TW201712143A - 氮化膜的製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及一種利用原子層沉積法從而穩定地維持膜質的同時，能夠容易調整壓縮應力的氮化膜製作方法，吸附在基板上的源氣體和含有氮成分(N)及氫成分(H)的反應氣體產生反應，從而形成單位沉積膜後，至少反復執行一次以上包括將所述單位沉積膜上含有氮氣(N2)的後處理氣體，以電漿狀態供應步驟的單位循環過程，並且在所述單位循環過程期間，根據將含有氮成分(N)及氫成分(H)的反應氣體連續一直供應的原子層沉積法的氮化膜製造方法。

Description

氮化膜的製造方法
本發明涉及一種氮化膜的製造方法，更詳細地說，涉及一種利用原子層沉積法的氮化膜製造。
將含有氨(NH3)的反應氣體以電漿的狀態供應形成氮化膜時，基於電漿狀態，不僅氨(NH3)的配體(ligand)以及基板上吸附的源氣體的配體會被分解，並且可能伴隨發生氮化膜內形成氫(H)或者氯(Cl)等不純物的問題。並且，隨著氮化膜內不純物的增加，會出現薄膜的物理特性濕式蝕刻速度比(WERR；Wet Etch Rate Ratio)特性變高的問題。
另外，在改善電子元件性能的方法中，通過具有應力的氮化膜而改變已變形的上部或下部材料的電氣特性的方法。例如，在CMOS設備的製作上，為了使電晶體的通道區域發生局部的晶格變形，可在PMOS區域上形成具有壓縮應力(compressive stress)的氮化膜。這種情況下，需要將沉積的氮化物所生成的應力水平控制在規定範圍內。
但是，習知的氮化物製作方法的問題在於，在穩定地維持氮化物的膜質的同時，難以適當地控制氮化物的應力水平。
本發明是為了解決所述問題等多個問題，其目的在於：供應一種既能形成良好薄膜，又具有規定的壓縮應力的氮化膜的製作方法。但這種技術問題只是示例性的，本發明的範圍並不受限於此。
依據用於解決所述問題的本發明的一觀點，提供了氮化膜的製作方法。在所述氮化膜的製造方法中，將含有氮成分(N)及氫成分(H)的反應氣體連續 一直供應的單位循環過程，執行至少一次以上，所述單位循環過程，其特徵在於，包括：第一步驟，向基板上供應源氣體使至少所述源氣體的一部分吸附在所述基板上；第二步驟，向所述基板上供應第一淨化氣體；第三步驟，將供應到所述基板上的所述反應氣體以電漿狀態供應，並且在所述基板上形成單位沉積膜；第四步驟，向所述基板上供應第二淨化氣體；第五步驟，為了將存在於所述單位沉積膜上的不純物去除，將含有氮氣(N2)的後處理氣體以電漿的狀態供應；以及第六步驟，向所述基板上供應第3淨化氣體。
在所述氮化膜的製造方法中，含有所述氮成分(N)和氫成分(H)的反應氣體可以包括氨(NH3)。
在所述氮化膜的製造方法中，所述反應氣體是還包括氮氣(N2)的第1混合氣體，將所述第三步驟中供應的所述第一混合氣體，以電漿的狀態供應，則在所述基板上可以形成所述單位沉積膜。在所述氮化膜的製造方法中，所述氮化膜所需的壓縮應力越大，則在所述第3步驟中，可以加大所述氮氣(N2)的相對量。
在所述氮化膜的製造方法中，所述後處理氣體可以是氮氣(N2)或者氮氣(N2)和氬氣(Ar)構成的第2混合氣體。
在所述氮化膜的製造方法中，所述後處理氣體是氮氣(N2)，所述氮化膜要求的壓縮應力越大，則在所述第五步驟中，可以向所述單位沉積膜上加大供應所述氮氣(N2)的量。
在所述氮化膜的製造方法中，所述後處理氣體是由氮氣(N2)和氬氣(Ar)構成的第2混合氣體，所述氮化膜要求的壓縮應力越大，則在所述第五步驟中，可以提高向所述單位沉積膜上供應相對於氬氣(Ar)的所述氮氣(N2)的相對比率。
在所述氮化膜的製造方法中，所述後處理氣體是所述第1淨化氣體、所述第2淨化氣體及所述第3淨化氣體，與其中至少某一種屬於由同種物質構成的氣體。
在所述氮化膜的製造方法中，所述第五步驟是為了將所述氮化膜的壓縮應力進行額外調節，包括將所述電漿發生電源的電力或者頻率調節的步驟。
在所述氮化膜的製造方法中，所述電漿是根據直流電漿(direct plasma)方式或遠端電漿(remote plasma)方式而形成的。
在所述氮化膜的製造方法中，所述電漿形成於所述基板上配置的噴頭內，從而從噴頭內部將活性化氣體供應到所述基板上。
在所述氮化膜的製造方法中，所述第1淨化氣體、所述第2淨化氣體或所述第3淨化氣體在所述第一步驟至所述第六步驟中持續供應。
根據如所述形成的本發明的部分實施例，能夠供應一種在低溫製程中減少氮化物內的不純物的含量，並且穩定地維持氮化物的膜質的同時，能夠適當地控制氮化物的應力水平的氮化物的製作方法。當然，本發明的範圍並不受限於這些效果。
S100‧‧‧單元循環過程
S110‧‧‧第一步驟
S120‧‧‧第二步驟
S130‧‧‧第三步驟
S140‧‧‧第四步驟
S150‧‧‧第五步驟
S160‧‧‧第六步驟
圖1是顯示本發明一實施例的氮化膜的製作方法中，原子層沉積法的單位週期的順序圖；圖2至圖3是顯示將本發明一實施例的氮化膜的製作方法具體呈現的多樣應用例，並且從左側到右側依次呈現基板在單位週期內按時間經過的一系列程序的圖表；圖4是顯示本發明另一實施例的氮化膜的製作方法中，原子層沉積法的單位週期的順序圖；圖5至圖6是顯示將本發明另一個實施例的氮化膜的製作方法具體呈現的多樣應用例，並且從左側到右側依次呈現基板在單位週期內，按時間經過的一系列程式的圖表；以及圖7是顯示通過本發明的試驗例和比較例的氮化膜的製作方法而呈現的氮化膜中曲折率(R.I)和濕式蝕刻速度比(WERR：Wet Etch Rate Ratio)特性的曲線圖。
以下參照附圖將本發明的幾個實施例舉例說明。
整個說明書中，涉及到膜、區域或基板等一個構成要素位於其他構成要素「之上」，可解釋為所述一個構成要素直接接觸所述其他構成要素「之上」，或存在其間介入的另外的構成要素。相反地，涉及一個構成要素「直接在其他構成要素之上」，不存在其間介入的另外的構成要素。
整個說明書中，類似第一、第二、第三等區分用語，其使用目的在於，為了將一個步驟、物質或者構成要素與另外一個步驟、物質或者構成要素的方便區分表示。但是，例如，這並不意味著必須根據這種區分用語記載的數字大小限定執行步驟的順序，或者基於區分用語中記載的數字不同，也不意味著對應的物質的種類就一定相異。
下面，參照概略性顯示的附圖說明本發明的實施例。附圖中，例如，根據製作技術及/或公差(tolerance)而能夠預想到顯示的形狀的變化。因此，本發明思想的實施例不可只解釋為受限於本說明書中顯示區域的特定形狀。例如，應包括製作上導致的形狀變化。並且，為了說明的便利及明確性，可能會誇張地顯示附圖中的各層的厚度或大小。相同的符號表示相同的要素。
本文中提及的電漿可以根據直流電漿(direct plasma)方式或遠端電漿(remote plasma)方式而形成。
所述直流電漿方式，包括如下方式：例如，將反應氣體、應力調節氣體以及或是後處理氣體供應到電極和基板之間的處理空間，並且通過施加高頻電力，在腔室內部的所述處理空間中，直接形成所述反應氣體、應力調節氣體以及或是後處理氣體的電漿的方式。
所述遠端電漿方式，包括如下方式：例如，使所述反應氣體、應力調節氣體以及或是後處理氣體的電漿在遠端電漿發生器中活性化，使其流入腔室內部的方式。與直流電漿相比，其具有電極等腔室內部部件損傷少，並且可以消減顆粒化發生的優點。
另外，除此之外，本文中提及的電漿可以在基板上配置的淋浴噴頭內中形成。此時，電漿狀態的物質，例如，可以通過淋浴噴頭上形成的噴灑孔，供應於基板上的處理空間。
圖1是顯示本發明一實施例的氮化膜的製作方法中原子層沉積法的單位週期的順序圖。
參照圖1，根據本發明一實施例的氮化膜的製造方法，是執行至少一次以上包括第一步驟(S110)、第二步驟(S120)、第三步驟(S130)、第四步驟(S140)、第五步驟(S150)及第六步驟(S160)的單元循環過程(S100)的形成氮化膜的方法。此處，單位循環過程(S100)期間含有氮成分(N)及氫成分(H)的反應氣體持續向基板供應。
所述氮化膜可以視為根據源氣體、淨化氣體、反應氣體等以時分方法或者空間分方法的方式向基板上供應的原子層沉積法(ALD：Atomic Layer Deposition)形成的氮化膜。
即，本發明的技術思想在於，實現沉積的方式可以不僅在於是分時的方法，也就是說通過將源氣體及反應氣體等向配置有基板的腔室內，根據時間而適當地供應，也還可適用於空間分割的方式，也就是說在源氣體及反應氣體等在空間上被隔離的同時，在持續供應的系統內，通過基板順次移動，使沉積實現。
在第一步驟(S110)中，通過將源氣體向基板上供應，所述源氣體的至少一部分可以吸附所述基板上。當然，在第一步驟(S110)中，反應氣體一直向所述基板上供應。所述基板，例如，可包括半導體基板、導電體基板或者絕緣體基板等，從選擇上來看，在形成所述氮化膜之前，所述基板上可能已經形成任意圖案或者層。所述吸附可以包括原子層沉積法中眾所周知的化學吸附(Chemical Adsorption)。
所述源氣體可以根據要形成的氮化膜的種類而進行適當地選擇。
例如，將要形成的氮化膜為矽氮化膜時，所述源氣體可包括由以下構成物質群中的至少某一種：由矽烷、乙矽烷、三甲基矽基團(TMS)、二甲胺基矽烷(TDMAS)、雙(三次-叔丁基氨基)矽烷及二氯甲矽烷(DCS)構成的群中選擇的至少任意一種。
並且，要形成的氮化膜為鈦氮化膜時，所述源氣體，例如，可包括由以下構成物質群中的至少某一種：四(二甲氨基)鈦(TDMAT：Tetrakis(dimethylamino)titanium)、四(乙基甲基氨基)鈦(TEMAT：Tetrakis(ethylmethylamino)titanium)及四(乙氨基)鈦(TDETAT：Tetrakis(diethylamino)titanium)。
並且，要形成的氮化膜為鉭氮化膜時，所述源氣體，例如，可包括由以下構成物質群中的至少某一種：Ta[N(CH3)2]5,Ta[N(C2H5)2]5,Ta(OC2H5)5及Ta(OCH3)5構成的組群中選擇的至少任意一種。
當然，如上所述的氮化膜和源氣體的種類是示例性的，本發明的技術思想不侷限於這種預試驗物質的種類。
在第二步驟(S120)中，可以向所述基板上供應第1淨化氣體。當然，在第二步驟(S120)中，反應氣體也向所述基板上持續供應。
第1淨化氣體在所述源氣體中，可以將除了所述基板上吸附的一部分之外剩餘的至少一部分從所述基板上去除。即，在第一步驟(S110)中，所述基板上未被吸附的所述源氣體的至少一部分，基於第1淨化氣體而被淨化。所述第1淨化氣體可能為氮氣或者氬氣或者是由氮氣和氬氣構成的混合氣體。
在第三步驟(S130)中，通過將含有氮成分(N)及氫成分(H)的反應氣體供應到所述基板上，在所述基板上可以形成單位沉積膜。含有氮成分(N)及氫成分(H)的反應氣體，例如，可含有氨(NH3)。
所述單位沉積膜作為將要形成的氮化膜的薄膜，例如，將單位循環過程(S110)N回(N是大於1的整數)左右反復執行時，最後形成的所述氮化膜可以由N個的所述單位沉積膜構成。
為了製程的低溫化，在第三步驟(S130)中，將含有氮成分(N)及氫成分(H)的反應氣體以電漿的狀態供應到所述基板上。即，反應氣體和基板上吸附的源氣體發生反應，並且在形成單位沉積膜的製程中，電漿伴隨的高速帶電粒子可以做為催化劑的角色，與基於純粹的熱反應形成的單位沉積膜的情況相比，可以在相對更低的低溫中執行製程。
在第四步驟(S140)中，可將第2淨化氣體供應到所述基板上。當然，在第四步驟(S140)中也一直向所述基板上供應反應氣體。第2淨化氣體，與所述基板上吸附的源氣體發生物理的以及或者化學的反應，可以將殘留在所述基板上的所述反應氣體的至少一部分，從所述基板上去除。
即，在第四步驟(S140)中，與所述基板上吸附的源氣體發生物理的以及或者化學的反應，殘留在所述基板上所述反應氣體的至少一部分根據第2淨化氣體而被淨化。所述第2淨化氣體是氮氣或者是由氬氣或者氮氣和氬氣構成的混合氣體。
在第五步驟(S150)中，通過將所述單位沉積膜上包括氮氣(N2)的後處理氣體以電漿的狀態供應，可以生成出不純物的含量相對較低的單位沉積膜。此時，所述後處理氣體改善所述單位沉積膜的膜質，即，最後，可理解為為了改善氮化膜的膜質從而供應氣體。當然，在第五步驟(S150)中也是一直向所述基板上供應反應氣體。
本發明人在第五步驟(S150)中，包括氮氣(N2)的後處理氣體以電漿的狀態供應時，通過將使用含有氮成分(N)及氫成分(H)的反應氣體形成的單位沉積膜內的氫焊(H-bonding)置換為氮(N)，形成優質的氮化膜，由此確認並得知：物理特性的濕式蝕刻速度比(WERR；Wet Etch Rate Ratio)特性等可以改善。
為了防止周邊元件熱化以及確保優秀的塗抹率(step coverage)等，雖然需要將形成氮化膜的製程溫度降低，但當形成氮化膜的製程溫度低時，薄膜內的反應性降低，由此可能伴隨著薄膜內的不純物濃度增加的問題。
並且，將含有氨(NH3)的反應氣體以電漿的狀態供應而形成氮化膜時，基於電漿狀態，不僅氨(NH3)的配體(ligand)以及基板上吸附的源氣體的配體會被分解，可能伴隨著可以形成氮化膜內氫(H)或者氯(Cl)等不純物的問題。並且，根據氮化膜內的不純物的增加，會出現薄膜的物理特性濕式蝕刻速度比(WERR；Wet Etch Rate Ratio)特性變高的問題。
反復單位循環過程至少一次以上而執行的原子層沉積法的氮化膜的製造中，為了解決這樣的問題，所述單位循環過程，基板上吸附的源氣體和含有氮成分(N)及氫成分(H)的反應氣體發生反應，在單位沉積膜形成後，可包括將含有氮氣(N2)的後處理氣體以電漿的狀態供應於所述單位沉積膜上的步驟。通過將含有氮氣(N2)的後處理氣體以電漿的狀態供應到單位沉積膜上，再將單位沉積膜內殘留的不純物結合替換為氮(N)，從而在低溫製程中也可以形成具有較低濕式蝕刻速度比(WERR)的氮化膜。
另外，在第五步驟(S150)中，在所述單位沉積膜上將包括氮氣(N2)的後處理氣體以電漿的狀態供應，可以呈現出具有壓縮應力的單位沉積膜。此時，所述後處理氣體，即，最後為了調節氮化膜應力所供應的氣體，本發明人確定並得知：在第五步驟(S150)中供應包含氮氣(N2)的後處理氣體時，可以有效地控制氮化膜的應力。
例如，在第五步驟中，供應至所述基板上的所述後處理氣體由氮氣(N2)構成，通過調節所述氮氣(N2)的量，可調節所述氮化膜壓縮應力的大小。具體地說，在第五步驟中，由所述氮氣(N2)構成並供應至所述基板上的後處理氣體量越多，可生成具有更大的壓縮應力的所述氮化膜。
氮氣(N2)具有非極性共有結合，以非極性共有結合存在時，具有穩定性。但另一面，比如說，在第五步驟(S150)中，基於電漿狀態的氮氣(N2)以N2 +以及或者N+等的形態離子化。此時，N2 +及/或者N+的離子化能量非常大，為了以更穩定的形態存在，例如，當要形成的氮化膜為矽氮化膜時，會使Si-N結合。此時，可視為依賴於強烈的離子化能量，與矽(Si)產生強烈的結合，從而具有強烈的壓縮應力。
所述後處理氣體可能不是混合氣體，而可以是單一的氮氣(N2)，舉其他的例子，所述後處理氣體可能是氮氣(N2)和氬氣(Ar)構成的混合氣體。此時，本發明人在第五步驟(S150)的後處理氣體中，可以確定：相對於氬氣(Ar)的氮氣(N2)的相對比率越高，最終呈現的氮化膜的壓縮應力越大；在第五步驟(S150)的後處理氣體中，相對於氮氣(N2)的氬氣(Ar)的相對比率越高，最終呈現的氮化膜的壓縮應力越小。
因此，後處理氣體為氮氣(N2)及氬氣(Ar)構成的混合氣體時，在第五步驟(S150)中，通過調節有關氬氣(Ar)的氮氣(N2)的相對比率，可以很容易地對氮化膜的壓縮應力進行緊密控制，從而期待相應的效果。
另外，在第五步驟中，為了額外地調節所述氮化膜的壓縮應力，可以調節為了形成所述電漿而施加的電源的能量或者頻率(也可以稱電漿能量或者頻率)。此時，將氮化膜的膜質良好地維持的同時，可以期待將所述氮化膜的壓縮應力範圍調節到更寬的效果。
在第六步驟(S160)中，可以向所述基板上供應第3淨化氣體。當然，在第六步驟(S160)中，也一直向所述基板上供應反應氣體。
第3淨化氣體可以將包括第五步驟(S150)中供應的氮氣(N2)的後處理氣體中至少一部分從所述基板中去除。即，在第六步驟(S160)中，第五步驟(S150)中供應的後處理氣體的至少一部分，可以根據第三淨化氣體而被淨化(purging)。所述第三淨化氣體是氮氣或者氬氣或者是由氮氣和氬氣構成的混合氣體。
另外，在本發明變化的實施例中，所述第一淨化氣體、所述第二淨化氣體或者所述第三淨化氣體可以在第一步驟(S110)至第六步驟(S160)持續供應。並且，在本發明變形的其他實施例中，所述後處理氣體是與所述第1淨化氣體、所述第2淨化氣體及所述第3淨化氣體中至少某一種，是由同種物質構成的氣體。
如上所述，在包括第一步驟(S110)、第二步驟(S120)、第三步驟(S130)、第四步驟(S140)、第五步驟(S150)及第六步驟(S160)的單位循環過程(S100)期間，含有氮成分(N)及氫成分(H)的反應氣體持續供應至基板上。本發明人確認並得知：與含有氮成分(N)及氫成分(H)的反應氣體與只在第三步驟(S130)供應的本發明的比較例相比，根據本發明的實施例形成的氮化膜的沉積速度(deposition rate)會變得更高。
圖2至圖3是將根據本發明一實施例的氮化膜的製作方法具體呈現的多樣應用例，並且從左側到右側依次呈現基板在單位循環過程內按時間經過的一系列程式的圖表。本應用例可以參照圖1的製造方法，因此，重複的說明被省略。
首先，如果參照圖2，在包括第一步驟(S110)至第六步驟(S160)的單位循環過程(S100)中，含有氮成分(N)及氫成分(H)的反應氣體在單位循環過程(S100)期間持續供應。
第三步驟(S130)包括含有氮成分(N)及氫成分(H)的反應氣體向基板上以電漿(plasma)狀態供應的步驟，第五步驟(S150)可以包括在單位沉積膜上將含有氮氣(N2)的後處理氣體以電漿(plasma)狀態供應的步驟。例如，根據本發明的一個實施例形成的氮化膜，可以通過反復執行(至少一次以上)圖2中顯示的單位循環過程(S100)而實現。
如果參照圖3，在包括第一步驟(S110)至第六步驟(S160)的單位循環過程(S100)中，將含有氮成分(N)及氫成分(H)的反應氣體在單位循環過程(S100)期間持續供應。
第二步驟(S120)中供應的第1淨化氣體、第四步驟(S140)中供應的第2淨化氣體或者第六步驟(S160)中供應的第3淨化氣體在第一步驟(S110)至第六步驟(S160)中可以持續供應。
即，第一步驟(S110)中第1淨化氣體、第2淨化氣體或者第3淨化氣體可以向基板上供應，第三步驟(S130)中第1淨化氣體、第2淨化氣體或者第3淨化氣體可以向基板上供應，第五步驟(S150)中第1淨化氣體、第2淨化氣體或者第3淨化氣體可以向基板上供應。
第一步驟(S110)中供應的淨化氣體可以產生源氣體運輸的作用，源氣體可以在基板上平均分散吸附。並且，第三步驟(S130)中供應的淨化氣體可以產生運輸的作用，使反應氣體在基板上平均分散而吸附。第五步驟(S150)中供應的淨化氣體可以產生運輸的作用，使後處理氣體在基板上平均分散而供應。
圖4是圖解根據本發明另一實施例的氮化膜的製作方法中原子層沉積法的單位循環過程的順序圖。如果參照圖4，根據本發明其他實施例的氮化膜的製造方法，將包括第一步驟(S110)、第二步驟(S120)、第三步驟(S130)、第四步驟(S140)、第五步驟(S150)及第六步驟(S160)的單位循環過程(S100)執行至少一次以上而形成的氮化膜的方法。此處，單位循環過程(S100)期間含有氮成分(N)及氫成分(H)的反應氣體持續供應。將本製造方法與圖1中說明的製造方法相比，在第三步驟(S130)中具有差異，因此，剩餘的步驟為重複的內容並且將省略說明。
如果參照圖4，第三步驟(S130)包括在所述基板上形成單位沉積膜的步驟，其方式為：通過將含有氮成分(N)及氫成分(H)的反應氣體同時與所述反應氣體不同的、含有氮氣(N2)的應力調節氣體，以電漿的狀態供應至所述基板上而形成的方式。
所述應力調節氣體，即，最後為了調節氮化膜的應力提供的氣體，本發明人確定並得知：在第三步驟(S130)中供應包括氮氣(N2)的應力調節氣體時，可以有效地控制氮化膜的應力。
例如，在第三步驟(S130)中，通過調節供應到所述基板上的所述應力調節氣體(由氮氣構成)的量，則可調節所述氮化膜的壓縮應力的大小。具體的說，在第三步驟(S130)中，供應到所述基板上的所述應力調節氣體的氮氣(N2)的量越大，可以呈現出具有更大壓縮應力的所述氮化膜。
並且，本發明人確認並得知：第三步驟(S130)的應力調節氣體可以是氮氣(N2)及氬氣(Ar)構成的混合氣體，此時，相對於氬氣(Ar)的 氮氣(N2)的相對比率越高，最終呈現的氮化膜的壓縮應力越大，在第三步驟(S130)的應力調節氣體中，相對於氮氣(N2)的氬氣(Ar)的相對比率越高，最終呈現的氮化膜的壓縮應力更小。
因此，應力調節氣體包括氮氣(N2)及氬氣(Ar)時，在第三步驟(S130)中，通過調節有關氬氣(Ar)的氮氣(N2)的相對比率，可以很容易地對氮化膜的壓縮應力進行緊密控制，從而期待相應的效果。
第三步驟(S130)中公開的氮氣(N2)雖然可以和反應氣體一起向所述基板供應，但是第五步驟(S150)中公開的氮氣(N2)是將反應氣體淨化後，和反應氣體分別向所述基板上供應。
圖5至圖6是顯示將本發明另一個實施例的氮化膜的製作方法具體呈現的多樣應用例，並且從左側到右側依次呈現基板在單位循環過程內按時間經過的一系列程式的圖表。本實施例可以參照圖1及圖4的製造方法，因此，省略重複的說明。
首先，如果參照圖5，在包括第一步驟(S110)至第六步驟(S160)的單位循環過程(S100)中，含有氮成分(N)及氫成分(H)的反應氣體在單位循環過程(S100)期間持續供應。
在包括第一步驟(S110)至第六步驟(S160)的單位循環過程(S100)中，第三步驟(S130)是將含有氮成分(N)及氫成分(H)的反應氣體向基板上以電漿的狀態供應，同時還包括將所述反應氣體和個別包括的氮氣(N2)的應力調節氣體以電漿(plasma)狀態供應的步驟，第五步驟(S150)可以包括：將含有氮氣(N2)的後處理氣體以電漿狀態供應至單位沉積膜上的步驟。例如，根據本發明其他實施例形成的氮化膜，可以通過只重複執行(至少一次以上)如圖5所示的單位循環過程(S100)而實現。
如果參照圖6，在包括第一步驟(S110)至第六步驟(S160)的單位循環過程(S100)中，含有氮成分(N)及氫成分(H)的反應氣體在單位循環過程(S100)期間連續一直供應。
第二步驟(S120)中供應的第1淨化氣體、第四步驟(S140)中供應的第2淨化氣體或者第六步驟(S160)中供應的第3淨化氣體，從第一步驟(S110)至第六步驟(S160)中可以持續供應。
即，在第一步驟(S110)中，第1淨化氣體、第2淨化氣體或者第3淨化氣體可以供應到基板上，在第三步驟(S130)中，第一淨化氣體、第二淨化氣體或者第三淨化氣體可以供應到基板上，在第五步驟(S150)中，第1淨化氣體、第2淨化氣體或者第3淨化氣體可以供應到基板上。
第一步驟(S110)中供應的淨化氣體可以產生運輸的作用，源氣體可以平均分散並吸附在基板上。並且，第三步驟(S130)中供應的淨化氣體可以產生運輸的作用，使反應氣體以及或者應力調節氣體平均分散並且吸附在基板上。第五步驟(S150)中供應的淨化氣體產生了運輸的作用，使後處理氣體平均分散並且供應在基板上。
圖7是顯示通過本發明的試驗例和比較例的氮化膜的製作方法而呈現的氮化膜中曲折率(R.I)和濕式蝕刻速度比(WERR：Wet Etch Rate Ratio)特性的曲線圖。圖7中顯示的示例1及示例2是本發明的比較例，示例3及示例4是本發明試驗例。在所有示例中，反應氣體是氨(NH3)氣體，應力調節氣體是氮氣(N2)，後處理氣體是氮氣(N2)。
具體的說，示例1涉及圖2中將後處理氣體以電漿狀態供應的第五步驟(S150)除外的單位循環過程(S100)重複執行呈現的氮化膜，示例2是圖5中將後處理氣體以電漿狀態供應的第五步驟(S150)除外的單位循環過程(S100)重複執行的氮化膜，示例3涉及圖3中公開的單位循環過程(S100)重複執行呈現的氮化膜。示例4涉及圖5中公開的單位循環過程(S100)重複執行呈現的氮化膜。
如果參照圖7，在通過反復執行包括將含有氮氣(N2)的後處理氣體，以電漿的狀態供應至單位沉積膜上的步驟的單位循環過程，可以確定並得知：曲折率相對改善，濕式蝕刻速度比(WERR)相對減少等優質的氮化膜可以生成。
本發明參照附圖中顯示的實施例來說明，這不過是預示的，如果是在技術領域中具有一般常識的人，可以理解從此中利用多樣的變形及均衡化的其他實施例的可能性。因此，本發明的穩定的技術保護範圍應該根據申請專利範圍的技術思想來決定。
S100‧‧‧單元循環過程
S110‧‧‧第一步驟
S120‧‧‧第二步驟
S130‧‧‧第三步驟
S140‧‧‧第四步驟
S150‧‧‧第五步驟
S160‧‧‧第六步驟

Claims (12)

  1. 一種氮化膜的製造方法，執行含有氮成分(N)及氫成分(H)的反應氣體連續一直供應的單位循環過程至少一次以上，其特徵在於，所述單位循環過程，包括：第一步驟，向基板上供應源氣體使至少所述源氣體的一部分吸附在所述基板上；第二步驟，向所述基板上供應第1淨化氣體；第三步驟，將供應到所述基板上的所述反應氣體以電漿狀態供應到所述基板上，並且在所述基板上形成單位沉積膜；第四步驟，向所述基板上供應第2淨化氣體；第五步驟，為了將存在於所述單位沉積膜上的不純物去除，將含有氮氣(N2)的後處理氣體以電漿的狀態供應；以及第六步驟，向所述基板上供應第3淨化氣體。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的氮化膜的製造方法，其中，含有所述氮成分(N)和氫成分(H)的反應氣體包括氨(NH3)。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述的氮化膜的製造方法，其中，所述反應氣體是還包括氮氣(N2)的第1混合氣體，將所述第三步驟中供應的所述第一混合氣體以電漿的狀態供應至所述基板，使在所述基板上形成所述單位沉積膜。
  4. 根據申請專利範圍第3項所述的氮化膜的製造方法，其中，所述氮化膜所需的壓縮應力越大，則需加大所述第三步驟中所述氮氣(N2)的相對量。
  5. 根據申請專利範圍第1項所述的氮化膜的製造方法，其中，所述後處理氣體是氮氣(N2)或者由氮氣(N2)和氬氣(Ar)構成的第2混合氣體。
  6. 根據申請專利範圍第5項所述的氮化膜的製造方法，其中，所述後處理氣體是氮氣(N2)，所述氮化膜所需的壓縮應力越大，則需加大在所述第五步驟中向所述單位沉積膜上供應的所述氮氣(N2)的量。
  7. 根據申請專利範圍第6項所述的氮化膜的製造方法，其中，所述後處理氣體是由氮氣(N2)和氬氣(Ar)構成的第2混合氣體，所述氮化膜要求的壓縮應力越大，則需提高對於在所述第五步驟中向所述單位沉積膜上供應的相對於氬氣(Ar)的所述氮氣(N2)的相對比率。
  8. 根據申請專利範圍第1項所述的氮化膜的製造方法，其中，所述後處理氣體是與所述第1淨化氣體、所述第2淨化氣體及所述第3淨化氣體中的至少某一種，由同種物質構成的氣體。
  9. 根據申請專利範圍第1項所述的氮化膜的製造方法，其中，包括：所述第五步驟是為了將所述氮化膜的壓縮應力進行額外調節，包括將所述電漿發生電源的電力或者頻率調節的步驟。
  10. 根據申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述的氮化膜的製造方法，其中，所述電漿是根據直流電漿(direct plasma)方式或遠端電漿(remote plasma)方式而形成的。
  11. 根據申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述的氮化膜的製造方法，其中，所述電漿形成於所述基板上配置的噴頭內，從而從噴頭內部將活性化氣體供應到所述基板上。
  12. 根據申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述的氮化膜的製造方法，其中，所述第1淨化氣體、所述第2淨化氣體或所述第3淨化氣體在所述第1步驟至所述第6步驟中持續供應。
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