J如碳（C，即 器241b、閥 -13- 201203363 243b、第2噴嘴249b而供給至處理室201內。作爲含碳氣 體’能使用例如丙烯（C 3 Η 6)氣體。又，從第2氣體供給管 232b來的亦可爲’例如’包含氫（η)的氣體（含氫氣體），透 過質量流量控制器241b、閥243b、第2噴嘴249b而供給 至處理室201內。作爲含氫氣體，能使用例如氫（H2)氣體。 從第3氣體供給管23 2c來的是，包含例如氮（N)的氣 體（含氮氣體），透過質量流量控制器241c、閥243c、第3 噴嘴249c而供給至處理室2〇1內。作爲含氮氣體，能使用 例如氨（NH3)氣體。 從第4氣體供給管23 2d來的是，包含例如氧（〇)的氣 體（含氧氣體），透過質量流量控制器241 d、閥243d、第4 噴嘴249d、緩衝室237而供給至處理室201內。作爲含氧 氣體，能使用例如氧（〇2)氣體。 從惰性氣體供給管2 3 2 e、2 3 2 f、2 3 2 g、2 3 2 h來的是， 例如氮（N2)氣體，分別透過質量流量控制器241 e、241 f、 241g、241h、閥 2436、243 £、243 8、243 11、氣體供給管 2 3 2 3' 2 3 2b、23 2 c、2 3 2d、氣體噴嘴 249 a、249b、249c ' 249d 及 緩衝室237而供給至處理室201內。 又，在例如從各氣體供給管分別流出如上述之氣體的 情況’由第1氣體供給系統構成原料氣體供給系統，即含 矽氣體供給系統（矽烷氣體供給系統）。又，由第2氣體供 給系統構成含碳氣體供給系統或含氫氣體供給系統。又， 由第3氣體供給系統構成含氮氣體供給系統。又，由第4 氣體供給系統來構成含氧氣體供給系統。又，亦將原料氣 -14- 201203363 體供給系統簡稱爲原料供給系統。又，在將含碳氣體、含 氫氣體、含氮氣體、及含氧氣體統稱爲反應氣體的情況， 利用含碳氣體供給系統、含氫氣體供給系統、含氮氣體供 給系統、及含氧氣體供給系統來構成反應氣體供給系統》 在緩衝室23 7內，如第2圖所示，具有細長構造之第 1電極的第1棒狀電極269及第2電極的第2棒狀電極 270，保從反應管2 0 3的下部涵蓋到上部沿著晶圓200的積 層方向配設。第1棒狀電極269及第2棒狀電極270係分 別設置成與第4噴嘴24 9d平行。第1棒狀電極269及第2 棒狀電極270係分別藉由從上部涵蓋到下部被保護各電極 之保護管的電極保護管275覆蓋而受到保護。此第1棒狀 電極269或第2棒狀電極2 70之任一方係透過整合器272 連接至高頻電源273，另一方係連接至基準電位之接地。 此結果，在第1棒狀電極26 9及第2棒狀電極27 0間之電 漿生成區域224生成電漿。主要是利用第1棒狀電極269、 第2棒狀電極270、電極保護管275、整合器272、高頻電 源273來構成作爲電漿產生器（電漿產生部）之電漿源。又， 電漿源，係如後述般發揮作爲以電漿使氣體活性化的活性 化機構。 電極保護管2 7 5 ’係成爲能將第1棒狀電極269及第2 棒狀電極270，在與緩衝室2 3 7的氣體環境隔離的狀態下， 各自插入緩衝室237內的構造。在此，若電極保護管275 的內部與外部氣體（大氣）爲同一氣體環境，分別被插入電 極保護管275之第1棒狀電極269及第2棒狀電極270便 -15- 201203363 會因由加熱器207所產生的熱而被氧化。因此，設有惰性 氣體沖洗機構，用於對電極保護管2 7 5的內部塡充或沖洗 氮等惰性氣體，充分壓低氧濃度而防止第1棒狀電極2 6 9 或第2棒狀電極270的氧化。 在反應管203，設有將處理室201內的氣體環境排氣 之排氣管231。將作爲真空排氣裝置之真空幫浦246，透過 作爲檢測處理室2 0 1內的壓力之壓力檢測器（壓力檢測部） 的壓力感測器245、及作爲壓力調整器（壓力調整部）的 APC(Auto Pressure Controller，自動壓力控制器）閥 244 連 接至排氣管231，構成爲可以使處理室201內的壓力成爲 既定壓力（真空度）方式進行真空排氣。又，APC閥244係 將閥加以開關而能進行處理室2 0 1內之真空排氣、停止真 空排氣，進一步調節閥開度而成爲可調整壓力的開關閥。 主要是利用排氣管231、APC閥244、真空幫浦246、壓力 感測器245來構成排氣系統。 在反應管203的下方’設有作爲可將反應管203的下 端開口氣密地閉塞的爐口蓋體之密封蓋219。密封蓋219, 係成爲從垂直方向下側抵接至反應管203的下端。密封蓋 2 1 9係例如由不鏽鋼等金屬所構成，形成爲圓盤狀。在密 封蓋219的上面’設有作爲與反應管203的下端抵接的密 封構件之〇型環220。在密封蓋219之與處理室201相反 的側’設置有使晶舟旋轉的旋轉機構267。旋轉機構267 的旋轉軸255係貫穿密封蓋219而連接至後述的晶舟217, 以藉由使晶舟217旋轉來使晶圓200旋轉的方式構成。密 -16- 201203363 封蓋219，係構成爲可藉由垂直地設置在反) 之作爲升降機構的晶舟升降梯115而在垂直 藉此可將晶舟217對處理室201內搬入、搬 作爲基板保持具的晶舟2 1 7 ’係由例如 等耐熱性材料所構成，構成爲使複數片晶圓 姿勢且在使中心相互地對齊的狀態下整列而 又，在晶舟2 1 7的下部，設有由例如石英或 性材料所構成的隔熱構件2 1 8，構成爲使來 的熱難以傳遞至密封蓋2 1 9側。又，隔熱構 用由石英或碳化矽等耐熱性材料所構成之複 及將這些隔熱板以水平姿勢多段地支撐白 (holder)來構成。 在反應管2 03內，設置有作爲溫度檢測 器26 3，構成爲根據利用溫度感測器2 63所 資訊來調整朝加熱器2 0 7的通電程度，藉以 內的溫度成爲所要的溫度分布。溫度感測器 嘴249a、 249b、 249c、 249d同樣地構成爲L 應管203的內壁設置。 控制部（控制手段）之控制器1 2 1，係連接 制器 241a、 241b、 241c、 241d、 241e、 241f、 閥 243a、 243b、 243c、 243d、 243e、 243f、 壓力感測器245、APC閥244、真空幫浦246 溫度感測器2 6 3、晶舟旋轉機構2 6 7、晶舟力 頻電源273、整合器272等。藉由控制器12: 葱管2 0 3外部 方向上升降， 出。' 石英或碳化矽 2 0 0，以水平 多段地保持。 碳化矽等耐熱 自加熱器207 件2 1 8亦可利 數片隔熱板、 勺隔熱板托架 器的溫度感測 檢測出的溫度 使處理室2 0 1 2 6 3，係與噴 字型，沿著反 至質量流量控 2 4 1 g、2 4 1 h、 2 4 3 g ' 2 4 3 h ' 、加熱器207、 「降梯1 1 5 '局 丨，可進行以下 -17- 201203363 的控制：利用質量流量控制器241a、241b·、241c、241d、 241e、241f、241g、241h之各種氣體的流量調整動作，閥 243a、 243b、 243c、 243d、 243e、 243f、 243g、 243h 之開 關動作，APC根據閥244之開關及壓力感測器245之壓力 調整動作，根據溫度感測器263之加熱器207的溫度調整 動作，真空幫浦246之起動、停止，晶舟旋轉機構267之 旋轉速度調節動作，晶舟升降梯115的升降動作等之控 制，或高頻電源27 3之電力供給控制，利用整合器272之 阻抗（impedance)控制。 (2)基板處理製程 接下來，就使用上述的基板處理裝置的處理爐，作爲 半導體裝置（device)之製造製程之一製程，針對在基板上形 成作爲絕緣膜的矽氧碳氮化膜（SiOCN膜）的序列（sequence) 的例子加以說明。又，在以下的說明中，構成基板處理裝 置的各部的動作係藉由控制器1 2 1來控制。 又，在過去之 CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣 相沉積）法或 ALD(Atomic Layer Deposition，原子層沉積） 法，例如，在CVD的情況，同時供給包含構成所形成的膜之 複數個元素的複數種類氣體，又，在ALD法的情況，交替地 供給包含構成所形成的膜之複數個元素的複數種類氣體。 然後，藉由控制氣體供給時之氣體供給流量、氣體供給時 間、電發功率（plasma power)等供給條件來形成Si〇2膜或 Si3N4膜。那些技術，係以在形成例如Si02膜的情況，以使膜 的組成比成爲化學計量組成之O/Si% 2的方式，或在形成例 -18- 201203363 如S i3 N 4膜的情況’以使膜的組成比成爲化學計量組成之 N/Si# 1.33的方式進行爲目的，控制供給條件。 相對於此’在本發明之實施形態，係以使所形成的膜 的組成比成爲化學計量組成，或與化學計量組成不同的既 定組成比的方式，控制供給條件。例如，以爲了使構成所 形成的膜的複數個元素當中至少一個元素成爲比其他元素 對化學計量組成過剩爲目的，控制供給條件。以下，針對 一邊控制構成所形成的膜的複數個元素之比率，即，膜的 組成比一邊進行成膜的序列例加以說明。 (第1序列） 首先，就本實施形態之第1序列加以說明。 第3圖係顯示本實施形態之第1序列中之氣體供給時 序（timing)的圖。 在本實施形態之第1序列，係藉由將以下製程作爲1 個循環並將該循環進行既定次數（η次）來在晶圓200上形成 既定膜厚之矽氧碳氮化膜（SiOCN膜）：藉由在CVD反應發 生的條件下將含矽氣體供給至已收容晶圓200的處理容器 內，來在晶圓200上形成含矽層的製程；藉由將含碳氣體 供給至處理容器內來在含矽層上形成含碳層而形成包含矽 及碳之層的製程；藉由將含氮氣體供給至處理容器內，來 將包含矽及碳之層氮化而形成矽碳氮化層（SiCN層）的製 程；及藉由將含氧氣體供給至處理容器內，來將矽碳氮化 層氧化而形成矽氧碳氮化層（SiOCN層）的製程。 發明人等，在硏究當初考量到一將SiCN氧化’便會形 201203363 成SiO而非SiOCN。考量其原因，係由於Si-Ο鍵結的鍵結 力比S i C N中之S i - N鍵結或S i - C鍵結的鍵結力更強，所以 在氧化的過程中在形成Si-Ο鍵結之際，SiCN中之Si-N鍵 結、Si-C鍵結會斷掉，而與Si的鍵結斷掉的C、N會脫離。 因此當初，考量交替地重複朝晶圓上堆積 S i CN、朝 SiCN上堆積 SiO，交替地積層 SiCN及 SiO而欲形成 SiOCN。然而，發明人等重複銳意硏究的結果發現：在氧 化SiCN之際，能藉由控制氧化力（尤其是含氧氣體的稀釋 率、供給時間、分壓），來留下因氧化而脫離的C、N，能 適當正確地形成SiOCN。本發明係基於發明人等所獲得之 此知識者。 以下，具體說明本實施形態之第1序列。在此，係針 對使用HCD氣體作爲含矽氣體，使用C3H6氣體作爲含碳 氣體，使用NH3氣體作爲含氮氣體，使用〇2氣體作爲含氧 氣體，利用第3圖之序列，就在基板上形成作爲絕緣膜之 矽氧碳氮化膜（SiOCN膜）的例子加以說明。 若將複數片晶圓200裝塡（wafer charge)至晶舟217, 則如第1圖所示，已支持複數片晶圓2 0 0的晶舟2 1 7，係 被晶舟升降梯115抬起而搬入（boat load)處理室201內。 在此狀態下，密封蓋219成爲透過Ο型環220而將反應管 203的下端密封的狀態。 以使處理室201內成爲所要壓力（真空度.）的方式利用 真空幫浦246予以真空排氣。此時，處理室201內的壓力 係以壓力感測器24 5測定，根據此所測定的壓力資訊來回 -20· 201203363 饋控制APC閥244(調整壓力）。又’以使處理室201內成 爲所要溫度的方式利用加熱器2 0 7予以加熱。此時，以使 處理室201內成爲所要溫度分布的方式根據溫度感測器 263檢測出的溫度資訊來回饋控制對加熱器207的通電程 度（調整溫度）。接下來，藉由利用旋轉機構2 67旋轉晶舟 217，來旋轉晶圓200(旋轉晶圓）。之後，依序實行後述的 4個步驟。 [步驟1] 打開第1氣體供給管232a的閥243 a，將HCD氣體流 入第1氣體供給管23 2a內。在第1氣體供給管23 2a內流 動之HCD氣體，係利用質量流量控制器241a調整流量。 經調整流量的HCD氣體係從第1噴嘴249a之氣體供給孔 2 5 0a供給至處理室201內而從排氣管231排氣。此時，同 時打開閥243 e，將N2氣體等之惰性氣體流入惰性氣體供給 管2 3 2 e內。在惰性氣體供給管2 3 2 e內流動之N2氣體，係 利用質量流量控制器24 1 e調整流量。經調整流量的N2氣 體係與HCD氣體一起供給至處理室201內而從排氣管23 1 排氣。 此時，適當正確地調整APC閥244而將處理室201內 的壓力，定爲例如1 0〜1 OOOPa範圍內的壓力。以質量流量 控制器241 a控制之HCD氣體的供給流量，係定爲例如 10~1 000SCCm範圍內的流量。以質量流量控制器241e控制 之N2氣體的供給流量，係定爲例如200〜2000sccm範圍內 的流量。將HCD氣體曬至晶圓200的時間，即氣體供給時 -21- 201203363 間（照射時間）’係定爲例如1〜1 2 0秒範圍內的時間。此時 加熱器2〇7的溫度，係設定爲在處理室201內CVD反應發 生程度的溫度，也就是使晶圓200的溫度成爲例如 3 0 0〜65 0°C範圍內的溫度。又，若使晶圓200的溫度成爲低 於3 00 °C，則會使HCD變得難以吸附在晶圓200上。又， 若晶圓2 0 0的溫度超過6 5 0 °C，則C V D反應變強，均勻性 變得容易惡化。因此，·晶圓200的溫度較佳地定爲 300〜650 °C範圍內的溫度。 藉由HCD氣體之供給，可在晶圓200表面之基底膜上 形成含矽的第1層。即，可在晶圓200上（基底膜上）形成 低於1原子層至數原子層之作爲含政層的砂層（Si層）。含 矽層亦可爲HCD的化學吸附層。又，矽係其單獨成爲固體 的元素。在此，砂層係指除了利用砂所構成之連續的層以 外，還包含不連續的層或它們重疊而成的薄膜。又，亦有 將利用矽所構成之連續的層稱爲薄膜的情況。又，HCD的 化學吸附層係指除了 HCD分子之連續的化學吸附層以外， 還包含不連續的化學吸附層。又’低於1原子層的層係意 味被不連續地形成之原子層。若在晶圓200上所形成之含 矽層的厚度超過數原子層’則在後述的步驟3的氮化作用 會變得無法到達整體含矽層。又’可形成在晶圓200上的 含矽層的最小値低於1原子層。因此，含矽層的厚度較佳 地定爲低於1原子層至數原子層。又’在H CD氣體會自己 分解的條件下，藉由砂堆積在晶圓200上來形成砂層，在 HCD氣體不會自己分解的條件下’藉由H CD化學吸附在晶 -22- 201203363 圓200上來形成HCD的化學吸附層。又，相較於在晶圓200 上形成HCD的化學吸附層，在晶圓200上形成矽層更能提 高成膜速率。 形成含矽層後，關閉閥243a，停止供給HCD氣體。此 時，使排氣管231之APC閥244在打開下，利用真空幫浦 246在處理室201內進行真空排氣，將殘留在處理室201 內之未反應或已貢獻於形成含矽層後之HCD氣體從處理室 201內排除。又，此時使閥243 e在打開下，維持朝處理室 2 〇 1內供給N 2氣體。藉此，能提高將殘留在處理室2 0 1內 之未反應或已貢獻於形成含矽層後之HCD氣體從處理室 201內排除的效果。 作爲含矽氣體，除了六氯二矽烷（Si2Cl6，縮寫HCD) 氣體以外，不僅可使用四氯矽烷（SiCl4，縮寫STC)氣體、 三氯矽烷（SiHCl3，縮寫TCS)氣體、二氯矽烷（SiH2Cl2，縮 寫DCS)氣體、單氯矽烷（SiH3Cl，縮寫MCS)氣體、單矽烷 (SiHd氣體等無機原料’還可使用胺基矽烷系的肆二甲基 胺基矽烷（Si[N(CH3h]4，縮寫4DMAS)氣體、參二甲基胺基 矽烷（Si[N(CH3)2]3H，縮寫3DMAS)氣體、雙二甲基胺基砂 院（Si[N(C2H5h]2H2，縮寫2DEAS)氣體、雙三級丁基胺基 砂院（SiH2 [NH(C4H9)]2 ’縮寫BTBAS)氣體等有機原料。作 爲惰性氣體’除了 N2氣體以外，亦可使用Ar氣體、He氣 體、Ne氣體、Xe氣體等稀有氣體。 [步驟2] 步驟1結束而將處理室201內的殘留氣體除去後，打 -23- 201203363 開第2氣體供給管2 3 2b的閥243b，將C3H6氣體流入第2 氣體供給管232b內。在第2氣體供給管23 2b內流動的C3H6 氣體，係利用質量流量控制器2^1 b調整流量。經調整流量 之C3H6氣體係從第2噴嘴249b之氣體供給孔2 5 0b供給至 處理室內，從排氣管231排氣。又，供給至處理室201內 之C3H6氣體係利用熱來活性化。此時同時打開閥243 f，將 N2氣體流入惰性氣體供給管232f內。N2氣體係與C3H6氣 體一起供給至處理室201內，從排氣管231排氣。 此時，適當正確地調整APC閥244而將處理室201內 的壓力，定爲例如50〜3000Pa範圍內的壓力。以質量流量 控制器241 b控制之C3H6氣體的供給流量，係定爲例如 1 00〜1 OOOOsccm範圍內的流量。以質量流量控制器241 f控 制之N2氣體的供給流量，係定爲例如200〜20〇〇sccm範圍 內的流量。此時，在處理室201內之C3H6氣體的分壓，係 定爲6〜2940Pa範圍內的壓力。將C3H6氣體曬至晶圓200 的時間，即氣體供給時間（照射時間），係定爲例如1〜120 秒範圍內的時間。此時加熱器2〇7的溫度，係與步驟1相 同，設定爲使晶圓200的溫度成爲300〜650°C範圍內的溫 度。又，C3H6氣體，以熱使其活性化而供給者，較能使軟 性反應產生，使後述之含碳層的形成變得容易。 此時，流入處理室201內之氣體係經熱活性化的C3H6 氣體，HCD氣體不流入處理室201內。因此，C3H6氣體不 會引起氣相反應，在經活性化的狀態下對晶圓2 00供給， 此時，將低於1原子層的含碳層’即不連續的含碳層形成 -24- 201203363 在於步驟1形成在晶圓200上之含矽層上。藉此，可形成 包含矽及碳的第2層。又，亦有依條件而含矽層的一部分 與C3H6氣體反應，將含矽層改質（碳化）而形成包含矽及碳 的第2層的情況。 形成在含矽層上的含碳層亦可爲碳層（C層），亦可爲含 碳氣體（C3H6氣體）的化學吸附層，即，C3H6分解的物質 (CxHy)的化學吸附層。在此，碳層必須是作成由碳所構成 之不連續的層。又，CxHy化學吸附層必須是作成CxHy分 子之不連續的化學吸附層。又，在將形成在含矽層上的含 碳層作成連續的層的情況下，將例如CxHy之朝含矽層上吸 附的狀態作成飽和狀態，在含矽層上形成CxHy之連續的化 學吸附層的情況下，成爲含矽層表面係整體由CxHy之化學 吸附層所覆蓋。此情況，矽成爲不存在於第2層的表面’ 在後述之步驟3的第2層的氮化反應變得困難。這是因爲 氮係與矽鍵結，但不與碳鍵結的緣故。爲了在後述之步驟 3使所要的氮化反應產生，必須將CxHy之朝含矽層上吸附 的狀態作成不飽和狀態，作成矽在第2層表面露出的狀態。 又，爲了將CxHy之朝含矽層上吸附的狀態作成不飽和 狀態，將步驟2中之處理條件定爲上述的處理條件即可’ 但藉由進一步將步驟2中之處理條件定爲以下的處理條 件，會使得將CxHy之朝含矽層上吸附的狀態作成不飽和狀 態變得容易。
晶圓溫度：5 0 0 ~ 6 3 0 °C 處理室內壓力：1 33〜2 6 66Pa -25- 201203363 C3H6氣體分壓：67〜2 8 2 0Pa C3H6氣體供給流量：1000〜5000sccin N2氣體供給流量：300〜lOOOsccm C3H6氣體供給時間：6〜100秒 之後，關閉第2氣體供給管23.2b的閥 給C3H6氣體。此時，使排氣管231之APC 下’利用真空幫浦246在處理室201內進行 殘留在處理室201內之未反應或已貢獻於形 C3H6氣體從處理室201內排除。又，此時使f 下，維持朝處理室201內供給N2氣體。藉此 在處理室201內之未反應或已貢獻於形成含 氣體從處理室201內排除的效果。 作爲含碳氣體，除了丙烯（C3H6)氣體以 乙炔（C2H2)氣體或乙烯（C2H4)氣體等。 [步驟3] 除去處理室20 1內的殘留氣體後，打開 管232c的閥243 c，將Nils氣體流入第3氣體 在第3氣體供給管232c內流動之NH3氣體， 量控制器241c調整流量。經調整流量的NH: 噴嘴249c之氣體供給孔250c供給至處理室 氣管231排氣。又，供給至處理室201內之 用熱來活性化。此時，同時打開閥243g， 惰性氣體供給管2 3 2g內。Ν2氣體係與ΝΗ3 至處理室201內而從排氣管231排氣。 2 4 3 b，停止供 閥244在打開 真空排氣，將 成含碳層後之 聞2 4 3 f在打開 ，提高將殘留 碳層後之C3H6 外，亦可使用 第3氣體供給 Η共給管23 2c。 係利用質量流 ;氣體係從第3 201內而從排 NH3氣體係利 i N2氣體流入 氣體一起供給 -26- •201203363 利用熱將nh3氣體活性化而流動時，適當正確地調整 APC閥244而將處理室201內的壓力，定爲例如50〜3000Pa 範圍內的壓力。以質量流量控制器241c控制之NH3氣體的 供給流量，係定爲例如100~ 1 0000seem範圍內的流量。以 質量流量控制器24 1 g控制之N2氣體的供給流量，係定爲 例如200〜2000sccm範圍內的流量。此時，在處理室201內 之NH3氣體的分壓，係定爲6~2 940Pa範圍內的壓力。將晶 圓2 00曝露至NH3氣體的時間，即氣體供給時間（照射時 間），係定爲例如1〜120秒範圍內的時間。此時加熱器207 的溫度，係與步驟1相同，設定爲使晶圓200的溫度成爲 3 00〜6 5 (TC範圍內的溫度。NH3氣體係反應溫度高，在如上 述之晶圓溫度下難以反應，因此可藉由將處理室2 0 1內的 壓力定爲如上述之較高的壓力來進行熱活性化。又，NH3 氣體係利用熱使其活性化而供給者，較能使軟性反應產 生，能柔性地進行後述的氮化。 此時，流入處理室201內之氣體係經熱活性化的NH3 氣體，HCD氣體及C3H6氣體都不流入處理室201內。因此， NH3氣體不會引起氣相反應，經活性化之NH3氣體與在步 驟2形成在晶圓200上之作爲第2層的包含矽及碳的層的 —部分反應。藉此，第2層在無電漿（non-plasma)下被熱氮 化，而使其變化成包含矽、碳及氮的第3層，即，矽碳氮 化層（SiCN層）（予以改質）。 此時，第2層之氮化反應係以不使其飽和的方式進 行。在例如在步驟1形成數原子層的矽層，在步驟2形成 -27- 201203363 低於1原子層的含碳層之情況，係使其表面層（表面之1原 子層）的一部分氮化。即，使其表面層之中可產生氮化的區 域（矽已露出的區域）的一部分或全部氮化。在此情況，以 不使整體第2層氮化的方式，在第2層的氮化反應成爲不 飽和的條件下進行氮化。又，亦能依條件而使從第2層的 表面層起下面的數層氮化，但只使其表面層氮化者，更能 使矽氧碳氮化膜的組成比的控制性提高而較佳。又，在例 如在步驟1形成1原子層或低於1原子層的矽層，在步驟 2形成低於1原子層的含碳層之情況，亦同樣使其表面層 的一部分氮化。在此情況，以不使整體第2層氮化的方式， 在第2層的氮化反應成爲不飽和的條件下進行氮化。 又，爲了將第2層的氮化反應作成不飽和，將步驟3 中之處理條件定爲上述的處理條件即可，但藉由進一步將 步驟3中之處理條件定爲以下的處理條件，而容易將第2 層的氮化反應作成不飽和。
晶圓溫度：5 0 0〜6 3 0 °C 處理室內壓力：133~2 666Pa NH3氣體分壓：67〜2820Pa NH3氣體供給流量：1000〜5000sccm N2氣體供給流量：3 00〜lOOOsccm NH3氣體供給時間：6〜100秒 之後，關閉第3氣體供給管23 2c的閥243 c，停止供給 NH3氣體。此時，使排氣管23 1之APC閥244在打開下， 利用真空幫浦246在處理室201內進行真空排氣，將殘留 -28- 201203363 在處理室201內之未反應或已貢獻於氮化後之NH3氣體從 處理室201內排除。又，此時使閥243 g在打開下，維持朝 處理室201內供給N2氣體。藉此，提高將殘留在處理室 201內之未反應或已貢獻於氮化後之NH3氣體從處理室201 內排除的效果。 作爲含氮氣體，除了氨（NH3)氣體以外，亦可使用二胺 (N2H2)氣體、聯胺（n2H4)氣體、N3H8氣體等。 [步驟4] 除去處理室20 1內的殘留氣體後，打開第4氣體供給 管232d的閥243d、第4惰性氣體供給管2 3 2h的閥243h， 將〇2氣體流入第4氣體供給管232d，將N2氣體流入第4 惰性氣體供給管2 3 2 h。在第4惰性氣體供給管2 3 2 h內流 動之N 2氣體’係利用質量流量控制器2 4 1 h調整流量。在 第4氣體供給管2 3 2 d內流動之0 2氣體，係利用質量流量 控制器24 1 d調整流量。經調整流量的〇2氣體係在第4氣 體供給管2 3 2 d內與經調整流量的N 2氣體混合，從第4噴 嘴249d之氣體供給孔2 5 0d供給至緩衝室23 7內。此時， 不在第1棒狀電極269及第2棒狀電極270間施加高頻電 力。藉此’已供給至緩衝室237內的〇2氣體係利用熱來活 性化，從氣體供給孔2 5 0e朝向晶圓200供給至處理室201 內’從排氣管231排氣。又’此時亦能在第1棒狀電極269 及第2棒狀電極270間施加高頻電力，利用電漿使已供給 至緩衝室237內的02氣體活性化。 利用熱將〇2氣體活性化而流動時，適當正確地調整 -29- 201203363 APC閥244而將處理室201內的壓力，定爲例如1〜3000Pa 範圍內的壓力。以質量流量控制器24ld控制之〇2氣體的 供給流量，係定爲例如l〇〇~5000sccm(0.1~5slm)範圍內的 流量。以質量流量控制器24 1 h控制之N2氣體的供給流量， 係定爲例如 200〜2000sccm(0.2〜2slm)範圍內的流量。此 時，在處理室201內之02氣體的分壓，係定爲6〜2940Pa 範圍內的壓力。將晶圓200曝露至〇2氣體的時間，即氣體 供給時間（照射時間）’係定爲例如1〜1 2 0秒範圍內的時間。 此時加熱器207的溫度，係與步驟1~3相同，設定爲使晶 圓2 00的溫度成爲3 00〜65 (TC範圍內的溫度。〇2氣體係在 如上述的條件下熱活性化。又，以熱使02氣體活性化而供 給者，較能使軟性反應產生，能柔性地進行後述的氧化。 此時，流入處理室2 0 1內之氣體係經熱活性化的〇2氣 體，HCD氣體、C3H6氣體、NH3氣體都不流入處理室201 內。因此，〇2氣體不會引起氣相反'應，經活性化之02氣 體與在步驟3形成在晶圓200上之作爲第3層的SiCN層的 至少一部分反應。藉此，SiCN層在無電獎（non-plasma)下 被熱氧化，而使其變化成包含矽、碳、氮及氧的第4層， 即，矽氧碳氮化層（SiOCN層）（予以改質）。 此時，SiCN層之氧化反應係以不使其飽和的方式進 行。在例如在步驟1〜3形成數原子層的SiCN層之情況，係 使其表面層（表面之1原子層）的至少一部分氧化。在此情 況，以不使整體SiCN層氧化的方式，在SiCN層的氧化反 應成爲不飽和的條件下進行氧化。又，亦能依條件而使從 -30- 201203363
Si CN層的表面層起下面的數層氧化，但只使其表面層氧化 者，更能使SiOCN膜的組成比的控制性提高而較佳。又， 在例如在步驟1~3形成1原子層或低於1原子層的SiCN 層之情況，亦同樣使其表面層的一部分氧化。在此情況， 以不使整體SiCN層氧化的方式，在SiCN層的氧化反應成 爲不飽和的條件下進行氧化。 又，爲了將SiCN層（第3層）的氧化反應作成不飽和， 將步驟4中之處理條件定爲上述的處理條件即可，但藉由 進一步將步驟4中之處理條件定爲以下的處理條件，而容 易將SiCN層的氧化反應作成不飽和。 晶圓溫度：500~63 0°C 處理室內壓力：133〜2666Pa 〇2氣體分壓：67〜2820Pa 〇2氣體供給流量：l〇〇〇~5000sccm N2氣體供給流量：300〜lOOOsccm 〇2氣體供給時間：6〜100秒 之後，關閉第4氣體供給管232d的閥243d，停止供 給〇2氣體。此時，使排氣管231之APC閥244在打開下， 利用真空幫浦246在處理室201內進行真空排氣，將殘留 在處理室201內之未反應或已貢獻於氧化後之02氣體從處 理室201內排除。此時使閥24 3h在打開下，維持朝處理室 201內供給N2氣體》藉此，提高將殘留在處理室201內之 未反應或已貢獻於氧化後之〇2氣體從處理室201內排除的 效果。 -31- 201203363 作爲含氧氣體，除了氧（〇2)氣體以外，也可使用水蒸 氣（H20)氣體、一氧化氮（NO)氣體、亞氧化氮（N20)氣體、 二氧化氮（N〇2)氣體、一氧化碳（CO)氣體、二氧化碳（co2) 氣體、臭氧（〇3)氣體、H2氣體+ 〇2氣體、H2氣體+ 〇3氣 體等。 能藉由將上述步驟1〜4作爲1個循環，將該循環進行 1次以上，來在晶圓200上形成既定膜厚之包含矽、碳、 氮及氧的薄膜，即矽氧碳氮化膜（SiOCN膜）。又，上述的 循環，較佳爲重複進行複數次。 此時，能藉由控制各步驟中之處理室201內的壓力或 氣體供給時間等處理條件，來調整SiOCN層中之各元素成 分，即矽成分、氧成分、碳成分、氮成分的比例，β卩，矽 濃度、氧濃度、碳濃度、氮濃度，能控制SiOCN膜的組成 比° 又，亦可藉由將上述步驟1〜3作爲1組並將該組進行 1次以上後，進行步驟4，將此作.爲1個循環，將該循環進 行1次以上，來在晶圓200上形成既定膜厚之SiOCN膜。 、 即，亦可藉由將形成既定厚度之矽碳氮化層（SiCN層） 的製程、及形成矽氧碳氮化層（SiOCN層）的製程（步驟4)作 爲1個循環，將該循環進行既定次數（η次），來在晶圓200 上形成既定膜厚的矽氧碳氮化膜（SiOCN膜），其中
前述形成既定厚度之矽碳氮化層（SiCN層）的製程，係 藉由將以下製程（步驟）作爲1組並將該組進行既定次數（m 次）來形成既定厚度之矽碳氮化層（SiCN層）：藉由在CVD -32- 201203363 反應發生的條件下將含矽氣體（HCD氣體）供給至已收容晶 圓200的處理容器內’來在晶圓200上形成含矽層的製程 (步驟1);藉由將含碳氣體（<：3Η6氣體）供給至處理容器內， 來在含矽層上形成含碳層而形成包含砂及碳之層的製程 (步驟2);及藉由將含氮氣體（νη3氣體）供給至處理容器 內’來將包含矽及碳之層氮化而形成矽碳氮化層的製程（步 驟3)。在此情況中’上述循環，較佳亦爲重複進行複數次。 在第4圖’顯示藉由將上述步驟〗~3作爲1組並將該 組進行2次後’進行步驟4，將此作爲1個循環，進行該 循環η次，來在晶圓2 00上形成既定膜厚的SiOCN膜的例 子。 依此方式，成爲能藉由將上述步驟1〜3作爲1組並將 該組進行既定次數後，進行步驟4，將此作爲1個循環， 進行該循環既定次數，來適當正確地（在利基方向上）控制 SiOCN膜之矽成分、碳成分及氮成分對氧成分的比例，而 成爲能使SiOCN膜之組成比的控制性更加提高。又，能藉 由增加組數’來將每1循環所形成之SiCN層的層數增加組 數的數量’可使循環速率（cycle rate)提高。又，藉此，亦 能使成膜速率提高。 一進行形成具有既定組成之既定膜厚的SiOCN膜的成 膜處理，便朝處理室2 0 1內供給N2等惰性氣體並予以排 氣’藉此以惰性氣體沖洗處理室2 〇 1內（氣體沖洗（g a s purge))。之後，將處理室2〇1內的氣體環境取代成惰性氣 體（惰性氣體取代），將處理室201內的壓力恢復爲常壓（恢 -33- 201203363 復大氣壓）。 之後，利用晶舟升降梯1 1 5來降下密封蓋2 1 9 ’將反 應管203的下端開口，同時處理完畢的晶圓2 00係在保持 於晶舟2 1 7的狀態下從反應管2〇3的下端搬出（卸載晶舟 (boat unload))至反應管2 03的外部。之後’從晶舟217取 出處理完畢的晶圓200(排出晶圓（wafer discharge))。 (第2序列） 接著，就本實施形態之第2序列加以說明。 第5圖係顯示本實施形態之第2序列中之氣體供給時 序的圖。 在本實施形態之第2序列，係藉由將以下製程作爲1 個循環並將該循環進行既定次數（η次），來在晶圓200上形 成既定厚度之矽氧碳氮化膜（SiOCN膜）：藉由在CVD反應 發生的條件下將含矽氣體供給至已收容晶圓2〇〇的處理容 器內，來在晶圓200上形成含矽層的製程；藉由將含碳氣 體供給至處理容器內來在含矽層上形成含碳層而形成包含 矽及碳之第1層的製程；藉由在· CVD反應發生的條件下將 含矽氣體供給至處理容器內，來進一步在包含矽及碳之第 1層上形成含矽層而形成包含矽及碳之第2層的製程；藉 由將含氮氣體供給至處理容器內，來將包含矽及碳之第2 層氮化而形成矽碳氮化層（SiCN層）的製程；及藉由將含氧 氣體供給至處理容器內，來將矽碳氮化層氧化而形成矽氧 碳氮化層（SiOCN層）的製程。 以下，具體說明本實施形態之第2序列。在此，係針 -34- 201203363 對使用HCD氣體作爲含矽氣體，使用C3H6氣體作爲含碳 氣體，使用NH3氣體作爲含氮氣體，使用〇2氣體作爲含氧 氣體，利用第5圖之序列，在基板上形成作爲絕緣膜之矽 氧碳氮化膜（SiOCN膜）的例子加以說明。 到裝塡晶圓、搬入晶舟、調整壓力、調整溫度、旋轉 晶圓爲止，係與第1序列同樣地進行。之後，依序實施後 述的5個步驟。 [步驟1] 步驟1係與第1序列之步驟1同樣地進行。即，在步 驟1的處理條件、所產生的反應、所形成的層等係與在第 1序列中之步驟1的那些相同。即，在此步驟，係藉由朝 處理室201內供給HCD氣體，來在晶圓200上形成含矽層 (第1層）。 [步驟2 ] 步驟2係與第1序列之步驟2同樣地進行。即，在步 驟2的處理條件、所產生的反應、所形成的層等係與在第 1序列中之步驟2的那些相同。即，在此步驟，係藉由朝 處理室2〇1內供給C3H6氣體，來在含矽層上形成含碳層而 形成包含矽及碳的第1層（第2層）。 [步驟3] 步驟3係與第1序列之步驟1同樣地進行。即，在步 驟3的處理條件、所產生的反應、所形成的層等係與在第 1序列中之步驟1的那些相同。即，在此步驟，係藉由朝 處理室201內供給HCD氣體，來在包含矽及碳的第1層上 -35- 201203363 進一步形成含矽層而形成包含矽及碳的第2層（第3層）。 [步驟4] 步驟4係與第1序列之步驟3同樣地進行。即，在步 驟4的處理條件、所產生的反應、所形成的層等係與在第 1序列中之步驟3的那些相同。即，在此步驟，係藉由朝. 處理室2〇1內供給NH3氣體，來將包含矽及碳的第2層氮 化而形成SiCN層（第4層）。 [步驟5 ] 步驟5係與第1序列之步驟4同樣地進行。即，在步 驟5的處理條件、所產生的反應、所形成的層等係與在第 1序列中之步驟4的那些相同。即，在此步驟，係藉由朝 處理室201內供給〇2氣體，來將SiCN層氧化而形成SiOCN 層（第5層）。 能藉由將上述步驟1〜5作爲1個循環，將該循環進行 1次以上’來在晶圓200上形成既定膜厚之SiOCN膜。又， 上述的循環，較佳爲重複進行複數次。 此時，能藉由控制各步驟中之處理室2 0 1內的壓力或 氣體供給時間等處理條件，來調整SiOCN層中之各元素成 分’即矽成分、氧成分、碳成分、氮成分的比例，即，矽 濃度、氧濃度、碳濃度、氮濃度，能控制SiOCN膜的組成 比。 又’亦可藉由將上述步驟1〜4作爲1組並將該組進行 1次以上後，進行步驟5 ’將此作爲1個循環，將該循環進 行1次以上，來在晶圓200上形成既定膜厚之SiOCN膜。 -36- 201203363 即，亦可藉由將形成既定厚度之矽碳氮化層（Si CN層） 的製程、及形成矽氧碳氮化層（SiOCN層）的製程（步驟5)作 爲1個循環，將該循環進行既定次數（η次），來在晶圓200 上形成既定膜厚的矽氧碳氮化膜（SiOCN膜），其中 前述形成既定厚度之矽碳氮化層（SiCN層）的製程，係 藉由將以下製程（步驟）作爲1組並將該組進行既定次數（m 次）來形成既定厚度之矽碳氮化層（SiCN層）：藉由在CVD 反應發生的條件下將含矽氣體（HCD氣體）供給至已收容晶 圓2 00的處理容器內，來在晶圓200上形成含矽層的製程 (步驟1);藉由將含碳氣體（C3H6氣體）供給至處理容器內， 來在含矽層上形成含碳層而形成包含矽及碳之第1層的製 程（步驟2);藉由在CVD反應發生的條件下將含矽氣體 (HCD氣體）供給至處理容器內，來進一步在包含矽及碳之 第1層上形成含矽層而形成包含矽及碳之第2層的製程（步 驟3);及藉由將含氮氣體（NH3氣體）供給至處理容器內， 來將包含矽及碳之第2層氮化而形成矽碳氮化層的製程（步 驟4) 〇 前述形成矽氧碳氮化層（SiOCN層）的製程（步驟5)，係 藉由將含氧氣體（02氣體）供給至處理容器內，來將既定厚 度之矽碳氮化層氧化而形成矽氧碳氮化層（SiOCN層）。在 此情況中，上述循環，亦較佳爲重複進行複數次。 在第6圖，顯示藉由將上述步驟1~4作爲1組並將該 組進行2次後，進行步驟5，將此作爲1個循環，進行該 循環η次，來在晶圓200上形成既定膜厚的SiOCN膜的例 -37- 201203363 子。 依此方式，成爲能藉由將上述步驟1 ~ 4作爲1組並將 該組進行既定次數後，進行步驟5，將此作爲1個循環， 進行該循環既定次數，來適當正確地控制SiOCN膜之砂成 分、碳成分及氮成分對氧成分的比例，而成爲能使SiOCN 膜之組成比的控制性更加提高。又，能藉由增加組數，來 將每1循環所形成之SiCN層的層數增加組數的數量，可使 循環速率提高。又，藉此亦能使成膜速率提高。 又，在第1序列，係每1循環供給至少1次HCD氣體 (步驟1 )，每1循環形成至少1層份的矽層。 相對於此，在第2序列，係每1循環供給至少2次HCD 氣體（步驟1、3)，每1循環形成至少2層份的砂層。即， 利用第2序列的話，相較於第1序列，能使每1循環所吸 附、堆積的矽量增多（能作成2倍以上），可使循環速率提 高。 又，在第1序列，係在步驟2中賦予C 3 H6氣體而使碳 (C)gp CxHy吸附在矽層上，此時形成Si-C鍵結。. 之後，若在步驟3中賦予氮（N)即NH3氣體，C與N便 會爭奪Si，因此Si-C鍵結的一部分被取代成Si-N鍵結， 而C會脫離。其結果，在第1序列，SiCN膜中之碳攝取量， 即S i C N膜中的碳濃度會減少。 相對於此，根據第2序列，在步驟2中賦予C 3 Η 6氣體 而使碳（C)即CxHy吸附在矽層上，在步驟3中進一步使矽 (Si)吸附、堆積，因此形成Si-C-Si鍵結的機率變高。之後， -38- 201203363 即使在步驟4中賦予氮（N)即NH3氣體，由N所造成的攻 擊（attack)也會被形成Si-C-Si鍵結的Si阻擋（block)，因此 C變得難以脫離’成爲容易使C殘留。作爲其結果，可使 Si CN膜中之碳攝取量，即siCN膜中的碳濃度提高。 又’在第1序列，必須使在步驟2中之C x H y朝矽層上 的吸附、及在步驟3中之利用ΝΗ3氣體之第2層的氮化在 不飽和下停止。假如一旦使步驟3中之利用ΝΗ3氣體之第 2層的氮化飽和，C的脫離量便會變多，而SiCN膜中的碳 濃度會變得極低。 相對於此，根據第2序列，如上述，在步驟2中使CxHy 吸附在矽層上’在步驟3中進一步使矽（Si)吸附、堆積，因 此形成S i - C - S i鍵結的機率變高，而使形成S i _ C _ S i鍵結的 Si產生作爲步驟4中之C對N之攻擊的阻擋層的作用。藉 此，對步驟4中之利用NH 3氣體之第3層的氮化而言便可 使用飽和區域。即，抑制C的脫離且提高氮化力，可成爲 更均勻的氮化處理。作爲其結果，可使S i CN膜之晶圓面內 膜厚均勻性提高。 若實施形成具有既定組成之既定膜厚的Si OCN膜的成 膜處理’則氣體沖洗、惰性氣體取代、恢復大氣壓、卸載 晶舟、排出晶圓係與第1序列同樣地進行。 (3)本實施形態的效果 根據本實施形態，達成以下所示之1個或複數個效果。 根據本實施形態’在第1序列中，因爲是以依序實行 步驟1〜4，或者將步驟1〜3作爲1組將該組進行1次以上 -39- 201203363 後進行步驟4的方式來進行，所以能形成具有既定組成及 膜厚之SiOCN膜。又，在第2序列中，因爲是以依序實行 步驟1 ~5，或者將步驟1 ~4作爲1組將該組進行1次以上 後進行步驟5的方式來進行，所以能形成具有既定組成及 膜厚之SiOCN膜。 又，確認了在各序列中在將進行各步驟的順序改變的 情況下，例如在第1序列中，在依步驟1、步驟2、步驟4、 步驟3的順序實行各步驟的情況下，無法獲得S i O CN膜。 又，確認了在第2序列中，在依步驟1 '步驟2、步驟3、 步驟5、步驟4的順序實行各步驟的情況下，亦無法獲得 SiOCN膜。這是因爲Si-Ο鍵結的鍵結力比Si-N鍵結的鍵 結力還強，能在將包含矽及碳的層氮化後進行氧化，在將 包含矽及碳的層氧化後可形成Si-Ο鍵結，所以在該狀態下 即使流入NH3氣體也不能切斷Si-0鍵結，即，不能形成 S i -N鍵結，而成爲不能進行氮化的緣故。又，確認了即使 是在將包含矽及碳的層氧化後，在緩衝室內由電漿源以電 漿使NH3氣體活性化而供給的情況中，仍不能進行氮化， 無法獲得SiOCN膜。由此可清楚得知，即使在將包含矽及 碳的層氧化後進行氮化仍無法獲得SiOCN膜，而爲了獲得 SiOCN膜.必須在將包含矽及碳的層氮化後進行氧化。 又，根據本實施形態，在第1序列及第2序列之任一 者中皆能形成具有優良的晶圓面內膜厚均勻性的 SiOCN 膜。於是，在使用利用本實施形態之第1序列或第2序列 所形成之SiOCN膜作爲絕緣膜的情況下，可在SiOCN膜的 -40 - 201203363 面內提供均質的性能，能對半導體裝置的性能提升或生產 良率的提升有所貢獻。 又，根據本實施形態，藉由控制各序列之各步驟中之 . 處理室內的壓力或氣體供給時間等處理條件，來調整 Si OCN膜中之各元素成分，即矽成分、氧成分、碳成分、 氮成分的比例’即，矽濃度、氧濃度、碳濃度、氮濃度， 能控制SiOCN膜的組成比。 然而，在過去的C V D法的情況’同時供給包含構成所 形成的薄膜之複數個元素的複數種類氣體。在此情況下， 爲了控制所形成之薄膜的組成比，可考量例如控制氣體供 給時之氣體供給流量比。又，在此情況下即使控制氣體供 給時之基板溫度、處理室內的壓力、氣體供給時間等供給 條件仍不能控制所形成之薄膜的組成比。 又，在A L D法的情況，交替地供給包含構成所形成的 薄膜之複數個元素的複數種類氣體。在此情況下，爲了控 制所形成之薄膜的組成比，可考量例如控制各氣體供給時 之氣體供給流量、氣體供給時間。又，在ALD法的情況， 原料氣體之供給，係以原料氣體朝基板表面上吸附飽和爲 目的，因此不須要處理室內的壓力控制。即原料氣體的吸 附飽和，係在針對反應溫度原料氣體進行吸附的既定壓力 以下發生，將處理室內的壓力抑制在該既定壓力以下的 話’則無論定爲何種壓力値都能實現原料氣體的吸附飽 和。因此通常，在利用ALD法成膜的情況，處理室內的壓 力成爲由基板處理裝置的排氣能力對氣體供給量所決定的 -41- 201203363 壓力。亦考量在以使處理室內壓力變化的方式來進行的情 況下，妨礙原料氣體朝基板表面上的化學吸附，接近CVD 反應，而成爲不能適當地進行利用ALD法的成膜。又，亦 考量爲了利用ALD法形成既定膜厚的薄膜而重複進行ALD 反應（吸附飽和、表面反應），因此到各個ALD反應飽和爲 止不充分進行各個A LD反應的話，堆積便變得不足，成爲 無法獲得足夠的堆積速度。因此，在ALD法的情況，難以 考量利用處理室內的壓力控制來控制薄膜的組成比。 相對於此，在本實施形態，在任何序列中，都是以藉 由控制各步驟中之處理室內的壓力或氣體供給時間，來控 制薄膜組成比的方式進行。又，較佳地，可藉由控制處理 室內的壓力，或者是，壓力及氣體供給時間，來控制薄膜 組成比。 在藉由控制各步驟中之處理室內的壓力來控制薄膜的 組成比的情況，能減少在不同的基板處理裝置間的機差的 影響。即’即使在不同的基板處理裝置間，仍可藉由同樣 的控制，來同樣地控制薄膜的組成比。在此情況下，以控 制各步驟中之氣體供給時間的方式進行的話，便能微調薄 膜的組成比，能提高控制薄膜組成比的控制性。又，藉由 控制各步驟中之處理室內的壓力，亦可提高成膜速率，同 時控制薄膜的組成比。即，藉由控制處理室內的壓力，亦 可提高例如在各序列中之步驟1形成之含矽層的成長速 率，同時控制薄膜的組成比。依此方式，根據本實施形態， 即使在不同的基板處理裝置間，不僅仍能藉由同樣的控 -42- 201203363 制，來同樣地控制薄膜的組成比，亦能提高控制薄膜組成 比的控制性，進一步地亦能使成膜速率，即生產性提升。 另一方面，在例如利用ALD法的成膜中，在藉由控制 各步驟中之氣體供給流量或氣體供給時間，來控制薄膜的 組成比的情況下，在不同的基板處理裝置間之機差的影響 變大。即，成爲在不同的基板處理裝置間，即使進行同樣 的控制，仍不能同樣地控制薄膜的組成比。例如，在不同 的基板處理裝置間，即使是在將氣體供給流量、氣體供給 時間設定成相同的流量値、時間的情況，仍因機差而使處 理室內的壓力不會成爲相同的壓力値。因此，在此情況， 處理室內的壓力會按基板處理裝置而改變，而成爲不能在 不同的基板處理裝置間同樣地進行所要的組成比控制。進 —步地，亦有考量因處理室內的壓力會按基板處理裝置改 變，而妨礙原料氣體朝基板表面上的化學吸附，接近CVD 反應，而成爲不能適當地進行利用A LD法的成膜的情況。 又，根據本實施形態，因能形成既定組成的矽氧碳氮 化膜，所以可控制耐蝕刻性、介電率、耐絕緣性，可形成 介電率比矽氮化膜（SiN膜）低、耐蝕刻性優良、耐絕緣性優 良的矽絕緣膜。 又，在本實施形態之第1序列的步驟2〜4、或第2序 列的步驟2、步驟4〜5，係以供給至處理室201內之C3H6 氣體、NH3氣體、02氣體乃分別以熱使其活性化而供給至 晶圓200的表面的方式進行。藉此，能分別使上述反應軟 性地發生，可控制性佳地、容易地進行含碳層的形成、氮 •43- 201203363 化處理、氧化處理。 又，藉由將利用本實施形態的手法形成的矽絕緣膜， 作爲側壁間隔物（S i d e w a 11 s p a c e r)使用’可提供漏電流少、 加工性優良之裝置形成技術。 又，藉由將利用本實施形態的手法形成的矽絕緣膜， 作爲蝕刻中止物（e t c h s t 〇 p p e r)使用，可提供加工性優良之 裝置形成技術。 又，根據本實施形態，不用電漿，便能形成理想的計 量比的矽絕緣膜。又，由於能不用電漿形成矽絕緣膜，所 以亦可適用於例如DPT之SADP膜等之顧慮電漿損傷的製 程。 <本發明之其他實施形態> 以上，雖然具體說明了本發明之實施形態，但是本發 明不受上述實施形態限定，在不脫離其主旨的範圍下可進 行各種變更。 例如，亦可以不在處理室201內設置緩衝室237，而 從第4噴嘴249d將02氣體直接供給至處理201內的方式 進行。在此情況，亦可以藉由將第4噴嘴249d的氣體供給 管250d朝向反應管203的中心側，來從第4噴嘴249d將 〇 2氣體直接朝向晶圓2 0 0供給的方式進行。又，亦可以不 設置第4噴嘴249d而只設置緩衝室237的方式進行。 又，例如，供給至處理室201內之C3H6氣體、NH3氣 體、〇2氣體不限於分別以熱使其活性化的情況，亦可以例 如使用電漿使其活性化的方式進行。在此情況，例如’亦 -44 - 201203363 可以使用作爲上述電漿產生器之電漿源來將各氣體電漿激 發的方式進行。 又，例如，在第1序列之步驟4、第2序列之步驟5 中，亦可以與含氧氣體一起供給含氫氣體的方式進行。一 旦將含氧氣體及含氫氣體供給至處在低於大氣壓的壓力 (減壓）氣體環境下的處理容器內，在處理容器內含氧氣體 與含氫氣體便會反應而生.成包含氧的氧化種（原子狀氧 等），能利用此氧化種來將各層氧化。在此情況下，能以比 利用含氧氣體單體進行氧化還高的氧化力進行氧化。此氧 化處理係在無電漿的減壓氣體環境下進行。作爲含氫氣 體，能使用例如氫（H2)氣體。在此情況下，能使用上述的 含氫氣體供給系統。 又例如，在上述的實施形態，係就形成包含半導體元 素之矽的SiOCN膜（半導體絕緣膜）作爲絕緣膜的例子加以 說明，但本發明亦能適用於形成包含鈦（Ti)、锆（Z〇、給 (Hf)、钽（Ta)、鋁（A1)、鉬（Mo)、鎵（Ga)、鍺（Ge)等金屬元 素之金屬氧碳氮化膜（金屬絕緣膜）的情況。 例如，本發明，亦能適用於形成鈦氧碳氮化膜（TiOCN 膜）、锆氧碳氮化膜（ZrOCN膜）、耠氧碳氮化膜（HfOCN膜）、 鉅氧碳氮化膜（TaOCN膜）、鋁氧碳氮化膜（A10CN膜）、鉬 氧碳氮化膜（MoOCN膜）、鎵氧碳氮化膜（GaOCN膜）、鍺氧 碳氮化膜（GeOCN膜）、及將它們組合、或混合之金屬氧碳 氮化膜的情況。 在此情況，能使用鈦原料氣體、錐原料氣體、給原料 •45- 201203363 氣體、鉬原料氣體、鋁原料氣體、鉬原料氣體、鎵原料氣 體、鍺原料氣體取代在上述實施形態之矽原料氣體，利用 與上述實施形態同樣的序列（第1序列及第2序列）進行成 膜。 即，在此情況，例如，在第1序列中，藉由將以下製 程（步驟）作爲1個循環並將該循環進行既定次數（η次）來在 晶圓上形成既定膜厚之金屬氧碳氮化膜：藉由在CVD反應 發生的條件下將包含金屬元素的原料氣體供給至已收容晶 圓的處理容器內，來在晶圓上形成含金屬元素層的製程（步 驟1);藉由將含碳氣體供給至處理容器內，來在含金屬元 素層上形成含碳層而形成包含金屬元素及碳之層的製程 (步驟2);藉由將含氮氣體供給至處理容器內，來將包含金 屬元素及碳之層氮化而形成金屬碳氮化層的製程（步驟 3);及藉由將含氧氣體供給至處理容器內，來將金屬碳氮 化層氧化而形成金屬氧碳氮化層的製程（步驟4)。 在此情況，與上述實施形態同樣地，亦可以將步驟1 ~3 作爲1組並將該組進行1次以上後，進行步驟4，將此作 爲1個循環，將該循環進行1次以上，藉此在晶圓上形成 既定膜厚之金屬氧碳氮化膜的方式進行。 即，亦可以藉由將形成既定厚度之金屬碳氮化層的製 程、及形成金屬氧碳氮化層的製程（步驟4)作爲1個循環， 將該循環進行既定次數（η次），來在晶圓上形成既定膜厚的 金屬氧碳氮化膜方式來進行，其中 前述形成既定厚度之金屬碳氮化層的製程，係藉由將 -46- 201203363 以下製程（步驟）作爲1組並將該組進行既定次數（m次）來形 成既定厚度之金屬碳氮化層：藉由在CVD反應發生的條件 下將包含金屬元素的原料氣體供給至已收容晶圓的處理容 器內，來在晶圓上形成含金屬元素層的製程（步驟1);藉由 將含碳氣體供給至處理容器內，來在含金屬元素層上形成 含碳層而形成包含金屬元素及碳之層的製程（步驟2);及藉 由將含氮氣體供給至處理容器內，來將包含金屬元素及碳 之層氮化而形成金屬碳氮化層的製程（步驟3)， 前述形成金屬氧碳氮化層的製程（步驟4)，係藉由將含 氧氣體供給至處理容器內，來將既定厚度之金屬碳氮化層 氧化而形成金屬氧碳氮化層。 又，在此情況，例如，在第2序列中，藉由將以下製 程（步驟）作爲1個循環並將該循環進行既定次數（η次）來在 晶圓上形成既定膜厚之金屬氧碳氮化膜：藉由在CVD反應 發生的條件下將包含金屬元素的原料氣體供給至已收容晶 圓的處理容器內，來在晶圓上形成含金屬元素層的製程（步 驟1):藉由將含碳氣體供給至處理容器內，來在含金屬元 素層上形成含碳層而形成包含金屬元素及碳之第1層的製 程（步驟2);藉由在CVD反應發生的條件下將包含金屬元 素之原料氣體供給至處理容器內，來在包含金屬元素及碳 之第1層上進一步形成含金屬元素層而形成包含金屬元素 及碳之第2層的製程（步驟3);藉由將含氮氣體供給至處理 容器內，來將包含金屬元素及碳之第2層氮化而形成金屬 碳氮化層的製程（步驟4);及藉由將含氧氣體供給至處理容 -47- 201203363 器內，來將金屬碳氮化層氧化而形成金屬氧碳氮化層的製 程（步驟5)。 在此情況，與上述實施形態同樣地，亦可以將步驟1〜4 作爲1組並將該組進行1次以上後，進行步驟5，將此作 爲1個循環，將該循環進行1次以上，藉此在晶圓上形成 既定膜厚之金屬氧碳氮化膜的方式進行。 即，亦可以藉由將形成既定厚度之金屬碳氮化層的製 程、及形成金屬氧碳氮化層的製程（步驟5)作爲1個循環， 將該循環進行既定次數（η次），來在晶圓上形成既定膜厚的 金屬氧碳氮化膜方式來進行，其中 前述形成既定厚度之金屬碳氮化層的製程，係藉由將 以下製程（步驟）作爲1組並將該組進行既定次數（m次）來形 成既定厚度之金屬碳氮化層：藉由在CVD反應發生的條件 下將包含金屬元素的原料氣體供給至已收容晶圓的處理容 器內，來在晶圓上形成含金屬元素層的製程（步驟1);藉由 將含碳氣體供給至處理容器內，來在含金屬元素層上形成 含碳層而形成包含金屬元素及碳之第1層的製程（步驟2); 藉由在CVD反應發生的條件下將包含金屬元素的原料氣體 供給至處理容器內，來在包含金屬元素及碳之第1層上進 一步形成含金屬元素層，而形成包含金屬元素及碳之第2 層的製程（步驟3);及藉由將含氮氣體供給至處理容器內， 來將包含金屬元素及碳之第2層氮化而形成金屬碳氮化層 的製程（步驟4)， 前述形成金屬氧碳氮化層的製程（步驟5)，係藉由將含 -48- 201203363 氧氣體供給至處理容器內，來將既定厚度之金屬碳氮化層 氧化而形成金屬氧碳氮化層。 例如，在形成TiOCN膜作爲金屬氧碳氮化膜的情況， 作爲包含 Ti的原料，能使用肆乙基甲基胺基鈦 (Ti[N(C2H5)(CH3)]4，簡稱：TEMAT)、肆二甲基胺基鈦 (Ti[N(CH3)2]4 ，簡稱：TDMAT)、肆二乙基胺基鈦 (Ti[N(C2H5)2]4，簡稱：TDEAT)等有機原料，或四氯化鈦 (TiCl4)等無機原料。作爲含碳氣體或含氮氣體或含氧氣 體，能使.用與上述實施形態同樣的氣體。又，此時的處理 條件，能定爲例如與上述實施形態同樣的處理條件，但更 佳地，晶圓溫度定爲例如100〜5 00°c範圍內的溫度，處理 室內壓力定爲例如1〜1 00 0Pa範圍內的壓力。 又例如，在形成ZrOCN膜作爲金屬氧碳氮化膜的情 況，作爲包含 Zr的原料’能使用肆乙基甲基胺基鉻 (Zr[N(C2H5)(CH3)]4，簡稱：TEMAZ)、肆二甲基胺基锆 (Zr[N(CH3)2]4，簡稱：TDMAZ)、肆二乙基胺基鉻 (Zr[N(C2H5)2]4，簡稱：TDEAZ)等有機原料’或四氯化锆 (ZrCl4)等無機原料。作爲含碳氣體或含氮氣體或含氧氣 體，能使用與上述實施形態同樣的氣體。又’此時的處理 條件，能定爲例如與上述實施形態同樣的處理條件’但更 佳地，晶圓溫度定爲例如100〜4〇0°C範圍內的溫度，處理 室內壓力定爲例如1〜10001>3範圍內的壓力。 又例如，在形成HfocN膜作爲金屬氧碳氮化膜的情 況，作爲包含Hf的原料’能使用肆乙基甲基胺基給 -49- 201203363 (Hf[N(C2H5)(CH3)]4，簡稱：TEMAH)、肆二甲基胺基飴 (Hf[N(CH3)2]4，簡稱：TDMAH)、肆二乙基胺基飴 (Hf[N(C2H5)2]4’簡稱：TDEAH)等有機原料，或四氯化鈴 (HfCl4)等無機原料。作爲含碳氣體或含氮氣體或含氧氣 體’能使用與上述實施形態同樣的氣體。又，此時的處理 條件’能定爲例如與上述實施形態同樣的處理條件，但更 佳地，晶圓溫度定爲例如1 00〜400°C範圍內的溫度，處理 室內壓力定爲例如1〜lOOOPa範圍內的壓力。 又例如，在形成AlOCN膜作爲金屬氧碳氮化膜的情 況，作爲包含A1的原料，能使用三甲基鋁（A1(CH3)3，簡 稱：TMA)等有機原料，或三氯化鋁（A1C13)等無機原料。作 爲含碳氣體或含氮氣體或含氧氣體，能使用與上述實施形 態同樣的氣體。又，此時的處理條件，能定爲例如與上述 實施形態同樣的處理條件，但更佳地，晶圓溫度定爲例如 100〜400 °C範圍內的溫度，處理室內壓力定爲例如1〜lOOOPa 範圍內的壓力。 依此方式，本發明亦能適用於金屬氧碳氮化膜的成 膜。即使是在此情況下仍可獲得與上述實施形態同樣的作 用效果。 即，本發明能適用於形成包含半導體元素或金屬元素 等既定元素的碳氮化膜的情況。 [實施例] 利用上述實施形態之第1序列控制組成比同時形成 SiOCN膜，測定該SiOCN膜的組成比及晶圓面內膜厚均勻 -50- 201203363 性。使用HCD氣體作爲含矽氣體，使用C3H6氣體作爲含 碳氣體，使用NH3氣體作爲含氮氣體，使用〇2氣體作爲含 氧氣體。組成比控制，係利用調整控制組成比的因子之壓 力及氣體供給時間（照射時間）來進行。在組成比控制方 面，壓力越大（越高），或氣體供給時間越長則反應變得越 高，在該製程所形成之層變得越厚，吸附量變得越多。即， 在該製程所賦予的原子數變多。但是，在使用如對吸附或 反應飽和之反應種的情況，亦有例如無法厚至1原子層以 上的情況。 首先調整第1序列之第2步驟中之處理室內壓力及 C 3 H6氣體供給時間，在晶圓上形成碳濃度約8原子％的 SiOCN膜。當時的處理條件係依以下設定。 <第1序列（基準處理條件）> (第1步驟） 處理室內溫度：6 3 0 °C 處理室內壓力：133Pa(lTorr) HCD氣體供給流量：〇.2slm HCD氣體照射時間：6秒 (第2步驟） 處理室內溫度：6 3 0 °C 處理室內壓力：133Pa(lTorr) C 3 Η 6氣體供給流量：1 s 1 m C3H6氣體照射時間：12秒 (第3步驟） -51- 201203363
處理室內溫度：630 °C 處理室內壓力：866Pa(6.5Torr) NH3氣體供給流量：4.5slm NH3氣體照射時間：18秒 (第4步驟） 處理室內溫度：6 3 0 °C 處理室內壓力：133Pa(lTorr) 〇 2氣體供給流量：1 s 1 m 〇2氣體照射時間：18秒 將此處理條件作爲基準，調整各處理條件，藉以嘗試 形成碳濃度約1 6原子％的Si OCN膜。 結果，確認了藉由將第2步驟中之處理室內壓力從 13 3?3(1丁〇1*〇定爲23 94?3(181'〇1*〇，可獲得碳濃度約16原 子％的SiOCN膜，可形成碳比率比依基準處理條件所形成 之SiOCN膜還高的SiOCN膜。即，確認了藉由使第2步驟 中之處理室內壓力比基準處理條件中之處理室內壓力還 高，可形成碳比率高的SiOCN膜。又，也確認了碳濃度上 升的份量，氮濃度減少。又，第2步驟中之處理室內壓力 以外的處理條件，係定爲與基準處理條件相同。即，當時 的處理條件係依以下設定。 <第1序列（C3H6氣體供給時壓力變更）> (第1步驟） 處理室內溫度：6 3 0 °C 處理室內壓力：133Pa(lTorr) -52- 201203363 HCD氣體供給流量：〇.2slm H C D氣體照射時間：6秒 (第2步驟）
處理室內溫度：630 °C 處理室內壓力：2394Pa(18Torr) C 3 Η 6氣體供給流量：1 s 1 m C 3 Η 6氣體照射時間：1 2秒 (第3步驟）
處理室內溫度：630 °C 處理室內壓力：8 66Pa(6.5Torr) N Η 3氣體供給流量：4.5 s 1 m NH3氣體照射時間：18秒 (第4步驟） 處理室內溫度·· 6 3 0 °C 處理室內壓力：133Pa(lTorr) 〇2氣體供給流量：lslm 〇2氣體照射時間：18秒 又’確認了即使將第2步驟中之C3H6氣體照射時間從 1 2秒定爲9 6秒，亦可獲得碳濃度約1 6原子％的S i Ο C N膜， 可形成碳比率比依基準處理條件所形成之Si OCN膜還高的 SiOCN膜。即，確認了藉由使第2步驟中之C3H6氣體照射 時間比基準處理條件中之C3H6氣體照射時間還長，可形成 碳比率高的SiOCN膜。又，也確認了碳濃度上升的份量， 氮濃度減少。 -53- 201203363 又’第2步驟中之C3H6氣體照射時間以外的處理條 件’係定爲與基準處理條件相同。即，當時的處理條件係 依以下設定。 <第1序列（c3H6氣體照射時間變更）> (第1步驟） 處理室內溫度：63 0°c 處理室內壓力：133Pa(lTorr} H C D氣體供給流量：〇 . 2 s 1 m HCD氣體照射時間：6秒 (第2步驟） 處理室內溫度：630。〇 處理室內壓力：133Pa(lTorr) C 3 Η 6氣體供給流量：1 s 1 m C 3 Η 6氣體照射時間·· 9 6秒 (第3步驟）
處理室內溫度：630°C 處理室內壓力：8 6 6Pa(6.5Torr) NH3氣體供給流量：4.5slm NH3氣體照射時間：18秒 (第4步驟） 處理室內溫度：6 3 0°C 處理室內壓力：133Pa(lTorr) 〇 2氣體供給流量：1 s 1 m 〇 2氣體照射時間：1 8秒 -54- 201203363 此時，所形成之各個SiOCN膜之晶圓面內膜厚均勻性 都成爲±1.5%以下’可獲得良好的結果。又’晶圓面內膜 厚均勻性表示在晶圓面內之膜厚分布的變異程度’其値越 小則在晶圓面內之膜厚分布均勻性越好。 依此方式，瞭解到根據本實施例，便能形成具有優良 的晶圓面內膜厚均勻性的SiOCN膜。於是，瞭解到在使用 實施例的SiOCN膜作爲絕緣膜的情況，可在SiOCN膜的面 內提供均質的性能，能對半導體裝置的性能提升或生產良 率的提升有所貢獻。 又，一將上述實施形態之第1序列的步驟3與步驟4 的順序交換而進行成膜，SiOCN膜就不會被形成在晶圓 上。即，確認了依步驟1、步驟2、步驟4、步驟3的順序 進行成膜，就得不到SiOCN膜。又，此時之在各步驟的處 理條件，係定爲與在實施例中之各步驟的處理條件（基準處 理條件）同樣的處理條件。由此可清楚得知，在將在步驟1、 步驟2形成之包含矽及碳的層氧化後即使進行氮化仍無法 獲得SiOCN膜，而爲了獲得SiOCN膜，就必須在將在步驟 1 '步驟2形成之包含矽及碳的層氮化後進行氧化。 <本發明之較佳態樣> 以下，就本發明之較佳態樣加以附註。 根據本發明之一態樣， 提供一種半導體裝置之製造方法，具有藉由將形成既 定厚度之碳氮化層的製程、及形成氧碳氮化層的製程作爲 1個循環’將該循環進行既定次數來在基板上形成既定膜 -55- 201203363 厚的氧碳氮化膜的製程， 其中前述形成既定厚度之碳氮化層的製程，係藉由將 以下製程作爲1組並將該組進行既定次數來形成既定厚度 之碳氮化層：藉由在CVD反應發生的條件下將含既定元素 氣體供給至已收容基板的處理容器內，來在前述基板上形 成含既定元素層的製程；藉由將含碳氣體供給至前述處理 容器內來在前述含既定元素層上形成含碳層而形成包含前 述既定元素及碳之層的製程；及藉由將含氮氣體供給至前 述處理容器內，來將前述包含既定元素及碳之層氮化而形 成碳氮化層的製程； 其中前述形成氧碳氮化層的製程，係藉由將含氧氣體 供給至前述處理容器內來將前述既定厚度的碳氮化層氧化 而形成氧碳氮化層。 較佳地，在前述形成氧碳氮化層的製程，係在使前述 既定厚度之碳氮化層之由前述含氧氣體所造成的氧化反應 成爲不飽和的條件下，將前述既定厚度之碳氮化層熱氧化。 又較佳地，在前述形成包含既定元素及碳之層的製 程，係在前述含既定元素層上形成前述含碳氣體的不連續 的化學吸附層作爲前述含碳層， 在前述形成碳氮化層的製程，係在使前述包含既定元 素及碳之層之由前述含氮氣體所造成的氮化反應成爲不飽 和的條件下，將前述包含既定元素及碳之層熱氮化， 在前述形成氧碳氮化層的製程，係在使前述既定厚度 之碳氮化層之由前述含氧氣體所造成的氧化反應成爲不飽 -56- 201203363 和的條件下，將前述既定厚度之碳氮化層熱氧化。 又較佳地，在前述形成含既定元素層的製程，係在前 述基板上形成前述既定元素之堆積層作爲前述含既定元素 層， 在前述形成包含既定元素及碳之層的製程，係在前述 含既定元素層上形成前述含碳氣體的不連續的化學吸附層 作爲前述含碳層， 在前述形成碳氮化層的製程，係在使前述包含既定元 素及碳之層之由前述含氮氣體所造成的氮化反應成爲不飽 和的條件下，將前述包含既定元素及碳之層熱氮化， 在前述形成氧碳氮化層的製程，係在使前述既定厚度 之碳氮化層之由前述含氧氣體所造成的氧化反應成爲不飽 和的條件下，將前述既定厚度之碳氮化層熱氧化。 又較佳地，藉由控制前述各製程當中至少1個製程中 之前述處理容器內的壓力、或該壓力及氣體供給時間，來 以使前述氧碳氮化膜的組成成爲既定組成的方式進行控 制。 又較佳地，藉由控制前述各製程當中至少1個製程中 之前述處理容器內的壓力、或該壓力及氣體供給時間，來 以使前述氧碳氮化膜中之前述既定元素、碳、氮或氧的濃 度成爲既定濃度的方式進行控制。 又較佳地，前述既定元素爲半導體元素或金屬元素。 又較佳地，前述既定元素爲矽。 根據本發明之另一態樣， -57- 201203363 提供一種半導體裝置之製造方法，具有 定厚度之矽碳氮化層的製程、及形成矽氧碳 作爲1個循環，將該循環進行既定次數來在 定膜厚的矽氧碳氮化膜的製程， 其中前述形成既定厚度之矽碳氮化層的 將以下製程作爲1組並將該組進行既定次數 度之矽碳氮化層：藉由在CVD反應發生的條 體供給至已收容基板的處理容器內，來在前 含矽層的製程；藉由將含碳氣體供給至前述 在前述含矽層上形成含碳層而形成包含矽 程；及藉由將含氮氣體供給至前述處理容器 包含矽及碳之層氮化而形成矽碳氮化層的製 其中前述形成矽氧碳氮化層的製程，係 體供給至前述處理容器內來將前述既定厚度 氧化而形成砂氧碳氮化層。 較佳地，在前述形成矽氧碳氮化層的製 述既定厚度之矽碳氮化層之由前述含氧氣體 反應成爲不飽和的條件下，將前述既定厚度 熱氧化。 又較佳地，在前述形成包含矽及碳之層 前述含矽層上形成前述含碳氣體的不連續的 爲前述含碳層， 在前述形成矽碳氮化層的製程，係在使 碳之層之由前述含氮氣體所造成的氮化反應 藉由將形成既 氮化層的製程 基板上形成既 製程，係藉由 來形成既定厚 件下將含矽氣 述基板上形成 處理容器內來 及碳之層的製 內，來將前述 程； 藉由將含氧氣 的矽碳氮化層 程，係在使前 所造成的氧化 之矽碳氮化層 的製程，係在 化學吸附層作 前述包含矽及 成爲不飽和的 -58- 201203363 條件下，將前述包含矽及碳之層熱氮化， 在前述形成矽氧碳氮化層的製程，係在使前 度之矽碳氮化層之由前述含氧氣體所造成的氧化 不飽和的條件下，將前述既定厚度之矽碳氮化層 又較佳地，在前述形成含矽層的製程，係在 上形成矽之堆積層作爲前述含矽層， 在前述形成包含矽及碳之層的製程，係在前 上形成前述含碳氣體的不連續的化學吸附層作爲 層， 在前述形成矽碳氮化層的製程，係在使前述 碳之層之由前述含氮氣體所造成的氮化反應成爲 條件下，將前述包含矽及碳之層熱氮化， 在前述形成矽氧碳氮化層的製程，係在使前 度之矽碳氮化層之由前述含氧氣體所造成的氧化 不飽和的條件下，將前述既定厚度之矽碳氮化層 又較佳地，藉由控制前述各製程當中至少1 之前述處理容器內的壓力、或該壓力及氣體供給 以使前述矽氧碳氮化膜的組成成爲既定組成的方 制。 又較佳地，藉由控制前述各製程當中至少1 之前述處理容器內的壓力、或該壓力及氣體供給 以使前述矽氧碳氮化膜中之矽、碳、氮或氧的濃 定濃度的方式進行控制。 根據本發明之另一態樣， 述既定厚 反應成爲 熱氧化。 前述基板 述含矽層 前述含碳 包含矽及 不飽和的 述既定厚 反應成爲 熱氧化。 個製程中 時間，來 式進行控 個製程中 時間，來 度成爲既 -59- 201203363 提供一種半導體裝置之製造方法，具有藉由將以下製 程作爲1個循環，將該循環進行既定次數來在基板上形成 既定膜厚的氧碳氮化膜的製程： 藉由在CVD反應發生的條件下將含既定元素氣體供給 至已收容基板的處理容器內，來在前述基板上形成含既定 元素層的製程； 藉由將含碳氣體供給至前述處理容器內，來在前述含 既定元素層上形成含碳層而形成包含前述既定元素及碳之 層的製程； 藉由將含氮氣體供給至前述處理容器內，來將前述包 含既定元素及碳之層氮化而形成碳氮化層的製程；及 藉由將含氧氣體供給至前述處理容器內，來將前述碳 氮化層氧化而形成氧碳氮化層的製程。 根據本發明之另一態樣， 提供一種半導體裝置之製造方法，具有藉由將以下製 程作爲1個循環，將該循環進行既定次數來在基板上形成 既定膜厚的矽氧碳氮化膜的製程： 藉由在CVD反應發生的條件下將含矽氣體供給至已收 容基板的處理容器內，來在前述基板上形成含矽層的製程； 藉由將含碳氣體供給至前述處理容器內，來在前述含 矽層上形成含碳層而形成包含矽及碳之層的製程； 藉由將含氮氣體供給至前述處理容器內，來將前述包 含矽及碳之層氮化而形成矽碳氮化層的製程；及 藉由將含氧氣體供給至前述處理容器內，來將前述矽 -60- 201203363 碳氮化層氧化而形成矽氧碳氮化層的製程。 根據本發明之另一態樣， 提供一種基板處理方法，具有藉由將形成既定厚度之 碳氮化層的製程、及形成氧碳氮化層的製程作爲1個循 環，將該循環進行既定次數來在基板上形成既定膜厚的氧 碳氮化膜的製程， 其中前述形成既定厚度之碳氮化層的製程，係藉由將 以下製程作爲1組並將該組進行既定次數來形成既定厚度 之碳氮化層：藉由在CVD反應發生的條件下將含既定元素 氣體供給至已收容基板的處理容器內，來在前述基板上形 成含既定元素層的製程；藉由將含碳氣體供給至前述處理 容器內來在前述含既定元素層上形成含碳層而形成包含前 述既定元素及碳之層的製程；及藉由將含氮氣體供給至前 述處理容器內，來將前述包含既定元素及碳之層氮化而形 成碳氮化層的製程； 其中前述形成氧碳氮化層的製程，係藉由將含氧氣體 供給至前述處理容器內來將前述既定厚度的碳氮化層氧化 而形成氧碳氮化層。 根據本發明之另一態樣， 提供一種基板處理裝置，具有： 處理容器，係收容基板； 加熱器，係加熱前述處理容器內的基板； 含既定元素氣體供給系統，係將含既定元素氣體供給 至前述處理容器內； -61- 201203363 含碳氣體供給系統，係將含碳氣體供給至前述處理容 器內； 含氮氣體供給系統，係將含氮氣體供給至前述處理容 器內； 含氧氣體供給系統，係將含氧氣體供給至前述處理容 器內； 壓力調整部，係調整前述處理容器內的壓力；及 控制部，係將前述加熱器、前述含既定元素氣體供給 系統、前述含碳氣體供給系統、前述含氮氣體供給系統、 前述含氧氣體供給系統、及前述壓力調整部控制成： 藉由將形成既定厚度之碳氮化層的製程、及形成氧碳 氮化層的製程作爲1個循環，將該循環進行既定次數來在 前述基板上形成既定膜厚的氧碳氮化膜， 其中前述形成既定厚度之碳氮化層的製程，係藉由將 以下製程作爲1組並將該組進行既定次數來形成既定厚度 之碳氮化層：藉由在CVD反應發生的條件下將前述含既定 元素氣體供給至已收容基板的前述處理容器內，來在前述 基板上形成含既定元素層的製程；藉由將前述含碳氣體供 給至前述處理容器內來在前述含既定元素層上形成含碳層 而形成包含前述既定元素及碳之層的製程；及藉由將前述 含氮氣體供給至前述處理容器內，來將前述包含既定元素 及碳之層氮化而形成碳氮化層的製程； 其中前述形成氧碳氮化層的製程，係藉由將前述含氧 氣體供給至前述處理容器內來將前述既定厚度的碳氮化層 -62- 201203363 氧化而形成氧碳氮化層。 根據本發明之另一態樣， 提供一種半導體裝置之製造方法，具有藉由將形成既 定厚度之碳氮化層的製程、及形成氧碳氮化層的製程作爲 1個循環’將該循環進行既定次數來在基板上形成既定膜 厚的氧碳氮化膜的製程， 其中前述形成既定厚度之碳氮化層的製程，係藉由將 以下製程作爲1組並將該組進行既定次數來形成既定厚度 之碳氮化層：藉由在CVD反應發生的條件下將含既定元素 氣體供給至已收容基板的處理容器內，來在前述基板上形 成含既定元素層的製程；藉由將含碳氣體供給至前述處理 容器內’來在前述含既定元素層上形成含碳層而形成包含 前述既定元素及碳之第1層的製程；藉由在CVD反應發生 的條件下將前述含既定元素氣體供給至前述處理容器內， 來在前述包含既定元素及碳之第1層上進一步形成含既定 元素層而形成包含前述既定元素及碳之第2層的製程；及 藉由將含氮氣體供給至前述處理容器內，來將前述包含既 定元素及碳之第2層氮化而形成碳氮化層的製程； 其中前述形成氧碳氮化層的製程，係藉由將含氧氣體 供給至前述處理容器內來將前述既定厚度的碳氮化層氧化 而形成氧碳氮化層。 根據本發明之另一態樣， 提供一種半導體裝置之製造方法，具有藉由將以下製 程作爲1個循環，將該循環進行既定次數來在基板上形成 -63- 201203363 既定膜厚的氧碳氮化膜的製程‘· 藉由在CVD反應發生的條件下將含既定元素氣體供給 至已收容基板的處理容器內，來在前述基板上形成含既定 元素層的製程； 藉由將含碳氣體供給至前述處理容器內，來在前述含 既定元素層上形成含碳層而形成包含前述既定元素及碳之 第1層的製程； 藉由在CVD反應發生的條件下將前述含既定元素氣體 供給至前述處理容器內，來在前述包含既定元素及碳之第 1層上進一步形成含既定元素層而形成包含前述既定元素 及碳之第2層的製程； 藉由將含氮氣體供給至前述處理容器內，來將前述包 含既定元素及碳之第2層氮化而形成碳氮化層的製程；及 藉由將含氧氣體供給至前述處理容器內，來將前述碳 氮化層氧化而形成氧碳氮化層的製程。 根據本發明之另一態樣， 提供一種基板處理裝置，具有： 處理容器，係收容基板； 加熱器，係加熱前述處理容器內的基板： 含既定元素氣體供給系統，係將含既定元素氣體供給 至前述處理容器內； 含碳氣體供給系統，係將含碳氣體供給至前述處理容 器內； 含氮氣體供給系統，係將含氮氣體供給至前述處理容 64 - 201203363 器內； 含氧氣體供給系統，係將含氧氣體供給至前述處理容 器內； 壓力調整部，係調整前述處理容器內的壓力；及 控制部，係將前述加熱器、前述含既定元素氣體供給 系統、前述含碳氣體供給系統、前述含氮氣體供給系統、 前述含氧氣體供給系統、及前述壓力調整部控制成： 藉由將形成既定厚度之碳氮化層的製程、及形成氧碳 氮化層的製程作爲1個循環，將該循環進行既定次數來在 前述基板上形成既定膜厚的氧碳氮化膜， 其中前述形成既定厚度之碳氮化層的製程，係藉由將 以下製程作爲1組並將該組進行既定次數來形成既定厚度 之碳氮化層：藉由在CVD反應發生的條件下將前述含既定 元素氣體供給至已收容基板的前述處理容器內，來在前述 基板上形成含既定元素層的製程；藉由將前述含碳氣體供 給至前述處理容器內來在前述含既定元素層上形成含碳層 而形成包含前述既定元素及碳之第1層的製程；藉由在 CVD反應發生的條件下將前述含既定元素氣體供給至前述 處理容器內，來在前述包含既定元素及碳之第1層上進一 步形成含既定元素層而形成包含前述既定元素及碳之第2 層的製程；及藉由將前述含氮氣體供給至前述處理容器 內，來將前述包含既定元素及碳之第2層氮化而形成碳氮 化層的製程； 其中前述形成氧碳氮化層的製程，係藉由將含氧氣體 •65- 201203363 供給至前述處理容器內來將前述既定厚度的碳氮化層氧化 而形成氧碳氮化層。 【圖式簡單說明】 第1圖係在本實施形態中所適合使用的基板處理裝置 之縱型處理爐的槪略構成圖’以縱剖面顯示處理爐部分的 圖。 第2圖係在本實施形態中所適合使用的基板處理裝置 之縱型處理爐的槪略構成圖，以第1圖之A-A線剖面圖顯 示處理爐部分的圖。 第3圖係顯示本實施形態之第1序列中之氣體供給時 序的圖。 第4圖係顯示本實施形態之第1序列的變形例中之氣 體供給時序的圖。 第5圖係顯示本實施形態之第2序列中之氣體供給時 序的圖。 第6圖係顯示本實施形態之第2序列的變形例中之氣 體供給時序的圖。 【主要元件符號說明】 12 1 控 制 器 200 晶 圓 201 處 理 室 202 處 理 爐 203 反 應 管 207 加 熱 器 -66- 201203363 23 1 排 氣 管 2 3 2 a 第 1 氣 體 供 給 管 2 3 2b 第 2 氣 體 供 m 管 2 3 2c 第 3 氣 體 供 尔口 管 2 3 2d 第 4 氣 體 供 給 管 -67-

Claims (1)

  1. 201203363 七、申請專利範圍： 1. 一種半導體裝置之製造方法，具有藉由將形成既定厚度 之碳氮化層的製程、及形成氧碳氮化層的製程作爲1個 循環，將該循環進行既定次數來在基板上形成既定膜厚 的氧碳氮化膜的製程， 其中前述形成既定厚度之碳氮化層的製程，係藉由 將以下製程作爲1組並將該組進行既定次數來形成既定 厚度之碳氮化層：藉由在CVD反應發生的條件下將含既 定元素氣體供給至已收容基板的處理容器內，來在前述 基板上形成含既定元素層的製程；藉由將含碳氣體供給 至前述處理容器內來在前述含既定元素層上形成含碳 層而形成包含前述既定元素及碳之層的製程；及藉由將 含氮氣體供給至前述處理容器內，來將前述包含既定元 素及碳之層氮化而形成碳氮化層的製程； 其中前述形成氧碳氮化層的製程，係藉由將含氧氣 體供給至前述處理容器內來將前述既定厚度的碳氮化 層氧化而形成氧碳氮化層。 2 .如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中 在前述形成氧碳氮化層的製程，係在使前述既定厚度之 碳氮化層之由前述含氧氣體所造成的氧化反應成爲不 飽和的條件下，將前述既定厚度之碳氮化層熱氧化。 3 ·如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中 在前述形成包含既定元素及碳之層的製程’係在前述含 既定元素層上形成前述含碳氣體的不連續的化學吸附 -68- 201203363 層作爲前述含碳層， 在前述形成碳氮化層的製程，係在使前述包含既定 元素及碳之層之由前述含氮氣體所造成的氮化反應成 爲不飽和的條件下，將前述包含既定元素及碳之層熱氮 化， 在前述形成氧碳氮化層的製程，係在使前述既定厚 度之碳氮化層之由前述含氧氣體所造成的氧化反應成 爲不飽和的條件下，將前述既定厚度之碳氮化層熱氧 化。 4.如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中 在前述形成含既定元素層的製程，係在前述基板上形成 前述既定元素之堆積層作爲前述含既定元素層， 在前述形成包含既定元素及碳之層的製程，係在前 述含既定元素層上形成前述含碳氣體的不連續的化學 吸附層作爲前述含碳層， 在前述形成碳氮化層的製程，係在使前述包含既定 元素及碳之層之由前述含氮氣體所造成的氮化反應成 爲不飽和的條件下，將前述包含既定元素及碳之層熱氮 化， 在前述形成氧碳氮化層的製程，係在使前述既定厚 度之碳氮化層之由前述含氧氣體所造成的氧化反應成 爲不飽和的條件下’將前述既定厚度之碳氮化層熱氧 化。 5 ·如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中 -69- 201203363 藉由控制前述各製程當中至少1個製程中之前述處理容 器內的壓力、或該壓力及氣體供給時間，來以使前述氧 碳氮化膜的組成成爲既定組成的方式進行控制。 6·如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中 藉由控制前述各製程當中至少1個製程中之前述處理容 器內的壓力、或該壓力及氣體供給時間，來以使前述氧 碳氮化膜中之前述既定元素、碳、氮或氧的濃度成爲既 定濃度的方式進行控制。 7. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中 前述既定元素爲半導體元素或金屬元素。 8. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中 前述既定元素爲砂。 9. 一種基板處理方法，具有藉由將形成既定厚度之碳氮化 層的製程、及形成氧碳氮化層的製程作爲1個循環，將 該循環進行既定次數來在基板上形成既定膜厚的氧碳 氮化膜的製程， 其中前述形成既定厚度之碳氮化層的製程，係藉由 將以下製程作爲1組並將該組進行既定次數來形成既定 厚度之碳氮化層·：藉由在CVD反應發生的條件下將含既 定元素氣體供給至已收容基板的處理容器內，來在前述 基板上形成含既定元素層的製程；藉由將含碳氣體供給 至前述處理容器內來在前述含既定元素層上形成含碳 層而形成包含前述既定元素及碳之層的製程；及藉由將 含氮氣體供給至前述處理容器內，來將前述包含既定元 -70- 201203363 素及碳之層氮化而形成碳氮化層的製程； 其中前述形成氧碳氮化層的製程，係藉由將含氧氣 體供給至前述處理容器內來將前述既定厚度的碳氮化 層氧化而形成氧碳氮化層。 1 0 · —種基板處理裝置，具有： 處理容器，係收容基板； 加熱器，係加熱前述處理容器內的基板； 含既定元素氣體供給系統，係將含既定元素氣體供 給至前述處理容器內； 含碳氣體供給系統，係將含碳氣體供給至前述處理 容器內； 含氮氣體供給系統，係將含氮氣體供給至前述處理 容器內； 含氧氣體供給系統，係將含氧氣體供給至前述處理 容器內； 壓力調整部，係調整前述處理容器內的壓力；及 控制部，係將前述加熱器、前述含既定元素氣體供 給系統、前.述含碳氣體供給系統、前述含氮氣體供給系 統、前述含氧氣體供給系統、及前述壓力調整部控制成： 藉由將形成既定厚度之碳氮化層的製程、及形成氧 碳氮化層的製程作爲1個循環，將該循環進行既定次數 來在前述基板上形成既定膜厚的氧碳氮化膜， 其中前述形成既定厚度之碳氮化層的製程，係藉由 將以下製程作爲1組並將該組進行既定次數來形成既定 -71 - 201203363 厚度之碳氮化層：藉由在CVD反應發生的條件下將前 述含既定元素氣體供給至已收容基板的前述處理容器 內，來在前述基板上形成含既定元素層的製程；藉由將 前述含碳氣體供給至前述處理容器內來在前述含既定 元素層上形成含碳層而形成包含前述既定元素及碳之 層的製程；及藉由將前述含氮氣體供給至前述處理容器 內，來將前述包含既定元素及碳之層氮化而形成碳氮化 層的製程； 其中前述形成氧碳氮化層的製程，係藉由將前述含 氧氣體供給至前述處理容器內來將前述既定厚度的碳 氮化層氧化而形成氧碳氮化層。 -72-
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