TWI821637B - 成膜方法 - Google Patents

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日商東京威力科創股份有限公司
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Abstract

本發明之課題為提供一種可以高生產性來形成均勻性良好的矽氧化膜之技術。
本發明一樣態之成膜方法係在處理容器內於複數片基板來總括地形成矽氧化膜之成膜方法，會實行包含有以下步驟之複數次循環：將包含有機氨基官能化低聚矽氧烷化合物的矽原料氣體供應至該處理容器內之步驟；以及將氧化氣體供應至已被調整為1~10Torr(133~1333Pa)的壓力之該處理容器內之步驟。

Description

成膜方法
本發明係關於一種成膜方法。
已知有一種使用包含有機氨基官能化低聚矽氧烷化合物的組成物來作為含矽膜沉積用的前驅體之技術(參照例如專利文獻1)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本特開2018-154615號公報
本發明係提供一種可以高生產性來形成均勻性良好的矽氧化膜之技術。
本發明一樣態之成膜方法係在處理容器內於複數片基板來總括地形成矽氧化膜之成膜方法，會實行包含有以下步驟之複數次循環：將包含有機氨基官能化低聚矽氧烷化合物的矽原料氣體供應至該處理容器內之步驟；以及將氧化氣體供應至已被調整為1~10Torr(133~1333Pa)的壓力之該處理容器內之步驟。
依據本發明，便可以高生產性來形成均勻性良好的矽氧化膜。
10:處理容器
16:晶舟
W:晶圓
圖1係顯示縱型熱處理裝置的構成例之縱剖面圖。
圖2係用以說明圖1之縱型熱處理裝置的處理容器之圖式。
圖3係顯示實施型態的成膜方法一範例之流程圖。
圖4係顯示改變氧化壓力時之膜厚的面內均勻性之圖式。
圖5係顯示改變氧化壓力時之膜厚的面間均勻性之圖式。
圖6係顯示改變氧化時間時之膜厚的面內均勻性之圖式。
圖7係顯示改變氧化時間時之膜厚的面間均勻性之圖式。
以下，參照添附圖式，來針對本發明之非限定的例示性實施型態加以說明。所添附之所有圖式中，針對相同或相對應的組件或零件係賦予相同或相對應的參考符號，而省略重複說明。
〔成膜裝置〕
參照圖1及圖2，來針對實施型態之成膜裝置一範例加以說明。以下，便例舉以會對複數片基板總括地進行處理之批次式縱型熱處理裝置作為成膜裝置來加以說明。圖1係顯示縱型熱處理裝置的構成例之縱剖面圖。圖2係用以說明圖1之縱型熱處理裝置的處理容器之圖式。
縱型熱處理裝置1係具有整體來說延伸於縱長鉛直方向的形狀。縱型熱處理裝置1係具有縱長而延伸於鉛直方向之處理容器10。
處理容器10係具有圓筒體的內管12與同心地被載置於內管12的外側之有頂的外管14之雙重管構造。內管12及外管14係由石英、碳化矽等耐熱材料所形成。處理容器10係構成為可收納基板保持具，即晶舟16，該晶舟16係於上下方向具有間隔而層架狀地將複數片(例如25~200片)半導體晶圓(以下稱作「晶圓W」。)保持在內部。
內管12的一側係沿著其長邊方向(上下方向)而形成有會收納氣體噴嘴之噴嘴收納部18。例如圖2所示，係使內管12側壁的一部分朝外側突出而形成凸部20，來將凸部20內形成為噴嘴收納部18。
處理容器10的下端係藉由例如不鏽鋼所形成之圓筒狀分歧管22而被加以支撐。分歧管22的上端係形成有凸緣部24，而將外管14的下端設置且支撐在凸緣部24上。外管14的下端與凸緣部24之間係介設有O型環等密封組件26來使外管14內成為氣密狀態。
分歧管22上部的內壁係設置有圓環狀支撐部28，而將內管12的下端設置且支撐在支撐部28上。分歧管22下端的開口係透過O型環等密封組件32 而氣密地安裝有蓋體30，以氣密地堵塞處理容器10下端的開口，即分歧管22的開口。蓋體30係由例如不鏽鋼所形成。
蓋體30的中央部係透過磁性流體密封部34而貫穿設置有旋轉軸36。旋轉軸36的下部係旋轉自如地被支撐在晶舟升降機所構成之升降部38的臂部38A。
旋轉軸36的上端係設置有旋轉板40，旋轉板40上係透過石英製保溫筒42而載置有會保持晶圓W之晶舟16。因此，藉由讓升降部38升降，則蓋體30與晶舟16便會一體地上下移動，可將晶舟16相對於處理容器10內做插拔。
於分歧管22下部的側壁，且為支撐部28的下方係設置有用以將各種氣體朝內管12的內部導入之氣體供應部44。
氣體供應部44係具有複數(例如3根)石英製的氣體噴嘴46、48、50。各氣體噴嘴46、48、50係沿著內管12長邊方向而設置於其內，且其基端係彎曲成L字狀而貫穿分歧管22般地被加以支撐。
氣體噴嘴46係透過配管而連接有矽原料氣體的供應源，且被導入有流量經控制後的矽原料氣體。矽原料氣體係包含有例如以下結構式A所示之2-二甲基氨基-2,4,6,8-四甲基環四矽氧烷(商品名LTO890)等有機氨基官能化低聚矽氧烷化合物。
Figure 110106632-A0202-12-0003-1
氣體噴嘴48係透過配管而連接有氧化氣體的供應源，且被導入有流量經控制後的氧化氣體。氧化氣體為例如氧(O2)氣、臭氧(O3)氣體。
氣體噴嘴50係透過配管而連接有吹淨氣體的供應源，且被導入有流量經控制後的吹淨氣體。吹淨氣體為例如氬(Ar)氣、氮(N2)氣。
氣體噴嘴46、48、50如圖2所示，係沿著周向成一列般地設置於內管12的噴嘴收納部18內。各氣體噴嘴46、48、50係沿著其長邊方向而以特定間隔形成有複數氣體孔46h、48h、50h。各氣體孔46h、48h、50h會朝水平方向放射出各氣體。藉此，便會從晶圓W的周圍而與晶圓W的主面略平行地被供應有各氣體。特定間隔係設定為例如與晶舟16所支撐之晶圓W的間隔相同。又，高度方向的位置係設定為各氣體孔46h、48h、50h會位在上下方向上相鄰之晶圓W間的中間，可有效率地將各氣體供應至晶圓W間的空間部。
於分歧管22上部的側壁，且為支撐部28的上方係形成有氣體出口52，可透過內管12與外管14間的空間來將內管12內的氣體排氣。氣體出口52係設置有排氣部54。排氣部54係具有連接於氣體出口52之排氣通道56。排氣通道56係依序介設有壓力調整閥58及真空幫浦60，可將處理容器10內抽真空。
外管14的外周側係覆蓋外管14般地設置有圓筒狀加熱部62。加熱部62會加熱處理容器10內所收納之晶圓W。
縱型熱處理裝置1係設置有例如電腦所構成的控制部90。控制部90係具備程式、記憶體、CPU所構成的資料處理部等。程式係寫入有會將控制訊號從控制部90傳送至縱型熱處理裝置1的各部，來使其實施後述成膜方法之命令(各步驟)。程式係被儲存在例如快閃記憶體、硬碟、光碟等記憶媒體且被安裝在控制部90。
此外，當交互地供應矽原料氣體與氧化氣體來形成矽氧化膜之情況，吸附在晶圓W的表面之矽原料所含的Si-H鍵結、Si-CH3鍵結等會因氧化氣體的作用而被切斷來生成有Si-OH鍵結。然後，若再次供應矽原料氣體，便會因Si-OH鍵結的羥基(OH基)置換為矽原料而沉積有矽氧化膜。亦即，若Si-H鍵結、Si-CH3鍵結等的數量愈多，則在每個循環便會沉積有較多矽氧化膜。
例如，為有機氨基官能化低聚矽氧烷化合物一範例之2-二甲基氨基-2,4,6,8-四甲基環四矽氧烷係如前述結構式A所示般地包含有3個Si-H鍵結及4個Si-CH3鍵結。
另一方面，非為有機氨基官能化低聚矽氧烷化合物之矽原料，即二異丙基胺基矽烷(DIPAS)則是如以下結構式B所示般地Si-H鍵結為3個。
Figure 110106632-A0202-12-0005-2
基於此而被認為藉由使用2-二甲基氨基-2,4,6,8-四甲基環四矽氧烷等有機氨基官能化低聚矽氧烷化合物來作為矽原料氣體，便會較使用DIPAS而提高成膜速度。
但當Si-H鍵結、Si-CH3鍵結等的數量較多之情況，為了切斷Si-H鍵結、Si-CH3鍵結來讓OH基成為終端，便會需要較多氧化氣體，而導致氧化所需的時間變長。換言之，會難以藉由高生產性來形成矽氧化膜。
尤其在縱型熱處理裝置1中，由於係將複數片晶圓W收納在處理容器10內來實施處理，故相較於單片式成膜裝置，則藉由氧化劑來讓OH基成為終端之對象的Si-H鍵結及SiCH3鍵結的數量便會與晶圓W的片數成比例地變多。其結果，便特別需要較多氧化氣體，而導致氧化所需時間變長。換言之，會特別難以藉由高生產性來形成矽氧化膜。
因此，本案發明人經過苦心檢討後，發現藉由將供應氧化氣體時的處理容器10內壓力調整為特定壓力範圍，便可以高生產性來形成均勻性良好的矽氧化膜。以下，便針對可以高生產性來形成均勻性良好的矽氧化膜之成膜方法來加以說明。
〔成膜方法〕
參照圖3來針對藉由縱型熱處理裝置1所實施之矽氧化膜的成膜方法一範例加以說明。圖3係顯示實施型態的成膜方法一範例之流程圖。
首先，控制部90係控制升降部38來將保持有複數片晶圓W之晶舟16搬入至處理容器10內。又，控制部90係藉由蓋體30來氣密地封閉處理容器10下端的開口。
接著，控制部90係控制排氣部54來將處理容器10內調整為設定壓力，且控制加熱部62來將晶圓W調整為設定溫度。又，控制部90會使晶舟16旋轉。
接著，控制部90會從氣體噴嘴46來將包含有機氨基官能化低聚矽氧烷化合物的矽原料氣體供應至處理容器10內(步驟S11)。藉此，矽便會吸附在晶圓W上。步驟S11的設定壓力為例如1~2Torr(133~267Pa)。
接著，控制部90會一邊從氣體噴嘴50將Ar氣體、N2氣體等吹淨氣體供應至處理容器10內，一邊控制排氣部54來將處理容器10內排氣(步驟S12)。藉此，殘留在處理容器10內的矽原料氣體便會被吹淨。此外，控制部90亦可交互地進行吹淨氣體的供應與處理容器10內的排氣。
接著，控制部90會從氣體噴嘴48來將氧化氣體供應至已被調整為特定壓力之處理容器10內(步驟S13)。藉此，吸附在晶圓W上的矽便會被氧化。更具體而言，吸附在晶圓W表面之矽原料所含的Si-H鍵結及Si-CH3鍵結會因氧化氣體的作用而被切斷來生成有Si-OH鍵結。此時，特定壓力由可獲得良好的面內均勻性之觀點來看，較佳為1Torr(133Pa)以上，而由除了良好的面內均勻性以外亦可獲得良好的面間均勻性之觀點來看，則更佳為1.5Torr(200Pa)以上。又，特定壓力由可在後述步驟S14中以短時間來吹除氧化氣體之觀點來看，較佳為10Torr(1333Pa)以下。
接著，控制部90會一邊從氣體噴嘴50將Ar氣體、N2氣體等吹淨氣體供應至處理容器10內，一邊控制排氣部54來將處理容器10內排氣(步驟S14)。藉此，殘留在處理容器10內的氧化氣體便會被吹淨。此外，控制部90亦可交互地進行吹淨氣體的供應與處理容器10內的排氣。
接著，控制部90會判定步驟S11~S14的重覆次數是否已達到設定次數(步驟S15)。設定次數係對應於欲形成之矽氧化膜的膜厚而被預先設定。若重覆次數未達到設定次數的情況，則控制部90便會使處理回到步驟S11。另一方 面，若重覆次數已達到設定次數的情況，則控制部90便會結束處理。藉此，晶圓W上便會形成有具有所需膜厚的矽氧化膜。
〔實施例〕
作為實施例，係使用縱型熱處理裝置1而包括晶舟16的上部、中央部及下部來搭載複數片晶圓W，且藉由前述成膜方法來於複數片晶圓W的表面形成矽氧化膜。
實施例中，係使步驟S13中的時間(以下稱作「氧化時間」。)固定在10秒，且改變步驟S13中的設定壓力(以下稱作「氧化壓力」。)來進行複數次成膜處理。氧化壓力為0.5Torr(67Pa)、1.0Torr(133Pa)、1.5Torr(200Pa)、2.8Torr(373Pa)、3.9Torr(520Pa)。又，實施例中，係使用2-二甲基氨基-2,4,6,8-四甲基環四矽氧烷來作為有機氨基官能化低聚矽氧烷化合物，且使用O2氣體與O3氣體的混合氣體來作為氧化氣體。
接著，針對晶舟16的上部、中央部及下部所搭載之各晶圓W，來測量面內之複數部位的膜厚。然後，依據所測定之複數部位的膜厚，來計算出晶圓W面內中之膜厚的均勻性(以下稱作「面內均勻性」。)以及面間之膜厚的均勻性(以下稱作「面間均勻性」。)。
圖4係顯示改變氧化壓力時之膜厚的面內均勻性之圖式。圖4中，縱軸表示膜厚的面內均勻性[±%]，橫軸表示氧化壓力[Torr]。又，「○」記號、「△」記號及「□」記號係分別表示晶舟16的上部、中央部及下部所搭載之晶圓W的測定結果。
如圖4所示，當氧化壓力為1Torr以上之情況，晶舟16的上部、中央部及下部所搭載之晶圓W中膜厚的面內均勻性為±2%以下，而確認了面內均勻性為良好。另一方面，當氧化壓力為0.5Torr之情況，晶舟16的下部所搭載之晶圓W中膜厚的面內均勻性為±4.7%，而確認了面內均勻性大為惡化。基於此而被認為藉由使得氧化壓力為1Torr以上，便可以很短的氧化時間(10秒)來形成面內均勻性良好的矽氧化膜。
圖5係顯示改變氧化壓力時之膜厚的面間均勻性之圖式。圖5中，縱軸表示膜厚的面間均勻性[±%]，橫軸表示氧化壓力[Torr]。
如圖5所示，確認了若使得氧化壓力愈高，則膜厚的面間均勻性便會提高。尤其是當氧化壓力為1.5Torr以上之情況，膜厚的面間均勻性為±3%以下，而確認了面間均勻性為良好。基於此而被認為藉由使得氧化壓力為1.5Torr以上，便可以很短的氧化時間(10秒)來形成面間均勻性良好的矽氧化膜。
〔參考例〕
作為參考例，係使用縱型熱處理裝置1而包括晶舟16的上部、中央部及下部來搭載複數片晶圓W，且藉由前述成膜方法來於複數片晶圓W的表面形成矽氧化膜。
參考例中，係將氧化壓力固定在0.5Torr(67Pa)，且改變氧化時間來進行複數次成膜處理。氧化時間為10秒、19秒、60秒。又，實施例中，係使用2-二甲基氨基-2,4,6,8-四甲基環四矽氧烷來作為有機氨基官能化低聚矽氧烷化合物，且使用O2氣體與O3氣體的混合氣體來作為氧化氣體。
接著，針對晶舟16的上部、中央部及下部所搭載之各晶圓W，來測量面內中複數部位的膜厚。然後，依據所測定之複數部位的膜厚，來計算出膜厚的面內均勻性及面間均勻性。
圖6係顯示改變氧化時間時之膜厚的面內均勻性之圖式。圖6中，縱軸表示膜厚的面內均勻性[±%]，橫軸表示氧化時間[sec]。又，「○」記號、「△」記號及「□」記號係分別表示晶舟16的上部、中央部及下部所搭載之晶圓W的測定結果。
如圖6所示，確認了若使得氧化時間愈長，則晶舟16的上部、中央部及下部所搭載之晶圓W中膜厚的面內均勻性便會提高。基於此而被認為藉由增長氧化時間，便可形成面內均勻性良好的矽氧化膜。但若增長氧化時間，則成膜處理所需的時間便會變長，而導致生產性降低。亦即，會難以兼顧高生產性與良好的面內均勻性。
圖7係顯示改變氧化時間時之膜厚的面間均勻性之圖式。圖7中，縱軸表示膜厚的面間均勻性[±%]，橫軸表示氧化時間[sec]。
如圖7所示，確認了若使得氧化時間愈長，則膜厚的面間均勻性便會提高。基於此而被認為藉由增長氧化時間，便可形成面間均勻性良好的矽氧化 膜。但若增長氧化時間，則成膜處理所需的時間便會變長，而導致生產性降低。亦即，會難以兼顧高生產性與良好的面間均勻性。
以上，依據實施例及參考例，被認為藉由使得氧化壓力為1Torr以上，便可以高生產性來形成面內均勻性良好的矽氧化膜。具體而言，如圖4及圖6所示，藉由使得氧化壓力為1Torr，則即便是很短的氧化時間(10秒)，仍可獲得與氧化時間為20秒時同等的面內均勻性。又，如圖4及圖6所示，藉由使得氧化壓力為2.8Torr，則即便是很短的氧化時間(10秒)，仍可獲得與氧化時間為60秒時同等的面內均勻性。
又，依據實施例及參考例，被認為藉由使得氧化壓力為1.5Torr以上，便可以高生產性來形成面間均勻性良好的矽氧化膜。具體而言，如圖5及圖7所示，藉由使得氧化壓力為1.5Torr，則即便是很短的氧化時間(10秒)，仍可獲得較20秒時更為良好的面間均勻性。又，如圖5及圖7所示，藉由使得氧化壓力為2.8Torr，則即便是很短的氧化時間(10秒)，仍可獲得與60秒時同等的面間均勻性。進一步地，如圖5及圖7所示，藉由使得氧化壓力為3.9Torr，則即便是很短的氧化時間(10秒)，仍可獲得較60秒時更為良好的面間均勻性。
如以上的說明，依據實施型態之成膜方法，係將包含有機氨基官能化低聚矽氧烷化合物的矽原料氣體供應至晶圓W，來使矽吸附在晶圓W上。藉此，便會較使用不含該化合物的矽原料氣體之情況，而更為提高成膜速度且提高生產性。
又，依據實施型態之成膜方法，係藉由將氧化氣體供應至已被調整為1~10Torr(133~1333Pa)的壓力之處理容器10內，來將包含有吸附在晶圓W表面的有機氨基官能化低聚矽氧烷化合物之矽原料氣體予以氧化。藉此提高矽氧化膜之膜厚的均勻性。
如此般地，依據實施型態之成膜方法，便可以高生產性來形成均勻性良好的矽氧化膜。
本次所揭示之實施型態應被認為所有要點僅為例示，而非用以限制本發明之內容。上述實施型態可在未背離添附的申請專利範圍及其要旨之範圍內而以各種型態來做省略、置換及變更。
此外，上述實施型態中，雖係說明有機氨基官能化低聚矽氧烷化合物為2-二甲基氨基-2,4,6,8-四甲基環四矽氧烷之情況，但本發明並未侷限於此。例如，亦可為2-二甲基氨基-2,4,4,6,6-五甲基環三矽氧烷、2-二乙胺基2,4,4,6,6-五甲基環三矽氧烷、2-乙基甲基氨基-2,4,4,6,6-五甲基環三矽氧烷、2-異-丙基氨基2,4,4,6,6-五甲基環三矽氧烷、2-二甲基氨基-2,4,4,6,6,8,8-七甲基環四矽氧烷、2-二乙胺基2,4,4,6,6,8,8-七甲基環四矽氧烷、2-乙基甲基氨基-2,4,4,6,6,8,8-七甲基環四矽氧烷、2-異-丙基氨基2,4,4,6,6,8,8-七甲基環四矽氧烷、2-二甲基氨基-2,4,6-三甲基環三矽氧烷、2-二乙胺基2,4,6-三甲基環三矽氧烷、2-乙基甲基氨基-2,4,6-三甲基環三矽氧烷、2-異-丙基氨基2,4,6-三甲基環三矽氧烷、2-二乙胺基2,4,6,8-四甲基環四矽氧烷、2-乙基甲基氨基-2,4,6,8-四甲基環四矽氧烷、及2-異-丙基氨基2,4,6,8-四甲基環四矽氧烷等環狀有機氨基官能化低聚矽氧烷化合物。又，亦可為例如1-二甲基氨基-1,1,3,3,5,5-六甲基-5-甲氧基三矽氧烷、1-二甲基氨基-1,1,3,3,5,5,7,7-八甲基-7-甲氧基三矽氧烷、1-二甲基氨基-1,1,3,3,5,5-六甲基-5-乙醯氧基三矽氧烷、1-二甲基氨基-1,1,3,3,5,5,7,7-八甲基-7-乙醯氧基三矽氧烷、1-二甲基氨基-1,1,3,3,5,5,7,7,9,9,9-十一甲基七矽氧烷、1-二甲基氨基-1,1,3,3,5,5,7,7-八甲基四矽氧烷、1-二甲基氨基-1,1,3,3,5,5,7,7,9,9-十甲基七矽氧烷、1-二甲基氨基-1,3,3,5,5,7,7,7-八甲基四矽氧烷、1-二甲基氨基-1,3,3,5,5,7,7,9,9,9-十甲基七矽氧烷、1-二甲基氨基-3,3,5,5,7,7,7-七甲基四矽氧烷、1-二甲基氨基-3,3,5,5,7,7,9,9,9-九甲基七矽氧烷、1-二甲基氨基-1,3,5,7,7,7-六甲基四矽氧烷、及1-二甲基氨基-1,3,5,7,9,9,9-七甲基七矽氧烷等直鏈狀有機氨基官能化低聚矽氧烷化合物。
S11:供應包含有機氨基官能化低聚矽氧烷化合物之矽原料氣體
S12:吹除矽原料氣體
S13:供應氧化氣體
S14:吹除氧化氣體
S15:設定次數？

Claims (4)

  1. 一種成膜方法，係在處理容器內於複數片基板來總括地形成矽氧化膜之成膜方法，會實行包含有以下步驟之複數次循環：將包含有機氨基官能化低聚矽氧烷化合物的矽原料氣體供應至該處理容器內之步驟；以及將氧化氣體供應至已被調整為1~10Torr(133~1333Pa)的壓力之該處理容器內之步驟；該氧化氣體係含有未經電漿化之O3氣體。
  2. 如申請專利範圍第1項之成膜方法，其中該有機氨基官能化低聚矽氧烷化合物為2-二甲基氨基-2,4,6,8-四甲基環四矽氧烷。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之成膜方法，其中供應該氧化氣體之步驟中，該處理容器內的壓力為1.5~10Torr(200~1333Pa)。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之成膜方法，其中該處理容器係可收納基板保持具，該基板保持具係於上下方向具有間隔來層架狀地保持該複數片基板。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201833125A (zh) * 2017-02-08 2018-09-16 美商慧盛材料美國責任有限公司 用於沉積含矽膜的有機胺官能基化的線性及環狀寡矽氧烷

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006261434A (ja) * 2005-03-17 2006-09-28 L'air Liquide Sa Pour L'etude & L'exploitation Des Procede S Georges Claude シリコン酸化膜の形成方法
JP4228008B2 (ja) * 2006-08-23 2009-02-25 エルピーダメモリ株式会社 半導体装置の製造方法
KR20090068179A (ko) 2007-12-21 2009-06-25 에이에스엠 인터내셔널 엔.브이. 실리콘 이산화물을 포함하는 박막의 제조 방법
US8528224B2 (en) * 2009-11-12 2013-09-10 Novellus Systems, Inc. Systems and methods for at least partially converting films to silicon oxide and/or improving film quality using ultraviolet curing in steam and densification of films using UV curing in ammonia
WO2014015237A1 (en) * 2012-07-20 2014-01-23 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Organosilane precursors for ald/cvd silicon-containing film applications
JP6545093B2 (ja) * 2015-12-14 2019-07-17 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
US10283348B2 (en) * 2016-01-20 2019-05-07 Versum Materials Us, Llc High temperature atomic layer deposition of silicon-containing films
US11098069B2 (en) * 2018-01-30 2021-08-24 Versum Materials Us, Llc Organoamino-functionalized cyclic oligosiloxanes for deposition of silicon-containing films
WO2020163359A1 (en) * 2019-02-05 2020-08-13 Versum Materials Us, Llc Deposition of carbon doped silicon oxide
US20210017198A1 (en) * 2019-04-05 2021-01-21 Versum Materials Us, Llc Organoamino-Functionalized Cyclic Oligosiloxanes For Deposition Of Silicon-Containing Films
KR20220057617A (ko) * 2019-09-10 2022-05-09 버슘머트리얼즈 유에스, 엘엘씨 규소 함유 필름의 비등각 증착을 위한 조성물 및 이를 이용하는 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201833125A (zh) * 2017-02-08 2018-09-16 美商慧盛材料美國責任有限公司 用於沉積含矽膜的有機胺官能基化的線性及環狀寡矽氧烷

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