TWI535881B - 形成矽氧碳氮化物薄膜之方法 - Google Patents

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Description

形成矽氧碳氮化物薄膜之方法 【相關專利申請案的交互參照資料】
本申請案主張日本專利局之日本專利申請案第2011-286342號之優先權，其申請日為2011年12月27日，其揭露內容係全部於此併入作參考。
本發明係關於一種形成矽氧碳氮化物薄膜之方法。
伴隨著半導體積體電路裝置從3Xnm-節點至2Xnm-節點，以及從2Xnm節點至進一步的小型化，在一閘電極周圍之一寄生電容已變得相當可觀。一側壁絕緣膜係形成在閘電極周圍。有某些種類的側壁絕緣膜(例如一應力襯墊、一補償間隙壁、一側壁間隙壁等等)，且大部分係使用氮化矽膜(SiN薄膜)作為側壁絕緣膜。氮化矽膜具有一相對的介電常數，其係高於二氧化矽膜(SiO2薄膜)之介電常數。因此，需要形成一種具有低介電常數之側壁絕緣膜，更特別是需要利用具有一相對的介電常數(其係等於或小於氮化矽膜之介電常數)之一絕緣膜來取而代之。
為了獲得具有低介電常數之側壁絕緣膜，已研究出一些絕緣膜，其中一種係為矽氧碳氮化物(SiOCN薄膜)。舉例而言，專利參考文獻1揭露一種矽氧碳氮化物薄膜。
雖然專利參考文獻1揭露一種形成矽氧碳氮化物薄膜之方法，但不存在有關於應用矽氧碳氮化物薄膜作為側壁絕緣膜之揭露內容。
側壁絕緣膜係藉由使用一非等向性乾蝕刻方法(例如反應性離子蝕刻(RIE)方法)來處理一絕緣膜而形成在一閘電極周圍。側壁絕緣膜係在半導體積體電路裝置之製造期間暴露至各種蝕刻製程。
舉例而言，當將一金屬矽化物(salicide)製程應用至一閘電極、一源極擴散層以及一汲極擴散層時，側壁絕緣膜係在執行乾蝕刻之後在形成一金屬層之前被暴露至一濕蝕刻製程。然後，當移除金屬層之一非反應部分時，側壁絕緣膜係被暴露至一乾蝕刻或一濕蝕刻。
此外，在使用一自對準接觸技術的情況下，當形成一接觸孔作為一層間絕緣膜時，側壁絕緣膜係暴露至一非等向性乾蝕刻製程(例如RIE方法)。
如上所述，因為使用作為側壁絕緣膜之絕緣膜必須在側壁上被處理，所以需要優越的可加工性，以及抗乾蝕刻性或抗濕蝕刻性。
習知技術參考文獻
(專利參考文獻1)日本特開專利公開第2011-192875號
依據本發明之一實施樣態，提供一種在一基底上形成一矽氧碳氮化物薄膜之方法，此方法包含在基底上堆疊一碳氮化矽薄膜及一氮氧化矽薄膜以形成矽氧碳氮化物薄膜。
本發明之額外目的及優點將在接著而來的說明中提出，且一部分將從說明顯而易見，或可能藉由本發明之實行而學習到。
本發明之目的及優點可能利用以下特別指出之工具及組合而實現並獲得。
步驟1-步驟25‧‧‧方法的步驟
A‧‧‧薄膜厚度方向
1‧‧‧矽晶圓
2‧‧‧碳氮化矽薄膜
2-1‧‧‧碳氮化矽薄膜
2-2‧‧‧第二層碳氮化矽薄膜
3‧‧‧氮氧化矽薄膜
3-1‧‧‧氮氧化矽薄膜
3-2‧‧‧第二層氮氧化矽薄膜
4‧‧‧矽氧碳氮化物薄膜
4A至4D‧‧‧矽氧碳氮化物薄膜
5‧‧‧矽吸附層
6‧‧‧碳化矽薄膜
7‧‧‧矽吸附層
8‧‧‧氮化矽膜
100‧‧‧薄膜形成設備
101‧‧‧處理室
102‧‧‧天頂板
103‧‧‧歧管
104‧‧‧密封構件
105‧‧‧晶舟
106‧‧‧柱
107‧‧‧保溫容器
108‧‧‧臺子
109‧‧‧覆蓋部
110‧‧‧轉動軸
111‧‧‧磁性流體密封
112‧‧‧密封構件
113‧‧‧臂
114‧‧‧處理氣體供應機構
115‧‧‧惰性氣體供應機構
117a‧‧‧矽原料供應源/矽原料氣體供應源
117b‧‧‧碳化氣體供應源
117c‧‧‧氮化氣體供應源
117d‧‧‧氧化劑氣體供應源
120‧‧‧惰性氣體供應源
121a至121e‧‧‧流量控制器
122a至122e‧‧‧開/關閥
123a至123d‧‧‧分配噴嘴
124‧‧‧氣體釋放開孔
128‧‧‧噴嘴
129‧‧‧排氣孔
130‧‧‧排氣孔覆蓋構件
131‧‧‧氣體出口
132‧‧‧排氣機構
133‧‧‧加熱單元
150‧‧‧控制器
151‧‧‧使用者界面
152‧‧‧記憶體
併入並構成說明書之一部分之附圖顯示本發明之實施例，並與上述提供之一般說明與以下提供之實施例之詳細說明一起用於說明本發明之原理。
圖1係為說明依據本發明之第一實施例之一種形成矽氧碳氮化 物薄膜之方法之流程圖；圖2A至2E係為顯示依據本發明之第一實施例之形成矽氧碳氮化物薄膜之方法中的主要製程之剖面圖；圖3係為顯示氧濃度對濕蝕刻量之圖；圖4係為顯示氧濃度對乾蝕刻量之圖；圖5係為顯示具有圖3及4之氧濃度之矽氧碳氮化物薄膜之薄膜組成，而以碳氮化矽薄膜之薄膜組成作為比較例之圖；圖6係為顯示在氧濃度與折射率之間的關係圖；圖7係為說明使用於本發明之第一實施例之步驟1中之形成碳氮化矽薄膜之方法之一例子之流程圖；圖8係為顯示氣體釋放時序之一例子之時序圖；圖9A至9C係為顯示依據本發明之本實施例之形成碳氮化矽薄膜之方法中的主要製程之剖面圖；圖10係為說明使用於依據本發明之第一實施例之步驟2中之形成氮氧化矽薄膜之方法之第一例之流程圖；圖11係為顯示氣體釋放時序之一例子之時序圖；圖12A至12C係為顯示依據本發明之本實施例之形成氮氧化矽薄膜之方法中的主要製程之剖面圖；圖13係為說明使用於依據本發明之第一實施例之步驟2中之形成氮氧化矽薄膜之方法之第二例之流程圖；圖14係為顯示在氧濃度與濕蝕刻量之間的關係圖；圖15係為顯示在氧濃度與乾蝕刻量之間的關係圖；圖16係為說明使用於本發明之第一實施例之步驟2中之依據第一例形成氮氧化矽薄膜之方法之一變化例之流程圖；以及圖17係為依據本發明之第一實施例之能夠執行形成矽氧碳氮化物薄膜之方法之薄膜形成設備之剖面圖。
現在將參考附圖說明基於上述所提供之發現而達成之本發明之 實施例。在以下說明中，實質上具有相同功能及配置之組成元件係以相同的參考數字表示，且只有在需要時將作反複說明。
以下，將參考附圖說明本發明之實施例。在附圖中之相同的參考數字表示相同的元件。
(第一實施例)
圖1係為說明依據本發明之第一實施例之一種形成矽氧碳氮化物(silicon oxycarbonitride)薄膜之方法之流程圖，而圖2A至2E係為用以說明依據第一實施例之形成矽氧碳氮化物薄膜之方法中的主要製程之剖面圖。
首先，如圖2A所示，準備一個半導體基板。於本實施例中，使用一矽晶圓1作為半導體基板。此外，矽晶圓1係被容納在一薄膜形成設備之一處理室中。
然後，如圖1之步驟1及圖2B所示，一碳氮化矽薄膜(silicon carbonitride,SiCN薄膜)2-1係形成於一基底上，基底於本實施例中係為矽晶圓1之一處理目標表面。
接著，如圖1之步驟2及圖2C所示，一氮氧化矽(silicon oxynitride)薄膜3-1係形成於碳氮化矽薄膜2-1上，俾能使碳氮化矽薄膜2-1與氮氧化矽薄膜3-1堆疊。
然後，如圖1之步驟3所示，決定堆疊操作之數目是否已達到一預定數目。如果堆疊操作之數目已達到預定數目(是)時，則終止矽氧碳氮化物薄膜之形成。如果堆疊操作之數目為"1"，則矽氧碳氮化物薄膜(SiOCN薄膜)可能藉由堆疊碳氮化矽薄膜2-1與氮氧化矽薄膜3-1而形成。如果堆疊操作之數目被固定至"1"，則可能省略步驟3。
如果堆疊操作之數目尚未達到預定數目(否)，則此方法回到步驟1，及如圖2D所示，一第二層碳氮化矽薄膜2-2係形成於氮氧化矽薄膜3-1上。
然後，如圖1之步驟2及圖2E所示，形成一第二層氮氧化矽薄膜3-2。
接著，如圖1之步驟3所示，再次決定堆疊操作之數目是否已 達到預定數目。如果堆疊操作之數目已達到預定數目(是)，則終止矽氧碳氮化物薄膜之形成，而如果堆疊操作之數目尚未達到預定數目(否)，則重複執行圖1之步驟1及步驟2，直到堆疊操作之數目達到預定數目為止。如此，形成一個矽氧碳氮化物薄膜4。
依據第一實施例之形成矽氧碳氮化物薄膜之方法，碳氮化矽薄膜2與氮氧化矽薄膜3係堆疊在基底上以形成矽氧碳氮化物薄膜4。如上所述，當矽氧碳氮化物薄膜4係藉由堆疊碳氮化矽薄膜2與氮氧化矽薄膜3而形成時，形成的矽氧碳氮化物薄膜4中之氧(O)之濃度、碳(C)之濃度以及氮(N)之濃度可能遍及整個薄膜厚度方向A(參考圖2E)正確地被調整，薄膜厚度方向A係垂直於處理目標表面。
本案發明人發現到更特別是在矽氧碳氮化物薄膜4中，氧之濃度係密切關於矽氧碳氮化物薄膜4之抗濕蝕刻性與抗乾蝕刻性。
圖3係為顯示在氧之濃度與濕蝕刻量之間的關係圖，而圖4係為顯示在氧之濃度與乾蝕刻量之間的關係圖。於圖3及4中，為便於相對於依據第一實施例之矽氧碳氮化物薄膜之說明起見，一碳氮化矽薄膜(沒有故意的氧誘發作用(oxygen induction)；然而，包含大約8.8%氧，其係為矽晶圓上之原始氧化物薄膜之數量)係顯示為一比較例。
用以執行一濕蝕刻之條件如下：蝕刻劑：稀釋的HF(H2O：HF=100：1)
處理時間：60秒。
又，用以執行一乾蝕刻之條件如下：蝕刻劑：CHF3、CF4以及O2之混合氣體
處理時間：5秒。
如圖3所示，碳氮化矽薄膜(SiCN薄膜)係極少被稀釋的HF所蝕刻。如同在第一實施例中，當將氧故意導入以形成矽氧碳氮化物薄膜4且矽氧碳氮化物薄膜4中之氧濃度增加時，矽氧碳氮化物薄膜4可能會被稀釋的HF所蝕刻。亦即，當矽氧碳氮化物薄膜4中之氧濃度低時，增加了抗濕蝕刻性。
接著，如圖4所示，碳氮化矽薄膜(SiCN薄膜)大幅地被CHF3、 CF4以及O2之混合氣體所蝕刻。然而，當形成矽氧碳氮化物薄膜4且矽氧碳氮化物薄膜4中之氧濃度增加時，變成難以藉由CHF3、CF4以及O2之混合氣體蝕刻矽氧碳氮化物薄膜4。亦即，當增加了矽氧碳氮化物薄膜4中之氧濃度時，增加了抗乾蝕刻性。
此外，圖5顯示具有圖3及4所顯示之氧濃度之矽氧碳氮化物薄膜4之薄膜組成，其中碳氮化矽薄膜之薄膜組成作為一比較例。薄膜組成係藉由使用一X射線光電子光譜(XPS)方法而受到分析。於圖5中，SiCN及矽氧碳氮化物薄膜4A至4D分別對應至圖3及4之SiCN與矽氧碳氮化物薄膜4A至4D。
於圖5中，雖然氧原子係顯示於碳氮化矽薄膜之薄膜組成中，但它們存在於形成於矽晶圓之一表面上之一原始氧化物薄膜中。此外，薄膜組成之總和並非是100原子%，而是97.7原子%至98.5原子%，其乃因為在形成薄膜期間，觀察到有導入在薄膜中之除了矽原子、氧原子、氮原子以及碳原子以外的原子。
如上所述，矽氧碳氮化物薄膜4中之氧濃度影響矽氧碳氮化物薄膜4之抗濕蝕刻性與抗乾蝕刻性之每一個。
依據第一實施例之形成矽氧碳氮化物薄膜之方法，如上所述，因為矽氧碳氮化物薄膜4係藉由堆疊碳氮化矽薄膜2與氮氧化矽薄膜3而形成，所以矽氧碳氮化物薄膜4中之氧濃度、碳濃度以及氮濃度可能遍及整個薄膜厚度方向A而精確地被控制。氧濃度可能藉由調整氮氧化矽薄膜3之薄膜形成之數量而受控制，碳濃度可能藉由調整碳氮化矽薄膜2之薄膜形成之數量而受控制，而氮濃度可能藉由調整氮氧化矽薄膜3之薄膜形成之數量以及碳氮化矽薄膜2之薄膜形成之數量兩者而受控制。
因此，依據第一實施例，藉由控制氧濃度，可依據應用性而正確地製造下列薄膜並分類之，譬如：(1)特別具有優越抗濕蝕刻性之矽氧碳氮化物薄膜；(2)特別具有優越抗乾蝕刻性之矽氧碳氮化物薄膜；以及(3)具有處理上之容易性且抗濕蝕刻性與抗乾蝕刻性兩者均在一實用上適合範圍之內的矽氧碳氮化物薄膜。
當執行蝕刻到達某個程度時，獲得了處理上的容易性。碳氮化 矽薄膜在使用稀釋的HF之濕蝕刻製程中極少被蝕刻。其意味著碳氮化矽薄膜具有優越的抗濕蝕刻性，但碳氮化矽薄膜在使用稀釋的HF之濕蝕刻製程中極少被蝕刻。這亦表示在濕蝕刻製程中不容易處理碳氮化矽薄膜。
舉例而言，從圖3及4所顯示的結果看來，在期望設定抗濕蝕刻性俾能在藉由使用稀釋的HF(H2O：HF=100：1)執行濕蝕刻持續60秒時使一蝕刻量之範圍從0.1 nm至大約0.7 nm的情況下，以及在期望設定抗乾蝕刻性俾能在藉由使用CHF3、CF4以及O2之混合氣體執行乾蝕刻持續5秒時使一蝕刻量之範圍從7 nm至20 nm的情況下，包含在矽氧碳氮化物薄膜4中之氧濃度可能最好是被調整在從20原子%至35原子%之範圍(範圍I)之內。因此，可能獲得具有一處理上的容易性並具有在實用上適合範圍之內的抗濕蝕刻性與抗乾蝕刻性兩者之矽氧碳氮化物薄膜4。
又，更嚴格地，在期望設定抗濕蝕刻性俾能在藉由使用稀釋的HF(H2O：HF=100：1)執行濕蝕刻持續60秒時使蝕刻量之範圍從0.1 nm至0.5 nm的情況下，以及在設定抗乾蝕刻性俾能在藉由使用CHF3、CF4以及O2之混合氣體執行乾蝕刻持續5秒時使蝕刻量之範圍從10 nm至20 nm的情況下，包含在矽氧碳氮化物4中之氧濃度可能最好是被調整在從20原子%至30原子%之範圍(範圍II)之內。因此，可能獲得具有一處理上的容易性並具有在實用上適合範圍之內的抗濕蝕刻性與抗乾蝕刻性兩者之矽氧碳氮化物薄膜4。
又，確定了在矽氧碳氮化物薄膜4中之氧濃度與折射率之間存在有相互關係。
圖6係為顯示在矽氧碳氮化物薄膜中之氧濃度與折射率之間的關係圖。圖6所顯示之矽氧碳氮化物4之折射率係藉由使用一橢圓儀(由Rudolph技術所製造，S3000，He-Ne雷射：波長633 nm)而被測量。
如圖6所示，當包含在矽氧碳氮化物薄膜4中之氧濃度增加時，矽氧碳氮化物薄膜4之折射率接近"1"。舉例而言，碳氮化矽薄膜具有大約2.04之折射率；然而，矽氧碳氮化物薄膜4係藉由故意地導入氧並增加氧濃度而形成，然後，折射率幾乎線性地接近"1"，亦即，大約1.86(大約22原子%之氧濃度)，大約1.79(大約27原子%之氧濃度)，大約1.76(大約33 原子%之氧濃度)，以及大約1.72(大約37原子%之氧濃度)。在這個觀點來看，矽氧碳氮化物薄膜4之氧濃度可能藉由使用橢圓儀(而非使用XPS方法)而由測量矽氧碳氮化物薄膜4之折射率所界定。
舉例而言，如果當光之波長為633 nm時，薄膜之折射率範圍從大約1.72至1.90，則薄膜可能被界定為具有範圍從20原子%到35原子%(亦即，圖3及4所顯示之範圍I)之氧濃度之矽氧碳氮化物薄膜4。
同樣地，如果當光之波長係為633 nm時，薄膜之折射率範圍從大約1.77至1.90，則薄膜可能被界定為具有範圍從20原子%到30原子%(亦即，圖3及4所顯示之範圍II)之氧濃度之矽氧碳氮化物薄膜4。
又，圖6同時顯示在氧濃度與氮濃度之間的相互關係。
如圖6所示，具有大約1.86之折射率之矽氧碳氮化物薄膜4A具有一薄膜組成，其具有低氧濃度及高氮濃度(富含氮)，亦即，大約22原子%之氧濃度及大約33原子%之氮濃度。同樣地，具有大約1.79之折射率之矽氧碳氮化物薄膜4B具有一薄膜組成，其具有低氧濃度及高氮濃度(富含氮)，亦即，大約27原子%之氧濃度及大約31原子%之氮濃度。
又，具有大約1.76之折射率(其更進一步大約是"1")之矽氧碳氮化物薄膜4C具有一薄膜組成，其具有高氧濃度及低氮濃度(富含氧)，亦即，大約33原子%之氧濃度及大約25原子%之氮濃度。具有大約1.72之折射率之矽氧碳氮化物薄膜4D具有一薄膜組成，其具有大約37原子%之氧濃度及大約23原子%之氮濃度(富含氧)。
如上所述，藉由依據第一實施例之方法而形成之矽氧碳氮化物薄膜4具有一種在增加氧濃度時降低氮濃度之特徵。
依據第一實施例，因為矽氧碳氮化物薄膜4係藉由堆疊碳氮化矽薄膜2與氮氧化矽薄膜3而形成，所以矽氧碳氮化物薄膜中之氧濃度可能沿著薄膜厚度方向A而正確地被控制，從而，可能獲得一種形成矽氧碳氮化物薄膜之方法，其能夠獲得優越的可加工性並控制抗乾蝕刻性與抗濕蝕刻性。
又，依據第一實施例，因為矽氧碳氮化物薄膜4係藉由堆疊碳氮化矽薄膜2與氮氧化矽薄膜3而形成，所以可不必同時將一氧化劑及一 碳化劑導入處理室中。碳化劑可能是一烴基碳化劑；然而，便宜且容易取得之乙烯(C2H4)可能會與氧化劑反應。因此，如果將乙烯與氧化劑一起同時導入處理室中，則可能難以正確地控制形成的矽氧碳氮化物薄膜中之氧濃度。
上述問題可藉由各別形成碳氮化矽薄膜2與氮氧化矽薄膜3並藉由堆疊碳氮化矽薄膜2與氮氧化矽薄膜3形成矽氧碳氮化物薄膜4而解決，就像是第一實施例。
又，當氧化劑與碳化劑並未同時被導入處理室中時，存在有一項改善安全性及選擇氧化劑與碳化劑時的自由度之優點。亦即，在將氧化劑與碳化劑同時導入處理室中的情況下，存在有由於安全性而無法完成之氧化劑與碳化劑之組合。然而，在各別形成碳氮化矽薄膜2與氮氧化矽薄膜3之第一實施例中，因為碳氮化矽薄膜2與氮氧化矽薄膜3係各別形成及堆疊，所以可使用氧化劑與碳化劑之上述組合。
接著，以下將更詳細說明形成碳氮化矽薄膜2與氮氧化矽薄膜3之例子。
(形成碳氮化矽薄膜2之方法)
圖7係為說明形成碳氮化矽薄膜之方法之一例子之流程圖，其係使用於上述第一實施例之步驟1，圖8係為顯示氣體釋放時序之一例子之時序圖，而圖9A至9C係為說明形成碳氮化矽薄膜之方法之主要製程之剖面圖。
首先，如圖7之步驟11、圖8以及圖9A所示，使一矽原料氣體流入至一薄膜形成設備之一處理室(未顯示，其中容納有矽晶圓1)中，以便在矽晶圓1之一處理目標表面上形成一矽吸附層5。
當形成矽吸附層5時，處理條件之一例子係如下：矽原料氣體：二氯矽烷(SiH2Cl2：DCS)
矽原料氣體之流動速率：500至3000 sccm
處理時間：0.05至1.0分鐘
處理溫度：450至630℃
處理壓力：13.3至1064 Pa(0.1至8.0托)
依據上述處理條件，具有大約0.3至大約1.0 nm之薄膜厚度之矽吸附層5係形成於矽晶圓1之處理目標表面上。
當完成步驟11之操作時，藉由使用一鈍氣而淨化處理室，用以利用一鈍氣環境替代處理室中之一內部氣氛。鈍氣之一例係為N2氣體。
接著，如圖7之步驟12、圖8以及圖9B所示，使一碳化氣體流入處理室中並被施加至形成於矽晶圓1之處理目標表面上之矽吸附層5以形成一碳化矽薄膜(SiC)6。
當碳化此矽吸附層5時，處理條件之一例子係如下：碳化氣體：乙烯(C2H4)
碳化氣體之流動速率：3000 sccm
處理時間：0.5至1.5分鐘
(碳化氣體之供應時間：大約0.05至0.2分鐘，保持時間：0.2至1.3分鐘)
處理溫度：450至630℃
處理壓力：133至665 Pa(1.0至5.0托)
當完成步驟12之操作時，藉由使用一鈍氣而淨化處理室，用以利用一鈍氣氣氛(於本實施例中是N2氣體氣氛)替代處理室中之內部氣氛。
接著，如圖7之步驟13、圖8以及圖9C所示，使一氮化氣體流入處理室中，然後，形成於矽晶圓1之處理目標表面上之碳化矽薄膜6係被氮化成為碳氮化矽薄膜(SiCN)2。
當氮化此碳化矽薄膜6時，處理條件之一例子係如下：氮化氣體：氨(NH3)
氮化氣體之流動速率：5000至10000 sccm
處理時間：0.2至1.0分鐘。
處理溫度：450至630℃
處理壓力：13.3至66.5 Pa(0.1至0.5托)
當完成步驟13之操作時，藉由使用鈍氣而淨化處理室，用以利用一鈍氣氣氛(於本實施例中是N2氣體氣氛)替代處理室中之內部氣氛。直到這個階段，完成形成碳氮化矽薄膜2之順序之一個循環。
接著，如圖7之步驟14所示，決定循環之數目是否為設定數目。如果循環之數目已達到設定數目(是)，則完成碳氮化矽薄膜2之形成。如果循環之數目尚未達到設定數目(否)，則此方法回到步驟11，且重複執行步驟11至步驟13之操作。
於本實施例中，更特別是依據形成之矽氧碳氮化物薄膜4之碳濃度來設定循環之數目。又，如果循環之數目固定至"1"，則可能省略步驟14之操作。
舉例而言，如此，形成了碳氮化矽薄膜2。
(形成氮氧化矽薄膜3之方法之第一例)
圖10係為說明依據第一實施例之形成矽氧碳氮化物薄膜之方法之步驟2中的形成氮氧化矽薄膜3之方法之一第一例之流程圖，圖11係為顯示一氣體釋放時序之一例子之時序圖，而圖12A至12C係為說明依據本例子之形成氮氧化矽薄膜之方法之主要製程之剖面圖。
首先，如圖10之步驟21、圖11以及圖12A所示，使一矽原料氣體流入一薄膜形成設備之一處理室(未顯示，其中容納一矽晶圓1)中，以在碳氮化矽薄膜2上形成一矽吸附層7。
當形成此矽吸附層7時，處理條件之一例子係如下：矽原料氣體：二氯矽烷(SiH2Cl2：DCS)
矽原料氣體之流動速率：500至3000 sccm
處理時間：0.05至1.0分鐘
處理溫度：450至630℃
處理壓力：13.3至1064 Pa(0.1至8.0托)
依據上述處理條件，具有大約0.3至1.0 nm之薄膜厚度之矽吸附層7係形成於碳氮化矽薄膜2上。
當完成步驟21之操作時，藉由使用鈍氣而淨化處理室，用以利用一鈍氣氣氛(於本實施例中是N2氣體氣氛)替代處理室中之內部氣氛。
接著，如圖10之步驟22、圖11以及圖12B所示，使一氮化氣體流入處理室中以氮化矽吸附層7，從而形成一氮化矽膜(SiN)8。
於此情況下，矽吸附層7之氮化量的程度可能是具有少於單一 原子層之等級之氮吸附層所憑藉著形成的程度，這是因為矽及碳(Si-C)、矽及氮(Si-N)、矽及氧(Si-O)以及碳及氧(C-O)係被結合，而氮及氧(N-O)及碳及氮(C-N)並未被結合。亦即，當氮充分地被矽吸附層7之表面所吸附且矽吸附層7係利用氮而被終止時，將使用於下一氧化過程中的氧鍵結至矽是困難的。為了處理上述問題，舉例而言，執行氮化反應，俾能使具有小於單一原子層之等級(level)之氮吸附層係形成於矽吸附層7上，且於氮吸附層中形成一間隙以便露出矽吸附層7。藉由形成間隙，使用於下一氧化過程中的氧可鍵結至經由間隙露出之矽吸附層7。因此，在沒有以氧替代鍵結至矽之氮的反應伴隨發生的情況下，可輕易形成氮氧化矽薄膜3。
當氮化此矽吸附層7時，處理條件之一例子係如下：氮化氣體：氨(NH3)
氮化氣體之流動速率：5000至10000 sccm
處理時間：0.2至1.0分鐘
處理溫度：450至630℃
處理壓力：13.3至66.5 Pa(0.1至0.5托)
當完成步驟22之操作時，藉由使用鈍氣而淨化處理室，用以利用一鈍氣氣氛(於本實施例中是N2氣體氣氛)替代處理室中之內部氣氛。
接著，如圖10之步驟23、圖11以及圖12C所示，使氧化劑氣體流入處理室中，且氮化矽膜8係被氧化以形成氮氧化矽薄膜(SiON)3。
當氧化此氮化矽膜8時，處理條件之一例子係如下：氧化劑氣體：氧(O2)
氧化劑氣體之流動速率：1000至10000 sccm
處理時間：0.1至1.0分鐘
處理溫度：450至630℃
處理壓力：13.3至133 Pa(0.1至1.0托)
當完成步驟23之操作時，藉由使用鈍氣而淨化處理室，用以利用一鈍氣氣氛(於本實施例中是N2氣體氣氛)替代處理室中之內部氣氛。直到這個階段，完成形成氮氧化矽薄膜3之順序之一個循環。
接著，如圖10之步驟24所示，決定循環之數目是否已達到設 定數目。如果循環之數目已達到設定數目(是)，則終止氮氧化矽薄膜3之形成。如果循環之數目尚未達到設定數目(否)，則此方法回到步驟21，且重複執行步驟21至步驟23之操作。
於本實施例中，更特別是依據形成之矽氧碳氮化物薄膜4中的氧濃度來界定循環之數目。又，如果循環之數目固定至"1"，則可能省略步驟24。
舉例而言，如此形成了氮氧化矽薄膜3。此外，當將氮氧化矽薄膜3堆疊在碳氮化矽薄膜2上時，形成了矽氧碳氮化物薄膜4。
(形成氮氧化矽薄膜3之方法之第二例)
圖13係為說明依據本發明之第一實施例之形成矽氧碳氮化物薄膜之方法之步驟2中的形成氮氧化矽薄膜3之方法之一第二例之流程圖。
如圖10、11以及12A至12C所示，在第一例中，矽吸附層7係被氮化以形成氮化矽膜8(步驟22之氮化過程)，而氮化矽膜8係被氧化以形成氮氧化矽薄膜3(步驟23之氧化過程)。
在形成氮氧化矽薄膜3的順序中，可能如圖13所示地交換步驟23之氧化過程與步驟22之氮化過程。亦即，在第二例中，矽吸附層7係被氧化以形成氧化矽膜(步驟23之氧化過程)，而氧化矽膜係被氮化以形成氮氧化矽薄膜3(步驟22之氮化過程)。
圖14及15顯示當各別使用形成氮氧化矽薄膜3之方法之第一與第二例時之優點。於圖14及15中，首先執行步驟22之氮化過程之第一例係被表示成"SiCNO"，而首先執行步驟23之氧化過程之第二例係被表示成"SiCON"。又，如圖3及4之曲線圖的圖14及15再次顯示氧濃度與濕蝕刻量之間的關係以及氧濃度與乾蝕刻量之間的關係。
如圖14及15所示，在矽氧碳氮化物薄膜4(其係藉由氮化矽吸附層7以形成依據第一例之氮氧化矽薄膜3而形成)中，氧濃度係被限制於一低位準。然而，在矽氧碳氮化物薄膜4(其係藉由氧化矽吸附層7以形成依據第二例之氮氧化矽薄膜3而形成)中，增加了氧濃度。
如上所述，形成之矽氧碳氮化物薄膜4中的氧濃度可能藉由控制執行矽吸附層7之步驟23之氧化過程與步驟22之氮化過程之順序而被 調整。
依據本實施例，舉例而言，如果期望將矽氧碳氮化物薄膜4中之氧濃度限制成30原子%或更小，則依據第一例之形成氮氧化矽薄膜3之方法可能是較佳的，俾能使矽氧碳氮化物薄膜4首先藉由氮化矽吸附層7而形成。當矽氧碳氮化物薄膜4係藉由依據第一例之方法而形成時，可能容易獲得具有範圍譬如從20原子%至30原子%之氧濃度之矽氧碳氮化物薄膜4。
此外，如果期望矽氧碳氮化物薄膜4中的氧濃度超過30原子%，則依據第二例之形成氮氧化矽薄膜3之方法可能是較佳的，俾能使矽氧碳氮化物薄膜4係首先藉由氧化矽吸附層7而形成。當矽氧碳氮化物薄膜4係藉由依據第二例之方法而形成時，可能容易獲得具有一種氧濃度(亦即，譬如大於30原子%及等於或小於40原子%)之矽氧碳氮化物薄膜4。
又，於第二例中，矽吸附層7之氧化量的程度可能是具有少於單一原子層之等級之氧吸附層所憑藉著形成的程度。如上所述，因為氮與氧(N-O)並未彼此鍵結，所以當矽吸附層7之表面係利用氧被終止時，將使用於下一氮化過程中的氮鍵結至矽變得困難。因此，就像上述氮化過程，舉例而言，具有小於單一原子層之程度之氧吸附層係形成於矽吸附層7上，俾能在氧吸附層中形成一個暴露矽吸附層7之間隙。因此，使用於下一氮化過程中的氮可鍵結至經由此間隙而露出的矽吸附層7，從而可能容易地形成氮氧化矽薄膜3。
(依據第一例之形成氮氧化矽薄膜3之方法之變化例)
圖16係為說明依據使用於依據第一實施例之方法之步驟2中的第一例之形成氮氧化矽薄膜之方法之一變化例之流程圖。
如圖16所示，變化例與參考圖10所說明的依據第一例之形成氮氧化矽薄膜之方法不同之處在於一第二氮化過程(步驟25)係在氧化過程(步驟23)之後被執行。
依據變化例，矽吸附層7(參考圖12A)係在步驟21中被形成，矽吸附層7係在步驟22中被氮化以形成氮化矽膜8(參考圖12B)，而氮化矽膜8係在步驟23中被氧化以形成氮氧化矽薄膜3(參考圖12C)。然後，氮氧 化矽薄膜3係在步驟25中額外被氮化。
在變化例中，因為依據第一例所形成之氮氧化矽薄膜3係額外被氮化，所以變化例之氧濃度可能小於譬如矽氧碳氮化物薄膜4之氧濃度，於其中氮氧化矽薄膜3係依據第一例形成。因此，在期望矽氧碳氮化物薄膜4中的氧濃度被限制於較低位準的情況下，變化例可能是適當的。
(第二實施例)
本發明之一第二實施例關於一種能夠依據本發明之第一實施例執行形成一矽氧碳氮化物薄膜之方法之薄膜形成設備。
圖17係為概要顯示能夠依據第一實施例執行形成一矽氧碳氮化物薄膜之方法之一薄膜形成設備100之剖面圖。
參見圖17，薄膜形成設備100包含一處理室101，其形成為一圓筒(cylinder)，圓筒具有打開的下端及一天頂(ceiling)。處理室101可能完全由譬如石英所組成。由石英所組成之天頂板(ceiling plate)102係設置於處理室101中之天頂上。由譬如不銹鋼圓筒所組成之一歧管103係經由一密封構件104(例如O型環)而連接至處理室101之下開口部。
歧管103支撐處理室101之一下部。一晶舟105係由石英所組成並作為一支持單元，其以多層級的方式支持複數個處理目標(譬如50至100片半導體基板)，於本實施例中，處理目標係為矽晶圓1，且晶舟105係被設計成用以從歧管103之一下部被插入至處理室101。因此，矽晶圓1被容納在處理室101中。晶舟105包含複數個柱(pillar)106，且複數個矽晶圓係被形成於複數個柱106中之凹槽所支撐。
晶舟105係經由一個由石英所組成之保溫容器(thermos vessel)107而被置放於一臺子(table)108上。臺子108打開/關閉歧管103之下開口部。舉例而言，臺子108係被支撐在一轉動軸110上，轉動軸110貫穿通過一個由譬如不銹鋼所組成之覆蓋部109。一磁性流體密封111譬如係被設置於轉動軸110之一穿透部上，俾能可轉動地支撐轉動軸110，同時將轉動軸110密封成不透氣。一個由譬如O型環所組成之密封構件112係介設於覆蓋部109之一周邊部分與歧管103之下末端部分之間。因此，可能保持處理室101中之密封特性。轉動軸110係裝設至一臂113之一前導 端(被譬如一晶舟升降機之一升降機構(未顯示)所支撐)，俾能使晶舟105、覆蓋部109等等被一體升高以插入至處理室101/從處理室101取出。
薄膜形成設備100包含一處理氣體供應機構114及一惰性氣體供應機構115，處理氣體供應機構114用以供應使用於處理室101之製程中的氣體，而惰性氣體供應機構115用以供應處理室101中之鈍氣。本實施例之處理氣體供應機構114包含一矽原料供應源117a、一碳化氣體供應源117b、一氮化氣體供應源117c以及一氧化劑氣體供應源117d。惰性氣體供應機構115包含一惰性氣體供應源120。
矽原料氣體之一例可能是二氯矽烷，碳化氣體之一例係為乙烯，氮化氣體之一例係為氨，氧化劑氣體之一例係為氧，而鈍氣之一例係為氮氣。鈍氣可能使用作為淨化氣體。
矽原料氣體供應源117a係經由一流量控制器121a及一開/關閥122a而連接至一分配噴嘴123a。同樣地，碳化氣體供應源117b、氮化氣體供應源117c與氧化劑氣體供應源117d係經由流量控制器121b至121d及開/關閥122b至122d而分別連接至分配噴嘴123b、123c以及123d。
形成為石英爐管之分配噴嘴123a至123d之每一個透過歧管103之一側壁穿入歧管103，然後朝上彎曲以垂直地延伸。複數個氣體釋放開孔124係以預定間隔形成於每個分配噴嘴123a、123b、123c或123d之一垂直部中。因此，每一種氣體可能朝一水平方向從氣體釋放開孔124均勻地被釋放進入處理室101。
惰性氣體供應源120係經由一流量控制器121e及一開/關閥122e連接至一噴嘴128。噴嘴128係被設置以貫通歧管103之側壁，用以朝一水平方向而從其之一前緣噴出鈍氣進入處理室101。
一個用以排出處理室101之氣體的排氣孔129係形成於處理室101中之分配噴嘴123a至123d對面之一側面上。排氣孔129係藉由將處理室101之側壁削去而朝一上下方向形成為薄且長的。一個具有U形剖面以覆蓋排氣孔129之排氣孔覆蓋構件130係被焊接並裝設至對應於處理室101之排氣孔129之一部分。排氣孔覆蓋構件130沿著處理室101之側壁朝上延伸，並定義位於處理室101之一上部之一氣體出口131。一個包含真空泵 等等之排氣機構132係連接至氣體出口131。排氣機構132抽空處理室101以排放使用於這些製程中之處理氣體，並依據製程將處理室101中之壓力調整成一處理壓力。
一個形成為圓筒之加熱單元133係設置於處理室101之一外周圍上。加熱單元133激活處理室101中所供應之氣體，同時加熱容納在處理室101中之處理目標(於本實施例中是矽晶圓1)。
薄膜形成設備100中之每個元件係由一個包含譬如微處理器(電腦)之控制器150所控制。一個包含觸控面板、顯示器等等之使用者界面151可能連接至控制器150，一操作員經由觸控面板執行用以管理薄膜形成設備100之命令之輸入操控，顯示器用以可視地表示薄膜形成設備100之操作狀態。
一記憶體152係連接至控制器150。記憶體152儲存一種用於實行依據控制器150之控制在薄膜形成設備100中所執行之各種製程之控制程式，或一種供薄膜形成設備100中之每一個元件用之程式，用以依據處理條件(譬如配方)執行此製程。配方係儲存於譬如記憶體152之記錄媒體中。記錄媒體可能是硬碟、半導體記憶體，或攜帶式記憶體，例如CD-ROM、DVD或快閃記憶體。又，可能經由譬如一專線而從另一裝置傳輸配方。如果必要的話，一配方係依據來自使用者界面151等等之命令而從記憶體152被載入，且控制器150依據載入的配方執行一製程。因此，薄膜形成設備100可能在控制器150之控制之下執行一期望製程。
於本實施例中，依據第一實施例之依據形成矽氧碳氮化物薄膜之方法之製程係在控制器150之控制之下連續執行。
依據第一實施例之形成矽氧碳氮化物薄膜之方法可能藉由一薄膜形成設備(例如圖17所顯示之薄膜形成設備100)而執行。
又，薄膜形成設備並未受限於圖17所顯示之一批次薄膜形成設備，且可能使用單晶圓式薄膜形成設備。
雖然已參考本發明之例示實施例而特別顯示及說明本發明，但熟習本項技藝者將理解到在不背離如由以下申請專利範圍所定義之本發明之精神與範疇之下，於其中可能作出在形式及細節方面的各種改變。
舉例而言，在上述實施例中，說明了處理條件之詳細例子；然而，處理條件並未受限於上述例子。
又，於圖1中，形成氮氧化矽薄膜(步驟2)之製程係為一最終製程；然而，形成碳氮化矽薄膜之製程可能在執行步驟3之操作之後被執行，俾能使形成碳氮化矽薄膜之製程可能是最終製程。
又，於圖7中，氮化過程(步驟13)係為最終製程；然而，一碳化過程可能在執行步驟14之操作之後被執行，俾能使碳化過程可能成為最終製程。同樣地，氧化過程(步驟23)係為圖10中之最終製程，而氮化過程(步驟22)係為圖13中之最終製程；然而，氮化過程或氧化過程可能在執行步驟24之操作之後被執行，俾能使氮化過程或氧化過程成為最終製程。
又，於氧化過程中，氧化可能是藉由使用臭氧氣體之臭氧氧化，藉由使用氧自由基之自由基氧化(radical oxidation)以及藉由使用氧氣之氧化之任一種。同樣地，於氮化過程中，氮化可能是藉由使用氨自由基之自由基氮化與藉由使用氨氣之氮化。
此外，本發明可能在本發明之範疇之內多樣地被修改。
依據本發明，可提供形成矽氧碳氮化物薄膜之方法，其能夠改善可加工性並控制抗乾蝕刻性與抗濕蝕刻性。
步驟1‧‧‧形成碳氮化矽薄膜
步驟2‧‧‧形成氮氧化矽薄膜
步驟3‧‧‧是否滿足一設定數目？

Claims (10)

  1. 一種在基底上形成矽氧碳氮化物薄膜之方法，該方法包含在該基底上堆疊一碳氮化矽薄膜及一氮氧化矽薄膜以形成該矽氧碳氮化物薄膜。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之在基底上形成矽氧碳氮化物薄膜之方法，其中該碳氮化矽薄膜之形成及該氮氧化矽薄膜之形成係重複被執行。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之在基底上形成矽氧碳氮化物薄膜之方法，其中該碳氮化矽薄膜之形成包含一矽膜之一碳化過程及一氮化過程，而該氮氧化矽薄膜之形成包含一矽膜之一氧化過程及一氮化過程。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之在基底上形成矽氧碳氮化物薄膜之方法，其中當形成該碳氮化矽薄膜時，重複執行該矽膜之該碳化過程與該氮化過程。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之在基底上形成矽氧碳氮化物薄膜之方法，其中當形成該氮氧化矽薄膜時，重複執行該矽膜之該氧化過程與該氮化過程。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之在基底上形成矽氧碳氮化物薄膜之方法，其中形成之該矽氧碳氮化物薄膜中的一氧濃度係藉由控制該矽膜之該氧化過程與該氮化過程之執行順序而加以控制。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之在基底上形成矽氧碳氮化物薄膜之方法，其中該形成之矽氧碳氮化物薄膜中之該氧濃度係被控制在從20原子%至35原子%之範圍內。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之在基底上形成矽氧碳氮化物薄膜之方法，其中當光之波長係為633 nm時，該形成之矽氧碳氮化物薄膜之一折射率之範圍從1.72至1.90。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之在基底上形成矽氧碳氮化物薄膜之方法，其中該形成之矽氧碳氮化物薄膜中之該氧濃度係被控制在從20原子%至30原子%之範圍內。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之在基底上形成矽氧碳氮化物薄膜之方法，其中當光之波長係為633 nm時，該形成之矽氧碳氮化物薄膜之一折射率之範圍從1.77至1.90。
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5758829B2 (ja) * 2012-03-27 2015-08-05 東京エレクトロン株式会社 ボロン含有シリコン酸炭窒化膜の形成方法およびシリコン酸炭窒化膜の形成方法
JP6246558B2 (ja) 2013-10-29 2017-12-13 東京エレクトロン株式会社 シリコン酸炭窒化物膜、シリコン酸炭化物膜、シリコン酸窒化物膜の成膜方法および成膜装置
TW201610204A (zh) * 2014-07-26 2016-03-16 應用材料股份有限公司 矽碳氮氧化物的低溫分子層沉積
WO2016178991A1 (en) 2015-05-02 2016-11-10 Applied Materials, Inc. Methods for depositing low k and low wet etch rate dielectric thin films
KR102396111B1 (ko) 2015-06-18 2022-05-10 삼성전자주식회사 반도체 소자 및 그 제조 방법
JP6523186B2 (ja) * 2016-02-01 2019-05-29 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
JP6529956B2 (ja) * 2016-12-28 2019-06-12 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
JP6842988B2 (ja) * 2017-05-19 2021-03-17 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
JP6805347B2 (ja) * 2017-07-13 2020-12-23 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
US10304677B2 (en) * 2017-09-29 2019-05-28 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Low-k feature formation processes and structures formed thereby
DE102018110837A1 (de) 2017-09-29 2019-04-04 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Prozesse zur Bildung von Merkmalen mit einem niedrigen K-Wert und dadurch gebildete Aufbauten
CN111512549B (zh) * 2017-12-28 2023-10-17 日本碍子株式会社 压电性材料基板与支撑基板的接合体及其制造方法
KR102541454B1 (ko) * 2018-04-26 2023-06-09 삼성전자주식회사 저유전막의 형성 방법, 및 반도체 소자의 형성방법
US11414750B2 (en) 2019-05-07 2022-08-16 Entegris, Inc. Method for forming carbon rich silicon-containing films
JP6946374B2 (ja) 2019-06-20 2021-10-06 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4015A (en) * 1845-04-26 Hand-loom for weaving figured fabrics
US9017A (en) * 1852-06-15 Cast-iron cab-wheel
US6372661B1 (en) * 2000-07-14 2002-04-16 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Method to improve the crack resistance of CVD low-k dielectric constant material
CN100352036C (zh) * 2002-10-17 2007-11-28 株式会社瑞萨科技 半导体器件及其制造方法
JP2004214566A (ja) * 2003-01-08 2004-07-29 Renesas Technology Corp 半導体装置の製造方法および半導体装置
CN100554506C (zh) * 2005-03-09 2009-10-28 东京毅力科创株式会社 半导体处理用的成膜方法及装置
JP4258518B2 (ja) * 2005-03-09 2009-04-30 東京エレクトロン株式会社 成膜方法、成膜装置及び記憶媒体
JP5384291B2 (ja) 2008-11-26 2014-01-08 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理方法及び基板処理装置
JP5099086B2 (ja) 2009-07-28 2012-12-12 株式会社デンソー 電源装置
JP2011192875A (ja) 2010-03-16 2011-09-29 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法及び基板処理装置
JP5374638B2 (ja) * 2010-04-09 2013-12-25 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置
JP5654862B2 (ja) * 2010-04-12 2015-01-14 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理方法及び基板処理装置
JP5572447B2 (ja) * 2010-05-25 2014-08-13 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理方法及び基板処理装置
JP5847566B2 (ja) * 2011-01-14 2016-01-27 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラム

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