TWI308363B - Cvd method of forming silicon nitride film on target substrate - Google Patents

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TWI308363B
TWI308363B TW093101622A TW93101622A TWI308363B TW I308363 B TWI308363 B TW I308363B TW 093101622 A TW093101622 A TW 093101622A TW 93101622 A TW93101622 A TW 93101622A TW I308363 B TWI308363 B TW I308363B
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Hitoshi Kato
Koichi Orito
Hiroyuki Kikuchi
Shingo Maku
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Tokyo Electron Ltd
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Description

1308363 欢、發明說明： 【發明所屬之^技術領域】 技術領域 本發明係有關於一種於半導體處理中，在被處理基板 5 上形成氮化矽膜之CVD方法。在此，所謂半導體處理，係 指為了在半導體晶圓或LCD (液晶顯示器）或FPD (平面面 板顯示器）用玻璃基板等被處理基板上以預定圖案的形式 形成半導體層、絕緣層、導電層等，俾製造出在該被處理 基板上包含有半導體元件、與半導體元件連接之配線、電 10 極等等的構造物時，所實施的各種處理。 L先前技1 發明背景 半導體元件之絕緣膜，可使用Si02、PSG (磷矽酸鹽玻 璃）、P (電漿）一SiO、P (電漿）一SiN、SOG (旋塗式玻 15 璃）、Si3N4 (氮化矽膜）等材料。 舉例而言，日本專利公開公報特開平11-172439號，揭 示藉熱CVD法（化學氣相沉積）在半導體晶圓表面上形成 氧化矽膜或氮化矽膜等的方法。此種熱CVD法係使用甲矽 烷（SiH4)、二氯矽烷（SiH2Cl2)、六氣乙矽烷（Si2Cl6)、 20 雙叔丁胺基矽烷（BTBAS)等矽烷系氣體作為含有矽之氣 體。 具體而言’例如當沉積氧化矽膜時，可使用SiH4 + N20、SiH2Cl2 + N20 '或TE0S (四乙基正矽酸鹽）+02等 氣體的組合。又，當沉積氮化矽膜時，可使用SiH2Cl2 + NH3 1308363 或Si2CU + NH3等氣體的組合。 然而，如後所述，本發明人發 法形成之絕賴，在後續進行之清潔處理中會產生問題。 即，習知成膜方&，當降低成膜處理溫度日寺，在後續進〜 5之清潔處理中，絕緣膜之触刻速度增高，且膜厚控制性^ 差。 【發明内容3 發明概要 本發明目的在於提供-種在被處理基板上形成氛化石夕 10膜之CVD方法，其係一種即使在較低處理溫度下成臈，後 續進行之清潔處理之氮化矽膜膜厚控制性仍然可維持产好 的CVD方法。 ^ 本發明第1觀點，係一種在被處理基板上形成氮化矽膜 之CVD方法，包含有：將前述基板收納於處理容 、 1 Μ 加 15熱到處理溫度的步驟；及，供給含有六乙胺基乙矽烷氣體 與氨氣之處理氣體至前述已加熱到處理溫度之前述基板 以在前述基板上沉積氮化石夕膜的步驟。 本發明第2觀點，係一種在被處理基板上形成氮化矽膜之 CVD方法，包含有：將前述基板收納於處理容器内以加熱 20到處理溫度的步驟；及，交替且多次供給含有六乙胺義乙 矽烷氣體之第1處理氣體與含有氨氣之第2處理氣體至前述 已加熱到處理溫度之前述基板，以在前述基板上沉積氮化 矽膜的步驟，又，在此，前述第2處理氣體係在藉電漿化數 發之狀態下供給。 / 1308363 圖式簡單說明 第1圖係顯示本發裳 t #貫施形d之成祺裝置（縱型 CVD裝置）的戴面圖。 第2圖係顯示將處理條件作各種變更地 膜與姓刻速度之間關係的圖表。 積之亂化夕 第圖係顯7^本發明第2實施形態之成膜裝置（縱型 CVD裝置）的截面圖。 置Μ 第4圖係顯矛笛 ’卞弟3圖所不之裝置-部份的橫截面平面 園0 10 弟5圖係顯 時間的時間圖。 示第2實施形態之第〗及第2處理氣體之供給 【實式】 用以實施本發明之最佳形態 …本發明人在開發本發明的過程中，曾針對利用熱CVD 15法形成氧切膜和氮化㈣的f知;5Γ法進行過研究。結 果，獲得以下所述之見解。 隨著半導體積體電路之配線等更加高細微化及高積體 化，氧化矽膜和氮化矽膜亦持續薄膜化。熱CVD法之成膜 處理時的溫度’因為必須維持下層已形成之各種膜的電氣 20特性’所以也不斷更低溫化。例如，藉熱CVD法沉積氮化 石夕膜時’以往是使用760°C左右的高溫處理溫度。最近，藉 熱CVD法沉積氮化矽膜時，亦可使用6〇〇aC左右的處理溫 度。 又’形成絕緣膜後，絕緣膜表面可能有有機物或粒子 1308363 等污染物_。因此，欲在絕，㈣上 5 10 ，去該等污染物，會進行清潔處理:::膜之前， W浸料稀錢氟料清處理係將半 膜表面，將其表面__1 此，刻絕緣 若利用例如76(TC左右之古、θ示去^染物。 成氮切賴㈣法形 非常慢。因此，可在膜厚控_、好緣膜時的餘刻速度是 理，而不會於清潔時削掉過多之^絕=怨下進行清潔處 左右之低處理溫度的熱⑽法 夕膜構成之絕緣膜’在清潔絕緣膜時的钮刻速度 則非常快。因此，清潔時會削掉過多之該絕緣膜，使清潔 處理時的膜厚控制性甚差。 相對於此，氮化石夕膜之熱CVD法，若使用六乙胺基乙 石夕燒氣體作為原料’就可將清潔時之蚀刻速度減緩。即， 15可在膜厚控制性良好之狀態下進行清潔處理，而不會於清 潔時削掉過多之絕緣膜。 以下’配合參照圖式，說明依此種見解構成之本發明 的實施形態。另，以下說明當中，對於具有相同功能及結 構之構成要素，賦與相同標號，僅必要時才重覆說明。 20 (第1實施形態） 第1圖係顯示本發明第1實施形態之成膜裝置（縱型 CVD裝置）的截面圖。該成膜裝置2係使用含有作為矽系材 料氣體之六乙胺基乙石夕炫氣體〔CnH^NeSi〗〕（以下亦稱為 HEAD)與NH3氣體的處理氣體來沉積氮化矽膜（以下亦稱 1308363 為 SiN )。 成膜裝置2包含一具有内筒4及外筒6之雙重管構造的 處理容器8。内筒4及外筒6均由石英製圓筒體構成，該等圓 筒體隔著預定間隙10配置成同心圓狀。處理容器8之外側， 5由具有電熱器等加熱器12與隔熱材14的加熱爐16加以復 蓋。加熱器12配置成遍及隔熱材14内面全面。 處理容器8之下端，由例如不銹鋼製筒體狀集合管18 之内壁加以支持。内筒4之下端，由從集合管18内壁朝内側 突出之環狀支持板18 A加以支持。石英製晶舟2 〇可通過集合 1〇管18之下端開口升降，藉此，晶舟20可對處理容器8進行裝 卸作業。 晶舟20可多段式載置作為被處理基板之多片半導體晶 圓W。舉例而言，本實施形態，晶舟2〇可在相隔大致等間 距狀態下多段式支持約150片直徑為200mm之製品晶圓及 15約20片測試晶圓。即’晶舟20可收納全部約170片的晶圓。 晶舟20隔著石英製保溫筒22載置於旋轉台24上。旋轉 台24由貫通用以開關集合管18下端開口之蓋體26的旋轉軸 28上面加以支持。 旋轉軸2 8之貫通部之間設有例如磁性流體密封件3 〇， 2〇可維持旋轉轴28密封’並且支持其可旋轉。蓋體26周邊部 與集合管18下端部之間，設有例如〇型環等構成之密封構件 32，以保持處理容器8内之密封性。 旋轉轴28係女裝在由例如晶舟升降梯等升降機構％支 持之臂36的前端。藉升降機構34，晶舟20及蓋體26等可一 1308363
體地升降。集合管18之侧部，形成有用以從内筒4與外筒6 之間之間隙10底部將容器内之環境氣體排出的排氣口 38。 排氣口 38連接著配設真空泵等之真空排氣系統（未圖示）。 集合管18之側部，連接有用以供給預定處理氣體至内 5筒4内之氣體供給部40。氣體供給部40包含有用以供給包含 著含有石夕之氣體之第1處理氣體的第丨供給系統42，及用以 供給含有氮化氣體之第2處理氣體的第2供給系統44。在 此’係使用HEAD作為含有矽之氣體，且使用NH3氣體作為 氮化氣體。第1及第2處理氣體’可因應需要而混合適當量 10載體氣體’不過’以下為方便說明’並不言及載體氣體。
第1及第2供給系統42、44分別具有貫通集合管18側敝 設置之直線狀喷嘴48、50。各氣體噴嘴48、50分別連接第1 及第2處理氣體流路6〇、62。氣體流路60、62分別配設有如 質量流量調節器之流量控制器54、56，俾分別控制流量地 15供給第1及第2處理氣體。本實施形態中，處理容器8的大小 係内筒4之内徑約為24〇mm，高度約為13〇〇111111，而處理容 器8之容積約110公升。 其次，說明使用如上構造之裝置進行之第丨實施形態的 成膜方法。 2〇 首先’在晶舟為却載狀態且成膜裳置為待機狀態期 間，使處理容器8内維持於處理溫度，例如45〇t。另一方 面’處理容器8外’晶舟2〇上移載例如15〇片製品晶圓微 20片測試晶圓。拉起蓋體26，將如此保持著晶圓w等之常 溫晶卉20從處理容器8下方裝載入處理容器8内部。然後， 10 1308363 藉蓋體26關閉處理容器8之集合管18下端開口，以密封處理 容器8内。 接著，將處理容器8内抽成真空，以維持於例如約106Pa (0.8Torr)。又’持續待機直到令晶圓溫度上升並穩定成為 5 成膜用處理溫度，例如約450°C。 接下來，分別控制流量地由氣體供給部40之各喷嘴 48、50供給含有HEAD氣體之第1處理氣體與含有NH3氣體 之第2處理氣體。兩氣體分別供給至處理容器8下部並混 合，在處理空間S内一邊上升，一邊發生反應，而在晶圓W 10表面沉積氮化矽膜薄膜。在處理空間S内上升之處理氣體， 在處理容器8内之頂部折返，並流下至内筒4及外筒6之間之 間隙10 ’再從排氣口 38排出到處理容器8外。 此時’成膜時之處理溫度，宜設定為4〇〇〜600。(：，更佳 為430〜550°C。NH3氣體流量對HEAD氣體流量的比宜設定 15為30〜200，更佳為50〜200。NH3氣體流量宜設定為 10〜3000sccm，更佳為1〇〇〇〜2000sccm。處理壓力宜設定為 27〜1333Pa( 0.2〜lOTorr)，更佳為27〜133.3Pa(0.2〜l.OTorr)。 如此形成之第1實施形態之氮化矽膜，即便處理溫度 低，其面對表面清潔處理時所用之稀釋氫氟酸的蝕刻速度 2〇依然緩丨艾。即，若是第1貫施形態之氮化石夕膜，就可防止清 潔處理時削掉過多氮化矽膜，提高其膜厚控制性。另，視 條件而定，可將第1實施形態之氮化矽膜面對稀釋氫敦酸的 姓刻速度，減得遠較使用二氣矽烷與NH3氣體在約76〇。(：處 理溫度下藉熱CVD法形成之氮化矽膜面對稀釋氫氟酸的姓 1308363 刻速度還緩慢。 為進饤第1實施形態之氮化石夕膜的評價，作過以下實 驗在此，將處理溫度、氣體流量（氣體流量比）、處理壓 力等處理條件作各種變更地形成氮化石夕膜，並測量其面對 5稀釋聽酸的姓刻速度。又，也對使用六氣乙石夕院（以下 亦稱為HCD)形成之氮化石夕膜（含有一部份乙稀氣體）進 行同樣實驗，作為比較例。 第2圖係顯示將處理條件作各種變更地沉積之氮化石夕 膜與侧速度之間關係的圖表。第2圖中，#刻速度係由以 Η)基準值（參照特性AUl時的比的正規化钱刻速度來表示。 該基準值（參照特性A)，係使用氨氣與二氣石夕烧（Dcs) 並將處理溫度設定為7贼（習知成膜方法）時形成之氮化 石夕膜的姓刻速度。 第2圖中之特性B，係顯示使用^1(：1：)與]^1^並在處理溫 15度600 c下成膜的情形。此時，雖然是氣體種類也有差異， 不過由於與特性A相較’溫度低了約16〇°c ’所以SiN膜之正 規化蝕刻速度上升到5 〇1。即，此結果，表示siN膜在清潔 處理時削掉過多，並不理想。 第2圖中之特性c ’係顯示使用HCD與NH3 (亦添加一 20部份乙烯氣體）並在處理溫度450°C下成膜的情形。此時， 由於與特性B相較’溫度再低了約150°c，所以SiN膜之正規 化蝕刻速度上升到21.75。這表示膜質惡化嚴重，非常不理 想。 另一方面，第2圖中之特性D，係顯示使用HEAD與NH3 12 1308363 並在處理溫度550°C下成膜的情形。此時，siN膜之正規化 蚀刻速度約為0· 1 〇。此值小到約為特性A之"I 〇，極為理想。 第2圖中之特性E及特性F，係顯示使用HEAD與Nh3並 在將處理溫度再降低為45〇1：及43〇。(：下成膜的情形。兩種 5情形’ SiN膜之正規化餘刻速度各約為0.67及1.44。特性E 及特性F雖然並不如特性D情形那般良好，但是顯現與特性 A大致同程度的特性，所以特性E及特性F均為理想情形。 此外，雖然也曾使用HEAD與NH3並在處理溫度35(rc 下進行成膜處理，但是此時的膜質是&〇2佔幾乎全部的成 10 分，並無法形成SiN膜。 按以上結果，如特性D〜特性F所示，清楚可知即使令 處理溫度降低到430〜550°C之範圍内，依然可獲得與以往使 用DCS並在溫度760。(：時形成之SiN膜大致同等或者在其以 下之姓刻速度的SiN膜。又，分析特性〇〜特性F之各SiN膜 15的膜質，結果可知特性F之SiN膜，在氮混入量此點，膜質 確較特性D及特性E之SiN膜差了一些。因此，可知若要一 併考慮到SiN膜之膜質，則處理溫度宜在45〇〜55(rc之範圍 内。 再者’特性D〜特性F中’關於氣體流量，相對於head 20氣體在10sccm〜3〇sccm之範圍變化，NH3氣體則是固定在 900SCCm。即使如此使1^3氣體在hEAd氣體之3〇〜9〇倍的範
圍内變化，蝕刻速度依舊是緩慢，且可形成膜質良好之siN 膜。 又’關於處理壓力，如特性D〜特性F所示，即使在27Pa 13 1308363 (0.2Torr)〜106Pa (〇.8Torr)的範圍内變化，依然可獲得 良好的SiN膜。另外’將處理壓力增加到約133〇1^( 1〇T〇rr) 進行評價，結果此時蝕刻速度仍低且可獲得膜質良好之SiN 膜。 5 (第2實施形態） 第3圖係顯示本發明第2實施形態之成膜裝置（縱型 CVD裝置）的截面圖。第4圖係顯示第3圖所示之裝置一部 份的橫截面平面圖。該成膜裝置130係交替供給含有六乙胺 基乙矽烷（HEAD)氣體之第1處理氣體與含有Νη3氣體之 10 第2處理氣體來沉積氮化矽膜。 電漿處理裝置130包含一下端有開口之有頂部圓筒體 狀處理容器132。處理容器132整體由例如石英構成。處理 容器132内之頂部，配設石英製頂板134來封住。處理容器 132之下端開口，藉由〇型環等構成之密封構件138而連結由 15例如不銹鋼成形為圓筒體狀之集合管136。 處理容器132之下端，由例如不銹鋼製筒體狀集合管 136支持。石英製晶舟140可通過集合管136之下端開口升 降，藉此，晶舟140可對處理容器132進行裝卸作業。晶舟 140可多段式載置作為被處理基板之多片半導體晶圓w。舉 20例而言，本實施形態，晶舟140之支柱140Α可在相隔大致等 間距狀態下多段式支持例如約6〇片直徑為3〇〇mm之晶圓 W。 晶舟140隔著石英製保溫筒載置於工作台144上。工 作σ 144由貫通用以開關集合管136下端開口之例如不銹鋼 14 I3〇8363 製盖體146的旋轉軸148上面加以支持。 旋轉軸i48之貫通部之間設有例如磁性流體密封件 15〇，可維持旋轉軸148密封，並且支持其可旋轉。蓋體146 周邊部與集合管136下端部之間，設有例如〇型環等構成之 费封構件152，以保持容器内之密封性。 旋轉軸148係安裝在由例如晶舟升降梯等升降機構154 支持之臂156的前端。藉升降機構154，晶舟14〇及蓋體146 等可一體地升降。另，亦可將工作台144設置固定在蓋體146 側’以進行晶圓W處理，而不旋轉晶舟14〇。 % 1〇 集合管136之側部，連接有用以供給預定處理氣體至處 理谷器132内之氣體供給部。氣體供給部包含有用以供給含 有HEAD之第1處理氣體的第丨供給系統16〇，及用以供給含 有NH3氣體之第2處理氣體的第2供給系統162。第丨及第2處 理氣體，可因應需要而混合適當量載體氣體，不過，以下 15為方便說明，並不言及載體氣體。 具體而言，第1供給系統16〇具有2根由朝内側貫通過集 合管136側壁並向上彎曲延伸之石英管所構成的第丨喷嘴 ® 164 (參照第4圖）。各第丨喷嘴164，相距預定間隔地形成多 數氣體噴射孔164A，該等氣體噴射孔164A沿喷嘴長向（上 20下方向）橫越晶舟14〇上之全部晶圓W。各氣體喷射孔164A 朝水平方向大致均勻地供給第丨處理氣體，俾形成相對於晶 舟140上之多數晶圓W為平行之氣流。另，第1噴嘴164亦可 僅設1根，而非2根。 第2供給系統162亦具有由朝内側貫通過集合管136側 15 1308363 壁並向上彎曲延伸之石英管所構成的第2噴嘴i66。第2喷嘴 脱’相距預定間隔地形成多數氣體噴射孔16从，該等氣體 喷射孔祕沿噴嘴長向（上下方向）橫越晶舟_上之全部 晶圓W。各氣體喷射孔166A朝水平方向大致均勾地供給第2 處理氣體，俾形成相對於晶舟14G上之多數晶圓縣平行之 氣流。氣體噴射孔166A之直徑例如約為〇 4mm。 處理容器m側壁之-部份，沿高度方向配設有電聚產 生部168。為進行内部環境之真空排氣，所以相對於電聚產 10 15 20 生部168之處理容器132的相反側，配設有例如上下方向地 挖除處理容器132側壁而形成的細長排氣口 17〇。 具體而言，電漿產生部168具有上下細長之開口 Μ， 該開口 Π2是沿上下方向挖除預定寬度之處理容器132側壁 而職者。開口 172㈣處理”丨32外《_雜接合 之石央H罩體m所覆蓋。罩形成朝處理容扣2外側 突出之截面凹部狀，並且為上τ細長形狀。 依如此結構，可形成從處理容^湖壁突出且一側 朝處理容器132内開口之電裝產生部168。即，錢產生部 ⑽之内部空間與處理容器132内連通。開口 172上下方向形 成充分的長度，俾可在高度方向上涵蓋晶舟_所保持之所 有晶圓W。 罩體m兩側壁之外側面，配設一對細長之沿其長向 (上下方向）互相相對之電極⑺。電極⑺藉由供電線路 ⑽連接著電漿產生用高頻電源178。於電極176施加例如 6MHz之间頻電屢’以於成對電極m間形成用以激發 16 1308363 電漿的高頻電場。另，高頻電壓之頻率並不限於 13.56MHz，亦可使用其他頻率，例如400kHz等。
第2喷嘴166在比晶舟140上最下層之晶圓W還要下面 的位置朝處理容器132之半徑方向外方彎曲。然後，第2噴 5 嘴166再在電漿產生部168内之最裏（距處理容器132之中心 最遠的部分）位置’垂直地豎起。如第4圖所示，第2喷嘴 166設在較成對之相對電極176所包夾之區域（高頻電場最 強之位置），即’較主要電聚實際產生之電漿產生區域PS 還外側的位置。由第2噴嘴166之氣體喷射孔166A喷出之含 10 有NH3氣體的第2處理氣體，朝電漿產生區域PS喷射，在此 可經激發（分解或活化），且在該狀態下供給至晶舟140上 之晶圓W。
罩體174之外側安裝著例如石英構成之絕緣保護罩 182，以覆蓋罩體174。絕緣保護罩182之内侧與電極176相 15 對之部分，配設有冷媒通路184構成之冷卻機構186。冷媒 通路184有作為冷煤之已冷卻之氮氣流通，以冷卻電極 176。另’絕緣保護罩182之外側，配設有用以覆蓋絕緣保 護罩182以防止高周波外漏之防護層（未圖示）。 電漿產生部168之開口 172的外側附近，即，開口 Π2 20外側（處理容器132内）之兩側，豎立地配設2根第1喷嘴 164。由形成於第1喷嘴164之各氣體噴射孔164八，朝處理容 器132之中心方向噴出含有HEAD氣體之第1處理氣體。 另一方面’設成與電漿產生部168相對之排氣口 170， 藉熔接安裝著石英構成之成形為截面ra字狀的排氣口罩構 17 1308363 件190，以覆蓋排氣口 170。排氣口罩構件190，沿處理容器 132側壁朝上方延伸，於處理容器132之上方形成氣體出口 192。氣體出口 192，連接著配設真空泵等之真空排氣系統 (未圖示）。 5 又，配設有用以加熱處理容器132内之環境氣體及晶圓 W的加熱器194，來包圍處理容器132。處理容器132内之排 氣口 170附近，配設著用以控制加熱器194之熱電偶196 (參 照第4圖）。
接下來，說明使用如上構造之裝置進行之第2實施形態 10 的成膜方法。 首先，與第1實施形態一樣地，將保持著晶圓W之晶舟 140裝載入處理容器132内。接著，將處理容器132内抽成真 空，以維持於預定處理壓力，例如約106Pa(0.8Torr)。又， 持續待機直到令晶圓溫度上升並穩定成為成膜用處理溫 15 度，例如約400°C。
接下來，分別控制流量地由第1及第2噴嘴164、166交 替供給含有HEAD氣體之第1處理氣體與含有NH3氣體之第 2處理氣體。具體而言，由第1喷嘴164之氣體喷射孔164A 供給第1處理氣體，俾形成相對於晶舟140上之多數晶圓W 20 為平行之氣流。又，由第2喷嘴166之氣體喷射孔166A供給 第2處理氣體，俾形成相對於晶舟140上之多數晶圓W為平 行之氣流。兩氣體於晶圓W上發生反應，藉此在晶圓W上 形成氮化矽膜。 由第2喷嘴166之氣體喷射孔166A供給之第2處理氣 18 1308363 體，通過成對電極176間之電漿產生區域PS時，可經激發而 一部份電漿化。此時，可產生例如N*、NH*、NH2*、NH3 *等自由基（活性種）（記號「*」表示自由基）。該等自由 基從電漿產生部168之開口 172朝處理容器132中心流出，以 5 層流狀態供給於晶圓W相互之間。
前述自由基與附著於晶圓W表面之HEAD氣體分子發 生反應，藉此在晶圓W上形成氮化矽膜。另，反之，當HEAD 氣體流到晶圓W表面附著有自由基處時，亦會發生同樣反 應，在晶圓W上形成氮化石夕膜。 10 第5圖係顯示第2實施形態之第1及第2處理氣體之供給 時間的時間圖。如第5圖所示，第1及第2處理氣體係交替間 歇地供給，且兩者期間設有藉由抽成真空排除殘留在處理 容器132内之氣體的淨化時間T3。如此反覆多次交替供給1 及第2處理氣體的循環，來積層每次循環所形成之氮化矽膜 15 薄膜，以獲得最後厚度之氮化矽膜。
此外，在此所謂淨化，係指使N2氣體等惰性氣體流入 處理容器132内及/或進行處理容器132内之真空排氣，以除 去處理容器132内之殘留氣體。第2實施形態，在供給第1及 第2處理氣體時，停止進行處理容器132内之真空排氣。然 20 而，若是一邊供給第1及第2處理氣體，一邊進行處理容器 132内之真空排氣的情況，則可從第1及第2處理氣體供給時 間到淨化時間全程，持續處理容器132内之真空排氣。 第5圖中，含有HEAD氣體之第1處理氣體的供給時間 T1設定為約1〜60秒，較佳為1〜20秒，含有NH3氣體之第2處 19 1308363 理氣體的供給時間T2約1〜60秒，較佳為卜⑺秒，淨化時間 Τ3約卜60秒，較佳為丨〜5秒。換言之，第丨及第2處理氣體各 次之供給i及供給時間，係設定為每次供給第丨及第2處理 氣體所獲得之氮化矽膜的沉積厚度可成為〇〇5 〜0.5nm，更 5佳為0.1〜〇.2nm。因此’假若最後之氮化矽膜厚度為 忉〜30nm ’則循環次數就頗多，較佳為2〇〜6〇〇次，更佳為 50-300次。
另外，成膜時之處理溫度，較佳是設定為3〇〇〜6〇〇=c， 更佳為350〜550°C。NH3氣體流量對HEAD氣體流量的比宜 10設定為30〜200，更佳為50〜200。1次循環中之NH3氣體流量 宜設定為10〜3000sccm ’更佳為1〇〇〇〜2〇〇〇sccm。處理壓力 宜設定為27〜1333Pa ( 0.2〜lOTorr )，更佳為27〜133.3Pa (0.2〜l.OTorr) 0
第2實施形態之成膜方法，與第1實施形態相較，可更 15提昇氮化矽膜之特性。實驗中，已確認在相同處理溫度下 成膜時’第2實施形態之氮化矽膜，與第1實施形態之氮化 矽膜相較，其面對稀釋氫氟酸的蝕刻速度更緩慢。換言之， 若使用第2實施形態之成膜方法，即便在低處理溫度下成膜 時，依然與第1實施形態一樣地，可獲得低姓刻速度之氮化 2〇 矽膜。因此’使用第2實施形態之成膜方法，可降低處理溫 度，而減少對底部側之半導體元件構造的不良影響。 此外，前述第1及第2實施形態，其成膜裝置係舉縱形 批式成膜裝置為例來說明。不過，並不限於此，橫型批式 成膜裝置或按每1片處理被處理基板之單片式成膜裝置亦 20 1308363 可適用本發明。 又，被處理基板並不限於半導體晶圓，玻璃基板和LCD 基板等等亦可適用本發明。 產業上可利用性 5 本發明可提供一種在被處理基板上形成氮化矽膜之 CVD方法，其係一種即使在較低處理溫度下成膜，後續進 行之清潔處理之氮化矽膜膜厚控制性仍然可維持良好的 CVD方法。
I：圖式簡單說明1 10 第1圖係顯示本發明第1實施形態之成膜裝置（縱型 CVD裝置）的截面圖。 第2圖係顯示將處理條件作各種變更地沉積之氮化矽 膜與蝕刻速度之間關係的圖表。 第3圖係顯示本發明第2實施形態之成膜裝置（縱型 15 CVD裝置）的截面圖。 第4圖係顯示第3圖所示之裝置一部份的橫截面平面
圖。 第5圖係顯示第2實施形態之第1及第2處理氣體之供給 時間的時間圖。 20 【圖式之主要元件代表符號表】 2.. .成膜裝置 4.. .内筒 6.. .外筒 8，132…處理容器 10.. .間隙 12.194.. .加熱器 H...隔熱材 16.. .加熱爐 18.136.. .集合管 18A...支持板 20，140··.晶舟 22.142.. .保溫筒 24.. .旋轉台 26.146.. .蓋體 28.148.. .旋轉軸 30,150…磁性流體密封件 21 1308363 32,138,152…密封構件 34.154.. .升降機構 36,156…臂 38.170.. .排氣口 40…氣體供給部 42.160.. .第1供給系統 44,162…第2供給系統 48,50··.喷嘴 54.56.. .流量控制器 60.62.. .氣體流路 130.. .電漿處理裝置 134.. .頂板 140A...支柱 144.. ·工作台 164.. .第1噴嘴 164A，166A...氣體噴射孔 166.. .第2喷嘴 168.. .電漿產生部 172…開口 174.. .罩體 176…電極 178.. .高頻電源 180…供電線路 182.. .絕緣保護罩 184.. .冷媒通路 186.. .冷卻機構 190.. .排氣口罩構件 192.. .氣體出口 196.. .熱電偶 5.. .處理空間 "W…晶圓

Claims (1)

1308363 拾、申請專利範圍： 1. 一種在被處理基板上形成氮化矽膜之CVD方法，包 含有： 將前述基板收納於處理容器内以加熱到處理溫 5 度的步驟；及
供給含有六乙胺基乙矽烷氣體與氨氣之處理氣 體至前述已加熱到處理溫度之前述基板，以在前述 基板上沉積氮化矽膜的步驟。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中前述處理溫度 10 設定為400〜600°C。 3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中前述氨氣之流 量對前述六乙胺基乙矽烷氣體之流量的比設定為 30〜200。 4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中當沉積前述氮 15 化矽膜時，一邊供給前述處理氣體至前述處理容器
内，一邊將前述處理容器内之氣體排出，藉此，將 前述處理容器内設定為27〜1333Pa的處理壓力。 5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中前述處理容器 係構成可在上下間隔地積層的狀態下收納多數被處 20 理基板，且前述多數被處理基板藉配設在前述處理 容器之周圍的加熱器加熱。 6. —種在被處理基板上形成氮化矽膜之CVD方法，包 含有： 將前述基板收納於處理容器内以加熱到處理溫 23 1308363 度的步驟；及 又替且多次供給含有六乙胺基乙矽烷氣體之第 1處理氣體與含有氨氣之第2處理氣體至前述已加熱 到處理溫度之前述基板，以在前述基板上沉積氮化 ♦膜的步驟， 又，在此，前述第2處理氣體係在藉電漿化激發 之狀態下供給。 7·如申請專利範圍f 6項之方法，其中在各次供給前
述氣體時，前述第丨處理氣體供給卜6〇秒，且前述 第2處理氣體供給丨〜的秒。 如申吻專利範圍第6項之方法，其中前述第丨及第2 處理氣體之各次供給量及供給時間，係設^為每次 供給前述第i及第2處理氣體賴得之前述氮化石夕 膜的沉積厚度可成為0.05~0.5nm。
9.如申請專利範圍第6項之方法，其中在供給前述第i 處理氣體與供給前述第2處理氣體之間，停止前述 第1及第2處理氣體並且將前述處理容器内之氣體 排出，以進行前述處理容器内之淨化。 1〇.如申請專利範圍帛6項之方法，其中前述處理溫度 設定為300〜6〇〇°C。 U.:申：專利範圍第6項之方法，其中前述氨氣之流 !對前述六乙胺基乙矽烷氣體之流量的比設定為 30〜200 〇 匕如申請專利範圍第6項之方法，其中前述第2處理 24 1308363 氣體’係在連通前述處理容器之空間内通過配設在 則述第2處理氣體供給口與前述基板之間的電漿產 生區域時經激發。 13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中前述電聚產生 區域，包含有藉附設在前述處理容器之電極及高頻 電源，形成於前述第2處理氣體供給口與前述基板 之間的高頻電場。 14. 如申叫專利範圍第丨3項之方法其中前述處理容器 係構成可在上下間隔地積層的狀態下收納多數被處 理基板，且前述多數被處理基板藉配設在前述處理 谷之周圍的加熱器加熱。 15. 如申請專利範圍第14項之方法，其中前述第丨及第 2處理氣體’係分別由多數第丨氣體噴射孔及多數第 2氣體喷射孔供給，而該等氣體喷射孔橫越前述多數 被處理基板地配置在上下方向上，俾形成相對於前 述多數被處理基板為平行之氣流。 25
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